分析电气控制线路设计及优化策略

2018-01-25杨慧慧

通信电源技术 2018年10期

杨慧慧

（河南工业和信息化职业学院电气工程系，河南焦作 454000）

0 引言

随着科学技术的快速更新和发展，企业对生产力效率的需求也日渐增大，催化了工业生产电气化和电气自动化技术的广泛应用。电气控制技术是电学的基本技术和核心技术。电气线路设计在电气设备设计、生产、操作和调控的过程中有着关键性作用。良好的电气线路设计可以保障电力系统的有序运行，直接影响线路性能的好坏。因此，设计人员在设计电气线路时要充分考虑线路的合理性和科学性，保证电气线路运行效果良好，确保电气设备的安全使用。

1 电气控制线路设计原则

1.1 电气控制线路设计中控制方式的通用原则

通用化是在生产机械加工过程中，线路设计方案可以生产出不同属性的产品。这对电路设计标准提出了更高要求。电路设计中，要尽可能符合设计标准，在长期反复实践中得到有效的控制方案，达到生产设备和生产工艺均符合要求的目的。

1.2 电气控制线路设计中控制电路电源的可靠性原则

电气控制中，电源是所有电气设备顺利运行的前提。在电气控制电路设计过程中，设计人员需要对线路的配电方案、总体布局、接地线路等因素进行综合、全面考虑，确保电路电源的负载量在预计范围之内。此外，需要考虑电路的其他问题，如电路间的相互干扰、电路过热等，规避可能造成的事故和隐患。控制电路电源设计要遵循可靠性原则，在线路控制较为简单的情况下选择电网电源，生产设备高度自动化的情况下选择直流电源，从而提高控制电路电源的可靠性。

1.3 电气控制线路设计中控制电气设备的安全性原则

在电路控制线路设计满足电气设备生产需求的前提下，应满足经济实用、无寄生电路、简单可靠的原则[1]。要避免各类电气设备在同一条线路上同时使用，并且尽可能减少触点。此外，要简化设计电路，有效避免电路故障的发生，确保电器设备控制线路的安全性。

2 电气控制线路的设计方法

2.1 经验设计法

在复杂电气控制线路设计中，经验设计法起着重要作用。由于复杂线路设计的难度较高，设计人员需要绘制大量的线路图。线路图要经过多次修改和反复实践协调，才能保证整体的准确性和可靠性。因此，在复杂线路设计时，为了保证线路性能良好，设计人员必须具备丰富的工作经验。

2.2 逻辑设计法

逻辑设计法指以生产对象的需求为设计前提，按照生产设备运行特点和规律，在设计过程中将电器元件看作逻辑变量，经过一些逻辑运算得出最简逻辑表达式，然后画出相应的控制线路图。电路图可以通过逻辑控制各种动态的电器元件，保持控制线路良好的性能。

具体的设计步骤如下。

（1）明确控制对象动作的每个启动信号和停止信号。设计整体逻辑线路变量系统前，对控制对象的生产工艺需求和生产状态进行分析，保证控制对象的工作和动作状态在一个完整的系统工作周期内完成。

（2）明确电气控制线路的逻辑函数关系。电气控制线路的控制对象工作状态有两种——线圈得电和线圈失电，触点闭合和触点断开。这两种关系相互独立且稳定。设计人员可以在逻辑变量系统中将控制对象每个动作的启动信号和停止信号看作逻辑变量。启动信号和停止信号的变化规律应符合逻辑变量系统的逻辑规律。因此，可通过逻辑运算得出控制线路的最简逻辑表达式。

（3）按照最简逻辑表达式画出逻辑变量系统的工作循环图和控制线路。以控制对象的工作状态在工作循环中对控制对象各个动作之间的关联、互动、互锁及动作顺序为基础，把握好每个动作之间的逻辑关系，依照生产工艺的需求，将各个被控对象之间的逻辑关系整合成整体逻辑变量系统的逻辑方程，即系统的逻辑表达式。根据所得的逻辑表达式画出逻辑变量系统的工作循环图和控制线路，分析各个被控对象之间动作的顺序是否合理、互锁，以及每个被控对象动作的启动和停止信号安全性能是否可靠，以保证控制线路运行良好有效[2]。

3 电气控制线路设计的优化策略

3.1 电气控制线路的表示方法

通常情况下，电气控制线路有三种主要表示方法。第一，电气原理图。电气原理图用来表明设备电气工作原理、各电器元件的作用以及相互之间关系的表示方式。运用电气原理图的方法和技巧，对分析电气线路、排除机床电路故障十分有益。电气原理图一般由主电路、控制电路、保护、配电电路等几部分组成。因此，想要从电气原理图中获取更多，需要掌握准确的读图方法。通过整体的控制线路实现对各个控制线路之间的快速切换控制，各个控制线路之间可以共用电器元件。第二，电气接线。控制线路的电气接线主要根据电器元件的实际分布位置和安装情况决定。实际操作过程中，要充分展示电器元件的位置、各种接线和配线方式。第三，电器布置图。控制电路的电器布置图能清晰指出电气系统中各个电器元件和电器的具体分布位置，分为三个主要组成部分：机床电器设置布置图、控制柜设置布置图和控制板电气设备布置图。控制电路设计依靠进出线接线端口，连通装置内部和外部设备设施的接线。装置内部接线与装置内部的接线端连接。在电器布置图中，要注意仔细分辨粗细不一的设计轮廓线，从而在短时间内快速分辨出不同线路。

3.2 电气控制线路设计应尽可能从简

设计电气控制线路时，在保证电器系统正常运行的前提下，尽可能减少线路设计，使电气控制线路线路布局尽量简洁[3]。既可以减少线路设计的成本投入，还能使设计更加环保。要做到电气控制线路设计简洁，需要从三个方面入手。第一，配置电气控制线路电线时，要严格按照电器元件的使用功率和电压来配置，电线使用要符合全新的检验标准。第二，在不影响电器元件正常工作状态的情况下，尽可能减少导线连接的使用，长度控制在最低状态，避免造成不必要的浪费。为了不影响布局美观，尽量使用串联。此外，操作台上应该设置好启动按钮和关闭按钮。在电气柜上安装接触器，并注意按钮与接触器之间的距离。一般来说，按钮与接触器之间的距离都较长。因此，将启动按钮和关闭按钮安装在一起，以使导线的连接更加简洁；第三，尽可能选择使用同一型号的标注构建，最大程度降低电器元件的使用。

3.3 电气控制线路设计优化主电路的设计

在电气控制线路设计中设计优化主电路时，需要注意到以下三点。第一，充分了解电气控制电路的设计任务和设计思路，结合客户的设计要求，在满足客户需求的基础上，结合实际操作情况和控制任务，详细分析整个控制线路，制定科学可靠的设计方案。第二，适当参考现有的控制线路设计，在一定程度上提高工作效率。第三，主电路的设计优化要严格遵守优化原理，保证设计的合理性。