浅析电气控制线路设计的应用

摘要：随着新科技的逐步引入，建筑业得到了很大的发展，高层建筑与智能化楼宇的数量不断增加，伴随着建筑业的发展，电气控制设备的应用也越来越多，各种各样的控制线路被广泛应用于自动化领域中。作为电气控制的重要环节，电气控制线路对电气设备的设计、操作、生产等各方面都有重要的影响，因此，电气控制线路的设计是电气控制的关键。

关键词：电气控制；线路；设计

中图分类号：TM6 文献标识码：A

1概述

随着科技的不断发展、生产工艺的改进，尤其是计算机技术的广泛应用，出现了新型控制策略，这些使电气控制技术的面貌焕然一新。电气控制技术取得了很大的进步，在控制功能方面，智能化控制替代原有的简单控制；在控制方法方面，自动控制替代了手动控制；在控制原理方面，以微处理器或者微计算机作为中心的网络化自动控制系统代替原来的单一的带触头硬接线继电器逻辑控制系统；在操作方面，信息化处理替代了原有的笨重的手工操作。现代电气控制技术是综合了多门学科技术的综合性技术。其中，电气控制线路设计在电气控制技术中有着至关重要的核心地位，它是机电工作发展的基础。简单有效的操控是每个生产企业的期望，设备的效率是企业最为看重的条件，电气控制线路的设计能够从根本上提高企业效率。

2电气控制线路设计的内容

在实际生产过程中，电气制动化同机械使用的有效性有着十分紧密的联系，现在，机电一体化已经成为生产企业发展的一种趋势。电气自动化控制同机器设备之间的配合显得十分必要，这对设计人员提出了要求：要深刻认识和理解机械结构与原理，同时要了解机械设计工艺，从而达到设计电气控制线路的要求。大多数机械设备的控制系统都属于电力拖动控制系统，在设计阶段的基本内容包括：1）确定电力拖动方案；2）对生产机械电力拖动自动控制线路进行设计；3）选择拖动电机以及电器元件，制定元件明细表；4）对生产机械电力装备进行施工设计；5）编写说明书与设计文件。

3电气控制线路绘制原则

3.1明确生产要求，了解机械设备

进行设计之前，应当最大程度实现生产机械与工艺对电气控制线路的要求，充分调查生产需求，充分了解机械设备的结构特点、工作性能、实际加工情况等。控制线路是为整个设备与工艺过程服务的，没有搞清楚它们的要求等同于迷失了设计的方向。机械设计人员提供的生产工艺要求往往是一般性的原则意见，因此，电气设计人员需要深入现场调查同类产品或者与之接近的产品，收集资料加以综合分析，在此基础上对控制方式进行考虑，并考虑设备的起动、制动、反向、调速等要求，设置相应的联锁及保护装置。

3.2以满足生产要求为前提，力求简单、经济

在满足实际生产需要的前提下，应当力求控制线路的简单、经济，因此要求：1）尽量选择采用常用的、标准的、经过实际考验的线路、环节；2）尽量减少所用连接导线的长度与数量；3）结合各元件之间的实际接线，合理安排各个电器的位置，注意电器柜、限位开关、操作台之间的连接线。

3.3掌握原理图绘制的方法与要点

电气控制线路是指按照一定的要求，用导线将一些电器元件（仪表、电机、电器等）联接起来的线路。它能够表达生产机械电气控制系统的原理、结构等设计意图，同时对电气元件的安装、调试、使用、维修提供参考依据。电气控制线路应当遵循简明易懂的原则，采用规定的方法及符号进行绘制。主电路与控制电路是电气控制线路的两个主要部分，前者是通过大电流的电路，后者是通过小电流的电路。原理图和安装图是电气控制线路的两种表示方法，原理图绘制的依据是工作原理，安装图是根据电器的实际位置与实际接线，使用规定的图形符号表示出来，安装图便于安装。

4电气控制线路设计与应用

通常，电气线路的设计顺序为：先设计主电路，再设计控制电路。在继电器—接触器控制系统的控制线路设计中通常采用逻辑设计法、分析设计法两种方法。

4.1分析设计法

分析设计法是指根据机械设备的工艺要求与工作过程，将现有的典型环节聚集，根据经验加以补充与修改，进而综合成所需的控制线路。当无法找到现成电路时，应当对部分或者整个电路进行自行设计。但是这种设计方法存在以下缺点：当试图画出的线路无法达到要求时，往往会通过增加电气元件、触电数量的办法进行解决，因此所设计的线路未必是最简单而又经济的。在设计中由于考虑不周可能引起差错，进而影响线路的可靠性或者工作性能。尽管存在不足，一些简单的线路设计依然采用分析设计法，对于一些较为复杂的线路则一般采用逻辑设计法。

4.2设备意外

某设备在一次没有严格按规定操作时发生了意外。它导致本来不该启动的电机自行启动了。对应相关线路如图1。按规定应在确认完成了使SQ1闭合的操作且SQ1被压后，才能闭合S2、S3，再之后才能按SB1启动KM1控制的电机。但当时因操作工在没有进行使SQ1闭合的操作时就闭合了S2，结果KM1控制的电机自动启动且H1亮。

4.3 改进方案

更进一步的分析可见，之所以会出现上述问题，其根本原因是线路的结构使线路中的负载元件可能会串联后联接到电源上。为此应杜绝这种串联情况。图1可以改成图2的形式。当然，最好是改成图3的形式，既避免了前述问题，又使得线路结构整齐美观且便于阅读、接线和查线。

4.4逻辑设计法

逻辑设计法是用逻辑代数式同真值表相互结合，对控制线路进行综合分析，即根据控制要求中对设计人员提出的执行元件及主令电器的工作状态表，从中找到主令电器触电同执行元件线圈之间的逻辑关系，然后以主令电器的触电为逻辑自变量，以执行元件线圈为逻辑应变量，进而给出有关逻辑代数式，最后根据逻辑代数式做出电路。因为逻辑代数式能够经由有关计算法则进行化简运算，所以，逻辑设计法一般可以得到结构简单，功能相同的较优的电气控制电路。逻辑代数设计法根据企业生产工艺的需要，以电气元件的动作状态作为逻辑变量，经过逻辑运算寻找出最简单的逻辑表达式，使得画出的控制线路中使用较少的元件，该方法用于复杂控制线路设计中具有明显的优势，但同时也有一定的难度。设计电气控制线路的过程中，对于一些采用元件不多的较简单的控制线路，其供电电压往往采用380V或者220V，不再附加变压器。这样，会使得控制线路直接引进动力电源电路中的过电压，这对于控制电路中电器元件可靠性工作产生隐患。此外，由于电压较高，不利于线路的维护与安全操作。考虑到线路完善保护的环节，在设计完成之后，必须反复检查分析，确保没有寄生回路的存在，杜绝可靠性影响因素的出现。

结语

作为电气控制的重要环节，电气控制线路设计对于电气设备的设计、生产、操作等各方面都有很重要的影响。做好电气控制的关键就是做好电气控制线路设计工作，因此应当在设计过程中综合考虑，进行控制线路设计。

参考文献

[1]杨胜波.论电气控制线路设计的应用[J].中国新技术新产品，2011（15）.

[2]甘小仙.电气控制线路设计中基础研讨[J].城市建设理论研究（电子版），2012（7）.

[3]莫少荣.电气控制线路设计基础的探究[J].科技传播，2011（2）.

[4]杨嘉鹏，刘岩，王晓辉.电气控制线路设计基础研究[J].商品与质量：学术观察，2011（12）.