基于关联属性的电气控制设计探讨

【摘 要】采用修改以前的设计图纸的方案完善设计方案，在一定程度可以解决原理图修改时出现的元件标记、端子修改以及线号编排等错误，但是无法解决接线图、屏柜图的重构问题，必须运用手工绘图的方式重新生成一遍，其过程较为繁琐、任务量较大，采用基于关联属性的电气控制设计可以很好地解决这一问题。文章对基于关联属性的电气控制设计方法和需要注意的问题进行了探讨。

【关键词】电气控制；关联属性；原理图

1 前言

电气设计工程师往往习惯于用以前的图纸进行修改设计，但很容易出现遗漏、疏忽等情况，特别是端子修改、元件标记、线号等处，而更改后再根据原理来设计接线图、屏柜图也非常繁琐。

电气控制设计其流程基本是原理图-接线图（端子排）-屏柜图-各种报表，不使用专业的电气软件，每个环节都需要手工完成；通过使用专业的设计软件，可以解决原理图绘制的问题，但尚不能完全有效地解决原理图与接线图、端子排、屏柜图甚至报表间的关联更新。原因是：国内开发的专业软件是以接线图为核心，而国外的这些软件以原理图为核心，但没有考虑接线图，两种软件都有缺陷。若是采用基于关联属性的电气控制设计，这一问题便可以迎刃而解。借此，文中就基于关联属性的电气控制设计措施进行研究。

2 基于关联属性的电气控制设计

2.1 端子排

目前，国内一些比较专业的电气控制软件在处理端子排问题时，一般都是通过位置代号对是否需要上端子来进行判断的，而并不是在原理图上画出端子的位置。虽然这种处理方式较为简单方便，但是也造成了信息脱节的问题，具体地讲是实际的原理图与绘制出来的原理图存在不一致的问题，其主要原因是端子没有画到原理图上。而国外使用的一些电气控制设计专业软件基本都是以原理图作为核心，并且端子也都会画在图上，但对于端子排的处理却不够精细。

2.2 接线图

（1）接线图块的制作。对于普通的用户而言，尽管可以忽略接线表，但是却必须使用接线图。现阶段，许多计算机软件已经实现了接线图的处理功能，然而处理原理图与接线图之间的关联仍旧是一项较为繁琐的工作。在处理接线图时，由于电气元件种类繁多，接线插脚也各不相同，所以导致接线图符号多种多样，增加了符号编辑、定义和管理的难度。设计者在选择设计软件时，应当选用带有接线图符号编辑功能的软件，利用设计工具创建符合电气工程需要的接线图符号。通过绘制图形、设定相应属性值，并将设定的图形另存为独立文件中，便可以在处理接线图时随意调出，插入使用。

（2）接线图的生成。在完成设定接线图符号的步骤之后，接下来进入创建接线图的环节。即使设计者运用的是专业设计软件，也必须将原理图、元件清单和接线信息作为根本性依据，并根据需要指出元件生成接线图的状态，这是接线图和原理图关联设计的关键环节。

（3）关联的修改。端子排、连接图和原理图间的关联应在原理图修改后完成，由于端子排和接线图的信息会在关联后自动更新，所以不需要对其进行重新创建。

3 需要注意的几点问题

3.1 避免触头之间竞争

3.1.1 电磁元件间的触头竞争

电气控制回路当中常会发生接触器、继电器等电子元器件之间的触头竞争。图1 为顺序控制部分的线路图，在这一电路中，每一个工步均对应一个继电器得电，当由工步1 转入工步2 时，元件的动作顺序如下：SQ1K2 得电K2 断开K1 失电K2 支路中的K1 断开，在这一过程中，如果SQ1 闭合直至K1断开的用时小于K2 得电时间，那么便会引起K1 与K2之间的触头竞争。就直流的控制线路而言，可以将二极管并联到继电器线图的两端，借此来延缓断电的速度，以达到消除竞争的目的。如图1 中虚线部分所示。

图1 顺序控制部分的线路图

3.1.2 按钮与电磁元件间的触头竞争

图2（a） 为三相异步电动机运行与点动控制线路图。在点动过程中，通过常开及常闭触头SB3 断开的瞬间，能够使KM 出现失电现象而无法完成自锁，如果该瞬间比KM 的失电时间小，那么KM 便不会出现失电现象，而是始终保持在得电状态，这样点动便会失败。为避免按钮与电磁元件间发生触点竞争的现象，可在电路中添加中间继电器，其具置如图2（b）所示。

图2 三相异步电动机运行与点动控制线路图

3.2 防止出现寄生回路

在正常情况下寄生回路是不会出现的，只有在发生故障时才会出现电流通路。如图3 所示。电动机处于正转状态下，当发生过载现象时，热继电器应能够自行断开KM1 控制回路，然而由于指示灯的存在，从而形成了一条寄生回路（图中虚线部分为寄生回路），此时KM1 无法进行可靠释放，致使过载保护失效，进而造成电气故障。为避免这一情况的发生，应防止寄生回路的出现，可以通过将指示灯与接触器进行并联或是将FR移至SB1 位置前，便可以解决这一问题。

3.3 应减少连接导线

在1 个控制电路中，在控制原理图中想要发现各个功能部分的具置对连接造成的影响是十分困难的。但是，如果仔细认真地进行分析或是通过画接线图的方法便能够有所发现，从而实现同一功能应用相同电器的目的。一旦位置摆放得不正确或不合理，极有可能导致接线数量增加。为避免在实际设计过程中发生此类情况，必须正确合理地摆放各功能部分的位置，这样还能够减少连接导线的数量。

3.4 应减少触头的数目

应尽可能减少触头的个数，同时在对触头进行简化及合并时，还应充分考虑同类属性触头的合并，如果采用1 个触头就能够完成正常动作，绝对不要使用2个触头。

4 结语

电气控制设计工作是一项技术要求高且繁琐的复杂工程。电气控制设计工作要求设计人员具有全局的思想意识，系统而全面的思维进行设计工作的开展。本文探索了关联属性电气控制设计的特点及其所需注意的问题，有利于帮助解决电气控制设计工作的一些突出问题。

参考文献：

[1]李子昀.一种具有多工作流程自动生产线控制系统的设计[J].岳阳职业技术学院学报，2011（1）.

[2]张有良，苟向民，王剑峰，等.可编程多功能装箱机的设计和电气控制[J].包装与食品机械，2009（4）.

[3]王正，宋建华，邱智.基于虚拟仪器的航空电气控制盒测试设计与实现[J].计测技术，2011（2）.