雖然生產機械的種類非常多，但是電氣控制系統的設計原則又是基本一致的，文章將對生產機械的電氣控制系統的設計規律及方法進行分析和研究。

　　《機械傳動》雜志創刊于1977年(原名齒輪)，由中國機械工業聯合會主管，鄭州機械研究所、中國機械工程學會、中國齒輪專業協會共同主辦，中國機械工程學會機械傳動分會協辦。

　　生產機械的電氣控制系統設計包括兩個方面的內容：一是電氣控制的原理設計，這個設計環節主要是為了滿足生產機械、生產工藝的基本要求，必須對機械的自動化程度以及生產技術的先進性進行充分的考慮;二是工藝設計，這一環節主要是滿足設備的制造、使用以及維修的需要，將會決定電氣控制系統的外觀、經濟性、實用性等。

　　1 電氣控制系統的設計

　　1.1 基本原則

　　由于因此相關的電氣控制方案也各不相同，但總的設計方法和原則都是統一的。所有的設計工作都必須建立在正確的設計理念和工程實踐的基礎上，才能保證設計的高質量、高效率。在設計過程中，要遵循的基本原則包括：必須滿足生產機械和工藝對電氣控制系統的基本要求，具備可行性;電氣控制系統的設計要與實際的情況緊密結合，具備合理性;電氣控制系統的設計要和機械的設計相配合，具備相融性;確保設計的電氣控制系統能夠安全地工作，具備可靠性。

　　1.2 基本任務和內容

　　1.2.1 設計的基本任務。在設計電氣控制系統的過程中，基本的任務是根據實際電氣控制的要求編制和設計出機械制造、機械使用以及機械維修當中必須用到的資料和圖樣等。其中文字資料的編制包括了外購件的目錄、材料消耗清單以及機械說明書等;而圖樣的設計包括了電氣原理圖、電氣元件的布置圖、電氣組建的劃分圖、電氣系統安裝接線圖、控制面板圖、電氣箱圖、非標準件的加工圖以及元件、器件的安裝底板圖。

　　1.2.2 設計的基本內容。(1)原理設計。在該系統中，原理的設計內容主要包括：電氣設計任務書的擬定;確定電力設計方案，并對涉及到的電動機進行選擇;進行原理圖的設計，并對主要的技術參數進行計算及核實;對所需的電氣元件、器件進行選擇，并制定相關的明細表;對機械設計的說明書進行編寫。在設計內容當中，原理圖的設計是最關鍵的環節，將為之后的工藝設計以及技術資料的制定提供可靠的依據。(2)工藝設計。為了使制造電氣控制系統的過程更加高效，并將原理設計環節中提出的技術指標落到實處，必須進行工藝的設計，才能為機械的調試、使用以及維護提供有效的圖樣資料。具體的內容包括：電氣系統總的布置圖、安裝圖以及接線圖的設計;電氣組建的布置圖、安裝圖以及接線圖的設計;電氣箱、非標準元件、操作臺的設計;電氣元件、器件清單;機械的使用和維護說明書。

　　2 電氣控制系統中電氣控制原理的電路設計

　　2.1 原理設計的基本方法

　　2.1.1 經驗設計法。一般也叫分析設計法。該方法是根據具體的生產要求選擇基本的單元電路或是將已經成熟的電路設計按照一定的條件組合起來，并在此基礎上根據實際情況進行修改和補充，使其成為一個滿足控制要求和設計要求的完整的電路。

　　這種方法的優勢在于設計的方法簡單，沒有固定的程序，整個過程是建立在電氣控制系統設計基本環節的熟練掌握以及較高的電氣控制系統電路的分析能力的基礎上的，對于初學者來說，較為容易，而對于經驗較為豐富的電氣設計人員來說，能夠使設計的任務更快地完成，有效提高工作的效率。因此在實際的設計中，經驗設計法得到了廣泛的運用。

　　但是，經驗設計法也存在著一定的局限性，那就是通過這個方法設計出來的電氣控制系統的方案可能存在考慮不周全的情況，且設計人員的經驗不足也可能造成設計方案的不佳，從而影響電氣控制系統的可靠性。因此，在實際的設計過程中，必須要進行反復的審核，在條件允許的情況下還應該進行模擬實驗。一旦發現問題要進行及時的修改，直到電氣控制系統電路的設計滿足生產要求為止。

　　2.1.2 邏輯設計法。該方法是在電路設計中利用邏輯代數，根據生產機械的工藝要求，將控制電路中的各個環節看成是邏輯變量，并根據控制的要求將這些變量之間的關系用多個邏輯關系式進行表達，在這些關系式化簡之后，給出相應的電路設計圖。

　　使用邏輯設計法能夠使所得到的設計方案最佳，但是由于在實際的使用過程中，設計的難度較大，且過程復雜，有時還必須運用到一些新的概念，因此在常規的設計當中，邏輯設計法很少被單獨使用。

　　2.2 原理圖設計的要求

　　2.2.1 滿足生產工藝的要求。必須充分了解和掌握機械的性能、結構及實際情況，再進行控制方式、反向、啟動、調速、制動等要求的考慮和設計，設置出聯鎖和保護裝置。

　　2.2.2 控制電路電源的種類和電壓數值。較為簡單的電氣控制電路包含的元件和器件不多，可以直接采用220V電源或者380V電源;如果控制電路較為復雜，要將控制電壓根據實際情況降到24V、48V或者110V，并且要采用控制電源的變壓器。

　　2.2.3 保證電氣控制電路在工作時的安全性和可靠性。要做到這一點，必須要保證電氣元件、器件的穩定和可靠，這些元器件的連接要符合國家的相關規定，其位置和觸頭的位置要有合理安排，電器線圈要進行正確的連接(如圖1、圖2)。

　　3 電氣控制系統中的工藝設計

　　3.1 進行電氣設備總體布置的設計

　　這一環節要根據之前制定好的原理設計圖，將控制系統劃分成若干個部件，然后根據實際的復雜程度，再將每個部件分成若干個單元，對各個部分涉及到的進線及出線號進行整理，并對連接方式進行調整。

　　在進行單元劃分時應注意以下事項：(1)具有相似功能的元件應該組合在一起(2)為了減少單元間的連線，接線相關的控制電器應該在同一單元內;為了防止干擾，要將強弱電分開;為了便于調試和檢查，要將那些需要經常調節、維護的易損元件、器件組合在同一個單元內。

　　3.2 元件、器件布置圖的繪制

　　這一環節是根據原理設計圖進行的，在繪制時要遵循以下原則：(1)監視器件應位于儀表板上;(2)在電器板上方，安裝發熱元件，而下方安裝體積較大或者較重的元件和器件;(3)需要經常調試和檢查的元件和器件在安裝時不能太高或太低;(4)為了防止強電以及外界干擾，要對弱電部分進行屏蔽設施和隔離設施的加裝。

　　3.3 電氣控制接線圖的繪制

　　在進行這一環節時要根據電氣元件、器件的布置圖以及國家的相關規定，并遵循以下原則：(1)接線圖中各個元器件的位置必須和實際的安裝位置一致;(2)元器件和接線座上的標注應該和原理圖中的標注統一;(3)采用細線條進行繪制，才能清楚地表示出接線的關系和去向。

　　接線圖的畫法包括了直接接線法和符號標注接線法。當電氣系統中的元器件較少且接線的關系較為簡單時，可以用直接接線法來直接畫出各個元器件間的接線;而當元器件過多且接線的關系較復雜時就要用到符號標注接線法，在接線端處利用符號的標注來表示連接的關系。

　　參考文獻

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