浅谈电气控制技术中线路的设计与应用
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【摘 要】电气控制线路设计是电气控制的重要组成部分，电气控制线路应具有完善的保护环节，用以保护电网、电动机、控制电器及其他电路元件，避免因误操作而发生事故。电气控制线路的设计直接会影响到整个控制系统的性能和安全。常用的保护环节有短路、过流、过载、过压、失压、弱磁、超速和极限保护等。因此作为电气工程技术人员必须掌握电气控制线路设计的原则和方法，这样才能在设计过程中不断对设计方案进行调整和优化，使电气控制线路能够满足使用的需求。
【关键词】电气控制技术 线路设计 应用
中图分类号：G4 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2019.08.059
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至关重要的核心地位，它是机电工作发展的基础。在生产中，机械设备的使用效能与其电气自动化的程度有着密切的关系，尤其是机电一体化已成为现代机械工业发展的总趋势。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。
一、电气控制线路设计的基本原则与思路
基本原则：1.了解生产机械和工艺对电气控制线路的要求。设计前电气设计人员要调查清楚生产工艺要求、每道程序的工作情况和运动变化规律、所需要的保护环节，并对同类或接近产品进行调查、分析、综合，作为具体设计电气控制线路的依据。2.以满足生产要求为前提，合理选用元器件，控制线路力求简单、方便、经济、实用性强。3.必须确保证控制线路工作的可靠性和安全性。基本思路：1.首先将控制系统的输入、输出电器元件的状态用状态变量进行表示。2.然后根据控制要求列出状态变量的逻辑表达式。3.简化逻辑表达式。4.最后根据逻辑表达式绘制控制线路。
二、电气控制线路设计的内容
机电一体化已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，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.對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。
三、电气控制路线的设计方法与应用
电气控制线路的设计方法主要有两种：一是分析设计法，二是逻辑设计法。在电气控制线路的设计上控制线路都要遵循主次原则，设计人员要先进行主电路的设计，之后再设计辅助电路。在完成设计工作后，要进行控制电路的检查、维护工作，以确保线路设计的合理性和安全性。最后，要根据实际需求选择正确的适合设备工作的电气设备型号和规格，做到电气控制线路设计严谨、完善。
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。
2.逻辑设计法。逻辑代数设计法是根据生产工艺的要求，把电器元件的动作状态视为逻辑变量，通过逻辑运算找出最简单的逻辑表达式，画出相应的控制线路使线路使用的元件最少，逻辑代数设计法用于复杂控制线路的设计时具有明显的优势，这种设计的难度也比较大。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，同时有一定的难度。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。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。
四、设计控制线路时应注意的问题
第一，量减少连接导线。设计人员住设计控制电路时，必须考虑电气设备各元器件的实际位置，在符合设计原则的基础上，尽可能减少配线时的连接导线。第二，连接电器的线圈。从理论上看，电压线圈一般不能串联使用，原因在于它们的阻抗不尽相同，即使是两个不同型号线圈，在外加电压是它们的额定电压之和的理想情况下也不能这样连接。因为电器动作足有先后的，而当一个接触器先动作时其线圈阻抗增大，该线圈上的电压降增大使另一个接触器不能吸合，如果情况严重还可能使线圈烧毁。第三，控制线路中鹿避免出现寄生电路。寄生电路是线路动作过程中意外接通的电路。尽可能减少电器数量、采用标准件和相同型号的电器尽量减少不必要的触点以简化线路，提高线路可靠性。
总之，电气控制线路设计对整个电气控制有十分重要的意义，在电气控制线路的设计中详细了解生产工艺，对于电气控制线路的要求可以为电气控制设计指明方向，同时注意设计的过程中应坚持简单、经济的原则，确保电气控制设计的安全性和可靠性，这样才能最大限度的发挥电气控制线路的作用。
参考文献
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[2]汪国平.电气控制线路接线中常见问题的分析与处理[J].电气技术，2018.12.
[3]姜仲秋.电气设备 PLC 控制系统的设计与应用[J].山东工业技术，2016（02）.
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