淺談電氣控制線路的設(shè)計原則

陳正

（長江大學(xué)電子信息學(xué)院 434000）

淺談電氣控制線路的設(shè)計原則

陳正

（長江大學(xué)電子信息學(xué)院 434000）

電氣控制線路的科學(xué)設(shè)計直接決定了自動化設(shè)備的生產(chǎn)效率，本文以一名本科生的角度，從電氣控制線路的設(shè)計規(guī)范著手，分別討論了電氣控制線路的設(shè)計流程、設(shè)計方法和設(shè)計原則，旨在進行專業(yè)理論學(xué)習(xí)至于，對所學(xué)的內(nèi)容作出一定程度的總結(jié)。

電氣控制；線路；設(shè)計；原則

前言

電氣控制線路設(shè)計與電氣設(shè)備的生產(chǎn)、操作和維修關(guān)系密切。隨著工業(yè)市場化的發(fā)展，評判電氣控制線路設(shè)計好壞的標準也是與實際市場生產(chǎn)直接相關(guān)的，換言之，好的電氣控制線路設(shè)計不僅僅體現(xiàn)在設(shè)計思維的與眾不同，更體現(xiàn)在實際生產(chǎn)中深入淺出的可操作性、低廉的維修成本和值得批量推廣，而實現(xiàn)這些的基礎(chǔ)是必須掌握最全面最大眾化的設(shè)計原則。

1 電氣控制線路圖的設(shè)計規(guī)范

電氣控制線路圖是串聯(lián)電氣設(shè)計、生產(chǎn)和維修人員通用的工程性語言，其主要作用是表達電氣控制系統(tǒng)的工作原理、工作流程和設(shè)備結(jié)構(gòu)。整體的電氣控制線路圖包括電氣系統(tǒng)圖、框圖、原理圖、布置圖、安裝接線圖、功能圖和電氣元件明細表。顯然，沒有統(tǒng)一設(shè)計規(guī)范而生成電氣控制線路圖，將毫無實際意義，對此，國家標準局參照國際電工委員會（IEC）頒布的標準，制定了我國電氣設(shè)備有關(guān)國家標準。有關(guān)的國家標準有《電氣圖用圖形符號》（GB4728-1984）、《電氣制圖》（GB6988-1986）、《電氣技術(shù)中的項目代號》（GB5094-1985）和《電氣技術(shù)中的文字符號制定通則》（GB7159-1987）。

下面以《電氣圖用圖形符號》（GB4728-1984）為例，簡要解釋一下其中的設(shè)計規(guī)范。按照《電氣圖用圖形符號》（GB4728-1984）規(guī)定，電氣圖用圖形符號是按照功能組合圖的原則，由一般符號、符號要素或一般符號加限定符號組合成為特定的圖形符號及方框符號等。一般符號是用以表示一類產(chǎn)品和此類產(chǎn)品的特征的簡單圖形符號。文字符號分為基本文字符號和輔助文字符號?；疚淖址栍址謫巫帜肝淖址柡碗p字母文字符號兩種。單字母符號是按拉丁字母順序?qū)⒏鞣N電氣設(shè)備、裝置和元器件劃分為23類，每一大類電器用一個專用單字母符號表示，如“K”表示繼電器、接觸器類，“R”表示電阻器類。當單字母符號不能滿足要求而需要將大類進一步劃分，以便更為詳盡地表述某一種電氣設(shè)備、裝置和元器件時采用雙字母符號。雙字母符號由一個表示種類的單字母符號與另一個字母組成，組合形式為單字母符號在前、另一個字母在后，如“F”表示保護器件類，“FU”表示熔斷器，“FR”表示熱繼電器。輔助文字符號用來表示電氣設(shè)備、裝置、元器件及線路的功能、狀態(tài)和特征，如“DC”表示直流，“AC”表示交流，“SYN”表示同步，“ASY”表示異步等。輔助文字符號也可放在表示類別的單字母符號后面組成雙字母符號，如“KT”表示時間繼電器，“YB”表示電磁制動器等。為簡化文字符號起見，當輔助文字符號由兩個或兩個以上字母組成時，可以只采用第一位字母進行組合，如“MS”表示同步電動機。輔助文字符號也可單獨使用，如“ON”表示接通，“N”表示中性線等。

2 電氣控制線路設(shè)計的一般方法

電氣控制線路設(shè)計的常用辦法有兩種：①經(jīng)驗設(shè)計法；②邏輯設(shè)計法。經(jīng)驗設(shè)計法，通俗來講，就是電氣控制線路設(shè)計的常用套路，比如各類典型的線路連接方式、局部常用配置等。經(jīng)驗設(shè)計法在單獨工作的單元設(shè)計上非常有效，往往通過對不同單元控制電路非常熟悉的不同專業(yè)人員的結(jié)合，就能實現(xiàn)初步成型的設(shè)備系統(tǒng)運作，同時經(jīng)驗設(shè)計法對設(shè)計者的專業(yè)工作時間和實踐經(jīng)歷要求很高，對于即將踏入工作崗位的大學(xué)生來說，不值得提倡。

其二是邏輯設(shè)計法。邏輯設(shè)計法利用了邏輯代數(shù)這一數(shù)學(xué)工具。從生產(chǎn)工藝出發(fā)，在狀態(tài)波形圖的基礎(chǔ)上，將控制線路中的接觸器、繼電器線圈的通電與斷電，觸頭的閉合與斷開，以及主令元件的接通與斷開等均看成邏輯變量，全面考慮控制電路中邏輯變量之間的邏輯關(guān)系，按照一定的方法和步驟設(shè)計出符合要求的控制電路。這種在波形圖基礎(chǔ)上進行邏輯設(shè)計的方法，與傳統(tǒng)的邏輯設(shè)計方法不同。傳統(tǒng)的邏輯設(shè)計法繁瑣、不直觀，尤其是對待相區(qū)分組的處理上更為復(fù)雜困難。而在波形圖基礎(chǔ)上進行邏輯設(shè)計比較直觀、簡便，用該方法設(shè)計出的線路較為合理，精煉、可靠，能充分發(fā)揮元件的作用；當給頂條件變化時，能夠指出對電路作相應(yīng)變化的內(nèi)在規(guī)律，因此在設(shè)計較復(fù)雜的控制線路時，這種邏輯設(shè)計便顯示出它的優(yōu)點。

3 電氣控制線路的總體設(shè)計原則

在嚴格遵循電氣控制線路圖的設(shè)計規(guī)范和掌握一般設(shè)計方法的基礎(chǔ)上，才有討論電氣控制線路設(shè)計原則的必要，正如寫文章一樣，電氣控制線路的設(shè)計原則就相當于文章的中心思想，對整體布局起到很好的提綱挈領(lǐng)的作用。結(jié)合實際生產(chǎn)經(jīng)驗，電氣控制線路的總體設(shè)計原則總結(jié)起來有四條：①最大限度滿足生產(chǎn)機械和生產(chǎn)工藝對電氣控制的要求，這是結(jié)果導(dǎo)向性的設(shè)計原則，也就是系統(tǒng)設(shè)計必須服務(wù)于生產(chǎn)實踐，而且要盡量地全部滿足實際工作中的各種需求；②在滿足要求的前提下，使控制系統(tǒng)簡單，經(jīng)濟，合理，便于操作，維修方便，安全可靠，這是對設(shè)計者科學(xué)高效設(shè)計思維的要求，因為在設(shè)計某款電氣設(shè)備系統(tǒng)工作時，要考慮到使用人群并不是設(shè)計者本身，而且設(shè)計者的設(shè)計成果并不是服務(wù)于某一款機器或者某一個廠家，而是達到批量生產(chǎn)的效果；③電器元件選用合理，正確，使系統(tǒng)能正常工作，這是在硬件設(shè)計上對設(shè)計者的要求，反映到實際生產(chǎn)，就是要求所設(shè)計的產(chǎn)品要質(zhì)量好，并且穩(wěn)定性高；④為適應(yīng)工藝的改進，設(shè)備能力應(yīng)留有裕量，可能很多人并不能理解這種設(shè)計原則的用處，認為設(shè)計者不應(yīng)該盡自己最大的努力，給系統(tǒng)最好的配置，讓機器的功能和效率最大化嗎？實則不然，因為工廠和市場也是規(guī)?；l(fā)展的，越高配置和越強生產(chǎn)能力，必然意味著越高的機器成本和功耗，這種生產(chǎn)成本過高的產(chǎn)品不一定是工廠急切需要的，與市場發(fā)展吻合的生產(chǎn)能力，才是設(shè)計者需要真正努力思考的方向。

4 結(jié)語

隨著工業(yè)的發(fā)展，電氣自動化領(lǐng)域的科技創(chuàng)新是潛力巨大的研究課題，包括電氣控制線路設(shè)計的科技創(chuàng)新，同時科技創(chuàng)新都是圍繞著可持續(xù)發(fā)展和節(jié)能高效的方向進行的，這一定程度上與電氣控制線路的設(shè)計原則相吻合，所以深入理解這些基礎(chǔ)的原則，才是廣大設(shè)計者實現(xiàn)自我價值的前提。

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