浅析电气控制线路的设计与应用

浅析电气控制线路的设计与应用

林旭初

江森自控日立万宝空调（广州）有限公司510900

摘要：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，所以要搞好机电工作，就应当掌握生产设备电气控制线路的设计。为此，本文探讨了电气控制线路原则及相关要点，并以某纺织车间的空调系统电气控制线路的设计与应用为例进行分析。

关键词：电气控制电路；设计与应用；实例分析

引言：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，因此作为电气工程技术人员必须要掌握电气控制线路设计的原则和方法，这样才能够在设计的过程中不断的对设计方案进行调整和优化，使得电气控制线路能够满足使用的需求。本文以理论与实践相结合为论述方法，就电气控制线路设计中的相关要点进行了分析探讨。

1.电气控制线路设计原则

在实际生产中，电气制动化与机械设备使用有着非常密切的关系，目前，机电一体化已经逐渐成为生产企业长远发展的主要趋势之一。电气自动化控制和机械设备之间的配合在生产过程中发挥着至关重要的作用，并且要求设计人员对机械设备结构及运行原理进行全面的认识与理解，进而保证电气控制线路设计符合实际生产需求。

1.1线路设计控制方式通用化原则

通用化指的就是制定的线路设计方案，可以使生产机械设备加工不同性质对象。所以，在电气控制线路设计过程中，一定要尽可能选择满足设计要求，并且在实践活动中可以普遍运用的线路设计方案，进而符合生产机械设备、工艺等方面的要求，保证电气控制线路设计工作的有序完成。

1.2线路设计控制电路电源可靠性原则

电路电源是电气控制工程中确保机械设备正常运行的基础与前提，一定要予以高度重视。在进行线路设计的时候，一定要对配电方案、接地回路、线路布局等因素进行全面的考虑，确保电路电源负载处在标准范围以内。与此同时，一定要加强控制系统各电路的设置，避免其互相影响，并且，防止出现振蕴、电路过热等问题。除此之外，当线路控制非常简单的时候，可以选择电网电源；当生产机械设备自动化程度比较高的时候，可以选择直流电源。

2.电气控制路线的设计要点

2.1电气控制路线设计的基本要求

在进行电气控制线路设计的时，首先必须遵循满足工艺、技术先进、安全可靠、方便使用和经济合理的原则，同时要注意防止“寄生电路”的出现、防止相邻元件短路的问题、防止意外错误动作的发生等，并要采用符合规范的图文符号。

2.2电气控制路线设计的基本方法

电气控制线路的设计方法一般而言有两种，即分析设计法和逻辑设计法。分析设计法是指设计方案要通过分析、比较和筛选，有时还需要进行试验验证才能确定出最佳方案。这种方法具有设计方法简单、设计程序不固定的优点，但却不一定是最佳的设计方案，它对设计者的经验要求比较高，因而又被称为经验设计法。当设计者的经验不足或者考虑不周全的时候就可能影响线路的可靠性，此时就必须对设计进行反复的修改，直到电路动作完全准确，并完全满足生产工艺要求才结束。由此可见，这种设计方法的成本往往也比较高，周期较长。而逻辑设计法则是比较经济合理的一种方法，它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的方法。虽然通过这种方法，我们可以获得理想的而且经济的设计方案，但却因为这种方法所要求的难度比较大、过程比价复杂，一般在常规设计中应用不是很多，主要应用于复杂控制线路的设计。

2.3电气控制路线设计中应注意的问题

在电气控制线路设计过程中，为了达到设计简单、准确、可靠的目的，应该注意下面一些问题：

①在满足生产要求前提下，控制电路应力求简单、经济；

②保证控制电路工作可靠和安全；

③在控制线路中应该避免出现寄生电路；

④避免电器依次动作

⑤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。

在方案的设计过程中，除了要注意以上几个问题外，还应该注意在频繁操作的可逆电路中，正反向接触器之间不仅要有电气联锁，而且还有机械联锁；设计的线路应适用所在电网的质量和要求；在线路中采用等问题，以便使我们的设计更加合理、更加经济。

3.探析空调系统中的电气控制线路设计

以某纺织车间的空调系统设计为例，该车间中需要一个总控开关按照一定控制要求来启动和关闭中央空调系统，利用中央空调系统内部安装的传感器，随时检测车间和织机的温、湿度控制状况，而后将信号送给控制机构，控制的对象就是几台风机，风机启动之后，通过一个阀门根据需要来决定给车间或织机送风，也就是使系统由局部送风来满足织机的湿度要求，或使整个车间按照舒适性空调的要求进行全面送风，同时根据需风量的大小，利用变频技术使局部送风在恒压状态下进行。在用风量小的情况下，如果一台风机连续运行超过一定工作时间，则按照控制要求自动切换到下一台风机，即系统具有“风机转换功能，避免因一台风机工作时间过长，降低生产效率和影响风机工作寿命。同时，系统启动时采用软启动来提高系统性能，在应急或检修时，系统配备手动功能，最后，为了保证系统安全、顺利的工作，还需设置完善的报警功能。本节以该工程中的主电路和联锁保护电路为例进行分析：

3.1主电路

主电路中被控对象有5个，当机组启动时，冷却塔电动机、水泵电动机、蒸发器电动机同时启动，为压缩机的启动做准备。考虑到三者的容量，因此将他们放入同一供电回路。压缩机的启动筋要上述三种电动机启动延时一段时间后进行，考虑到压缩机延时启动的要求，因此它的供电回路与其他电动机的供电回路分开实际。具体情况设计如下：①冷却塔电动机：KM1接触器控制电动机的起停，FRI为过载保护用热继电器；②水泵电动机：KM1接触器控制电动机的起停，FR2为过载保护用继电器；③蒸发器电动机：KM1接触器控制电动机的起停，FR3为过载保护用热继电器；④压缩机电动机：KM2接触器控制电动机的起停，FR4为过载保护用继电器；

3.2联锁保护电路

为实现系统短路保护，在主电路中串接熔断器FU1，FU2，FU3，在控制线路中串接熔断器FU4，FU5。为防止电动机过载，在魅族电动机主电路中加装热继电器FR1，FR2，FR3，FR4.考虑到该系统只要有一台电动机过载，整个系统便不能工作，因此热继电器FR1—FR4的动断触头全部与自动停按钮串接在一起。这样一来，只要有电动机过载，整个制冷系统就会停止工作，系统在车间安装了温度控制器，在达到规定温度后，温度控制器的触头自动断开。由于温度控制器的动断触头串接在控制电路总支路中，此时整个控制电路失电，制冷机组停止转动。

结束语：综上所述，电气控制线路的设计作为控制系统的重要部分，是整个控制系统的根据，对其所构成的设备与系统的操作和运行有着重要的影响。为确保其安全可靠性和简便性，要求设计人员熟练掌握相关知识，具有一定的实际工作经验。充分利用先进的科学技术，其在设计过程中，将实际需求与自身的经验相结合，选用合理的设计方案，保证其设计的科学性和有效性。

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.

[2]刘鹏羽.电气控制线路的设计方法探析[J].黑龙江科技信息.2013.

[3]吴桂林.电气控制线路设计的重要性及优化策略[J].数字技术与应用.2014.