李俊勇 尹英飞
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摘要：现阶段，随着我国城市化发展的不断进步，我国现代工业社会的不断发展，各个行业对于机械设备的要求也越来越高。因此在机械电气控制系统设计过程中，还需要做好电气控制原理设计以及工艺设计两方面的内容，并需要对传统的控制系统进行不断的优化与完善，只有这样才能够充分满足各生产企业的具体需求。
关键词：生产机械；电气控制系统；设计要点
引言
电气控制系统在生产机械中的使用非常广泛。由此，在电气控制系统中利用网络结构进行远程控制，使控制系统和办公系统能很好地实现数据交换，从而达到共享的目的是非常重要的。在对生产机械进行电气控制系统设计时，首先必须全面掌握理论基础知识，然后将原理设计作为核心，随后对设计流程进行思考，最后在整体设计中把握设计要点，方能设计出较好的生产机械电气控制系统。
1电气控制系统的设计
在设计电气控制系统的过程中，需要根据实际电气控制的要求编制和设计出机械制造、机械使用以及机械维修过程中需要用到的资料（包含了外购件的目录、材料消耗清单以及机械说明书等）以及图片样本（包含了电气原理图、电气元件的布置图、电气组建的划分图、电气系统安装接线图、控制面板图、电气箱图、非标准件的加工图以及元件、器件的安装底板图）等。根据电气设计任务书的方案可以确立电力设计方案，然后针对性的选择所涉及到的电动机类型，并且设计出合理的原理图，然后通过计算得到主要的技术参数并且核实;选择需要的电气元件、器件后制定相关的明细表，编写出机械设计的说明书。在设计内容过程时，要严格的对原理图进行设计，因为原理图是生产机械电气控制系统的关键，能够为后续的的工艺设计以及技术资料的制定提供行之有效的凭证。为了提高制造电气控制系统的效率，并将原理设计环节所涉及到的技术达到指标，必须采取工艺设计，来为机械的调试、使用以及维护提供切实可行的图样资料。其所需的资料内容包含了电气系统总的布置图、安装图以及接线图的设计；电气组建的布置图、安装图、接线图的设计，电气箱、非标准元件、操作台的设计，电气元件、器件清单，机械的使用和维护说明书。
2生产机械电气控制系统的设计原则
随着时代的发展，社会各界对生产机械电气控制系统提出了更高的要求。为此，生产机械电气控制系统设计应当立足于市场需求与机械发展需求，具体应当遵循以下几方面原则：一是贴合性原则。市场生产机械种类具有多样性的特点，在设计生产机械电气控制系统的过程中，应当遵循贴合性原则，以保证电气控制系统与生产机械设备种类具有极高的贴合度，为电气控制系统在生产机械中发挥作用提供保障。二是可行性原则。在对生产机械电气控制系统进行设计的过程中，应当立足于可行性原则，以保证电气控制系统设计符合生产工艺的实际要求。三是合理性原则。生产机械电气控制系统设计应当从经济、操作以及维修等多角度进行考量，为控制系统的落实提供支撑。四是可靠性原则，电气控制系统本身应当具备较强的安全性与可靠性，以确保电气控制系统应用于生产机械中的长期性与可靠性。
3生产机械电气控制系统设计的要点
3.1电气原理图设计
（1）电气原理图设计的一般步骤，电气原理图的设计主要有四个一般步骤：首先是设计出大致的原理框图；接着再对原理框图中的各个部分进行补充，使电路的各个环节都能够完善。在这个设计环节中，设计的过程必须要遵循一定的先后顺序，一般是从主电路开始设计，然后是控制电路，再接着是辅助电路，紧随其后的是联锁与保护，最后才是总体检查反复修改与完善；完成上一步骤之后就是做出总原理图；最后正确的使用电器元件的同时还要拟出元器件明细表。
（2）电气原理图设计的要点在设计电气原理图时，除了要满足上述的电气控制系统设计的一般原则外，还需要注意以下几点：首先，要注意控制电路中电源的类型和电压的大小的选择。220V的电源或者380V的电源可以直接运用到简单的控制电路中，因为其所使用的元器件并不复杂；但当控制电路较为复杂的时候，就操作实际把控制电压减到24V、48V或者110V，同时必须使用控制电源的变压器，这样电气控制电路在运行时的安全才能得以保障，这就要求电气元件、器件的稳定和可靠性必须得到保证。其次，要注意安全，尤其是要当心电器元件的线圈和触点的连接是否符合国家标准。比如，从下图，我们可以发现，虽然图中电器元件或触点的位置对换了，它的工作原理也没有受到影响，但是，这并不代表着其在实际运行过程中是安全的。
3.2逻辑设计法
在逻辑设计法中主要是将逻辑代数的相关知识应用到电路设计工作中，其能够在结合生产机械具体需求的基础上，将电路中的触点、接触器以及主令电器等部分作为逻辑变量，并在结合电路控制需求的基础上进行逻辑代数的合理选择，这样也就能够实现变量间逻辑关系的有效表达，在此基础上进行对应电路图的绘制工作。在逻辑设计法中虽然能够获得最实用的方案，但是该设计模式的设计难度比较大，对于设计人员的设计能力也有着非常高的要求。
3.3可靠性设计
在对PLC控制技术和现场总线技术进行综合分析后，应该提高电气控制系统的可靠性。尤其在变频技术、微电子技术或是DCS技术上，必须综合分析可靠性。电气控制系统成本相对较高，若不够可靠、不够安全，一旦出现问题，整套系统将直接陷入瘫痪的状态，客户将会承担巨大损失。具体来说，PCL控制技术中，目前最有效的保护措施是将一级光电耦合器外加到输入端，这样即使未来出现高电压进入回路，一级光电耦合器也能向更换熔断器一般，此时只需更换光耦，故障就能得到及时排除。若保护光耦，考虑选择4N25型；若开关频率高，则考虑选择TIL110型。从导通延迟时间、关断延迟时间上考虑，4N25型为2.8μs和4.5μs，PLC的延迟为10ms，延迟时间从反映速度上考虑是可以忽略的。PLC进行可靠的接地使用，能很好地减少电位差造成的干扰电流，对误动等行为有非常好的防范作用。以上设计都能有效提高电气控制系统的可靠性，能从经济领域和安全领域为客户提供更好的保障。
3.4电气控制接线图的绘制
在进行这一环节时要根据电气元件、器件的布置图以及国家的相关规定，并遵循以下原则：（1）接线图中各个元器件的位置必须和实际的安装位置一致；（2）元器件和接线座上的标注应该和原理图中的标注统一；（3）采用细线条进行绘制，才能清楚地表示出接线的关系和去向。接线图的画法包括了直接接线法和符号标注接线法。当电气系统中的元器件较少且接线的关系较为简单时，可以用直接接线法来直接画出各个元器件间的接线；而当元器件过多且接线的关系较复杂时就要用到符号标注接线法，在接线端处利用符号的标注来表示连接的关系。
结束语
我国经济迅速发展，工业电气自动化也不断完善，电气自动化控制系统中引入了越来越多先进的科学技术，使整个工业化发展有了更加广阔的舞台。同时，工业发展也在科技的影响下得到可靠的理论基础，生产机械的电气控制系统设计也有了较为重大的突破。基于此，笔者认为设计要点是规范化、智能化、节能化，应以此为基础，对电气控制系统进行可靠性设计。
参考文献
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