時間：2023-05-30 08:56:00
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇電氣控制設計，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞 分析設計法；電氣控制；原理圖
中圖分類號：TM921.5 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）10-0124-01
1 分析設計法
分析設計法是根據生產機械對電氣控制的要求，收集、分析、參考國內外現有的同類生產機械的電氣控制電路，利用基本控制環節和典型控制單元電路，按各部分的作用和聯系組合起來，經過補充、修改和綜合處理，以滿足控制要求的完整電路。
1）設計主電路：按照產品設計要求，設計電動機的起動、運行、調速和制動的主電路。
2）設計控制電路：設計滿足主電路各電動機的運轉要求的控制電路。
3）特殊控制環節的設計：連接各單元環節構成滿足整機生產工藝要求，實現加工過程自動運行的控制電路。
4）輔助控制電路設計：對保護、聯鎖、檢測等控制環節的設計。
2 分析設計法的步驟
1）主電路設計：按照產品工藝，對電動機提出的起動、運轉和制動的要求，設計主電路。
2）基本控制電路設計：根據主電路運行的要求，設計出基本的控制電路。
3）特殊控制環節的設計：根據機構運行時的特殊要求，設計特殊控制環節。
4）聯鎖保護控制的設計。
5）綜合檢查、完善和簡化電路，必要時可通過實驗驗證。
3 分析設計法之設計舉例
橫梁升降機構的電氣控制設計：
1）主電路設計。橫梁升降機構控制：按照設計要求，分別由電動機M1，來拖動橫梁的升降。用電動機M2，來拖動橫梁的夾緊。并且按要求兩臺電機要實現正反轉控制，采用四只接觸器kM1、kM2、kM3、kM4分別控制兩臺電機正反轉，如圖1所示，為主電路。
圖1 主電路
2）控制電路基本環節的設計。橫梁的升降調整運動：采用四只接觸器kM1、kM2、kM3、kM4分別控制兩臺電機正反轉。用上升點動按鈕SB1和下降點動按鈕SB2，通過中間繼電器KA1和KA2實現對四只接觸器kM1、kM2、kM3和kM4的控制。如圖2所示。
圖2 基本控制電路
3）控制電路特殊環節的設計。橫梁上升運動：使夾緊電機M2先工作至橫梁放松后，M2停止工作，同時M1升降電機工作，帶動橫梁上升。橫梁下降運動：先放松再下降控制，下降結束后有短時回升運動，用斷電延時型時間繼電器kT進行控制。如圖3所示。
4）聯鎖保護控制的設計。限位保護，由行程開關SQ2上升限位，SQ3擰下降限位控制。互鎖保護：KA1控鍆上升與下降的互鎖，kA2控夾緊與放松互鐺。短路保護：由熔斷器FU1、FU2和FU3執行。經過上述多次修正，使橫梁升降電氣控制電路達到完善，如圖3所示。
圖3 修正后的橫梁升降電氣控制電路
4 結束語
分析設計法，步驟清晰，循序漸進，簡單易掌握。一張比較完善的電氣控制原理圖完成后，應反復審核電路工作情況，并安裝控制電路運行，發現問題及時修正電路，以滿足生產技術要求。
參考文獻
[1]許繆編.電機與電氣控制[M].機械工業出版社，2009.
[2]麥崇裔編著.電氣控制與技能練[M].電子工業出版社，2010.
【關鍵詞】電氣控制線路；設計；基礎研究
引言
隨著信息全球化的發展，自動化和智能化已經成為評價現代電子設備產品的重要標準，為了滿足電子產品的智能化功能，熱電企業對電氣控制線路設計的要求也相應提高，從而使其表現出了多樣化的特征。電氣控制線路設計的優化是完善電路設計的關鍵環節，因此本文對電控線路設計的基礎探討具有重要的實際價值。
1電氣控制線路設計的目的
1.1滿足電氣控制線路運行的承受力
線路功率超標是影響整體線路安全的關鍵問題，因此在進行電氣控制線路的設計時要加強對線路功率穩定性的設計，考慮到系統線路功率的額定負荷，從而保證電路運行的安全性和可靠性。電氣控制線路設計是電路設計中的關鍵環節，其直接影響到電路的運行速度及其質量，電氣控制系統在運行電氣線路發出的指令時，線路中的部分機械需要進行大功率的運轉，功率運轉的條件設計是電氣控制線路設計中的核心。
1.2適應電氣控制線路運行的多樣化特點
必須實現電氣控制線路的兼容性，其是電氣控制線路設計的重要目的，同一機電設備為了滿足多樣化的功能需求會配置多套線路運行方式，為了避免不同線路之間的互相影響，就需要從電氣控制線路的設計入手，使得不同線路在運行過程中彼此兼容。例如一般工作狀態下，電動機既要做好調壓工作，同事還要進行轉矩工作，此時為了保證其功能表達的有效性，就需要從電氣控制線路設計入手，增加不同的解決方案和運行方式。
1.3電氣控制線路運行的速度
與設計一體化電氣控制線路設計與電路的轉速具有一定的相關性，為了適應不同機電多變的速度，在設計電氣控制線路過程中要注意運行速度與機電設施的適用性及準確性。為此，電氣控制線路的設計主要是為了使電氣控制線路能承載運行時的的承受力，適應電氣控制線路運行的多樣化特點并滿足電氣控制線路在運行過程中對速度的要求。
2.電氣控制線路設計的思路與原則
2.1電氣控制線路設計的思路
電氣控制線路設計要以服務企業生產流程和工藝為目的，在設計過程中要加強對電氣控制線路功能性和靈活性的設計，在傳統線路設計的基礎上對其改造和創新，從而適應時展和企業應用的需求。
2.2電氣控制線路設計的原則
在設計電氣控制線路時，必須遵循其適用性原則，即電氣控制線路設計的功能性與線路的復雜性無關，因此在設計過程中要盡量通過簡單的線路系統設計，滿足生產運行需求。其次，在設計過程中要提高設計方法的規范性和標準性。在設計過程中不建議以設計經驗為依據，而是按照一定的設計標準對其展開標準化設計，通過標準的設計規范有利于檢查設計中存在的問題，減少線路故障發生的可能性。最后，線路設計要保證較好的穩定性和較高的安全性。
3.電氣控線路設計的方法內容及注意問題
3.1電氣控制線路設計的方法和內容
設計電氣控制線路需嚴格按照國家規定的標準，規范設計流程，必須將主電路設計出來，才能設計控制電路和其它電路。在設計過程中首先要按照設計要求規劃設計方案，從工藝要求著手提高設計的實用性，在設計過程中要注重對相關參數的設計和優化。在得到初步的設計方案以后，要畫出對應方案的線路圖。其次，在分析線路圖的基礎上，以線路設計原理為依據檢查線路設計中存在的問題，并對其可能出現的故障進行排查，對其中的數據參數進行優化，從而得到最終的線路設計圖。設計電氣控制線路的具體流程如下：第一，確定好電氣設計的技術條件；第二，選擇合適的電氣傳動形式及控制方案；第三，選定電動機的類型、容量大小及其轉速型號；第四，明確設計電氣控制的原理；第五，制定電動機和電器器件明細表；第六，設計電氣控制元件及監測元件的總布置圖；第七，設計電氣柜和操作臺的專用裝零件；第八，繪制裝配圖及接線圖。在設計過程中一般會將線路設計內容作為設計主體，其它輔助部件的設計會參考類似線路設計中的相關部件。
3.2電氣控制線路設計應注意的問題
電氣控制線路設計過程中應該注意以下問題：①在滿足生產要求的基礎上，最大程度地控制電氣控制線路的成本，盡管線路中有很多的公共聯線，但可以減少電氣外部的接線，盡可能地降低連接導線的數量；②一般情況下，同一電器的常開和常閉輔助觸點靠的很近，一旦將兩者分別接到電源的不同位置，觸點斷開時產生的電弧會在兩個觸點之間形成飛弧，致使電源短路，因此在設計過程中需注意連接電器的觸點并保證線圈連接的準確性；③在控制線路設計過程中要避免寄生電路的出現，其屬于電路動作過程中的意外接通電路，會嚴重的影響到電路的運行安全。
4.結論
綜上所述，通過研究電氣控制線路的設計原則，得知電氣控制線路設計對電路設計和機電運行中的重要作用。通過分析電氣控制線路設計的思路和原則，說明線路設計過程中使用性能和安全性是保證線路設計有效性的前提，在其基礎上探討了電氣控制線路設計的方法、內容和應注意的問題。
【參考文獻】
[1]莫少榮.電氣控制線路設計基礎的探究[J].科技傳播,2011,（02）:18-19.
[2]林虹.電氣控制線路設計基礎的探究[J].科技資訊,2014,（34）:95-97.
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[4]伍繁盛.電氣控制線路設計基礎探析[J].科技致富向導,2013,（03）:147-143.
【關鍵詞】機電設備；電氣控制線路；設計
在機械工業領域，自動化和智能化兩大技術的應用日益廣泛，逐漸發展成為現代機械工業發展的主流技術。對于機械設備來說，其基本性能的實現主要依靠電氣控制來實現，可以說，要提高機電設備的性能和使用效率，就要對設備的電氣控制線路進行優化設計。由此可見，電氣控制線路設計，在機電一體化實現中處于非常重要的地位，電氣控制線路設計越優化，其可能實現的功能和效率就會相應的越高。對于電路設計人員來說，設備性能要求越高，就越需要在電氣控制線路設計中提高要求，不斷優化。設計人員必須對機械設備的基本結構及其運行原理清楚的認識和理解，熟知設計的工藝和基本流程，這是電氣控制線路設計的基本要求。
1電氣控制線路設計的基本原則
1.1通用性原則
通用性設計是為了能夠讓設計并生產出來的機械設備能夠滿足多種加工生產的需求，提高設備的應用適應性，提高使用效率。這就要求在進行電氣控制線路設計時，注意能夠滿足多種設計要求，并且盡可能的提高實踐運用性，設計出能夠與生產機械設備和工藝要求相符合的電氣線路，這是電氣控制線路設計的基本要求。
1.2可靠性原則
在電氣控制線路設計的過程中，電路電源的設計是整個設計工作中的重中之重，這是機械設備能夠正常運行的基礎所在，必須作為最為優先和周全的設計點。在電路設計方面，要對其中多個元素進行全面的考慮，包括配電方案、線路布局、接地回路等等，同時要兼顧電路電源的負載問題，必須使其保持在標準允許的范圍之內。各個電路部門都要各自獨立，即使某一部分電路出現問題，也不會對其它電路造成影響。除此之外，還要兼顧電路安全性問題，避免電路過熱等情況出現。
1.3正確性原則
這里的正確性主要針對的是原理圖的繪制，要準確無誤。電氣控制線路的設計，要以導線為連接，將不同種類、多個數量的電子元件串聯起來，利用元件和導線形成的線路圖可以表達出不同種類生產機械電氣的基本結構和控制原理。同時還要賦予線路元件一定的靈活性，也就是說在生產實踐中，根據使用能夠對元件進行適當的調整。電氣控制線路要簡單，容易理解，使用標準的方法進行繪制，每一種符合都有特殊的意義，符號運用要準確。電氣控制有兩個關鍵因素，即原理圖與安裝圖。所謂原理圖即電力運行的基本原理，安裝圖是用來表現電路實際的接線和位置，對于安裝要點一定要使用標準規定的符號來加以表現。
1.4明確性原則
所謂明確性，是指在設計之前，要明確生產要點，清晰的了解實現生產的機械和電氣控制的基本要求，在明確設備生產使用的需要后，在針對設備的生產特點和基本性能開展設計工作。電氣控制線路是用于整個設備，服務與設備運行的全程，所以明確生產要點就是要清楚明白設計的核心和方向，這是電氣控制線路設計的前提要求。
2電氣控制線路的常用設計方法
電氣控制線路的設計必須是建立在滿足線路用途的基本要求之上，只有這樣設計出來的電氣控制線路才具有合理性。因此，電氣控制線路設計的第一要求就是能夠滿足機電設備的基本運行要求，并通過對設計的優化升級來實現控制線路通過機械設備能夠發揮出最大的效能。其次電氣控制線路設計的第二要求就是安全性，任何一種設計，都要求有很高的安全性和可靠性，設計力求簡單易懂，配合保護裝置，提高線路的安全性，以保證生產的持續性和順暢性。常用的電氣控制線路設計方法有經驗設計法和邏輯設計法。前者適用于簡單的電氣控制線路設計，通常是根據實踐經驗和典型案例，再配合設備的工藝要求，在原來線路設計的基礎上進行優化升級和重組進行設計。后者適用于復雜的電氣控制線路設計，對于設計人員的專業素質和設計經驗有較高的要求，對設計的線路圖反復研究和修改，最終確定出最優化的方案。邏輯設計法是以邏輯代數作為理論基礎，這對于提高線路的合理性，提升優化設計水平十分有利。
3電氣控制線路設計的關鍵點
3.1盡量減少連接導線
設計人員在進行電氣控制線路的設計時，要對線路的整體有所把握，具有大局性，對線路中的所有電子元件的整置進行全面的設定，盡可能的減少元件間的連接導線數量。比如通常情況下，接觸器的位置在電氣柜內，在進行線路設計時，要采用二次連接線將接觸器從柜內連接出來再與操作臺連接。在設計時就需要對此特別注意，優化線路，盡量避免引出連接導線。
3.2正確連接線圈
一般來說電壓線圈是不要以串聯的形式存在，這是因為線圈之間阻抗大小不同，進而兩個線圈之間電壓分配不同。即使線圈型號是相同的，但是如果串聯使用，電氣動作都會有先有后，那么后動作的線圈阻抗力就會因為前面線圈的接觸動作而增加，相應的電壓也會增加，造成后面的接觸器不能立刻產生吸合動作。在高壓作用下，線圈被燒毀的機率大大增加，從而使線路故障率增加。如果在同一個線路上兩個線圈并聯，電源接通，運行正常。如果電源切斷，電磁鐵線圈電感比繼電器中的線圈電感高，其中蘊含的自感電動勢能會直接作用于繼電器，繼電器出現吸和現象，從而造成繼電器的誤動。
4結語
機械工業設備與電氣控制線路關系十分密切，設備的運行依靠電氣控制線路來實現，因此在電氣控制線路設計時要選擇合理的施工方案和電路控制線路圖，這不僅能夠提升電氣控制線路圖的具體應用價值，同時能夠提高設備運行的安全性和順暢性。通過對電氣控制線路圖的優化設計，能夠是機械設備滿足多種加工要求，提高使用效率，降低生產成本，提高生產量。同時清晰明了的線路圖，能夠防止按照錯誤，使生產更加具有實效性。
【參考文獻】
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［2］龍海明．電氣控制線路設計基礎問題闡述[J]．企業技術開發，2016(01)：12-32．
1礦用機械電氣控制系統的設計過程
礦用機械電氣控制系統的設計一般分為3個步驟進行：擬定設計計劃、技術設計以及礦用機械系統最后的設計。擬定設計計劃主要是研究系統與電氣控制裝置的構成,然后尋找最好的控制方案,這也是系統設計的重點，初步設計可根據機械設計者與電氣設計者一起進行計劃,也可讓機械設計人員做出相關的機械結構資料以及對工藝提出相應的要求,最后由電氣設計人員進行初步設計。
初步擬定設計的階段應該依照機械設計人員提出的需要,然后收集國內外同類產品的相關研究資料,最后進行詳細的分析報告，爭取采用新的技術和新的工藝,并對這些新的技術和新的工藝等進行必要的原理性試驗研究和提出試驗研究綱領,提出系統中需要運用的專用零件的相關技術要求。技術設計是依照上級部門審查批標準或者是依照用戶同意的初步設計當中的內容與方法,最后完成電氣控制的設計,根據以上設計要求完成電氣控制設備布置設計。
產品設計是根據上級審查批準的或經用戶同意認可的技術設計,最終完成電控設備產品生產用的圖紙，產品設計一般有以下步驟：繪制產品的裝配圖、繪制產品接線圖、對繪制的圖樣進行標準化審核，一般而言電氣控制裝置的設計會按照上面的三個步驟進行,每個步驟當中的相關內容都可以根據礦用機械的具體情況進行相對的調整。
2礦用機械電氣控制系統的設計關鍵
關于礦用機械電氣控制系統的設計有許多的內容，文章挑選了一些在設計中涉及到的關鍵問題進行論述。礦用機械電氣控制的選擇時關鍵，其中電控裝置又是控制系統的重點所在，電控裝置對整個礦用機械的運行起著決定作用，電控裝置的控制系統一般會采用依照礦用機械設備對于電氣控制系統的具體要求，然后在決定用哪種電控裝置對礦用機械進行設計，一般會將系統的作用、適應能力、運行速度、系統的安全性等等考慮進設計當中。
礦用機械的機械設備運轉主要是依靠機械運動完成的，所以一臺礦用機械設備需要配合其他的很多機械動作，這些機械動作之間的協調性主要就是依賴機械與電氣的運轉來完成系統的設計，也就是說科學地選擇電氣轉動進行調速是決定系統技術好壞的重要環節，當然在選擇時應該將機械的平滑性、效率以及費用等情況都綜合起來進行考慮。
3結束語
由此可見，隨著當代社會的進步以及每個行業對于能源的需要在不斷增加，加上科技的飛速進步，礦用機械的電氣控制系統將會不斷的進步、完善，但是在科學技術不斷進步的同時，大家更應當認識到，中國的礦用機械電氣控制系統和外國的發達先進技術相比，依然還是有很大的進步空間，所以只有依靠積極主動地學習國外在礦用機械電氣控制系統方面的先進技術然后加以設計運用，才有可能將中國的礦業生產提升到一個更高的層次，以此來保障社會及國民經濟快速穩健地發展。
作者：何繼賢 單位：長沙職業技術學院
關鍵詞：電氣控制；設計；原則
中圖分類號：TM571.2 文獻標識碼：A
1 電力拖動方案確定的原則。選擇和確定合適的拖動方案，是各類生產機械電氣控制系統的設計的首要問題。而一般來說方案的確定分為兩個方面。一是由設備的工藝要求、結構來選擇電動機的數量；二是按照各生產機械的調速要求來確定調速方案；三是適當考慮使電動機的調速特性與負載特性相適應，以保證電動機充分合理的應用。具體原則如下：
1.1 無電氣調速要求的生產機械。一般來說，如果不需要電氣調速和起動不頻繁，則首先考慮的是鼠籠式異步電動機；而如果在負載靜轉矩很大的拖動裝置中，應該使用繞線式異步電動機；如果負載平穩、容量大且起停次數很少時，可以考慮發揮同步電動機效率高、功率因數高的優點，采用同步電動機更為科學合理，這樣還可以調節勵磁使它工作在過勵情況下，提高電網的功率因數。
1.2 要求電氣調速的生產機械。應該在考慮如調速范圍、調速平滑性、機械特性硬度、轉速調節級數及工作可靠性等生產機械的調速要求來選擇拖動方案。當然前提是滿足技術指標，進行經濟比較，最后再確定最佳拖動方案。通常來說，調速范圍D=2-3，調速級數≤2-4時，都會采用改變磁極對數的雙速或多速籠式異步電動機拖動；調速范圍D
1.3 電動機調速性質的確定。從實際運用上看，電動機的調速性質應該要和生產機械的負載特性相適應。對于雙速籠型異步電動機來說，如果定子繞組由連接改為YY接法，轉速由低速轉為高速，功率卻變化不會太大，這就適用于恒功率傳動；而如果定子繞組由Y連接改為YY接法，電動機輸出轉矩不變，則適用于恒轉矩傳動。對于直流他勵電動機，改變電樞電壓調速為恒轉矩輸出；而改變勵磁調速為恒功率調速。
2 控制方案的確定原則。電氣設備的控制方案是多種多樣的，因此，設計人員在設計時，應該本著簡便、可靠、經濟、實用的要求進行控制方案的制定。具體來說，設計人員應該遵循以下原則
2.1 控制方式與拖動需要相適應。經濟效益是控制方式科學與否的重要標準。如果控制邏輯較為簡單，其加工程序也較為穩定的生產設備，則適用于繼電-接觸控制方式，這是較為合理的；反之，如果是加工程序多變，則應該考慮采用編程序控制器。
2.2 控制方式與通用化程度相適應。通用化指的是生產機械加工不同對象的通用化程度。如果某些加工一種或者幾種零件的專用機床，其通用化程度低，那也是合理的，因為其可以保持較高的自動化程度，因此，這樣的機床一般適用于固定的控制電路；而如果是單件、小批量的零件加工的通用機床，則應該采用數字程序或者編程控制器控制，因為其可以根據加工對象的不同設定不同加工程序，具有相當的靈活性和通用性。
2.3 控制電路的電源應該可靠。如果控制電路比較簡單，則可以采用電網電源，如果元件多且電路復雜，則對電網電壓隔離降壓，減少故障的可能性。而對于自動化程度高的生產設備，就應該考慮采用直流電源，這樣可以節省安裝的空間，操作和維修也比較方便。
事實上，影響方案確定的因素還有很多，在實際的設計中，最后方案的確定要根據設計人員的技術水平和判斷力來決定。
3電氣控制路線的設計方法
設計人員在進行具體電路設計時，必須要根據主次原則進行設計，其順序是：設計主電路，設計控制電路，信號電路及局部照明電路設計。在完成初步設計后，必須要仔細檢查，保證線路符合設計要求，同時盡可能使之完善和簡化，最后再根據實際需要選擇所用電器的型號與規格。
3.1 控制線路的設計要求。由于電氣的種類繁多，因此不同用途的電氣控制線路，其控制要求也不盡相同，但從規律上，還是必須要應滿足以下這些基本要求：1）應該要滿足生產機械的工藝要求，正確按照工藝的順序工作；2）線路結構以簡單為主要目標，盡量選用常用的且經過實際考驗過的線路；3）操作、調整和檢修要符合方便的原則；4）具有各種必要的保護裝置和聯鎖環節，即使在誤操作時也不會發生重大事故；5）工作穩定，安全可靠，符合使用環境條件。
3.2 控制線路的設計方法。事實上，電氣控制線路的設計方法主要歸納為兩種：一種是經驗設計法，另一種是邏輯設計法。所謂經驗設計法是指，依照生產工藝的要求，根據電動機的控制方法，使用典型環節線路直接進行設計，首先設計出各個獨立的控制電路，最后結合設備的工藝要求，來決定各部分電路的聯鎖或聯系。這種方法的優點是簡單，不過其缺點也很明顯，即對于比較復雜的線路，就要求設計人員擁有豐富的工作經驗，同時需要繪制大量的線路圖，而且可能要進行多次的修改，才能得到符合要求的控制線路。所謂邏輯設計法是指采用邏輯代數進行設計，按此方法設計的線路結構合理，可節省所用元件的數量。
3.3 設計控制線路時應注意的問題。為了使線路設計得簡單且準確可靠，在設計具體線路時，應注意以下幾個問題：
3.3.1 盡量減少連接導線。設計人員在設計控制電路時，必須考慮要電氣設備各元器件的實際位置，應該在符合設計原則的基礎上，盡可能減少配線時的連接導線。
3.3.2 正確連接電器的線圈。從理論上看，電壓線圈一般不能串聯使用，原因就在于它們的阻抗不盡相同，這樣就可能會造成兩個線圈上的電壓分配不等。而即使是兩個同型號線圈，在外加電壓是它們的額定電壓之和的理想情況下，也不能這樣連接。因為，電器動作是有先后的，而當一個接觸器先動作時，其線圈阻抗增大，該線圈上的電壓降增大，使另一個接觸器不能吸合，如果情況嚴重，還可能使線圈燒毀。此外，如果電感量相差懸殊的兩個電器線圈，也不應該并聯連接。
3.3.3 控制線路中應避免出現寄生電路
寄生電路是線路動作過程中意外接通的電路。
3.3.4 盡可能減少電器數量、采用標準件和相同型號的電器盡量減少不必要的觸點以簡化線路，提高線路可靠性。
結語
綜上所述，可知電氣路線的基礎設計是電氣控制系統的重要環節，對電氣的操作以及設備的運行狀況等，有著直接的影響。因此，電氣控制的設計人員，應該在電路的設計上進行廣泛深入的研究，從實際工程需要出發，結合自身的工作經驗，采用合理的設計方法，保證電氣路線設計的準確有效。
調速系統主要包括交流變頻調速系統，開關磁阻電機調速系統和電磁調速系統。交流變頻調速系統由變頻器控制交流牽引電機并供給電源，交流變頻器為其所負載的電機及其自身提供保護功能。開關磁阻電機調速系統由控制器和開關磁阻電機組成。電磁調速系統則有計算機調速控制器和電磁調速電動機組成。產生故障時，主控計算機可現實相應警示信息與故障保護信息，并具備故障記憶功能，斷電時能夠保存故障信息，方便上電查詢。
膠帶輸送機的電氣控制系統
PLC作為控制核心，可以監視、監測和控制軟件作為界面實現以下功能：井下給煤機，主斜井皮帶機和地面生產系統間有連鎖功能，遵守“逆煤流啟車”、“順煤流發車”的原則，在發生事故時不堆煤；具有單機、集控、檢修、手動等工作方式；電控裝置和調速型液力耦合器、變頻器、液體粘性傳動裝置、CST、電軟啟動裝置配合，控制膠帶輸送機的加減速，實現膠帶輸送機的啟動與停車，且啟動、停車和加減速應控制在0.3m/s2內，滿足較低加速度啟動與重載啟動的要求，并保證多個電機功率的平衡；上位機監控：顯示膠帶傳送的速度、煤流量、電流、堆煤、跑偏、打滑、溫度、煙霧等信號，實現故障自動提示和報警；在上位機上顯示分站信息，并以漢字進行提示和報警；組網：與整個礦井的監控系統進行聯網，實現數據遠距離傳送和遠程監視。
礦井提升機的電氣控制系統
礦井提升機是礦山重要的設施，是井下設備與人員和外界相溝通的唯一通道，隨著計算機技術和PLC技術的不斷發展，通過先進的控制技術對傳統的礦井提升系統進行改善，能夠有效提高礦井提升機的自動化水平、可靠性與安全性。其原理為通過減速器將動力傳遞給卷筒，做到提升或下放容器，盤形制動器則有液壓或電氣控制制動，通過傳感器和測速發電機等元件構成安全保護系統。采用計算機技術后，礦井提升機的安全保護系統變得更加完善，礦井提升機的電控裝置以數字控制為核心，基于PLC控制系統實現對全過程和全方位的動態監控，通過數字位置指示和故障顯示、打印、記錄，與上位計算機進行在線即時通訊，對新型產品進行監控，并通過數字直流調速模塊實現與大功率變流器的技術連接，實現全數字化控制，還可采用兩臺計算機，每臺均設有獨立的傳感、測量裝置及數據處理系統，互為備用，對提升進程進行直接、間接測量，并進行比較和矯正，實現對進程的自動控制，使安全性與可靠性大為提高。交變頻提升機的特點主要包括：圓形磁場具有良好的調速性能，電壓利用率高，轉矩脈動小，輸出轉矩大，低頻運轉性能良好；多種故障保護和優先排序的故障診斷功能極大地提高了整機的靈活性；薄膜面板設計使操作更加靈活，功能更加齊全，使變頻調速器的應用場合大大增加，且調速性能良好。
掘進機的電氣控制系統
新型掘進機的電氣控制系統基于PLC控制單元，實現對電氣系統各單元啟、停的集成控制及其他與生產過程有關的各種邏輯功能的控制。掘進機的電氣控制系統如圖1所示。掘進機的電氣控制系統(由控制室、工控室、調制解調器組成）由電子保護器對電動機進行保護，由電流互感器實現對回路的監控，判斷回路運行狀態并將結果反饋至PLC主控單元。圖一顯示系統能夠將運行時產生的故障反饋至中文界面，使工作人員及時了解相關情況，并快速做出反應排除系統故障。
結語
隨著當前社會各行業對能源需求的增大和科學技術的進步，煤礦機械的電氣控制系統將更加完善，在技術進步的同時，我們也應認識到，我國的電氣自動化控制技術與國外先進水平還存在一定的差距，只有積極學習國外更加先進的技術并投入應用，才能促進煤礦生產的不斷進步，保證國民經濟的發展。
作者：馮紅占單位：平頂山天安煤業股份有限公司十三礦
關鍵詞：電氣控制，絞車，拖體
一．拖體絞車功能設計需求
在拖曳式多參數剖面測量系統的定型研制中，為滿足系統整體小型化安裝和使用的需要，拖體絞車采用了雙層導流套排纜的設計方式，提出了對絞車實時的張力、纜長和纜速等信號進行的測量顯示的要求，并要提供和上位機的數據通信功能，以便系統總控軟件對絞車的狀態信息進行遠程實時監控和采集。本電氣控制設計主要通過PLC的模塊化功能設計，保證了絞車所需功能的實現。
二．絞車的基本電氣控制特性
拖體絞車采用了SEW變頻電機和變頻控制器。SEW電機具有變速穩定、噪聲小、體積緊湊等優點，特別是減速機的工藝水平和齊全的型號滿足了多領域的應用需求。
在電氣控制功能方面，SEW電機可以采用專用的變頻器控制，也可采用第三方的變頻控制設備。SEW的變頻器附帶有專用的配置軟件，多樣的控制連接總線，便于構成多電機系統或者復雜的工業控制系統。絞車電機的工作參數可以通過變頻器擴展面板或者上位機的配置軟件來連線進行。
根據絞車工作基本需求，在絞車控制柜面板上設置正、反轉，變速調節，緊急停車等控制按鈕，另外根據人性化的工作需要，對電源連接和系統功能正常設置監視燈，以便于操作人員及時了解絞車的工作狀態，分析解除系統故障。
三．絞車的擴展電氣控制功能
絞車設備中為采集收放纜長度以及拖纜所受張力的信息，添加了纜長測試單元和力傳感器。針對絞車的雙層排纜結構和力傳感器安裝特性，傳感器數據的修正和放纜狀態相互關聯。由此設計了纜長和張力的采集和自動修正程序，保證了絞車參數的準確可靠性，滿足設備正常工作需要。
1、纜長和纜速測量
纜長測量是根據電機轉動的圈位信號換算而得。在電機上安裝了編碼器，能隨著電機的轉動情況產生脈沖信號，PLC中的計數單元對脈沖信號進行計數處理，換算出電機轉動圈數對應的走纜長度。
纜速的測量的是根據定時間隔算得的纜長變化量，通過PLC的間接計算獲得。
這其中，由于絞車采用了雙層排纜技術，兩層排纜卷筒的直徑有較大差異，需要在排纜卷筒切換前后，更替纜長計算的參數，保證獲得的數據準確性。在實際設計中采用了固定纜長自動切換和手動纜長切換兩種方式，在絞車纜長切換位置基本不變的情況下，在固定的纜長位置切換計算參數，自動獲得纜長和纜速信息，而在絞車纜長切換位置存在較大誤差時，允許手動修正排纜切換點，保證誤差的及時消除。
2、張力測量
在絞車卷筒出纜位置和前端導纜輪之間添加了固定位置的測力輪，測力輪的軸直接采用了一個力負載傳感器，通過配套的后置放大電路，將信號以電平方式傳給PLC的AD轉換單元，從而獲得張力信號。
張力測力輪的安裝方式和張力的修正密切相關。張力的準確修正需在傳感器安裝固定以后，通過實驗測試實際拖纜張力和傳感器測得的法向應力，比較相互間關系，通過插值擬合獲得準確的修正公式。絞車排纜卷筒的直徑變化，也會使修正公式發生變化，在實際應用中要對不同卷筒分別進行張力擬合，還需和纜長換算一樣，同步卷筒的切換狀態，實現張力修正公式的自動切換。
3、顯控通信功能
為使絞車操作人員及時獲得絞車收放纜過程的狀態，通過在控制臺面板上添加觸摸顯示屏將PLC獲得的纜長、纜速及張力信號及時反饋給操作人員。通過在PLC上添加通信單元，將信號數據以485方式傳送給遠端的上位機，來進行遠程監控和信息保存。
四．絞車電氣設計經驗
在絞車的實際加工生產和調試過程中，結合實際的生產和測試條件，對絞車的各項設計功能進行了及時的調整和改進，不僅保證了產品更好的質量和性能，并且獲得了許多有益的設計心得和經驗。
1、系統的選型
本套設計方案的實施，選用了三菱公司的PLC產品。三菱PLC在中國市場上得到非常廣泛的應用，產品的眾多系列品種保證了整套電氣設計功能的實現便利性和靈活性，對于系統設計的功能擴展和可靠性保證起到了很好的保障作用。
2、PLC編程的方法
絞車的擴展功能多利用PLC來實現，在PLC的算法設計上類似于單片機的底層編程方式，需要對PLC的硬件性能和工作特殊方式較深入的了解，在算法的實現上要更多考慮到系統優化。如在纜速的換算過程中，由于要在更新速率和顯示精度上達到匹配協調，需要充分了解計算單元的精度位數，實際問題出現的數據范圍，調整計算次序來保證運算精度。
3、張力換算方法
準確的進行張力測量是一個程序復雜，實踐性強的問題。要獲得準確的張力，不僅要有好的傳感器，還要有好的設計安裝，最后還需要有一個細致的測試修正過程。在本絞車設計中，張力傳感器采用瑞士的LB系列軸應力傳感器，該傳感器本身具有良好的線性精度設計，應力變化的準確性非常高。絞車的張力測量設計采用了纜對壓力輪法向壓力的方式，通過設計的定角度安裝位置，保證了對纜張力轉化參數的一致性。在后期的張力校準調試中，對兩層卷筒分別進行了多工作位置，多導向輪角度的工作張力測試，最后獲得的擬合公式僅采用一次多項式就達到了設計指標提出的±10%測量值誤差的精度。
五．絞車電氣設計的改進提高
雙層導流套排纜絞車的設計是拖體絞車的創新設計，在這第一次設計中難免存在不盡完善的地方。作為電氣控制設計部分能夠改進和提高之處有很多。
l電氣接插件的選型和改進
絞車電氣由于初次設計，對于配套成熟產品的選型方面了解得不夠深入，選用的電氣、信號接插電纜都限于點對點連接，這樣在絞車的電纜拆裝方面有不夠方便簡潔的問題。絞車電機本身的控制電纜就有四組：電源三相進線、電機控制的三相線、剎車控制線、風機三相線，外加傳感器的編碼器線和張力傳感器線，以及和遠端通信的信號線，堆在控制柜后的電纜就密密匝匝。在安裝和拆卸時不僅繁瑣，而且容易出現錯誤。如果采用了合適的接插設備，不僅在安裝上簡便、安全，而且外觀上也整齊大方。在產品的專業性上就顯得更為到家。
l軟件的設計和優化
基于PLC的軟件設計，專一性比較強，程序的優化提高的需要有一定時間的應用熟練和磨合提高。同樣功能的軟件，在代碼上的優化，小則提高運行的速度和效率，大則可以避免出現bug和系統錯誤的危險。要開發出人機界面友好，簡潔易用的軟件也需要多了解真實工作中操作習慣和安全規范，絞車軟件的完善提高也需要經歷這樣一個應用－反饋－改進的過程。
關鍵詞：可編程控制器；伺服控制系統；激光器；焊接；
中圖分類號： TM571.2 文獻標識碼：A 文章編號：1674-3520（2014）-04-00285-02
引言
金屬零件激光焊接工藝是將工控技術和激光焊接技術相結合，完成對不同材質、厚度、形狀的金屬進行焊接。由于應用廣泛，使得焊接設備通用性大大降低，應用于液晶顯示領域中的焊接設備更是少之又少。目前只有臺灣、日本和國內少數自動化廠家研制并開發出自動激光焊接專用設備。臺灣立意公司采用三菱伺服控制系統，臺灣孟晉公司采用德國庫卡機器人，都掌握設計開發自動焊接設備，與激光器結合完成金屬零件批量焊接的技術。只是高額的設備采購費用和低利潤產品，不得不讓有一定研發能力的廠家進行激光焊接設備的開發設計和生產制造。
相對一百多萬元人民幣的進口專用設備，自制自動激光焊接設備材料成本只有二十萬元，采用雙伺服控制系統完成對激光器焊接加工頭的固定、調整和焊接功能，采用步進電機控制移送機械手運送金屬零件。為方便焊接工藝調整，還加入壓料，電磁鐵吸料、手動調整等功能，使自行設計的設備自動完成金屬零件焊接成為可能，并且焊接質量和焊接效率都可以達到工業生產要求。
自動激光焊接設備的功能是自動將兩個“L型”金屬料片焊接成“口”料片，為下一沖壓工序做準備，其目的在于提高原材料的利用率。原有沖壓工藝過程中會產生中間廢料，材料利用率只有30%左右；增加自動焊接設備和焊接工藝后，沒有中間廢料產生，材料利用率提高到75%以上。
一、機械結構總體方案設計
自動激光焊接設備機械結構主要由積料架、移送機械手、治具板、激光焊接頭移送機構以及機架五個部分組成，如圖1所示。積料架是將兩組“L”型金屬料堆疊起來，實現將料片逐步向上移送的功能；移送機械手主要由兩組帶有真空吸盤的手臂組成，通過一個步進電機和一個氣缸完成將料片依次移送到焊接治具板上，并將焊接好的零件從治具板移出的功能；治具板主要功能是完成兩個“L”型料片的精確定位；治具板上方的激光焊接頭移送機構在兩組伺服電機的驅動下帶動依次發出激光的焊接頭勻速運動，完成金屬零件的焊接功能。
二、電氣控制系統總體方案設計
電氣控制系統設計必須考慮到機械系統結構特點和一些特定功能，如激光焊接頭移送區必須采用精度較高的伺服電機進行傳動，而移送機械手采用步進電機和氣缸傳動即可，同時還要考慮設備成本、維修難易程度、工作效率等多方面因素。根據該設備特點，設計出電氣控制系統方案如圖2所示。
可編程控制器（Programmable Logic Controller，PLC）是電氣控制系統的核心。它的主要功能是獲得輸入端口開關、按鈕等信號，經過軟件處理，將輸出信號傳輸給外部中間繼電器，從而驅動氣缸電磁閥、電磁鐵、真空發生器、步進電機等外部負載，實現焊接金屬零件的功能。PLC還和兩個脈沖發生器通訊，再加上兩臺伺服驅動器、伺服電機以及外部傳感器組成了一個閉環控制系統，確保伺服電機按照程序精確定位，使激光焊接頭勻速運動，達到最佳焊接效果。
為了和激光發生器進行控制通訊，PLC還通過一個小型PLC和激光器的并行輸入輸出接口通訊。其主要目的是，發出焊接指令的同時，得到激光器發出的反饋信號，確保激光器可以按照自動激光焊接設備的要求發出激光，最終來實現對金屬原材料的焊接功能。
（一）電源設計。由于選用三菱伺服電機，輸出電源需要三相交流220V電源，因此配備一個功率為1kW三相380V變220V變壓器專供伺服控制系統使用。為了防止人身觸電，控制回路均采用低壓直流24V電源，同時控制電源還采用雙直流24V電源供電系統。中間繼電器、PLC外部傳感器、觸摸屏都由直流開關電源供電；外部負載，如電磁閥、真空發生器、電吸鐵等，其驅動電流稍大，且容易出現外部短路故障，因此采用全橋整流電源。可見雙直流24V電源供給使得精密元器件穩定工作的同時，還可以防止外部負載對其干擾的影響。
（二）伺服控制系統設計。伺服控制系統由PLC、脈沖發生器（FX2n-1PG）、伺服驅動器（MR-J2S-40A）和伺服電機（HC-KFS43）組成。脈沖發生器就是根據PLC的指令將正轉或反轉脈沖發送給伺服驅動器，同時接收伺服驅動器收到伺服電機編碼器的反饋信號，從而確定伺服電機是否按照PLC發出的指令正常工作。
硬件配置完成后，還要根據需求對伺服驅動器參數進行必要的設置。首先確定脈沖指令單位，該系統選用滾珠絲杠給進量為5mm。在程序中對脈沖發生器定義：伺服電機轉一圈激光加工頭移動的距離是5000um；伺服電機轉一圈所需的脈沖數量為4096（2的n次方，且最接近5000），因此脈沖指令單位就是5000/4096（即伺服驅動器每發出一個脈沖，激光焊接頭前進5000/4096um）。
關鍵詞：普通電氣控制；電機；綜合控制實訓平臺
中圖分類號：G710 文獻標識碼：A 文章編號：1003-2851（2012）05-0210-02
本文介紹的普通電機電氣控制綜合實訓平臺，充分利用了普通電氣控制領域的基礎知識設計出綜合性和實用性較強，又以開放性和設計性實訓為主，改變了原來的單一實驗、單一設備，單一課程、單一實驗裝置、單一實訓實習時間不能設計過長、教學實訓與實際生產嚴重脫節等缺點，主要滿足“電機的基礎拖動控制設計與實現（電動機的啟動、運行停止、制動、換向、調速等基礎控制）、普通機床電氣控制系統設計與應用（普通車床、普通磨床、搖臂鉆床、普通銑床等普通機床的電氣控制）以及凡與普通電機電氣控制相關的其它拓展控制設計與實現（如電動伸縮門電氣控制、用接觸器設計防盜裝置等）”的需要設計該實訓平臺。
該平臺可以完成電機的基本電氣控制線路的設計、安裝、調試及檢測，模擬工廠所有普通機床的電氣控制線路的設計、安裝、調試及檢測、故障的分析及排出，同時又能滿足電工技能鑒定的要求；該平臺可以同時滿足1至3個組在不同時間段在同一平臺上進行不同的電氣控制項目實習，對于較大的實訓項目不能一次完成的還可以下次接著完成。
一、實驗臺原理
實驗臺原理分析：首先建立實驗平臺的控制系統的理論模型。典型的控制系統由系統輸入、控制部分、反饋元件、系統輸出等組成。
一般設備的電氣控制系統由輸入設備、邏輯控制和執行機構三部分組成。
輸入設備用于采集現場信號輸送到系統，本平臺輸入設備由斷路器、膠蓋閘刀開關、倒順開關、十字開關、手動轉換開關、行程開關、按鈕、熱繼電器等組成。
邏輯控制部分由繼電器——接觸器線路搭建（交流接觸器、時間繼電器、中間繼電器、電壓繼電器等組成。
反饋元件由電壓表、電流表、有功功率表、無功功率表、指示燈組成。
執行機構由接觸器組成。
保護機構由熔斷器、熱繼電器、按鈕和接觸器常閉輔助觸頭等組成。
二、實驗臺結構
根據典型電氣控制系統的基本原理及組成，實驗系統的系統由以下幾部分組成
控制面板——實訓平臺箱體的箱門上由按鈕、開關、電壓表、電流表、有功功率表、無功功率表、指示燈等組成。
控制部分——實訓平臺箱體的箱底面由邏輯控制部分（繼電器—接觸器系統）、執行部分（接觸器）、保護機構（容電器）、控制對象（電機）等組成。
保護環節——平臺外電源控制、平臺離地隔墻絕緣、箱體接地、開箱操作斷電保護等構成多重保護環節。
電器工作狀態指示裝置——有六個綠色指示等分別指示實訓平臺的六個接觸器的動作狀態。
耗材及工具放置部分——實訓平臺箱體中部設置的兩個抽屜。
預留升級空間——在面板和箱體底板上留有較大空間位置。由于系統的開放性和擴張，可以根據需要增加電氣元件、執行部件和其它功能模塊。
三、實驗裝置的特點
安全性高，該平臺設計了多重保護環節：電源外部控制與指示、短路保護、漏電保護、接地保護、操作保護等保護環節確保師生安全。
與實際生產機械電器控制系統接近，實際生產機械電器控制系統一般是控制面板（控制臺）、電控箱、指示裝置，電動機等組成，它們分設在生產機械不同的位置，或把整個電器控制系統除控制對象外的所有其他部分用一獨立的電控箱來布置，我們設計的這個平臺與后者相似。過去的實訓平臺是把所有的器件布置在一個板面上，與實際生產機械電器控制系統的電器布置不一致。
控制效果直觀，由于在箱門面板上設置對應的指示燈，其箱體底板布置的電器的動作情況直觀可見，不用觀察電動機的運行情況就能判斷整個電機電氣控制系統的運行情況。
實踐性強，提高學生動手能力，實驗平臺采用真實的電器元件，直觀性很強。學生通過對各類電器及電器元件的認識，接線和安裝，可以熟悉并掌握各類機械設備的電氣控制系統結構和工作原理。
學生在這些具體線路的組裝和調試中，需要進行大量的實際操作，從而提高了自身的動手能力和解決實際問題的能力。如電機控制，首先要熟悉電機控制原理圖，繪制出電路圖和接線圖，然后完成線路的連接，再通電實驗，調試，最后觀察電機的運轉情況。
開放性好，培養綜合素質。和其它課程實驗裝置相比，此平臺的電機實驗內容涉及面廣，具有開放性和綜合性的特點。實驗平臺還可根據不同實驗要求，增加相應的功能。比如添加PLC、變頻器、軟啟動器、觸摸屏等可進行電氣自動化控制實訓。
創新性高，增強科研素養。實驗平臺具有很強的開放性，學生可以自由選題，自主設計，提高創新能力。另外可以利用此實驗裝置進行控制系統的設計和仿真，最終應用到工程實踐中。
利用效率高，由于本平臺是按照較為復雜的機床電氣控制系統設計布置的，其箱體規格較大（1700X800X600），電器布置空間大，操作空間大，可以同時進行1——3個不同的電氣控制電路的連接。
實訓成本低，器件損耗小，本平臺由于是自己設計制造，每個平臺成本比相似平臺成本低，設計中設計了大量接線排，并把電器上的各個接線端子接到對應的接線排上，學生在操作時在接線排上連線，這就大大降低了器件損耗，同時由于設置了工具和耗材放置的抽屜，每次用過的材料下次還可以再用。
該平臺有升級的空間，由于該平臺空間大，留有安裝布置PLC、變頻器、軟啟動器、觸摸屏等的位置空間，隨時可以升級為自動化控制實訓平臺。
四、實驗裝置實際運用的效果
我在11級機電一班《電機與電氣控制》的實訓教學中，在“C6140D普通車床電氣控制”、“M7130平面磨床的電氣控制”、“Z35搖臂鉆床電氣控制”的線路的連接實訓中，隨機從八個小組中抽取兩個組在該實訓平臺上操作，其它六個小組按分發散件在木板上操作，起對比結果如下。
散件在木板上操作的小組完成的時間要比在實訓平臺上操作要長，其主要原因是散件組要事先在木版上布置并安裝固定電器，而實訓平臺組就沒有這個過程。
散件在木板上操作的小組在操作中感覺相關圖紙與器件對照較為直觀，有時不按規定也能接好電路，而實訓平臺組要完成接線，必須先分析圖紙，搞清其原理，并按電氣控制線路的接線要求進行接線端子編號，再按規定接線順序接線，其原因是該平臺的電器不是布置在同一平面，線路的走向必須按行線槽布線，到面板上的導線還要穿波紋絕緣導管，所有這些都與生產機械的電氣控制系統接線相似，給學生實訓增加了難度。
散件組通電試驗效果要用電動機的運行來體現，而實訓平臺組通過設置在棉板上的指示燈來體現，后者直觀，而前者如若電動機接線接觸不良等原因則不能反映電路的運行情況。
散件組通電試驗危險性高，當電路有短路故障、導線連接不規范等現象時易出現危險；而實訓平臺組在通電試驗時關上實訓平臺箱門，把電器與人進行隔離，只在箱門面板上的按鈕或開關操作，就是電路有故障或接線不規范也不會帶來危險。
本文所述的電氣控制綜合試驗平臺的試制樣品的使用來看，教師和學生可在實驗臺上自主設計調試出各種普通電機電氣控制線路，并且形象生動的看到實際的控制效果。實踐證明，此實驗運行正常，有很高的可靠性和安全性，為教學,實訓搭建了一個很好的平臺。
參考文獻
1電氣控制線路設計法的重要性和主要特點
1.1電氣控制線路設計法的重要性
電氣控制線路的設計直接決定和影響了控制系統的的性能。在電氣控制線路的設計中應當謹遵要求對電氣控制系統的制造和使用，及維護資料進行編制和設計，確保其設備的安裝、操作具有可靠性和安全性，這是保證電網正常運行的首要前提。
1.2電氣控制線路設計法的基本特點
現代電氣控制系統的三個特點：(1)功能強且體積小，靈活性較強，同時具有很強的通用功能，便于使用和維護。(2)采用了無觸點式開關代替部分電器元件，執行程序的時間較短。(3)能夠用軟件實現電氣控制，改變控制參數和要求時只需改動程序的對應部分，節省資源。
2電氣控制線路設計法的優化策略
2.1了解生產機械和工藝
對電氣控制線路的要求在進行電氣控制線路的設計前應當對其生產工藝的要求有一定的掌握，同時要了解各程序的工作情況、保護措施及運動變化規律。設計人員在設計過程中要對同類產品進行調查和分析，將此結果作為設計的重要依據。
2.2線路設計法簡單
在滿足生產工藝的前提要求下，爭取控制線路的設計簡單、經濟環保。（1）選用經過檢驗符合標準的線路環節。（2）賤導線連接的長度數量降到最低。在電器元件設計中合理安排觸頭位置，減少導線的連接數量和長度。（如圖1）將啟動、停止按鈕都放在操作臺上，接觸器則放置在電器柜內。而由于按鈕盒接觸器之間距離較長，因此要將啟動按鈕盒停止按鈕連接在一起，以簡化導線連接。（3）采用標準件，同時注意將電氣原件數量降到最少，盡量選擇同一型號。（4）通過減少鋤頭來簡化線路，增強可靠性。
2.3保障控制線路的安全可靠性
選用的電器機械使用壽命較長動作較為可靠、結構堅實同時抗干擾較強能夠有效保障控制線路的安全可靠。在設計中注意以下幾點：（1）選擇正確的電氣連接線圈進行線路設計法。在控制線路的設計時應當將線圈的一段統一接電源的同一端，使得電器觸頭在電源另一端。避免因為電器觸頭引發電源短路現象，也便于安裝。（2）交流控制電路不能串聯兩個電器線圈。如果兩個線圈串聯，其中某一原件就只能得到一半電源電壓。由于電壓和線圈的阻抗成正比，不能同時進行動作。使交流接觸器KM吸合，此時KM的磁路處于閉合狀態，線圈的電感明顯增大，使另一個接觸器線圈的電壓達不到工作電壓。應當將兩個電器線圈并聯且保持同時動作才能保證運行。（3）避免因意外而在線路中接通的寄生電路。會造成誤動影響線路的工作。（4）應當避免設計多個電器依次動作后接通另一個電器的控制線路。（5）線路的設計應當適應電網的情況，根據電網容量、電壓和頻率波動范圍以及沖擊電流的數值決定啟動方式是直接或是減壓啟動。（6）以小容量繼電器的鋤頭控制大容量接觸器線圈來進行線路設計法，通過計算繼電器觸頭斷開和接通容量判斷是否應當增加中間繼電器和小容量控制器，增強可靠性。（7）將必要保護環節考慮在內，避免操作失誤帶來的線路事故。
2.4應具有必要的保護環節
（1）短路保護電氣控制線路中通常采用熔斷器、斷路器來進行短路保護。在電動機容量較小時可以講主電路的熔斷器作為在控制線路中的短路保護，不需要再設熔斷器進行保護。而當電動機容量大時就需要另設熔斷器作短路保護。斷路器在線路中既能做短路保護又可以當過載保護，而電氣線路發生故障造成斷路器跳閘時，排除故障后可直接合上斷路器繼續工作。（2）過流保護啟動方法錯誤或是負載轉矩過大都會熬制電動機的過電流故障。由于過電流較小，常用于直流電動機和繞線轉子電動機控制線路。通過繼電器、接觸器相互配合將繼電器的線圈和主電路串聯，常閉觸頭和接觸器控制電路串聯。在電流達到整定值后斷開常閉觸頭同時使繼電器繼續工作，同時切斷控制電源和電動機電源進行線路保護。（3）過載保護三相鼠籠電動機會因為負載增加、斷相動作或電網電壓降低時引起過載，而電動機長期過載運行會造成過熱導致的絕緣損壞。因此通常采用熱繼電器作為鼠籠型電動機的過載保護。（4）零電源保護通常將并聯在啟動按鈕兩側的接觸器自鎖觸頭作為零電源保護。而主令控制器SA控制電動機則通過零電壓繼電器實現。
3結語
關鍵詞：電氣控制；設計；原則
Abstract: The main content of electrical control circuit design of the main content includes: determining electric drive scheme, design and production of machinery and electric drive automatic control circuit, select the drive motor and electrical components, electrical components, making schedule of production machinery and electrical equipment construction design, preparation of electric control system of the production machinery specifications and design documents of these 5 aspects.
Keywords: electric control; design; principle
中圖分類號：S219.033 文獻標識碼：A 文章編號：
1 電力拖動方案確定的原則
選擇和確定合適的拖動方案，是各類生產機械電氣控制系統的設計的首要問題。而一般來說方案的確定分為兩個方面。一是由設備的工藝要求、結構來選擇電動機的數量；二是按照各生產機械的調速要求來確定調速方案；三是適當考慮使電動機的調速特性與負載特性相適應，以保證電動機充分合理的應用。具體原則如下：
1）無電氣調速要求的生產機械
一般來說，如果不需要電氣調速和起動不頻繁，則首先考慮的是鼠籠式異步電動機；而如果在負載靜轉矩很大的拖動裝置中，應該使用繞線式異步電動機；如果負載平穩、容量大且起停次數很少時，以考慮發揮同步電動機效率高、功率因數高的優點，采用同步電動機更為科學合理，這樣還可以調節勵磁使它工作在過勵情況下，提高電網的功率因數。
2）要求電氣調速的生產機械
應該在考慮如調速范圍、調速平滑性、機械特性硬度、轉速調節級數及工作可靠性等生產機械的調速要求來選擇拖動方案。當然前提是滿足技術指標，進行經濟比較，最后再確定最佳拖動方案。通常來說，調速范圍D=2-3，調速級數≤ 2-4 時，都會采用改變磁極對數的雙速或多速籠式異步電動機拖動；調速范圍D
3）電動機調速性質的確定
從實際運用上看，電動機的調速性質應該要和生產機械的負載特性相適應。對于雙速籠型異步電動機來說，如果定子繞組由連接改為YY 接法，轉速由低速轉為高速，功率卻變化不會太大，這就適用于恒功率傳動；而如果定子繞組由Y 連接改為YY 接法，電動機輸出轉矩不變，則適用于恒轉矩傳動。對于直流他勵電動機，改變電樞電壓調速為恒轉矩輸出；而改變勵磁調速為恒功率調速。
2 控制方案的確定原則
電氣設備的控制方案是多種多樣的，因此，設計人員在設計時，應該本著簡便、可靠、經濟、實用的要求進行控制方案的制定。具體來說，設計人員應該遵循以下原則：
1）控制方式與拖動需要相適應
經濟效益是控制方式科學與否的重要標準。如果控制邏輯較為簡單，其加工程序也較為穩定的生產設備，則適用于繼電―接觸控制方式，這是較為合理的；反之，如果是加工程序多變，則應該考慮采用編程序控制器。
2）控制方式與通用化程度相適應
通用化指的是生產機械加工不同對象的通用化程度。如果某些加工一種或者幾種零件的專用機床，其通用化程度低，那也是合理的，因為其可以保持較高的自動化程度，因此，這樣的機床一般適用于固定的控制電路；而如果是單件、小批量的零件加工的通用機床，則應該采用數字程序或者編程控制器控制，因為其可以根據加工對象的不同設定不同加工程序，具有相當的靈活性和通用性。
3）控制電路的電源應該可靠
如果控制電路比較簡單，則可以采用電網電源，如果元件多且電路復雜，則對電網電壓隔離降壓，減少故障的可能性。而對于自動化程度高的生產設備，就應該考慮采用直流電源，這樣可以節省安裝的空間，操作和維修也比較方便。
事實上，影響方案確定的因素還有很多，在實際的設計中，最后方案的確定要根據設計人員的技術水平和判斷力來決定。
3 電氣控制路線的設計方法
設計人員在進行具體電路設計時，必須要根據主次原則進行設計，其順序是：設計主電路，設計控制電路，信號電路及局部照明電路設計。在完成初步設計后，必須要仔細檢查，保證線路符合設計要求，同時盡可能使之完善和簡化，最后再根據實際需要選擇所用電器的型號與規格。
3.1 控制線路的設計要求
由于電氣的種類繁多，因此不同用途的電氣控制線路，其控制要求也不盡相同，但從規律上，還是必須要應滿足以下這些基本要求：1）應該要滿足生產機械的工藝要求，正確按照工藝的順序工作；2）線路結構以簡單為主要目標，盡量選用常用的且經過實際考驗過的線路；3）操作、調整和檢修要符合方便的原則；4）具有各種必要的保護裝置和聯鎖環節，即使在誤操作時也不會發生重大事故；5）工作穩定，安全可靠，符合使用環境條件。
3.2 控制線路的設計方法
事實上，電氣控制線路的設計方法主要歸納為兩種：一種是經驗設計法，另一種是邏輯設計法。所謂經驗設計法是指，依照生產工藝的要求，根據電動機的控制方法，使用典型環節線路直接進行設計，首先設計出各個獨立的控制電路，最后結合設備的工藝要求，來決定各部分電路的聯鎖或聯系。這種方法的優點是簡單，不過其缺點也很明顯，即對于比較復雜的線路，就要求設計人員擁有豐富的工作經驗，同時需要繪制大量的線路圖，而且可能要進行多次的修改，才能得到符合要求的控制線路。所謂邏輯設計法是指采用邏輯代數進行設計，按此方法設計的線路結構合理，可節省所用元件的數量。
3.3 設計控制線路時應注意的問題
為了使線路設計得簡單且準確可靠，在設計具體線路時，應注意以下幾個問題：
1）盡量減少連接導線
設計人員在設計控制電路時，必須考慮要電氣設備各元器件的實際位置，應該在符合設計原則的基礎上，盡可能減少配線時的連接導線。如圖6．1(a) 所示電路是不合理的，原因就在于求按鈕是安裝在操作臺上的，而接觸器是安裝在電氣柜內的。因此，這就需要從電氣柜內二次引出連接線到操作臺上。也就是說，通常情況下，為了避免這一次引出線，都會把起動按鈕與停止按鈕直接連接。如圖所示為合理的連接。
2）正確連接電器的線圈
從理論上看，電壓線圈一般不能串聯使用，如圖(a) 所示為不正確的連接。原因就在于它們的阻抗不盡相同，這樣就可能會造成兩個線圈上的電壓分配不等。而即使是兩個同型號線圈，在外加電壓是它們的額定電壓之和的理想情況下，也不能這樣連接。因為，電器動作是有先后的，而當一個接觸器先動作時，其線圈阻抗增大，該線圈上的電壓降增大，使另一個接觸器不能吸合，如果情況嚴重，還可能使線圈燒毀。此外，如果電感量相差懸殊的兩個電器線圈，也不應該并聯連接。圖（b）中直流電磁鐵YA與繼電器KA 并聯，在接通電源時可正常工作，但如果斷開電源，可能會造成繼電器的誤動作，因為電磁鐵線圈的電感比繼電器線圈的電感大多，如果斷電，繼電器將迅速釋放，但電磁鐵線圈在自感電動勢的帶動下，完全有可能使繼電器又重新吸合一段時間。因此，就必須要分開使用一個接觸器的觸點來進行控制，如圖(c)
3）控制線路中應避免出現寄生電路
寄生電路是線路動作過程中意外接通的電路。例如圖所示的正反轉電路，正常工作時，能完成正反轉起動、停止和信號指示；但當熱繼電器FR 動作時，線路就出現了寄生電路，如圖中虛線所示，使正向接觸器KM，不能有效釋放，起不了保護作用，反轉時亦然。
4）盡可能減少電器數量、采用標準件和相同型號的電器盡量減少不必要的觸點以簡化線路，提高線路可靠性。
4 結論
綜上所述，可知電氣路線的基礎設計是電氣控制系統的重要環節，對電氣的操作以及設備的運行狀況等，有著直接的影響。因此，電氣控制的設計人員，應該在電路的設計上進行廣泛深入發研究，從實際工程需要出發，結合自身的工作經驗，采用合理的設計方法，保證電氣路線設計的準確有效。
參考文獻：
科學信息技術的不斷發展，機器人應用的已經越來越廣泛。本文將基于PLC的機器人電氣控制系統作為研究方向，對機器人電氣控制系統硬件、軟件設計過程中的主要方法分別進行了分析和研究，通過PLC控制技術的應用，提高了它的可靠性以及穩定性，取得較好的效果，對機器人設計的進一步發展具有非常重要的意義。
【關鍵詞】機器人 PLC 電氣控制系統
機器人被廣泛應用在專用機床及自動化生產線上，主要被用來搬取以及裝卸零件，以實現生產的自動化。本文中選取的是關節式結構的機器人，它可以模擬人手臂的一些動作，能夠按預先設定的程序實現抓取、搬運等行為，液壓驅動實現動作的實行，電磁閥來控制，按時間原則控制的電氣控制系統實現其動作的順序以及動作間的間隔。
1 機器人的硬件控制系統設計
基于PLC的機器人能夠實現抓取、搬運以及裝卸等一系列的動作，這些動作都是在氣缸的驅動下實現的。在實現動作的過程中，需要進行加工的工件從初始位置到達1#工作臺，將待操作的工件傳輸到2#工作臺，從而回到1#工作臺，完成對下一個工件的操作。如圖1所示即為整個機器人裝置的工作流程示意圖。
如圖1所示，機器人裝置自初始位置，手腕向下移動，操作手指夾緊1#工作臺上待操作的工件，進而對其進行上行移動。到位之后，機器人手指、手腕在手臂引導下沿右側軌跡移動，移動至預定位置后再次沿下行軌跡移動，最后控制機器人裝置手指放松，并將該工件放置于2#工作臺當中。再次回到1#工作臺的動作順序與上述流程相反，進而實現一個完整的工作周期循環。
根據機器人裝置的動作要求，通過限位開關裝置來實現控制系統中的位置檢測信號工作，準確對機器人的手臂動作進行定位。并且，當待操作工件被機器人夾緊時，必須預先設置夾緊力，只有當夾緊力達到設定值時，才能夠進行下一步的動作。通過在油缸下屬液壓回路中設置壓力繼電器來未完成壓力洗腦的檢測。通斷按鈕實現機器人的啟動和停止。電磁閥部件實現上限位上升及左右向移位的動作。
2 PLC控制的軟件設計
（1）在有關機器人程序初始化處理過程當中，基于PLC的機器人裝置在上電狀態下需要完成一系列的初始化操作動作。其主要目的在于準備后續動作的實施，防止機器人自動控制系統裝置因直接投入運行而出現的誤動動作。在初始化程序操作指令的編程方面，選取初始狀態ISL指令，以此種方式達到簡化編程步驟的目的。具體而言，初始化程序操作流程示意圖如圖2所示。
（2）在設計機器人自動控制系統中的手動運行模式時，要對機器人的手指、手臂以及手腕進行控制。該模式是在維修以及調整機器人時使用的。將手動按鈕開關設置在手動開關模式中，通過接通手指部件來輝縣機械手臂的下降，并且采用這樣的方法實現機器人手臂、手腕等需要實現的各種動作。
（3）在設計機器人自動控制系統中的自動運行模式時，首先要根據機器人需要實現的各項動作來確認各個動作間的聯系。在初始狀態下，機器人檢測到工作臺上放置的需要處理的工件，然后自動完成接下里所需的工作。
3 總結
采用PLC設計的機器人裝置電氣控制系統，改變了以往繁瑣的接線過程，將其進行了簡化，不僅節省了空間，也降低了裝置發生故障的可能性，使設備能夠更加穩定的運行，并且后期的維護也較為方便，大大提高了勞動生產率，使各個動作間可以自由的轉換，能夠滿足各種生產的需要。
參考文獻
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作者簡介
劉曉云（1984-），女，江蘇省徐州市人。大學本科學歷。現為徐州機電技師學院，徐州機電工程學校助理講師。研究方向為電氣控制。
