一、電氣原理圖設(shè)計(jì)的基本步驟
1.根據(jù)選定的拖動(dòng)方案及控制方式設(shè)計(jì)系統(tǒng)的原理框圖，擬訂出各部分的主要技術(shù)要求和主要技術(shù)參數(shù)。
2. 根據(jù)各部分的要求，設(shè)計(jì)出原理框圖中各個(gè)部分的具體電路。對于每一部分的設(shè)計(jì)總是按主電路、控制電路、輔助電路、聯(lián)鎖與保護(hù)、總體檢查，反復(fù)修改與完善的步驟進(jìn)行。
3.繪制總原理圖。按系統(tǒng)框圖結(jié)構(gòu)將各部分聯(lián)成一個(gè)整體。
4.正確選用原理線路中每一個(gè)電器元件，并制訂元器件目錄清單。
對于比較簡單的控制線路，例如普通機(jī)床的電氣配套設(shè)計(jì)，可以省略前兩步，直接進(jìn)行原理圖設(shè)計(jì)和選
用電器元件。但對于比較復(fù)雜的自動(dòng)控制線路，例如專用的數(shù)控生產(chǎn)機(jī)械或者采用微機(jī)或電子控制的專用
檢測與控制系統(tǒng)，要求有程序預(yù)選、刀具調(diào)整與補(bǔ)償和一定的加工精度、生產(chǎn)效率、自動(dòng)顯示、各種保護(hù)、故障診斷、報(bào)警、打印記錄等，就必須按上述過程一步一步進(jìn)行設(shè)計(jì)。只有各個(gè)獨(dú)立部分都達(dá)到技術(shù)要求，才能保證總體技術(shù)要求的實(shí)現(xiàn)，保證總裝調(diào)試的順利進(jìn)行。
二、電氣原理圖的設(shè)計(jì)方法
電氣原理圖的設(shè)計(jì)方法主要有分析設(shè)計(jì)法和邏輯設(shè)計(jì)法兩種，分別介紹如下。
1. 分析設(shè)計(jì)法
所謂分析設(shè)計(jì)法是根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求去選擇適當(dāng)?shù)幕究刂骗h(huán)節(jié)（單元電路）或經(jīng)過考驗(yàn)的成熟電路，按各部分的聯(lián)鎖條件組合起來并加以補(bǔ)充和修改，綜合成滿足控制要求的完整線路。當(dāng)找不到現(xiàn)成的典型環(huán)節(jié)時(shí)，可根據(jù)控制要求邊分析邊設(shè)計(jì)，將主令信號(hào)經(jīng)過適當(dāng)?shù)慕M合與變換，在一定條件下得到執(zhí)行元件所需要的工作信號(hào)。設(shè)計(jì)過程中，要隨時(shí)增減元器件和改變觸點(diǎn)的組合方式，以滿足拖動(dòng)系統(tǒng)的工作條件和控制要求，經(jīng)過反復(fù)修改得到理想的控制線路。由于這種設(shè)計(jì)方法是以熟練掌握各種電氣控制線路的基本環(huán)節(jié)和具備一定的閱讀分析電氣控制線路的經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，所以又稱為經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法。分析設(shè)計(jì)法的特點(diǎn)是無固定的設(shè)計(jì)程序，設(shè)計(jì)方法簡單，容易為初學(xué)者所掌握，對于具有一定工作經(jīng)驗(yàn)的電氣人員來說，也能較快地完成設(shè)計(jì)任務(wù)，因此在電氣設(shè)計(jì)中被普遍采用。其缺點(diǎn)是設(shè)計(jì)方案不一定是最佳方案，當(dāng)經(jīng)驗(yàn)不足或考慮不周時(shí)會(huì)影響線路工作的可靠性。
2.邏輯設(shè)計(jì)法
邏輯設(shè)計(jì)法是利用邏輯代數(shù)這一數(shù)學(xué)工具來進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，即根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的拖動(dòng)要求及工藝要求，將執(zhí)行元件需要的工作信號(hào)以及主令電器的接通與斷開狀態(tài)看成邏輯變量，并根據(jù)控制要求將它們之間的關(guān)系用邏輯函數(shù)關(guān)系式來表達(dá)，然后再運(yùn)用邏輯函數(shù)基本公式和運(yùn)算規(guī)律進(jìn)行簡化，使之成為需要的與或關(guān)系式，根據(jù)最簡式畫出相應(yīng)的電路結(jié)構(gòu)圖，最后再作進(jìn)一步的檢查和完善，即能獲得需要的控制線路。采用邏輯設(shè)計(jì)法能獲得理想、經(jīng)濟(jì)的方案，所用元件數(shù)量少，各元件能充分發(fā)揮作用，當(dāng)給定條件變化時(shí)，能指出電路相應(yīng)變化的內(nèi)在規(guī)律，在設(shè)計(jì)復(fù)雜控制線路時(shí)，更能顯示出它的優(yōu)點(diǎn)。任何控制線路，控制對象與控制條件之間都可以用邏輯函數(shù)式來表示，所以邏輯法不僅能用于線路設(shè)計(jì)，也可以用于線路簡化和讀圖分析。邏輯代數(shù)讀圖法的優(yōu)點(diǎn)是各控制元件的關(guān)系能一目了然，不會(huì)讀錯(cuò)和遺漏。
邏輯電路有兩種基本類型，對應(yīng)的設(shè)計(jì)方法也各有不同。
（1）組合邏輯電路 其特點(diǎn)是執(zhí)行元件的輸出狀態(tài)只與同一時(shí)刻控制元件的狀態(tài)有關(guān)，輸入、輸出呈單方向關(guān)系，即輸出量對輸入量無影響。它的設(shè)計(jì)方法比較簡單，可以作為經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法的輔助和補(bǔ)充，用于簡單控制電路的設(shè)計(jì)，或?qū)δ承┚植侩娐愤M(jìn)行簡化，進(jìn)一步節(jié)省并合理使用電器元件與觸點(diǎn)。
（2）時(shí)序邏輯電路 其特點(diǎn)是輸出狀態(tài)不僅與同一時(shí)刻的輸入狀態(tài)有關(guān)，而且還與輸出量的原有狀態(tài)及其組合順序有關(guān)，即輸出量通過反饋?zhàn)饔茫瑢斎霠顟B(tài)產(chǎn)生影響。這種邏輯電路設(shè)計(jì)要設(shè)置中間記憶元件（如中間繼電器等），記憶輸入信號(hào)的變化，以達(dá)到各程序兩兩區(qū)分的目的。
三、原理圖設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題
電氣控制設(shè)計(jì)中應(yīng)重視設(shè)計(jì)、使用和維護(hù)人員在長期實(shí)踐中總結(jié)出來的許多經(jīng)驗(yàn)，使設(shè)計(jì)線路簡單、正確、安全、可靠、結(jié)構(gòu)合理、使用維護(hù)方便。通常應(yīng)注意以下問題。
1.選擇控制電源
盡量減少控制線路中電源的種類，控制電源用量，控制電壓等級(jí)應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)。在控制線路比較簡單的情況下，可直接采用電網(wǎng)電壓，即交流220V、380V供電，以省去控制變壓器。當(dāng)控制系統(tǒng)使用電器數(shù)量比較多時(shí)，應(yīng)采用控制變壓器降低控制電壓，或用直流低電壓控制，既節(jié)省安裝空間，又便于采用晶體管無觸點(diǎn)器件，具有動(dòng)作平穩(wěn)可靠、檢修操作安全等優(yōu)點(diǎn)。對于微機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)注意弱電控制與強(qiáng)電電源之間的離，不能共用零線，避免引起電源干擾。照明、顯示及報(bào)警等電路應(yīng)采用安全電壓。
2.選擇電器元件
盡量減少電器元件的品種、規(guī)格與數(shù)量。在電器元件選用中，盡可能選用性能優(yōu)良、價(jià)格便宜的新型器件，同一用途盡可能選用相同型號(hào)。電氣控制系統(tǒng)的先進(jìn)性總是與電器元件的不斷發(fā)展、更新緊密聯(lián)系在一起的，因此，設(shè)計(jì)人員必須密切關(guān)注電機(jī)、電器技術(shù)、電子技術(shù)的新發(fā)展，不斷收集新產(chǎn)品資料，以便及時(shí)應(yīng)用于控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，使控制線路在技術(shù)指標(biāo)、穩(wěn)定性、可靠性等方面得到進(jìn)一步的提高。
3.減少通電電器的數(shù)量
正常工作過程中，盡可能減少通電電器的數(shù)量，以利節(jié)能，延長電器元件壽命以及減少故障。
4. 合理使用電器觸點(diǎn)
在復(fù)雜的繼電接觸控制線路中，各類接觸器、繼電器數(shù)量較多，使用的觸點(diǎn)也多，線路設(shè)計(jì)應(yīng)注意以下問
題。
（1）主副觸點(diǎn)的使用量不能超過限定對數(shù)，因?yàn)楦黝惤佑|器、繼電器的主副觸點(diǎn)數(shù)量是一定的。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意盡可能減少觸點(diǎn)使用數(shù)量.以采用邏輯設(shè)計(jì)化簡方法，改變觸點(diǎn)的組合方式，以減少觸點(diǎn)使用數(shù)量，或增加中間繼電器來解決。
（2）檢查觸點(diǎn)容量是否滿足控制要求，避免因使用不當(dāng)而出現(xiàn)觸點(diǎn)燒壞、熔焊的故障，要合理安排接觸器
主副觸點(diǎn)的位置，避免用小容量繼電器去切斷大容量負(fù)載。總之，要計(jì)算觸點(diǎn)斷流容量是否滿足被控制負(fù)載
的要求，還要考慮負(fù)載性質(zhì)（阻性、容性、感性等），以保證觸點(diǎn)工作壽命和可靠性。
5.正確連線
具體應(yīng)注意以下幾個(gè)方面。
（1）正確連接電器線圈 電壓線圈通常不能串聯(lián)使用，即使用兩個(gè)同型號(hào)電壓線圈也不能采用串聯(lián)施加
額定電壓之和的電壓值，因?yàn)殡娖鲃?dòng)作總有先后之差，可能由于動(dòng)作過程中阻抗變化造成電壓分配不均勻.
對于電感較大的電器線圈，例如電磁閥、電磁鐵或直流電機(jī)勵(lì)磁線圈等則不宜與相同電壓等級(jí)的接觸器或中間繼電器直接并聯(lián)工作，否則在接通或斷開電源時(shí)會(huì)造成后者的誤動(dòng)作。
（2）合理安排電器元件及觸點(diǎn)位置 對一個(gè)串聯(lián)回路，各電器元件或觸點(diǎn)位置互換，并不影響其工作原理，但從實(shí)際連線上卻影響到安全、節(jié)省導(dǎo)線等各方面的問題。
（3）注意避免出現(xiàn)寄生回路 在控制電路的動(dòng)作過程中，如果出現(xiàn)不是由于誤操作而產(chǎn)生的意外接通的電路，稱為寄生回路。
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