时间：2023-05-30 08:56:00
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇电气控制设计，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
关键词 分析设计法；电气控制；原理图
中图分类号：TM921.5 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）10-0124-01
1 分析设计法
分析设计法是根据生产机械对电气控制的要求，收集、分析、参考国内外现有的同类生产机械的电气控制电路，利用基本控制环节和典型控制单元电路，按各部分的作用和联系组合起来，经过补充、修改和综合处理，以满足控制要求的完整电路。
1）设计主电路：按照产品设计要求，设计电动机的起动、运行、调速和制动的主电路。
2）设计控制电路：设计满足主电路各电动机的运转要求的控制电路。
3）特殊控制环节的设计：连接各单元环节构成满足整机生产工艺要求，实现加工过程自动运行的控制电路。
4）辅助控制电路设计：对保护、联锁、检测等控制环节的设计。
2 分析设计法的步骤
1）主电路设计：按照产品工艺，对电动机提出的起动、运转和制动的要求，设计主电路。
2）基本控制电路设计：根据主电路运行的要求，设计出基本的控制电路。
3）特殊控制环节的设计：根据机构运行时的特殊要求，设计特殊控制环节。
4）联锁保护控制的设计。
5）综合检查、完善和简化电路，必要时可通过实验验证。
3 分析设计法之设计举例
横梁升降机构的电气控制设计：
1）主电路设计。横梁升降机构控制：按照设计要求，分别由电动机M1，来拖动横梁的升降。用电动机M2，来拖动横梁的夹紧。并且按要求两台电机要实现正反转控制，采用四只接触器kM1、kM2、kM3、kM4分别控制两台电机正反转，如图1所示，为主电路。
图1 主电路
2）控制电路基本环节的设计。横梁的升降调整运动：采用四只接触器kM1、kM2、kM3、kM4分别控制两台电机正反转。用上升点动按钮SB1和下降点动按钮SB2，通过中间继电器KA1和KA2实现对四只接触器kM1、kM2、kM3和kM4的控制。如图2所示。
图2 基本控制电路
3）控制电路特殊环节的设计。横梁上升运动：使夹紧电机M2先工作至横梁放松后，M2停止工作，同时M1升降电机工作，带动横梁上升。横梁下降运动：先放松再下降控制，下降结束后有短时回升运动，用断电延时型时间继电器kT进行控制。如图3所示。
4）联锁保护控制的设计。限位保护，由行程开关SQ2上升限位，SQ3拧下降限位控制。互锁保护：KA1控钔上升与下降的互锁，kA2控夹紧与放松互铛。短路保护：由熔断器FU1、FU2和FU3执行。经过上述多次修正，使横梁升降电气控制电路达到完善，如图3所示。
图3 修正后的横梁升降电气控制电路
4 结束语
分析设计法，步骤清晰，循序渐进，简单易掌握。一张比较完善的电气控制原理图完成后，应反复审核电路工作情况，并安装控制电路运行，发现问题及时修正电路，以满足生产技术要求。
参考文献
[1]许缪编.电机与电气控制[M].机械工业出版社，2009.
[2]麦崇裔编著.电气控制与技能练[M].电子工业出版社，2010.
【关键词】电气控制线路；设计；基础研究
引言
随着信息全球化的发展，自动化和智能化已经成为评价现代电子设备产品的重要标准，为了满足电子产品的智能化功能，热电企业对电气控制线路设计的要求也相应提高，从而使其表现出了多样化的特征。电气控制线路设计的优化是完善电路设计的关键环节，因此本文对电控线路设计的基础探讨具有重要的实际价值。
1电气控制线路设计的目的
1.1满足电气控制线路运行的承受力
线路功率超标是影响整体线路安全的关键问题，因此在进行电气控制线路的设计时要加强对线路功率稳定性的设计，考虑到系统线路功率的额定负荷，从而保证电路运行的安全性和可靠性。电气控制线路设计是电路设计中的关键环节，其直接影响到电路的运行速度及其质量，电气控制系统在运行电气线路发出的指令时，线路中的部分机械需要进行大功率的运转，功率运转的条件设计是电气控制线路设计中的核心。
1.2适应电气控制线路运行的多样化特点
必须实现电气控制线路的兼容性，其是电气控制线路设计的重要目的，同一机电设备为了满足多样化的功能需求会配置多套线路运行方式，为了避免不同线路之间的互相影响，就需要从电气控制线路的设计入手，使得不同线路在运行过程中彼此兼容。例如一般工作状态下，电动机既要做好调压工作，同事还要进行转矩工作，此时为了保证其功能表达的有效性，就需要从电气控制线路设计入手，增加不同的解决方案和运行方式。
1.3电气控制线路运行的速度
与设计一体化电气控制线路设计与电路的转速具有一定的相关性，为了适应不同机电多变的速度，在设计电气控制线路过程中要注意运行速度与机电设施的适用性及准确性。为此，电气控制线路的设计主要是为了使电气控制线路能承载运行时的的承受力，适应电气控制线路运行的多样化特点并满足电气控制线路在运行过程中对速度的要求。
2.电气控制线路设计的思路与原则
2.1电气控制线路设计的思路
电气控制线路设计要以服务企业生产流程和工艺为目的，在设计过程中要加强对电气控制线路功能性和灵活性的设计，在传统线路设计的基础上对其改造和创新，从而适应时展和企业应用的需求。
2.2电气控制线路设计的原则
在设计电气控制线路时，必须遵循其适用性原则，即电气控制线路设计的功能性与线路的复杂性无关，因此在设计过程中要尽量通过简单的线路系统设计，满足生产运行需求。其次，在设计过程中要提高设计方法的规范性和标准性。在设计过程中不建议以设计经验为依据，而是按照一定的设计标准对其展开标准化设计，通过标准的设计规范有利于检查设计中存在的问题，减少线路故障发生的可能性。最后，线路设计要保证较好的稳定性和较高的安全性。
3.电气控线路设计的方法内容及注意问题
3.1电气控制线路设计的方法和内容
设计电气控制线路需严格按照国家规定的标准，规范设计流程，必须将主电路设计出来，才能设计控制电路和其它电路。在设计过程中首先要按照设计要求规划设计方案，从工艺要求着手提高设计的实用性，在设计过程中要注重对相关参数的设计和优化。在得到初步的设计方案以后，要画出对应方案的线路图。其次，在分析线路图的基础上，以线路设计原理为依据检查线路设计中存在的问题，并对其可能出现的故障进行排查，对其中的数据参数进行优化，从而得到最终的线路设计图。设计电气控制线路的具体流程如下：第一，确定好电气设计的技术条件；第二，选择合适的电气传动形式及控制方案；第三，选定电动机的类型、容量大小及其转速型号；第四，明确设计电气控制的原理；第五，制定电动机和电器器件明细表；第六，设计电气控制元件及监测元件的总布置图；第七，设计电气柜和操作台的专用装零件；第八，绘制装配图及接线图。在设计过程中一般会将线路设计内容作为设计主体，其它辅助部件的设计会参考类似线路设计中的相关部件。
3.2电气控制线路设计应注意的问题
电气控制线路设计过程中应该注意以下问题：①在满足生产要求的基础上，最大程度地控制电气控制线路的成本，尽管线路中有很多的公共联线，但可以减少电气外部的接线，尽可能地降低连接导线的数量；②一般情况下，同一电器的常开和常闭辅助触点靠的很近，一旦将两者分别接到电源的不同位置，触点断开时产生的电弧会在两个触点之间形成飞弧，致使电源短路，因此在设计过程中需注意连接电器的触点并保证线圈连接的准确性；③在控制线路设计过程中要避免寄生电路的出现，其属于电路动作过程中的意外接通电路，会严重的影响到电路的运行安全。
4.结论
综上所述，通过研究电气控制线路的设计原则，得知电气控制线路设计对电路设计和机电运行中的重要作用。通过分析电气控制线路设计的思路和原则，说明线路设计过程中使用性能和安全性是保证线路设计有效性的前提，在其基础上探讨了电气控制线路设计的方法、内容和应注意的问题。
【参考文献】
[1]莫少荣.电气控制线路设计基础的探究[J].科技传播,2011,（02）:18-19.
[2]林虹.电气控制线路设计基础的探究[J].科技资讯,2014,（34）:95-97.
[3]郗维全.电气控制线路设计基础的探究[J].山东工业技术,2014,（23）:208.
[4]伍繁盛.电气控制线路设计基础探析[J].科技致富向导,2013,（03）:147-143.
【关键词】机电设备；电气控制线路；设计
在机械工业领域，自动化和智能化两大技术的应用日益广泛，逐渐发展成为现代机械工业发展的主流技术。对于机械设备来说，其基本性能的实现主要依靠电气控制来实现，可以说，要提高机电设备的性能和使用效率，就要对设备的电气控制线路进行优化设计。由此可见，电气控制线路设计，在机电一体化实现中处于非常重要的地位，电气控制线路设计越优化，其可能实现的功能和效率就会相应的越高。对于电路设计人员来说，设备性能要求越高，就越需要在电气控制线路设计中提高要求，不断优化。设计人员必须对机械设备的基本结构及其运行原理清楚的认识和理解，熟知设计的工艺和基本流程，这是电气控制线路设计的基本要求。
1电气控制线路设计的基本原则
1.1通用性原则
通用性设计是为了能够让设计并生产出来的机械设备能够满足多种加工生产的需求，提高设备的应用适应性，提高使用效率。这就要求在进行电气控制线路设计时，注意能够满足多种设计要求，并且尽可能的提高实践运用性，设计出能够与生产机械设备和工艺要求相符合的电气线路，这是电气控制线路设计的基本要求。
1.2可靠性原则
在电气控制线路设计的过程中，电路电源的设计是整个设计工作中的重中之重，这是机械设备能够正常运行的基础所在，必须作为最为优先和周全的设计点。在电路设计方面，要对其中多个元素进行全面的考虑，包括配电方案、线路布局、接地回路等等，同时要兼顾电路电源的负载问题，必须使其保持在标准允许的范围之内。各个电路部门都要各自独立，即使某一部分电路出现问题，也不会对其它电路造成影响。除此之外，还要兼顾电路安全性问题，避免电路过热等情况出现。
1.3正确性原则
这里的正确性主要针对的是原理图的绘制，要准确无误。电气控制线路的设计，要以导线为连接，将不同种类、多个数量的电子元件串联起来，利用元件和导线形成的线路图可以表达出不同种类生产机械电气的基本结构和控制原理。同时还要赋予线路元件一定的灵活性，也就是说在生产实践中，根据使用能够对元件进行适当的调整。电气控制线路要简单，容易理解，使用标准的方法进行绘制，每一种符合都有特殊的意义，符号运用要准确。电气控制有两个关键因素，即原理图与安装图。所谓原理图即电力运行的基本原理，安装图是用来表现电路实际的接线和位置，对于安装要点一定要使用标准规定的符号来加以表现。
1.4明确性原则
所谓明确性，是指在设计之前，要明确生产要点，清晰的了解实现生产的机械和电气控制的基本要求，在明确设备生产使用的需要后，在针对设备的生产特点和基本性能开展设计工作。电气控制线路是用于整个设备，服务与设备运行的全程，所以明确生产要点就是要清楚明白设计的核心和方向，这是电气控制线路设计的前提要求。
2电气控制线路的常用设计方法
电气控制线路的设计必须是建立在满足线路用途的基本要求之上，只有这样设计出来的电气控制线路才具有合理性。因此，电气控制线路设计的第一要求就是能够满足机电设备的基本运行要求，并通过对设计的优化升级来实现控制线路通过机械设备能够发挥出最大的效能。其次电气控制线路设计的第二要求就是安全性，任何一种设计，都要求有很高的安全性和可靠性，设计力求简单易懂，配合保护装置，提高线路的安全性，以保证生产的持续性和顺畅性。常用的电气控制线路设计方法有经验设计法和逻辑设计法。前者适用于简单的电气控制线路设计，通常是根据实践经验和典型案例，再配合设备的工艺要求，在原来线路设计的基础上进行优化升级和重组进行设计。后者适用于复杂的电气控制线路设计，对于设计人员的专业素质和设计经验有较高的要求，对设计的线路图反复研究和修改，最终确定出最优化的方案。逻辑设计法是以逻辑代数作为理论基础，这对于提高线路的合理性，提升优化设计水平十分有利。
3电气控制线路设计的关键点
3.1尽量减少连接导线
设计人员在进行电气控制线路的设计时，要对线路的整体有所把握，具有大局性，对线路中的所有电子元件的整置进行全面的设定，尽可能的减少元件间的连接导线数量。比如通常情况下，接触器的位置在电气柜内，在进行线路设计时，要采用二次连接线将接触器从柜内连接出来再与操作台连接。在设计时就需要对此特别注意，优化线路，尽量避免引出连接导线。
3.2正确连接线圈
一般来说电压线圈是不要以串联的形式存在，这是因为线圈之间阻抗大小不同，进而两个线圈之间电压分配不同。即使线圈型号是相同的，但是如果串联使用，电气动作都会有先有后，那么后动作的线圈阻抗力就会因为前面线圈的接触动作而增加，相应的电压也会增加，造成后面的接触器不能立刻产生吸合动作。在高压作用下，线圈被烧毁的机率大大增加，从而使线路故障率增加。如果在同一个线路上两个线圈并联，电源接通，运行正常。如果电源切断，电磁铁线圈电感比继电器中的线圈电感高，其中蕴含的自感电动势能会直接作用于继电器，继电器出现吸和现象，从而造成继电器的误动。
4结语
机械工业设备与电气控制线路关系十分密切，设备的运行依靠电气控制线路来实现，因此在电气控制线路设计时要选择合理的施工方案和电路控制线路图，这不仅能够提升电气控制线路图的具体应用价值，同时能够提高设备运行的安全性和顺畅性。通过对电气控制线路图的优化设计，能够是机械设备满足多种加工要求，提高使用效率，降低生产成本，提高生产量。同时清晰明了的线路图，能够防止按照错误，使生产更加具有实效性。
【参考文献】
［1］戴月．电气控制线路设计的重要性及优化策略[J]．电子制作，2014(19):41-42．
［2］龙海明．电气控制线路设计基础问题阐述[J]．企业技术开发，2016(01)：12-32．
1矿用机械电气控制系统的设计过程
矿用机械电气控制系统的设计一般分为3个步骤进行：拟定设计计划、技术设计以及矿用机械系统最后的设计。拟定设计计划主要是研究系统与电气控制装置的构成,然后寻找最好的控制方案,这也是系统设计的重点，初步设计可根据机械设计者与电气设计者一起进行计划,也可让机械设计人员做出相关的机械结构资料以及对工艺提出相应的要求,最后由电气设计人员进行初步设计。
初步拟定设计的阶段应该依照机械设计人员提出的需要,然后收集国内外同类产品的相关研究资料,最后进行详细的分析报告，争取采用新的技术和新的工艺,并对这些新的技术和新的工艺等进行必要的原理性试验研究和提出试验研究纲领,提出系统中需要运用的专用零件的相关技术要求。技术设计是依照上级部门审查批标准或者是依照用户同意的初步设计当中的内容与方法,最后完成电气控制的设计,根据以上设计要求完成电气控制设备布置设计。
产品设计是根据上级审查批准的或经用户同意认可的技术设计,最终完成电控设备产品生产用的图纸，产品设计一般有以下步骤：绘制产品的装配图、绘制产品接线图、对绘制的图样进行标准化审核，一般而言电气控制装置的设计会按照上面的三个步骤进行,每个步骤当中的相关内容都可以根据矿用机械的具体情况进行相对的调整。
2矿用机械电气控制系统的设计关键
关于矿用机械电气控制系统的设计有许多的内容，文章挑选了一些在设计中涉及到的关键问题进行论述。矿用机械电气控制的选择时关键，其中电控装置又是控制系统的重点所在，电控装置对整个矿用机械的运行起着决定作用，电控装置的控制系统一般会采用依照矿用机械设备对于电气控制系统的具体要求，然后在决定用哪种电控装置对矿用机械进行设计，一般会将系统的作用、适应能力、运行速度、系统的安全性等等考虑进设计当中。
矿用机械的机械设备运转主要是依靠机械运动完成的，所以一台矿用机械设备需要配合其他的很多机械动作，这些机械动作之间的协调性主要就是依赖机械与电气的运转来完成系统的设计，也就是说科学地选择电气转动进行调速是决定系统技术好坏的重要环节，当然在选择时应该将机械的平滑性、效率以及费用等情况都综合起来进行考虑。
3结束语
由此可见，随着当代社会的进步以及每个行业对于能源的需要在不断增加，加上科技的飞速进步，矿用机械的电气控制系统将会不断的进步、完善，但是在科学技术不断进步的同时，大家更应当认识到，中国的矿用机械电气控制系统和外国的发达先进技术相比，依然还是有很大的进步空间，所以只有依靠积极主动地学习国外在矿用机械电气控制系统方面的先进技术然后加以设计运用，才有可能将中国的矿业生产提升到一个更高的层次，以此来保障社会及国民经济快速稳健地发展。
作者：何继贤 单位：长沙职业技术学院
关键词：电气控制；设计；原则
中图分类号：TM571.2 文献标识码：A
1 电力拖动方案确定的原则。选择和确定合适的拖动方案，是各类生产机械电气控制系统的设计的首要问题。而一般来说方案的确定分为两个方面。一是由设备的工艺要求、结构来选择电动机的数量；二是按照各生产机械的调速要求来确定调速方案；三是适当考虑使电动机的调速特性与负载特性相适应，以保证电动机充分合理的应用。具体原则如下：
1.1 无电气调速要求的生产机械。一般来说，如果不需要电气调速和起动不频繁，则首先考虑的是鼠笼式异步电动机；而如果在负载静转矩很大的拖动装置中，应该使用绕线式异步电动机；如果负载平稳、容量大且起停次数很少时，可以考虑发挥同步电动机效率高、功率因数高的优点，采用同步电动机更为科学合理，这样还可以调节励磁使它工作在过励情况下，提高电网的功率因数。
1.2 要求电气调速的生产机械。应该在考虑如调速范围、调速平滑性、机械特性硬度、转速调节级数及工作可靠性等生产机械的调速要求来选择拖动方案。当然前提是满足技术指标，进行经济比较，最后再确定最佳拖动方案。通常来说，调速范围D=2-3，调速级数≤2-4时，都会采用改变磁极对数的双速或多速笼式异步电动机拖动；调速范围D
1.3 电动机调速性质的确定。从实际运用上看，电动机的调速性质应该要和生产机械的负载特性相适应。对于双速笼型异步电动机来说，如果定子绕组由连接改为YY接法，转速由低速转为高速，功率却变化不会太大，这就适用于恒功率传动；而如果定子绕组由Y连接改为YY接法，电动机输出转矩不变，则适用于恒转矩传动。对于直流他励电动机，改变电枢电压调速为恒转矩输出；而改变励磁调速为恒功率调速。
2 控制方案的确定原则。电气设备的控制方案是多种多样的，因此，设计人员在设计时，应该本着简便、可靠、经济、实用的要求进行控制方案的制定。具体来说，设计人员应该遵循以下原则
2.1 控制方式与拖动需要相适应。经济效益是控制方式科学与否的重要标准。如果控制逻辑较为简单，其加工程序也较为稳定的生产设备，则适用于继电-接触控制方式，这是较为合理的；反之，如果是加工程序多变，则应该考虑采用编程序控制器。
2.2 控制方式与通用化程度相适应。通用化指的是生产机械加工不同对象的通用化程度。如果某些加工一种或者几种零件的专用机床，其通用化程度低，那也是合理的，因为其可以保持较高的自动化程度，因此，这样的机床一般适用于固定的控制电路；而如果是单件、小批量的零件加工的通用机床，则应该采用数字程序或者编程控制器控制，因为其可以根据加工对象的不同设定不同加工程序，具有相当的灵活性和通用性。
2.3 控制电路的电源应该可靠。如果控制电路比较简单，则可以采用电网电源，如果元件多且电路复杂，则对电网电压隔离降压，减少故障的可能性。而对于自动化程度高的生产设备，就应该考虑采用直流电源，这样可以节省安装的空间，操作和维修也比较方便。
事实上，影响方案确定的因素还有很多，在实际的设计中，最后方案的确定要根据设计人员的技术水平和判断力来决定。
3电气控制路线的设计方法
设计人员在进行具体电路设计时，必须要根据主次原则进行设计，其顺序是：设计主电路，设计控制电路，信号电路及局部照明电路设计。在完成初步设计后，必须要仔细检查，保证线路符合设计要求，同时尽可能使之完善和简化，最后再根据实际需要选择所用电器的型号与规格。
3.1 控制线路的设计要求。由于电气的种类繁多，因此不同用途的电气控制线路，其控制要求也不尽相同，但从规律上，还是必须要应满足以下这些基本要求：1）应该要满足生产机械的工艺要求，正确按照工艺的顺序工作；2）线路结构以简单为主要目标，尽量选用常用的且经过实际考验过的线路；3）操作、调整和检修要符合方便的原则；4）具有各种必要的保护装置和联锁环节，即使在误操作时也不会发生重大事故；5）工作稳定，安全可靠，符合使用环境条件。
3.2 控制线路的设计方法。事实上，电气控制线路的设计方法主要归纳为两种：一种是经验设计法，另一种是逻辑设计法。所谓经验设计法是指，依照生产工艺的要求，根据电动机的控制方法，使用典型环节线路直接进行设计，首先设计出各个独立的控制电路，最后结合设备的工艺要求，来决定各部分电路的联锁或联系。这种方法的优点是简单，不过其缺点也很明显，即对于比较复杂的线路，就要求设计人员拥有丰富的工作经验，同时需要绘制大量的线路图，而且可能要进行多次的修改，才能得到符合要求的控制线路。所谓逻辑设计法是指采用逻辑代数进行设计，按此方法设计的线路结构合理，可节省所用元件的数量。
3.3 设计控制线路时应注意的问题。为了使线路设计得简单且准确可靠，在设计具体线路时，应注意以下几个问题：
3.3.1 尽量减少连接导线。设计人员在设计控制电路时，必须考虑要电气设备各元器件的实际位置，应该在符合设计原则的基础上，尽可能减少配线时的连接导线。
3.3.2 正确连接电器的线圈。从理论上看，电压线圈一般不能串联使用，原因就在于它们的阻抗不尽相同，这样就可能会造成两个线圈上的电压分配不等。而即使是两个同型号线圈，在外加电压是它们的额定电压之和的理想情况下，也不能这样连接。因为，电器动作是有先后的，而当一个接触器先动作时，其线圈阻抗增大，该线圈上的电压降增大，使另一个接触器不能吸合，如果情况严重，还可能使线圈烧毁。此外，如果电感量相差悬殊的两个电器线圈，也不应该并联连接。
3.3.3 控制线路中应避免出现寄生电路
寄生电路是线路动作过程中意外接通的电路。
3.3.4 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。
结语
综上所述，可知电气路线的基础设计是电气控制系统的重要环节，对电气的操作以及设备的运行状况等，有着直接的影响。因此，电气控制的设计人员，应该在电路的设计上进行广泛深入的研究，从实际工程需要出发，结合自身的工作经验，采用合理的设计方法，保证电气路线设计的准确有效。
调速系统主要包括交流变频调速系统，开关磁阻电机调速系统和电磁调速系统。交流变频调速系统由变频器控制交流牵引电机并供给电源，交流变频器为其所负载的电机及其自身提供保护功能。开关磁阻电机调速系统由控制器和开关磁阻电机组成。电磁调速系统则有计算机调速控制器和电磁调速电动机组成。产生故障时，主控计算机可现实相应警示信息与故障保护信息，并具备故障记忆功能，断电时能够保存故障信息，方便上电查询。
胶带输送机的电气控制系统
PLC作为控制核心，可以监视、监测和控制软件作为界面实现以下功能：井下给煤机，主斜井皮带机和地面生产系统间有连锁功能，遵守“逆煤流启车”、“顺煤流发车”的原则，在发生事故时不堆煤；具有单机、集控、检修、手动等工作方式；电控装置和调速型液力耦合器、变频器、液体粘性传动装置、CST、电软启动装置配合，控制胶带输送机的加减速，实现胶带输送机的启动与停车，且启动、停车和加减速应控制在0.3m/s2内，满足较低加速度启动与重载启动的要求，并保证多个电机功率的平衡；上位机监控：显示胶带传送的速度、煤流量、电流、堆煤、跑偏、打滑、温度、烟雾等信号，实现故障自动提示和报警；在上位机上显示分站信息，并以汉字进行提示和报警；组网：与整个矿井的监控系统进行联网，实现数据远距离传送和远程监视。
矿井提升机的电气控制系统
矿井提升机是矿山重要的设施，是井下设备与人员和外界相沟通的唯一通道，随着计算机技术和PLC技术的不断发展，通过先进的控制技术对传统的矿井提升系统进行改善，能够有效提高矿井提升机的自动化水平、可靠性与安全性。其原理为通过减速器将动力传递给卷筒，做到提升或下放容器，盘形制动器则有液压或电气控制制动，通过传感器和测速发电机等元件构成安全保护系统。采用计算机技术后，矿井提升机的安全保护系统变得更加完善，矿井提升机的电控装置以数字控制为核心，基于PLC控制系统实现对全过程和全方位的动态监控，通过数字位置指示和故障显示、打印、记录，与上位计算机进行在线即时通讯，对新型产品进行监控，并通过数字直流调速模块实现与大功率变流器的技术连接，实现全数字化控制，还可采用两台计算机，每台均设有独立的传感、测量装置及数据处理系统，互为备用，对提升进程进行直接、间接测量，并进行比较和矫正，实现对进程的自动控制，使安全性与可靠性大为提高。交变频提升机的特点主要包括：圆形磁场具有良好的调速性能，电压利用率高，转矩脉动小，输出转矩大，低频运转性能良好；多种故障保护和优先排序的故障诊断功能极大地提高了整机的灵活性；薄膜面板设计使操作更加灵活，功能更加齐全，使变频调速器的应用场合大大增加，且调速性能良好。
掘进机的电气控制系统
新型掘进机的电气控制系统基于PLC控制单元，实现对电气系统各单元启、停的集成控制及其他与生产过程有关的各种逻辑功能的控制。掘进机的电气控制系统如图1所示。掘进机的电气控制系统(由控制室、工控室、调制解调器组成）由电子保护器对电动机进行保护，由电流互感器实现对回路的监控，判断回路运行状态并将结果反馈至PLC主控单元。图一显示系统能够将运行时产生的故障反馈至中文界面，使工作人员及时了解相关情况，并快速做出反应排除系统故障。
结语
随着当前社会各行业对能源需求的增大和科学技术的进步，煤矿机械的电气控制系统将更加完善，在技术进步的同时，我们也应认识到，我国的电气自动化控制技术与国外先进水平还存在一定的差距，只有积极学习国外更加先进的技术并投入应用，才能促进煤矿生产的不断进步，保证国民经济的发展。
作者：冯红占单位：平顶山天安煤业股份有限公司十三矿
关键词：电气控制，绞车，拖体
一．拖体绞车功能设计需求
在拖曳式多参数剖面测量系统的定型研制中，为满足系统整体小型化安装和使用的需要，拖体绞车采用了双层导流套排缆的设计方式，提出了对绞车实时的张力、缆长和缆速等信号进行的测量显示的要求，并要提供和上位机的数据通信功能，以便系统总控软件对绞车的状态信息进行远程实时监控和采集。本电气控制设计主要通过PLC的模块化功能设计，保证了绞车所需功能的实现。
二．绞车的基本电气控制特性
拖体绞车采用了SEW变频电机和变频控制器。SEW电机具有变速稳定、噪声小、体积紧凑等优点，特别是减速机的工艺水平和齐全的型号满足了多领域的应用需求。
在电气控制功能方面，SEW电机可以采用专用的变频器控制，也可采用第三方的变频控制设备。SEW的变频器附带有专用的配置软件，多样的控制连接总线，便于构成多电机系统或者复杂的工业控制系统。绞车电机的工作参数可以通过变频器扩展面板或者上位机的配置软件来连线进行。
根据绞车工作基本需求，在绞车控制柜面板上设置正、反转，变速调节，紧急停车等控制按钮，另外根据人性化的工作需要，对电源连接和系统功能正常设置监视灯，以便于操作人员及时了解绞车的工作状态，分析解除系统故障。
三．绞车的扩展电气控制功能
绞车设备中为采集收放缆长度以及拖缆所受张力的信息，添加了缆长测试单元和力传感器。针对绞车的双层排缆结构和力传感器安装特性，传感器数据的修正和放缆状态相互关联。由此设计了缆长和张力的采集和自动修正程序，保证了绞车参数的准确可靠性，满足设备正常工作需要。
1、缆长和缆速测量
缆长测量是根据电机转动的圈位信号换算而得。在电机上安装了编码器，能随着电机的转动情况产生脉冲信号，PLC中的计数单元对脉冲信号进行计数处理，换算出电机转动圈数对应的走缆长度。
缆速的测量的是根据定时间隔算得的缆长变化量，通过PLC的间接计算获得。
这其中，由于绞车采用了双层排缆技术，两层排缆卷筒的直径有较大差异，需要在排缆卷筒切换前后，更替缆长计算的参数，保证获得的数据准确性。在实际设计中采用了固定缆长自动切换和手动缆长切换两种方式，在绞车缆长切换位置基本不变的情况下，在固定的缆长位置切换计算参数，自动获得缆长和缆速信息，而在绞车缆长切换位置存在较大误差时，允许手动修正排缆切换点，保证误差的及时消除。
2、张力测量
在绞车卷筒出缆位置和前端导缆轮之间添加了固定位置的测力轮，测力轮的轴直接采用了一个力负载传感器，通过配套的后置放大电路，将信号以电平方式传给PLC的AD转换单元，从而获得张力信号。
张力测力轮的安装方式和张力的修正密切相关。张力的准确修正需在传感器安装固定以后，通过实验测试实际拖缆张力和传感器测得的法向应力，比较相互间关系，通过插值拟合获得准确的修正公式。绞车排缆卷筒的直径变化，也会使修正公式发生变化，在实际应用中要对不同卷筒分别进行张力拟合，还需和缆长换算一样，同步卷筒的切换状态，实现张力修正公式的自动切换。
3、显控通信功能
为使绞车操作人员及时获得绞车收放缆过程的状态，通过在控制台面板上添加触摸显示屏将PLC获得的缆长、缆速及张力信号及时反馈给操作人员。通过在PLC上添加通信单元，将信号数据以485方式传送给远端的上位机，来进行远程监控和信息保存。
四．绞车电气设计经验
在绞车的实际加工生产和调试过程中，结合实际的生产和测试条件，对绞车的各项设计功能进行了及时的调整和改进，不仅保证了产品更好的质量和性能，并且获得了许多有益的设计心得和经验。
1、系统的选型
本套设计方案的实施，选用了三菱公司的PLC产品。三菱PLC在中国市场上得到非常广泛的应用，产品的众多系列品种保证了整套电气设计功能的实现便利性和灵活性，对于系统设计的功能扩展和可靠性保证起到了很好的保障作用。
2、PLC编程的方法
绞车的扩展功能多利用PLC来实现，在PLC的算法设计上类似于单片机的底层编程方式，需要对PLC的硬件性能和工作特殊方式较深入的了解，在算法的实现上要更多考虑到系统优化。如在缆速的换算过程中，由于要在更新速率和显示精度上达到匹配协调，需要充分了解计算单元的精度位数，实际问题出现的数据范围，调整计算次序来保证运算精度。
3、张力换算方法
准确的进行张力测量是一个程序复杂，实践性强的问题。要获得准确的张力，不仅要有好的传感器，还要有好的设计安装，最后还需要有一个细致的测试修正过程。在本绞车设计中，张力传感器采用瑞士的LB系列轴应力传感器，该传感器本身具有良好的线性精度设计，应力变化的准确性非常高。绞车的张力测量设计采用了缆对压力轮法向压力的方式，通过设计的定角度安装位置，保证了对缆张力转化参数的一致性。在后期的张力校准调试中，对两层卷筒分别进行了多工作位置，多导向轮角度的工作张力测试，最后获得的拟合公式仅采用一次多项式就达到了设计指标提出的±10%测量值误差的精度。
五．绞车电气设计的改进提高
双层导流套排缆绞车的设计是拖体绞车的创新设计，在这第一次设计中难免存在不尽完善的地方。作为电气控制设计部分能够改进和提高之处有很多。
l电气接插件的选型和改进
绞车电气由于初次设计，对于配套成熟产品的选型方面了解得不够深入，选用的电气、信号接插电缆都限于点对点连接，这样在绞车的电缆拆装方面有不够方便简洁的问题。绞车电机本身的控制电缆就有四组：电源三相进线、电机控制的三相线、刹车控制线、风机三相线，外加传感器的编码器线和张力传感器线，以及和远端通信的信号线，堆在控制柜后的电缆就密密匝匝。在安装和拆卸时不仅繁琐，而且容易出现错误。如果采用了合适的接插设备，不仅在安装上简便、安全，而且外观上也整齐大方。在产品的专业性上就显得更为到家。
l软件的设计和优化
基于PLC的软件设计，专一性比较强，程序的优化提高的需要有一定时间的应用熟练和磨合提高。同样功能的软件，在代码上的优化，小则提高运行的速度和效率，大则可以避免出现bug和系统错误的危险。要开发出人机界面友好，简洁易用的软件也需要多了解真实工作中操作习惯和安全规范，绞车软件的完善提高也需要经历这样一个应用－反馈－改进的过程。
关键词：可编程控制器；伺服控制系统；激光器；焊接；
中图分类号： TM571.2 文献标识码：A 文章编号：1674-3520（2014）-04-00285-02
引言
金属零件激光焊接工艺是将工控技术和激光焊接技术相结合，完成对不同材质、厚度、形状的金属进行焊接。由于应用广泛，使得焊接设备通用性大大降低，应用于液晶显示领域中的焊接设备更是少之又少。目前只有台湾、日本和国内少数自动化厂家研制并开发出自动激光焊接专用设备。台湾立意公司采用三菱伺服控制系统，台湾孟晋公司采用德国库卡机器人，都掌握设计开发自动焊接设备，与激光器结合完成金属零件批量焊接的技术。只是高额的设备采购费用和低利润产品，不得不让有一定研发能力的厂家进行激光焊接设备的开发设计和生产制造。
相对一百多万元人民币的进口专用设备，自制自动激光焊接设备材料成本只有二十万元，采用双伺服控制系统完成对激光器焊接加工头的固定、调整和焊接功能，采用步进电机控制移送机械手运送金属零件。为方便焊接工艺调整，还加入压料，电磁铁吸料、手动调整等功能，使自行设计的设备自动完成金属零件焊接成为可能，并且焊接质量和焊接效率都可以达到工业生产要求。
自动激光焊接设备的功能是自动将两个“L型”金属料片焊接成“口”料片，为下一冲压工序做准备，其目的在于提高原材料的利用率。原有冲压工艺过程中会产生中间废料，材料利用率只有30%左右；增加自动焊接设备和焊接工艺后，没有中间废料产生，材料利用率提高到75%以上。
一、机械结构总体方案设计
自动激光焊接设备机械结构主要由积料架、移送机械手、治具板、激光焊接头移送机构以及机架五个部分组成，如图1所示。积料架是将两组“L”型金属料堆叠起来，实现将料片逐步向上移送的功能；移送机械手主要由两组带有真空吸盘的手臂组成，通过一个步进电机和一个气缸完成将料片依次移送到焊接治具板上，并将焊接好的零件从治具板移出的功能；治具板主要功能是完成两个“L”型料片的精确定位；治具板上方的激光焊接头移送机构在两组伺服电机的驱动下带动依次发出激光的焊接头匀速运动，完成金属零件的焊接功能。
二、电气控制系统总体方案设计
电气控制系统设计必须考虑到机械系统结构特点和一些特定功能，如激光焊接头移送区必须采用精度较高的伺服电机进行传动，而移送机械手采用步进电机和气缸传动即可，同时还要考虑设备成本、维修难易程度、工作效率等多方面因素。根据该设备特点，设计出电气控制系统方案如图2所示。
可编程控制器（Programmable Logic Controller，PLC）是电气控制系统的核心。它的主要功能是获得输入端口开关、按钮等信号，经过软件处理，将输出信号传输给外部中间继电器，从而驱动气缸电磁阀、电磁铁、真空发生器、步进电机等外部负载，实现焊接金属零件的功能。PLC还和两个脉冲发生器通讯，再加上两台伺服驱动器、伺服电机以及外部传感器组成了一个闭环控制系统，确保伺服电机按照程序精确定位，使激光焊接头匀速运动，达到最佳焊接效果。
为了和激光发生器进行控制通讯，PLC还通过一个小型PLC和激光器的并行输入输出接口通讯。其主要目的是，发出焊接指令的同时，得到激光器发出的反馈信号，确保激光器可以按照自动激光焊接设备的要求发出激光，最终来实现对金属原材料的焊接功能。
（一）电源设计。由于选用三菱伺服电机，输出电源需要三相交流220V电源，因此配备一个功率为1kW三相380V变220V变压器专供伺服控制系统使用。为了防止人身触电，控制回路均采用低压直流24V电源，同时控制电源还采用双直流24V电源供电系统。中间继电器、PLC外部传感器、触摸屏都由直流开关电源供电；外部负载，如电磁阀、真空发生器、电吸铁等，其驱动电流稍大，且容易出现外部短路故障，因此采用全桥整流电源。可见双直流24V电源供给使得精密元器件稳定工作的同时，还可以防止外部负载对其干扰的影响。
（二）伺服控制系统设计。伺服控制系统由PLC、脉冲发生器（FX2n-1PG）、伺服驱动器（MR-J2S-40A）和伺服电机（HC-KFS43）组成。脉冲发生器就是根据PLC的指令将正转或反转脉冲发送给伺服驱动器，同时接收伺服驱动器收到伺服电机编码器的反馈信号，从而确定伺服电机是否按照PLC发出的指令正常工作。
硬件配置完成后，还要根据需求对伺服驱动器参数进行必要的设置。首先确定脉冲指令单位，该系统选用滚珠丝杠给进量为5mm。在程序中对脉冲发生器定义：伺服电机转一圈激光加工头移动的距离是5000um；伺服电机转一圈所需的脉冲数量为4096（2的n次方，且最接近5000），因此脉冲指令单位就是5000/4096（即伺服驱动器每发出一个脉冲，激光焊接头前进5000/4096um）。
关键词：普通电气控制；电机；综合控制实训平台
中图分类号：G710 文献标识码：A 文章编号：1003-2851（2012）05-0210-02
本文介绍的普通电机电气控制综合实训平台，充分利用了普通电气控制领域的基础知识设计出综合性和实用性较强，又以开放性和设计性实训为主，改变了原来的单一实验、单一设备，单一课程、单一实验装置、单一实训实习时间不能设计过长、教学实训与实际生产严重脱节等缺点，主要满足“电机的基础拖动控制设计与实现（电动机的启动、运行停止、制动、换向、调速等基础控制）、普通机床电气控制系统设计与应用（普通车床、普通磨床、摇臂钻床、普通铣床等普通机床的电气控制）以及凡与普通电机电气控制相关的其它拓展控制设计与实现（如电动伸缩门电气控制、用接触器设计防盗装置等）”的需要设计该实训平台。
该平台可以完成电机的基本电气控制线路的设计、安装、调试及检测，模拟工厂所有普通机床的电气控制线路的设计、安装、调试及检测、故障的分析及排出，同时又能满足电工技能鉴定的要求；该平台可以同时满足1至3个组在不同时间段在同一平台上进行不同的电气控制项目实习，对于较大的实训项目不能一次完成的还可以下次接着完成。
一、实验台原理
实验台原理分析：首先建立实验平台的控制系统的理论模型。典型的控制系统由系统输入、控制部分、反馈元件、系统输出等组成。
一般设备的电气控制系统由输入设备、逻辑控制和执行机构三部分组成。
输入设备用于采集现场信号输送到系统，本平台输入设备由断路器、胶盖闸刀开关、倒顺开关、十字开关、手动转换开关、行程开关、按钮、热继电器等组成。
逻辑控制部分由继电器——接触器线路搭建（交流接触器、时间继电器、中间继电器、电压继电器等组成。
反馈元件由电压表、电流表、有功功率表、无功功率表、指示灯组成。
执行机构由接触器组成。
保护机构由熔断器、热继电器、按钮和接触器常闭辅助触头等组成。
二、实验台结构
根据典型电气控制系统的基本原理及组成，实验系统的系统由以下几部分组成
控制面板——实训平台箱体的箱门上由按钮、开关、电压表、电流表、有功功率表、无功功率表、指示灯等组成。
控制部分——实训平台箱体的箱底面由逻辑控制部分（继电器—接触器系统）、执行部分（接触器）、保护机构（容电器）、控制对象（电机）等组成。
保护环节——平台外电源控制、平台离地隔墙绝缘、箱体接地、开箱操作断电保护等构成多重保护环节。
电器工作状态指示装置——有六个绿色指示等分别指示实训平台的六个接触器的动作状态。
耗材及工具放置部分——实训平台箱体中部设置的两个抽屉。
预留升级空间——在面板和箱体底板上留有较大空间位置。由于系统的开放性和扩张，可以根据需要增加电气元件、执行部件和其它功能模块。
三、实验装置的特点
安全性高，该平台设计了多重保护环节：电源外部控制与指示、短路保护、漏电保护、接地保护、操作保护等保护环节确保师生安全。
与实际生产机械电器控制系统接近，实际生产机械电器控制系统一般是控制面板（控制台）、电控箱、指示装置，电动机等组成，它们分设在生产机械不同的位置，或把整个电器控制系统除控制对象外的所有其他部分用一独立的电控箱来布置，我们设计的这个平台与后者相似。过去的实训平台是把所有的器件布置在一个板面上，与实际生产机械电器控制系统的电器布置不一致。
控制效果直观，由于在箱门面板上设置对应的指示灯，其箱体底板布置的电器的动作情况直观可见，不用观察电动机的运行情况就能判断整个电机电气控制系统的运行情况。
实践性强，提高学生动手能力，实验平台采用真实的电器元件，直观性很强。学生通过对各类电器及电器元件的认识，接线和安装，可以熟悉并掌握各类机械设备的电气控制系统结构和工作原理。
学生在这些具体线路的组装和调试中，需要进行大量的实际操作，从而提高了自身的动手能力和解决实际问题的能力。如电机控制，首先要熟悉电机控制原理图，绘制出电路图和接线图，然后完成线路的连接，再通电实验，调试，最后观察电机的运转情况。
开放性好，培养综合素质。和其它课程实验装置相比，此平台的电机实验内容涉及面广，具有开放性和综合性的特点。实验平台还可根据不同实验要求，增加相应的功能。比如添加PLC、变频器、软启动器、触摸屏等可进行电气自动化控制实训。
创新性高，增强科研素养。实验平台具有很强的开放性，学生可以自由选题，自主设计，提高创新能力。另外可以利用此实验装置进行控制系统的设计和仿真，最终应用到工程实践中。
利用效率高，由于本平台是按照较为复杂的机床电气控制系统设计布置的，其箱体规格较大（1700X800X600），电器布置空间大，操作空间大，可以同时进行1——3个不同的电气控制电路的连接。
实训成本低，器件损耗小，本平台由于是自己设计制造，每个平台成本比相似平台成本低，设计中设计了大量接线排，并把电器上的各个接线端子接到对应的接线排上，学生在操作时在接线排上连线，这就大大降低了器件损耗，同时由于设置了工具和耗材放置的抽屉，每次用过的材料下次还可以再用。
该平台有升级的空间，由于该平台空间大，留有安装布置PLC、变频器、软启动器、触摸屏等的位置空间，随时可以升级为自动化控制实训平台。
四、实验装置实际运用的效果
我在11级机电一班《电机与电气控制》的实训教学中，在“C6140D普通车床电气控制”、“M7130平面磨床的电气控制”、“Z35摇臂钻床电气控制”的线路的连接实训中，随机从八个小组中抽取两个组在该实训平台上操作，其它六个小组按分发散件在木板上操作，起对比结果如下。
散件在木板上操作的小组完成的时间要比在实训平台上操作要长，其主要原因是散件组要事先在木版上布置并安装固定电器，而实训平台组就没有这个过程。
散件在木板上操作的小组在操作中感觉相关图纸与器件对照较为直观，有时不按规定也能接好电路，而实训平台组要完成接线，必须先分析图纸，搞清其原理，并按电气控制线路的接线要求进行接线端子编号，再按规定接线顺序接线，其原因是该平台的电器不是布置在同一平面，线路的走向必须按行线槽布线，到面板上的导线还要穿波纹绝缘导管，所有这些都与生产机械的电气控制系统接线相似，给学生实训增加了难度。
散件组通电试验效果要用电动机的运行来体现，而实训平台组通过设置在棉板上的指示灯来体现，后者直观，而前者如若电动机接线接触不良等原因则不能反映电路的运行情况。
散件组通电试验危险性高，当电路有短路故障、导线连接不规范等现象时易出现危险；而实训平台组在通电试验时关上实训平台箱门，把电器与人进行隔离，只在箱门面板上的按钮或开关操作，就是电路有故障或接线不规范也不会带来危险。
本文所述的电气控制综合试验平台的试制样品的使用来看，教师和学生可在实验台上自主设计调试出各种普通电机电气控制线路，并且形象生动的看到实际的控制效果。实践证明，此实验运行正常，有很高的可靠性和安全性，为教学,实训搭建了一个很好的平台。
参考文献
1电气控制线路设计法的重要性和主要特点
1.1电气控制线路设计法的重要性
电气控制线路的设计直接决定和影响了控制系统的的性能。在电气控制线路的设计中应当谨遵要求对电气控制系统的制造和使用，及维护资料进行编制和设计，确保其设备的安装、操作具有可靠性和安全性，这是保证电网正常运行的首要前提。
1.2电气控制线路设计法的基本特点
现代电气控制系统的三个特点：(1)功能强且体积小，灵活性较强，同时具有很强的通用功能，便于使用和维护。(2)采用了无触点式开关代替部分电器元件，执行程序的时间较短。(3)能够用软件实现电气控制，改变控制参数和要求时只需改动程序的对应部分，节省资源。
2电气控制线路设计法的优化策略
2.1了解生产机械和工艺
对电气控制线路的要求在进行电气控制线路的设计前应当对其生产工艺的要求有一定的掌握，同时要了解各程序的工作情况、保护措施及运动变化规律。设计人员在设计过程中要对同类产品进行调查和分析，将此结果作为设计的重要依据。
2.2线路设计法简单
在满足生产工艺的前提要求下，争取控制线路的设计简单、经济环保。（1）选用经过检验符合标准的线路环节。（2）贱导线连接的长度数量降到最低。在电器元件设计中合理安排触头位置，减少导线的连接数量和长度。（如图1）将启动、停止按钮都放在操作台上，接触器则放置在电器柜内。而由于按钮盒接触器之间距离较长，因此要将启动按钮盒停止按钮连接在一起，以简化导线连接。（3）采用标准件，同时注意将电气原件数量降到最少，尽量选择同一型号。（4）通过减少锄头来简化线路，增强可靠性。
2.3保障控制线路的安全可靠性
选用的电器机械使用寿命较长动作较为可靠、结构坚实同时抗干扰较强能够有效保障控制线路的安全可靠。在设计中注意以下几点：（1）选择正确的电气连接线圈进行线路设计法。在控制线路的设计时应当将线圈的一段统一接电源的同一端，使得电器触头在电源另一端。避免因为电器触头引发电源短路现象，也便于安装。（2）交流控制电路不能串联两个电器线圈。如果两个线圈串联，其中某一原件就只能得到一半电源电压。由于电压和线圈的阻抗成正比，不能同时进行动作。使交流接触器KM吸合，此时KM的磁路处于闭合状态，线圈的电感明显增大，使另一个接触器线圈的电压达不到工作电压。应当将两个电器线圈并联且保持同时动作才能保证运行。（3）避免因意外而在线路中接通的寄生电路。会造成误动影响线路的工作。（4）应当避免设计多个电器依次动作后接通另一个电器的控制线路。（5）线路的设计应当适应电网的情况，根据电网容量、电压和频率波动范围以及冲击电流的数值决定启动方式是直接或是减压启动。（6）以小容量继电器的锄头控制大容量接触器线圈来进行线路设计法，通过计算继电器触头断开和接通容量判断是否应当增加中间继电器和小容量控制器，增强可靠性。（7）将必要保护环节考虑在内，避免操作失误带来的线路事故。
2.4应具有必要的保护环节
（1）短路保护电气控制线路中通常采用熔断器、断路器来进行短路保护。在电动机容量较小时可以讲主电路的熔断器作为在控制线路中的短路保护，不需要再设熔断器进行保护。而当电动机容量大时就需要另设熔断器作短路保护。断路器在线路中既能做短路保护又可以当过载保护，而电气线路发生故障造成断路器跳闸时，排除故障后可直接合上断路器继续工作。（2）过流保护启动方法错误或是负载转矩过大都会熬制电动机的过电流故障。由于过电流较小，常用于直流电动机和绕线转子电动机控制线路。通过继电器、接触器相互配合将继电器的线圈和主电路串联，常闭触头和接触器控制电路串联。在电流达到整定值后断开常闭触头同时使继电器继续工作，同时切断控制电源和电动机电源进行线路保护。（3）过载保护三相鼠笼电动机会因为负载增加、断相动作或电网电压降低时引起过载，而电动机长期过载运行会造成过热导致的绝缘损坏。因此通常采用热继电器作为鼠笼型电动机的过载保护。（4）零电源保护通常将并联在启动按钮两侧的接触器自锁触头作为零电源保护。而主令控制器SA控制电动机则通过零电压继电器实现。
3结语
关键词：电气控制；设计；原则
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
中图分类号：S219.033 文献标识码：A 文章编号：
1 电力拖动方案确定的原则
选择和确定合适的拖动方案，是各类生产机械电气控制系统的设计的首要问题。而一般来说方案的确定分为两个方面。一是由设备的工艺要求、结构来选择电动机的数量；二是按照各生产机械的调速要求来确定调速方案；三是适当考虑使电动机的调速特性与负载特性相适应，以保证电动机充分合理的应用。具体原则如下：
1）无电气调速要求的生产机械
一般来说，如果不需要电气调速和起动不频繁，则首先考虑的是鼠笼式异步电动机；而如果在负载静转矩很大的拖动装置中，应该使用绕线式异步电动机；如果负载平稳、容量大且起停次数很少时，以考虑发挥同步电动机效率高、功率因数高的优点，采用同步电动机更为科学合理，这样还可以调节励磁使它工作在过励情况下，提高电网的功率因数。
2）要求电气调速的生产机械
应该在考虑如调速范围、调速平滑性、机械特性硬度、转速调节级数及工作可靠性等生产机械的调速要求来选择拖动方案。当然前提是满足技术指标，进行经济比较，最后再确定最佳拖动方案。通常来说，调速范围D=2-3，调速级数≤ 2-4 时，都会采用改变磁极对数的双速或多速笼式异步电动机拖动；调速范围D
3）电动机调速性质的确定
从实际运用上看，电动机的调速性质应该要和生产机械的负载特性相适应。对于双速笼型异步电动机来说，如果定子绕组由连接改为YY 接法，转速由低速转为高速，功率却变化不会太大，这就适用于恒功率传动；而如果定子绕组由Y 连接改为YY 接法，电动机输出转矩不变，则适用于恒转矩传动。对于直流他励电动机，改变电枢电压调速为恒转矩输出；而改变励磁调速为恒功率调速。
2 控制方案的确定原则
电气设备的控制方案是多种多样的，因此，设计人员在设计时，应该本着简便、可靠、经济、实用的要求进行控制方案的制定。具体来说，设计人员应该遵循以下原则：
1）控制方式与拖动需要相适应
经济效益是控制方式科学与否的重要标准。如果控制逻辑较为简单，其加工程序也较为稳定的生产设备，则适用于继电―接触控制方式，这是较为合理的；反之，如果是加工程序多变，则应该考虑采用编程序控制器。
2）控制方式与通用化程度相适应
通用化指的是生产机械加工不同对象的通用化程度。如果某些加工一种或者几种零件的专用机床，其通用化程度低，那也是合理的，因为其可以保持较高的自动化程度，因此，这样的机床一般适用于固定的控制电路；而如果是单件、小批量的零件加工的通用机床，则应该采用数字程序或者编程控制器控制，因为其可以根据加工对象的不同设定不同加工程序，具有相当的灵活性和通用性。
3）控制电路的电源应该可靠
如果控制电路比较简单，则可以采用电网电源，如果元件多且电路复杂，则对电网电压隔离降压，减少故障的可能性。而对于自动化程度高的生产设备，就应该考虑采用直流电源，这样可以节省安装的空间，操作和维修也比较方便。
事实上，影响方案确定的因素还有很多，在实际的设计中，最后方案的确定要根据设计人员的技术水平和判断力来决定。
3 电气控制路线的设计方法
设计人员在进行具体电路设计时，必须要根据主次原则进行设计，其顺序是：设计主电路，设计控制电路，信号电路及局部照明电路设计。在完成初步设计后，必须要仔细检查，保证线路符合设计要求，同时尽可能使之完善和简化，最后再根据实际需要选择所用电器的型号与规格。
3.1 控制线路的设计要求
由于电气的种类繁多，因此不同用途的电气控制线路，其控制要求也不尽相同，但从规律上，还是必须要应满足以下这些基本要求：1）应该要满足生产机械的工艺要求，正确按照工艺的顺序工作；2）线路结构以简单为主要目标，尽量选用常用的且经过实际考验过的线路；3）操作、调整和检修要符合方便的原则；4）具有各种必要的保护装置和联锁环节，即使在误操作时也不会发生重大事故；5）工作稳定，安全可靠，符合使用环境条件。
3.2 控制线路的设计方法
事实上，电气控制线路的设计方法主要归纳为两种：一种是经验设计法，另一种是逻辑设计法。所谓经验设计法是指，依照生产工艺的要求，根据电动机的控制方法，使用典型环节线路直接进行设计，首先设计出各个独立的控制电路，最后结合设备的工艺要求，来决定各部分电路的联锁或联系。这种方法的优点是简单，不过其缺点也很明显，即对于比较复杂的线路，就要求设计人员拥有丰富的工作经验，同时需要绘制大量的线路图，而且可能要进行多次的修改，才能得到符合要求的控制线路。所谓逻辑设计法是指采用逻辑代数进行设计，按此方法设计的线路结构合理，可节省所用元件的数量。
3.3 设计控制线路时应注意的问题
为了使线路设计得简单且准确可靠，在设计具体线路时，应注意以下几个问题：
1）尽量减少连接导线
设计人员在设计控制电路时，必须考虑要电气设备各元器件的实际位置，应该在符合设计原则的基础上，尽可能减少配线时的连接导线。如图6．1(a) 所示电路是不合理的，原因就在于求按钮是安装在操作台上的，而接触器是安装在电气柜内的。因此，这就需要从电气柜内二次引出连接线到操作台上。也就是说，通常情况下，为了避免这一次引出线，都会把起动按钮与停止按钮直接连接。如图所示为合理的连接。
2）正确连接电器的线圈
从理论上看，电压线圈一般不能串联使用，如图(a) 所示为不正确的连接。原因就在于它们的阻抗不尽相同，这样就可能会造成两个线圈上的电压分配不等。而即使是两个同型号线圈，在外加电压是它们的额定电压之和的理想情况下，也不能这样连接。因为，电器动作是有先后的，而当一个接触器先动作时，其线圈阻抗增大，该线圈上的电压降增大，使另一个接触器不能吸合，如果情况严重，还可能使线圈烧毁。此外，如果电感量相差悬殊的两个电器线圈，也不应该并联连接。图（b）中直流电磁铁YA与继电器KA 并联，在接通电源时可正常工作，但如果断开电源，可能会造成继电器的误动作，因为电磁铁线圈的电感比继电器线圈的电感大多，如果断电，继电器将迅速释放，但电磁铁线圈在自感电动势的带动下，完全有可能使继电器又重新吸合一段时间。因此，就必须要分开使用一个接触器的触点来进行控制，如图(c)
3）控制线路中应避免出现寄生电路
寄生电路是线路动作过程中意外接通的电路。例如图所示的正反转电路，正常工作时，能完成正反转起动、停止和信号指示；但当热继电器FR 动作时，线路就出现了寄生电路，如图中虚线所示，使正向接触器KM，不能有效释放，起不了保护作用，反转时亦然。
4）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。
4 结论
综上所述，可知电气路线的基础设计是电气控制系统的重要环节，对电气的操作以及设备的运行状况等，有着直接的影响。因此，电气控制的设计人员，应该在电路的设计上进行广泛深入发研究，从实际工程需要出发，结合自身的工作经验，采用合理的设计方法，保证电气路线设计的准确有效。
参考文献：
科学信息技术的不断发展，机器人应用的已经越来越广泛。本文将基于PLC的机器人电气控制系统作为研究方向，对机器人电气控制系统硬件、软件设计过程中的主要方法分别进行了分析和研究，通过PLC控制技术的应用，提高了它的可靠性以及稳定性，取得较好的效果，对机器人设计的进一步发展具有非常重要的意义。
【关键词】机器人 PLC 电气控制系统
机器人被广泛应用在专用机床及自动化生产线上，主要被用来搬取以及装卸零件，以实现生产的自动化。本文中选取的是关节式结构的机器人，它可以模拟人手臂的一些动作，能够按预先设定的程序实现抓取、搬运等行为，液压驱动实现动作的实行，电磁阀来控制，按时间原则控制的电气控制系统实现其动作的顺序以及动作间的间隔。
1 机器人的硬件控制系统设计
基于PLC的机器人能够实现抓取、搬运以及装卸等一系列的动作，这些动作都是在气缸的驱动下实现的。在实现动作的过程中，需要进行加工的工件从初始位置到达1#工作台，将待操作的工件传输到2#工作台，从而回到1#工作台，完成对下一个工件的操作。如图1所示即为整个机器人装置的工作流程示意图。
如图1所示，机器人装置自初始位置，手腕向下移动，操作手指夹紧1#工作台上待操作的工件，进而对其进行上行移动。到位之后，机器人手指、手腕在手臂引导下沿右侧轨迹移动，移动至预定位置后再次沿下行轨迹移动，最后控制机器人装置手指放松，并将该工件放置于2#工作台当中。再次回到1#工作台的动作顺序与上述流程相反，进而实现一个完整的工作周期循环。
根据机器人装置的动作要求，通过限位开关装置来实现控制系统中的位置检测信号工作，准确对机器人的手臂动作进行定位。并且，当待操作工件被机器人夹紧时，必须预先设置夹紧力，只有当夹紧力达到设定值时，才能够进行下一步的动作。通过在油缸下属液压回路中设置压力继电器来未完成压力洗脑的检测。通断按钮实现机器人的启动和停止。电磁阀部件实现上限位上升及左右向移位的动作。
2 PLC控制的软件设计
（1）在有关机器人程序初始化处理过程当中，基于PLC的机器人装置在上电状态下需要完成一系列的初始化操作动作。其主要目的在于准备后续动作的实施，防止机器人自动控制系统装置因直接投入运行而出现的误动动作。在初始化程序操作指令的编程方面，选取初始状态ISL指令，以此种方式达到简化编程步骤的目的。具体而言，初始化程序操作流程示意图如图2所示。
（2）在设计机器人自动控制系统中的手动运行模式时，要对机器人的手指、手臂以及手腕进行控制。该模式是在维修以及调整机器人时使用的。将手动按钮开关设置在手动开关模式中，通过接通手指部件来辉县机械手臂的下降，并且采用这样的方法实现机器人手臂、手腕等需要实现的各种动作。
（3）在设计机器人自动控制系统中的自动运行模式时，首先要根据机器人需要实现的各项动作来确认各个动作间的联系。在初始状态下，机器人检测到工作台上放置的需要处理的工件，然后自动完成接下里所需的工作。
3 总结
采用PLC设计的机器人装置电气控制系统，改变了以往繁琐的接线过程，将其进行了简化，不仅节省了空间，也降低了装置发生故障的可能性，使设备能够更加稳定的运行，并且后期的维护也较为方便，大大提高了劳动生产率，使各个动作间可以自由的转换，能够满足各种生产的需要。
参考文献
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[2]陈东青，邝禹聪.三菱PLC与广州数控工业机器人的信应用[J].机械工程师，2013（04）.
[3]王强，纪军红，强文义，等.基于自适应模糊逻辑和神经网络的双足机器人控制研究[J].高技术通讯，2001，11（07）：76-78，102.
作者简介
刘晓云（1984-），女，江苏省徐州市人。大学本科学历。现为徐州机电技师学院，徐州机电工程学校助理讲师。研究方向为电气控制。
