基于电气控制的设计发展与实践应用

徐 艳

（中国石油新疆培训中心（新疆技师学院），新疆 克拉玛依 834000）

0 引 言

电力以高效、价廉等特点，极大地提高了生产、生活质量水平。电气自动化控制技术的不断完善，改善了劳动者劳动生产的不安全性，为生产生活提供了更好、更高、更安全的便捷条件，使工作变得更加安全和高效[1]。

1 电气控制线路的设计原则、要求与步骤

1.1 电气控制系统设计的原则

（1）设计的主导思路来源于生产机械和生产工艺的要求，设计的目的主要是在生产中机械和工艺都能够最大限度地实现其基本控制要求。

（2）在电气控制系统中，设置的控制电压要选择标准电压等级。

（3）设计的电气控制系统一方面要满足简单、经济、合理的基本要求，另一方面也要便于操作，在维修中更加方便、安全、可靠。

（4）在生产机械设计中，采用机电结合控制的方式来实现电气控制要求，要在工艺要求、制造成本、结构复杂性等方面，满足机械和电气设计配合的基本要求。

（5）电器元件选用合理、正确，要保证电气控制系统的安全可靠性。为适应工艺的改进，设备能力应留有裕量。

1.2 电气控制系统设计的基本步骤

（1）首先，基于拖动方案和控制方式，确定设计系统的原理框图；

（2）设计原理框图中各部分具体电路[2]。设计时需要遵从一定的顺序，先是主电路，其次是控制电路和辅助电路，最后是联锁与保护、总体检查；（3）根据电气控制要求，正确绘制电气原理图；（4）根据电气控制要求，合理正确地选用电器元件，并制定出元器件明细表。

在电气控制系统设计中，为了确保总装调试的成功，必须要保证每个独立部分都达到了生产技术的设计需求，促使总体技术要求能够得以实现。

1.3 电气原理图的设计要求

在电气原理图中，主要包括电源电路、主电路以及控制电路等。控制电路的设计是电气原理图设计的核心内容。在满足电气要求的前提下，要以简单合理、线路优化、维修方便的特点完成电气原理图的正确设计[3]。在电气原理图设计中，有许多需要注意的问题。第一，设计前可以以电气控制电路的总体要求为基本依据进行主体设计，之后再根据细分要求不断进行分析和改进，才能逐步完善电气原理图的具体要求。第二，电气原理图的设计必须考虑可行性，避免不必要的损失，并且要保证电气控制线路的安全可靠。电气原理图的设计是为了满足需求而产生的，要尽可能准确地实现电气功能需求。一般，普通的电气原理图设计要满足起动、反向和制动三个方面的需求。如果是比较复杂的电气原理图，会要求其在一定范围内实现平滑调速，设计时要满足各部分的一致配合，并必须要有相应的保护和警报措施。

2 电气控制线路的安装

2.1 布置电器元件

设计电气设备总体配置中，要以电气控制线路图和选定的电器元件为基本要求，进行总装配图和接线图的设置。依据电气控制线路的连接特点，以方便接线为原则连接线路[4]。电气元器件依据接触器、中间继电器、时间继电器从左到右依次排开，确保在接线过程中避免出现交叉线情况，节省布线时间并保证线路的整体外观性。

2.2 标注位置

电气原理图和电器元件上要保持编号一致。接线工作中，端子要套上相应的号码管，之后需统一进出线的方向，以保证接线的正确，也更便于检查控制线路。

2.3 检测方法

依据电气原理图完成线路接线时，要仔细检查所有导线与元器件接线端子接触是否良好、有无松动现象，检查接线端子有无压导线绝缘层，最后检查有无超过规定的裸露导线。线路外观检查完后检测线路的通断，这里可以使用数字万用表的蜂鸣档和电阻档位。通过检测可以判断控制电路，明确其连接是否正常。万用表红黑表笔以两只熔断器为测量点，然后将数字万用表置于电阻挡（R×2K）的档位。按下启动按钮后，若有相应的电阻显示，表示按下启动按钮时控制电路接通。然后再按下交流接触器的动触点，万用表有电阻显示，表示控制电路能实现自锁控制。如果按下启动按钮后按下停止按钮出现万用表指针回到“∞”位置的现象，则表示能够顺利断开控制电路。对比万用表对两点之间的电阻值，可以明确判断电路是否有断接、虚接、短路等问题。

3 电气控制的发展与应用

进入21世纪，电气与电子技术、计算机与检测技术以及自动控制理论随着科技的发展更加成熟。电气控制自动化技术水平的不断提升，使生产电气自动化控制方式发生了深刻变革[5]。PLC以结构简单、操作方便快捷、维修方便、高可靠性等优点，使其与DCS相互吸收彼此特点逐步同化，广泛应用于数字化油田领域。

PLC编程实例。以施耐德为例，实现PLC对三相异步电动机双重联锁控制线路的改造，如图1所示。

图1 三相异步电动机双重连锁正反转控制

输入输出端口设置，如表1所示。

表1 输入输出端口设置

编程思路。第一，正转启动按钮SB1常开触头与KM1辅助常开触头先并联，再与停止按钮SB3常闭触头和反转启动按钮SB2常闭触头、KM2辅助常闭触头、KM1线圈串联。第二，反转启动按钮SB2常开触头与KM2辅助常开触头先并联，再与停止按钮SB3常闭触头和正转启动按钮SB1常闭触头、KM1辅助常闭触头、KM2线圈串联。需要注意，热继电器常闭触头不再梯形图中参与编程。

绘制梯形图，如图2所示。指令表则如表2所示。

图2 梯形图

表2 指令表

4 结 论

电气控制线路设计是电气控制的重要环节，对电气设备的设计、生产、操作等有着直接或间接影响，而电气自动化控制的发展将会满足生产技术提出的更高需求。

参考文献：

[1] 王明磊.《电力拖动控制线路》教学探索[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2012，（10）：270-271.

[2] 徐松林.电力拖动控制线路在安装中的应用[J].山东工业技术，2016，（15）：141.

[3] 高 欣.电力拖动控制线路在安装中的运用分析[J].科技展望，2016，（27）：86.

[4] 李建军.电力拖动控制线路在安装中的应用[J].科技创业家，2014，（9）：124.

[5] 黄幼珍.“电力拖动控制线路”一体化课堂教学改革探析[J].职业教育研究，2014，（8）：85-87.