機械電氣控制電路邏輯設計分析論文
摘要：隨著我國工業的不斷髮展，大型機械的生產質量和生產數量不斷提高，大型機械在其執行過程中需要電氣電路的精確控制。本文從大型機械電氣控制電路的兩種設計方法的原理、優勢和弊端出發，詳細討論了大型機械電氣控制電路邏輯設計電源和電壓的要求，從大型機械電器元件的可靠性和電氣元件線圈和觸點的連線規定兩個方面探討了電氣控制電路邏輯設計的可靠性問題，最後對邏輯設計的安全性原則、操作性原則以及經濟性原則進行了分析。
關鍵詞：電氣控制電路；邏輯；設計
電氣控制原理電路設計對電氣控制功能的實現具有重要的意義，電氣控制原理電路設計主要有兩種主流的設計方法，一種是分析設計方法，另一種是邏輯設計方法。不同的生產工藝對單元電路的設計要求也不同，分析設計法正是根據連鎖條件對已設計好的電路進行組合，對組合而成的電路進行完善和更改，形成一套完整的可以實現設計功能的電路。有些時候已設計好的現成電路無法滿足設計和使用的需求，這時就要對功能需求進行分析，並且對整體電路進行分析和設計的融合。分析設計法具有諸多優點，對基本電路單元的理解要求很高，熟練的掌握各種電路單元的設計方法和實現路徑便於完成所需求電路的設計，並且可以大幅度的提高設計的完成效率。擁有長時間工作經驗的電路設計工作者可以輕車熟路的利用各種各樣的電路設計單元，並對這些電路設計單元進行整合和重組，高質量高效率的完成電路設計。分析設計法也有其方法上的弊端，弊端在於所進行的設計是各種電路設計單元的重組。因此在功能的實現上不具有非常高的針對性和匹配性，因此對分析法設計出的電路應該邊設計邊分析，反覆的測試和更改，最終服務於生產實踐。另外一種邏輯設計法的電路設計工具是邏輯代數，控制生產過程中機械的拖動動作和工藝流程是邏輯設計法要實現的目的，控制電路中的接觸器、繼電器、觸點以及主令電器是邏輯物件，控制電路中的接觸器、繼電器、觸點以及主令電器的開和關，接通和斷開是邏輯變數，以電路圖的方式簡明的表達出相互之間的聯絡和控制關係，具有理想和經濟的優點，但這種電氣控制電路的邏輯設計法相比於分析設計法設計過程複雜，設計難度大，對新概念新思路的技術實現需要有一定的工作經驗和理論功底，因此簡單的常規設計中很少涉及。
1邏輯設計電源和電壓要求
當進行較為簡單的大型機械控制電路邏輯設計時，通常選用交流電源，電源電壓可以選擇220伏或者380伏，這種簡單的控制電路中往往需要控制的電器元件少，因此在控制電路邏輯設計中無需對控制電源變壓器進行設計，當電路中需要控制的電器元件多，控制線路複雜時，控制電源變壓器的設計則應該融入控制電路邏輯設計中，此時電壓則可以控制為110伏以下。這種設計思路方便了維修操作，提高了電器元件的使用效能。在進行電力傳動部分的設計時，常採用直流電源的供電方式，電壓為220伏和110伏兩種，24伏的直流電源則可以應用於電磁鐵和電磁離合器的工作。
2電氣控制電路邏輯設計的可靠性
2.1電氣元件可靠性
大型機械執行的可靠性需要其控制電路邏輯設計具有可靠性，電氣控制電路邏輯設計應滿足電氣控制電路的平穩執行，而電氣控制電路平穩執行最重要的是擁有可靠執行的電氣元件，在對不同的使用環境進行設計時應該選用不同效能的電氣元件。競爭和冒險是電氣控制電路邏輯設計中存在的兩種現象，在簡單的控制電路中，電路會受到某一個訊號的控制而發生穩定狀態之間的轉變，此時常常只有一個電器元件發生狀態變化。複雜的電氣控制電路則完全不同，複雜的電氣控制電路邏輯設計考慮到發生狀態轉變的電器元件較多，則會引起電路競爭現象。而對於開關電路，由於電器元件的釋放延時作用，也會出現開關元件不按要求的邏輯功能輸出的可能性，這種現象稱為“冒險”。上述兩種現象所造成的後果是控制電路無法完成電氣控制電路邏輯設計所需要實現的功能，無法按照設計要求而進行特定的動作，這就導致了電路控制失靈的情況。靜態分析針對觸電的接觸和斷開、電路電器的動作來展開，而在電路邏輯設計過程中理想化的將其動作過程所需要的時間設計為零，實際在電路進行控制和動作的過程中這種動作所需要的時間是無法避免的。以接觸器和繼電器為例，從接觸器或者繼電器通電開始，到觸電閉合需要一段時間，同樣的道理在電路斷電後觸電的斷開還需要釋放時間。電路中電器元件的動作時間和釋放時間都應該融入電路控制邏輯設計之中，但往往因為固有的電器元件動作延時區別於設計者設計的人為延時，使得固有延時的控制和計算具有較大的難度，時間圖法可以有效的解決上述問題，對於電氣控制電路的邏輯設計和電路正常工作功能的實現有重要的現實意義。
2.2電氣元件線圈和觸點的連線規定
在對大型機械的電氣控制電路進行邏輯設計時，應注意電器線圈的連線方式，對交流電壓線圈進行串聯設計常常使電氣控制電路邏輯設計不具備可靠性，當兩個線圈電壓相同時對線圈進行串聯處理，並接於兩個線圈電壓之和的交流電源上時容易導致電壓分配不均的現象。電器元件位置設計和觸電位置的選擇也很重要，電器元件或者觸電的位置在串聯迴路中進行改變時，雖然還可以實現其應該具備的功能，但是這樣的改變很可能帶來導線的長短變化，電路原理未被改變但電路的安全性受到較大的影響。寄生電路的出現也較為常見，寄生電路指非正常接通的電路。這種寄生電路的產生條件是所設計的控制電路在正常工作的過程中有一條新的電路意外接通，這種寄生電路的出現嚴重影響電路的'安全執行和有效控制，因此必須防止寄生電路的出現。電氣控制電路邏輯設計的可靠性也和導線的長度有關，雖然增加導線的長度絲毫不影響電氣控制電路邏輯設計的原理，也不能影響其功能的實現，但控制電路中的導線長度增加時會造成額外的電能浪費。產生更多的熱量，並且導線長度的增加也導致可能出現斷路的可能性也變大，影響控制電路的可靠性。繼電器的選取在電氣控制電路邏輯設計中也非常關鍵，用來斷開或接通接觸器線圈時，繼電器則需要與接觸器進行容量匹配，當控制電路中的接觸器容量較大時，一種方法是設計大容量繼電器以滿足接觸器的長期使用要求。另一種方法是增加中間繼電器的設計，與增加繼電器容量效果相同，都可以解決繼電器和接觸器的容量匹配問題。
3大型機械電氣控制電路邏輯設計原則
3.1安全性原則
大型機械電氣控制電路的邏輯設計應該考慮到在控制電路出現問題時，如何保證操作人員人身安全，保證工作裝置的裝置使用安全，生產機械故障及時止損等，對控制電路進行安全隱性設計可以保護人身安全不受到傷害，採取一定的保護措施以爭取將損失降到最低。常用的有漏電開關保護、過載、短路、過流、過壓、失壓、聯鎖與行程保護等措施，必要時還可設定相應的指示訊號。
3.2操作性原則
大型機械操作人員操作方便對電氣控制電路邏輯設計提出了非常高的要求，設計的最高境界就是將設計思路簡便化和可操作化，這不僅僅需要對電氣控制電路邏輯設計原理進行深入的研究和探討。還需要對已設計出的電路進行整合，刪除多餘設計，才能更好的服務於工作人員。電氣控制電路邏輯設計的維修性原則指的是對控制電路的維護保養應該本著快速便捷的原則，維修困難一方面浪費了大量的人力物力，也延長了維修工作時間，降低了維修效率，這對經濟效益的產生是一種阻礙。應將電氣控制電路邏輯設計分為兩個模組，其中一個模組化設計是大模組化設計，就是將整個控制電路分為幾個大模組，在排除故障或者進行維修時可以迅速的定位至某個大模組，在大模組之中還應該進行小模組化設計，小模組化設計改變了原有的維修方式，原有的維修方式是費時費力的一樣一樣排除故障，而小模組化可以將故障和缺陷再一次定位至小模組，從而節約維修時間，提高維修效率。
3.3經濟性原則
大型機械電氣控制電路還應該具有經濟性原則，經濟性原則的前提是邏輯設計應滿足生產工藝所提出的要求，簡單清晰的進行控制電路設計，簡單的設計所需要的導線和電器也相應的減少，體現了經濟性原則。還應該對電器的數量和種類進行控制，電器的種類應該儘可能選取同型產品，這樣有利於節約成本。電器選用標準件來完成設計，標準件也可以降低成本。而電器的數量在電氣控制電路邏輯設計中應該儘量減少，以避免不必要的浪費。
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