生产机械电气控制系统的设计讨论

生产机械电气控制系统的设计讨论

沈光顺

身份证号：370782198606221434

摘 要：生产机械电气控制系统设计主要由两部分组成，即电气控制原理电路设计和工艺流程设计。电路的电气控制原理设计是为了达到机械生产的最基本要求，并针对机械自动化程度和先进生产工艺所做出的设计；工艺设计是为了满足设备制造、使用、维护等方面对电气控制系统的外观和实用性的要求。

关键词：生产机械；电气控制系统；设计

引言：在具体的生产实践中，只有定稿的机床和机械设备不需要进行设计，往往结合自身企业的实际需要，设计制造适合本企业的生产设备，或者对原设备进行技术改造。本文将基于引入设计原则和内容，并进一步提出了体验设计和逻辑设计，电气控制原理电路设计方法，最后对生产机械的外表和经济实用性和其他工艺设计内容推出了具体的分析。

1电气控制系统的设计

1.1基本原则

由于生产机械种类繁多，相关的电气控制方案也各不相同，但总体设计方法和原则是统一的。所有的设计工作都必须建立在正确的设计理念和工程实践的基础上，才能保证设计的高质量、高效率。在设计过程中，要遵循的基本原则包括:必须满足生产机械和工艺对电气控制系统的基本要求，具有可行性；电气控制系统的设计要与实际情况紧密结合，具有合理性；电气控制系统的设计应与机械设计相协调，具有兼容性；确保所设计的电气控制系统能够安全可靠地工作。

1.2基本任务和内容

在电气控制系统的设计过程中，基本任务是根据实际的电气控制要求进行机械制造、机械使用和机械维修中必须用到的数据和模式的准备和设计。其中，书面数据的编制包括外购件目录、材料消耗清单、机械手册等。所设计的图纸包括电气原理图、电气元件布置图、电气元件分区图、电气系统安装接线图、控制面板图、电气箱图、非标件的加工图和元件图、器件安装地板图。

设计的基本内容1.2.2(1)原理设计。在本系统中，设计内容的原则主要包括:电气设计任务书的制定；确定电力设计方案，选择所涉及电机；设计原理图，计算并验证主要技术参数；选择所需的电气元件和设备，并制作相关清单；编写机械设计手册。在设计内容中，原理图的设计是最关键的环节，它将为后续的工艺设计和技术数据的制定提供可靠的依据。(2)流程设计。为了使制造过程中电气控制系统更有效率，和技术指标的设计原则提出了实践的联系，有必要开展的设计过程中，为了提供有效的绘图数据调试、使用和维护机器。具体内容包括:电气系统布置图、安装接线图设计；电气元件的布置图、安装图纸及接线图的设计；电气箱、非标件、操作台设计；电气元件及设备清单；机器的使用和维护说明。

2 电路设计

2.1 经验设计法

这种方法通常被称为分析设计。这种方法主要是根据实际生产需要选择基本单元电路或成熟电路设计并根据相应条件进行组合，同时在此基础上结合具体情况进行修改和添加内容，使其成为一个能满足控制和设计要求的电路系统。该设计方法最突出的优点是方法简单易懂，有助于提高工作效率。但其缺点也很明显，即采用这种方法设计的电气控制系统可能没有得到全面的考虑，从而影响系统的稳定性。因此，在实际设计中应进行反复审核和验证。仿真验证应在保证条件允许的基础上进行。一旦发现问题，应及时纠正，直至电气控制系统达到设计要求。

2.2 逻辑设计法

该方法采用逻辑代数，根据生产机械的工艺要求，每个链接的控制作为一个特定的逻辑变量的方式，与此同时，根据控制要求将变量之间的关系用逻辑关系的身份，然后通过对关系式的简化处理来给出相应的电路设计。

应用逻辑设计方法可以保证设计方案的优化，但是在具体的应用中，设计难度很大，过程也很复杂，甚至要应用一些新的概念，所以在一般的设计工作中，这种方法很少使用。

3生产机械电气控制系统的设计要点

在生产机械电气控制系统的设计过程中，要遵循基本原则，选择合适的设计方法，把握设计要点。其中，可靠性设计、智能化设计、节能设计和标准化设计是必须强调的四个层次。

3.1 可靠性设计

综合分析了PLC控制技术和现场总线技术，提高了电气控制系统的可靠性。特别是在变频技术、微电子技术或DCS技术中，必须对可靠性进行综合分析。电气控制系统的成本比较高。如果不够可靠和安全，一旦出现问题，整个系统将直接瘫痪，客户将承受巨大的损失。确切地说，在PCL控制技术中，最有效的保护措施是第一级应用光耦合器输入端，这样即使未来高压循环，第一级的光耦合器也可以代替保险丝在一般情况下，这个时候只需要更换光耦合器，故障可及时消除。为了保护光耦合器，考虑选用4N25型；若开关频率较高，则考虑TIL110型。在开启延时时间和关闭延时时间上，4N25分别为2.8μs和4.5μs， PLC延时为10ms，从反射速度可以忽略延时时间。PLC为可靠接地，可以很好的减少因电位差引起的干扰电流，如误操作等行为有很好的预防效果。以上设计可以有效的提高电气控制系统的可靠性，可以从经济领域和安全领域为客户提供更好的安全保障。

3.2 智能化设计

在21世纪，智能这个词已经进入了每一位客户的心中。因此，生产机械电气控制系统的设计也应该从智能化的角度出发。市场上的智能化设计就是选择相应的软件模块，从而达到更好的控制，为用户节省时间或缩短流程。在电厂电气控制系统的智能化设计中，我们可以从数据采集系统入手，选择多线程的在线编辑功能，并对具体参数进行设计，从而节省时间，缩短过程，达到智能化设计的目的。一般来说，PLC控制系统有三种类型，分别为单控系统、集中控制系统、集散控制系统。在实际使用阶段，每个控制系统都需要在编辑器中设置非常复杂的参数。如果这个工作是自动设计的，根据操作系统和实际应用软件，激活智能PLC模块，可以直接节省时间，缩短过程。

3.3 节能化设计

对于使用机电控制系统的客户来说，考虑节能是为了降低客户的运营成本，也是为了提升整体控制系统的核心竞争力。因此，在电气控制系统的设计过程中，从节能的角度出发，设计一个节能、节约成本的系统就显得尤为重要。在设计生产机械的电气控制系统时，可以添加节能设计的元素。一方面可以在环境保护政策下进行生产，另一方面也可以在资源紧张的格局下为人类的生存环境提供更好的保障。PLC控制系统设计，从控制器的控制部分考虑控制。由于变压器低负荷或空载都会造成很大程度的浪费，分段控制策略可以将变压器分为手动和自动分闸模式，不同的控制器可以完成不同的工作。在自动控制系统中，改变变压器的齿轮，许多连接点连接到继电器、变压器可以自动完成一个一代在空载或低负荷的情况下，如果负载很大，它会自动适应多个电源的模式，本设计体现了节能减排的理念。因此，电气控制系统的总体设计应根据控制的具体要求，根据电力转换、电路布局、仪表控制和控制对象布局等对控制对象和控制目标进行研究。

结束语

机电控制系统设计是指根据设计方案确定的基本技术方案，从技术层面发展到完成产品原型试制所需的所有技术图纸和文件的过程。系统的总体设计包括人机对话系统的详细设计、总体布局设计、维修对策设计、与制造单元的工艺协调、未来发展对策设计等预先准备，产品性能的设计和最终操作条件等。

参考文献：

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[2]李新华，葛立臣.煤矿机械的电气控制系统的设计[J].煤炭技术，2012，3（13）.

[3]韩冬.煤矿机械电气控制系统的设计探讨[J].能源与节能，2014，5（17）.