电气控制设计中的模块化控制方法分析

电气控制设计中的模块化控制方法分析

何钢

中车沈阳机车车辆有限公司

摘要：电气控制线路设计的好坏直接影响着电气设备的应用质量，是电力系统有序运行的基础保障。所以，电气控制线路的设计质量至关重要，设计人员应充分考虑电气控制线路的可靠性和实用性，以保证电气设备的高质量运行。本电气控制系统为例，剖析了其电气控制原理图的设计思路，设计过程中灵活使用这些技巧将大大提高设计效率。

关键词：电气控制；模块化；启动控制；停止控制

引言

电气控制方式通常有继电器控制、PLC控制及单片机控制。其中继电器控制的优点是方便直观，是电气控制设计的基础，但是往往由于继电器控制方式的电气原理图设计过程复杂繁琐，使广大初学者望而却步，如果巧妙理解和运用了设计过程中的一些技巧，电气控制设计就会清晰明了。

1电气控制设计的特点

近年来，随着自动化技术的发展和革新，控制与通信技术的融合使控制效率和控制水平得到了极大提高，但是随着时代的变化，人们对其实用性和稳定性的需求也越来越大。机械是当前工业发展的重要驱动力，已被大量采用，采用电气技术实现电力系统的自动化控制，不需要人工操作即可实现自动化。例如：大型工厂内部的自动化生产线，不但能够实现自动化、智能化的电气控制，而且能够在远距离上发出网络控制命令，对机械的操作参数和状态进行调整。总之，加强机电设备的安全、时效性和可用性，使设备的设备性能和技术水平得到最大化的发挥。

目前，我国的工业设备品种繁多，各方面的电气控制设备也存在很大差异，但从整体上来说，其电气控制系统的结构并无明显差异。其主要内容有：（1）电气控制应考虑到机器的实际要求和技术方法，使控制体系达到最大的效益，最大程度提高其生产力。（2）在保证生产要求的情况下，应以简单、可靠、经济、方便为主，以实用与可操作性为主。（3）在电力系统中，保护子系统是不可或缺的组成部分，针对过载、短路、过流、报警等问题进行详细分析，既能有效地保护机器，又能减少事故的发生。从以往的电气控制系统的设计实践中，将其分为理论与工艺两大部分，在此基础上，对电气、电子器件等进行全面的选型，以保证后续的设计工作能够顺利进行。

2模块化设计中存在的问题

模块化设计涉及了多重领域知识，而部分操作专业知识上存在欠缺，缺乏有效的数据意识，不利于机电一体化的长期发展。模块化设计是工业生产的必然趋势，模块化设计集成系统前期投入较高，需要大量底层信息的支持，部分企业缺乏有力的研发部门，本身对模块化设计认识不清，不重视智能控制技术，内部缺乏有效的数据管理机制，日常作业系统混乱。模块化设计对软件和硬件的要求较高，在实际生产过程中各个工序之间的协调性较差，控制技术数据的集成性较差，采集效率和准确度欠佳，缺乏完整的数据管理标准。此外，在数据分析过程中难免会出现差异，图像、文本存储在不同的载体内，在调用过程中可能出现不兼容，给后续的统筹管理带来了巨大的风险。

3模块化设计要求

在功能分析式模块化设计中，需要把产品分成不同模块，以最小单元为基准进行设计，在功能分析时要明确各个功能模块之间的相关性，重新组合模块，构建完整的产品功能模块系统，综合模块数量、成本、工作效益之间的关系，在最小成本区内进行开发。从机械设计的本质而言，可以将产品分为任意层，模块的模块本身层次越低，整体的设计越简单，通用化的程度越高，随着模块数量增加，接口数量呈级数增长，后续的制造、装备、包装也更加困难。因此在模块化设计时需要综合考虑设计、装配、维修、成本等不同因素。将子功能划分到每个功能区，建立联系。机电产品中的各个零件并不是孤立存在的，本身存在一定的相关关系。两块功能模块之间有直接的装配关系称为直接相关，而还有部分模块本身没有直接装配关系，但其位置有严格的要求称之为间接相关，因此在实际管理过程中要统筹模块之间的几何相关条件和物理相关条件，通过模糊聚类的方式，构建相应的矩阵方程，借助评价准则拟定最终的作业方案。

4电气控制设计中的模块化控制技术

4.1在电气控制

在电气控制系统中采用模块化结构，可以简化整体的结构，大大缩短了设计周期。通过对标准化的模块化进行界定，避免了从零起步，有效减少了设计的困难，从而减少了因工程难度而带来的设计费用。从过往的实践经验来看，整个电气控制电路的结构都是由不同模块组成，而这些模块的设计和安排，则是建立在多个工程项目经验之上，在反复的实践累积中形成的，不仅稳定度很高，在实际应用中，最大程度确保了生产的稳定，从而使自动化流水线的电气控制的品质得以改善。但在实际设计过程中，应采用通用的牌子的电气控制器，既可以减少成本，也可以为日后的升级改造留出空间。除此之外，在进行模块化设计的过程中，采用广泛适用的软件，或是具有较高的实用功能的软件模块，为电气控制系统编程开发创造良好条件。

3.2电气控制设计中的模块化控制理念

生产线的机械化生产将成为今后的发展趋势，然而在国内由于机械化生产刚刚开始，无论是从系统的应用，还是从产品的规范化、产品的标准化、电气设备的可靠性等方面，都有一些缺陷。这就要求厂家及有关工程师持续改进。随着国际、国内工业发展，资源、环境、人力成本等因素的影响，以及日益加剧的市场环境，许多公司都在向自动化方向转变，以期提高自动化程度、整体性和可靠性，从而为客户创造更多的利益，从而减少成本，从而使其在瞬息万变的市场中站稳脚跟。在机械电气控制系统的设计中，既要严格遵守其基本原理，又要掌握其核心要领，从可靠性、智能化和节能三个方面进行论述。在可靠性上，重点对变频、微电子、DCS等技术进行了深入的研究，保证了生产机械的正常运行，而电力控制的费用比较高，一旦不可靠、不安全，整个系统就会出现故障，造成严重的后果。智能的实现，就是让电气控制系统能够实现实时的设定，这可以有效地缓解机电一体化装置运行中的各种问题，减少人力资源和经济资源的消耗，从一个方面促进了公司的迅速发展。电气控制设计是一项比较烦琐的工作，涉及的安装和安装部位也是各方面的，稍有不慎就会影响到以后的工作。电气控制设计的装配和测试模块化特征越来越明显，所以在具体实施装配工艺时，必须将各模块的功能进行整合扩展和扩展。特别是目前，随着设备制造商的增多，各种类型的产品也越来越多，采用模块化控制设计可以使机电一体化的设备更加适应市场的需要，提高设备的装配质量，提高装备的性能。电力控制系统通常包括电气和PC，所以在进行模块化的时候，必须寻求一种通用的模块化设计方法，可以采用电气+PC的控制系统为基本单元，这样就能覆盖全部的电力控制模式。

结束语

纵观机电设备电气控制工作的开展状况，在不断创新和进步的过程中，安装水平和质量得到极大提高，为更好地适应现代产业发展的需要，对机电一体化设备电气控制工作的关键技术和应用展开深入探索，明确技术要点和发展趋势，从而让机械电气一体化设备充分发挥出自身功能。

参考文献

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