机械电气安全控制系统的设计与实现

机械电气安全控制系统的设计与实现

王壮

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摘要：机械电气设备是现代自动化系统中的重要设备，随着我国科技技术的不断发展，自动化系统的复杂性不断提升，一旦发生影响系统运行的故障，尤其是机械电气设备故障，往往会对系统运行造成较大的影响。传统机械电气安全控制系统已无法满足现代化机械控制的需求，而传统的机械电气安全控制系统存在线路繁琐、多控制节点以及高故障率等问题，基于此，为保证机械电气设备的安全稳定运行，本文先研究分析了机械电气控制系统的的设计与实现，以保障机械电气设备在生产过程中的高效、安全、稳定运行，减少机械电气设备的故障问题，实现对机械电气设备的安全控制。

关键词：机械；电气；安全；设计

引言

传统机械电气安全控制存在线路烦琐和故障频发的特征，不能满足新时期现代化电力生产需求，亟须创新。为更好地满足机械电气安全控制系统运行的需求，文章重点分析电力系统以及各种控制元件，阐述提高机械电气安全控制水平的措施，以满足现代化、自动化局部发展的需要，从根本上提高机械电气的安全控制水平。

1常见故障类型

（1）破坏性故障和非破坏性故障。这种类型的故障划分方式以机床与工件是否受到破坏为参考点。当机床或工件因破坏性故障而损坏时，一般禁止维修。遇到非破坏类故障时则需要采取相对应的措施进行处理。（2）系统性故障和偶然性故障。按照故障发生的原因划分，可以得出系统性故障与偶然性故障。其中系统性故障指在一定条件下必然会发生的故障；偶然性故障的发生具备不确定性。在故障分析中偶然性故障判断难度很大，往往需要不断试验才能精准判断。（3）指示类故障和非指示类故障。按照故障发生时，是否存在报警信息进行分类，可分为指示类故障和非指示类故障。指示类故障一般表现为报警灯不断闪烁；非指示类故障则表现为没有报警信息提示，但机械设备不能正常运行。

2设计原则

（1）满足机械设备工艺要求。在设计电气设备的控制系统时候，必须充分考虑生产工艺和生产机械要求，保障设计方案合理性。（2）机械设备的安装、操作和维修具备简单、经济、便捷的特点。机械设备造价较高，设计机械设备时必须确保不论是安装还是使用，甚至是维修时都能方便和简单。经济性是机械设备设计的重要考虑条件，必须平衡机械设备的复杂性、经济性关系，确保机械设备的使用价值。设计中应加强成本管控，防止出现资源浪费问题。绝不能一味追求自动化与高指标，妥善解决电气与机械关系是很有必要的。当前，很多机械设备使用机电结合方式进行设备操控，对此有必要从维护、结构复杂性与制造成本等角度解决电气与机械之间的关系。（3）安全性和可靠性。必须保障电气设备整体安全与可靠，发生事故时能做到确保机械设备、电气设备与操作员的安全，并能预防重大安全事故的发生。电气系统在设计时，为防止出现线路故障导致安全事故，需要做好保护系统的设计，确保系统安全运行。目前，常用手段是使用漏电保护技术，当发生故障时该保护系统能做到及时控制故障的范围。

3电气安全控制系统设计分析

首先，要做好初步规划，保证设计过程符合规范和标准，而且将初始设计、概念设计、内容设计等融入到电气控制系统中，保证设计环节的有效、合理。且每一个环节都要考虑成本、质量。机械电气控制系统必须要以规范要求为切入点，保证初始设计符合规范与标准。电控装置则要根据机械设备的实际情况，明确设备运行的规范和标准，确保部件达标，为部件运行提供优质服务。从宏观角度来看，机械电气安全系统的开发要以机械电气控制要求、技术为标准。目前机械电气安全控制系统主要是机电产品，需要主动了解这一环节，让系统可以安全稳定运行，确保设备质量达标。其次，设计中要遵循电气装置符合经济技术指标这一原则，深入分析影响因素，提高机械的整体质量和水平。确保设计可靠合理。虽然电气控制系统比较复杂，但设计时不能盲目追求高目标、高性能，在基础阶段就要满足标准。系统设计中要了解设计可能存在的风险，引入新工艺、新技术时，不但要考虑新工艺和新技术的功能可提升设备电气控制系统的运行质量，还要与传统技术相比较，主动测算风险，尽量选择成熟的技术和系统。预估风险对机械安全控制系统的发展、使用带来的挑战。

4机械电气安全控制系统中的主要模块设计

4.1消防系统模块设计

设计机械电气安全控制系统时，均离不开消防系统。如设备生产过程中，由于机械通常在高密度以及全天候的情况下运行，所以受其长时间高负荷工作，会导致机械电气设备出现安全故障，如爆炸、渗漏以及倒塌等情况，威胁工作人员的安全。因此，为了能有效预防危险情况的出现，设计机械电气安全控制系统时，还需做好消防系统的设计。而设计消防系统还应严格遵守电气消防系统和电气火灾警报系统等设计原则和规范等，实现报警、温感以及探测等装置方面的设计，有效实现对机械电气消防安全的控制，从而保障机械电气设备人员的安全。

4.2照明系统模块设计

由于机械电气设备需要进行全天候的作业，因此，为有效保障机械设备生产作业不受夜晚作业的影响，还应设计一套照明系统模块。但一般情况下，机械电气设备的实用功率过大，辐射区域较广，所以对机械电气的照明系统设计方面提出了更高需求，由此可见，照明系统的设计对机械电气安全控制系统的应用具有重要作用。同时，设计照明系统时，针对灯具选择需要严格按照机械设备使用环境进行选取。而灯具的选择标准一般应严格结合机械电气设备工作区域划分。如针对重要的使用区域可配置亮度较高、稳定性与安全性较高的灯具，针对使用场地中的辅助区域可选择利用节能性较好的灯具，既可有效节约成本，还能充分满足照明系统设计的需要和实际使用标准。因此，为了能实现照明系统的长期应用，降低机械生产成本，在照明系统设计方面还需注重能耗问题，从而实现最优的照明系统设计。

4.3驱动配电模块设计

针对驱动配电模块的设计，首先从机械电气设备的驱动方面考虑，然后根据确定配电的基本设计原则，以及运行规范和要求实现配电系统设计。其次，进一步明确电气设备驱动的供电模块，有效保障驱动配电系统在应用过程中能受机械电气安全控制系统的控制，以促进机械电气设备的安全稳定运行。同时，还应进一步明确配电线缆的连接方式，保障确定配电系统的规范设计。而针对配电系统设计过重容易发生故障的区域，应加强重点控制，有效避免因连接方法导致的配电不稳定情况的发生，促进机械电气安全控制系统的水平得到整体提升。

4.4接地防雷模块设计

从电力系统的接地设计方面，可选择总连接的方法保障每个连接点和母线之间能相连，以达到有效控制的目的。同时，针对电力系统中存在的特殊结构，可选择接地设计过程中，利用局部等电位和整体电力系统互连的方法，保障电力系统的电位。而从机械电气设备的防雷设计方面，如可从易发生爆炸或火灾的地方设计机械电气设备防雷，能避免影响机械电气设备的安全运行，还能充分满足国家防雷电气系统的设计需要，从而对系统形成全面的防雷保护措施。此外，针对机械电气设备的防雷系统设计，应结合实际情况选择对应的防雷方式，从而保证机械设备与系统能在雷电环境下实现稳定运行。

结束语

可见，工程机械电气控制系统的基础构造十分复杂。为保障机械设备能够长期处于安全、稳定的运行状态，并及时对发生故障的机械设备进行保护，将电气控制系统广泛应用于工程机械设备必不可缺。在这一系统的帮助下，工程机械设备的运行必将更加安全可靠。

参考文献

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［2］张丽娟，顾添翼.PLC技术在机械电气控制装置中的应用［J］.黑龙江科学，2022，13（10）：59-61.

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