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【文章摘 要】

电气控制系统设计的基本任务是根据生产机械对控制系统的要求,设计和编制出设备制造和使用维修过程中所必须的图纸、资料,包括电气原理图、电气元器件布置图、安装接线图等,编制外购元器件目录、单台材料消耗清单、设备说明书等资料.

【关 键 词】

电气；自动控制；系统；设计；基本任务

1电气控制系统设计的基本要求

由于系统从初步设计、技术设计到产品设计过程中的每一个环节都与产品质量和成本密切相关,因此设计工作首先要树立科学的设计思想,树立工程实践的观点.正确的设计思想和工程观点是高质量完成设计任务的保证.电气控制系统设计的基本要求是：①熟悉所设计设备的总体技术要求及工作过程,取得电气设计的依据,最大限度地满足生产机械和工艺对电气控制系统的要求.②优化设计方案,妥善处理机械与电气的关系,通过技术经济分析,选用性能价格比最佳的电气设计方案,在满足要求的前提下,设计简单合理、技术先进、工作可靠、维修方便的电路.③正确合理地选用电器元器件,尽可能减少元件的品种和规格.④取得良好的平均无故障时间（MTBF）指标,确保使用的安全可靠.⑤谨慎积极地采用新技术、新工艺.⑥设计中贯彻最新的国家标准.

2电气控制系统设计的基本内容和设计步骤

以电力拖动控制系统设计为例,电气控制系统的设计包含原理设计与工艺设计两个基本部分,现分述如下.

2.1电气控制系统的原理设计

电气控制系统原理设计主要包括以下内容.

2.1.1拟订电气控制设计任务书（技术条件）

设计任务书是整个系统设计的依据,同时又是今后设备竣工验收的依据.因此设计任务书的拟订是一个十分重要而且必须认真对待的问题.在很多情况下,设计任务下达部门对本系统的功能要求、技术指标只能描述一个粗略轮廓,涉及设备使用中应达到的各种具体的技术指标及其他各项基本要求实际是由技术领导部门、设备使用部门及承担机电设计任务部门等几方面共同协商,最后以技术协议形式予以确定的.

电气控制设计任务书中,除简要说明所设计设备的型号、用途、工艺过程、动作要求、传动参数、工作条件外还应说明以下主要技术指标及要求：①控制精度、生产效率要求；②电气传动基本特性如运动部件数量、用途、动作顺序、负载特性、调速指标、起动、制动要求等；③自动化程度要求；④稳定性及抗干扰要求；⑤联锁条件及保护要求；⑥电源种类、电压等级、频率及容量等要求；⑦目标成本与经费限额；⑧验收标准及验收方式；⑨其他要求,如设备布局、安装要求、操作台布置、照明、信号指示、报警方式等等.

2.1.2选择拖动方案与控制方式

电力拖动方案与控制方式的确定是设计的重要部分,在总体方案正确的前提下,才能保证生产设备各项技术指标实施的可能性.在设计过程即使个别控制环节或工艺图纸设计不当,可以通过不断改进、反复试验来达到设计要求,但如果总体方案出现错误,则整个设计必须重新开始.

2.1.3确定电动机的类型、容量、转速,并选择具体型号

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拖动方案决定以后,就可以进一步选择电动机的类型、数量、结构形式及容量、额定电压与额定转速等要求.电动机选择的基本原则是：电动机的机械特性应满足生产机械提出的要求,要与负载特性相适应,以保证工作中运行稳定并具有一定的调速范围与良好的起动、制动性能.工作过程中电动机容量能得到充分

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应该强调,在满足设计要求情况下优先考虑采用结构简单,价格便宜,使用维护方便的交流异步电动机.

2.2电气控制系统的工艺设计

工艺设计的主要目的是便于组织电气控制装置的制造,实现原理设计要求的各项技术指标,为设备的调试、维护、使用提供必要的图纸资料.工艺设计的主要内容如下.

2.2.1根据电气原理图及选定的电器元件,设计电气设备的总体配置,绘制电气控制系统的总装配图及总接线图.

总图应反映出电动机、执行电器、电器箱各组件、操作台、电源以及检测元件的分布状况和各部分之间的接线关系与连接方式.这部分设计资料供装配、调试及日常维护使用.

2.2.2按照原理框图或划分的组件,对总原理图进行编号,绘制各组件原理电路图,列各部分的元件目录表,并根据总图编号统计出各组件的进出线号.

2.2.3根据组件原理电路及选定的元件目录表,设计组件装配图（电器元件布置与安装图）、接线图,图中应反映各电器元件的安装方式与接线方式.

这些资料是组件装配和生产管理的依据.

2.2.4根据组件装配要求,绘制电器安装板和非标准的电器安装零件图纸,标明技术要求.

这些图纸是机械加工和外协作加工所必须的技术资料.

2.2.5设计电气箱.

根据组件尺寸及安装要求确定电气箱结构与外形尺寸,设置安装支架,标明安装尺寸、面板安装方式、各组件的连接方式、通风散热以及开门方式.在电气箱设计中,应注意操作维护方便与造型美观.

3自动控制系统的种类

目前,电气自动控制系统包括：开环控制系统、闭环控制系统.开环控制系统中基于按时序进行逻辑控制的称为顺序控制系统；由顺序控制装置、检测元件、执行机构和被控工业对象所组成.闭环控制系统是建立在反馈原理基础之上的,利用输出量同期望值的偏差对系统进行控制,可获得比较好的控制性能.闭环控制系统又称反馈控制系统.

4自动控制系统的功能

对于电气设备而言,自动控制系统的主要功能是实现自动化操作,降低人工操作的难度,提高电气设备的运行效率.此外,自动控制系统配备了相应的监控结构,可以通过系统内部的元件对电气设备的故障情况及时监测,对可能发生的故障及时告警处理.随着企业自动化生产水平的提升,自动控制系统的作用更加显著,其逐渐成为支撑电气系统持续运行的重要因素.如：当电气设备在正常运行状态下,自动控制系统检测到异常状况时可自动发出报警信号,提醒设备操作人员注意安全.

【参考文献】

[1]贺家李,沈从炬.电力系统继电保护原理,北京：中国电力出版社,1994.

[2]范辉,陆学谦.电气监控系统纳入DCS的几点体会,电力自动化设备,2001,21（3）：52-54.

[3]薛葵.发电厂电气监控系统,电力系统装备,2002（1）：72-73.

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