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技術文章
電氣控制-工藝設計
點擊次數：3563 發布時間：2010-4-21
摘要：主要從四個方面分別闡述了電氣控制工藝設計的一些基礎知識，可為電氣控制工藝設計者提供一些參考。
關鍵詞：總體布置；元件布置；接線圖
中圖分類號：TM921.5 文獻標識碼：B
Process Design on Electric Control
LIU ji
（XJ Electrical Controlling Equipment Corporation，Xuchang 461000，China）
Abstract：This article mostly expatiates some basic knowledge of electric control process design in four aspects，it can supply some reference for those persons who are engaged in the job of electric control process design．
Key words：general arrangement，component arrangement，connection drawing．
1 引言
電氣控制設計的基本思路是一種邏輯思維，只要符合邏輯控制規律、能保證電氣安全及滿足生產工藝的要求，就可以說是一種好的的設計。但為了滿足電氣控制設備的制造和使用要求，必須進行合理的電氣控制工藝設計。這些設計包括電氣設備的結構設計、電氣設備總體配置圖、總接線圖設計及各部分的電器裝配圖與接線圖設計，同時還要有部分的元件目錄、進出線號及主要材料清單等技術資料。
2 電氣設備總體配置設計
電氣設備總體配置設計任務是根據電氣原理圖的工作原理與控制要求，先將控制系統劃分為幾個組成部分（這些組成部分均稱作部件），再根據電氣設備的復雜程度，把每一部件劃成若干組件，然后再根據電氣原理圖的接線關系整理出各部分的進出線號，并調整它們之間的連接方式。總體配置設計是以電氣系統的總裝配圖與總接線圖形式來表達的，圖中應以示意形式反映出各部分主要組件的位置及各部分接線關系、走線方式及使用的行線槽、管線等。
總裝配圖、接線圖（根據需要可以分開，也可并在一起）是進行分部設計和協調各部分組成為一個完整系統的依據。總體設計要使整個系統集中、緊湊，同時在空間允許條件下，把發熱元件，噪聲振動大的電氣部件，盡量放在離其它元件較遠的地方或隔離起來；對于多工位的大型設備，還應考慮兩地操作的方便性；總電源開關、緊急停止控制開關應安放在方便而明顯的位置。總體配置設計得合理與否關系到電氣系統的制造、裝配質量，更將影響到電氣控制系統性能的實現及其工作的可靠性、操作、調試、維護等工作的方便及質量。
電氣部件接線圖是根據部件電氣原理及電器元件布置圖繪制的，它表示成套裝置的連接關系，是電氣安裝、維修、查線的依據。接線圖應按以下原則繪制：
（1）接線圖相接線表的繪制應符合GB6988.6—1993中《控制系統功能表圖的繪制》的規定；
（2）所有電氣元件及其引線應標注與電氣原理圖中相一致的文字符號及接線號。原理圖中的項目代號、端子號及導線號的編制分別應符合GB5094-1985《電氣技術中的項目代號》、GB4026-1992《電器設備接線端子和特定導線線端的識別及應用字母數字系統的通則》及GB4884-1985《絕緣導線標記》等規定；
（3）與電氣原理圖不同，在接線圖中同一電器元件的各個部分（觸頭、線圈等）必須畫在一起；
（4）電氣接線圖一律采用細線條繪制。走線方式分板前走線及板后走線兩種，一般采用板前走線，對于簡單電氣控制部件，電器元件數量較少，接線關系又不復雜的，可直接畫出元件間的連線；對于復雜部件，電器元件數量多，接線較復雜的情況，一般是采用走線槽，只要在各電器元件上標出接線號，不必畫出各元件間連線；
（5）接線圖中應標出配線用的各種導線的型號、規格、截面積及顏色要求等；
（6）部件與外電路連接時，大截面導線進出線宜采用連接器連接，其它應經接線端于排連接。
5 電氣柜、箱及非標準零件圖的設計
電氣控制裝置通常都需要制作單獨的電氣控制柜、箱，其設計需要考慮以下幾方面：
（1）根據操作需要及控制面板、箱、柜內各種電氣部件的尺寸確定電氣箱、柜的總體尺寸及結構型式，非特殊情況下，應使總體尺寸符合結構基本尺寸與系列；
（2）根據總體尺寸及結構型式、安裝尺寸，設計箱內安裝支架，并標出安裝孔、安裝螺栓及接地螺栓尺寸，同時注明配作方式。柜、箱的材料一般應選用柜、箱用型材；
（3）根據現場安裝位置、操作、維修方便等要求，設計開門方式及型式；
（4）為利于箱內電器的通風散熱，在箱體適當部位設計通風孔或通風槽，必要時應在柜體上部設計強迫通風裝置與通風孔；
（5）為便于電氣箱、柜的運輸，應設計合適的起吊勾或在箱體底部設計活動輪。
總之，根據以上要求，應先勾畫出箱體的外形草圖，估算出各部分尺寸，然后按比例畫出外形圖，再從對稱、美觀、使用方便等方面進一步考慮調整各尺寸比例。外表確定以后，再按上述要求進行各部分的結構設計，繪制箱體總裝圖及各面門、控制面板、底板、安裝支架、裝飾條等零件圖，并注明加工要求，再視需要選用適當的門鎖。當然，電氣箱、柜的造形結構各異，在箱體設計中應注意吸取各種型式的優點。對非標準的電器安裝零件，應根據機械零件設計要求，繪制其零件圖，凡配合尺寸應注明公差要求，并說明加工要求。
zui后，還要根據各種圖紙，對本設備需要的各種零件及材料進行綜合統計，按類別列出外購成品件的匯總清單表、標準件清單表、主要材料消耗定額表及輔助材料定額表等，以便采購人員、生產管理部門按設備制造需要備料，做好生產準備工作，也便于成本核算。
2.1 組件的劃分
由于各種電器元件安裝位置不同，在構成一個完整的自動控制系統時，就必須劃分組件。劃分組件的原則是：
（1）把功能類似的元件組合在一起；
（2）盡可能減少組件之間的連線數量，同時把接線關系密切的控制電器置于同一組件中；
（3）讓強弱電控制器分離，以減少干擾；
（4）為力求整齊美觀，可把外形尺寸、重量相近的電器組合在一起；
（5）為便于檢查與調試，把需經常調節、維護和易損元件組合在一起。
2.2 在劃分組件的同時要解決組件之間、電氣箱之間以及電氣箱與被控制裝置之間的連線方式：電氣控制設備各部分及組件之間的接線方式一般應遵循以下原則：
（1）開關電器、控制板的進出線一般采用接線端頭或接線鼻子連接，這可按電流大小及進出線數選用不同規格的接線端頭或接線鼻子；
（2）電氣柜（箱）、控制箱、柜（臺）之間以及它們與被控制設備之間，采用接線端子排或工業聯接器連接；
（3）弱電控制組件、印制電路板組件之間應采用各種類型的標準接插件連接；
（4）電氣柜（箱）、控制箱、柜（臺）內的元件之間的連接，可以借用元件本身的接線端子直接連接，過渡連接線應采用端子排過渡連接，端頭應采用相應規格的接線端子處理。
3 電器元件布置圖的設計與繪制
電氣元件布置圖是某些電器元件按一定原則的組合。電器元件布置圖的設計依據是部件原理圖、組件的劃分情況等。設計時應遵循以下原則：
（1）同一組件中電器元件的布置應注意將體積大和較重的電器元件安裝在電器板的下面，而發熱元件應安裝在電氣箱（柜）的上部或后部，但熱繼電器宜放在其下部，因為熱繼電器的出線端直接與電動機相連便于出線，而其進線端與接觸器直接相連接，便于接線并使走線zui短，且宜于散熱；
（2）強電弱電分開并注意屏蔽，防止外界干擾；
（3）需要經常維護、檢修、調整的電器元件安裝位置不宜過高或過低，人力操作開關及需經常監視的儀表的安裝位置應符合人體工程學原理；
（4）電器元件的布置應考慮安全間隙，并做到整齊、美觀、對稱，外形尺寸與結構類似的電器可安放在一起，以利加工、安裝和配線。若采用行線槽配線方式，應適當加大各排電器間距，以利布線和維護；
（5）各電器元件的位置確定以后，便可繪制電器布置圖。電氣布置圖是根據電器元件的外形輪廓繪制的，即以其軸線為準，標出各元件的間距尺寸。每個電器元件的安裝尺寸及其公差范圍，應按產品說明書的標準標注，以保證安裝板的加工質量和各電器的順利安裝。大型電氣柜中的電器元件，宜安裝在兩個安裝橫梁之間，這樣，可減輕柜體重量，節約材料，另外便于安裝，所以設計時應計算縱向安裝尺寸；
（6）在電器布置圖設計中，還要根據本部件進出線的數量、采用導線規格及出線位置等，選擇進出線方式及接線端子排、連接器或接插件，并按一定順序標上進出線的接線號。
4 電器部件接線圖的繪制
關鍵詞：總體布置；元件布置；接線圖
中圖分類號：TM921.5 文獻標識碼：B
Process Design on Electric Control
LIU ji
（XJ Electrical Controlling Equipment Corporation，Xuchang 461000，China）
Abstract：This article mostly expatiates some basic knowledge of electric control process design in four aspects，it can supply some reference for those persons who are engaged in the job of electric control process design．
Key words：general arrangement，component arrangement，connection drawing．
1 引言
電氣控制設計的基本思路是一種邏輯思維，只要符合邏輯控制規律、能保證電氣安全及滿足生產工藝的要求，就可以說是一種好的的設計。但為了滿足電氣控制設備的制造和使用要求，必須進行合理的電氣控制工藝設計。這些設計包括電氣設備的結構設計、電氣設備總體配置圖、總接線圖設計及各部分的電器裝配圖與接線圖設計，同時還要有部分的元件目錄、進出線號及主要材料清單等技術資料。
2 電氣設備總體配置設計
電氣設備總體配置設計任務是根據電氣原理圖的工作原理與控制要求，先將控制系統劃分為幾個組成部分（這些組成部分均稱作部件），再根據電氣設備的復雜程度，把每一部件劃成若干組件，然后再根據電氣原理圖的接線關系整理出各部分的進出線號，并調整它們之間的連接方式。總體配置設計是以電氣系統的總裝配圖與總接線圖形式來表達的，圖中應以示意形式反映出各部分主要組件的位置及各部分接線關系、走線方式及使用的行線槽、管線等。
總裝配圖、接線圖（根據需要可以分開，也可并在一起）是進行分部設計和協調各部分組成為一個完整系統的依據。總體設計要使整個系統集中、緊湊，同時在空間允許條件下，把發熱元件，噪聲振動大的電氣部件，盡量放在離其它元件較遠的地方或隔離起來；對于多工位的大型設備，還應考慮兩地操作的方便性；總電源開關、緊急停止控制開關應安放在方便而明顯的位置。總體配置設計得合理與否關系到電氣系統的制造、裝配質量，更將影響到電氣控制系統性能的實現及其工作的可靠性、操作、調試、維護等工作的方便及質量。
電氣部件接線圖是根據部件電氣原理及電器元件布置圖繪制的，它表示成套裝置的連接關系，是電氣安裝、維修、查線的依據。接線圖應按以下原則繪制：
（1）接線圖相接線表的繪制應符合GB6988.6—1993中《控制系統功能表圖的繪制》的規定；
（2）所有電氣元件及其引線應標注與電氣原理圖中相一致的文字符號及接線號。原理圖中的項目代號、端子號及導線號的編制分別應符合GB5094-1985《電氣技術中的項目代號》、GB4026-1992《電器設備接線端子和特定導線線端的識別及應用字母數字系統的通則》及GB4884-1985《絕緣導線標記》等規定；
（3）與電氣原理圖不同，在接線圖中同一電器元件的各個部分（觸頭、線圈等）必須畫在一起；
（4）電氣接線圖一律采用細線條繪制。走線方式分板前走線及板后走線兩種，一般采用板前走線，對于簡單電氣控制部件，電器元件數量較少，接線關系又不復雜的，可直接畫出元件間的連線；對于復雜部件，電器元件數量多，接線較復雜的情況，一般是采用走線槽，只要在各電器元件上標出接線號，不必畫出各元件間連線；
（5）接線圖中應標出配線用的各種導線的型號、規格、截面積及顏色要求等；
（6）部件與外電路連接時，大截面導線進出線宜采用連接器連接，其它應經接線端于排連接。
5 電氣柜、箱及非標準零件圖的設計
電氣控制裝置通常都需要制作單獨的電氣控制柜、箱，其設計需要考慮以下幾方面：
（1）根據操作需要及控制面板、箱、柜內各種電氣部件的尺寸確定電氣箱、柜的總體尺寸及結構型式，非特殊情況下，應使總體尺寸符合結構基本尺寸與系列；
（2）根據總體尺寸及結構型式、安裝尺寸，設計箱內安裝支架，并標出安裝孔、安裝螺栓及接地螺栓尺寸，同時注明配作方式。柜、箱的材料一般應選用柜、箱用型材；
（3）根據現場安裝位置、操作、維修方便等要求，設計開門方式及型式；
（4）為利于箱內電器的通風散熱，在箱體適當部位設計通風孔或通風槽，必要時應在柜體上部設計強迫通風裝置與通風孔；
（5）為便于電氣箱、柜的運輸，應設計合適的起吊勾或在箱體底部設計活動輪。
總之，根據以上要求，應先勾畫出箱體的外形草圖，估算出各部分尺寸，然后按比例畫出外形圖，再從對稱、美觀、使用方便等方面進一步考慮調整各尺寸比例。外表確定以后，再按上述要求進行各部分的結構設計，繪制箱體總裝圖及各面門、控制面板、底板、安裝支架、裝飾條等零件圖，并注明加工要求，再視需要選用適當的門鎖。當然，電氣箱、柜的造形結構各異，在箱體設計中應注意吸取各種型式的優點。對非標準的電器安裝零件，應根據機械零件設計要求，繪制其零件圖，凡配合尺寸應注明公差要求，并說明加工要求。
zui后，還要根據各種圖紙，對本設備需要的各種零件及材料進行綜合統計，按類別列出外購成品件的匯總清單表、標準件清單表、主要材料消耗定額表及輔助材料定額表等，以便采購人員、生產管理部門按設備制造需要備料，做好生產準備工作，也便于成本核算。
2.1 組件的劃分
由于各種電器元件安裝位置不同，在構成一個完整的自動控制系統時，就必須劃分組件。劃分組件的原則是：
（1）把功能類似的元件組合在一起；
（2）盡可能減少組件之間的連線數量，同時把接線關系密切的控制電器置于同一組件中；
（3）讓強弱電控制器分離，以減少干擾；
（4）為力求整齊美觀，可把外形尺寸、重量相近的電器組合在一起；
（5）為便于檢查與調試，把需經常調節、維護和易損元件組合在一起。
2.2 在劃分組件的同時要解決組件之間、電氣箱之間以及電氣箱與被控制裝置之間的連線方式：電氣控制設備各部分及組件之間的接線方式一般應遵循以下原則：
（1）開關電器、控制板的進出線一般采用接線端頭或接線鼻子連接，這可按電流大小及進出線數選用不同規格的接線端頭或接線鼻子；
（2）電氣柜（箱）、控制箱、柜（臺）之間以及它們與被控制設備之間，采用接線端子排或工業聯接器連接；
（3）弱電控制組件、印制電路板組件之間應采用各種類型的標準接插件連接；
（4）電氣柜（箱）、控制箱、柜（臺）內的元件之間的連接，可以借用元件本身的接線端子直接連接，過渡連接線應采用端子排過渡連接，端頭應采用相應規格的接線端子處理。
3 電器元件布置圖的設計與繪制
電氣元件布置圖是某些電器元件按一定原則的組合。電器元件布置圖的設計依據是部件原理圖、組件的劃分情況等。設計時應遵循以下原則：
（1）同一組件中電器元件的布置應注意將體積大和較重的電器元件安裝在電器板的下面，而發熱元件應安裝在電氣箱（柜）的上部或后部，但熱繼電器宜放在其下部，因為熱繼電器的出線端直接與電動機相連便于出線，而其進線端與接觸器直接相連接，便于接線并使走線zui短，且宜于散熱；
（2）強電弱電分開并注意屏蔽，防止外界干擾；
（3）需要經常維護、檢修、調整的電器元件安裝位置不宜過高或過低，人力操作開關及需經常監視的儀表的安裝位置應符合人體工程學原理；
（4）電器元件的布置應考慮安全間隙，并做到整齊、美觀、對稱，外形尺寸與結構類似的電器可安放在一起，以利加工、安裝和配線。若采用行線槽配線方式，應適當加大各排電器間距，以利布線和維護；
（5）各電器元件的位置確定以后，便可繪制電器布置圖。電氣布置圖是根據電器元件的外形輪廓繪制的，即以其軸線為準，標出各元件的間距尺寸。每個電器元件的安裝尺寸及其公差范圍，應按產品說明書的標準標注，以保證安裝板的加工質量和各電器的順利安裝。大型電氣柜中的電器元件，宜安裝在兩個安裝橫梁之間，這樣，可減輕柜體重量，節約材料，另外便于安裝，所以設計時應計算縱向安裝尺寸；
（6）在電器布置圖設計中，還要根據本部件進出線的數量、采用導線規格及出線位置等，選擇進出線方式及接線端子排、連接器或接插件，并按一定順序標上進出線的接線號。
4 電器部件接線圖的繪制