浅谈电气控制线路的绘制及分析

浅谈电气控制线路的绘制及分析
【摘要】电气控制线路是现代控制系统的最基本组成，应用非常普遍。

本文主要讨论电动机的基本控制电路和电气原理图的绘制方法。

【关键词】电气控制线路；电气原理图；查线读图法；逻辑代数法
1、引言
电气控制是指拖动系统的控制，常用的电气控制方式主要是指继电—接触器控制方式，电气控制线路是由各种接触器、继电器、按钮、行程开关等电器元件组成的控制电路，复杂的电气控制线路由基本控制电路（环节）组合而成。

电动机常用的控制电路有起—停控制、正反转控制、降压起动控制、高速控制和制动控制等基本控制环节。

电气控制线路是用导线将电动机、电器和仪表等元件按一定控制要求连接而成的。

为了表达电气控制线路的结构、原理和设计意图，便于分析电气线路工作原理，安装、调试和使用维护电气设备，必须参照国家标准，采用统一的图形和文字符号以及技术规范绘制电气控制系统图。

我国当前推行的国家标准是《电气常用图形符号》、《电气制图》、《电气技术中的文字符号制定通则》。

这些标准是国家标准局参照国际电工委员会（IEC）颁布的有关文件，制定的我国电气设备有关国家标准。

在电气控制系统中，用以描述工作原理以及安装施工的工艺图纸文件主要包括电气原理图、电气安装位置图、电气安装接线图、电气安装互连图等图纸。

2、电气线路图
表示控制线路连接关系和原理的主要图纸有电气原理图和电气安装接线图，由于它们的用途不同，绘制原则也有所区别，这里重点介绍电气控制原理图。

为了便于阅读和分析线路，电气控制原理图按照简单易懂的原则，根据控制线路的工作原理来绘制，图中包括所有电器元件的导电部分、接线端子和导线。

原理图中电器元件各部分电气符号不考虑元件实际所在位置，而是按照电气工作原理的要求连接。

为使电路结构合理、层次分明，电气原理图一般分为主电路和辅助电路两部分。

辅助电路又分为控制电路和照明、指示电路。

主电路是指强电流通过的电路部分，主要由电动机及连接器件组成。

辅助电路通过的电流很小，控制电路主要由继电器和接触器线圈、主令电器、控制触点及控制变压器等电器元件组成，实现基本逻辑控制；照明及信号指示电路主要用于线路工作状态的指示和工作照明。

电气控制原理图的绘制应遵循以下原则：
（1）主电路用粗实线绘制在图面的左侧或上方，辅助电路用细实线绘制在图面的右侧或下方，为了便于计算机图文处理，主电路和控制电路可以分页设置。

（2）电气元件的电气符号按功能布置、按动作顺序排列，布置顺序为从左到右，从上到下。

原理图不考虑元件的实际安装位置。

（3）所有电器的动作部分均以自然状态（常态）绘出，所谓常态是指各种电器没有通电和没有外力作用时的工作状态。

（4）同一电器的各部分（如线圈、触点）分散在图中，为了表示是同一器件，要在电器的各部分使用一符号来标明。

同一类器件在文字符号后加注数字编号或下标来区别，如KA1、KA2等。

（5）电动机和电器要采用国家标准规定的图形和文字符号绘制，电路图和
图形符号一般垂直布置，也可以逆时针转动90°水平布置，文字符号通常标注在触点的侧面和线圈的下方，导线的交点处画实心圆点。

（6）为了清楚地在电气原理图中表示器件所在位置，常用坐标图表示法，按照器件电气符号所在位置将电气原理图分成列和行。

通常用数字1，2，3…表示器件符号所在的列数，用字母A，B，C…表示器件符号所在的行数（通常行数可以省略）。

一般来讲，原理图要求按照结构简单、层次分明、便于分析等规则进行绘制，各电器元件的使用合理、系统动作可靠、节省连接导线，为施工、使用、维护提供方便。

3、电气控制原理图的阅读和分析方法
分析电气线路工作原理常用的方法有查线读图法和逻辑代数法。

1）查线读图法
查线读图法以分析各个执行元件、控制元件和附加元件的作用、功能为基础，根据生产机械的生产工艺过程，分析被控对象的动作情况和电气线路的控制原理。

（1）了解生产工艺与执行电器的关系
在分析电气线路前，充分了解机械设备的动作及工艺加工过程，明确各个动作之间的要求，以及机械动作与执行电器间的关系，为分析线路提供线索、奠定基础。

（2）分析主电路
线路的分析一般从电动机主电路入手，根据主电路控制元件的触点、电阻和其他检测、保护器件，大致判定电动机的控制和保护功能。

（3）控制电路的分析方法
根据主电路控制元件主触点和其他电器的文字符号，在控制电路中找出相应控制环节，以及环节间的相互关系。

对控制电路由上往下、由左往右阅读，然后，设想按动某操作按钮，查对线路，观察哪些元件受控动作，并逐一查看动作元件的触点又如何控制其他元件动作，进而驱动的被控对象如何动作，跟踪机械动作，当信号检测元件状态变化时，再查对线路观察执行元件的动作变化。

读图过程中要注意器件间相互联系和制约的关系，直至将线路看懂为止。

电气控制线路通常由一些基本控制环节组成，对于较复杂电路，通常根据控制功能，将控制电路分解成与主电路对应的几个基本环节，一个一个环节地去分析，然后把各个环节串起来，采用这种化整为零的分析方法，就不难看懂较复杂电路的全图了。

查线读图法具有直观性强、容易掌握等优点，因而得到广泛的应用，但在分析复杂线路原理时叙述较冗长，容易出错。

2）逻辑代数法
逻辑代数法是通过电路逻辑表达式的运算分析控制电路的工作原理，任何一条电气控制线路的支路都可以用逻辑表达式来描述。

逻辑代数法的优点是逻辑关系简洁明了，有助于计算机辅助分析。

主要缺点是复杂电路逻辑关系表达式很繁琐，并且电路分析不如查线读图法直观。

4、结束语
综上所述，随着工业和科技的发展，对电力拖动控制系统的要求不断提高，单纯的电器控制已远不能满足生产的要求，于是现代控制系统中采用了许多新的控制器件，如可编程控制器、微电脑控制器、光电传感元件、固态继电器、MOS、
KP等大功率器件。

电气控制线路绘制方法的方法随着现代电气控制系统的发展也会不断的改进。

参考文献
[1]郭艳萍.电气控制与PLC应用[M].人民邮电出版社，2010.02
[2]胡汉文，丁如春.电气控制与PLC应用[M].人民邮电出版社，2009.07
[3]孙平.电气控制与PLC[M].高等教育出版社，2006.12
[4]陈建明.电气控制与PLC应用[M].电子工业出版社，2006.08。