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摘要：电气控制技术是以各类电动机为动力的传动装置与系统为对象，以实现生产过程自动化的控制技术，电气控制系统是其中的主干部分，在国民经济各行业中的许多部门得到广泛应用，是实现工业生产自动化的重要技术手段，本文主要探讨电气控制线路设计基础方法及原则。
关键词：电气控制；线路设计；方法
随着科学技术的不断发展、生产工艺的不断改进,特别是计算机技术的应用,新型控制策略的出现,不断改变着电气控制技术的面貌。在控制方法上,从手动控制发展到自动控制;在控制功能上,从简单控制发展到智能化控制;在操作上,从笨重繁琐的手工操作发展到信息化处理;在控制原理上,从单一的有触头硬接线继电器逻辑控制系统发展到以微处理器或微计算机为中心的网络化自动控制系统。现代电气控制技术综合应用了计算机技术、微电子技术、检测技术、自动控制技术、智能技术、通信技术、网络技术等先进的科学技术成果。
一、电气控制线路的内容
电气控制线路是由各种有触点的接触器、继电器、按钮、行程开关等低压控制电器组成的控制线路，其作用是：实现对电力拖动系统的启动，制动，正反向运动和调速等运行性能的控制；实现对拖动系統的保护；满足生产工艺要求，实现生产加工自动化。生产机械的工艺要求不同，电气控制线路也就不同。生产机械的种类繁多，所要求的控制线路也就千变万化、多种多样，但任何复杂的控制线路都是由一些较简单的基本控制环节组合而成的。以下将着重介绍电气控制线路的一些基本环节和组成这些线路的基本规律，并根据笔者的实际经验，探讨电气控制线路的分析与设计方法。
二、电气控制线路的绘制原则
当机械设备的电力拖动方案和控制方案已经确定后，就可以进行电气控制线路的设计。电气控制线路的设计是电力拖动方案和控制方案的具体化。由于设计是灵活多变的，没有固定的方法和模式，即使是同一个电路的功能结构，不同人员设计出来的线路可能完全不同，甚至面目全非。因此，作为设计人员，应该随时发现和总结经验，不断丰富自己的知识，开阔思路，才能作出最为合理的设计。一般在设计时应该遵循以下原则：
1、最大限度地实现生产机械和工艺对电气控制线路的要求在设计之前，要调查清楚生产要求，对机械设备的工作性能、结构特点和实际加工情况有充分的了解。控制线路是为整个设备和工艺过程服务的，不搞清楚它们的要求就等于迷失了设计方向。生产工艺要求一般是由机械设计人员提供的，常常是一般性原则意见，这就需要电气设计人员深入现场对同类或接近的产品进行调查，收集资料，加以分析和综合，并在此基础上来考虑控制方式．，起动、反向、制动及调速的要求，设置各种联锁及保护装置。
2、在满足生产要求的前提下，力求使控制线路简单、经济
①尽量选用标准的、常用的、或经过实际考验过的环节和线路；
②尽量缩短连接导线的数量和长度。设计控制线路时，数量和长度。设计控制线路时，应合理安排各电器的位置，考虑到各个元件之间的实际接线，要注意电气柜、操作台和限位开关之间的连接线。
3、绘制原理图的方法及要点
电气控制线路是由许多电气元件(电机、电器、仪表等)按一定的要求用导线联接起来的。它可表达生产机械电气控制系统的结构、原理等设计意图，也便于电气元件的安装、调试、使用和维修。电气控制线路应该根据简明易懂的原则，用规定方法和符号进行绘制。电气控制线路分为主电路和控制电路，前者是流过大电流的电路，如电机的定子和转子等；后者是流过小电流的电路，如接触器、继电器的线圈及耗能小的信号电路、保护电路、联锁电路等。电气控制线路的表示方法有两种：一种是安装图，一种是原理图。安装图是按电器实际位置和实际接线，用规定的图形符号画出来的，这种电路便于安装。原理图是根据工作原理而绘制的。在绘制原理图时，一般应遵循以下原则：
(1)表示导线、信号通路、连接线等的图线应是交叉和折弯最少的线段。可水平或垂直地布置，也可以用斜的交叉线。
(2)电路或元件应按功能布置，并尽可能地按工作顺序排列，对因果次序清楚的简图，尤其是电路图和逻辑图，其布局顺序应该是从左到右和从上到下。
(3)为了突出或区分某些电路、功能等，导线符号、信号通路、连接线等可采用粗细不同的线条来表示。
(4)元件、器件和设备的可动部分通常应表示在非激励或不工作的状态或位置。
(5)所用图形符号应符合GB4728《电气图用图形符号》的规定。当采用非国标规定的图形符号时，必须加以说明，选择符号应尽可能采用优选型式；在满足需要的前提下，尽量采用最简型式；
(6)同一电器元件的不同部分的线圈和触点均采用同一文字符号标明。
三、电气控制线路基础设计方法
电气控制线路有两种设计方法，一种是经验设计法，另一种是逻辑代数设计法，下面对这两种方法分别进行分析：
1、经验设计法
所谓经验设计法就是根据生产机械对电气控制电路的要求，首先设计出各个独立环节的控制电路或单元电路，然后再根据生产工艺要求找出各个控制环节之间的相互关系，进一步拟定联锁控制电路及进行辅助电路的设计，最后再考虑减少电器与触头数目，努力取得较好的技术经济效果。
(1)经验设计法的基本步骤
一般的生产机械电气控制电路设计包括主电路、控制电路和辅助电路等的设计。
①主电路设计主要考虑电动机的起动、点动、正反转、制动及多速电动机的调速。
②控制电路设计主要考虑如何满足电动机的各种运转功能及生产工艺要求，包括实现加工过程自动或半自动的控制等。
③辅助电路设计主要考虑如何完善整个控制电路的设计，包括短路、过载、零压、联锁、照明、信号、充电测试等各种保护环节。
④反复审核电路是否满足设计原则在条件允许的情况下，进行模拟试验，直至电路动作准确无误，并逐步完善整个电器控制电路的设计。在具体的设计过程中常有两种作法：
其一、根据生产机械的工艺要求，适当选用现有的典型环节，将它们有机地组合起来，并加以补充修改，综合成所需要的控制线路。
其二、在找不到现成的典型环节时，可根据工艺要求自行设计，边分析边画图，随时增加所需的电器元件和触头，以满足给定的工作条件。
(2)经验设计的基本特点
①这种方法易于掌握，使用很广。但一般不易获得最佳设计方案。
②要求设计者具有一定的实际经验，在设计过程中往往会因考虑不周发生差错，影响电路的可靠性。
③当线路达不到要求时，多用增加触点或电器数量的方法来加以解决，所以设计出的线路常常不是最简单经济的。
④需要反复修改草图，设计速度慢。
⑤一般需要进行模拟试验。
⑥设计程序不固定。
2、逻辑设计法
逻辑设计法利用了逻辑代数这一数学工具。从生产工艺出发，在状态波形图的基础上，将控制线路中的接触器、继电器线圈的通电与断电，触头的闭合与断开，以及主令元件的接通与断开等均看成逻辑
变量，全面考虑控制电路中逻辑变量之间的逻辑关系，按照一定的方法和步骤设计出符合要求的控制电路。这种在波形图基础上进行逻辑设计的方法，与传统的逻辑设计方法不同。传统的逻辑设计法繁琐、不直观，尤其是对待相区分组的处理上更为复杂困难。而在波形图基础上进行逻辑设计比较直观、简便，用该方法设计出的线路较为合理，精炼、可靠，能充分发挥元件的作用；当给定条件变化时，能够指出对电路作相应变化的内在规律，因此在设计较复杂的控制线路时，这种逻辑设计法便显示出它的优点。
(1)逻辑代数中逻辑变量
逻辑代数又称布尔代数或开关代数，是分析、设计继电接触式控制电路的有力工具。我们知道，作为电气控制的继电器、接触器等电器元件只有两种工作状态，即线圈的得电和失电、触头的闭合和打开，它们都是两个对立的稳定的物理状态。在逻辑代数中，把这种具有两个对立的稳定的物理状态的量称为逻辑变量。在继电接触式控制线路中，每个电器的线圈、触头都相当于一个逻辑变量，它们都具有两个对立的稳定的物理状态，故可采用“逻辑0”和“逻辑1”来表示。在任何一个逻辑问题中，对逻辑“0”态和逻辑“1”态所代表的物理意义，必须作出明确的规定。在继电接触式控制线路中明确规定：电器元件的线圈得电为“1”状态，线圈失电为“0”状态；触点闭合为“1”状态；触点断开为“0”状态。电器A、B、C、…的常开触头分别用a、b．c、…表示，常闭触点则用a’、b’、c’…表示。
(2)、逻辑设计法的一般步骤：
①按工艺要求作出工作循环图；
②按工作循环图画出主令元件、检测元件和执行元件等的状态波形图；
③根据状态波形图，列写执行元件(输出元件)的逻辑函数式；
④根据逻辑函数式画出电路结构图；
⑤进一步检查、化简和完善电路，增加必要的联锁、保护等辅助环节。
四、结束语
总而言之，电气控制线路的设计是电力拖动方案和控制方案的具体化由于设计是灵活多变的，没有固定不变的方法和一劳永逸的模式，因此作为设计人员应该随时发现和总结经验，开阔思路才能做出最合理的设计。
参考文献
[1] 刘元丽，PLC 在电气控制线路设计中的应用，山东煤炭科技，
2008 年。
[2]
吕华，关国华，杜斌，试述电气控制线路设计基础，农机化研究，2002 年。
关键词：电气控制；线路设计；方法
随着科学技术的不断发展、生产工艺的不断改进,特别是计算机技术的应用,新型控制策略的出现,不断改变着电气控制技术的面貌。在控制方法上,从手动控制发展到自动控制;在控制功能上,从简单控制发展到智能化控制;在操作上,从笨重繁琐的手工操作发展到信息化处理;在控制原理上,从单一的有触头硬接线继电器逻辑控制系统发展到以微处理器或微计算机为中心的网络化自动控制系统。现代电气控制技术综合应用了计算机技术、微电子技术、检测技术、自动控制技术、智能技术、通信技术、网络技术等先进的科学技术成果。
一、电气控制线路的内容
电气控制线路是由各种有触点的接触器、继电器、按钮、行程开关等低压控制电器组成的控制线路，其作用是：实现对电力拖动系统的启动，制动，正反向运动和调速等运行性能的控制；实现对拖动系統的保护；满足生产工艺要求，实现生产加工自动化。生产机械的工艺要求不同，电气控制线路也就不同。生产机械的种类繁多，所要求的控制线路也就千变万化、多种多样，但任何复杂的控制线路都是由一些较简单的基本控制环节组合而成的。以下将着重介绍电气控制线路的一些基本环节和组成这些线路的基本规律，并根据笔者的实际经验，探讨电气控制线路的分析与设计方法。
二、电气控制线路的绘制原则
当机械设备的电力拖动方案和控制方案已经确定后，就可以进行电气控制线路的设计。电气控制线路的设计是电力拖动方案和控制方案的具体化。由于设计是灵活多变的，没有固定的方法和模式，即使是同一个电路的功能结构，不同人员设计出来的线路可能完全不同，甚至面目全非。因此，作为设计人员，应该随时发现和总结经验，不断丰富自己的知识，开阔思路，才能作出最为合理的设计。一般在设计时应该遵循以下原则：
1、最大限度地实现生产机械和工艺对电气控制线路的要求在设计之前，要调查清楚生产要求，对机械设备的工作性能、结构特点和实际加工情况有充分的了解。控制线路是为整个设备和工艺过程服务的，不搞清楚它们的要求就等于迷失了设计方向。生产工艺要求一般是由机械设计人员提供的，常常是一般性原则意见，这就需要电气设计人员深入现场对同类或接近的产品进行调查，收集资料，加以分析和综合，并在此基础上来考虑控制方式．，起动、反向、制动及调速的要求，设置各种联锁及保护装置。
2、在满足生产要求的前提下，力求使控制线路简单、经济
①尽量选用标准的、常用的、或经过实际考验过的环节和线路；
②尽量缩短连接导线的数量和长度。设计控制线路时，数量和长度。设计控制线路时，应合理安排各电器的位置，考虑到各个元件之间的实际接线，要注意电气柜、操作台和限位开关之间的连接线。
3、绘制原理图的方法及要点
电气控制线路是由许多电气元件(电机、电器、仪表等)按一定的要求用导线联接起来的。它可表达生产机械电气控制系统的结构、原理等设计意图，也便于电气元件的安装、调试、使用和维修。电气控制线路应该根据简明易懂的原则，用规定方法和符号进行绘制。电气控制线路分为主电路和控制电路，前者是流过大电流的电路，如电机的定子和转子等；后者是流过小电流的电路，如接触器、继电器的线圈及耗能小的信号电路、保护电路、联锁电路等。电气控制线路的表示方法有两种：一种是安装图，一种是原理图。安装图是按电器实际位置和实际接线，用规定的图形符号画出来的，这种电路便于安装。原理图是根据工作原理而绘制的。在绘制原理图时，一般应遵循以下原则：
(1)表示导线、信号通路、连接线等的图线应是交叉和折弯最少的线段。可水平或垂直地布置，也可以用斜的交叉线。
(2)电路或元件应按功能布置，并尽可能地按工作顺序排列，对因果次序清楚的简图，尤其是电路图和逻辑图，其布局顺序应该是从左到右和从上到下。
(3)为了突出或区分某些电路、功能等，导线符号、信号通路、连接线等可采用粗细不同的线条来表示。
(4)元件、器件和设备的可动部分通常应表示在非激励或不工作的状态或位置。
(5)所用图形符号应符合GB4728《电气图用图形符号》的规定。当采用非国标规定的图形符号时，必须加以说明，选择符号应尽可能采用优选型式；在满足需要的前提下，尽量采用最简型式；
(6)同一电器元件的不同部分的线圈和触点均采用同一文字符号标明。
三、电气控制线路基础设计方法
电气控制线路有两种设计方法，一种是经验设计法，另一种是逻辑代数设计法，下面对这两种方法分别进行分析：
1、经验设计法
所谓经验设计法就是根据生产机械对电气控制电路的要求，首先设计出各个独立环节的控制电路或单元电路，然后再根据生产工艺要求找出各个控制环节之间的相互关系，进一步拟定联锁控制电路及进行辅助电路的设计，最后再考虑减少电器与触头数目，努力取得较好的技术经济效果。
(1)经验设计法的基本步骤
一般的生产机械电气控制电路设计包括主电路、控制电路和辅助电路等的设计。
①主电路设计主要考虑电动机的起动、点动、正反转、制动及多速电动机的调速。
②控制电路设计主要考虑如何满足电动机的各种运转功能及生产工艺要求，包括实现加工过程自动或半自动的控制等。
③辅助电路设计主要考虑如何完善整个控制电路的设计，包括短路、过载、零压、联锁、照明、信号、充电测试等各种保护环节。
④反复审核电路是否满足设计原则在条件允许的情况下，进行模拟试验，直至电路动作准确无误，并逐步完善整个电器控制电路的设计。在具体的设计过程中常有两种作法：
其一、根据生产机械的工艺要求，适当选用现有的典型环节，将它们有机地组合起来，并加以补充修改，综合成所需要的控制线路。
其二、在找不到现成的典型环节时，可根据工艺要求自行设计，边分析边画图，随时增加所需的电器元件和触头，以满足给定的工作条件。
(2)经验设计的基本特点
①这种方法易于掌握，使用很广。但一般不易获得最佳设计方案。
②要求设计者具有一定的实际经验，在设计过程中往往会因考虑不周发生差错，影响电路的可靠性。
③当线路达不到要求时，多用增加触点或电器数量的方法来加以解决，所以设计出的线路常常不是最简单经济的。
④需要反复修改草图，设计速度慢。
⑤一般需要进行模拟试验。
⑥设计程序不固定。
2、逻辑设计法
逻辑设计法利用了逻辑代数这一数学工具。从生产工艺出发，在状态波形图的基础上，将控制线路中的接触器、继电器线圈的通电与断电，触头的闭合与断开，以及主令元件的接通与断开等均看成逻辑
变量，全面考虑控制电路中逻辑变量之间的逻辑关系，按照一定的方法和步骤设计出符合要求的控制电路。这种在波形图基础上进行逻辑设计的方法，与传统的逻辑设计方法不同。传统的逻辑设计法繁琐、不直观，尤其是对待相区分组的处理上更为复杂困难。而在波形图基础上进行逻辑设计比较直观、简便，用该方法设计出的线路较为合理，精炼、可靠，能充分发挥元件的作用；当给定条件变化时，能够指出对电路作相应变化的内在规律，因此在设计较复杂的控制线路时，这种逻辑设计法便显示出它的优点。
(1)逻辑代数中逻辑变量
逻辑代数又称布尔代数或开关代数，是分析、设计继电接触式控制电路的有力工具。我们知道，作为电气控制的继电器、接触器等电器元件只有两种工作状态，即线圈的得电和失电、触头的闭合和打开，它们都是两个对立的稳定的物理状态。在逻辑代数中，把这种具有两个对立的稳定的物理状态的量称为逻辑变量。在继电接触式控制线路中，每个电器的线圈、触头都相当于一个逻辑变量，它们都具有两个对立的稳定的物理状态，故可采用“逻辑0”和“逻辑1”来表示。在任何一个逻辑问题中，对逻辑“0”态和逻辑“1”态所代表的物理意义，必须作出明确的规定。在继电接触式控制线路中明确规定：电器元件的线圈得电为“1”状态，线圈失电为“0”状态；触点闭合为“1”状态；触点断开为“0”状态。电器A、B、C、…的常开触头分别用a、b．c、…表示，常闭触点则用a’、b’、c’…表示。
(2)、逻辑设计法的一般步骤：
①按工艺要求作出工作循环图；
②按工作循环图画出主令元件、检测元件和执行元件等的状态波形图；
③根据状态波形图，列写执行元件(输出元件)的逻辑函数式；
④根据逻辑函数式画出电路结构图；
⑤进一步检查、化简和完善电路，增加必要的联锁、保护等辅助环节。
四、结束语
总而言之，电气控制线路的设计是电力拖动方案和控制方案的具体化由于设计是灵活多变的，没有固定不变的方法和一劳永逸的模式，因此作为设计人员应该随时发现和总结经验，开阔思路才能做出最合理的设计。
参考文献
[1] 刘元丽，PLC 在电气控制线路设计中的应用，山东煤炭科技，
2008 年。
[2]
吕华，关国华，杜斌，试述电气控制线路设计基础，农机化研究，2002 年。