线路设计与电气控制论文范文第1篇
电气控制线路设计训练是维修电工的必修课程，是技工院校的维修电工专业实训操作项目中必不可少的专业技能。要想学好这一项专业技能并不容易，在这里我谈谈自己在平时教学中的几点建议。
一、结合学生实际操作能力，培养学生独立思考
实际的生产机械的电气控制线路是多种多样的，我们不可能也没有必要去一一讨论，无论多么复杂的线路，都可以认为是由基本控制线路组合而成，因此，在学生设计一个新的控制线路之前，应先引导学生复习学过的线路，然后提出新的控制要求，启发学生根据控制要求，运用学过的知识，自己动手和动脑，设计出符合控制要求的线路。再与教材中给出的线路对比，找出存在的差别，分析原因并进一步改进，最后教师再归纳、总结、讲评，讲解线路中的关键问题。通过学生的主动参与，既能使学生加深对线路工作原理的理解，又能培养学生独立分析、解决实际问题的能力。在此基础上，教师可以再提出一些新的控制要求，引导学生去思考改进线路，通过反复的训练，使学生牢固掌握各种基本控制线路，逐步提高电气控制线路设计能力。
二、结合学生实际基础，采用互动式教学，让学生尽可能多的参与到教学活动中，提高教学效果
在互动式教学过程中，教师要注意学生的主观能动性和主动参与意识的培养。当学生已经积累了一些基本控制线路，具有了一定的分析和设计简单控制线路的能力时，教师布置的任务要与学生的知识和技能水平相适应，难度适当，逐步深入，遇到问题要鼓励学生多思考，探索，注意调动学生的学习积极性。
教师可引导学生以分析线路的思路去设计线路，以提高学生的读图能力和设计能力，为以后学习和实际工作打好基础。学生在设计一个新的控制线路时，可在与学生讲清线路工作原理的基础上，给出主电路，提出对主电路的控制要求，引导学生自己去设计符合要求的控制电路，这样学生有成就感，学习兴趣自然很高，对自己所设计线路的工作原理，学生自然也能很好地理解了。
三、结合生活实际，采用多媒体教学的优势，有效促进记忆，提高学习兴趣
多媒体教学集图、文、声、像多重刺激于一体，使学生大脑、视觉、听觉等中枢神经都处于兴奋状态，相关知识在大脑中就会留下深刻印象。多媒体教学符合人类的记忆过程，多媒体展示知识空间的联系，将电气专业知识系统化和模块化，有利于学生对知识进行比较、加工、归纳，形成理解基础上的记忆。原来抽象乏味的知识变得形象生动起来，由感性认识提升到理性认识，激发学生的求知欲望和学习兴趣。
四、结合实践教学，精心备课，提高教学效率
一体化教学是近年来职业教育的方法，旨在提高被教育者的综合素质，采用理论教学与实践相结合的方法。在整个教学环节中，理论和实践交替进行，直观和抽象交错出现，突出学生动手能力和专业技能的培养，是充分调动和激发学生学习兴趣的一种教学方法。
一体化教学对教师的备课提出了更高的要求，教师课前不光要备内容，备学生，还要备材料，备场地。讲授线路时，要事先安装好示教板电路，以便上课时能利用示教板电路进行工作状态的演示，根据电路动作过程引出电路结构，分析工作原理，真正做到理论与实训教学的一体化以提高学生的学习兴趣，加强教学的直观性，实训前，不仅准备好训练用的器材，还应该准备好示范盘，以便学生在练习的过程中对配线的准确性、规范性和外观质量能有参照标准。
五、结合工作实际，注意新产品、新技术的应用，开阔学生的视野，激发学生的学习兴趣
随着科学技术的飞速发展，生产自动化程度的不断提高，电器的使用范围日益扩大，新品种，新规格不断增加，产品在不断的更新换代，教材不可能讲清所有实际工作中学生可能遇到和使用的电器，教师要结合生产实际，不断更新知识，拓宽知识面，并在教学过程中及时向学生介绍一些新知识，新的技术，和新产品在生产实际中的应用，以开阔学生的视野，激发学生的学习兴趣。
六、结合学生个别差异，做到因材施教，使每个学生的才能都得到充分的发展
当课程进行到一半内容左右时，学生的知识水平的差别可能会很大。教学过程中更应该注意学生的实际能力，教师根据实际情况对学生提出“较高要求”“一般要求”和“最低要求”，把原来统一的实习内容变为不同层次的实习内容，让不同层次的学生自主选择适宜自己的目标要求，并在学习中表现为达成目标所做出的积极行为。对基础知识扎实、学习能力强的同学，要适当给予一些难度大、有探索性的问题，以吸引其学习兴趣，以免这些学生因学习好了而失去学习的兴趣。而对部分较差的同学，应多给予指导，布置一些与其能力相适应的任务，逐步提高其学习兴趣。
（作者单位：江苏仪征技师学院）
线路设计与电气控制论文范文第2篇
1 电气设备控制电路
电气设备的控制线路担负着控制电气设备运行的重要作用, 也被称作电气设备控制二次回路, 电气设备的控制电力是根据设备的控制要求进行设计的, 不同的设备其控制电力控制回路也不同, 一般来说, 电气设备控制电路由多个电气元件组合而成, 通过这些电气元件的协作实现对电气设备的有效控制。一套完整的电气设备控制电路包含自动和手动回路、保护回路、信号回路、电源供给、制定停车回路以及自锁和闭锁回路构成, 这些回路共同作用, 对电气设备实现监视和保护的作用, 并实现电气设备的自动控制。
2 电气设备控制电路常见的故障
2.1 控制线路断路和接触不良
电气设备控制线路断路和接触不良, 是电气设备控制线路常见的故障之一。当断路和接触不良现象发生时, 会导致控制指令失效或者控制指令执行不及时。断路和接触不良故障的高发位置包括电接触点、导线的相互连接点、铜铝导线连接点等。
电源触电和开关触电发生故障的主要原因是受到氧气的氧化和腐蚀, 也有可能是长时间没有进行清洁导致触点沾染油污、灰尘导致断路或触点接触不良。
电气设备和控制线路的连接点出现问题时, 首先观察有无连接失效的现象发生。导线连接处松动、污染是电气设备线路发生故障的常见原因, 因此在遇到电气设备线路故障时可以先从导线连接的地方开始排查, 并对有怀疑的连线进行校正。
铜铝导线连接点比较容易出现故障, 铜线和铝线在空气中水的作用下会发生化学腐蚀, 在化学腐蚀发生过程中, 锌由于比较活泼, 因此在化学腐蚀过程中起到了催化剂的作用, 从而加速了对导线的腐蚀效率, 导致断路和接触不良现象的发生。
2.2 短路故障
短路对电气设备具有较大的危害, 一旦控制线路出现短路, 会提升电气设备部件烧毁的几率, 带来巨大的经济损失。电气设备控制线路发生短路的主要原因有绝缘破坏、导线相连两种。
绝缘破坏是指包裹在导线外部的绝缘材料被破坏, 从而导致不同电位的导体互相接触, 发生短路。一般来说, 绝缘层被破坏通常是由于外力损伤或者电压不稳导致的, 一旦发生绝缘层短路可能对生产带来巨大的危险。
导线相连是指架空导线在外力的作用下发生接触和碰撞而产生的短路, 这种短路发生的根本原因就是线路连接人员工作的不细致。
3 电气设备控制电路的故障维修方法分析
3.1 调查分析法
调查分析法是指通过维修人员的实地调查, 利用询问、观察和感官判断对设备进行故障检查和维修。首先, 维修人员可以向电气设备实际控制人询问电气设备出现的问题, 并了解该设备的故障发生情况, 通过对设备问题和历史故障发生情况的分析找出最可能发生的故障类型和位置, 对这些位置进行系统的排查, 从而找到故障发生的位置并进行维修。观察就是利用眼睛、鼻子、手等身体部位接触电气设备控制电路的回路和相关零件, 通过并找到发生故障的位置或对可能发生故障的位置进行有效的预防。如果电气设备控制线路的外表没有问题, 那么问题很有可能出现在设备内部, 为了做好对内部故障的判断, 我们可以采取摸、听等方式, 感受设备的运行温度, 如果运行温度过热或没有运行温度, 我们就可以凭借温度判断出故障的位置。一些经验丰富的老师傅, 会凭借自己的工作经验, 利用听的方式判断设备内部是否出现故障, 但这种听的方法对检修人员的工作经验要求较高。找对了故障的位置, 我们就可以对电气设备控制线路进行有效的维修, 如果故障位置无法维修, 则可以采取更换零件或线路的方式保证控制回路的有效性。
3.2 逻辑分析法
逻辑分析法是基于控制回路中控制环节和设备运行之间的逻辑关系展开的, 我们通过分析电气控制中失效或者失常的操作, 判断出现故障的回路, 通过对回路的检查来确定故障发生的具体位置。逻辑分析法是电气设备控制线路故障诊断中的常用方法, 这种方法简单、高效、靶向性强, 能够快速及时的发现电气设备控制线路中出现的问题, 方便维修人员及时的对电气设备进行故障排除和维修维护。
3.3 实验法
实验法能够找到平常方法找不到的故障, 在使用实验法时一定要保证设备故障范围保持原状而且电气设备和机械设备不能受到损坏。它的工作顺序一般为:先对重点怀疑部位进行检查, 其次对其他部位进行检查;先检查控制电路, 其次进行主电路的检查;先对开关线路进行检查, 其次对调整线路进行检查;最后先检查辅助系统, 其次检查主动系统。开始使用试验法检查高复杂度线路之前, 要根据现有的实际情况思考、分析、讨论并制定科学、合理的检查计划和检查步骤, 以保证检查工作一步步走向最终的目的。
摘要：电气设备作为我国电力系统正常运营的重要保证, 在电力系统中占据着重要的地位。本文针对电气设备控制线路的故障进行分析, 并提出了几种故障诊断和维修方法, 为电气设备控制线路的故障诊断和维修提供资料参考。
关键词：电气设备,故障诊断,维修
参考文献
[1] 牛勇强, 杨宁.电气控制线路故障诊断方法研究[J].科技风, 2014:209.
线路设计与电气控制论文范文第3篇
【关键词】电气控制;线路设计;制定依据;注意问题
在现代工业生产中，电气自动化程度的高低直接关系着机械设备的安全性及使用效率，且随着科学技术的迅速发展，机电一体化已成为现代机械工业发展的整体趋势。从电气行业的实际发展状况来看，在保证电气相关工作质量的过程中，其基本前提在于掌握电气控制设备的路线设计，以此来保证电气设备安全、高效的运行。在这一问题上，本文从电气控制方案的制定依据、电器控制的线路设计要求及电气控制线路设计中需要注意的问题等三个方面对电气控制的线路设计进行分析。
1.电气控制方案的制定依据
受电气设备种类及使用方式的影响，电气设备有着多种控制方案，设计人员在进行电气线路设计时，需本着简便、可靠、经济、实用的设计原则进行设计，以此来发挥出电气设备的操作优势。一般来讲，电气控制方案的制定，需要遵循以下几个原则：
1.1控制方式需满足设备的拖动需要
在判断电气设备控制方式科学与否的过程中，其主要评判标准在于电气设备创造的经济效益。简单的电气控制逻辑与稳定的生产设备工序，多适用于继电-接触控制方式，这也是较为合理的;相反，若加工程序多变，设计人员则需要考虑采用编程序控制器。
1.2控制方式需满足电气设备的通用化程度
在电气设备的实际运行中，所谓的通用化是指生产机械加工中面对不同对象时的通用化程度。如某些加工一种或者几种零件的专用机床，其通用化程度低，这种设备可以保持较高的自动化程度，因此，这类机床一般适用于固定的控制电路;但如果是用于单件小批量零件加工的通用机床，则需要结合着加工对象来选择与之相符的加工程序，如数字程序或者编程控制器，以此来体现电气设备运行中的灵活性与通用性。
1.3科学稳定的电路电源
在选择电路电源的过程中，若电气设备控制电路整体比较简单，则可以使用电网电源，若电气设备中的元件比较多且设备内部电路比较复杂，则需要设计人员对电网电压进行隔离降压，以此来减少设备故障的可能性。另一方面，针对自动化程度高的生产设备，设计人员需要考虑直流电源，在节能安装空间的同时，还能便于操作、维修。
2.电气控制的线路设计要求
设计人员在进行电气电路设计时，其设计顺序一般按照主电路、控制电路、设计电路、信号电路及局部照明电路等几个方面进行。且在初步设计完成后，需要设计人员结合着电气设备的使用功能，对其进行检查，确保线路设计符合要求，并在条件允许的范围内对其进行完善与简化。
2.1控制线路的设计要求
在电气控制线路的设计方案上，主要取决于电气设备的实际操作，换而言之，不同功能的电气设备，其电气控制线路的设计要求不同。但从整体设计规律上看，其电路设计仍需满足以下几点基本要求：第一，设计方案的制定，必须满足生产机械的工艺要求，确保电气设备能够按照工艺顺序准确、可靠地运行;第二，在电气线路设计上，应确保整个线路简洁有效，且尽量选择常用的、经过实际考研的设计线路;第三，线路设计应满足操作调整与检修方便的原则;第四，确保所设计的线路具备必要的保护装置及连锁环节，确保出现错误操作时，设备能自动断电，避免重大安全事故的发生;第五，设备线路的设计，必须安全可靠，以此来保证电气设备的稳定运行。
2.2控制线路的设计方法
电气控制线路的设计方法主要由经验设计法语逻辑设计法两种。首先，经验设计法。所谓的经验设计法是指结合着生产工艺的实际需求，依据电动机的控制方法，选择典型环节路线直接进行设计。这种路线的设计需要设计人员结合着电气设备的实际要求，将各个独立控制的电路设计出来，然后结合着设备的实际运行状况，对各个分部的电路联系进行确定。这种设计方案的优势在于简单有效，缺点在于线路设计需要经验丰富的设计人员来设计，且需要绘制大量的分部线路图，设计时间上比较长。其次，逻辑设计法。所谓的逻辑设计法是指采用逻辑代数的方式进行电气线路设计，这种设计方法的优势在于线路结构合理，可节省所用元件的数量。在逻辑设计法中，需要设计人员明确控制对象的运行信号，尤其在整体逻辑变量系统设计上，对整个运行元件的使用性能进行分析，进而明确控制对象每个动作的启动、停止信号。
3.电气控制线路设计中需要注意的问题
结合当前社会经济的實际发展趋势不难看出，线路设计是进行电气设备设计、生产和调控的关键所在，同时也是电气设备正常、可靠、安全运行的保证。由此可见，保证电气控制中线路设计的准确性与科学性，对电气控制线路的安全运行有着直接作用。
3.1尽量减少线路连接导线的数量
设计人员在电气控制线路设计中，应从电气设备各个元件的实际占地位置出发，在符合线路设计原则的基础上，尽可能的减少配线时的连接导线，避免导线引起不必要的故障。
3.2正确连接电器线圈
在电气控制线路设计上，电压线圈受自身阻抗性能的不同，无法进行串联使用，避免造成两个线圈电压分配不等的现象发生，即使是两个同型号的线圈，在面对额定电压的前提下也应避免这种连接。这是因为电器动作的发生有着一定的先后顺序，当一个接触器运行时，其线圈阻抗会增大，且线圈上的电压将增大，导致另一个接触器无法吸合，情况严重时还会出现线圈烧毁的状况。与此同时，电感量相差悬殊的两个电器线圈，也不能并联连接。
3.3避免寄生电路的出现
顾名思义，所谓的寄生电路是指线路运行中意外接通的电路，这种电路在运行中，除了降低设备元件的运行效率外，还会加大机器的磨损程度，增加设备的运行成本。此外，在线路设计上，设计人员还应最大限度的减少电器数量，采用标准件和相同型号的电器尽量减少不必要的触点以简化线路，提高线路可靠性。
4.总结
综上所述，随着社会经济的迅速发展，电气设备已成为工业发展中必不可少的一部分，对人们的日常生活及社会经济的发展有着直接推动作用。做为电气控制系统的重要环节之一，电气路线设计对整个电气设备的整体运行有着直接影响作用。这就要求电气线路设计人员能够深入电路设计研究，结合着电气设备的实际功能及自身的工作经验，采用科学合理的设计方法，确保电气线路设计的准确性与有效性。 [科]
【参考文献】
[1]莫少荣.电气控制线路设计基础的探究[J].科技传播，2011(02).
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线路设计与电气控制论文范文第4篇
摘 要：随着国家整体实力的提升以及时代的进步，很多行业领域的发展水平与过去相比得到了不小的突破與创新，各企业的经济发展状况得到了一定的改善。近年来，很多供热企业逐渐提高对集中供热系统中电气自动化控制的重视与研究。对于电气自动化控制中涉及到的技术手段以及难点问题等，相关科研团队也对其进行了进一步的探讨，从而为集中供热系统的平稳运行提供有利的保障。本篇文章就电气自动控制在集中供热系统中设计和应用进行简单的论述，希望能对相关人士的研究有所帮助。
关键词：自动控制；供热系统；设计
集中供热系统在人们的生活中扮演着重要的角色，对人们生活与工作质量的提升有着重要的意义和影响。在近几年的发展中，很多供热企业都提高了对集中供热系统设计与电气自动控制应用的重视。一方面是由于传统的设计方案已经不能满足现代社会下供热系统的需要，相关科研团队应该对设计方案进行创新与完善。另一方面是由于电气自动控制在应用过程中会受到某些因素的影响而不能发挥出真正的效果，需要系统设计团队对其进行进一步的研究，以此来保证供热系统的正常运行。
1 集中供热系统的简述
集中供热系统具有设备多、热参数多、信息传递滞后和系统呈现非线性等特点，供热企业要达到节能降耗的目标，集中控制供热设备，就必须提高供热系统电气控制的自动化程度。所以，加强集中供热系统的电气自动控制，对提高集中供热系统的可靠性和经济性，有重大意义。
集中供热是指热量通过多个管道将被集中所产生的热采用传输模式传送到一个城市或区域，满足各个地区的热量要求，是一项系统工程，应该由一个整体来统一规划。另外，集中供热系统的能耗需要燃料热源产生的热量，但是由于各种原因，水渗漏比较严重，水分补给量很大，所以还要包括能源消耗，水耗。能源消费的比例高于热电水能源消费总量的百分之九十左右，在这个热量消耗里面热能和电能的比例已达到98%以上。
2 电气自动控制在集中供热系统中的问题
电子自动化控制的设计与应用会受到外界因素或人为因素的影响而出现问题，导致集中供热系统不能平稳运行，既影响了用户的供热效果，又降低了集中供热系统的安全运行，所以需要相关工作团队能够对电气自动化控制中涉及到的安全问题进行进一步的研究。
首先，想要保证电气设备能够正常的运行以及生命财产的安全，就必须先保证配电的线路与电气设备的绝缘性良好。评判电气设备绝缘性的标准有很多，其中包括测量耐压、泄露的电流和绝缘电阻等。保证了设备绝缘性的标准就能够让设备持续保持稳定安全的状态。
其次，在供热系统的用电问题中，安全的距离也是关乎到人身安全的一大重要因素。安全距离是指物体或者人等在和带电的物体之间接触时不会有危险发生的距离。一般带电体与带电体、人体以及地面之间应该保持相应的距离，这样可以避免一些危险情况的发生。
最后，安全载流量就是指能够允许持续稳定通过导体的电流量。如果通过导体的电流量超出了安全的标准，那么导体将会因为太热而让其绝缘性遭到破坏。严重时还很可能会导致漏电的情况，从而引发出火灾。
3 集中供热系统中电气自动控制的设计和应用
3.1 注重系统模式的研究
要想让电气自动化控制在集中供热系统发挥出最佳效果，那么相关工作团队就要对系统模式与自动化控制之间的关系进行进一步的了解与掌握，主要体现在以下几个方面：首先，在集中控制方面。集中供热系统的运行本质是对系统内部环节进行集中控制与管理。科学合理的应用电气自动化控制的集中控制模式，不仅能够利于中央控制的有效运行，还能对供热系统的自动化控制奠定坚实的基础。另外，了解集中控制系统模式的运行原理，能够提高集中供热系统的控制管理水平，进一步提升系统的控制承载力，对供热效果的提升以及用户的满意程度有着重要的意义和影响。
其次，在换热控制方面。集中供热系统管理团队需要对换热调控模式的应用要点进行深入的研究，明确换热调控模式与集中供热系统之间的关系，同时还要积极配合热力站的需要。这样才能在最大程度上发挥换热控制模式的效果，对集中供热系统的平稳调节提供保障。在集中供热系统的温度、水量以及热量方面，相关工作团队还要提高对网络化水电阀门的重视与研究，同时还要时时掌握自动减压泵的调控状况，从而为电气自动化控制设计与应用的开展奠定良好的基础。
最后，在智能控制方面。智能化控制系统是一种综合性能较强的模式，对系统化结构的形成有着重要的意义和影响。由于电气自动化控制中会受到智能化操控环境的影响而出现各种情况，需要相关工作团队能够对控制效果的影响因素进行全方位分析。另外，合理的利用智能化控制模式还能有效的提高系统故障的处理效果，对集中供热系统的智能化操作提供着有利的保障。
3.2 注重主要控制设备的研究
集中供热系统在运行过程中，需要调节的热力参数主要是温度、一次网的流量、二次网的循环流量和管道内压等，控制这些热力参数的电气自动控制设备主要有：
第一，中央数据处理器（上位机）。中央数据处理器的操作系统可以实时处理信息，应具有Internet接口，也可进行无线通信，也应具有USB接口，数据信号可以通过多通道输入及输出。
第二，电动调节阀。电动调节阀遵循标准信号动态调节系统，供热系统压力波动对它的影响很小，调节过程更稳定、更节能。
第三，变频器。变频器用来改变泵类的转矩，具有可以自由连接的输入输出端口，能切换电机数据和命令数据，变频器具有过压/欠压保护、接地故障保护、短路保护及电动机保护等功能。
第四，现场控制器。在有些情况下，为减轻中央数据处理器的工作量，每个换热站应设有现场控制器，实时采集和分析运行参数，如电流、泵的工作状态、回水/出水温度、水位/水压等。现场控制器接收和记录换热站传来的运行参数，包括温度、压力等。除此之外，现场控制器分析采集参数后，记录参数并根据上位机下发的程序发出一些控制指令。需要强调的是，在一次网和二次网的管道上都要装有温度传感器、压力传感器、流量计、电动阀等控制设备。
4 结束语
如今，很多供热企业在对集中供热系统进行设计的过程中，都能对电气自动控制的应用要点和原理进行全面的了解与掌握。对于影响电气自动控制效果的不利因素，相关科研团队也能根据集中供热系统的实际运行情况，对不利因素产生的原因进行分析，从而制定出科学的优化方案，提高电气自动控的应用价值。另外，对于集中供热系统中电气自动控制设计与应用中存在的细节问题，相关工作团队也能对其进行及时的分析与处理，以此来保证供热系统的平稳运行。一些供热企业还会将先进的自动控制技术应用其中，并对相应的控制技术进行创新与完善，以此来提高集中供热系统的运行效率与质量。
参考文献
[1]王媛.电气自动化控制在集中供热系统中的设计和应用[J].小作家选刊：教学交流，2013（2）：21-21.
[2]李营，孙义佳.集中供热系统中热网的电气自动控制探究[J].建筑工程技术与设计，2017（17）.
[3]张旭.城市集中供热系统中热网的电气自动控制探究[J].城市建设理论研究：电子版，2016（14）.
线路设计与电气控制论文范文第5篇
关键词 电气自动化;数控车床;设计;电气控制
近些年，我国数控车床技术发展的非常迅速，数控车床在我国的制造业中占据非常重要的位置。数控车床主要分为电气系统和机械系统两个方面，一般情况下，电气系统在没有发生故障的运行时间是五至十年左右，在此之后电气系统便会处于一种故障频率高发期。但是在数控车床的机械部件都保养良好的情况下，基本上可以正常运行二十年至二十五年左右，而且精确水平、安全性及平稳性能也可以处于比较高的水准。现在行业内有很多数控车床的运行时间已经超过了十年，并且基本上已经进入了故障高发期，这些老旧的数控车床经常发生故障错误，很多数控技术的功能由于不更新都已经无法满足行业内大批量的生产需求，所以必须要将数控车床的设备改造工作进行到底，以此来不断提高企业现代化设备的水平需要。通过升级和改造老旧数控车床的电气系统，可以使老机变新机，更好地发挥设备的功能和作用。
1 数控车床电气控制系统
1)数控车床的工作原理。在运行数控车床的过程中，要用符合规定的程序代码和格式将需要加工零件图纸的数字信息和图形信息展现在加工程序中，然后再将之前编写好的加工程序输入到数控设备中。根据编写程序的条件和要求，再通过数控系统对信息的分发和处理，真正做到加工工件与刀具保持的相对运动，最终实现零件的加工工作。
2)数控车床的功能特点分析。
首先，数控机床对加工的产品没有局限性，它的适应性比较强，能够与模型等产品相匹配，可以实现单一生产，同时在模型的生产上可以给予相适应的加工方法。数控车床在加工方面的精确程度很高，加工产品的质量也比较稳定。由于数控车床可以将多个坐标进行统一联动，所以它可以加工图形比较复杂的产品零件。
其次，在加工零件过程中，如果零件发生更改，可以直接更改数控程序即可，这样更加方便操作，也可以大大节省在生产过程中所消耗的时间。数控车床不仅仅有较高的精密度以及刚硬性，还有非常高的生产效率，它是一般传统车床的三至五倍。所以数控车床的自动化水平比较高，可以大大降低劳动力的
产出。
最后，在使用数字信息和处理代码以及传输程序的过程中，数控车床的现代化生产管理优势更加明显。通过计算机对于相关信息的处理与控制方法，为计算机的协助设计和生产以及现代化管理做了良好的铺垫。这不仅仅要求操作人员有良好的专业素质，对于技术维修人员也要求有较高的专业技术水平。
2 数控车床的组成架构分析
1)数控车床的组成部分。数控车床的组成分为很多部分，一般情况下它是由伺服装置、驱动设备、CNC单元 、传输设备、可以编写程序的控制器以及电气控制设备、车床本体、协助装备及检测装置所组成。
2)车床本体。数控车床的车床本身与传统的车床比较类似，由主轴和进给传动装备、车床本身、生产台和协助运动装备、液压气动和润滑装备、制冷设备等组成。但数控车床在很多结构上也发生了改变，如整体装备、外表设计、传动和刀具设备的结构以及操作设置等，更改数控车床的一些结构主要是为了更好地适应数控车床的自动化要求以及最大限度地发挥其在机械加工方面的优势。
3)传输装置。在数控车床发展早期，传输中的输入装置由一开始的可以穿孔的纸带(已经停止使用)演变成盒装的磁带，然后演变成像磁盘或是键盘等样式的方便携带的硬件，这种形式最大限度地有助于信息的输入工作。目前，主要采用DNC 网络通讯的方法进行数据的输入工作。一般情况下，人们将输出内部的工作数值称为输出装置，通常在车床刚刚开始工作的时候需要将数值输出并做好保存处理，等车床运行一定时间后，再将这些输出的数据与历史参数做对比，这样可以更好地有助于辨别车床的正常运行。
4)能够编程的控制器。能够编程的控制器主是以微处理器为根本，便于使用的可自动控制的装置，它主要应用于工业操作中。最开始设计此装备的原因是想实现生产设备的系统性以及对开关的自由控制，所以这种能够编程的控制器在生产中被广泛应用。
3 关于电气控制系统的设计
1)对伺服驱动电气控制系统的设计。车床和CNC装备的关联部分便是伺服系统。先由CNC装备发出相关控制数据，再通过伺服驱动系统变成系统坐标轴的相对运动，以此来完成整体程序所要求的操作内容。由于伺服驱动系统的功能强大，所以它对于数控车床的整体功能起到非常关键的作用，因此对伺服驱动系统的整体要求也相对较高一些。
2)对主轴电气控制系统的设计。主轴的精密程度对于加工零件的精密度有直接的影响，它的功能牵连到车床的整体工作时效、产品的加工范围、零件加工的质量等。按照要求，数控系统要控制主轴旋转的速度及其运行位置，一般程序默认的标准配置是数字主轴，它具有高可控的准确度，良好的波动响应等特点。模拟主轴与传统的齿轮变速器不同，模拟主轴具有明显的优势，相比其优势是有比较短的传动链、加工时效和旋转的准确度更高、运行安全且无噪音、可调节的连续速度、性价比更高等。
4 结束语
综上所述，通过对数控车床的工作原理以及组成架构的分析和探究，同时对数控车床的电气系统进行分析和设计，它具有效率高、精密度高、可靠性高、性价比高等特点，车床的电气系统设计是车床最关键的部分。经过实践分析，数控技术对数控设备有着至关重要的推动作用，特别是在电气控制系统中发挥着强大的动力和作用。因此，电气自动化数控车床电气控制的设计研究对于我国的制造业意义非凡，有效推动了我国制造业的飞速发展，同时也带动了相关产业的发展和延伸。数控技术的飞速发展也证明了我国机械制造行业的现代化突破和科学技术的迅猛发展，对我国未来制造业的国际化发展水平做出了一份贡献。
参考文献
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[4]杨林建.机床电气控制技术[M].北京：理工大学出版社，2008.
[5]邓星钟.机电传动控制武汉[M].华中科技大学出版社，2007.
线路设计与电气控制论文范文第6篇
摘要：针对应用型本科电气专业的特点与要求，为适应电气领域新的发展方向，增强学生实践动手能力，新开设了“电气控制课程设计”课程新项目，针对其中的步进电机驱动系统这个设计题目，给出了全部设计项目参考内容及指导事项，该设计项目软硬件兼顾，难易适中，比较适合一个两周的课程设计的工作量。
关键词：步进电机驱动系统；课程设计；软硬件；GAL
作者简介：孙冠群（1974-），男，河北涞水人，中国计量学院现代科技学院，讲师；
陈卫民（1972-），男，江西广丰人，中国计量学院机电工程学院，副教授。
课程设计是典型的实践类课程，它对培养学生的实践动手能力非常重要，是典型的理论联系实际的教学形式。
电气控制课程设计是很多高校应用型电气专业本科阶段一门重要的实践课程，该课程设计针对电力电子及电机控制方向开设题目。近年来，随着全社会电机控制应用领域的发展变化，为适应此种新形式，同时又要适宜高校教学的实际情况，对该课程设计题目进行了改革，设计了“步进电机驱动系统”课程设计题目，该题目工作量适中、软硬件兼顾，可充分锻炼学生的实践动手能力。
本文给出了步进电动机驱动系统软硬件设计的典型案例，在教学中此案例分阶段逐步向学生公开。
一、设计背景
步进电机具有转矩大、惯性小、响应频率高等优点，因此，其具有瞬间起动与急速停止的优越特性。与其他驱动元件相比，步进电动机通常不需要反馈就能对位移或速度的精确控制信号执行动作，它输出的转角或位移精度高，误差不会积累。由于属于开环控制，控制系统结构简单，一般也与多类数字设备兼容，价格便宜。其广泛用于简易数控机床、送料机构、仪器仪表、光电变换驱动等领域。
二、设计步骤及要求
第一，学生事先需查阅有关资料，学习并熟悉步进电动机及其基本控制原理。
第二，针对四相步进电动机，在教师指导下确定系统总体实现方案，并熟悉总体驱动控制原理。
第三，利用EDA设计软件（如PROTEL99SE），设计四相步进电动机驱动器硬件电路原理图，并与指导教师协商后确定电路原理图。
第四，查阅有关资料，熟悉相关元器件，尤其是涉及脉冲分配的芯片（如GAL器件）；编写四相步进电动机驱动用双四拍脉冲分配软件，并烧录程序。
第五，焊接调试主控芯片（如GAL）电路，重点调试其基本逻辑关系以及正/反转、起停控制信号。
第六，查阅有关资料，熟悉隔离与整形放大器（如光耦、功率放大集成器件）电路结构原理，焊接剩余部分全部电路。
第七，调试系统电路，要求电机可变脉冲频率调速。
第八，依据查阅的参考资料、设计原理及具体实现方案、调试的实验数据及其他结果结论，认真撰写课程设计报告。
三、设计原理
1.概述
（1）电动机。步进电动机是一种将电脉冲转化为角位移的机电执行元件。每外加一个控制脉冲，电机就运行一步，故称为步进电动机或脉冲马达。它可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的，同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。步进电动机可以作为一种控制用的特种电机，由于其没有积累误差（精度为100%）的特点，广泛应用于各种开环控制。本课程设计选用四相绕组结构的永磁式小型步进电动机。
（2）变频脉冲信号。变频信号源是一个脉冲频率能由几Hz到几十kHz连续变化的脉冲信号发生器，常见的有多谐振荡器和单结晶体器构成的弛张振荡器，它们都是通过调节R和C的大小，以改变充放电的时间常数，得到各种频率的脉冲信号。本课程设计所需的变频脉冲信号由专用脉冲发生器提供。
（3）脉冲分配。脉冲分配器又称环形分配器，它根据运行指令按一定的逻辑关系分配脉冲，通过功率放大器加到步进电动机的各相绕组，使步进电动机按一定的方式运行，并实现正反转控制和定位。脉冲分配器的功能可以用硬件来实现，也可以用软件来实现。本课程设计的推荐方案采用数字逻辑器件，通过编写逻辑软件程序实现。
（4）功率放大。功率放大器的作用是将脉冲发生器的输出脉冲进行功率放大，给步进电动机相绕组提供足够的电流，驱动步进电动机正常工作。一般小型步进电动机常用MOSFET功率放大集成电路实现。
2.设计原理实现
（1）总体电路设计。步进电动机可选用常见12VDC供电的四相永磁式步进电动机。变频脉冲信号选用常用的函数（脉冲）发生器，可方便得到各种频率的脉冲信号。脉冲分配器采用GAL16V8（或PAL16V8）器件，采用数字逻辑即FM法编程实现脉冲信号的分配。功率驱动部分，因设计所用步进电动机绕组电流较小，采用ULN2003达林顿晶体管可满足功率要求。光耦建议选用TIL113，它是一款较高速的具有一定线性度的光耦放大器，可避免大电流窜入控制电路部分，另外比起一些常规的光耦，其可通过较高的脉冲频率，并在合理范围内具有相当的线性度。总体电路原理图见图1。
该电路的CP脉冲即为输入的可变频率的数字脉冲，可实现启/停快速控制、正/反转调节等。全案也仅需一套直流电源电路产生+12VDC和+5VDC。
下面分别介绍各个部分的设计原理。
（2）脉冲分配器。步进电动机各相绕组是按一定的节拍，依次轮流通电工作的。为此，需用脉冲分配器将脉冲按规定的通电方式分配到各相。我们选用四相双四拍，即任何瞬时有两相符合运行所需扭矩要求的绕组通电产生扭矩。设A、B、C、D分别表示四相步进电动机的四相绕组，正转方式为AB-BC-CD-DA-AB，反转方式为AB- DA- CD- BC-AB，则其状态真值表如表1所示。
表中，当RESET=1时复位，当RESET=0时电动机起动。F表示运行方向，F=1时正转，F=0时反转。A1、B1、C1、D1分别表示前一状态的输出；A2、B2、C2、D2分别表示下一状态的输出。
根据真值表得逻辑表达式如下：
根据GAL16V8的管脚配置图，应用PROTEL提供的PLD语言编辑器，用FM法编程（或REBEL），合并正反向、使能端，可得到以下完整程序：
（3）功率放大电路。在GAL16V8脉冲分配器和ULN2003功率放大电路之间加入光电耦合器件TIL113，用来起到电气隔离作用，隔离电动机启动、冲击电流等干扰信号对GAL的影响，确保驱动系统的安全稳定。但加入此光耦后缺点是其输出速度变低，最高频率降低，使电动机的调速范围不高。特别指出的是，采用该光耦后，通过实验，该光耦频率最高要控制在200Hz以内，通过核算，在设计调试中脉冲发生器提供的最高频率要低于800Hz。
功率放大所需ULN2003是由7个NPN型大电压、大电流的达林顿管组成，所有单元都内部集成了序列二极管。输出电压-0.5V到50V，输出最大电流可达0.5A，完全符合本设计的要求。因为步进电动机只有四相，只需选用其中的四个输入端。
四、调试
所需工具：数字万用表、数字示波器、测速表、脉冲信号发生器、+5V与+12V直流电源、接示波器电源所需的隔离变压器等。
调试重点内容：测试GAL器件的输入输出信号；测试光耦两侧信号；测试ULN2003输出驱动信号与GAL逻辑信号的一致性；通过给定脉冲信号频率，核算电动机速度值，并与实测值比较，给出误差分析结论。
注意事项：启动时给定脉冲频率不高于400Hz；数字示波器所接220VAC电源需经隔离变压器。
五、分组说明
本设计由一个工作团队共同完成，每个团队三人，各有侧重，具体分工由三位学生协商决定，其中：
学生一：主要负责“设计要求”中的1、2、3、7、8项；
学生二：主要负责“设计要求”中的1、2、4、5、7、8项；
学生三：主要负责“设计要求”中的1、2、6、7、8项。
六、设计报告说明
课程设计报告要有前言、系统设计原理或设计方案、系统各小模块的软硬件设计思路或实现方法、实验数据或其他结果结论，文末列出参考文献。注意因为每个学生之间的差别，在设计报告中每一位学生对自己单独负责（其他2位学生配合）的部分要重点阐述（设计思路与实现方法）。最后要对测试结果给出分析结论。
参考文献：
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