电气控制系统图

电气控制电路是由许多电气元器件按具体要求而组成的一个系统。为了表达生产机械电气控制系统的原理、结构等设计意图，同时也为了方便电气元器件的安装、调整、使用和维修，必须将电气控制系统中各电气元器件的连接用一定的图形表示出来，这种图就是电气控制系统图。为了便于设计、阅读分析、安装和使用控制电路，电气控制系统图必须采用统一规定的符号、文字和标准的画法。

电气控制系统图主要包括电气原理图、电气安装接线图、电器元件布置图等。各种图的图纸尺寸一般选用297mm×210mm、297mm×420mm、297mm×630mm、297mm×840 mm4种幅面，特殊需要可按《机械制图》国家标准选用其他尺寸。本书将主要介绍电气原理图、电气安装接线图和电器布置图。

2.1.1 常用电气控制系统的图示符号

目前我国已经加入WTO，电气工程技术要与国际接轨，要与WTO中的各国交流电气工程技术，必须具备通用的电气工程语言，因此，国家标准局参照国际电工委员会(IEC)颁布的有关文件，制定了我国电气设备的有关国家标准，如GB/T4728.1～13—1996—2000《电气简图用图形符号》、GB4728—85《电气图常用图形符号》、GB7159—87《电气技术中的文字符号制定通则》等。

1.图形符号

图形符号通常用于图样或其他文件，以表示一个设备或概念，它包括符号要素、一般符号和限定符号。

1)符号要素

符号要素是一种具有确定意义的简单图形，必须同其他图形组合才能构成一个设备或概念的完整符号。如接触器常开主触点的符号就由接触器触点功能符号和常开触点符号组合而成。

2)一般符号

一般符号是用以表示一类产品或此类产品特征的一种简单的符号。如电动机的一般符号为“*”，“* ”号用M代替可以表示电动机，用G代替可以表示发电机。

3)限定符号

限定符号是用于提供附加信息的一种加在其他符号上的符号。限定符号一般不能单独使用，但它可以使图形符号更具多样性。例如，在电阻一般符号的基础上分别加上不同的限定符号，就可以得到可变电阻、压敏电阻、热敏电阻等。

2.文字符号

文字符号适用于电气技术领域中技术文件的编制，用以标明电气设备、装置和元器件的名称及电路的功能、状态和特征。文字符号分为基本文字符号和辅助文字符号。

1)基本文字符号

基本文字符号有单字母符号和双字母符号两种。单字母符号是按拉丁字母顺序将各种电气设备、装置和元器件划分为23个大类，每一类用一个专用单字母符号表示，如“C”表示电容类，“R”表示电阻类。

双字母符号是由一个表示种类的单字母符号与另一字母组成，组合形式是以单字母符号在前，另一个字母在后的次序列出。如“F”表示保护器件类，“FU”则表示熔断器。

2)辅助文字符号

辅助文字符号是用以表示电气设备、装置和元器件以及电路的功能、状态和特征的，如“L”表示限制，“RD”表示红色等。辅助文字符号也可以放在表示种类的单字母符号后边组成双字母符号，如“SP”表示压力传感器，“YB”表示电磁制动器等。为简化文字符号，若辅助文字符号由两个以上字母组成时，允许只采用其第一位字母进行组合，如“MS”表示同步电动机。辅助文字符号还可以单独使用，如“ON”表示接通，“M”表示中间线等。

3)补充文字符号的原则

当基本文字符号和辅助文字符号不能满足使用要求时，可按国家标准中文字符号组成原则予以补充。

(1)在不违背国家标准文字符号编制原则的条件下，可采用国际标准中规定的电气技术文字符号。

(2)在优先采用基本文字符号和辅助文字符号的前提下，可补充国家标准中未列出的双字母符号和辅助文字符号。

(3)使用文字符号时，应按有关电气名词术语国家标准或专业技术标准中规定的英文术语缩写而成。基本文字符号不得超过两个字母，辅助文字符号一般不能超过3个字母。

3.接线端子标记

三相交流电源引入线采用L1、L2、L3标记，中性线为N。

电源开关之后的三相交流电源主电路分别按U、V、W顺序进行标记，接地端为PE。

电动机分支电路各接点标记采用三相文字代号后面加数字来表示，数字中的个位数表示电动机代号，十位数表示该支路接点的代号，从上到下按数值的大小顺序标记。如U11表示M1电动机的第一相的第一个接点代号，U21为第一相的第二个接点代号，以此类推。

电动机绕组首端分别用U1、V1、W1标记，尾端分别用U2、V2、W2标记，双绕组的中点则用U3、V3、W3标记。也可以用U、V、W标记电动机绕组首端，用U'、V'、W'标记绕组尾端，用U″、V″、W″标记双绕组的中点。

分级三相交流电源主电路采用三相文字U、V、W的前面加上阿拉伯数字1、2、3等来标记，如1U、1V、1W及2U、2V、2W等。

控制电路采用阿拉伯数字编号，一般由3位或3位以下的数字组成。标注方法按等电位原则进行，在垂直绘制的电路中，标号顺序一般由上而下编号，凡是线圈、绕组、触点或电阻、电容等元件所间隔的线段，都应标以不同的电路标号。

4.项目代号

在电路图上，通常用一个图形符号表示的基本件、部件、组件、功能单元、设备、系统等，被称为项目。项目代号是用以识别图、图表、表格中和设备上的项目种类，并提供项目的层次关系、种类、实际位置等信息的一种特定的代码。通过项目代号可以将图、图表、表格、技术文件中的项目与实际设备中的该项目一一对应和联系起来。

2.1.2 电气原理图

用图形符号和项目代号表示电路各个电器元件连接关系和电气工作原理的图称为电气原理图。由于电气原理图结构简单，层次分明，适于分析、研究电路工作原理等特点，因而广泛应用于设计和生产实际中，图2-1即为CW6132型普通车床电气原理图。

图2-1 CW6132型普通车床电气原理图

在绘制电气原理图时，一般应遵循以下原则。

(1)电气原理图应采用规定的标准图形符号，主电路与辅助电路分开，并依据各电器元件的动作顺序等绘制。其中主电路就是从电源到电动机大电流通过的路径。辅助电路包括控制电路、照明电路、信号电路及保护电路等，由继电器和接触器的线圈、继电器的触点、接触器的辅助触点、按钮、照明灯、信号灯、控制变压器等电器元件组成。

(2)电器的触点位置应按电器未受外力或其线圈未通电时的状态画出。

(3)控制系统内的全部电动机、电器和其他器械的带电部件，都应在原理图中表示出来。

(4)在原理图上方将图分成若干图区，并标明该区电路的用途与作用;在继电器、接触器线圈下方列有触点表，以说明线圈和触点的从属关系。

(5)原理图上应标出各个电源电路的电压值、极性、频率及相数，某些元器件的特性(如电阻、电容、变压器的数值等)，不常用电器(如位置传感器、手动触点等)的操作方式、状态和功能。

(6)动力电路的电源电路绘成水平线，受电部分的主电路和控制保护支路，分别垂直绘制在动力电路下面的左侧和右侧。

(7)原理图中，各个电器元件在控制电路中的位置，不按实际位置画出，应根据便于阅读的原则安排，但为了表示是同一元件，电器的不同部件要用同一文字符号来表示。

(8)电器元件应按功能布置，并尽可能按工作顺序排列，其布局顺序应该是从上到下，从左到右。

(9)电气原理图中，有直接联系的交叉导线连接点，要用黑圆点表示;无直接联系的交叉导线连接点不画黑圆点。

2.1.3 电器元件布置图

电器元件布置图所绘内容为原理图中各元器件的实际安装位置，可按实际情况分别绘制，如电气控制柜中的电器板、控制面板等，也可以集中绘制在一张图上。电器元件布置图是控制设备生产及维护的技术文件，电器元件的布置应注意以下几个方面。

(1)体积大和较重的电器元件应安装在电器安装板的下面，而发热元件应安装在电器板的上面。

(2)强电弱电应分开。弱电应屏蔽，以防止外界干扰。

(3)需要经常维护、检修、调整的电器元件安装位置不宜过高或过低。

(4)电器元件的布置应考虑整齐、美观、对称。外形尺寸与结构类似的电器安装在一起，以利加工、安装和配线。

(5)电器元件布置不宜过密，要留有一定间距，如有走线槽，应加大各排电器间距，以利于布线和维护。

布置图根据电器元件的外形绘制，并标出各元件间距尺寸。每个电器元件的安装尺寸及其公差范围，应严格按产品手册标准标注，作为底板加工依据，以保证各电器顺利安装。在电器布置图中，还要选用适当的接线端子板或接插件，按一定顺序标上进出线的接线号。

图2-2(a)为与图2-1对应的电器柜内的电器元件布置图。图中FU1～FU4为熔断器、KM为接触器、FR为热继电器、TC为照明变压器、XT为接线端子板。

图2-2(b)为CW6132型车床设备整体电器元件布置图。图中QS为电源开关，Q1为转换开关，Q2为照明开关，SB1为停止按钮，SB2为启动按钮，M1，M2分别为主轴电动机和冷却泵电动机，EL为照明灯。

2.1.4 电气安装接线图

安装接线图是电气原理图的具体实现形式，它是用规定的图形符号按各电器元件相对位置而绘制的实际接线图，因而可以直接用于安装配线。由于电气安装图在具体的施工、维修中能够起到电气原理图无法起到的作用，所以它在生产现场得到了普遍应用。电气安装图是根据电器位置布置最合理、连接导线最经济等原则来安排的。一般来说，绘制电气安装图应按照下列原则进行。

图2-2 CW6132型普通车床电器元件布置图

(a)电器柜内;(b)车床设备整体

(1)接线图中的各电器元件的图形符号、文字符号及接线端子的编号应与电气原理图一致，并按电气原理图连接。

(2)各电器元件均按其在安装底板中的实际安装位置绘出，元件所占图面按实际尺寸以统一比例绘制。

(3)一个元件的所有部件绘在一起，并且用点画线框起来，即采用集中表示法。有时将多个电器元件用点画线框起来，表示它们是安装在同一安装底板上的。

(4)安装底板内外的电器元件之间的连线通过接线端子板进行连接，安装底板上有几个接至外电路的引线，端子板上就应绘出几个线的接点。

(5)绘制安装接线图时，走向相同的相邻导线可以绘成一股线。

图2-3就是根据上述原则绘制的与图2-1对应的电器箱外连部分电气安装接线图。

图2-3 CW6132型普通车床电气安装接线图

2.1.5 阅读和分析电气控制电路图的基本方法

电气控制电路图识图的基本方法是“先机后电、先主后辅、化整为零、集零为整、统观全局、总结特点”。

1.先机后电

首先了解生产机械的基本结构、运行情况、工艺要求、操作方法，以期对生产机械的结构及其运行有个总体的了解，进而明确对电力拖动的要求，为分析电路做好前期准备。

2.先主后辅

先阅读主电路，看设备由几台电动机拖动、各台电动机的作用，结合加工工艺分析电动机的启动方法、有无正反转控制、采用何种制动方式、采用哪些电动机保护措施，然后再分析辅助电路。

从主电路入手，根据每台电动机、电磁阀等执行电器的控制要求去分析它们的控制内容(包括启动、方向控制、调速和制动等)。

3.化整为零

在分析控制电路时，根据主电路中各电动机、电磁阀等执行电器的控制要求，逐一找出控制电路中的控制环节，将电动机控制电路，按功能不同划分为若干个局部控制电路来进行分析。其步骤为:①从执行电器(电动机、电磁阀等)着手，看主电路上有哪些控制电器的触点，根据其组合规律看控制方式;②根据主电路的控制电器主触点文字符号，在控制电路中找到有关的控制环节及环节间的相互联系，将各台电动机的控制电路划分成若干个局部电路，对每一台电动机的控制电路，又按启动环节、制动环节、调速环节、反向运行环节来分析电路;③设想按动了某操作按钮(应记住各信号元件、控制元件或执行元件的原始状态)，查对电路，观察电器元件的触点是如何控制其他电器元件动作的，再查看这些被带动的控制电器元件的触点又是如何控制执行电器或其他电器元件动作的，并随时注意控制电器元件的触点使执行电器有何运动，进而驱动被控机械有何运动，还要继续追查执行元件带动机械运动时，会使哪些信号元件状态发生变化。

4.集零为整、统观全局、总结特点

在逐个分析完局部电路后，还应统观全部电路，看各局部电路之间的联锁关系，机、电、液之间的配合情况，电路中设有哪些保护环节，以期对整个电路有清晰的了解。对电路中的每个电路、电器中的每个触点的作用都应了解清楚。

最后总体检查，经过化整为零，初步分析了每一个局部电路的工作原理以及各部分之间的控制关系后，还必须用“集零为整”的方法，检查整个控制电路，看是否有遗漏。特别要从整体角度去进一步检查和理解各控制环节之间的联系，理解电路中每个电器元件的作用。在读图过程中，特别要注意相互间的联系和制约关系。