工业电气设计中原理图的画法

李玉华

摘 要：随着信息和网络技术的应用，我国工业机械设备向自动化方向的快速发展形成了一个重要的自动化系统。其中，电气自动化设计在自动化系统中起着举足轻重的作用，是现代工业产品形成必不可少的技术。在电气自动化设计中，原理图的绘制是整个电气设计的核心，它是机械设备自动化运行流程的电路转化，便于电气系统的安装、调试、使用和维修。如何绘制电气原理图成为重要的课题。

关键词：电气设计；原理图；画法

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.17.105

1 电气原理图的基本回路构成

电气原理图一般由电源回路、主回路、控制回路、辅助回路等几部分组成。电源回路，就是电控柜电源进线并给各个用电设备进行配电的回路。回路主要由电源保护器件、电源指示器件和空气开关等组成，在原理图中，电源线一般画成横线，并以黄、绿、红三颜色区分三相线，中性线为浅蓝色，接地线为黄绿色。各个用电设备通过空气开关垂直地接在横向电源线的下方。用电设备的类别、用途和实际安装位置各有不同，空气开关要根据控制的用电设备的特性进行先后排序。在电源配电设计时要考虑三相负载平衡的问题，因为三相不平衡负载各相电流差别很大，电流过高的相线容易发热起火，从而引发电气火灾。因此单相用电设备要根据空气开关的额定电流大小的总和均衡地接在三相电源下面，保持三相负载平衡。主回路，通俗而言就是电机回路。电机回路的控制器一般情况为马达控制器、变频器、伺服控制器等，这主要是按照设备的工艺要求来设计的。根据控制器电压等级的不同，主回路又有交流380V和交流220V的配电电源区分，目前工业领域，很多品牌的变频器和伺服控制器都有三相电源和单相电源的电压等级选择，给我们的电气设计工作带来了很大的方便。不同功率的电机配置的控制器的额定电流大小不同，它们的额定电流大小又决定了上级空气开关的电流大小，因此我们在设计电路时要选择合适的电气件来达到安全控制的目的。控制回路，主要包含交流220V控制回路和直流24V控制回路。交流220V控制回路，也就是通过空气开关从电源回路的一条相线和零线上接下来作为被控制器件电源的回路，主要是指继电器、接触器的线圈回路，还有一些电缸、电滚筒、步进电机等的控制回路。在电气设计中，我们习惯选择接触器的线圈电压为220V，通过继电器建立接触器和系统控制模块之间的联系，这样提高了回路的安全性，减少了昂贵的控制模块的输出端口因负载电流大而出现的烧坏现象。目前工业控制系统中采用的控制模块主要是PLC，PLC的输入回路和输出回路的电源电压通常为直流24V，所以直流24V控制回路主要指控制模块的输入回路和输出回路。输入回路，主要是一些按钮、开关、传感器、报警装置、保护器件等的输入信号；输出回路，主要是电磁阀、继电器等作为负载元件形成的回路。直流24V控制回路我们选用的电源线颜色为棕色和蓝色，一般和信号元件的信号线放在一起组成多芯电缆。辅助回路，主要是一些信号和报警功能器件的电路，例如三色报警灯、蜂鸣器、光栅和带灯按钮等安全器件的接线回路，还有一些是电控柜之间的远程控制信号回路。

2 电路符号的标准应用

电气原理图是我们把复杂的电气系统抽象成的一个电路模型，用理想元件去代替实际电气系统中的真实元件，设计时我们是用规定的电路符号来表示各种理想元件的。电路符号包括文字符号和图形符号，必须采用国家规定的统一标准。例如接触器的文字符号为KM。若有多个相同种类的电气件，可以在文字符号后加上数字序号进行标示，例如用KM1和KM2表示两个不同的接触器。同一个电气元件的不同部件可以不画在一起，但需要用同一个文字符号标示。每个电气元件也有自己的图形符号，我们查找设计规范就可以找到标准的画法。在绘制电气原理图时，元件的图形符号可以逆时针旋转90度放置，但文字符号绝对不可以。在图纸设计中，所有的触点和按钮均应按不通电时的状态或者不受外力时的原始状态画出。PLC控制模块的输入回路分PNP和NPN接线方式，在选择输入端的电气元件时，我们一定要查看开关器件的特性。

3 连接线标注和端子标注

实际的电气线路中各个电气元件都不是孤立存在的，它们彼此之间都互相联系、互相制约。所以，我们在设计图纸的时候不是简单的摆放元件那么简单，它们之间都有能量和信号传递，传递的载体便是导线。导线有电源线和信号线的区分，主回路中的电源线我们一般都是单根导线连接用电设备；控制回路中，走向相同、区域相近的元件的信号线我们一般采用多芯线缆。画连接线时，应在导线上标明该导线的规格、型号、颜色、根数和电压等级等信息。连接线应避免交叉，有连接关系的导线应在连接处用实心圆点标注。一个项目的电气原理图不可能只有一张纸，那么不同纸张之间的电气导线连接是如何实现的呢？一般我们用中断线来实现跨纸张之间的导线连接，并在中断线的中断位置增加标记，例如变频器的报警信号接到控制模块的输入端子，两者属于不同的控制回路，我们就在变频器报警端子导线的中断位置标注信号的去处，在控制模块的输入端子连接导线的中断位置标注信号的来源。通常的，中断标注信息我们采用对象元件在图纸中的页码和行列位置。电控柜内的电气元件和现场设备上的电气元件是通过柜内端子连接在一起的，这样保证了电控柜的独立性。在绘制原理图时我们要在导线上体现端子这一媒介，所以在图纸中，柜内器件和柜外器件相连的每根导线上都应标注端子代号。根据电流大小的不同，端子大小也不一样，我们最好分类区分，同一类的端子我们用数字进行排序。

4 图纸幅面

目前我们常用的电气设计绘图软件主要是CAD、EPLAN等，无论哪种绘图软件，图纸布局都很重要。在图纸的每个页面中，水平方向和垂直方向上，都要有基准，保证所有的电气元件在水平方向和垂直方向上排列整齐，美化图纸的同时方便系统分析。图纸幅面，可以利用模板也可以自己制作喜歡的幅面，幅面尺寸我们一般用A3或者A4的，绘图时保证布局紧凑、清晰和使用方便。

参考文献：

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