電氣控制原理電路設(shè)計(jì)是原理設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容，各項(xiàng)設(shè)計(jì)指標(biāo)通過(guò)它來(lái)實(shí)現(xiàn)，它又是工藝設(shè)計(jì)和各種技術(shù)資料的依據(jù)。
一、電氣控制原理電路的基本設(shè)計(jì)方法
電氣控制原理電路設(shè)計(jì)的方法主要有分析設(shè)計(jì)法和邏輯設(shè)計(jì)法兩種。
1、分析設(shè)計(jì)法
分析設(shè)計(jì)法是根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求選擇適當(dāng)?shù)幕究刂骗h(huán)節(jié)（單元電路）或?qū)⒈容^成熟的電路按其聯(lián)鎖條件組合起來(lái)，并經(jīng)補(bǔ)充和修改，將其綜合成滿足控制要求的完整線路。當(dāng)沒(méi)有現(xiàn)成的典型環(huán)節(jié)時(shí)，可根據(jù)控制要求邊分析邊設(shè)計(jì)。
分析設(shè)計(jì)法的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)單，無(wú)固定的設(shè)計(jì)程序，它是在熟練掌握各種電氣控制電路的基本環(huán)節(jié)和具備一定的閱讀分析電氣控制電路能力的基礎(chǔ)進(jìn)行的，容易為初學(xué)者所掌握，對(duì)于具備一定工作經(jīng)驗(yàn)的電氣技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，能較快地完成設(shè)計(jì)任務(wù)，因此在電氣設(shè)計(jì)中被普遍采用；其缺點(diǎn)是設(shè)計(jì)出的方案不一定是最佳方案，當(dāng)經(jīng)驗(yàn)不足或考慮不周全時(shí)會(huì)影響線路工作的可靠性。為此，應(yīng)反復(fù)審核電路工作情況，有條件時(shí)還應(yīng)進(jìn)行模擬試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)修改，直到電路動(dòng)作準(zhǔn)確無(wú)誤，滿足生產(chǎn)工藝要求為止。
2、邏輯設(shè)計(jì)法
邏輯設(shè)計(jì)法是利用邏輯代數(shù)來(lái)進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，從生產(chǎn)機(jī)械的拖動(dòng)要求和工藝要求出發(fā)，將控制電路中的接觸器、繼電器線圈的通電與斷電，觸點(diǎn)的閉合與斷開(kāi)，主令電器的接通與斷開(kāi)看成邏輯變量，根據(jù)控制要求將它們之間的關(guān)系用邏輯關(guān)系式來(lái)表達(dá)，然后再化簡(jiǎn)，做出相應(yīng)的電路圖。
邏輯設(shè)計(jì)法的優(yōu)點(diǎn)是能獲得理想、經(jīng)濟(jì)的方案，但這種方法設(shè)計(jì)難度較大，整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程較復(fù)雜，還要涉及一些新概念，因此，在一般常規(guī)設(shè)計(jì)中，很少單獨(dú)采用。其具體設(shè)計(jì)過(guò)程可參閱專(zhuān)門(mén)論述資料，這里不再作進(jìn)一步介紹。
二、電氣原理圖設(shè)計(jì)的基本步驟
電氣原理圖設(shè)計(jì)的基本步驟是：
（l）根據(jù)確定的拖動(dòng)方案和控制方式設(shè)計(jì)系統(tǒng)的原理框圖。
（2）設(shè)計(jì)出原理框圖中各個(gè)部分的具體電路。設(shè)計(jì)時(shí)按主電路、控制電路、輔助電路、聯(lián)鎖與保護(hù)、總體檢查反復(fù)修改與完善的先后順序進(jìn)行。
（3）繪制總原理圖。
（4）恰當(dāng)選用電器元件，并制訂元器件明細(xì)表。
設(shè)計(jì)過(guò)程中，可根據(jù)控制電路的簡(jiǎn)易程度適當(dāng)?shù)剡x用上述步驟。
三、原理圖設(shè)計(jì)中的一般要求
一般來(lái)說(shuō)，電氣控制原理圖應(yīng)滿足生產(chǎn)機(jī)械加工工藝的要求，電路要具有安全可靠，操作和維修方便，設(shè)備投資少等特點(diǎn)，為此，必須正確地設(shè)計(jì)控制電路，合理地選擇電器元件。原理圖設(shè)計(jì)應(yīng)滿足以下要求：
1、電氣控制原理應(yīng)滿足工藝的要求
在設(shè)計(jì)之前必須對(duì)生產(chǎn)機(jī)械的工作性能、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和實(shí)際加工情況有充分的了解，并在此基礎(chǔ)上來(lái)考慮控制方式，起動(dòng)、反向、制動(dòng)及調(diào)速的要求，設(shè)置各種聯(lián)鎖及保護(hù)裝置。
2、控制電路電源種類(lèi)與電壓數(shù)值的要求
對(duì)于比較簡(jiǎn)單的控制電路，而且電器元件不多時(shí)，往往直接采用交流380v或220v電源，不用控制電源變壓器。對(duì)于比較復(fù)雜的控制電路，應(yīng)采用控制電源變壓器，將控制電壓降到110v或48v、24v。這種方案對(duì)維修、操作以及電器元件的工作可靠均有利。
對(duì)于操作比較頻繁的直流電力傳動(dòng)的控制電路，常用220v或110v直流電源供電。直流電磁鐵及電磁離合器的控制電路，常采用24v直流電源供電。
交流控制電路的電壓必須是下列規(guī)定電壓的一種或幾種：
6v，24v，48v，110v（優(yōu)選值），220v，380v，50hz。
直流控制電路的電壓必須是下列規(guī)定電壓的一種或幾種：
6v，12v，24v，48v，110v，220v。
3、確保電氣控制電路工作的可靠性、安全性
為保證電氣控制電路可靠地工作，應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面：
（1）電器元件的工作要穩(wěn)定可靠，符合使用環(huán)境條件，并且動(dòng)作時(shí)間的配合不致引起競(jìng)爭(zhēng)。
復(fù)雜控制電路中，在某一控制信號(hào)作用下，電路從一種穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一種穩(wěn)定狀態(tài)，常常有幾個(gè)電器元件的狀態(tài)同時(shí)變化，考慮到電器元件總有一定的動(dòng)作時(shí)間，對(duì)時(shí)序電路來(lái)說(shuō)，就會(huì)得到幾個(gè)不同的輸出狀態(tài)。這種現(xiàn)象稱(chēng)為電路的“競(jìng)爭(zhēng)”。而對(duì)于開(kāi)關(guān)電路，由于電器元件的釋放延時(shí)作用，也會(huì)出現(xiàn)開(kāi)關(guān)元件不按要求的邏輯功能輸出的可能性，這種現(xiàn)象稱(chēng)為“冒險(xiǎn)”。
“競(jìng)爭(zhēng)”與“冒險(xiǎn)”現(xiàn)象都將造成控制電路不能按照要求動(dòng)作，從而引起控制失靈。通常所分析的控制電路電器的動(dòng)作和觸點(diǎn)的接通與斷開(kāi)，都是靜態(tài)分析，沒(méi)有考慮電器元件動(dòng)作時(shí)間，而在實(shí)際運(yùn)行中，由于電磁線圈的電磁慣性、機(jī)械慣性、機(jī)械位移量等因素，使接觸器或繼電器從線圈的通電到觸點(diǎn)閉合，有一段吸引時(shí)間；線圈斷電時(shí)，從線圈的斷電到觸點(diǎn)斷開(kāi)，有一段釋放時(shí)間，這些稱(chēng)為電器元件的動(dòng)作時(shí)間，是電器元件固有的時(shí)間，不同于人為設(shè)置的延時(shí)，固有的動(dòng)作延時(shí)是不可控制的，而人為的延時(shí)是可調(diào)的。當(dāng)電器元件的動(dòng)作時(shí)間可能影響到控制電路的動(dòng)作時(shí)，需要用能精確反映元件動(dòng)作時(shí)間及其互相配合的方法（如時(shí)間圖法）來(lái)準(zhǔn)確分析動(dòng)作時(shí)間，從而保證電路正常工作。
（2）電器元件的線圈和觸點(diǎn)的連接應(yīng)符合國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定
電器元件圖形符號(hào)應(yīng)符合gb4728中的規(guī)定，繪制時(shí)要合理安排版面。例如，主電路一般安排在左面或上面，控制電路或輔助電路排在右面或下面，元器件目錄表安排在標(biāo)題上方。為讀圖方便，有時(shí)以動(dòng)作狀態(tài)表或工藝過(guò)程圖形式將主令開(kāi)關(guān)的通斷、電磁閥動(dòng)作要求、控制流程等表示在圖面上，也可以在控制電路的每一支路邊上標(biāo)注出控制目的。
在實(shí)際連接時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
① 正確連接電器線圈。交流電壓線圈通常不能串聯(lián)使用，即使是兩個(gè)同型號(hào)電壓線圈也不能采用串聯(lián)后，接在兩倍線圈額定電壓的交流電源上，以免電壓分配不均引起工作不可靠。
在直流控制電路中，對(duì)于電感較大的電器線圈，如電磁閥、電磁鐵或直流電機(jī)勵(lì)磁線圈等，不宜與同電壓等級(jí)的接觸器或中間繼電器直接并聯(lián)使用。如圖4-2a）所示，當(dāng)觸點(diǎn)km斷開(kāi)時(shí)，電磁鐵ya線圈兩端產(chǎn)生較大的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，加在中間繼電器ka的線圈上，造成ka的誤動(dòng)作。為此在ya線圈兩端并聯(lián)放電電阻r，并在ka支路串入km常開(kāi)觸點(diǎn)，如圖4-2b）所示，這樣就能可靠工作。
② 合理安排電器元件和觸點(diǎn)的位置。對(duì)于串聯(lián)回路，電器元件或觸點(diǎn)位置互換時(shí)，并不響其工作原理，但在實(shí)際運(yùn)行中，影響電路安全并關(guān)系到導(dǎo)線長(zhǎng)短，
③ 防止出現(xiàn)寄生電路。寄生電路是指在控制電路的動(dòng)作過(guò)程中，意外出現(xiàn)不是由于誤操作而產(chǎn)生的接通電路。
= 4 \* gb3 ④ 盡量減少連接導(dǎo)線的數(shù)量，縮短連接導(dǎo)線的長(zhǎng)度。
= 5 \* gb3 ⑤ 控制電路工作時(shí)，應(yīng)盡量減少通電電器的數(shù)量，以降低故障的可能性并節(jié)約電能。
= 6 \* gb3 ⑥ 在電路中采用小容量的繼電器觸點(diǎn)來(lái)斷開(kāi)或接通大容量接觸器線圈時(shí)，要分析觸點(diǎn)容量的大小，若不夠時(shí)，必須加大繼電器容量或增加中間繼電器，否則工作不可靠。
4、應(yīng)具有必要的保護(hù)環(huán)節(jié)
控制電路在事故情況下，應(yīng)能保證操作人員、電氣設(shè)備、生產(chǎn)機(jī)械的安全，并能有效地制止事故的擴(kuò)大。為此，在控制電路中應(yīng)采取一定的保護(hù)措施。常用的有漏電開(kāi)關(guān)保護(hù)、過(guò)載、短路、過(guò)流、過(guò)壓、失壓、聯(lián)鎖與行程保護(hù)等措施。必要時(shí)還可設(shè)置相應(yīng)的指示信號(hào)。
5、操作、維修方便
控制電路應(yīng)從操作與維修人員的工作出發(fā)，力求操作簡(jiǎn)單、維修方便。
6、控制電路力求簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)
在滿足工藝要求的前提下，控制電路應(yīng)力求簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)。盡量選用標(biāo)準(zhǔn)電氣控制環(huán)節(jié)和電路，縮減電器的數(shù)量，采用標(biāo)準(zhǔn)件和盡可能選用相同型號(hào)的電器。