⑴ 机床电气控制线路设计通常包含哪些内容
一、控制方案的确定原则
电气设备的控制方案是多种多样的，因此，设计人员在设计时，应该本着简便、可靠、经济、实用的要求进行控制方案的制定。具体来说，设计人员应该遵循以下原则：经济效益是控制方式科学与否的重要标准。如果控制逻辑较为简单，其加工程序也较为稳定的生产设备，则适用于继电-接触控制方式，这是较为合理的；反之，如果是加工程序多变，则应该考虑采用编程序控制器；通用化指的是生产机械加工不同对象的通用化程度。如果加工一种或者几种零件的专用机床，其通用化程度低，那也是合理的，因为其可以保持较高的自动化程度，因此，这样的机床一般适用于固定的控制电路；而如果是单件、小批量的零件加工的通用机床，则应该采用数字程序或者编程控制器控制，因为其可以根据加工对象的不同设定不同加工程序，具有相当的灵活性和通用性；如果控制电路比较简单，则可以采用电网电源，如果元件多且电路复杂，则对电网电压隔离降压，减少故障的可能性。而对于自动化程度高的生产设备，就应该考虑采用直流电源，这样可以节省安装的空间，操作和维修也比较方便。事实上，影响方案确定的因素还有很多，在实际的设计中，最后方案的确定要根据设计人员的技术水平和判断力来决定。
二、电气控制线路的分析
机床的电气控制系统应保证机床的使用效能和正确的动作程序。在设计机床的电气原理图之前，应当确定电气控制的方案。控制方式应当与机床的通用化和专用化的程度相适应。对于专用机床，其工作程序往往是固定的，使用中并不需要经常改变原有的程序。因此，控制线路在结构上往往做成“固定”式的。对于一些数控机床，为了适应不同的工艺过程的需要，机床的工作程序往往需要在一定的范围内加以更改。在机床自动线中可根据控制要求和联锁条件的复杂程度不同，采用分散控制的控制方式。但是各台单机的控制方式和基本控制环节应尽量一致，以便简化设计和制造过程。自动工作循环的组成在方案中可列出有关步骤，或说明行程开关的布置与简图。如电磁铁或电磁阀的通断状态与所执行动作，对于机床自动线还应列出自动线的循环周期表。为控制线路原理设计提供具体要求和条件，如自动循环、手动调整、动作程序更换或控制系统的检测测试等等。联锁条件及电气保护机床的各种运动和操作，都是相互联系的。
三、电气控制路线的设计方法
设计人员在进行具体电路设计时，必须要根据主次原则进行设计，顺序为设计主电路，设计控制电路，信号电路及局部照明电路设计。在完成初步设计后，必须要仔细检查，保证线路符合设计要求，同时尽可能使之完善和简化，最后再根据实际需要选择所用电器的型号与规格。
（一）控制线路的设计要求
由于电气的种类繁多，因此不同用途的电气控制线路，其控制要求也不尽相同，但从规律上，还是必须要应满足一些基本要求。首先，应该满足生产机械的工艺要求，正确按照工艺的顺序工作，线路结构以简单为主要目标，尽量选用常用的且经过实际考验过的线路；其次，操作、调整和检修要符合方便的原则；最后，具有各种必要的保护装置和联锁环节，即使在误操作时也不会发生重大事故，工作稳定，安全可靠，符合使用环境条件。
（二）控制线路的设计方法
事实上，电气控制线路的设计方法主要归纳为两种：一种是经验设计法，另一种是逻辑设计法。所谓经验设计法是指，依照生产工艺的要求，根据电动机的控制方法，使用典型环节线路直接进行设计，首先设计出各个独立的控制电路，最后结合设备的工艺要求，来决定各部分电路的联锁或联系。这种方法的优点是简单，不过其缺点也很明显，即对于比较复杂的线路，就要求设计人员拥有丰富的工作经验，同时需要绘制大量的线路图，而且可能要进行多次的修改，才能得到符合要求的控制线路。所谓逻辑设计法是指采用逻辑代数进行设计，按此方法设计的线路结构合理，可节省所用元件的数量。
（三）设计控制线路注意事项
为了使线路设计得简单且准确可靠，在设计具体线路时，应注意以下几个问题：尽量减少连接导线，设计人员在设计控制电路时，必须考虑要电气设备各元器件的实际位置，应该在符合设计原则的基础上，尽可能减少配线时的连接导线。正确连接电器的线圈，从理论上看，电压线圈一般不能串联使用，原因就在于它们的阻抗不尽相同，这样就可能会造成两个线圈上的电压分配不等。而即使是两个同型号线圈，在外加电压是它们的额定电压之和的理想情况下，也不能这样连接。因为，电器动作是有先后的，而当一个接触器先动作时，其线圈阻抗增大，该线圈上的电压降增大，使另一个接触器不能吸合，如果情况严重，还可能使线圈烧毁。此外，如果电感量相差悬殊的两个电器线圈，也不应该并联连接。控制线路中应避免出现寄生电路寄生电路是线路动作过程中意外接通的电路。尽可能减少电器数量、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。
⑵ 电气控制设备设计所遵循的原则
一、电气控制系统设计的基本内容
机械设备的控制系统绝大多数属于电力拖动控制系统，因此生产机械电气控制系统设计的基本内容有以下几个方面：
１．确定电力拖动方案。
２．设计生产机械电力拖动自动控制线路。
３．选择拖动电机及电气元件，制定电器明细表。
４．进行生产机械电力装备施工设计
５．编写生产机械电气控制系统的电气说明书与设计文件
二、电力拖动方案确定的原则
对各类生产机械电气控制系统的设计，首要的是选择和确定合适的拖动方案。
主要根据设备的工艺要求及结构来选用电动机的数量，然后根据各生产机械的调速要求来确定调速方案，同时，应当考虑电动机的调速特性与负载特性相适应，以求得电动机充分合理的应用。
1．无电气调速要求的生产机械
在不需要电气调速和起动不频繁的场合，应首先考虑采用鼠笼式异步电动机。在负载静转矩很大的拖动装置中，可考虑采用绕线式异步电动机。对于负载很平稳、容量大、且起停次数很少时，则采用同步电动机更为合理，不仅可以充分发挥同步电动机效率高、功率因数高的优点，还可以调节励磁使它工作在过励情况下，提高电网的功率因数。
2．要求电气调速的生产机械
应根据生产机械的调速要求（如调速范围、调速平滑性、机械特性硬度、转速调节级数及工作可靠性等）来选择拖动方案，在满足技术指标的前提下，进行经济比较。最后确定最佳拖动方案。
调速范围D＝2～3，调速级数≤2～4。一般采用改变磁极对数的双速或多速笼式异步电动机拖动。
调速范围D＜3，且不要求平滑调速时，采用绕线式转子感应电动机拖动。但只适用于短时负载和重复短时负载的场合。
调速范围D＝3～10，且要求平滑调速时，在容量不大的情况下，可采用带滑差离合器的异步电动机拖动系统。若需长期运转在低速时，也可考虑采用晶闸管直流拖动系统。
调速范围D＝10～100时，可采用直流拖动系统或交流调速系统。
三相异步电动机的调速，以前主要依靠改变定子绕组的极数和改变转子电路的电阻来实现。目前，变频调速和串级调速已得到广泛的应用。
3．电动机调速性质的确定
电动机的调速性质应与生产机械的负载特性相适应。对于双速笼型异步电动机当定子绕组由Δ联接改为YY接法时，转速由低速转为高速，功率却变化不大，适用于恒功率传动；当定子绕组由Y联接改为YY接法时，电动机输出转矩不变，适用于恒转矩传动。对于直流他励电动机，改变电枢电压调速为恒转矩输出；而改变励磁调速为恒功率调速。
若采用不对应调速，即恒转矩负载采用恒功率调速或恒功率负载采用恒转矩调速，都讲使电动机额定功率增大D倍（D 为调速范围），且部分转矩未得到充分利用。所以电动机调速性质是指电动机在整个调速范围内转矩、功率与转速的关系。究竟是容许恒功率输出还是恒转矩输出，在选择条苏方法是，应尽可能使它与负载性质相同。
三、控制方案的确定原则
设备的电气控制方法很多，由继电器接触器的有触点控制，有无触点逻辑控制，有可编程序控制器控制、计算机控制等。总之，合理地确定控制方案，设计实现、简便、可靠、经济、适用的电力拖动控制系统的重要前提。
控制方案的确定，应遵循以下原则：
1．控制方式与拖动需要相适应。控制方式并非越先进越好，而应该以经济效益为标准。控制逻辑简单、加工程序基本固定的生产机械设备，采用继电器接触器控制方式比较合理；对于经常改变加工程序或控制逻辑复杂的生产机械设备，则采用可编程序控制器较为合理。
2．控制方式与通用化程度相适应。通用化是指生产机械加工不同对象的通用化程度，它与自动化是两个概念。对于某些加工一种或几种零件的专用机床，它的通用化程度很低，但它可以有较高的自动化程度，这种机床宜采用固定的控制电路；对于单件、小批量且可以加工形状复杂零件的通用机床，则采用数字程序控制，或采用可编程序控制器控制，因为他们可以根据不同的加工对象而设定不同的加工程序，因而有较好的通用性和灵活性。
3．控制方式应最大限度满足工艺要求。根据加工哦年工艺要求，控制线路应具有自动循环、半自动循环、手动调整、紧急快退、保护性连锁、信号指示和故障诊断等功能，以最大限度满足工艺要求。
4．控制电路的电源应当可靠。简单的控制电路可直接用电网电源，元件较多、电路较复杂的控制装置，可将电网电压隔离降压，以降低故障率。对于自动化程度较高的生产设备可采用直流电源，这有助于节省安装空间，便于同无触点元件连接，元件动作平稳，操作维修也比较安全。
影响方案确定的因素很多，最后选定方案的技术水平和经济水平，取决于设计人员的设计经验和设计方案的灵活运用。