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摘要：继电器和接触器控制线路的设计在电气控制系统中有着至关重要的作用，其设计的优劣往往决定了整个电气控制系统的稳定性、可靠性和安全性。本文阐述了如何优化控制线路设计。
关键词：继电器；接触器；经验；逻辑；寄生电路；电路的竞争现象
设计方法
继电器和接触器控制线路设计程序一般遵循的是：根据生产工艺流程以及它对电气控制线路的要求，以选择自动控制的方法和原则；接着设计自动控制线路原理图；根据原理图选择所需要的电器元件；最后绘出现场硬件安装接线图。
对自动控制线路设计的基本要求是：
1. 满足生产工艺要求和充分考虑用户需求；
2. 线路简单明了，布局合理，正确选择电器元件并得到充分利用；
3. 操作、維修尽可能方便；
4. 设置各种故障后保护设备和防止发生故障的环节；
5. 能长期准确、稳定、可靠、安全地工作。
自动控制线路原理图的设计方法一般可归纳为两种：经验设计法和逻辑分析法。
经验设计法
经验设计法是根据生产工艺的要求，靠设计人员的实际经验，用一些基本控制线路如典型环节加以合理组合，从而形成自动控制线路。这种方法比较简单，但在设计比较复杂的线路时，要求设计人员有较多丰富的工作经验，加以反复思考、比较、修改后才能设计出一个比较完善合理的控制线路，再经实践检验，方可最后确定设计的线路。
设计思路与注意问题
1.首先必须切实掌握生产设备的工艺要求、工作程序、每一个程序的工
作情况和运动变化规律、执行机构的工作方式和生产设备所需要的保护措施。
2.根据工艺要求和工作程序，逐一画出各个运动部件或程序的执行元件的控制电路。对于要求记忆元件状态的电路，要加自锁环节；对于电磁阀和电磁铁等无记忆功能的元件，应利用中间继电器进行记忆。
3.根据工作程序的要求将个主令控制信号接入各对应的线路中。对于要求几个条件只要有一个条件具备时，继电器或者接触器线圈就有电的程序，可用几个常开触头并联；而对于要求几个条件都具备时，线圈才有电的程序，则用几个常开触头串联；对于要求几个条件都具备时，继电器线圈才断电的程序，用几个常闭触头并联；而对于要求几个条件只要有一个具备时，线圈就断电的程序，就用几个常闭触头串联来实现控制。
4.将各程序或执行元件间的连锁和互锁接入线路中。线路中可增设中间继电器来记忆输入信号或程序的状态，也可用中间继电器作输入与输出作前后程序的联系，对前后程序有时间要求的，要增设时间继电器进行控制。
5.将手动与自动选择、点动控制、各种保护环节分别接入线路中。
6.检查电器触头类型及数量，不满足要求时，可用中间继电器加以扩展。
7.注意在一条控制线路中，不能有两个交流电器线圈串联。因为两个电磁机构的衔铁不可能同时动作，衔铁先吸合的，其吸引线圈电感就增大，感抗大线圈端电压就大；而衔铁未吸合的另一个吸引线圈感抗小，压降就降低，吸力就小，因此，其铁心可能不能吸合，这样两线圈的等效感抗减小，电流增大，时间长了可能将两个线圈烧毁。其次，对于大容量的直流电磁铁线圈不要与继电器的线圈直接并联，如图1（a）中的电磁铁YA线圈与继电器K线圈并联，则当接觸器KM常开触头断开时，由于电磁铁YA线圈的电感大，储存的磁能经继电器线圈放电，将使继电器K重新吸合，从而产生误动作，所以，应该将电磁铁的线圈和继电器的线圈分别有KM常开触头控制，如图1（b）所示。另外，还要避免多个电器触头依次动作才能接通一个电器的现象，以保证控制线路可靠工作。
8.初步设计后，要去掉多余的线路和触头，简化线路。要考虑各元件实际接
线时尽可能少用连接线，如图2（a）和（b）所示的两个线路作用一致，但图（a）合理。因为图（b）从控制柜到按钮盒多用了一条连接线，且因按钮2SB和1SB
是放在一个按钮盒中的，按图（b）接线时，如果按钮的连接线相碰就会造成电源的短路，所以，图（b）不合理。
9.初步设计的方案可能有几个，应加以比较分析，要选用使用电器数量少、触头数量少、经济、安全、可靠性高的线路。
10.最后要进行动作校验，看是否满足工艺的要求和电力拖动对线路的要求。同时要检查线路中是否有寄生回路和竞争现象，如有寄生回路和竞争现象时，应该修改线路加以消除。图3所示是寄生电路的一个例子，当接触器2KM工作时，若发生过载，热继电器2FR动作，2FR常闭触头断开，本应将2KM线圈断电，使2KM释放，但是虽然2FR常闭触头断开，而2KM线圈却经1KM线圈和信号灯HL继续与电源相接，如图中虚线路径所示，由于电器的释放电压较低，所以，2KM可能继续保持吸合而不释放，这样一条不是正常的工作通路称寄生电路。它影响电路的正常工作，应加以消除。图4所示为竞争现象举例：它本拟作为两个程序先、后单独工作得控制线路，正常工作应该是接触器1KM先工作，经一定时间后2KM工作，2KM工作时1KM即停止工作。但在此电路中，当1KM工作一段时间后，时间继电器KT延时闭合的常开触头闭合，2KM线圈通电，2KM常闭触头立即断开，而2KM常开触头闭合（这两个触头动作发出信号的先后时间差称为暂态时间）。2KM常闭触头断开使KT释放，如果接触器2KM触头动作的暂态时间大于时间继电器KT触头释放动作时间，则KT延时闭合常开触头已经释放断开，而2KM常开触头尚未闭合，所以，2KM失电，第二个程序不能进入工作，这种电路看来虽然正确，但由于触头动作时间的影响，使程序不能完成转换，因而可能发生误动作，这种现象称为竞争。在设计电路时是应该避免的。
11.电路设计后应根据被控对象要求选择电器盒确定动作整定值。
12.绘制接线图。为安装和检修方便，在各电器触头和线圈上编写文字符号，且电气原理图和接线图上的编号应一致。最后列出电器一览表。
对于设计好了的控制线路，还应在安装后进行调试，如果发现不合理处还要进行修改，以使线路更完善。
逻辑分析法
逻辑分析设计法与数字电路中组合逻辑电路的设计方类同，应用逻辑分析设计法进行控制线路的设计，可使线路简单合理，使用的电器元件较少，且能充分发挥元件的作用，对于连锁多的较复杂线路，特别是生产自动线的控制线路的设计，用此法方便而准确。但要设计很复杂的线路难度也比较大。由于篇幅问题，在这里就不详细对逻辑分析法展开阐述。
参考文献
[1] 邓星钟.机电传动控制. 武汉：华中科技大学出版社.2001
[2] 邱关源.电路.北京.高等教育出版社.2005.
关键词：继电器；接触器；经验；逻辑；寄生电路；电路的竞争现象
设计方法
继电器和接触器控制线路设计程序一般遵循的是：根据生产工艺流程以及它对电气控制线路的要求，以选择自动控制的方法和原则；接着设计自动控制线路原理图；根据原理图选择所需要的电器元件；最后绘出现场硬件安装接线图。
对自动控制线路设计的基本要求是：
1. 满足生产工艺要求和充分考虑用户需求；
2. 线路简单明了，布局合理，正确选择电器元件并得到充分利用；
3. 操作、維修尽可能方便；
4. 设置各种故障后保护设备和防止发生故障的环节；
5. 能长期准确、稳定、可靠、安全地工作。
自动控制线路原理图的设计方法一般可归纳为两种：经验设计法和逻辑分析法。
经验设计法
经验设计法是根据生产工艺的要求，靠设计人员的实际经验，用一些基本控制线路如典型环节加以合理组合，从而形成自动控制线路。这种方法比较简单，但在设计比较复杂的线路时，要求设计人员有较多丰富的工作经验，加以反复思考、比较、修改后才能设计出一个比较完善合理的控制线路，再经实践检验，方可最后确定设计的线路。
设计思路与注意问题
1.首先必须切实掌握生产设备的工艺要求、工作程序、每一个程序的工
作情况和运动变化规律、执行机构的工作方式和生产设备所需要的保护措施。
2.根据工艺要求和工作程序，逐一画出各个运动部件或程序的执行元件的控制电路。对于要求记忆元件状态的电路，要加自锁环节；对于电磁阀和电磁铁等无记忆功能的元件，应利用中间继电器进行记忆。
3.根据工作程序的要求将个主令控制信号接入各对应的线路中。对于要求几个条件只要有一个条件具备时，继电器或者接触器线圈就有电的程序，可用几个常开触头并联；而对于要求几个条件都具备时，线圈才有电的程序，则用几个常开触头串联；对于要求几个条件都具备时，继电器线圈才断电的程序，用几个常闭触头并联；而对于要求几个条件只要有一个具备时，线圈就断电的程序，就用几个常闭触头串联来实现控制。
4.将各程序或执行元件间的连锁和互锁接入线路中。线路中可增设中间继电器来记忆输入信号或程序的状态，也可用中间继电器作输入与输出作前后程序的联系，对前后程序有时间要求的，要增设时间继电器进行控制。
5.将手动与自动选择、点动控制、各种保护环节分别接入线路中。
6.检查电器触头类型及数量，不满足要求时，可用中间继电器加以扩展。
7.注意在一条控制线路中，不能有两个交流电器线圈串联。因为两个电磁机构的衔铁不可能同时动作，衔铁先吸合的，其吸引线圈电感就增大，感抗大线圈端电压就大；而衔铁未吸合的另一个吸引线圈感抗小，压降就降低，吸力就小，因此，其铁心可能不能吸合，这样两线圈的等效感抗减小，电流增大，时间长了可能将两个线圈烧毁。其次，对于大容量的直流电磁铁线圈不要与继电器的线圈直接并联，如图1（a）中的电磁铁YA线圈与继电器K线圈并联，则当接觸器KM常开触头断开时，由于电磁铁YA线圈的电感大，储存的磁能经继电器线圈放电，将使继电器K重新吸合，从而产生误动作，所以，应该将电磁铁的线圈和继电器的线圈分别有KM常开触头控制，如图1（b）所示。另外，还要避免多个电器触头依次动作才能接通一个电器的现象，以保证控制线路可靠工作。
8.初步设计后，要去掉多余的线路和触头，简化线路。要考虑各元件实际接
线时尽可能少用连接线，如图2（a）和（b）所示的两个线路作用一致，但图（a）合理。因为图（b）从控制柜到按钮盒多用了一条连接线，且因按钮2SB和1SB
是放在一个按钮盒中的，按图（b）接线时，如果按钮的连接线相碰就会造成电源的短路，所以，图（b）不合理。
9.初步设计的方案可能有几个，应加以比较分析，要选用使用电器数量少、触头数量少、经济、安全、可靠性高的线路。
10.最后要进行动作校验，看是否满足工艺的要求和电力拖动对线路的要求。同时要检查线路中是否有寄生回路和竞争现象，如有寄生回路和竞争现象时，应该修改线路加以消除。图3所示是寄生电路的一个例子，当接触器2KM工作时，若发生过载，热继电器2FR动作，2FR常闭触头断开，本应将2KM线圈断电，使2KM释放，但是虽然2FR常闭触头断开，而2KM线圈却经1KM线圈和信号灯HL继续与电源相接，如图中虚线路径所示，由于电器的释放电压较低，所以，2KM可能继续保持吸合而不释放，这样一条不是正常的工作通路称寄生电路。它影响电路的正常工作，应加以消除。图4所示为竞争现象举例：它本拟作为两个程序先、后单独工作得控制线路，正常工作应该是接触器1KM先工作，经一定时间后2KM工作，2KM工作时1KM即停止工作。但在此电路中，当1KM工作一段时间后，时间继电器KT延时闭合的常开触头闭合，2KM线圈通电，2KM常闭触头立即断开，而2KM常开触头闭合（这两个触头动作发出信号的先后时间差称为暂态时间）。2KM常闭触头断开使KT释放，如果接触器2KM触头动作的暂态时间大于时间继电器KT触头释放动作时间，则KT延时闭合常开触头已经释放断开，而2KM常开触头尚未闭合，所以，2KM失电，第二个程序不能进入工作，这种电路看来虽然正确，但由于触头动作时间的影响，使程序不能完成转换，因而可能发生误动作，这种现象称为竞争。在设计电路时是应该避免的。
11.电路设计后应根据被控对象要求选择电器盒确定动作整定值。
12.绘制接线图。为安装和检修方便，在各电器触头和线圈上编写文字符号，且电气原理图和接线图上的编号应一致。最后列出电器一览表。
对于设计好了的控制线路，还应在安装后进行调试，如果发现不合理处还要进行修改，以使线路更完善。
逻辑分析法
逻辑分析设计法与数字电路中组合逻辑电路的设计方类同，应用逻辑分析设计法进行控制线路的设计，可使线路简单合理，使用的电器元件较少，且能充分发挥元件的作用，对于连锁多的较复杂线路，特别是生产自动线的控制线路的设计，用此法方便而准确。但要设计很复杂的线路难度也比较大。由于篇幅问题，在这里就不详细对逻辑分析法展开阐述。
参考文献
[1] 邓星钟.机电传动控制. 武汉：华中科技大学出版社.2001
[2] 邱关源.电路.北京.高等教育出版社.2005.