2.1 电气控制系统图

继电器-接触器控制电路是由各种继电器、接触器、按钮及行程开关等低压电气元器件按照一定的要求连接而成的，用来实现对电力拖动系统的起动、制动、反向和调速等的控制以及相应的保护。为了便于电气控制系统的分析设计、安装调试和使用维护，需要将电气控制系统中各电气元器件及其连接关系用一定的图表示出来，这种图就是电气控制系统图。常用的电气控制系统图有控制系统流程图、电气原理图、电器布置图和电气安装接线图等。

电气控制系统图中，所有电气元器件必须使用国家统一规定的图形符号和文字符号。图形符号用来表示各种不同的电气元器件，使用时应尽量选用其优选形式，符号的大小、取向、引出线位置等可按照使用规则作某些变化，以达到使图面清晰、减少图线交叉的目的。文字符号标注在图形符号近旁，进一步说明电气元器件或设备的名称、功能、状态和特征等。

2.1.1 控制系统流程图

控制系统流程图又称为功能表图或框图，是用符号或带注释的框形象、直观地表示系统或分系统的基本组成、相互关系、控制过程及其主要特征的一种电气图。它是依据系统或分系统的功能层次来绘制的，不仅是绘制电气原理图的基础，而且还是操作、维修不可缺少的文件。电气原理图设计完毕后，还可对照流程图验证电路是否正确合理。因此，流程图的绘制是电气控制系统设计实现科学化、规范化的一个极为重要的环节。

1．流程图的画法规则

流程图是一种描述控制系统功能的图解表示法。流程图中，需要把一个控制过程分解成若干连续的阶段，每个阶段称为“步”。步用矩形框表示，框中加注不同的数字标号用以识别不同的步。表示控制过程初始状态的初始步需用双线矩形框表示。步的图形符号如图2-1a所示。

步是指一个稳定的状态，即表示控制过程中的一个动作，用该步右边的一个矩形框内注明的文字或符号来表示与该步对应的动作。矩形框与对应的步符号相连，当一个步有多个动作时，可作水平布置，也可作垂直布置，分别如图2-1b与图2-1c所示。

2．流程图的基本结构

控制系统运行过程中的工作步有两种状态，即活动状态（动步）和非活动状态（静步）。在控制过程中会发生步的活动状态的转移，可在相邻的步符号间用有向线段表示步的转移方向（当从上向下转移时，也可将箭头省略），该有向线段上的一短横线为转移符号，转移条件通常采用文字语句或逻辑表达式等方式表示在转移符号近旁。只有当一个步处于活动状态，而且与它相关的转移条件成立时，才能实现步状态的转移。

流程图中步之间的转移通常有单一序列、选择序列和并行序列三种基本结构。单一序列由一系列相继激活的步组成，每一步后面仅连接一个转移，如图2-2a所示。选择序列是指在某一步后有若干个单一序列等待选择，一次只能选择进入一个序列，如图2-2b所示，当步2处于活动状态时，如果转移条件e成立，则发生步2到步3的转移；如果转移条件h成立，则发生步2到步5的转移。并行序列是指在某一转移条件下，同时起动若干个序列，如图2-2c所示，并行序列介于双水平线之间，当步3处于活动状态时，如果公共转移条件b成立，则会发生从步3到步4和步3到步6两个序列的同时激活，在并行序列结束处，只有当步5和步7处于活动状态而且公共转移条件e成立时，才会发生从步5、7到步8的转移。应当注意，上述三种基本形式在很多情况下往往是综合出现的。

图2-3所示为电动机单向起动、反接制动控制的控制系统流程图。

2.1.2 电气原理图

电气原理图是用来详细表示各电气元器件或设备的基本组成和连接关系的一种电气图。它是在系统图或框图的基础上采用电气元器件展开的形式绘制，包括所有电气元器件的导电部件和接线端点之间的相互关系，但并不按照各电器元器件的实际位置和实际接线情况来绘制，也不反映电气元器件的实际大小，原理图是绘制电气安装接线图的依据。

由于电气原理图结构简单，层次分明，适用于研究和分析电路工作原理，所以在设计部门和生产现场获得了广泛应用，绘制电气原理图时应遵循以下基本原则。

1）原理图一般分为主电路和辅助电路两部分，主电路是电气控制电路中从电源到电动机定子绕组的大电流通过的部分，一般用粗实线绘制。主电路中三相电路导线按相序从上到下或从左到右排列，中性线应排在相线的下方或右方，分别用L1、L2、L3及N标记；辅助电路包括控制电路、照明电路、信号电路和保护电路等，是小电流通过的部分，应用细实线绘制。通常将主电路画在辅助电路的上方或左方。

2）无论是主电路还是辅助电路，各电气元器件一般应按动作顺序从上到下，从左到右依次排列，电路可采用水平布置或垂直布置。电气元器件的触点通常按照没有通电或不受外力作用时的正常状态画出。

3）在电气原理图中，电气元器件采用展开的形式绘制，也称为分散画法。即同一电气元器件的各个组成部分如接触器的线圈和触点，分别画在各自所属的电路中。为便于识别，同一电器的各个部件均编以相同的文字符号。

4）电气原理图中的电气元器件必须使用国家统一规定的图形符号和文字符号。同一原理图中，作用相同的电气元器件有若干个时，可在文字符号后加注数字序号来区分。

5）原理图中的连接导线，应做到平直，尽可能避免交叉和弯折，有直接电联系的十字交叉导线连接点必须用黑圆点“·”表示。

6）控制电路各线号应采用数字标记，其顺序一般为从左到右、从上到下，凡是被线圈、触点、电阻、电容等元器件所间隔的接线端点，都应标以不同的线号。

2.1.3 电器布置图

电器布置图是用来表明各种电气设备上所有电动机、电器在其上实际安装位置的一种图，是电气控制设备制造、安装和维修的必要资料。电器布置图主要分为机床电气设备布置图，控制柜及控制板电气元器件布置图，操纵台电气设备布置图等。

2.1.4 电气安装接线图

电气安装接线图是在电气原理图的基础上，根据电气设备上电动机和电气元器件实际位置绘制的，是进行配线施工和检查维修电气设备不可缺少的技术资料。安装接线图主要分为单元接线图，互连接线图和端子接线图等。

2.1.5 电气原理图的阅读分析方法

电气原理图的分析广泛采用“查线读图法”。采用此方法应注意遵循“化整为零看电路，积零为整看全部”的原则。

所谓“化整为零看电路”，首先应从主电路着手，明确此控制电路由几台电动机组成，每台电动机由哪个接触器控制，根据其组合规律，大致可知各电动机采用何种起动方式、是否具有正反转控制和制动控制等。其次分析控制电路，控制电路一般可分为几个控制单元，每个单元一般主要控制一台电动机。可将主电路中接触器的文字符号和控制电路中具有相同文字符号的线圈一一对照，然后单独分析每台电动机的控制环节，观察主令信号发出后，先动作的电器元器件如何控制其他元器件的动作，并随时注意控制元器件触点，特别是接触器主触点的动作，如何驱动被控对象，即电动机的不同运行状态。

经过“化整为零”，逐步分析了每一个控制环节的工作原理之后，还必须用“积零为整”的方法，从整体角度去进一步分析、理解各个控制环节之间的联系、联锁关系及相关的各种保护环节，将整个电路有机地联系起来。最后，再分析其他电路，如照明电路与信号指示电路等。

在某些控制电路中，还设置了一些与主电路、控制电路关系不密切，相对独立的一些特殊环节，如自动调温装置、自动检测装置、晶闸管触发电路等。这些部分往往自成一个小系统，其分析方法可参照上述分析过程，并灵活运用所学过的电子技术、变流技术、自动检测技术等知识逐一分析。