生產(chǎn)機械電氣控制系統(tǒng)的設計，包含兩個基本內(nèi)容：一個是原理設計，即要滿足生產(chǎn)機械和工藝的各種控制要求，另一個是工藝設計，即要滿足電氣控制裝置本身的制造、使用和維修的需要。原理設計決定著生產(chǎn)機械設備的合理性與先進性，工藝設計決定電氣控制系統(tǒng)是否具有生產(chǎn)可行性、經(jīng)濟性、美觀、使用維修方便等特點，所以電氣控制系統(tǒng)設計要全面考慮兩方面的內(nèi)容。在熟練掌握典型環(huán)節(jié)控制電路、具有對一般電氣控制電路分析能力之后，設計者應能舉一反三，對受控生產(chǎn)機械進行電氣控制系統(tǒng)的設計并提供一套完整的技術資料。
生產(chǎn)機械種類繁多，其電氣控制方案各異，但電氣控制系統(tǒng)的設計原則和設計方法基本相同。設計工作的首要問題是樹立正確的設計思想和工程實踐的觀點，它是高質(zhì)量完成設計任務的基本保證。
一、電氣控制系統(tǒng)設計的一般原則
1．最大限度地滿足生產(chǎn)機械和生產(chǎn)工藝對電氣控制系統(tǒng)的要求。電氣控制系統(tǒng)設計的依據(jù)主要來源于生產(chǎn)機械和生產(chǎn)工藝的要求。
2．設計方案要合理。在滿足控制要求的前提下，設計方案應力求簡單、經(jīng)濟、便于操作和維修，不要盲目追求高指標和自動化。
3．機械設計與電氣設計應相互配合。許多生產(chǎn)機械采用機電結合控制的方式來實現(xiàn)控制要求，因此要從工藝要求、制造成本、結構復雜性、使用維護方便等方面協(xié)調(diào)處理好機械和電氣的關系。
4．確保控制系統(tǒng)安全可靠地工作。
二、電氣控制系統(tǒng)設計的基本任務、內(nèi)容
電氣控制系統(tǒng)設計的基本任務是根據(jù)控制要求設計、編制出設備制造和使用維修過程中所必須的圖紙、資料等。圖紙包括電氣原理圖、電氣系統(tǒng)的組件劃分圖、元器件布置圖、安裝接線圖、電氣箱圖、控制面板圖、電器元件安裝底板圖和非標準件加工圖等，另外還要編制外購件目錄、單臺材料消耗清單、設備說明書等文字資料。
電氣控制系統(tǒng)設計的內(nèi)容主要包含原理設計與工藝設計兩個部分，以電力拖動控制設備為例，設計內(nèi)容主要有：
1、原理設計內(nèi)容
電氣控制系統(tǒng)原理設計的主要內(nèi)容包括：
（l）擬訂電氣設計任務書。
（2）確定電力拖動方案，選擇電動機。
（3）設計電氣控制原理圖，計算主要技術參數(shù)。
（4）選擇電器元件，制訂元器件明細表。
（5）編寫設計說明書。
電氣原理圖是整個設計的中心環(huán)節(jié)，它為工藝設計和制訂其他技術資料提供依據(jù)。
2、工藝設計內(nèi)容
進行工藝設計主要是為了便于組織電氣控制系統(tǒng)的制造，從而實現(xiàn)原理設計提出的各項技術指標，并為設備的調(diào)試、維護與使用提供相關的圖紙資料。工藝設計的主要內(nèi)容有：
（l）設計電氣總布置圖、總安裝圖與總接線圖。
（2）設計組件布置圖、安裝圖和接線圖。
（3）設計電氣箱、操作臺及非標準元件。
（4）列出元件清單。
（5）編寫使用維護說明書。
三、電氣控制系統(tǒng)設計的一般步驟
1、擬訂設計任務書
設計任務書是整個電氣控制系統(tǒng)的設計依據(jù)，又是設備竣工驗收的依據(jù)。設計任務的擬定一般由技術領導部門、設備使用部門和任務設計部門等幾方面共同完成的。
電氣控制系統(tǒng)的設計任務書中，主要包括以下內(nèi)容：
（1）設備名稱、用途、基本結構、動作要求及工藝過程介紹。
（2）電力拖動的方式及控制要求等。
（3）聯(lián)鎖、保護要求。
（4）自動化程度、穩(wěn)定性及抗干擾要求。
（5）操作臺、照明、信號指示、報警方式等要求。
（6）設備驗收標準。
（7）其它要求。
2、確定電力拖動方案
電力拖動方案選擇是電氣控制系統(tǒng)設計的主要內(nèi)容之一，也是以后各部分設計內(nèi)容的基礎和先決條件。
所謂電力拖動方案是指根據(jù)零件加工精度、加工效率要求、生產(chǎn)機械的結構、運動部件的數(shù)量、運動要求、負載性質(zhì)、調(diào)速要求以及投資額等條件去確定電動機的類型、數(shù)量、傳動方式以及擬訂電動機起動、運行、調(diào)速、轉(zhuǎn)向、制動等控制要求。
電力拖動方案的確定要從以下幾個方面考慮：
（1）拖動方式的選擇
電力拖動方式分獨立拖動和集中拖動。電氣傳動的趨勢是多電動機拖動，這不僅能縮短機械傳動鏈，提高傳動效率，而且能簡化總體結構，便于實現(xiàn)自動化。具體選擇時，可根據(jù)工藝與結構決定電動機的數(shù)量。
（2）調(diào)速方案的選擇
大型、重型設備的主運動和進給運動，應盡可能采用無級調(diào)速，有利于簡化機械結構、降低成本；精密機械設備為保證加工精度也應采用無級調(diào)速；對于一般中小型設備，在沒有特殊要求時，可選用經(jīng)濟、簡單、可靠的三相籠型異步電動機。
（3）電動機調(diào)速性質(zhì)要與負載特性適應
對于恒功率負載和恒轉(zhuǎn)矩負載，在選擇電動機調(diào)速方案時，要使電動機的調(diào)速特性與生產(chǎn)機械的負載特性相適應，這樣可以使電動機得到充分合理的應用。
3、拖動電動機的選擇
電動機的選擇主要有電動機的類型、結構型式、容量、額定電壓與額定轉(zhuǎn)速。
電動機選擇的基本原則是：
（1）根據(jù)生產(chǎn)機械調(diào)速的要求選擇電動機的種類。
（2）工作過程中電動機容量要得到充分利用。
（3）根據(jù)工作環(huán)境選擇電動機的結構型式。
應該強調(diào)，在滿足設計要求情況下優(yōu)先考慮采用結構簡單，價格便宜，使用維護方便的三相交流異步電動機。
正確選擇電動機容量是電動機選擇中的關鍵問題。電動機容量計算有兩種方法，一種是分析計算法，另一種是統(tǒng)計類比法。分析計算法是按照機械功率估計電動機的工作情況，預選一臺電動機，然后按照電動機實際負載情況做出負載圖，根據(jù)負載圖校驗溫升情況，確定預選電動機是否合適，不合適時再重新選擇，直到電動機合適為止。
電動機容量的分析計算在有關論著中有詳細介紹，這里不再重復。
在比較簡單、無特殊要求、生產(chǎn)數(shù)量又不多的電力拖動系統(tǒng)中，電動機容量的選擇往往采用統(tǒng)計類比法，或者根據(jù)經(jīng)驗采用工程估算的方法來選用，通常選擇較大的容量，預留一定的裕量。
4、選擇控制方式
控制方式要實現(xiàn)拖動方案的控制要求。隨著現(xiàn)代電氣技術的迅速發(fā)展，生產(chǎn)機械電力拖動的控制方式從傳統(tǒng)的繼電接觸器控制向plc控制、cnc控制、計算機網(wǎng)絡控制等方面發(fā)展，控制方式越來越多?？刂品绞降倪x擇應在經(jīng)濟、安全的前提下，最大限度地滿足工藝的要求。
5、設計電氣控制原理圖，并合理選用元器件，編制元器件明細表。
6、設計電氣設備的各種施工圖紙。
7、編寫設計說明書和使用說明書;