电气控制线路设计

会计学1电气控制线路设计电气控制线路设计 设设设设计计计计一一一一台台台台电电电电气气气气控控控控制制制制系系系系统统统统的的的的新新新新设设设设备备备备，一一一一般般般般包包包包括括括括以以以以下下下下设计内容：设计内容：设计内容：设计内容：1 1 1 1、拟定电气设计的技术条件（任务书）；、拟定电气设计的技术条件（任务书）；、拟定电气设计的技术条件（任务书）；、拟定电气设计的技术条件（任务书）；n n 2 2 2 2、选择电气传动形式与控制方案；、选择电气传动形式与控制方案；、选择电气传动形式与控制方案；、选择电气传动形式与控制方案；n n 3 3 3 3、确定电动机的容量；、确定电动机的容量；、确定电动机的容量；、确定电动机的容量；n n 4 4 4 4、设计电气控制原理图；、设计电气控制原理图；、设计电气控制原理图；、设计电气控制原理图；n n 5 5 5 5、选择电气元件，制订电机和电气元件明细表；、选择电气元件，制订电机和电气元件明细表；、选择电气元件，制订电机和电气元件明细表；、选择电气元件，制订电机和电气元件明细表；一、电气控制系统设计的基本内容一、电气控制系统设计的基本内容第1页/共85页n n 6 6 6 6、画画画画出出出出电电电电动动动动机机机机、执执执执行行行行电电电电磁磁磁磁铁铁铁铁、电电电电气气气气控控控控制制制制部部部部件件件件以及检测元件的总布置图；以及检测元件的总布置图；以及检测元件的总布置图；以及检测元件的总布置图；n n 7 7 7 7、设设设设计计计计电电电电气气气气柜柜柜柜、操操操操作作作作台台台台、电电电电气气气气安安安安装装装装板板板板以以以以及及及及非非非非标准电器和专用安装零件；标准电器和专用安装零件；标准电器和专用安装零件；标准电器和专用安装零件；n n 8 8 8 8、绘制装配图和接线图；、绘制装配图和接线图；、绘制装配图和接线图；、绘制装配图和接线图；n n 9 9 9 9、编写设计计算说明书和使用说明书。、编写设计计算说明书和使用说明书。、编写设计计算说明书和使用说明书。、编写设计计算说明书和使用说明书。n n 根据机电设备的总体技术要求和电气系统的复根据机电设备的总体技术要求和电气系统的复根据机电设备的总体技术要求和电气系统的复根据机电设备的总体技术要求和电气系统的复杂程度不同，以上步骤可以有增有减，某些图纸杂程度不同，以上步骤可以有增有减，某些图纸杂程度不同，以上步骤可以有增有减，某些图纸杂程度不同，以上步骤可以有增有减，某些图纸和技术文件也可适当合并或增删。和技术文件也可适当合并或增删。和技术文件也可适当合并或增删。和技术文件也可适当合并或增删。第2页/共85页 当当当当机机机机械械械械设设设设备备备备的的的的电电电电力力力力拖拖拖拖动动动动方方方方案案案案和和和和控控控控制制制制方方方方案案案案已已已已经经经经确确确确定定定定后后后后，就就就就可可可可以以以以进进进进行行行行电电电电气气气气控控控控制制制制线线线线路路路路的的的的设设设设计计计计。电电电电气气气气控控控控制制制制线线线线路路路路的的的的设设设设计计计计是是是是电电电电力力力力拖拖拖拖动动动动方方方方案案案案和和和和控控控控制制制制方方方方案案案案的的的的具具具具体化，一般在设计时应该遵循以下原则：体化，一般在设计时应该遵循以下原则：体化，一般在设计时应该遵循以下原则：体化，一般在设计时应该遵循以下原则：二、电气控制线路设计的一般原则二、电气控制线路设计的一般原则第3页/共85页1 1、最最大大限限度度地地实实现现生生产产机机械械和和工工艺艺对对电电气气控控制制线线路路的的要求要求 控制线路是为整个设备和工艺过程服务的。因此，控制线路是为整个设备和工艺过程服务的。因此，在设计之前，要调查清楚生产要求，对机械设备的工在设计之前，要调查清楚生产要求，对机械设备的工作性能、结构特点和实际加工情况有充分的了解。电作性能、结构特点和实际加工情况有充分的了解。电气设计人员深入现场对同类或接近的产品进行调查，气设计人员深入现场对同类或接近的产品进行调查，收集资料，加以分析和综合，并在此基础上考虑控制收集资料，加以分析和综合，并在此基础上考虑控制方式，起动、反向、制动及调速的要求，设置各种联方式，起动、反向、制动及调速的要求，设置各种联锁及保护装置，最大限度地实现生产机械和工艺对电锁及保护装置，最大限度地实现生产机械和工艺对电气控制线路的要求。气控制线路的要求。2 2、在在满满足足生生产产要要求求的的前前提提下下，力力求求使使控控制制线线路路简简单单、经济，并保证控制线路工作的可靠性和安全性经济，并保证控制线路工作的可靠性和安全性第4页/共85页在设计线路时，应注意以下问题在设计线路时，应注意以下问题 1 1）尽量减少控制电源种类及用量。）尽量减少控制电源种类及用量。当控制线路比较简单的情况下，可直接采用电当控制线路比较简单的情况下，可直接采用电网电压；当控制系统所用电器数量比较多时，应采网电压；当控制系统所用电器数量比较多时，应采用控制变压器降低控制电压，或采用直流低电压控用控制变压器降低控制电压，或采用直流低电压控制。制。第5页/共85页2 2）尽量减少电器元件的品种、规格与数量，同一）尽量减少电器元件的品种、规格与数量，同一用途的器件尽可能选用相同品牌、型号的产品。用途的器件尽可能选用相同品牌、型号的产品。注注意收集各种电器新产品资料，以便及时应用于设计意收集各种电器新产品资料，以便及时应用于设计中，使控制线路在技术指标、先进性、稳定性、可中，使控制线路在技术指标、先进性、稳定性、可靠性等方面得到进一步提高。靠性等方面得到进一步提高。3 3）在控制线路正常工作时，除必要的必须通电的）在控制线路正常工作时，除必要的必须通电的电器外，电器外，尽可能减少通电电器的数量尽可能减少通电电器的数量，以利节能，以利节能，延长电器元件寿命以及减少故障。延长电器元件寿命以及减少故障。第6页/共85页尽可能减少触头使用数尽可能减少触头使用数量，以简化线路。量，以简化线路。当控制的支路数较多，而触点数目不够时，可采用中间继电器增加控制支路的数量。简化电路去掉不必要的KM1，简化电路，提高电路可靠性4）合理使用电器触头。第7页/共85页应合理安排电器元件及触点的位置图（a）的接法既不安全又使接线复杂。因为行程开关SQ的常开、常闭触头靠得很近，此种接法下，由于不是等电位，在触头断开时产生的电弧很可能在两触点间形成飞弧而造成电源短路，很不安全，而且这种接法控制柜到现场要引出五根线，很不合理；图（b）的接法只引出三根线，而且两触点电位相同，不会造成飞弧。合理安排触点位置(a)合理(b)不合理两种接法工作原理相同第8页/共85页n n 5)5)尽量减少连接导线。尽量减少连接导线。设计控设计控制电路时，应考虑电器元件的制电路时，应考虑电器元件的实际位置，尽可能地减少配线实际位置，尽可能地减少配线时的连接导线，如图时的连接导线，如图a a是不合理是不合理的。的。按钮一般是装在操作台上，而接触器则是装在电器柜内，这样接线就需要由电器柜二次引出连接线到操作台上，所以一般都将起动按钮和停止按钮直接连接，就可以减少一次引出线，如图b所示。第9页/共85页 6）正确连接电器的线圈）正确连接电器的线圈。n n 电压线圈通常不能串联使用，电压线圈通常不能串联使用，如图如图a a所示。由于它们的阻抗不所示。由于它们的阻抗不尽相同，会造成两个线圈上的电尽相同，会造成两个线圈上的电压分配不等。即使外加电压是同压分配不等。即使外加电压是同型号线圈电压的额定电压之和，型号线圈电压的额定电压之和，也是不允许。因为电器动作总有也是不允许。因为电器动作总有先后，当有一个接触器先动作时，先后，当有一个接触器先动作时，则其线圈阻抗增大则其线圈阻抗增大,该线圈上的该线圈上的电压降增大，使另一个接触器不电压降增大，使另一个接触器不能吸合，严重时将使电路烧毁。能吸合，严重时将使电路烧毁。第10页/共85页 7）控制电路中应避免出现寄生）控制电路中应避免出现寄生电路电路n n 寄生电路是电路动作过程寄生电路是电路动作过程中意外接通的电路。如图所示中意外接通的电路。如图所示具有指示灯具有指示灯HLHL和热保护的正反和热保护的正反向电路向电路.正常工作时，能完成正反向起动、停止和信号指示。当热继电器FR动作时，电路就出现了寄生电路，如图中虚线所示，使正向接触器KM1不能有效释放，起不了保护作用。寄生电路第11页/共85页“竞争”触头争先吸合，发生振荡.“冒险”触头争先释放。“竞争”与“冒险”现象都将造成控制回路不能按要求动作，引起控制失灵。KM1 KM2KM2 KM1SB1 KA触点间的“竞争”与“冒险”8）避免发生触头“竞争”与“冒险”现象l图示电路，当KA闭合时，KM1、KM2争先吸合，而它们之间又互锁，只有经过多次振荡吸合竞争后，才能稳定在一个状态上。l在电路中应尽量避免许多电器依次动作才能接通另一个电器的控制电路。l当电器元件按时间顺序动作时，可采用时间继电器配合控制，从而消除竞争和冒险。第12页/共85页9）可逆电路的联锁 在频繁操作的可逆电路中，正反向接触器之间不仅要有电气联锁，而且还有机械联锁。10）要有完善的保护措施 常用的保护措施有漏电流、短路、过载、过电流、过电压、失电压等保护环节，有时还应设有合闸、断开、事故、安全等必须的指示信号。第13页/共85页n n 电电电电气气气气控控控控制制制制线线线线路路路路有有有有两两两两种种种种设设设设计计计计方方方方法法法法，一一一一种种种种是是是是经经经经验设计法验设计法验设计法验设计法，另一种是逻辑代数设计法另一种是逻辑代数设计法另一种是逻辑代数设计法另一种是逻辑代数设计法。一、经验设计法一、经验设计法 所谓经验设计法就是根据生产工艺要求直接设所谓经验设计法就是根据生产工艺要求直接设计出控制线路。计出控制线路。在具体的设计过程中常有两种做法：在具体的设计过程中常有两种做法：一种是根据生产机械的工艺要求，适当选用现有的一种是根据生产机械的工艺要求，适当选用现有的典型环节，将它们有机地组合起来，综合成所需要典型环节，将它们有机地组合起来，综合成所需要的控制线路；另一种是根据工艺要求自行设计，随的控制线路；另一种是根据工艺要求自行设计，随时增加所需的电气元件和触点，以满足给定的工作时增加所需的电气元件和触点，以满足给定的工作条件。条件。第14页/共85页n n（一）经验设计法的基本步骤（一）经验设计法的基本步骤n n 一一般般的的生生产产机机械械电电气气控控制制电电路路设设计计包包括括主主电电路路和和辅辅助助电电路路等的设计。等的设计。1 1主电路设计主电路设计 主要考虑电动机的主要考虑电动机的起动、点动、正反转、制动及多速起动、点动、正反转、制动及多速电动机的调速，另外还考虑包括短路、过载、欠压等各种电动机的调速，另外还考虑包括短路、过载、欠压等各种保护环节以及联锁、照明和信号等环节。保护环节以及联锁、照明和信号等环节。2 2辅助电路设计辅助电路设计 主主要要考考虑虑如如何何满满足足电电动动机机的的各各种种运运转转功功能能及及生生产产工工艺艺要要求求。设设计计步步骤骤是是根根据据生生产产机机械械对对电电气气控控制制电电路路的的要要求求，首首先先设设计计出出各各个个独独立立环环节节的的控控制制电电路路，然然后后再再根根据据各各个个控控制制环环节节之之间间的的相相互互制制约约关关系系，进进一一步步拟拟定定联联锁锁控控制制电电路路等等辅辅助助电电路路的的设设计计，最最后后再再考考虑虑根根据据线线路路的的简简单单、经经济济和和安安全、可靠，修改线路。全、可靠，修改线路。第15页/共85页 3 3反复审核电路是否满足设计原则反复审核电路是否满足设计原则 在条件允许的情况下，进行模拟试验，逐步完善整个电在条件允许的情况下，进行模拟试验，逐步完善整个电气控制电路的设计直至电路动作准确无误。气控制电路的设计直至电路动作准确无误。（二）经验设计法的特点（二）经验设计法的特点 1 1易于掌握，使用很广，但一般不易获得最佳设计方案。易于掌握，使用很广，但一般不易获得最佳设计方案。2 2要要求求设设计计者者具具有有一一定定的的实实际际经经验验，在在设设计计过过程程中中往往往往会因考虑不周发生差错，影响电路的可靠性。会因考虑不周发生差错，影响电路的可靠性。3 3当当线线路路达达不不到到要要求求时时，多多用用增增加加触触点点或或电电器器数数量量的的方方法来加以解决，所以设计出的线路常常不是最简单经济的。法来加以解决，所以设计出的线路常常不是最简单经济的。4 4需要反复修改草图，一般需要进行模拟试验，设计速需要反复修改草图，一般需要进行模拟试验，设计速度慢。度慢。第16页/共85页控制要求：n启动后，刀架由位置1移动到位置2；n然后再由位置2退回到位置1处，停车。【例3-1】刀架自动循环控制线路。刀架具有前进、后退两个运动方向，要求电动机要实现正反转控制；自动循环控制，启动后，经过一个工作周期，自动停止。在位置1和2处分别设置行程开关S1和S2，作为运动部件位置的检测元件，实现刀架的停止和换向运行。刀架自动循环工作过程示意图分析过程：（三）设计举例第17页/共85页控制线路：刀架运行过程中，如果发生意外，按下SB1，切断控制线路的各个支路，可随时中止刀架的运行。第18页/共85页 左 右 S2 S1自动往复运行小车【例3-2】自动往复运行控制线路，如图小车可做左、右自动往复运行。控制要求：（1）按下启动按钮SB2，小车首先向右运动；（2）小车的撞块碰到S1时，停车，并开始延时5s；（3）延时时间到，小车自动改变运行方向，改向左运行；（4）小车的撞块碰到S2时，停车，并开始延时5s；（5）延时时间到，小车再次自动改变运行方向，改向右运行；（6）依此自动往复运行，直至按下停止按钮SB1，小车停止。第19页/共85页 左 右 S2 S1自动往复运行小车【例3-2】自动往复运行控制线路 如图小车可做左、右自动往复运行。分析过程：（1）小车具有左、右两个运动方向，即要求其拖动电动机能实现正反转控制；（2）小车的停止，跟小车运动过程中的行程位置有关系，需分别设置行程开关S1和S2，引入行程作为控制参量。（3）小车换方向运行的启动，跟时间有关系，需要引入时间作为控制参量。选用时间继电器KT作为提供时间参量的器件。第20页/共85页控制线路：第21页/共85页【例3-3】加热炉自动上料机构控制线路加热炉自动上料机构示意图1-推料杆；2-工件；3-炉门；加热炉工作过程工作过程 按下启动按钮SB2M1正转，炉门开启SQ4压下M1停止M2正转，推料杆前移SQ2压下，上料结束M2反转，推料杆后退SQ1压下M2停止M1反转，炉门关闭压下SQ3M1停止。（1）自动循环控制，按下启动按钮，自动完成一系列的运动部件的动作状态的切换，待循环结束后，自动停止运行。（2）启动按钮只启动M1电动机的正转，电动机M2的正、反转和M1的反转都是由行程开关自动启停。（3）启动之前，各运动部件处于原位，行程开关SQ1、SQ3都处于被压下的状态，启动的条件除启动按钮外，还有行程开关SQ1、SQ3的状态需为动作状态。分析过程：分析过程：第22页/共85页控制线路：SB1为停止按钮，SB2为启动按钮，SQ1SQ4行程开关。KM1、KM2分别为控制电动机M1正、反转的接触器，KM3、KM4分别为控制电动机M2正、反转的接触器。第23页/共85页【例例例例3-43-4】龙门刨床横梁加紧机构控制线路龙门刨床横梁加紧机构控制线路龙门刨床横梁加紧机构控制线路龙门刨床横梁加紧机构控制线路第24页/共85页第25页/共85页v控制要求：1）横梁上、下移动的操作为点动操作；2）按下横梁上移或下移按钮后，首先夹紧机构自动放松；3）行程开关动作，放松到位，夹紧电动机停止运转，横梁做上移或下移；4）移动到位后，松开按钮，横梁停止移动；5）夹紧电动机启动，夹紧机构自动夹紧；6）夹紧到位后，夹紧电动机停止运转。v分析过程：1）放松到位由行程开关检测，夹紧到位由过电流继电器检测；2）上移或下移为点动控制，引入两个中间继电器作为状态继电器。第26页/共85页第27页/共85页n n以以以以上上上上分分分分析析析析初初初初看看看看无无无无问问问问题题题题，但但但但仔仔仔仔细细细细分分分分析析析析第第第第二二二二阶阶阶阶段段段段即即即即横横横横梁梁梁梁上上上上升升升升或或或或下下下下降降降降阶阶阶阶段段段段，其其其其条条条条件件件件是是是是横横横横梁梁梁梁放放放放松松松松到到到到位位位位。如如如如果果果果按按按按下下下下SB1SB1SB1SB1后后后后SB2SB2SB2SB2的的的的时时时时间间间间很很很很短短短短，横横横横梁梁梁梁放放放放松松松松还还还还未未未未到到到到位位位位就就就就已已已已松松松松开开开开按按按按下下下下的的的的按按按按钮钮钮钮，致致致致使使使使横横横横梁梁梁梁既既既既不不不不能能能能放放放放松松松松又又又又不不不不能能能能进进进进行行行行夹夹夹夹紧紧紧紧，容容容容易易易易出出出出现事故现事故现事故现事故。n n n n 改进的方法是改进的方法是改进的方法是改进的方法是?线路的完善和校核线路的完善和校核:第28页/共85页【例例例例3-53-5】钻床电气控制电路钻床电气控制电路钻床电气控制电路钻床电气控制电路v作用：用来钻孔、扩孔、铰孔、攻丝及修刮端面等多种形式的加工。v分类：立式钻床、台式钻床、多轴钻床、摇臂钻床及专用钻床等。第29页/共85页n n1 1 1 1、结构及运动形式、结构及运动形式、结构及运动形式、结构及运动形式第30页/共85页第31页/共85页n n2 2 2 2、控制要求、控制要求、控制要求、控制要求v运动部件较多，采用多电动机拖动。v要求主轴及进给有较大的调速范围。v主运动与进给运动由一台电动机拖动，经主轴与进给 传动机构实现主轴旋转和进给。v主轴要求正反转。由机械方法获得，主轴电动机只需 单方向旋转。v对立柱、主轴箱及摇臂的夹紧放松采用液压技术。v具有必要的联锁与保护。第32页/共85页n n3 3 3 3、液压系统简介、液压系统简介、液压系统简介、液压系统简介v操纵机构液压系统:安装在主轴箱内，实现主轴正反 转、停车制动、空档、预选及变速。v夹紧机构液压系统:安装在摇臂背后的电器盒下部，用以夹紧松开主轴箱、摇臂及立柱。第33页/共85页n n4 4 4 4、电气控制电路分析、电气控制电路分析、电气控制电路分析、电气控制电路分析v主轴电动机的控制过程v摇臂升降电动机的控制过程v主轴箱与立柱的松开、夹紧控制过程第34页/共85页第35页/共85页第36页/共85页第37页/共85页第38页/共85页控制面板图第39页/共85页简单电气控制系统第40页/共85页电气控制系统举例第41页/共85页电气箱及控制面板第42页/共85页n n 逻逻辑辑设设计计法法是是根根据据生生产产工工艺艺的的要要求求，利利用用逻逻辑辑代代数数来来分分析析、化化简、设计线路的方法。简、设计线路的方法。n n 这种设计方法是这种设计方法是将控制将控制线路中的继电器、接触器线圈的线路中的继电器、接触器线圈的通、断，触点的断开、闭合等看通、断，触点的断开、闭合等看成逻辑变量，并根据控制要求将成逻辑变量，并根据控制要求将它们之间的关系用逻辑函数关系它们之间的关系用逻辑函数关系式来表达，然后再运用逻辑函数式来表达，然后再运用逻辑函数基本公式和运算规律进行简化，基本公式和运算规律进行简化，根据最简式画出相应的电路结构根据最简式画出相应的电路结构图图，最后再作进一步的检查和完，最后再作进一步的检查和完善，即能获得需要的控制线路。善，即能获得需要的控制线路。二、逻辑分析设计法二、逻辑分析设计法第43页/共85页n n 逻辑设计法较为科学，能逻辑设计法较为科学，能够用必须的最少的中间记忆元件够用必须的最少的中间记忆元件（中间继电器）的数目确定实现（中间继电器）的数目确定实现一个自动控制线路，以达到使逻一个自动控制线路，以达到使逻辑电路最简单的目的，设计的线辑电路最简单的目的，设计的线路比较简化、合理。但是当设计路比较简化、合理。但是当设计的控制系统比较复杂时，这种方的控制系统比较复杂时，这种方法就显得十分繁琐，工作量也大。法就显得十分繁琐，工作量也大。n n 因此，如果将一个较大的、因此，如果将一个较大的、功能较为复杂的控制系统分成若功能较为复杂的控制系统分成若干个互相联系的控制单元，用逻干个互相联系的控制单元，用逻辑设计方法先完成每个单元控制辑设计方法先完成每个单元控制线路的设计，然后再用经验设计线路的设计，然后再用经验设计方法把这些单元电路组合起来，方法把这些单元电路组合起来，各取所长，也是一种简捷的设计各取所长，也是一种简捷的设计方法。方法。第44页/共85页1 1、电气线路的逻辑表示、电气线路的逻辑表示n n一、电器元件的逻辑表示一、电器元件的逻辑表示一、电器元件的逻辑表示一、电器元件的逻辑表示n n1 1、常开触头、常开触头、常开触头、常开触头 ：n n n n 常闭触头：常闭触头：常闭触头：常闭触头：n n2 2、开关元件的受激状态、触头的闭合状态为：、开关元件的受激状态、触头的闭合状态为：、开关元件的受激状态、触头的闭合状态为：、开关元件的受激状态、触头的闭合状态为：1 1n n 开关元件的原始状态、触头的断开状态为：开关元件的原始状态、触头的断开状态为：开关元件的原始状态、触头的断开状态为：开关元件的原始状态、触头的断开状态为：0 0第45页/共85页1 1、电气线路的逻辑表示、电气线路的逻辑表示第46页/共85页1 1、电气线路的逻辑表示、电气线路的逻辑表示n n二、逻辑代数的基本逻辑关系二、逻辑代数的基本逻辑关系（1）“与”运算（逻辑乘）逻辑代数中运算符号“”或“”读作“与”。“与”运算的真值表如表1.1所示。表1.1与运算第47页/共85页1 1、电气线路的逻辑表示、电气线路的逻辑表示n n 实实实实现现现现逻逻逻逻辑辑辑辑乘乘乘乘的的的的器器器器件件件件叫叫叫叫做做做做“与与与与”门门门门，它它它它的的的的逻逻逻逻辑辑辑辑符符符符号号号号如如如如图图图图1.11.1（a a）所所所所示示示示，图图图图1.11.1（b b）显显显显示示示示出出出出了了了了继继继继电电电电控控控控制制制制线线线线路路路路中中中中“与与与与”运运运运算算算算的的的的实实实实例例例例，它它它它表表表表示示示示触触触触点点点点的的的的串串串串联联联联。若若若若规规规规定定定定触触触触点点点点接接接接通通通通为为为为“1 1”，断断断断开开开开为为为为“0 0”，线线线线圈圈圈圈通通通通电电电电为为为为“1 1”，断断断断电电电电为为为为“0 0”，则则则则可可可可以以以以写写写写出出出出KMKMKA1KA2KA1KA2，只只只只有有有有触点触点触点触点KA1KA1、KA2KA2均接通，接触器线圈均接通，接触器线圈均接通，接触器线圈均接通，接触器线圈KMKM能通电。能通电。能通电。能通电。第48页/共85页1 1、电气线路的逻辑表示、电气线路的逻辑表示（a）逻辑符号 （b）控制线路实例图1.1 逻辑“与”第49页/共85页1 1、电气线路的逻辑表示、电气线路的逻辑表示n n（2 2）“或或或或”运算（逻辑加）运算（逻辑加）运算（逻辑加）运算（逻辑加）n n 逻辑代数中运算符号逻辑代数中运算符号逻辑代数中运算符号逻辑代数中运算符号“+”读作读作读作读作“或或或或”。“或或或或”运算的真值表如运算的真值表如运算的真值表如运算的真值表如表表表表1.21.2所示。所示。所示。所示。表1.2或运算第50页/共85页1 1、电气线路的逻辑表示、电气线路的逻辑表示n n 实实实实现现现现逻逻逻逻辑辑辑辑或或或或的的的的器器器器件件件件叫叫叫叫做做做做“或或或或”门门门门，它它它它的的的的逻逻逻逻辑辑辑辑符符符符号号号号如如如如图图图图1.21.2（a a）所所所所示示示示，图图图图1.21.2（b b）显显显显示示示示出出出出了了了了继继继继电电电电控控控控制制制制线线线线路路路路中中中中“或或或或”运运运运算算算算的的的的实实实实例例例例，它它它它表表表表示示示示触触触触点点点点的的的的并并并并联联联联，可可可可写写写写成成成成KMKMKA1+KA2KA1+KA2，当当当当触触触触点点点点KA1KA1或或或或KA2KA2接接接接通，或者通，或者通，或者通，或者KA1KA1和和和和KA2KA2多接通时，接触器线圈都可通电。多接通时，接触器线圈都可通电。多接通时，接触器线圈都可通电。多接通时，接触器线圈都可通电。图1.2逻辑“或”（a）逻辑符号 （b）控制线路实例第51页/共85页1 1、电气线路的逻辑表示、电气线路的逻辑表示n n（3 3）“非非非非”运算（逻辑非）运算（逻辑非）运算（逻辑非）运算（逻辑非）n n 逻辑代数中逻辑代数中逻辑代数中逻辑代数中“非非非非”运算的符号用变量上面的短横线表示，读作运算的符号用变量上面的短横线表示，读作运算的符号用变量上面的短横线表示，读作运算的符号用变量上面的短横线表示，读作“非非非非”。“非非非非”运算的真值表如表运算的真值表如表运算的真值表如表运算的真值表如表1.41.4所示。它表示了事物相互所示。它表示了事物相互所示。它表示了事物相互所示。它表示了事物相互矛盾的两个对立面之间的关系。这种规律的因果规律称为矛盾的两个对立面之间的关系。这种规律的因果规律称为矛盾的两个对立面之间的关系。这种规律的因果规律称为矛盾的两个对立面之间的关系。这种规律的因果规律称为“非非非非”逻辑关系。逻辑关系。逻辑关系。逻辑关系。表1.4 非运算第52页/共85页1 1、电气线路的逻辑表示、电气线路的逻辑表示n n 实实实实现现现现逻逻逻逻辑辑辑辑“非非非非”的的的的器器器器件件件件叫叫叫叫做做做做“非非非非”门门门门，它它它它的的的的逻逻逻逻辑辑辑辑符符符符号号号号如如如如图图图图1.31.3（a a）所所所所示示示示，图图图图1.31.3（b b）示示示示出出出出了了了了继继继继电电电电控控控控制制制制线线线线路路路路中中中中“非非非非”运运运运算算算算的的的的实实实实例例例例，通通通通常常常常称称称称KAKA为为为为原原原原变变变变量量量量，为为为为反反反反变变变变量量量量，它它它它们们们们是是是是一一一一个个个个变变变变量量量量的的的的两两两两种种种种形形形形式式式式，如如如如同同同同一一一一个个个个继继继继电电电电器器器器的的的的一一一一对对对对常常常常开开开开、常常常常闭闭闭闭触触触触点点点点，在在在在向向向向各各各各自自自自相相相相补补补补的的的的状状状状态态态态切切切切换换换换时时时时同同同同步步步步动动动动作作作作。图图图图（b b）中中中中，触触触触点点点点KAKA的的的的取取取取值值值值与与与与线线线线圈圈圈圈KMKM的的的的取取取取值值值值相相相相同同同同，而而而而KM1KM1与继电器的常闭触点的取值相同，所以，故实现了非运算。与继电器的常闭触点的取值相同，所以，故实现了非运算。与继电器的常闭触点的取值相同，所以，故实现了非运算。与继电器的常闭触点的取值相同，所以，故实现了非运算。第53页/共85页1 1、电气线路的逻辑表示、电气线路的逻辑表示（a）逻辑符号 （b）控制线路实例图1.20 逻辑“非”第54页/共85页n n三、电气线路的逻辑表示三、电气线路的逻辑表示第55页/共85页n n四、逻辑代数的基本性质四、逻辑代数的基本性质四、逻辑代数的基本性质四、逻辑代数的基本性质n n0 0和和和和1 1定则：定则：定则：定则：n n互补定律：互补定律：互补定律：互补定律：n n同一定律：同一定律：同一定律：同一定律：n n反转定律：反转定律：反转定律：反转定律：第56页/共85页n n交换律：交换律：交换律：交换律：n n结合律：结合律：结合律：结合律：n n分配律：分配律：分配律：分配律：第57页/共85页n n吸收率：吸收率：吸收率：吸收率：n n摩根定律：摩根定律：摩根定律：摩根定律：第58页/共85页n n利用基本性质可以分析、设计、化简电路：利用基本性质可以分析、设计、化简电路：利用基本性质可以分析、设计、化简电路：利用基本性质可以分析、设计、化简电路：第59页/共85页2 2、触点电路的化简、触点电路的化简n n步骤：步骤：步骤：步骤：n n（1 1）列写化简电路的全部逻辑表达式）列写化简电路的全部逻辑表达式）列写化简电路的全部逻辑表达式）列写化简电路的全部逻辑表达式n n（2 2）化简为最佳化逻辑表达式）化简为最佳化逻辑表达式）化简为最佳化逻辑表达式）化简为最佳化逻辑表达式n n（3 3）转化为相应的触点电路）转化为相应的触点电路）转化为相应的触点电路）转化为相应的触点电路n n（4 4）简化整体电路：合并相同触点组）简化整体电路：合并相同触点组）简化整体电路：合并相同触点组）简化整体电路：合并相同触点组n n一、公式法化简逻辑函数一、公式法化简逻辑函数一、公式法化简逻辑函数一、公式法化简逻辑函数n n二、覆盖法化简逻辑函数二、覆盖法化简逻辑函数二、覆盖法化简逻辑函数二、覆盖法化简逻辑函数n n三、桥形（三、桥形（三、桥形（三、桥形（HH形）触点电路形）触点电路形）触点电路形）触点电路第60页/共85页n n一、公式法化简一、公式法化简逻辑函数逻辑函数1、列写逻辑表达式2、化简逻辑函数3、绘制电路图第61页/共85页4、化简整体电路图第62页/共85页例3第63页/共85页n n一）、低压电器线圈与触点的逻辑表示方法一）、低压电器线圈与触点的逻辑表示方法一）、低压电器线圈与触点的逻辑表示方法一）、低压电器线圈与触点的逻辑表示方法为保证电气控制线路逻辑关系的一致性，特作以下规定：为保证电气控制线路逻辑关系的一致性，特作以下规定：1 1、接触器、继电器、电磁阀等元件的线圈，得电状态为、接触器、继电器、电磁阀等元件的线圈，得电状态为“1 1”状态，失电状态为状态，失电状态为“0 0”状态；状态；2 2、各电器元件的触点，闭合状态为、各电器元件的触点，闭合状态为“1 1”状态，断开状态状态，断开状态为为“0 0”状态；状态；3 3、接触器、继电器的线圈和触点用同一字符标示；、接触器、继电器的线圈和触点用同一字符标示；4 4、常开触点用原变量形式表示，常闭触点用反变量形式、常开触点用原变量形式表示，常闭触点用反变量形式表示。表示。第64页/共85页n n二）、电气控制线路与逻辑关系表达式的对应关二）、电气控制线路与逻辑关系表达式的对应关二）、电气控制线路与逻辑关系表达式的对应关二）、电气控制线路与逻辑关系表达式的对应关系系系系第65页/共85页n n二）、电气控制线路与逻辑关系表达式的对应关二）、电气控制线路与逻辑关系表达式的对应关二）、电气控制线路与逻辑关系表达式的对应关二）、电气控制线路与逻辑关系表达式的对应关系系系系第66页/共85页二）、电气控制线路与逻辑关系表达式的对应关系二）、电气控制线路与逻辑关系表达式的对应关系第67页/共85页n n1 1 1 1）将将将将电电电电气气气气控控控控制制制制系系系系统统统统的的的的工工工工作作作作过过过过程程程程及及及及控控控控制制制制要要要要求求求求用用用用文文文文字字字字的的的的形形形形式式式式叙述出来，或以图形的方式示意清楚；叙述出来，或以图形的方式示意清楚；叙述出来，或以图形的方式示意清楚；叙述出来，或以图形的方式示意清楚；n n2 2 2 2）根根根根据据据据电电电电气气气气控控控控制制制制系系系系统统统统的的的的工工工工作作作作过过过过程程程程及及及及控控控控制制制制要要要要求求求求绘绘绘绘制制制制逻逻逻逻辑辑辑辑关关关关系图；系图；系图；系图；n n3 3 3 3）写出各运算元件和执行元件的逻辑表达式写出各运算元件和执行元件的逻辑表达式写出各运算元件和执行元件的逻辑表达式写出各运算元件和执行元件的逻辑表达式；n n4 4 4 4）根根根根据据据据各各各各运运运运算算算算元元元元件件件件和和和和执执执执行行行行元元元元件件件件的的的的逻逻逻逻辑辑辑辑表表表表达达达达式式式式绘绘绘绘制制制制电电电电气气气气控控控控制线路图；制线路图；制线路图；制线路图；n n5 5 5 5）检查并进一步完善设计线路。）检查并进一步完善设计线路。）检查并进一步完善设计线路。）检查并进一步完善设计线路。三三 ）、逻辑设计方法的一般步骤）、逻辑设计方法的一般步骤第68页/共85页n n1 1 1 1、检测信号、检测信号、检测信号、检测信号n n 1 1 1 1）有效信号：有效信号：有效信号：有效信号：n n 能能能能够够够够引引引引起起起起元元元元件件件件状状状状态态态态改改改改变变变变或或或或能能能能够够够够使使使使工工工工步步步步发发发发生生生生切切切切换换换换的的的的检检检检测信号。用竖实线表示。测信号。用竖实线表示。测信号。用竖实线表示。测信号。用竖实线表示。n n 2 2 2 2）非控信号：非控信号：非控信号：非控信号：n n 不不不不能能能能引引引引起起起起元元元元件件件件状状状状态态态态改改改改变变变变，也也也也不不不不能能能能使使使使工工工工步步步步发发发发生生生生切切切切换换换换的的的的检测信号。用竖虚线表示。检测信号。用竖虚线表示。检测信号。用竖虚线表示。检测信号。用竖虚线表示。SB1 SQ1 SB2 SQ2SQ3四）、逻辑关系图的画法四）、逻辑关系图的画法第69页/共85页n n2 2 2 2、检测信号的特性、检测信号的特性、检测信号的特性、检测信号的特性n n 1 1 1 1）瞬时信号：瞬时信号：瞬时信号：瞬时信号：n n 有有有有效效效效信信信信号号号号的的的的持持持持续续续续时时时时间间间间少少少少于于于于一一一一个个个个工工工工步步步步。用用用用带带带带箭箭箭箭头头头头的的的的竖竖竖竖实线表示。实线表示。实线表示。实线表示。n n 2 2 2 2）持续信号：持续信号：持续信号：持续信号：n n 有有有有效效效效信信信信号号号号的的的的持持持持续续续续时时时时间间间间不不不不少少少少于于于于一一一一个个个个工工工工步步步步。以以以以表表表表示示示示持持持持续续续续信信信信号号号号的的的的竖竖竖竖实实实实线线线线为为为为起起起起点点点点，用用用用垂垂垂垂直直直直于于于于该该该该竖竖竖竖实实实实线线线线的的的的带带带带箭箭箭箭头头头头的的的的横横横横实线来表示其持续的长短。实线来表示其持续的长短。实线来表示其持续的长短。实线来表示其持续的长短。SB1 SQ1 SB2 SQ2SQ3四）、逻辑关系图的画法四）、逻辑关系图的画法第70页/共85页n n2 2 2 2、执行元件的工作区间、执行元件的工作区间、执行元件的工作区间、执行元件的工作区间n n 用用用用垂垂垂垂直直直直于于于于有有有有效效效效信信信信号号号号的的的的粗粗粗粗的的的的横横横横实实实实线线线线来来来来标标标标注注注注执执执执行行行行元元元元件件件件的工作区间。的工作区间。的工作区间。的工作区间。n n 当当当当检检检检测测测测信信信信号号号号确确确确定定定定之之之之后后后后，再再再再确确确确定定定定其其其其特特特特性性性性，然然然然后后后后布布布布置置置置执行元件的工作区间，这样，就绘制成了逻辑关系图。执行元件的工作区间，这样，就绘制成了逻辑关系图。执行元件的工作区间，这样，就绘制成了逻辑关系图。执行元件的工作区间，这样，就绘制成了逻辑关系图。四）、逻辑关系图的画法四）、逻辑关系图的画法第71页/共85页n n五）、由逻辑关系图列写逻辑表达式五）、由逻辑关系图列写逻辑表达式五）、由逻辑关系图列写逻辑表达式五）、由逻辑关系图列写逻辑表达式 SB1SB2KM第72页/共85页失电优先型失电优先型 得电优先型得电优先型 n n五）、由逻辑关系图列写逻辑表达式五）、由逻辑关系图列写逻辑表达式五）、由逻辑关系图列写逻辑表达式五）、由逻辑关系图列写逻辑表达式 第73页/共85页【例例例例1 1 1 1】试用逻辑设计法设计两台电动机顺序启动、逆试用逻辑设计法设计两台电动机顺序启动、逆试用逻辑设计法设计两台电动机顺序启动、逆试用逻辑设计法设计两台电动机顺序启动、逆序停车的控制线路。序停车的控制线路。序停车的控制线路。序停车的控制线路。控制要求：控制要求：按启动按钮按启动按钮SB1SB1后，后，M1M1先启动，先启动，t1t1秒后，秒后，M2M2才启动；按下才启动；按下停止按钮停止按钮SB2SB2后，后，M2M2先停车，先停车，t2t2秒后，秒后，M1M1才停车。才停车。分析：分析：用用KM1KM1、KM2KM2分别作为分别作为M1M1、M2M2的控制接触器。的控制接触器。启动：按下启动：按下SB1SB1KM1KM1得电，得电，KT1KT1开始延时开始延时t1t1时间到时间到 KM2KM2得电得电停止：按下停止：按下SB2 SB2 KM2KM2失电，失电，KT2KT2开始延时开始延时t2t2时间到时间到 KM1KM1失电失电第74页/共85页启动：按下启动：按下SB1SB1KM1KM1得电，得电，KT1KT1开始延时开始延时t1t1时间到时间到 KM2KM2得电得电停止：按下停止：按下SB2 SB2 KM2KM2失电，失电，KT2KT2开始延时开始延时t2t2时间到时间到 KM1KM1失电失电SB1SB2KT1KT2KM1KM2KT1KT2第75页/共85页第76页/共85页【例例例例2 2 2 2】试用逻辑设计法设计工作台往返运行的控制线路。试用逻辑设计法设计工作台往返运行的控制线路。试用逻辑设计法设计工作台往返运行的控制线路。试用逻辑设计法设计工作台往返运行的控制线路。控制要求：控制要求：启动后，工作台由原位处右移，压下启动后，工作台由原位处右移，压下SQ1SQ1后停止，后停止，t t秒后自秒后自动左移返回，至原位，压下动左移返回，至原位，压下SQ2SQ2后停止。后停止。分析：分析：用用KM1KM1、KM2KM2分别作为电动分别作为电动机正转（右移）、反转机正转（右移）、反转（左移）的控制接触器。（左移）的控制接触器。用时间继电器用时间继电器KTKT设置延时。设置延时。SBKTSQ1SQ2KM1KTKM2第77页/共85页【例例例例2 2 2 2】试用逻辑设计法设计工作台往返运行的控制线路。试用逻辑设计法设计工作台往返运行的控制线路。试用逻辑设计法设计工作台往返运行的控制线路。试用逻辑设计法设计工作台往返运行的控制线路。控制要求：控制要求：启动后，工作台由原位处右移，压下启动后，工作台由原位处右移，压下SQ1SQ1后停止，后停止，t t秒后自秒后自动左移返回，至原位，压下动左移返回，至原位，压下SQ2SQ2后停止。后停止。SBKTSQ1SQ2KM1KTKM2第78页/共85页n n利用逻辑函数来简化电路需要注意以下问题：利用逻辑函数来简化电路需要注意以下问题：利用逻辑函数来简化电路需要注意以下问题：利用逻辑函数来简化电路需要注意以下问题：n n （1 1 1 1）注注注注意意意意触触触触点点点点容容容容量量量量的的的的限限限限制制制制。检检检检查查查查化化化化简简简简后后后后触触触触点点点点的的的的容容容容量量量量是否足够，尤其是担负关断任务的触点。是否足够，尤其是担负关断任务的触点。是否足够，尤其是担负关断任务的触点。是否足够，尤其是担负关断任务的触点。n n （2 2 2 2）注注注注意意意意线线线线路路路路的的的的合合合合理理理理性性性性和和和和可可可可靠靠靠靠性性性性。一一一一般般般般继继继继电电电电器器器器和和和和接接接接触触触触器器器器有有有有多多多多对对对对触触触触点点点点，在在在在有有有有多多多多余余余余触触触触点点点点的的的的情情情情况况况况下下下下，不不不不必必必必强强强强求求求求化化化化简简简简，而而而而应应应应考考考考虑虑虑虑充充充充分分分分发发发发挥挥挥挥元元元元件件件件的的的的功功功功能能能能，让让让让线线线线路路路路的的的的逻逻逻逻辑辑辑辑功功功功能能能能更明确。更明确。更明确。更明确。第79页/共85页本章小结本章小结 电气控制线路设计的主要内容是选择电气传动方案，拟定电气控制线路设计的主要内容是选择电气传动方案，拟定电气控制线路设计的主要内容是选择电气传动方案，拟定电气控制线路设计的主要内容是选择电气传动方案，拟定自动控制原理，设计电气控制系统，绘制电气原理图和接线图。自动控制原理，设计电气控制系统，绘制电气原理图和接线图。自动控制原理，设计电气控制系统，绘制电气原理图和接线图。自动控制原理，设计电气控制系统，绘制电气原理图和接线图。电气控制系统应充分满足生产工艺所提出的要求，这是电电气控制系统应充分满足生产工艺所提出的要求，这是电电气控制系统应充分满足生产工艺所提出的要求，这是电电气控制系统应充分满足生产工艺所提出的要求，这是电气控制线路设计的基本出发点，同时应力求可靠、安全、简单、气控制线路设计的基本出发点，同时应力求可靠、安全、简单、气控制线路设计的基本出发点，同时应力求可靠、安全、简单、气控制线路设计的基本出发点，同时应力求可靠、安全、简单、经济。经济。经济。经济。电气控制线路的设计方法有两种，即经验设计法和逻辑设电气控制线路的设计方法有两种，即经验设计法和逻辑设电气控制线路的设计方法有两种，即经验设计法和逻辑设电气控制线路的设计方法有两种，即经验设计法和逻辑设计法。前者是根据经验，后者则依据于逻辑代数。目前常用的计法。前者是根据经验，后者则依据于逻辑代数。目前常用的计法。前者是根据经验，后者则依据于逻辑代数。目前常用的计法。前者是根据经验，后者则依据于逻辑代数。目前常用的方法是根据经验设计，然后用逻辑代数进行控制线路的简化。方法是根据经验设计，然后用逻辑代数进行控制线路的简化。方法是根据经验设计，然后用逻辑代数进行控制线路的简化。方法是根据经验设计，然后用逻辑代数进行控制线路的简化。经验设计法是将电气控制系统分为主电路和控制电路顺序经验设计法是将电气控制系统分为主电路和控制电路顺序经验设计法是将电气控制系统分为主电路和控制电路顺序经验设计法是将电气控制系统分为主电路和控制电路顺序设计。设计控制电路时，可根据控制对象和作用划分几个基本设计。设计控制电路时，可根据控制对象和作用划分几个基本设计。设计控制电路时，可根据控制对象和作用划分几个基本设计。设计控制电路时，可根据控制对象和作用划分几个基本控制环节，并参照典型线路逐一进行设计，再根据联锁条件加控制环节，并参照典型线路逐一进行设计，再根据联锁条件加控制环节，并参照典型线路逐一进行设计，再根据联锁条件加控制环节，并参照典型线路逐一进行设计，再根据联锁条件加以综合，最后考虑电源、信号指示等，以完善线路设计。以综合，最后考虑电源、信号指示等，以完善线路设计。以综合，最后考虑电源、信号指示等，以完善线路设计。以综合，最后考虑电源、信号指示等，以完善线路设计。第80页/共85页 三个两位四通电磁阀，一共要执行六个工步，工步顺序如图三个两位四通电磁阀，一共要执行六个工步，工步顺序如图三个两位四通电磁阀，一共要执行六个工步，工步顺序如图三个两位四通电磁阀，一共要执行六个工步，工步顺序如图2 2所示。其工所示。其工所示。其工所示。其工作过程顺序为：按下作过程顺序为：按下作过程顺序为：按下作过程顺序为：按下SBSB，（，（，（，（1 1）活塞杆）活塞杆）活塞杆）活塞杆A A前进压下前进压下前进压下前进压下SQ1SQ1，（，（，（，（2 2）活塞杆）活塞杆）活塞杆）活塞杆B B前进压下前进压下前进压下前进压下SQ2SQ2，（，（，（，（3 3）活塞杆）活塞杆）活塞杆）活塞杆C C前进压下前进压下前进压下前进压下SQ3SQ3，（，（，（，（4 4）活塞杆）活塞杆）活塞杆）活塞杆A A后退压下后退压下后退压下后退压下SQ4SQ4，（，（，（，（5 5）活塞杆）活塞杆）活塞杆）活塞杆B B后退压下后退压下后退压下后退压下SQ5SQ5，（，（，（，（6 6）活塞杆）活塞杆）活塞杆）活塞杆C C后退，后退，后退，后退，ABCABC活塞杆均退至原位停止。活塞杆均退至原位停止。活塞杆均退至原位停止。活塞杆均退至原位停止。试用逻辑设计法设计其电气控制线路，试用逻辑设计法设计其电气控制线路，试用逻辑设计法设计其电气控制线路，试用逻辑设计法设计其电气控制线路，要求（要求（要求（要求（1 1）画出其动作状态图；（）画出其动作状态图；（）画出其动作状态图；（）画出其动作状态图；（2 2）画出逻辑关系图；（）画出逻辑关系图；（）画出逻辑关系图；（）画出逻辑关系图；（3 3）写出各执行元件）写出各执行元件）写出各执行元件）写出各执行元件的逻辑式；（的逻辑式；（的逻辑式；（的逻辑式；（4 4）画出电气控制线路图。）画出电气控制线路图。）画出电气控制线路图。）画出电气控制线路图。控制要求示意图第81页/共85页n n动作状态图：n n按下SBYA1得电，活塞杆A前进压下SQ4 压下SQ1 YA2得电，活塞杆B前进压下构SQ5、SQ2 YA3得电，活塞杆C前进压下SQ3 YA1失电，活塞杆A后退压下SQ4 YA2失电，活塞B后退压下SQ5 YA3失电，活塞C后退ABC活塞杆均退至原位，停止。第82页/共85页第83页/共85页作业作业第84页/共85页