1、第二篇第二篇 电器及其控制电器及其控制第七章第七章电气控制电气控制电电路设计路设计主要内容主要内容电气控制电路的常用符号及绘制原则电气控制电路的常用符号及绘制原则电气控制电路的基本控制环节电气控制电路的基本控制环节电气控制电路的一般设计方法电气控制电路的一般设计方法电气控制电路的逻辑设计法电气控制电路的逻辑设计法 电气控制的主要任务：电气控制的主要任务：实现电动机的起动、制动、正反转和调速等运行方式的控制及对电动机的保护，以满足生产工艺要求，实现生产过程自动化。电气控制电路是一种由接触器、继电器、按钮、开电气控制电路是一种由接触器、继电器、按钮、开关等电器元件组成的有触点、断续作用的控制系统。
2、关等电器元件组成的有触点、断续作用的控制系统。不同生产机械的控制要求是不同的，所要求的控制线路也是千变万化、多种多样，但它们都是由一些具有基本规律的基本环节、基本单元所组成，熟悉这些基本的控制环节是掌握电气控制的基础。为了便于分析系统的工作原理，便于电气设备的安装、调整、使用和维修，必须用统一规定的图形符号和文字符号来代表各种电器，电气控制电路图也应该按统一的规则进行绘制和编号。第一节第一节 电气控制电路的常用符号电气控制电路的常用符号 及绘制原则及绘制原则 电气控制电路是用导线将电机、电器、仪表等电器元件联接起来并实现特定的控制功能和要求的。一、电气控制一、电气控制电电路常用的图形和文字符号
3、路常用的图形和文字符号 电气控制电路图是工程技术的通用语言，它由各种电器元件的图形、文字符号要素组成，为了便于交流与沟通，国家标准局制定了我国电气设备有关国家标准。GBT4728-20052008电气简图用图形符号GBT 5465.1-2007 电气设备用图形符号基本规则GBT 5465.2-1996电气设备用图形符号GBT 16902.1-2004图形符号表示规则GBT 6988.1GBT 6988.5电气技术用文件的编制 表表7-17-1常用电气图形符号常用电气图形符号一、电气控制一、电气控制电电路常用的图形和文字符号路常用的图形和文字符号表7-2常用电气文字符号表7-3常用辅助文字符号二
4、、电气控制二、电气控制电电路的绘制原则路的绘制原则 在绘制电气控制电路时,应遵循电流方向“自上而下(垂直方位画时),自左向右(水平方位画时)”的原则绘制；对于常开触点和常闭触点，应遵循“左开右闭(垂直方位画时)，下开上闭(水平方位画时)”的原则绘制。对于开关电器,如果按图形布置的需要,采用图形符号的方位与国标中示出的一致时,则直接画出；若方位不一致时,应遵循按图例“逆时针旋转90”的原则绘制，但文字和指示方向不得颠倒。1.电气控制电气控制电电路原理图路原理图 电气原理图是根据电路工作原理，用规定的图形符号和文字符号绘制出来的表示各个电器连接关系的线路图。电气原理图根据通过电流的大小可分为：（1
5、 1）主电路主电路：电动机、发电机及其相连的电器元件组 成的通过大电流的电路。（2 2）控制电路）控制电路：接触器、继电器线圈及联锁电路、保 护电路、信号电路等通过较小电流的电路。二、电气控制二、电气控制电电路的绘制原则路的绘制原则 绘制绘制电气原理图应遵循以下电气原理图应遵循以下原则：原则：（1 1）主电路用粗线条画在左边或上边；控制电路用细 线条画在右边或下边。（2 2）电器元件的图形、文字符号用国家规定的统一符 号。主电路标号一般由文字符号和数 字组成。文 字符号用以标明主电路中的元件或线路的主要特 征，数字标号用以区别电路不同线段。控制电路 由三位或三位以下的数字组成。（3 3）同一电
6、器的不同部分需用统一的文字符号标出。二、电气控制二、电气控制电电路的绘制原则路的绘制原则（4 4）所有按钮、触点等均按操作前、电路未带电的原 始状态画出。（5 5）控制电路原则上按照动作先后顺序排列,两线交叉 连接时的电气连接点须用黑点标出。并应做到布 局合理、排列均匀、图面清晰、便于看图。（6 6）电气原理图中电器元件的数据和型号，一般用小 写字体注在电器代号附近，导线用其截面标注，如1.5mm2字样表明该导线的截面积，必要时尚需 标出采用导线的颜色。二、电气控制二、电气控制电电路的绘制原则路的绘制原则（7 7）对于较复杂的电气原理图，为了便于读图分析、避免疏漏，应对图面进行区域划分或电路编
7、号，必要时注明回路用途。二、电气控制二、电气控制电电路的绘制原则路的绘制原则图7-1 CW6140车床电气控制电路原理图 电气安装接线图是用规定的图形符号按电器元件实际的位置及接线绘制的，用于电气设备和电器元件的安装、配线或检修电气故障。实际工作中，电气安装接线图常与电气原理图结合起来使用。绘制电气安装接线图应遵循以下原则：绘制电气安装接线图应遵循以下原则：（1 1）图形、文字符号与原理图标注一致。同一元件 的各部分须画在一起。各元件位置与实际安装 位置一致。2.安装接线图安装接线图二、电气控制二、电气控制电电路的绘制原则路的绘制原则（2 2）要表示出控制板内外各电器元件，控制板内外电 器元件
8、的电气连接一般应通过端子排进行，并按 电气原理图的接线编号连接。（3 3）走向相同的多根导线用单根导线或线束表示。（4 4）标明导线的规格、型号、根数、颜色、穿线管的 尺寸。二、电气控制二、电气控制电电路的绘制原则路的绘制原则 在实际工作中，还要画出电气元件布置图，以利于电器元件之间的接线安排和电器元件的维修和更换。图7-2 CW6140车床电气安装接线图一、单方向运行控制电路一、单方向运行控制电路 1.开关控制电路开关控制电路 图7-3 直接起动控制电路第二节第二节 电气控制电路的基本控制环节电气控制电路的基本控制环节合上刀开关QS，电动机M通电旋转；断开刀开关QS，电动机M断电停转。FU：
9、起短路保护作用。图7-4 点动控制电路2.点动控制点动控制电电路路 起动电动机时，合QS，按下SB，接触器KM线圈通电，其常开主触点闭合，电动机M旋转。停止电动机时，松开SB，接触器KM线圈断电，其常开主触点断开，电动机M停转。适用于调试电动机。一、单方向运行控制一、单方向运行控制电电路路3.连续控制电路连续控制电路 图7-5 连续控制电路 合上QS，按SB2，接触器KM线圈通电，其常开主触点闭合，电动机M起动。与此同时，并接于SB2的KM常开辅助触点也闭合，因此，即使松开SB2，接触器KM线圈也会通过其常开辅助触点继续保持通电，称其为自锁环节。一、单方向运行控制电路一、单方向运行控制电路 要
10、停止电动机，按SB1，接触器KM线圈断电，其常开主触点断开，电动机M断电停转。此后，即使松开按钮SB1，使其恢复为闭合状态，KM线圈也不可能再依靠自锁环节而通电了，因为原来闭合的自锁触点早已随着接触器的释放而断开。该电路能实现对电动机起动、停止的自动控制、远距离控制、频繁操作。一、单方向运行控制电路一、单方向运行控制电路4.点动与连续控制电路点动与连续控制电路 图7-6 点动与连续控制电路 a）采用点动按钮联锁的点动控制电路 b）采用中间继电器联锁的点动控制电路一、单方向运行控制电路一、单方向运行控制电路 a图图：SB1为连续运转的停止按钮，SB2为连续运转的起动按钮，SB3为点动控制的复合按
11、钮。点动控制时，按SB3，它的常开触点闭合，接触器KM线圈通电，常开主触点闭合，电动机M起动运转，与此同时，SB3的常闭触点断开，使KM的自锁环节不起作用。松开SB3时，接触器KM线圈断电，其常开主触点断开，电动机M停转。一、单方向运行控制电路一、单方向运行控制电路 连续运转时，按SB2，接触器KM线圈通电，其常开主触点闭合，电动机M起动，与此同时，KM常开辅助触点闭合，起自锁作用，使电动机M连续运转。按SB1，接触器KM线圈断电，常开主触点断开，电动机M停转。问题问题：点动控制时，如果接触器KM的释放时间大于按钮SB3的恢复时间，则点动结束SB3常闭触点复位时，接触器KM的自锁触点还未断开，
12、使自锁电路继续通电，线路无法正常工作，这时，需用b图的控制电路。一、单方向运行控制电路一、单方向运行控制电路 b图图：按钮设置与a图相同。点动控制时，按SB3，接触器KM线圈通电，常开主触点闭合，电动机M实现点动运行。连续控制时，按SB2，中间继电器K线圈通电，常开触点闭合，使接触器KM线圈通电、常开触点闭合，电动机M实现连续运行。停止电动机时，按SB1，中间继电器K线圈断电，常开触点断开，使接触器KM线圈断电、常开触点释放，电动机M停转。一、单方向运行控制电路一、单方向运行控制电路5.单方向运行控制电路中的保护环节单方向运行控制电路中的保护环节 短路保护短路保护：短路时，熔断器FU的熔体熔断
13、而切断电路起保护作用。过载保护过载保护：通过热继电器FR实现。当负载过载或电动机缺相运行时，FR动作，其常闭触点断开，将控制电路切断，接触器KM线圈断电，切断电动机主电路。欠电压、失电压保护欠电压、失电压保护：通过接触器KM自锁环节实现。欠压时，接触器KM断电释放，电动机停转；恢复正常时，需重按起动按钮控制接触器、电动机。一、单方向运行控制电路一、单方向运行控制电路二、正反向运行控制电路二、正反向运行控制电路正转按钮：SB2反转按钮：SB3停车按钮：SB1 图7-7 正反转控制电路 主电路采用了两个接触器，其中接触器KM1控制电动机的正转，接触器KM2控制电动机反转。需要电动机正转时，按SB2
14、，KM1线圈通电，其常开主触点闭合，电动机M正转。需要电动机反转时，先按SB1，KM1线圈断电，常开主触点断开，电动机正转停止；再按SB3，KM2线圈通电，其常开主触点闭合，电动机M反转。二、正反向运行控制电路二、正反向运行控制电路该控制电路存在两个问题该控制电路存在两个问题：（1 1）两个接触器在任何情况下都不能同时通电，否则会造成主电路电源短路，为此需要采取互锁电路。图7-7b为具有互锁的可逆控制电路，将其中一个接触器常闭触点串入另一个接触器线圈电路中，这样任何一个接触器通电后，其自身常闭触点断开，因此，即使按下相反方向的起动按钮，另一个接触器也不会通电。二、正反向运行控制电路二、正反向运
15、行控制电路 （2 2）需要电动机改变旋转方向时，必须先按下停止按钮SB1，方可重新起动电动机，这对那些要求电动机频繁改变旋转方向的生产机械来说，是很不方便的。图7-7c是采用复合按钮实现正反转的，构成了既有接触器互锁又有复合按钮互锁的双重互锁可逆控制电路。控制线路的工作过程利用了复合按钮先断后通的特点。二、正反向运行控制电路二、正反向运行控制电路 改进1:增加互锁环节改进2:增加复合按钮图7-7 正反转控制电路二、正反向运行控制电路二、正反向运行控制电路三、联锁控制电路三、联锁控制电路 联锁控制联锁控制：多台电动机需要按一定的先后顺序来起动、停车，这种互相联系而又互相制约的控制称为联锁控制。实
16、现联锁控制的方法有两种形式:1 1、起动联锁、起动联锁 (1)(1)当M1电动机起动后才允许M2电动机起动，则需将接触器KM1常开触点串在接触器KM2线圈电路中，如图7-8b所示。(2)2)当M1电动机起动后不允许M2电动机起动，则需将接触器KM1常闭触点串在接触器KM2线圈电路中，如图7-8c所示。图7-8 联锁控制线路三、联锁控制电路三、联锁控制电路2、停车联锁、停车联锁(1)(1)当M2电动机停转后才允许M1电动机停转，则需将接触器KM2的常开触点并在控制接触器KM1的停止按钮两端，如图7-8d所示。(2)2)当M2电动机停转后不允许M1电动机停转，则需将接触器KM2的常闭触点并在控制接
17、触器KM1的停止按钮两端，如图7-8e所示。三、联锁控制电路三、联锁控制电路四、多点控制电路四、多点控制电路一地：起动按钮SB4 停止按钮SB1二地：起动按钮SB5 停止按钮SB2三地：起动按钮SB6 停止按钮SB3图7-9 多点控制电路 对于大型生产机械，需要在不同的地方都能进行操作。在各个不同的地方安装一套按钮，将各起动按钮的常开触点并联连接，各停止按钮的常闭触点串联连接。这样，在任何一处按起动按钮，接触器线圈都能通电，在任何一处按停止按钮，接触器线圈都能断电。四、多点控制电路四、多点控制电路第三节第三节 电气控制电路的一般设计方法电气控制电路的一般设计方法 设计电气控制电路的方法有两种，
18、一种是一般设计设计电气控制电路的方法有两种，一种是一般设计方法，另一种是逻辑设计方法。方法，另一种是逻辑设计方法。一般设计方法主要靠经验进行设计，它是根据生产工艺的要求，画出功能流程图，用一些典型基本控制环节来实现某些基本要求，再根据生产工艺其他要求逐步完善其功能，并适当配置联锁和保护等环节，利用基本控制原则把它们组合成一个整体，成为满足控制要求的完整线路。一、一、一般设计方法的一般设计方法的设计原则设计原则1.1.控制电路控制电路力求简单、经济力求简单、经济（1 1）尽量缩短连接导线的数量和长度尽量缩短连接导线的数量和长度 设计控制电路时，应考虑各电器元件的实际位置，尽可能地减少连接导线的根
19、数和缩短连接导线的长 度。图7-10a是不合理的，这样接线就需要由电气柜二次引出连接线到操作台上。采用图7-10b接线可以减少一次引出线。(a)(b)图7-10 电器连接图（2 2）尽量减少电器元件的品种、规格、数量，同一尽量减少电器元件的品种、规格、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、型号的产品一、一、一般设计方法的一般设计方法的设计原则设计原则（3 3）尽量减少电器元件触点的数目尽量减少电器元件触点的数目 控制电路中应尽量减少触点，以提高线路可靠性。在简化、合并触点过程中，应主要合并同类性质的 触点，或一个触点能完成的动作，不用两个触点。在简化
20、过程中应注意触点的额定容量是否允许，也 应考虑对其它回路的影响。图7-11a所示电路可以合并成b所示电路。一、一、一般设计方法的一般设计方法的设计原则设计原则图7-11 同类触点合并一、一、一般设计方法的一般设计方法的设计原则设计原则 （4 4）尽量减少通电电器的数量，以利节能，延长电尽量减少通电电器的数量，以利节能，延长电器元件寿命器元件寿命 图7-12a所示电路，其功能是接触器KM1先通电，经过一段时间后接触器KM2通电，延时时间由时间 继电器KT完成。当KM2通电后，时间继电器KT就不起作用了，应切除KT线圈的电源，故应改接成图7-12b所示电 路。一、一、一般设计方法的一般设计方法的设
21、计原则设计原则图7-12 减少通电电器一、一、一般设计方法的一般设计方法的设计原则设计原则（1 1）正确连接电器的线圈正确连接电器的线圈 交流控制线路中，同时动作的两个电器线圈不能串交流控制线路中，同时动作的两个电器线圈不能串 联联，如图7-13a所示。即使外加电压是两个线圈额定 电压之和，也是不允许的，因为每个线圈上所分配到 的电压与线圈阻抗成正比，由于制造上的原因，两个 电器总有差异，不可能同时吸合。两个电器需要同时动作时其线圈应并联连接，如图 7-13b所示。2.2.保证控制线路工作的安全和可靠性保证控制线路工作的安全和可靠性一、一、一般设计方法的一般设计方法的设计原则设计原则a)b)图
22、7-14 电磁铁与继电器线圈的连接a)b)图7-13 线圈的连接一、一、一般设计方法的一般设计方法的设计原则设计原则 两电感值相差悬殊的直流电压线圈不能并联连接两电感值相差悬殊的直流电压线圈不能并联连接。图7-14a所示为直流电磁铁YA与直流继电器K并联。在接通电源时可以正常工作，但在断开电源时，由于电磁铁线圈YA的电感比继电器线圈K的电感大得多，因此，在断电时，继电器很快释放，但电磁铁线圈产生的自感电势可能使继电器又吸合，一直到继电器电压再次下降到释放值为止，这就造成了继电器的误动作。正确接法如图7-14b所示。一、一、一般设计方法的一般设计方法的设计原则设计原则 （2 2）正确连接电器的触
23、点）正确连接电器的触点图7-15 触点的连接 a图中，SQ触点断开产生电弧时可能在两触点之间形成飞弧而造成电源短路。一般情况下，将共用统一电源的所有电器元件线圈的一端均接于电源一侧，这些电器的触点接于电源另一侧，如b图。一、一、一般设计方法的一般设计方法的设计原则设计原则 应使分布在线路不同位置的同一电器触点接到电源的同一相上，以避免在电器触点上引起短路。（3 3）防止寄生回路）防止寄生回路 在控制线路的动作过程中，那种意外接通的线路叫 寄生回路。图7-16a在正常工作时，能完成正反向起动、停止和信号指示。但当热继电器FR动作时，线路就出现了寄生电路，使正在工作的接触器不能可靠释放，起不到保护
24、作用。如果将指示灯与其相应接触器线圈并联，则可防止出现寄生电路，如图7-16b所示。一、一、一般设计方法的一般设计方法的设计原则设计原则 图7-16 防止寄生回路一、一、一般设计方法的一般设计方法的设计原则设计原则（4 4）尽量避免许多电器的触点依此接通，才能接通尽量避免许多电器的触点依此接通，才能接通另一电器的控制线路另一电器的控制线路 如图7-17a所示，当其中任一电器的触点接线不牢，电路就不能正常工作。若改接为图7-17b所示电路，则每个继电器的接通 只需经过一个触点，连接线少，工作较为可靠，检 查故障比较方便。一、一、一般设计方法的一般设计方法的设计原则设计原则图7-17 触点的合理布
25、置（5 5）设计时，应考虑继电器触点的接通和分断能力设计时，应考虑继电器触点的接通和分断能力 若容量不够，可增加中间继电器，或增加线路中触 点数目，若需增加接通能力，就用多触点并联，若需 增加分断能力，则用多触点串联。（6 6）避免触点避免触点“竞争竞争”现象现象 由于电器元件存在固有动作时间，会发生不按预定 时序动作，触点争先吸合，发生振荡，这种现象称为 电路的“竞争”。一、一、一般设计方法的一般设计方法的设计原则设计原则 图7-18所示电路，当K闭合后，K1，K2争先吸合，只有经过多次振荡吸合竞争后才能稳定在一个状态上。图7-18 触点的“竞争”一、一、一般设计方法的一般设计方法的设计原则
26、设计原则 如果电器元件的动作时间可能影响到控制电路的动作程序时，就需要用时间继电器配合控制，消除竞争现象。（7 7）频繁正反转时，电器联锁和机械联锁共用频繁正反转时，电器联锁和机械联锁共用 对频繁操作的可逆控制电路，正、反向接触器之间不仅要有电气联锁，而且要有机械联锁，以避免误操作可能带来的危害。一、一、一般设计方法的一般设计方法的设计原则设计原则3.3.应有完善的保护环节应有完善的保护环节 电气控制线路的安全工作主要靠完善的保护环节，常用的保护环节有短路、过载、过流、过压、失压、弱磁等，有时还设有合闸、正常工作、事故、分闸等指示信号。操作回路数较多，如要求正反向运转并调速，应采用主令控制器，
27、而不能用许多个按钮。为了检修电路方便，应设隔离电器，避免带电操作；为了调试电路的方便，应加方便的转换控制方式，如从自动控制转化到手动控制。设多点控制，以便于在生产机械旁进行调试。4.4.要考虑操作、使用、维修及调试的要考虑操作、使用、维修及调试的方方便便一、一、一般设计方法的一般设计方法的设计原则设计原则二、一般设计方法的基本步骤二、一般设计方法的基本步骤（1 1）按工艺要求提出的起动、制动、反向和调速等功能设计主电路。（2 2）根据设计出的主电路设计控制电路的基本环节,满足设计要求的起动、制动、反向和调速等功能。（3 3）根据各部分运动要求的配合关系及联锁关系，确定控制参量并设计控制电路的特
28、殊环节。（4 4）分析电路工作中可能出现的故障，线路中要加必要的保护环节。（5 5）综合审查，仔细检查控制电路动作是否无误，关键环节可做必要的实验，并使电气控制电路进一步完善和简化。图7-19a所示为钻削加工时刀架自动循环示意图，具体要求如下：（1 1）自动循环，即刀架由位置1移动到位置2进行钻削加工后自动退回位置1。（2 2）无进刀切削，即钻头到达位置2时不再进给，但钻头继续旋转进行无进给切削以提高工件加工精度。（3 3）快速停车，即要求停车时采用反接制动快速停车，以减少辅助工时。三、设计方法举例三、设计方法举例1.车床钻削加工时刀架自动循环的电气控制车床钻削加工时刀架自动循环的电气控制图7
29、-19刀架自动循环控制电路三、设计方法举例三、设计方法举例（1 1）设计主电路 要求刀架自动循环，因此电动机需正、反向运行，采用两个接触器改变电源相序。（2 2）设计控制电路基本环节 设置由起动按钮、停止按钮、正反向接触器组成的控制电动机正反转的基本控制环节，加上必要的自锁、互锁功能，如图7-19b所示。具体设计过程如下：三、设计方法举例三、设计方法举例 1 1）要求刀架在位置1和位置2之间自动循环，因此在这两个位置上分别采用行程开关SQ1、SQ2进行控制。当接触器KM1通电吸合，电动机正转，刀架进给，进给到位置2自动停止，因此将SQ2的常闭触点串在接触器KM1线圈电路中。这样刀架到达位置2时
30、，压动行程开关SQ2，其常闭触点断开，KM1断电。（3 3）设计控制电路的特殊环节三、设计方法举例三、设计方法举例 2 2）刀架到达位置2时停止，但钻头继续转动切削（钻头转动由另一台电动机拖动），无进给切削一段时间后，刀架再后退，因此采用时间继电器KT控制切削时间。由行程开关SQ2的常开触点控制时间继电器KT的线圈，KT延时闭合的常开触点与反向起动按钮并联连接。这样，经过一段切削时间后，KT延时闭合的常开触点闭合，反向接触器KM2通电，刀架后退。三、设计方法举例三、设计方法举例 4 4）反接制动通常采用速度继电器进行控制，速度继电器与被测电动机同轴连接。当刀架进给时，接触器KM1通电吸合，电动
31、机正向旋转，速度继电器的正向触点KS1动作，即常开触点闭合，为反接制动做准备；常闭触点断开，切断自锁回路。三、设计方法举例三、设计方法举例 3 3）刀架退回到位置1后自动停止，因此将SQ1的常闭触点串在接触器KM2线圈电路中，这样当刀架到达位置1时，压动行程开关SQ1，其常闭触点断开，KM2断电。需要停车时，则按下停止按钮SB1，接触器KM1断电，这时接触器KM2通过仍然闭合的KS1常开触点通电，电动机进入反接制动，当转速接近于零时，速度继电器常开触点KS1断开，反接制动结束。刀架退回时的反接制动过程与进给时的反接制动过程相同，只是刀架退回，电动机反向转动时，速度继电器的反向触点KS2动作。三
32、、设计方法举例三、设计方法举例（4 4）设计保护环节 线路采用熔断器FU作短路保护，热继电器FR作过载保护。完整的控制电路如图7-20所示。三、设计方法举例三、设计方法举例图7-20 完整的刀架自动循环控制线路 某机床有左、右两个动力头，它们各由一台交流电动机拖动，另有一工作台，由另一交流电动机拖动，加工工艺要求：开始工作时，要求工作台先快速移动到加工位置，然后自动变为慢速进给，进给到指定位置自动停止，再由操作者发指令使工作台快速返回，回到原位自动停止。动力头电动机在工作台电动机正向起动后起动、而在工作台电动机正向停车时停车。2.2.机床动力头与工作台的电气控制机床动力头与工作台的电气控制三、
33、设计方法举例三、设计方法举例（1 1）设计主电路）设计主电路 左、右动力头同时起动，单向运行，由KM3控制。工作台正转由KM1控制，反转由KM2控制。工作台快速移动通过电磁铁YA改变机械传动机构来 实现，由接触器KM4进行控制。主电路如图7-21a。三、设计方法举例三、设计方法举例图7-21控制电路图a)主电路b)控制电路草图三、设计方法举例三、设计方法举例三、设计方法举例三、设计方法举例 工作台电动机的正、反转起动分别用两个按钮SB1、SB2控制，停车分别用按钮SB3、SB4控制，均为基本起动、停车控制电路。动力头电动机在工作台电动机正转起动后起动，正转停车时停车，因此用接触器KM1的常开辅
34、助触点控制KM3的线圈。工作台在开始前进和退回时都要快速，分别用KM1和KM2的常开辅助触点控制KM4线圈，再由KM4常开触点通断电磁铁YA。如图7-21b。（2 2）设计控制电路的基本部分）设计控制电路的基本部分 工作台快速移动到加工位置时，自动变为慢速进给，因此在加工位置设置行程开关SQ1，由SQ1的常闭触点控制接触器KM4的断电。慢速进给到指定位置自动停止，因此在该指定位置设置行程开关SQ2，由SQ2的常闭触点控制接触器KM1的断电。工作台快速退回到原位自动停止，因此在原位设置行程开关SQ3，用SQ3的常闭触点控制接触器KM2的断电。（3 3）设计控制电路的特殊部分）设计控制电路的特殊部
35、分三、设计方法举例三、设计方法举例三、设计方法举例三、设计方法举例 工作台电动机需正反转，接触器KM1与KM2之间应具有互锁功能。三台电动机均应采用热继电器进行过载保护，采用熔断器进行短路保护。完整控制电路如图7-22a所示。（4 4）设计保护环节）设计保护环节 在图7-22a电路中，一共用了接触器KM1的三个常开辅助触点，改用KM3常开辅助触点代替KM1常开辅助触点去控制电磁铁YA。修改后的控制线路如图7-22b所示。（5 5）线路的审查）线路的审查三、设计方法举例三、设计方法举例三、设计方法举例三、设计方法举例 图7-22完整控制电路a)完整控制电路b)修改后的控制电路三、设计方法举例三、
36、设计方法举例 在龙门刨床上装有横梁机构，加工工件时，横梁需要夹紧在立柱上，当加工工件位置的高低不同时，则横梁需要先放松然后沿立柱上下移动。横梁的升降及放松、夹紧分别由横梁升降电动机与夹紧电动机经传动装置与夹紧装置来实现。具体工艺要求为：1 1）横梁上升时，首先使横梁自动放松，放松到一定程度时，自动转换到向上移动，上移到一定位置后,横梁自动夹紧。3.3.横梁升降机构的电气控制横梁升降机构的电气控制即横梁上升时，能自动按照放松横梁 横梁上升 夹紧横梁的顺序动作。2 2）为了防止横梁歪斜，保证加工精度，消除横梁的丝杆与螺母的间隙，横梁下降后应有回升装置。即横梁下降时，能自动按照放松横梁 横梁下降 横
37、梁回升夹紧横梁的顺序动作。3 3）夹紧后电动机自动停止运动。4 4）具有上下行程的限位保护。三、设计方法举例三、设计方法举例三、设计方法举例三、设计方法举例（1）设计主电路）设计主电路 升降与夹紧分别由两台电动机拖动，且能正反转升降电动机M1正转，KM1控制，横梁上升反转，KM2控制，横梁下降夹紧电动机M2正转，KM4控制，横梁放松反转，KM3控制，横梁夹紧两个点动按钮上升,SB1,KA1下降,SB2,KA2按下,上升松开,停止按下,下降松开,停止三、设计方法举例三、设计方法举例图7-23 横梁控制电路a）主电路 b）控制电路草图三、设计方法举例三、设计方法举例（2）设计控制电路的基本部分）设
38、计控制电路的基本部分 由于横梁升降属于调整运动，故采用点动控制。一个点动按钮只能控制一种运动，因此需用两个点动按钮控制横梁的上升和下降，而控制横梁的升降和夹紧需有四个接触器，所以引入两个中间继电器KA1和KA2进行控制。根据控制系统所要求的操作程序可以设计出控制电路草图，如图7-23b所示。三、设计方法举例三、设计方法举例按SB1KA1得电KM4得电,放松KM1得电,上升松SB1KA1断电KM1断电,上升停止KM3得电,夹紧按SB2KA2得电KM4得电,放松KM2得电,下降松SB2KA2断电KM2断电,下降停止KM3得电,夹紧（3）设计控制电路的特殊部分）设计控制电路的特殊部分 1 1）放松的
39、程度：行程开关SQ1控制KM4断电KM1或KM2得电放松到极限SQ1动作 2 2）上升停止：SB1控制上升到极限松开SB1KM1断电KM3得电 3 3）夹紧程度：电流继电器KA控制夹紧到极限KA动作KM3断电 4 4）下降停止：SB2控制三、设计方法举例三、设计方法举例三、设计方法举例三、设计方法举例（3）设计控制电路的特殊部分）设计控制电路的特殊部分 1 1）放松的程度：行程开关SQ1控制放松到极限SQ1动作KM4断电KM1或KM2得电 2 2）上升停止：SB1控制上升到极限松开SB1KM1断电KM3得电 3 3）夹紧程度：电流继电器KA控制夹紧到极限KA动作KM3断电 4 4）下降停止：S
40、B2控制三、设计方法举例三、设计方法举例KM2断电KM3得电KM1得电下降到极限松SB25 5）回升极限位置停止：KT控制 下降时，KT通电，常开触点闭合，为回升做准备。下降到极限，松SB2，KT断电，KM3通电，使KM1通电，开始回升，经一段延时时间，KT常开触点断开，回升结束。三、设计方法举例三、设计方法举例图7-24 横梁控制电路三、设计方法举例三、设计方法举例（4）设计联锁保护环节）设计联锁保护环节 在控制线路中还应加入各种联锁、互锁保护、短路保护。互锁：上升,下降 放松,夹紧KA1、KA2互锁短路保护：FU1、FU2、FU3限位保护：上升限位，用行程开关SQ2 下降限位，用行程开关S
41、Q3 图7-25横梁升降机构完整控制电路三、设计方法举例三、设计方法举例第四节第四节 电气控制线路的逻辑设计法电气控制线路的逻辑设计法 逻辑设计方法是利用逻辑代数这一数学工具来设计逻辑设计方法是利用逻辑代数这一数学工具来设计电气控制电路。电气控制电路。在控制电路中，电器的线圈或触点的工作存在着两个物理状态：线圈通电与断电，触点吸合与释放，按钮接通与断开，这两个物理状态是相互对立的。把这种具有两个对立物理状态的量称为逻辑变量，用逻辑“0”和逻辑“1”来表示这两个对立的物理状态。继电器-接触器控制电路逻辑设计中规定：继电器、接触器等元件，线圈通电状态为“1”态；线圈断电状态为“0”态。继电器、接触
42、器触点闭合状态为“1”态；触点断开状态为“0”态。主令元件如按钮、行程开关等，触点闭合状态为“1”态，触点断开状态为“0”态。线圈与常开触点的状态用A、B、表示，而常闭触点的状态用 、表示。BA一、逻辑运算一、逻辑运算1.逻辑与逻辑与 逻辑关系：KM=AB A B KM=A B 0 0 1 10101 0 0 0 1图7-26 逻辑与电路表7-4 逻辑与真值表逻辑关系：KM=A+B A B KM=A+B 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 12.逻辑或逻辑或表7-5 逻辑或真值表图7-27 逻辑或电路一、逻辑运算一、逻辑运算3.逻辑非逻辑非 AKM=逻辑关系：图7-28 逻辑非电路 表
43、7-6 逻辑非真值表A0110KMA一、逻辑运算一、逻辑运算一、逻辑运算一、逻辑运算4.逻辑函数的简化逻辑函数的简化 一般从实际的原始条件列出的逻辑函数表达式都很复杂，因此就需要将这种复杂的逻辑函数运用基本公式和运算规律进行化简。举例如下：KMA(A+B)+B(B+A)A+AB+BB+AB=A+B(A+A)=A+B1）一、逻辑运算一、逻辑运算KMABC+ABC+ABC+ABC+ABC+ABCA(BC+BC+BC)+A(BC+BC+BC)=A B(C+C)+BC+AB(C+C)+BC=A(B+BC)+A(B+BC)A(B+C)+A(B+C)2）一、逻辑运算一、逻辑运算5.继电器开关的逻辑函数继电
44、器开关的逻辑函数 继电器逻辑控制电路中，开关量符合逻辑规律，可用逻辑函数关系式来表示。在逻辑电路中，将执行元件作为输出变量，将检测信号、中间单元触点及输出变量的反馈触点等作为逻辑输入变量，再根据各触点之间连接关系和状态，就可列出逻辑函数关系式。图7-29是两个简单的起、停、自锁电路。一、逻辑运算一、逻辑运算a)a)图逻辑函数式:kf=SB2+SB1 K其一般形式为：fK=X开+X关K称该电路为开启从优形式。b)b)图逻辑函数式:kf=SB1(SB2+K)其一般形式为：fK=X关(X开+K）称该电路为 关断从优形式。图7-29 起、停、自锁电路一、逻辑运算一、逻辑运算X开、X关的触点状态确定原则
45、:X开应选取在继电器开启边界线上发生状态转变的逻 辑变量。若该逻辑变量状态由“0”转变为“1”，则其取原变量（常开触点）形式；反之则取反变 量（常闭触点）形式。X关应选取在继电器关闭边界线上发生状态转变的逻 辑变量。若该逻辑变量状态由“1”转变为“0”，则取其原变量（常闭触点）形式；反之则取反变 量（常开触点）形式。一、逻辑运算一、逻辑运算 在实际的起、停、自锁电路中，会有联锁约束条件，这时需对开启信号和关断信号增加约束条件，考虑了约束条件的逻辑函数能全面表示输出逻辑函数。将开启信号用X开主表示，其他条件用X开约表示，X开主与X开约是逻辑“与”的关系。将关断信号用X关主表示，其他条件用X关约表
46、示，X关主与X关约是逻辑“或”的关系。考虑了约束条件，a、b图所示逻辑函数的扩展式为:fK=X开主X开约+（X关主+X关约）K fK=（X关主+X关约)(X开主X开约+K）二、逻辑设计方法的基本步骤二、逻辑设计方法的基本步骤1 1）根据工艺要求，作出工作循环图或示意图，并标明 哪些电器动作。2 2）决定执行元件和检测元件，作出执行元件动作节拍 表和检测元件状态表转换表。3 3）根据转换表写出各程序的特征数，并确定待相区分 组，设置中间记忆元件。4 4）列出中间记忆元件逻辑函数关系式和执行元件的逻 辑函数关系式，并进行化简。5 5）根据逻辑函数关系式绘出相应的电气控制电路。6 6）进一步完善电路
47、，增加必要的联锁、保护等辅助环 节，检查电路是否符合控制要求、电路能否进一步 简化。三、设计方法举例三、设计方法举例 纵、横液压缸液压进给系统是由电磁阀、行程开关控制的，如图7-30所示。二、逻辑设计方法的基本步骤二、逻辑设计方法的基本步骤图7-30 纵、横液压缸液压进给系统三、设计方法举例三、设计方法举例 由图可知三位四通阀1起纵向进退控制作用。YV1通电、纵向进给，YV2通电、纵向后退。常通式二位二通阀2决定进给速度，当YV3通电，油路关断，油流经节流阀，进给速度是工作时的速度；当YV3断电，油路无阻碍，进给速度是高速。方向阀4、5及节流阀6用于控制横向液压缸进给，其作用与方向阀1、2及节
48、流阀3相同。加工工艺要求为：三、设计方法举例三、设计方法举例1 1）液压泵工作后，当按向前按钮时，纵向液压缸带动刀具经过快进、工作进给，工作进给完后发出信号并在终点位置停留，以保证对所加工工件的加工精度。2 2）当纵向工作进给完发出信号后，横向液压缸带动刀具经过快进、工作进给，工作进给完后快退至原位，发出信号使纵向液压缸带动刀具快退至原位。整个循环动作结束。三、设计方法举例三、设计方法举例1.按工艺要求作出工作循环图按工艺要求作出工作循环图三、设计方法举例三、设计方法举例图7-31 工作循环图 按下按钮SB，YV1通电，纵向液压缸带动刀具快进，到一定位置时，压下行程开关SQ2，使YV3通电，纵
49、向液压缸转为工作进给，进给到指定位置，压下行程开关SQ3，工作进给完成，利用死挡铁停留，保证加工工件的尺寸精度。接着，YV4通电，转入横向快进，到一定位置时，压下行程开关SQ5，使YV6通电，横向液压缸转为工作进给。三、设计方法举例三、设计方法举例 三、设计方法举例三、设计方法举例 进给到指定位置，压下行程开关SQ6，YV5通电，横向液压缸快速退回，回到原位，压下行程开关SQ4，YV5断电，横向退回停止，YV2通电，转入纵向快速退回，回到原位，压下行程开关SQ1，YV2断电，纵向退回停止，完成一个工作循环。2.作出执行元件动作节拍表及检测元件状态表作出执行元件动作节拍表及检测元件状态表 根据工
50、作循环图，将进给系统按顺序分成六个不同的程序，每个程序中对应一个执行元件动作状态，其动作节拍表如表7-7所示。执行元件动作节拍表一般是由液压设计人员提供的。检测元件状态表是通过对照工作循环图、各程序中检测元件状态变化情况列写出来的。三、设计方法举例三、设计方法举例1001列写规则为：1）在一个程序中检测元件处于原始状态，则在该元 件所占的格子填“0”，若处于受激状态则填“1”。2)在一个程序中检测元件的状态发生变化，如从 01或从10，则在相应的格子中填 或 。三、设计方法举例三、设计方法举例例：在“程序0”中，所有执行元件都不受激，纵、横液压缸均处于原位，除了SQ1、SQ4受激为 “1”态外
