中北大学电气控制与PLC第六生产机械电气控制系统设计

1、第第6 6章章 生产机械电气控制系统设计生产机械电气控制系统设计n6.1 电气图的常用符号n6.2 电气图的绘制n6.3 电气原理图的阅读n6.4 电气控制线路设计的基本原则n6.5 电气控制线路的设计方法n6.6 电气控制线路设计中电动机的选择n6.7 电气控制线路设计中元器件的选择本章主要内容6.1 6.1 电气图的常用符号电气图的常用符号 电气图，也称电气控制系统图。用来描述电气控制设备结构、工作原理和技术要求。 作为工程图，必须根据国家标准，用统一的文字符号、图形符号及规定的画法绘制，以便于设计人员的绘图与现场技术人员、维修人员的识读。6.1 6.1 电气图的常用符号电气图的常用符号

2、在电气图中，代表电动机、各种电器元件的图形符号和文字符号应按照我国已颁布实施的有关国家标准绘制。如：GB/T4728-1999电气图用图形符号，GB/T6988-1997电气技术用文件的编制，GB7159-87电气技术中的文字符号制订通则。 国家规定从1990年1月1日起，电气图中的文字符号和图形符号必须符合最新国家标准。表6-1给出了部分常用电气图形符号和文字符号。因为目前有些技术资料仍使用旧国标，所以表中给出了新、旧国标对照，以供参考。若需更详细的资料，可查阅最新国家标准。 6.2 6.2 电气图的绘制电气图的绘制6.2.1 电气原理图电气原理图电气原理图: 用图形符号、文字符号、项目代号

3、等表示电路各个电气元件之间的关系和工作原理的图称为。 电气原理图是说明电气设备工作原理的线路图，并不考虑电气元件的实际安装位置和实际连线情况，只把各元件按接线顺序用符号展开在平面图上，并用直线连接起来。 6.2 6.2 电气图的绘制电气图的绘制6.2.1 电气原理图电气原理图 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、并为寻找故障提供帮助，同时也是编制电气安装接线图的依据，因此在设计部门和生产现场得到广泛应用。 电气原理图一般分为主电路和辅助电路两部分。 主电路是电气控制线路中强电流通过的部分，由电动机以及与它相连接的电气元件组成的的线路。 辅助电路中通过的电流较小，包括控制

4、电路、照明电路、信号电路及保护电路。控制电路是由按钮、继电器和接触器的吸引线圈和辅助触点等组成。 6.2 6.2 电气图的绘制电气图的绘制 6.2 6.2 电气图的绘制电气图的绘制（1）电气原理图应按所规定的图形、文字符号绘制。（2）主电路、控制电路和辅助电路应分开绘制。 主电路是设备的驱动电路，是从电源到电动机大电流通过的电路。画在原理图的左边。 控制电路是由接触器和继电器线圈、触点、按钮、开关等组成，用来控制线圈得失电的小电流的电路，一般画在原理图的中间。 辅助电路画在原理图的右边。一般主电路用粗实线绘制在图的左侧或上方，辅助电路用细实线绘制在图右侧或下方。（3）电路应按功能组合。同一功能

5、的相关电气元件应画在同一条支路上，同一电气元件的各个部分按其功能分别画在不同的支路中，用同一文字符号标出。若有几个相同的电气元件，则在文字符号后面标出1，2，3。 6.2 6.2 电气图的绘制电气图的绘制（4）所有电气元件的可动部分均以无电压、无外力状态画出。（5）有直接电联系的交叉导线的连接点（即导线交叉处）要用实心圆点表示。无直接电联系的交叉导线，交叉处不能画实心圆点。原理图上尽可能减小线条和避免线条交叉。（6）电路应按动作顺序和信号流向自左而右或自上而下的排列。为了便于阅读，可将图分为若干图区，图区编号一般写在图的下面；每个电路的功能，一般在图的顶部标明。（7）由于同一电气元件的部件分别

6、画在不同功能的支路，为了便于阅读，在原理图控制电路的下面给出相应“符号位置索引”。（8）与电气控制有关的机、液、气等装置应用符号绘出简图，表示其关系。一般要求原理图的绘制层次分明，各电气元件以及它们的触点安排要合理，保证电气控制线路运行可靠，节省连接导线，方便施工、维修。 6.2 6.2 电气图的绘制电气图的绘制 为了方便检索电气线路和阅读电气原理图，应将图面划分为若干区域，图区的号一般写在图的下部。图的上方设有用途栏，用文字注明该栏对应电路或元件的功能，便于理解原理图各部分的功能及全电路的工作原理。 6.2 6.2 电气图的绘制电气图的绘制 在较复杂的电气原理图中，对继电器、接触器线圈的文字

7、符号下方要标注其触点位置的索引；而在其触点的文字符号下方要标注其线圈位置的索引。符号位置的索引，用图号、页次和图区编号的组合索引法。 左栏左栏中栏中栏右栏右栏左栏左栏右栏右栏主触头主触头所在图区号所在图区号辅助辅助常开触头常开触头所在图区号所在图区号辅助辅助常闭触头常闭触头所在图区号所在图区号常开触头常开触头所在图区号所在图区号常闭触头常闭触头所在图区号所在图区号 图区编号电路的功能 6.2 6.2 电气图的绘制电气图的绘制 电器元件布置图主要是表明电气设备上所有电器元件的实际位置，为电气设备的安装及维修提供必要的资料。 电器元件布置图可根据电气设备的复杂程度集中绘制或分别绘制。 图中不需标注

8、尺寸，但是各电器代号应与有关图纸和电器清单上所有的元器件代号相同，在图中往往留有10%以上的备用面积及导线管（槽）的位置，以供改进设计时用。6.2.2 电器元件布置图电器元件布置图某机床电气元件布置图 6.2 6.2 电气图的绘制电气图的绘制电器元件布置图的绘制原则：（1）绘制电器元件布置图时，机床的轮廓线用细实线或点划线表示，电器元件均用粗实线绘制出简单的外形轮廓。（2）绘制电器元件布置图时，电动机要和被拖动的机械装置画在一起；行程开关应画在获取信息的地方；操作手柄应画在便于操作的地方。（3）绘制电器元件布置图时，各电器元件之间，上、下、左、右应保持一定的间距，并且应考虑器件的发热和散热因素

9、，应便于布线、接线和检修。 上页某车床电器元件布置图中FU1FU4为熔断器、KM为接触器、FR为热继电器、TC为照明变压器、XT为接线端子板。 6.2 6.2 电气图的绘制电气图的绘制6.2.3 电器元件电器元件接线接线图图某机床电气安装接线图 6.3 6.3 电气原理图的阅读电气原理图的阅读查线阅读法 是分析电气控制线路最基本和应用最广泛的方法。采用“从主电路着眼，从控制电路着手”的方法，又称直接读图法或跟踪追击法。此方法按照线路根据生产过程的工作步骤依次读图。查线阅读法可以按照以下步骤进行：（1）从主电路看有哪些控制元件的主触点及它们的组合方式，可以大致了解电动机的工作状况（启动方式，是否

10、有正反转，制动，调速等）。（2）由主电路中主触点的文字符号“顺藤摸瓜”，在控制电路中找到控制元件（接触器，继电器等）的控制支路（环节），按功能的不同划分若干个局部控制电路来分析。 6.3 6.3 电气原理图的阅读电气原理图的阅读（3）假定按操作按钮，行程开关，观察其触点是如何控制其它控制元件的动作的和电动机是如何运转的。（4）要注意各个环节相互间的联系和制约关系，即电路的自保，互锁，保护环节，以及与机械，液压部件的动作关系。（5）逐步分析每一局部电路的工作原理以及各部分之间的关系后，从整个控制电路，即从整体角度进一步理解其工作原理。（6）边阅读分析，边查线，边画出其工作原理。查线阅读法 6.3

11、 6.3 电气原理图的阅读电气原理图的阅读（1）在分析电气线路之前，熟悉该生产机械的工艺情况，充分了解生产机械要完成哪些动作，这些动作之间的联系；进一步明确生产机械的动作与执行电器的关系，必要时可以画出简单的工艺流程图，为分析电气线路提供方便。（2）在分析电气线路时，一般先从电动机着手，根据主电路中有哪些控制元件的主触点，电阻件等大致判断电动机是否有正反转控制，制动控制和调速要求等。（3）通常对控制电路按照由上往下或由左往右的顺序依次阅读。可以按主电路的构成情况，把控制电路分解成与主电路相对应的几个基本环节，然后把各个环节串起来。 具体分析和阅读主电路和控制线路图时还应注意一下问题： 6.3

12、6.3 电气原理图的阅读电气原理图的阅读下图动力头行程控制线路，试分析该线路的组成和各部分的功能。读图练习 6.3 6.3 电气原理图的阅读电气原理图的阅读读图练习将电路分为主电路、控制电路、保护环节三大部分予以分析：（1）主电路：动力头由电动机M1控制，动力头由电动机M2控制。动力头的前进、后退由电机正反转来控制。（2）控制电路：由2个按钮SB1、SB2和4个接触器KM1、KM2 、KM3、KM4的线圈及接触器的触点组成，完成两台电动机的双向起停控制。（3）保护环节：为了防止动力头超过极限位置，电路中设置了四个行程开关，用以实现运动位置的极限保护。 6.3 6.3 电气原理图的阅读电气原理图

13、的阅读读图练习工作过程：按钮SB1，接触器KM1的得电并自锁，电动机M1正转，动力头由原位b向a点前进。当动力头到达a点位置时，行程开关ST2被压下，KM1失电，动力头停止；同时KM2的得电并自锁，电动机M2正转，动力头由原位c向d点前进。当动力头到达d点位置时，ST4被压下，KM2失电，同时KM3和KM4得电并自锁，两个电动机都反转。此时两个动力头都向原位退回，当退回原位时，ST1和ST3分别被压下，KM3和KM4失电，两个动力头都停在原位。 6.4 6.4 电气原理图的阅读电气原理图的阅读（1）在分析电气线路之前，熟悉该生产机械的工艺情况，充分了解生产机械要完成哪些动作，这些动作之间的联系

14、；进一步明确生产机械的动作与执行电器的关系，必要时可以画出简单的工艺流程图，为分析电气线路提供方便。（2）在分析电气线路时，一般先从电动机着手，根据主电路中有哪些控制元件的主触点，电阻件等大致判断电动机是否有正反转控制，制动控制和调速要求等。（3）通常对控制电路按照由上往下或由左往右的顺序依次阅读。可以按主电路的构成情况，把控制电路分解成与主电路相对应的几个基本环节，然后把各个环节串起来。 具体分析和阅读主电路和控制线路图时还应注意一下问题： 6.5 6.5 电气控制线路的设计方法电气控制线路的设计方法常用方法：经验设计法，逻辑设计法经验设计法，逻辑设计法6.5.1 经验设计法n方法：又称为一

15、般设计法、分析设计法。根据生产机械工艺要求和生产过程，选择适当的基本环节（单元电路）或典型电路综合而成。n要求：设计人员必须熟悉和掌握大量的基本环节和典型电路，具有丰富的实际设计经验。n适用：不太复杂的（继电接触式）电气控制线路设计。 6.5 6.5 电气控制线路的设计方法电气控制线路的设计方法（1）基本步骤n 主电路设计：主要考虑电动机的起动、点动、正反转、制动主要考虑电动机的起动、点动、正反转、制动和调速。和调速。n 控制电路设计：包括基本控制线路和特殊部分的设计，以及包括基本控制线路和特殊部分的设计，以及选择控制参量和确定控制原则。选择控制参量和确定控制原则。n 联结各单元环节，构成满足

16、整机生产工艺要求的控制电路。，构成满足整机生产工艺要求的控制电路。n 联锁保护环节设计：主要考虑如何完善整个控制线路的设计主要考虑如何完善整个控制线路的设计，包含各种联锁环节以及短路、过载、过流、失压等保护。，包含各种联锁环节以及短路、过载、过流、失压等保护。n 线路的综合审查：反复审查所设计的线路是否满足设计原则反复审查所设计的线路是否满足设计原则和生产工艺要求。在条件允许情况下，进行模拟实验，逐步完和生产工艺要求。在条件允许情况下，进行模拟实验，逐步完善设计，直至满足要求。善设计，直至满足要求。6.5.1 经验设计法 6.5 6.5 电气控制线路的设计方法电气控制线路的设计方法（2）基本方

17、法n 根据生产机械工艺要求和工作过程，适当选用已有典型基本典型基本环节环节,将它们有机地组合起来，加以适当补充和修改，综合成所需线路。n 若无无合适的典型环节典型环节，则根据机械工艺要求和生产过程自行设计,边分析边画图，将输入主令信号适当转换，得到执行元件所需的工作信号。随时增减电器元件和触点，满足给定的工作条件。6.5.1 经验设计法 6.5 6.5 电气控制线路的设计方法电气控制线路的设计方法（3）应用举例6.5.1 经验设计法 皮带运输机，一种连续平移运输机械，常用于粮库、矿山等的生产流水线上，将粮食、矿石等从一个地方运到另一个地方。一般由多条皮带机组成，可以改变运输的方向和斜度。属长期

18、工作制，不需调速，无特殊要求，也不需反转。 拖动电机多采用笼型异步电动机。若考虑事故情况下可能有重载启动，要求启动转矩大，可由双笼型异步电动机或绕线型异步电动机拖动，也可二者配合使用。 6.5 6.5 电气控制线路的设计方法电气控制线路的设计方法6.5.1 经验设计法 工艺要求 (a) 启动顺序为3#、2#、1#，并要有一定时间间隔，以免货物在皮带上堆积，造成后面皮带重载启动。 (b) 停车顺序为1#，2#、3#，保证停车后皮带上不残存货物。 (c) 不论2#或3#哪一个出故障，1#必须停车，以免继续进料，造成货物堆积。 (d) 必要的保护。三条皮带运输机工作示意图（3）应用举例 6.5 6.

19、5 电气控制线路的设计方法电气控制线路的设计方法6.5.1 经验设计法主电路设计 三条皮带分别由三台电机拖动，均采用笼型异步电机。由于电网容量足够大，且三台电机不同时起动，故采用直接启动。由于不经常启动、制动，对于制动时间和停车准确度也无特殊要求，制动时采用自由停车。皮带运输机主电路图皮带运输机主电路图三台电机都用熔断器作短路保三台电机都用熔断器作短路保护，用热继电器作过载保护。由护，用热继电器作过载保护。由此，设计出主电路如图此，设计出主电路如图（3）应用举例 6.5 6.5 电气控制线路的设计方法电气控制线路的设计方法6.5.1 经验设计法 基本控制电路设计三台电机由三个接触器控制启、停。

20、启动顺序为3#、2#、1#，可用3#接触器的常开（动合）触点控制2#接触器线圈，用2#接触器常开触点控制1#接触器线圈。制动顺序为1#、2#、3#，用1#接触器常开触点与控制2#接触器的常闭（动断）按钮并联，用2#接触器常开触点与控制3#接触器的常闭按钮并联。基本控制线路如图。可见，只有KM3动作后，按下SB3，KM2线圈才能通电动作，然后按下SB1、KM1线圈通电动作，实现了电动机的顺序起动。（3）应用举例 6.5 6.5 电气控制线路的设计方法电气控制线路的设计方法6.5.1 经验设计法可见，只有KM3动作后，按下SB3，KM2线圈才能通电动作，然后按下SB1、KM1线圈通电动作，实现了电

21、动机的顺序起动顺序起动。同理，只有KM1断电释放，按下SB4，KM2线圈才能断电，然后按下SB6，KM3线圈断电，实现电动机的顺序停车顺序停车。（3）应用举例 6.5 6.5 电气控制线路的设计方法电气控制线路的设计方法6.5.1 经验设计法控制线路特殊部分设计为实现自动控制，皮带运输机启动和停车可用行程参量或时间参量控制。由于皮带是回转运动，检测行程比较困难，而用时间参量比较方便。所以，以时间为变化参量，利用时间继电器作输出器件的控制信号。以通电延时的常开触点作启动信号，以断电延时的常开触点作停车信号。为使三条皮带自动按顺序工作，采用中间继电器KA，线路如图示。（3）应用举例 6.5 6.5

22、 电气控制线路的设计方法电气控制线路的设计方法6.5.1 经验设计法控制电路的联锁部分控制电路的联锁部分（3）应用举例 6.5 6.5 电气控制线路的设计方法电气控制线路的设计方法6.5.1 经验设计法 设计联锁保护环节分析:按下SB1发出停车指令时，KT1、KT2、KA同时断电，KA常开触点瞬时断开，KM2、KM3若不加自锁，则KT3、KT4的延时将不起作用，KM2、KM3线圈将瞬时断电，电动机不能按顺序停车，所以需加自锁环节。三个热继电器的保护触头均串联在KA线圈电路中，无论哪一号皮带机过载，都能按1#、2#、3#顺序停车。线路失压保护由KA实现。（3）应用举例 6.5 6.5 电气控制线

23、路的设计方法电气控制线路的设计方法6.5.1 经验设计法线路综合审查按下启动按钮SB2，KA通电吸合并自锁，KA常开触点闭合，接通KT1KT4，其中KT1、KT2为通电延时型，KT3、KT4为断电延时型，KT3，KT4的常开触点立即闭合，为KM2和KM3的线圈通电准备条件。KA另一个常开触点闭闭合，与KT4一起接通KM3，电动机M3首先启动，经一段时间，达到KT1的整定时间，则KT1的常开触点闭合，使KM2通电吸合，电动机M2启动，再经一段时间，达到KT2的整定时间，则KT2的常开触点闭合，使KM1通电吸合，电动机M1启动。按下停止按钮SB1，KA断电释放，4个时间继电器同时断电，KT1、KT

24、2常开触点立即断开，KM1失电，电动机M1停车。由于KM2自锁，所以，只有达到KT3的整定时间，KT3断开，使KM2断电，电动机M2停车，最后，达到KT4的整定时间，KT4的常开触点断开，使KM3线圈断电，电动机M3停车。（3）应用举例 6.5 6.5 电气控制线路的设计方法电气控制线路的设计方法（3）应用举例二6.5.1 经验设计法 在建筑施工企业的沙石料场，普遍使用皮带运输机对沙和石料进行传送转运，下图为两级皮带运输机示意图，M1是第一级电动机，M2是第二级电动机。基本工作特点：l 两台电动机都存在重载起动的可能；l 任何一级传送带停止工作时，其它传送带都必须停止工作；l 控制线路有必要的

25、保护环节；l 有故障报警装置。 6.5 6.5 电气控制线路的设计方法电气控制线路的设计方法（3）应用举例二6.5.1 经验设计法主线路设计：主线路设计： 电动机采用三相鼠笼式异步电动机，接触器控制起动、停止，线路应有短路、过载、缺相、欠压保护，两台电动机控制方式一样。 线路中采用了自动空气开关、熔断器、热继电器，可满足上述保护需要。 6.5 6.5 电气控制线路的设计方法电气控制线路的设计方法（3）应用举例二6.5.1 经验设计法控制电路控制电路设计：设计： 直接起动动基本线路如图，为操作方便，线路中设计了总停按钮SB5。 6.5 6.5 电气控制线路的设计方法电气控制线路的设计方法（3）经

26、验设计法应用举例二 考虑到皮带运输机随时都有重载起动可能，为了防止在起动时热继电器动作，有两个办法解决：u第一是把热继电器的整定电流调大，使之在起动时不动作，但这样必然降低了过载保护的可靠性；u第二是起动时将热继电器的发热元件短接，起动结束后再将其接入，这就需要用时间继电器继电器控制。 6.5 6.5 电气控制线路的设计方法电气控制线路的设计方法控制电路控制电路设计：设计：若遇故障，某级传送带停转，要求各级传送带都应停止工作，控制线路应能做到自动停车，同时发出相应警示。在发生故障停车时，皮带会因沙石自重而下沉，可以在皮带下方恰当位置安装限位开关SQ1 (SQ2)，由它来完成停车控制和报警。（3

27、）经验设计法应用举例二 6.5 6.5 电气控制线路的设计方法电气控制线路的设计方法如遇临时停电，由于有了SQ1 、SQ2的保护作用，线路将无法再起动，因此SQ1 、SQ2只能在电动机完成起动后才能投入，为此增加了时间继电器KT，利用常闭（延时断开）触点短接SQ1、SQ2 ，保证线路能顺利进行重载起动，起动结束后传送带正常运行，在时间继电器触点延时断开之前，SQ1 SQ2 常闭触点已复位，线路正常工作。（3）经验设计法应用举例二 6.5 6.5 电气控制线路的设计方法电气控制线路的设计方法6.5.1 经验设计法设计线路的复验： 最后设计完成的主电路图要根据四项设计要求逐一验证。. 线路中采用了

28、自动空气开关、熔断器、热继电器，可满足线路保护需要。. 两台电动机重载起动措施。. 任何一级皮带输送机出现故障停止工作时，传送带受重下沉使SQ1(SQ2)动作，KM失电，主电路和控制线路同时断电。. 故障指示灯HL1、HL2显示相应传送带故障。（3）经验设计法应用举例二 6.5 6.5 电气控制线路的设计方法电气控制线路的设计方法（1）基本思想6.5.2 逻辑设计法 根据生产工艺的要求，利用逻辑代数这一数学工具来设计电控线路。将线路中的接触器、继电器等电器元件线圈的通电与断电，触点的闭合与断开，主令元件触点的接通与断开等，看成逻辑变量，考虑线路中各逻辑变量间所要满足的逻辑关系，用函数关系式表示

29、出来，按照一定方法和步骤设计出符合生产工艺要求的电控线路。 逻辑代数中逻辑代数中, ,具有两种互为对立工作状态的物理量称为逻具有两种互为对立工作状态的物理量称为逻辑变量。如继电器、接触器等电器元件线圈的通电与失电，触辑变量。如继电器、接触器等电器元件线圈的通电与失电，触点的断开与闭合等，其对立的两种工作状态可采用逻辑点的断开与闭合等，其对立的两种工作状态可采用逻辑“0 0”和和“1 1”表示。表示。逻辑变量： 逻辑代数设计法用于复杂控制线路的设计时具有明显的优势，当然这种设计的难度也比较大。规定： 继电器、接触器等电器元件的线圈、常开（动合）触点为原变量；常继电器、接触器等电器元件的线圈、常开

30、（动合）触点为原变量；常闭（动断）触点为反变量。即：闭（动断）触点为反变量。即： 线圈通电为线圈通电为“1 1”，失电为，失电为“0 0”； 常开触点闭合为常开触点闭合为“1 1”，断开为，断开为“0 0”； 常闭触点闭合为常闭触点闭合为“0 0”，断开为，断开为“1 1”； 电器元件电器元件KA1KA1，KA2KA2，的常开触点分别用的常开触点分别用KA1KA1，KA2KA2，表示；表示； 常闭触点则分别用常闭触点则分别用KA1KA1，KA2KA2，表示；表示；逻辑函数 表示触点状态的逻辑变量称为输入逻辑变量；表示接触器、继电器表示触点状态的逻辑变量称为输入逻辑变量；表示接触器、继电器线圈等

31、受控元件的逻辑变量称为输出逻辑变量。输出逻辑变量与输入逻线圈等受控元件的逻辑变量称为输出逻辑变量。输出逻辑变量与输入逻辑变量间所满足的相互关系称为逻辑函数关系，简称为逻辑关系。辑变量间所满足的相互关系称为逻辑函数关系，简称为逻辑关系。 6.5 6.5 电气控制线路的设计方法电气控制线路的设计方法6.5.2 逻辑设计法逻辑代数的运算法则(a) 逻辑与触点串联 能够实现逻辑与运算的电路能够实现逻辑与运算的电路 逻辑表达式：逻辑表达式：K=AK=AB (B (“”为逻辑与运算符号为逻辑与运算符号) ) 含义：只有触点含义：只有触点A A与与B B都闭合，线圈都闭合，线圈K K才得电。才得电。(b)

32、逻辑或触点并联 实现逻辑或运算的电路实现逻辑或运算的电路 逻辑表达式：逻辑表达式：K=A+B (K=A+B (“+ +”为逻辑或运算符号为逻辑或运算符号) ) 含义：触点含义：触点A A与与B B只要有一个闭合，线圈只要有一个闭合，线圈K K就可得电。就可得电。(c) 逻辑非动断触点 实现逻辑非运算的电路实现逻辑非运算的电路 表达式：表达式：K= A (K= A (“ ”为逻辑非运算符号为逻辑非运算符号) ) 含义：触点含义：触点A A不动作，线圈不动作，线圈K K通电。通电。 6.5 6.5 电气控制线路的设计方法电气控制线路的设计方法6.5.2 逻辑设计法基本定理n(a) 交换律 A AB

33、 = BB = BA A，A+B = B+AA+B = B+An(b) 结合律 A A(B(BC) = (AC) = (AB)B)C C，A+(B+C) = (A+B)+CA+(B+C) = (A+B)+Cn(c) 分配律 A A(B+C) = A(B+C) = AB+AB+AC C，A+(BA+(BC) = (A+B)C) = (A+B)(A+C)(A+C)n(d) 重叠律 A AA = AA = A，A+A = AA+A = An(e) 吸收律 A+AB = AA+AB = A，A A(A+B) = A(A+B) = A 6.5 6.5 电气控制线路的设计方法电气控制线路的设计方法6.5.

34、2 逻辑设计法n A+ AB=A+B A+ AB=A+B，A +AB =A+BA +AB =A+Bn(f) 非非律 A = AA = An(g) 反演律 A+B = AA+B = A* * B B， A A* *B = A + B B = A + B n化简时经常用到的方法：化简时经常用到的方法： (a) 合并项法 利用利用AB+AB =AAB+AB =A，将两项合为一项将两项合为一项 例：例：ABC+ABC = ABABC+ABC = AB (b) 吸收法 利用利用A+AB = AA+AB = A消去多余的因子。消去多余的因子。 例：例：B+ABDF = BB+ABDF = B (c) 消去

35、法 利用利用A+AB = A+B A+AB = A+B 消去多余的因子。消去多余的因子。 例：例：A+AB+DEF = A+B+DEFA+AB+DEF = A+B+DEF (d) 配项法 利用逻辑表达式乘以一个利用逻辑表达式乘以一个“1 1”和加上一个和加上一个“0 0”其逻其逻辑功能不变来进行化简，即利用辑功能不变来进行化简，即利用A+A = 1A+A = 1和和A A A = 0 A = 0。 6.5 6.5 电气控制线路的设计方法电气控制线路的设计方法6.5.2 逻辑设计法 逻辑代数化简逻辑代数化简 在保证逻辑功能在保证逻辑功能( (生产工艺要求生产工艺要求) )不变的前提下，运用逻辑代

36、数的定不变的前提下，运用逻辑代数的定理和法则将原始表达式化简，可得到简化的电控线路图。理和法则将原始表达式化简，可得到简化的电控线路图。n化简时经常用到的常量和变量关系为：化简时经常用到的常量和变量关系为： A+0 = A A A+0 = A A0 = 0 A+1 = l0 = 0 A+1 = l A A1 = A A+ A = 1 A1 = A A+ A = 1 A A = 0 A = 0 6.5 6.5 电气控制线路的设计方法电气控制线路的设计方法6.5.2 逻辑设计法继电接触器开关的逻辑函数继电接触器开关的逻辑函数 继电接触器开关的逻辑电路，是以检测信号、主令信号、中间单元及继电接触器开

37、关的逻辑电路，是以检测信号、主令信号、中间单元及输出逻辑变量的反馈触点作为输入变量，以执行元件作为输出变量而构成输出逻辑变量的反馈触点作为输入变量，以执行元件作为输出变量而构成的电路。通过下图启、停自锁电路说明组成继电接触器开关的逻辑函数规的电路。通过下图启、停自锁电路说明组成继电接触器开关的逻辑函数规律。律。 逻辑函数：F Fk k = SB1+SB2 = SB1+SB2K K一般形式：一般形式：F Fk k =X =X开开+ +X X关关K K 逻辑函数：逻辑函数：F Fk k = SB2 = SB2(SB1+K)(SB1+K)一般形式：一般形式：F Fk k = X = X关关( (X

38、X开开+ +K) K) 式中式中, ,X X开开代表开启信号，代表开启信号，X X关关代表关闭信号代表关闭信号KMGK(KM)fXX 6.5 6.5 电气控制线路的设计方法电气控制线路的设计方法6.5.2 逻辑设计法n实际启动、停止、自锁线路，控制一个线圈通、断电的条件往往不止实际启动、停止、自锁线路，控制一个线圈通、断电的条件往往不止一个。对开启信号，当不只一个主令信号，还必须有其它条件才能开一个。对开启信号，当不只一个主令信号，还必须有其它条件才能开启时，则开启主令信号用启时，则开启主令信号用X X开主开主表示，其它条件称为开启约束信号，用表示，其它条件称为开启约束信号，用X X开约开约表

39、示。只有当条件都具备时，开启信号才能开启，则表示。只有当条件都具备时，开启信号才能开启，则X X开主开主与与X X开约开约是逻是逻辑与的关系，用辑与的关系，用X X开主开主X X开约开约去代替式中的去代替式中的X X开。开。n当关断信号不只一个主令信号，还必须有其它条件才能关断时，则关当关断信号不只一个主令信号，还必须有其它条件才能关断时，则关断主令信号用断主令信号用X X关主关主表示，其它条件称关断约束信号，用表示，其它条件称关断约束信号，用X X关约关约表示。只有表示。只有当信号全为当信号全为“0 0”时，信号才能关断，则时，信号才能关断，则X X关主关主与与X X关约关约是逻辑或的关系，

40、是逻辑或的关系，用用X X关主关主+ +X X关约关约代替式中的代替式中的X X关关。n启动、停止、自锁线路扩展公式：启动、停止、自锁线路扩展公式： F FK K = X = X开主开主X X开约开约+ (+ (X X关主关主+ +X X关约关约) )K K F FK K = (X = (X关主关主+ +X X关约关约)()(X X开主开主X X开约开约+ +K) K) 6.5 6.5 电气控制线路的设计方法电气控制线路的设计方法6.5.2 逻辑设计法KM1FR1SB2(SB1KM1)KM2 逻辑表达式可以根据逻辑代数的进行简化，求出最简式，得到最简单的线路。一切控制线路都可以用逻辑式来表示K

41、MKA1KA3KA1KA2 KA1KA3 KA1(KA3KA3) KA1KA2 KA1KA1KA2 KA1KA2n（1 1）充分研究加工工艺过程，画出工作循环图或工作示意图。充分研究加工工艺过程，画出工作循环图或工作示意图。n（2 2）按工作循环图作出执行元件及检测元件状态表。按工作循环图作出执行元件及检测元件状态表。n（3 3）根据状态表，设置中间继电器，并写出中间继电器及执行元件根据状态表，设置中间继电器，并写出中间继电器及执行元件逻辑函数式。逻辑函数式。n（4 4）根据逻辑函数表达式建立电路结构图。根据逻辑函数表达式建立电路结构图。n（5 5）进一步完善电路，增加必要的联锁、保护等辅助环

42、节，检查电进一步完善电路，增加必要的联锁、保护等辅助环节，检查电路是否符合原控制要求，有无寄生回路，是否存在不合理设计。路是否符合原控制要求，有无寄生回路，是否存在不合理设计。逻辑代数设计方法的一般步骤 逻辑代数设计法可以使电路简化，充分利用电气元件来得到较为合理的线路。对复杂电路的设计。特别是生产自动线、组合机床等控制电路的设计，采用逻辑代数设计法比分析设计法更为合理方便。 6.5 6.5 电气控制线路的设计方法电气控制线路的设计方法6.5.2 逻辑设计法1. 组合逻辑电路的设计实例：冲床的控制逻辑电路设计 6.5 6.5 电气控制线路的设计方法电气控制线路的设计方法6.5.2 逻辑设计法(

43、1) 冲床的控制要求 为了保护冲床操作者的人身安全，采用在两地有两个人同时控制才能启动冲床的方案，如图6-9所示。线路中使用3个按钮，分别为SB1、SB2、SB3，控制冲床电机的接触器线圈为KM，同时按下SB1、SB2 或同时按下SB2、SB3 时，KM 接通，其余情况下KM均不通电。1. 组合逻辑电路的设计实例：冲床的控制逻辑电路设计 6.5 6.5 电气控制线路的设计方法电气控制线路的设计方法6.5.2 逻辑设计法(2)组合逻辑电路的设计步骤 根据功能与要求列出元件状态表SB1SB2SB3f（KM）000010000100001011010111101011101. 组合逻辑电路的设计实例

44、：冲床的控制逻辑电路设计 6.5 6.5 电气控制线路的设计方法电气控制线路的设计方法6.5.2 逻辑设计法(2)组合逻辑电路的设计步骤 列出逻辑变量和输出变量的逻辑代数式并化简31311223213(KM)SBSB SBSBSB SBSB (SB SBSBSB )f 根据逻辑代数式绘制控制电路。 检查、完善所设计的线路。主要检查是否存在寄生电路及触头竞争，然后绘制主电路并加入必要的保护环节。2. 组合逻辑电路的化简 6.5 6.5 电气控制线路的设计方法电气控制线路的设计方法6.5.2 逻辑设计法()()()f KMABBCABBCACABC()()f KMABCABCB ACAC3. 时序逻辑电路的设计实例：三台水泵供水控制 6.5 6.5 电气控制线路的设计方法电气控制线路的设计方法6.5.2 逻辑设计法（1）控制要求：见教材 （2）具体设计步骤1）按设计工艺要求分析的工艺过程做出工作循环图3. 时序逻辑电路的设计实例：三台水泵供水控制 6.5 6.5 电气控制线路的设计方法电气控制线路的设计方法6.5.2 逻辑设计法2）根据工作循环图画出元件的状态波形图3. 时序逻辑电路的设计实例：三台水泵供水控制 6.5 6.5 电气控制线路的设计方法电气控制线路的设计方法6.5.2 逻辑设计法3）根据状态波形图列写输出元