現(xiàn)代電氣控制技術(shù) 教學(xué)課件 作者 任振輝 現(xiàn)代電氣控制技術(shù)第3章

Ch3電氣控制電路分析與設(shè)計

臥式車床電氣控制線路電氣控制系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)電氣控制電路的經(jīng)驗設(shè)計電氣控制電路的邏輯設(shè)計Ch3電氣控制電路分析與設(shè)計臥式車床電氣控制線路電氣控制系統(tǒng)是機械設(shè)備的重要組成部分，了解電氣控制系統(tǒng)對于機械設(shè)備的正確安裝、調(diào)整、維護與使用非常重要。分析機床控制系統(tǒng)時應(yīng)注意以下問題：①了解機床主要技術(shù)性能及機械傳動、液壓和氣動工作原理。

②弄清各電動機的安裝部位、作用、規(guī)格和型號。③初步掌握各電器的安裝部位、作用及各操縱手柄、開關(guān)、按鈕的功能和操縱方法。④注意了解與機床的機械、液壓發(fā)生直接聯(lián)系的各種電器的安裝部位及作用，如行程開關(guān)、電磁鐵等。⑤分析時應(yīng)結(jié)合說明書等技術(shù)資料將電路劃分，逐一進行分析，如各電動機的起動、制動、保護和聯(lián)鎖等。本章要求：對典型生產(chǎn)機械電氣控制線路進行分析，掌握閱讀電氣原理圖的方法，培養(yǎng)讀圖能力，通過分析典型生產(chǎn)機械的工作原理，為設(shè)計、安裝、調(diào)試及維護打下基礎(chǔ)。電氣控制系統(tǒng)是機械設(shè)備的重要組成部分，了解電氣控3.1臥式車床電氣控制電路一、CW6163B型萬能臥式車床控制線路分析主電路分析控制電路分析輔助電路分析聯(lián)鎖與保護環(huán)節(jié)總體檢查

床身最大工件的回轉(zhuǎn)半徑為630mm，工件的最大長度為4000mm。3.1臥式車床電氣控制電路一、CW6163B型萬能臥式車現(xiàn)代電氣控制技術(shù)教學(xué)課件作者任振輝現(xiàn)代電氣控制技術(shù)第3章主電動機起停指示燈HL2行程開關(guān)，作進給限位保護SQ電源指示燈HL1控制變壓器TC冷卻泵電動機起停按鈕SB5~SB6快速電動機點動按鈕SB7主電動機起停按鈕SB1~SB4接觸器，快速電動機起動、停止用快速電動機接觸器，作冷卻泵電動機起停用冷卻泵電動機M2接觸器，作主電動機起動、停止用KM1主電動機M1熱繼電器，作冷卻泵電動機過載保護用FR2熔斷器，作短路保護FU1~FU4熱繼電器，作主電動機過載保護用FR1刀開關(guān)，電源引入QS名稱及用途符號CW6163B型臥式車床電氣元件目錄表

符號名稱及用途KM2M3KM3主電動機起停指示燈HL2行程開關(guān)，作進給限位保護SQ電源指示二、C650臥式車床電氣控制線路二、C650臥式車床電氣控制線路

監(jiān)視主回路負(fù)載的電流表是通過電流互感器TA接入電路的。為防止電動機起動電流對電流表造成沖擊，線路中采用了一個通電延時型時間繼電器KT。當(dāng)起動時，KT線圈通電，而KT的延時斷開的動斷觸點尚未動作，電流互感器二次側(cè)電流只流經(jīng)該觸點構(gòu)成閉合回路，電流表中沒有電流流過。延時時間到，KT延時斷開的動斷觸點打開，此時電流流經(jīng)電流表，能夠反映出負(fù)載電流的大小。

監(jiān)視主回路負(fù)載的電流表是通過電流互感器TA接入電路的3.2電氣控制系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)生產(chǎn)機械一般由機械和電氣兩大部分組成。其中，電氣控制系統(tǒng)是生產(chǎn)機械的重要組成部分，對生產(chǎn)機械能否正確、可靠和安全的工作起著決定性作用。一個好的電氣控制系統(tǒng)，必須既能滿足生產(chǎn)機械的工藝要求，又得符合經(jīng)濟性原則，還得安全可靠、操作維護方便。生產(chǎn)機械電氣控制系統(tǒng)設(shè)計的合理與否，將直接影響其工作性能及先進性。由各種低壓電器組成的電氣控制線路，具有線路簡單、維修方便、成本低等特點，廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)設(shè)備電氣控制領(lǐng)域。

3.2電氣控制系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)生產(chǎn)機械一般由機

電氣控制系統(tǒng)設(shè)計的基本任務(wù)：根據(jù)生產(chǎn)機械對控制系統(tǒng)的要求設(shè)計和編制設(shè)備的制造、使用和維修過程中所必須的圖紙、資料，主要包括電氣原理圖、電氣元件布置圖、安裝接線圖等，編制外購元件目錄、材料消耗清單，編寫說明書等資料。電氣控制系統(tǒng)設(shè)計主要包括電氣原理圖設(shè)計和電氣工藝設(shè)計兩大部分內(nèi)容。電氣原理圖設(shè)計是為滿足生產(chǎn)機械及其工藝要求而進行的電路設(shè)計，決定了生產(chǎn)機械的實用性和先進性，是電氣控制系統(tǒng)設(shè)計的核心；電氣工藝設(shè)計是為電氣控制裝置的制造、使用、運行及維修的需要而進行的生產(chǎn)施工設(shè)計，如開關(guān)柜柜體設(shè)計、布線工藝設(shè)計等。電氣工藝設(shè)計必須在電氣原理圖設(shè)計完成后，根據(jù)工程現(xiàn)場實際要求，合理考慮。

電氣控制系統(tǒng)設(shè)計的基本任務(wù)：根據(jù)生產(chǎn)機械對控制系★電氣原理圖設(shè)計的主要內(nèi)容

電氣設(shè)計的技術(shù)條件通常以設(shè)計任務(wù)書形式表達，根據(jù)總體技術(shù)方案擬定，是整個電氣設(shè)計的依據(jù)，也是竣工驗收的依據(jù)。在任務(wù)書中，除了簡要說明設(shè)計的目的、用途、工藝過程、動作要求、技術(shù)性能、傳動參數(shù)及現(xiàn)場工作條件外，還須說明以下內(nèi)容：

1）控制精度、生產(chǎn)效率要求；2）用戶供電系統(tǒng)的電壓等級、頻率、容量及電流種類；3）電氣傳動的基本特性，如電動機的數(shù)量和用途、負(fù)載特性、調(diào)速范圍及起動、制動要求等；4）電氣控制的特性，如自動化程度、電氣控制的基本方式、自動工作循環(huán)的組成、自動控制的動作順序、聯(lián)鎖條件及保護等；①擬定電氣設(shè)計任務(wù)書?！镫姎庠韴D設(shè)計的主要內(nèi)容電氣設(shè)計的技術(shù)條②確定電氣傳動控制方案與控制方式。③確定電動機的類型、容量轉(zhuǎn)速，選擇具體型號。④設(shè)計電氣控制原理框圖，確定各部分之間的關(guān)系。⑤設(shè)計并繪制電氣原理圖，計算主要技術(shù)參數(shù)。⑥選擇電氣元件，制定元器件明細(xì)表。⑦編寫設(shè)計說明書。5）有關(guān)操作方面的要求，如操作臺的布置、操作按鈕的設(shè)置和作用、測量儀表的種類、故障報警及照明等要求；6）機床主要執(zhí)行電器的布置草圖等；7）目標(biāo)成本、經(jīng)費限額，工期、驗收標(biāo)準(zhǔn)及方式。②確定電氣傳動控制方案與控制方式。5）有關(guān)操作方面的要求，

電氣工藝設(shè)計的主要目的在于方便電氣控制裝置的制造，實現(xiàn)原理圖設(shè)計的各項技術(shù)指標(biāo)，為設(shè)備調(diào)試、使用和維護提供必要的圖紙資料。其主要內(nèi)容包括：

根據(jù)電氣原理圖和選定的電器元件，設(shè)計電氣設(shè)備的總體配置，繪制電氣控制系統(tǒng)的總裝配圖和總接線圖?？偨泳€圖應(yīng)體現(xiàn)電動機、執(zhí)行電器、電器箱組件、操作臺、電源和檢測元件的分布狀況以及各部分間接線關(guān)系，供裝配、調(diào)試及日常維護用。按照原理框圖或劃分的組件進行統(tǒng)一編號，繪制各組件原理圖，列元件目錄表，并根據(jù)總圖編號統(tǒng)計各組件進出線號。

根據(jù)組件原理電路及選定的元件目錄表，設(shè)計組件裝配圖、接線圖，圖中應(yīng)反映各電器元件的安裝方式與接線方式。

根據(jù)組件裝配要求，繪制電器安裝板和非標(biāo)準(zhǔn)電器安裝零件圖。設(shè)計電氣箱。★電氣工藝設(shè)計的主要內(nèi)容

電氣工藝設(shè)計的主要目的在于方便電氣控制裝置的制根據(jù)總圖、組件原理圖等資料，匯總后列出外購清單、標(biāo)準(zhǔn)件清單和主要材料消耗定額等。

編寫使用維護說明書。電氣控制系統(tǒng)設(shè)計的基本要求如下：①熟悉所設(shè)計生產(chǎn)機械的總體技術(shù)要求，了解其工作過程，搞清其它系統(tǒng)對電氣控制系統(tǒng)的技術(shù)要求。②妥善處理機械與電氣的關(guān)系，通過技術(shù)、經(jīng)濟分析，選擇性價比最高的方案。③

在滿足要求的情況下，設(shè)計盡量簡單合理、技術(shù)先進、工作可靠和維修方便，使“平均無故障時間”指標(biāo)高。合理選用電器元件，盡可能選用相同的元件品種和規(guī)格。對于新技術(shù)、新工藝要采取謹(jǐn)慎積極的態(tài)度。設(shè)計要貫徹最新國家標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)總圖、組件原理圖等資料，匯總后列出外購清單、電氣控制★電力拖動方案的確定

拖動方式選擇電力拖動方式有單機拖動和多機拖動兩種

。電力拖動發(fā)展趨向是電動機逐步接近工作機構(gòu)，形成多電動機拖動方式，縮短機械傳動鏈，提高傳動效率，便于自動化。調(diào)速方式選擇生產(chǎn)機械從生產(chǎn)工藝和節(jié)能等方面考慮往往要求能夠調(diào)速，不同的設(shè)備有不同的調(diào)速范圍和精度要求，不同的調(diào)速性能應(yīng)選用不同的調(diào)速方案。以電動機作為原動機拖動機械設(shè)備運動的拖動方式叫做電力拖動，也稱電氣傳動。

電力拖動方案是指根據(jù)生產(chǎn)機械的結(jié)構(gòu)、負(fù)載特性、工藝要求、工程技術(shù)條件等具體情況來確定電動機的數(shù)量、類型、拖動方式，并擬定電動機的控制要求，作為電氣控制原理圖設(shè)計和元件選擇的基礎(chǔ)和先決條件。電力拖動系統(tǒng)由電動機、電源裝置和控制裝置組成?！镫娏ν蟿臃桨傅拇_定拖動方式選擇以電動機作對于一般中小型生產(chǎn)機械，無特殊調(diào)速指標(biāo)要求時，應(yīng)優(yōu)先選用簡單、經(jīng)濟、可靠的三相鼠籠式異步電動機，配以適當(dāng)級數(shù)的齒輪變速箱或液壓調(diào)速系統(tǒng)。若需進一步簡化結(jié)構(gòu)、提高傳動效率、擴大調(diào)速范圍，如調(diào)速范圍D=2～3、調(diào)速級數(shù)≤4時，可采用雙速或多速鼠籠式異步電動機。對于大型、重型生產(chǎn)機械和精密機械，應(yīng)盡可能采用電氣無級調(diào)速，一般采用晶閘管-直流電動機調(diào)速系統(tǒng)或交流電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)，直流電動機結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價高、維護困難，變頻調(diào)速技術(shù)已日益成熟。變頻電機采用“專用變頻感應(yīng)電動機+變頻器”的交流調(diào)速方式，使生產(chǎn)機械的自動化程度和生產(chǎn)效率大為提高，目前正取代傳統(tǒng)的機械調(diào)速和直流調(diào)速方案。對于一般中小型生產(chǎn)機械，無特殊調(diào)速指標(biāo)要求時，傳動方式與其負(fù)載特性相適應(yīng)

在確定機床電力傳動方案時，必須對電力傳動的調(diào)速性質(zhì)和其負(fù)載特性進行分析，找出電動機在整個調(diào)速范圍內(nèi)轉(zhuǎn)矩、功率與轉(zhuǎn)速的關(guān)系[T=f（n）；P=f（n）]。確定負(fù)載需要恒功率傳動，還是恒轉(zhuǎn)矩傳動。電動機的起制動和正反轉(zhuǎn)的要求

在機床的傳動控制中，采用電氣控制電動機的起制動和正反轉(zhuǎn)是較為簡單的一種控制方式。對于一般較小容量的電動機，其容量不超過供電變壓器容量的20%，一般可采用直接起動。

傳動方式與其負(fù)載特性相適應(yīng)在確定機床電力傳動★電動機選擇

在選擇電動機時，首先應(yīng)選擇合適的功率；其次，應(yīng)綜合考慮電動機的轉(zhuǎn)速、電壓、結(jié)構(gòu)形式等。選擇的基本原則如下：電動機的機械特性應(yīng)滿足生產(chǎn)機械提出的要求，要與被拖動負(fù)載特性相適應(yīng)，以保證運行穩(wěn)定，并具有良好的起動、制動性能，對有調(diào)速要求時應(yīng)合理選擇調(diào)速方案。電動機的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)能滿足機械設(shè)計提出的安裝要求，選擇恰當(dāng)?shù)氖褂妙悇e和工作制，并能適用周圍的環(huán)境工作條件。工作過程中電動機容量能得到充分利用，使其溫升盡可能達到或接近額定溫升值。電動機的電壓選擇應(yīng)根據(jù)使用地點的電源電壓來決定，額定功率根據(jù)生產(chǎn)機械的功率負(fù)載和轉(zhuǎn)矩負(fù)載來選擇。在滿足設(shè)計要求情況下，應(yīng)優(yōu)先采用結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、維護方便的籠型三相交流異步電動機。★電動機選擇在選擇電動機時，首先應(yīng)選擇合適的功率；其次，應(yīng)★電氣控制方案確定

在確定控制方案時，需要綜合考慮各方案的性能、成本、壽命、發(fā)展趨勢等因素，主要遵循以下原則：自動化程度要與國情相適應(yīng)。盡可能選用最新科技成果，同時要與企業(yè)自身經(jīng)濟實力相適應(yīng)。控制方式應(yīng)與設(shè)備通用化和專用化的程度相適應(yīng)。對于工作程序固定，無需經(jīng)常改變程序的普通生產(chǎn)機械，可采用繼電接觸器控制系統(tǒng)，控制方法簡單，價格便宜，能夠控制的功率較大；對于要求較復(fù)雜的控制對象，或經(jīng)常變換工序和加工對象的設(shè)備，可采用數(shù)字控制或可編程序控制器控制系統(tǒng)?？刂品绞诫S控制過程的復(fù)雜程度而變化。根據(jù)控制要求及控制過程的復(fù)雜程度，可采用分散控制或集中控制，但單機的控制方式和基本控制環(huán)節(jié)應(yīng)盡量保持一致，以簡化設(shè)計和制造過程?！镫姎饪刂品桨复_定在確定控制方案時，需要綜合考慮控制系統(tǒng)的工作方式，應(yīng)在經(jīng)濟、安全的前提下，最大限度地滿足工藝要求?？刂品桨高x擇，應(yīng)考慮采用自動、半自動循環(huán)，并考慮手動調(diào)整、聯(lián)鎖、安全保護、故障診斷、信號指示、照明等?？刂齐娐返碾娫幢仨毧煽俊：唵慰刂齐娐房芍苯佑秒娋W(wǎng)電源；較復(fù)雜電路的控制裝置，可將電網(wǎng)電壓隔離降壓，以降低故障率；自動化程度較高的生產(chǎn)設(shè)備，可采用直流電源，有助于節(jié)省安裝空間，方便與無觸點元件連接，使元件動作平穩(wěn)，操作維修也安全?？刂葡到y(tǒng)的工作方式，應(yīng)在經(jīng)濟、安全的前提下，最大限度★控制方式選擇

時間控制方式：利用時間繼電器或可編程邏輯控制器的延時單元將感測系統(tǒng)接收到的輸入信號經(jīng)過一段時間的延時后再發(fā)出輸出信號，從而實現(xiàn)電路的切換。速度控制方式：利用速度繼電器或測速發(fā)電機，直接或間接的檢測某機械部件的運動速度，按照速度原則實現(xiàn)電路的控制。電流控制方式：借助于電流繼電器，其動作反映了某一電路中電流的變化，從而實現(xiàn)按電流原則的控制。行程控制方式：利用生產(chǎn)機械的運動部件與事先安排好位置的行程開關(guān)或接近開關(guān)進行配合，達到位置控制的作用?？刂品绞街饕袝r間控制、速度控制、電流控制及行程控制★控制方式選擇控制方式主要有時間控制、速度控制、電流控制及★電氣控制設(shè)計的基本原則

在電力拖動方案和控制方案確定后，即可著手進行電控線路具體設(shè)計。在設(shè)計時應(yīng)遵循以下原則：

1．最大限度滿足生產(chǎn)機械和工藝對電控系統(tǒng)的要求首先弄清設(shè)備需滿足的生產(chǎn)工藝要求，對設(shè)備工作情況作全面了解。深入現(xiàn)場調(diào)研，收集資料，結(jié)合技術(shù)人員及現(xiàn)場操作人員經(jīng)驗，作為設(shè)計基礎(chǔ)。2．在滿足生產(chǎn)工藝要求前提下，力求使控制線路簡單、經(jīng)濟（1）盡量選用標(biāo)準(zhǔn)電器元件，減少電器元件數(shù)量，選用同型號電器元件以減少備用品數(shù)量。（2）盡量選用標(biāo)準(zhǔn)的、常用的或經(jīng)過實踐考驗的典型環(huán)節(jié)或基本電控線路?！镫姎饪刂圃O(shè)計的基本原則在電力拖動方案和控制方案（3）盡量減少不必要的觸點，以簡化線路。在滿足工藝要求前提下，元件越少，觸點數(shù)量越少，線路越簡單?？商岣吖ぷ骺煽啃裕档凸收下?。常用減少觸點數(shù)目的方法：①合并同類觸點。KA1KM1KM2KA1KA1KM1KM2KA2KA2（3）盡量減少不必要的觸點，以簡化線路。常用減少觸點數(shù)目的方②利用轉(zhuǎn)換觸點方式。KA2KM1KA1KA3KA1KA1KM1KA3KA2③利用二極管的單向?qū)щ娦詼p少觸點數(shù)目。KA1KM1KM2KA1KA2KA1KM1KM2KA2KM2KM2VD②利用轉(zhuǎn)換觸點方式。KA2KM1KA1KA3KA1KA1K④利用邏輯代數(shù)方法減少觸點數(shù)目。KA1KMKA1KA2例：KA1KMKA2KMKA1KA3KA1KA4KA2KMKA3KA1KA4④利用邏輯代數(shù)方法減少觸點數(shù)目。KA1KMKA1KA2例KA2KMKA1KA1KA3KMKA2KA3KA1KA1KM1KA1KA2KM2KA1KM1KA2KM2KA2KMKA1KA1KA3KMKA2KA3KA1KA1KM（4）盡量縮短連接導(dǎo)線的數(shù)量和長度

設(shè)計時，應(yīng)考慮各電器元件之間的實際接線，特別要注意電氣柜、操作臺和按鈕、限位開關(guān)等元件之間的連接線。

圖(a)接線不合理，從電氣柜到操作臺需4根導(dǎo)線。圖(b)接線合理，從電氣柜到操作臺只需3根導(dǎo)線。SB2SB1KM(a)SB1KM(b)SB2KMKM（4）盡量縮短連接導(dǎo)線的數(shù)量和長度設(shè)計時，應(yīng)考慮注意：同一電器的不同觸點在線路中應(yīng)盡可能具有公共連接線。以減少導(dǎo)線段數(shù)和縮短導(dǎo)線長度，如注意：同一電器的不同觸點在線路中應(yīng)盡可能具有公共連接線。以減

（5）線路工作時，除必要的電器元件必須通電外，其余盡量不通電以節(jié)約電能。圖（a）和（b）都可作為定子串電阻降壓起動的控制線路，但（b）要比（a）更合理，在接觸器KM2線圈得電后，通過的KM2輔助常閉觸頭使KM１和KT線圈失電。

SB1SB2FRKM1KM1KTKTKM2FRKTKM2KM2SB1SB2KM1KM1KTKM2KM2(a)(b)（5）線路工作時，除必要的電器元件必須通電外，其余盡量原則3．保證控制電路工作可靠和安全最主要的是選擇可靠的電器元件。同時，設(shè)計時要注意幾點：（1）正確連接電器元件的觸點

同一電器元件的常開和常閉觸點靠得很近，如果分別接在電源不同相上，當(dāng)觸點斷開產(chǎn)生電弧時，可能在兩觸點間形成飛弧造成電源短路。（a）圖接線錯誤，應(yīng)改為（b）形式。SQSQKM1KM2(a)SQSQKM1KM2(b)原則3．保證控制電路工作可靠和安全最主要的是選擇可靠的電器元（2）正確連接電器線圈①在交流線路中，即使外加電壓是兩個線圈額定電壓之和，也不允許兩個電器元件的線圈串聯(lián)。若需兩個電器需同時工作，其線圈應(yīng)并聯(lián)連接，如圖(b)示。KM2KAKM1KM2KAKM1(a)(b)（2）正確連接電器線圈①在交流線路中，即使外加電壓是兩個線②圖(a)中，兩電感量相差懸殊的直流電壓線圈不能直接并聯(lián)！解決辦法：在KA線圈電路中單獨串接KM的常開觸點，如圖(b)示。②圖(a)中，兩電感量相差懸殊的直流電壓線圈不能直接并聯(lián)?。?）避免出現(xiàn)寄生電路

線路工作時，發(fā)生意外接通的電路稱為寄生電路。寄生電路破壞電器元件和控制線路的工作順序或造成誤動作，如下圖：解決辦法：將指示燈與其相應(yīng)的接觸器線圈并聯(lián)。SB1SB2KMFRELKM（3）避免出現(xiàn)寄生電路線路工作時，發(fā)生意外接通的電路（4）應(yīng)盡量避免許多電器依次動作才能接通另一電器的現(xiàn)象。（5）在可逆線路中，正反向接觸器間要有電氣聯(lián)鎖和機械聯(lián)鎖。（6）線路應(yīng)能適應(yīng)所在電網(wǎng)的情況，并據(jù)此決定電動機起動方式是直接起動還是間接起動。（7）應(yīng)充分考慮繼電器觸點的接通和分?jǐn)嗄芰?。若要增加接通能力，可用多觸點并聯(lián)；若要增加分?jǐn)嗄芰Γ捎枚嘤|點串聯(lián)。（4）應(yīng)盡量避免許多電器依次動作才能接通另（5）在可逆線路中原則4．保證電氣控制線路工作的安全性應(yīng)有完善的保護環(huán)節(jié)，保證設(shè)備安全運行。常用有短路、過流、過載、失壓、弱磁、超速、極限保護等。原則5．應(yīng)使操作、維護、檢修方便具體安裝與配線時，電器元件應(yīng)留備用觸點，必要時留備用元件；為檢修方便，應(yīng)設(shè)置電氣隔離，避免帶電檢修；為調(diào)試方便，控制應(yīng)簡單，能迅速實現(xiàn)從一種方式到另一種方式的轉(zhuǎn)換。設(shè)置多點控制，便于在生產(chǎn)機械旁調(diào)試；操作回路較多時，如要求正反轉(zhuǎn)并調(diào)速，應(yīng)采用主令控制器，不要用許多按鈕。原則4．保證電氣控制線路工作的安全性應(yīng)有完善的保護★常用電器元件選擇

電氣控制線路設(shè)計完成后，應(yīng)選擇所需要的控制電器。正確、合理的選用元器件是控制線路安全、可靠工作的保證。選用的基本原則如下：①按對電器元件的功能要求確定電器元件的類型。例如，在繼電接觸器控制系統(tǒng)中，當(dāng)元件用于通斷較大功率的主電路時，應(yīng)選用交流接觸器；若元件用于切換較小功率的控制電路時，可以選擇中間繼電器；若伴有延時要求，則應(yīng)選用時間繼電器。②確定電器元件承載能力的臨界值及使用壽命。根據(jù)電器控制的電壓、電流及功率的大小確定電器元件的規(guī)格。③確定電器元件預(yù)期的工作環(huán)境及供應(yīng)情況，如防油、防塵、防水、防爆及貨源情況。④確定電器元件在應(yīng)用中所要求的可靠性。確定用以改善元器件失效率用的老化或其它篩選試驗；采用與可靠性預(yù)計相適應(yīng)的降額系數(shù)；進行一些必要的計算或校核。⑤確定電器元件的使用類別?！锍Ｓ秒娖髟x擇電氣控制線路設(shè)計完成后，應(yīng)選擇所需要的控電器元件的選擇

2.熔斷器的選用

選擇熔斷器，主要是選擇熔斷器的種類、額定電壓、熔斷器額定電流等級和熔體的額定電流。額定電壓是根據(jù)所保護電路的電壓來選擇的。熔體電流的選擇是熔斷器選擇的核心。1.按鈕的選用

目前按鈕在結(jié)構(gòu)上有多種形式：旋鈕式——用手扭動旋轉(zhuǎn)進行操作；指示燈式——按鈕內(nèi)可裝入指示燈顯示信號；緊急式——裝有蘑菇形鈕帽，以表示緊急操作。

選擇按鈕，主要根據(jù)使用場合所需要的觸點數(shù)、觸點型式及顏色來進行。一般“綠色”表示起動，“紅色”表示停止，“黑色”表示點動，“藍色”表示復(fù)位。

電器元件的選擇2.熔斷器的選用選擇熔(1)對于如照明線路等沒有沖擊電流的負(fù)載，應(yīng)使熔體的額定電流等于或稍大于線路的工作電流I，即

IR≥I

式中IR——熔體額定電流；

I——工作電流。(2)對于一臺異步電動機，熔體可按下列關(guān)系選擇：

IR

=（1.5～2.5）Ied

或IR=IST/2.5

式中Ied——電動機的額定電流；

Ist——電動機的起動電流。

(3)對于多臺電動機，共用一個熔斷器保護，熔體按下列關(guān)系選擇：

IR≥Im/2.5

式中Im——可能出現(xiàn)的最大電流選擇熔斷器，主要分下面幾種情況:(1)對于如照明線路等沒有沖擊電流的負(fù)載，應(yīng)使熔體的額定電①如果幾臺電動機不同時起動，則Im為容量最大的一臺電動機的起動電流，加上其它臺電動機的額定電流。

②如果幾臺電動機同時起動，則Im為所有電動機起動電流的和。

例如:有兩臺電動機，一臺電動機額定電流為14.6A；一臺為4.64A，起動電流都為額定電流的7倍。若共用一個熔斷器進行短路保護，試選擇熔體電流。

①若兩臺電動機不同時起動，則熔體電流:

IR≥(14.6×7+4.64)/2.5=42.7A

可選用RL1-60型熔斷器，配用50A的熔斷體。

②若兩臺電動機同時起動，則熔體電流:

IR≥(14.6+4.64)×7/2.5=53.9A

再查手冊確定出熔斷器的型號。

①如果幾臺電動機不同時起動，則Im為容量最大的一臺電動機的起3.熱繼電器的選用

熱繼電器的選擇主要是根據(jù)電動機的額定電流來確定其型號與規(guī)格。熱繼電器熱元件的額定電流IRT應(yīng)接近或略大于電動機的額定電流Ied，即

IRT=（0.95～1.05）Ied

在一般情況下，可選用兩相結(jié)構(gòu)的熱繼電器，對在電網(wǎng)電壓嚴(yán)重不平衡、工作環(huán)境惡劣條件下工作的電動機，可選用三相結(jié)構(gòu)的熱繼電器，對于三角形接線的電動機，為了實現(xiàn)斷相保護，則可選用帶斷相保護裝置的熱繼電器。如遇到下列情況，選擇的熱繼電器熱元件的電流要比電動機額定電流高一些，以便來進行保護：

1)電動機負(fù)載慣性轉(zhuǎn)距非常大，起動時間長。

2)電動機所帶動的設(shè)備，不允許任意停電。

3)電動機拖動的為沖擊性負(fù)載，如沖床、剪床等設(shè)備。

3.熱繼電器的選用熱繼電器的選擇主要是根據(jù)4.接觸器的選用選擇接觸器主要考慮以下技術(shù)數(shù)據(jù)：1)電源種類：交流或直流。2)主觸點額定電壓、額定電流。3)輔助觸點種類、數(shù)量及觸點額定電流。4)電磁線圈的電源種類，頻率和額定電壓。5)額定操作頻率（次/h），即允許的每小時接通的最多次數(shù)。但在實際選擇交流接觸器時,應(yīng)主要考慮以下兩點:

①電磁線圈的額定電壓;②主觸點允許通過的額定電流。5.中間繼電器的選用主要考慮:觸點的數(shù)量和種類。6.時間繼電器的選用主要考慮:延時方式。4.接觸器的選用選擇接觸器主要考慮以下技術(shù)數(shù)據(jù)：但在實際選7.控制變壓器的選用

當(dāng)控制線路所用電器較多，線路較為復(fù)雜時，一般需采用經(jīng)變壓器降壓的控制電源，提高線路的安全可靠性?？刂谱儔浩髦饕鶕?jù)所需要變壓器容量及一次側(cè)、二次側(cè)的電壓等級來選擇。控制變壓器可根據(jù)以下兩種情況確定其容量：（1）依據(jù)控制線路最大工作負(fù)載所需要的功率計算。一般可根據(jù)下式計算：

PT≥KT∑Pxc

（4-2）式中PT——所需變壓器容量（VA）；

KT——變壓器容量儲備系數(shù)，KT=1.1～1.25；∑Pxc——控制線路最大負(fù)載時工作的電器所需的總功率（VA）。顯然對于交流電器（交流接觸器、交流中間繼電器及交流電磁鐵等），Pxc應(yīng)取吸持功率值。7.控制變壓器的選用當(dāng)控制線路所用電器較多（2）變壓器的容量應(yīng)滿足已吸合的電器在又起動吸合另一些電器時仍能吸合，可根據(jù)下面公式計算：

PT≥0.6∑Pxc+1.5∑PST

（4-3）式中∑PST——同時起動的電器的總吸持功率（VA）。

最后所需變壓器容量，應(yīng)由式（4-2）和式（4-3）中所計算出的最大容量決定。（2）變壓器的容量應(yīng)滿足已吸合的電器在又起動吸合另一些電器時★電氣控制線路的經(jīng)驗設(shè)計

所謂經(jīng)驗設(shè)計法，是根據(jù)生產(chǎn)機械工藝要求和生產(chǎn)過程，選用成熟的典型電路或基本控制環(huán)節(jié)，合理確定各個控制環(huán)節(jié)之間的關(guān)系，適當(dāng)配置聯(lián)鎖和保護環(huán)節(jié)，不斷修改完善，使其成為一個滿足控制要求的完整電路。該設(shè)計方法簡單、易掌握，但速度慢，必要時需對電氣控制線路進行模擬實驗，適用于不太復(fù)雜的電氣控制線路，對于經(jīng)驗豐富的電氣設(shè)計人員能較快地完成設(shè)計任務(wù)?！镫姎饪刂凭€路的經(jīng)驗設(shè)計所謂經(jīng)驗設(shè)計法，是根經(jīng)驗設(shè)計法的步驟①收集和分析國內(nèi)外相同類型生產(chǎn)機械的電氣控制電路，使控制系統(tǒng)滿足設(shè)計原則。②根據(jù)生產(chǎn)機械對電氣控制電路的要求，首先設(shè)計各個獨立環(huán)節(jié)的控制電路，然后由各個控制環(huán)節(jié)之間的關(guān)系進一步擬定聯(lián)鎖控制及輔助電路。一般，生產(chǎn)機械的電氣控制電路設(shè)計包括主電路、控制電路和輔助電路等部分的設(shè)計。1）主電路設(shè)計：主要考慮電動機的起動、制動、點動、正反轉(zhuǎn)和調(diào)速等。2）控制電路設(shè)計：主要考慮如何滿足電動機的各種運轉(zhuǎn)功能及生產(chǎn)工藝要求，包括基本控制線路和實現(xiàn)加工過程自動化或半自動化控制等特殊部分的設(shè)計。3）輔助電路設(shè)計：主要考慮如何完善整個控制電路的設(shè)計，包括各種聯(lián)鎖環(huán)節(jié)、信號、照明及短路、過載、零壓等各種保護環(huán)節(jié)。經(jīng)驗設(shè)計法的步驟①收集和分析國內(nèi)外相同類型生產(chǎn)機械③合理選擇各種電器元件，綜合審查所設(shè)計電路能否滿足系統(tǒng)要求，在條件允許的情況下，進行模擬試驗，克服在工作過程中因誤動作而產(chǎn)生的事故因素，逐步完善整個電器控制電路的設(shè)計。若無合適的典型電路和基本環(huán)節(jié)，則根據(jù)機械工藝要求和生產(chǎn)過程自行設(shè)計，邊分析邊畫圖，將輸入主令信號適當(dāng)轉(zhuǎn)換，在一定條件下得到執(zhí)行元件所需的工作信號，然后套用典型控制線路完成設(shè)計。設(shè)計過程中，應(yīng)隨時增減電器元件和觸點，以滿足給定的工作條件，經(jīng)反復(fù)修改得到理想的控制線路。③合理選擇各種電器元件，綜合審查所設(shè)計電路能否滿足系統(tǒng)要求經(jīng)驗設(shè)計法的特點①設(shè)計過程需要逐步完善，設(shè)計的線路可能不是最簡，所用觸頭不一定最少，一般不易獲得最佳方案，但該方法較簡單，容易掌握，使用較廣。②需反復(fù)修改、簡化，因此設(shè)計速度會受影響。③設(shè)計需要一定的經(jīng)驗才能進行，往往會因考慮不周而影響電路的可靠性。④一般需要進行模擬試驗。經(jīng)驗設(shè)計法要求電氣設(shè)計人員不僅需要具備系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論、分析問題和解決問題的能力，而且學(xué)習(xí)和接受新知識的能力得強，還應(yīng)深入生產(chǎn)一線，了解生產(chǎn)機械工作過程，提高實際工作能力和實踐經(jīng)驗。經(jīng)驗設(shè)計法的特點①設(shè)計過程需要逐步完善，設(shè)計的線路可能不控制電路電源選擇在電氣控制線路比較簡單、電器元件不多的情況下，盡可能以主回路電源作為控制回路電源，即直接用交流380V或220V，以簡化供電設(shè)備；對于比較復(fù)雜的控制線路，從安全角度考慮，控制電路應(yīng)采用控制電路電源用變壓器，將控制電壓由交流380V、220V降至110V、48V或24V等；生產(chǎn)機械的照明電路及信號等指示電路采用36V以下電源。一般，電路中不同的電壓等級都由同一個控制變壓器來實現(xiàn)。直流控制線路多用220V或110V供電；對于直流電磁鐵、電磁離合器，常用24V直流電源供電?？刂齐娐冯娫催x擇在電氣控制線路比較簡單、電器元件不多的情況控制電路類型常用的電壓值（V）電源設(shè)備交流電力傳動的控制電路比較簡單者，電磁線圈5個以下交流380、220直接采用動力電源220、110采用控制變壓器交流電力傳動的控制電路比較復(fù)雜者48、36、24、6采用電源變壓器照明及信號指示電路直流電力傳動的控制電路直流220、110整流器直流電磁鐵及離合器的控制電路24整流器電源選擇具體如下表所示?？刂齐娐奉愋统Ｓ玫碾妷褐担╒）電源設(shè)備交流電力傳動

對于三相鼠籠式異步電動機，要考慮的主要問題是：根據(jù)工藝要求，如何選擇主電路電動機的起動方式，正反轉(zhuǎn)控制及主電路的保護環(huán)節(jié)。這些控制方式及保護環(huán)節(jié)，在前面幾章已進行了分析介紹，關(guān)鍵在于設(shè)計時應(yīng)注意以下幾方面的問題。（1）確定電動機是全壓起動還是降壓起動。

全壓起動必須滿足電源變壓器容量足夠大的條件，也可用經(jīng)驗公式來確定。若條件滿足時，才能全壓起動，反之必須采用降壓起動。全壓起動的條件為：主電路設(shè)計對于三相鼠籠式異步電動機，要考慮的主要問題是≤Seb——電源變壓器額定容量（kVA）Ig——電動機全壓起動電流（A）Ie——電動機額定電流（A）Pe——電動機額定功率（kW）（2）對于正反轉(zhuǎn)控制方式，應(yīng)防止誤操作而引起的電源相間短路，必須在控制電路中考慮互鎖保護。（3）必須注意主電路的熔斷保護、過載保護及其它保護元件的選擇與設(shè)置。（4）主電路與控制電路應(yīng)保持嚴(yán)格的對應(yīng)關(guān)系?！躍eb——電源變壓器額定容量（kVA）（2）對于正反轉(zhuǎn)控制

繼電器控制線路有一個共同的特點，就是通過觸點的“通”和“斷”控制電動機或其他電氣設(shè)備來完成運動機構(gòu)的動作的。即使是復(fù)雜的控制線路，很大一部分也是動合和動斷觸點組合而成的。為了設(shè)計方便把它們的相互關(guān)系歸納為以下幾個方面。1．常開觸點串聯(lián)

當(dāng)要求幾個條件同時具備時，才使電器線圈得電動作，可用幾個常開觸點與線圈串聯(lián)的方法實現(xiàn)。如圖中KA1、KA2、ＫA3都動作接通時繼電器KM才動作，這種關(guān)系在邏輯線路中稱“與”邏輯。

KA1KA2KA3KM控制線路的設(shè)計規(guī)律

繼電器控制線路有一個共同的特點，就是通過觸點2．常開觸點并聯(lián)

當(dāng)在幾個條件中，只要求具備其中任一條件，所控制的繼電器線圈就能得電，這時，可用幾個常開觸點并聯(lián)來實現(xiàn)。這種關(guān)系在邏輯線路中叫“或”邏輯。

SB1SB3SB5SB4SB6KMKMSB2KA1KA2KA3KM2．常開觸點并聯(lián)當(dāng)在幾個條件中，只要求具備其3．常閉觸點串聯(lián)

當(dāng)幾個條件僅具備一個時，繼電器線圈就斷電，可用幾個常閉觸點與控制的電器線圈串聯(lián)的方法來實現(xiàn)。

SB1SB3SB5SB2SB4SB6KMKM3．常閉觸點串聯(lián)當(dāng)幾個條件僅具備一個時，繼電4．常閉觸點并聯(lián)

當(dāng)要求幾個條件都具備時，電器線圈才斷電，可用幾個常閉觸點并聯(lián)，再與控制的繼電器線圈串聯(lián)的方法來實現(xiàn)。

5．保護電器的作用

一般保護電器應(yīng)既能保證控制線路長期正常運行，又能起到保護電動機及其它電器設(shè)備的作用。一旦線路出現(xiàn)故障，它的觸點就應(yīng)以“通”轉(zhuǎn)為“斷”。

4．常閉觸點并聯(lián)當(dāng)要求幾個條件都具備時，電器★經(jīng)驗設(shè)計法設(shè)計舉例

設(shè)計三條皮帶運輸機控制線路，示意圖如下圖所示。該運輸機斜度可以調(diào)整，用于糧庫、礦山等生產(chǎn)流水線，將貨物從一個地方運到另一個地方。1#、2#、3#皮帶分別由籠型異步電動機M1、M2、M3拖動，其工藝要求為：①起動順序為1#、2#、3#，即順序起動，并要有一定時間間隔，以防止貨物在皮帶上堆積。②停車順序為3#、2#、1#，即逆序停止，以保證停車后皮帶上不殘存貨物。③當(dāng)1#或2#故障停車時，3#能隨即停車，避免繼續(xù)送料，而造成貨物堆積。④設(shè)置必要的保護?！锝?jīng)驗設(shè)計法設(shè)計舉例設(shè)計三條皮帶運輸機控制線路，示意圖如下（1）主電路設(shè)計1#、2#、3#皮帶分別由電動機M1、M2、M3拖動。假定電網(wǎng)容量足夠大，且由于三臺電動機不同時起動，故采取直接起動方式。由于三臺電動機均屬長期工作制，不需要經(jīng)常起動、制動，且對制動時間和停車準(zhǔn)確度沒有特殊要求，所以制動采用自由停車。三臺電機都用熔斷器作短路保護，用熱繼電器作過載保護。

（1）主電路設(shè)計1#、2#、3#皮帶分別由電動機M1、M2、（2）控制電路設(shè)計（2）控制電路設(shè)計（3）控制過程的自動實現(xiàn)（3）控制過程的自動實現(xiàn)（4）設(shè)置保護環(huán)節(jié)

當(dāng)按下停車按鈕SB2時，KA、KT1和KT2同時斷電，KA常開觸點瞬時斷開，KM1和KM2若不加自鎖，則KT3和KT4的延時斷開的常閉觸點將不起作用，KM2、KM3線圈將瞬時斷電，電動機不能按預(yù)設(shè)順序停車，所以必須加自鎖環(huán)節(jié)。三個熱繼電器的常閉觸點均串聯(lián)在KA線圈電路中，不管哪個電動機機過載，都能按3#、2#、1#順序停車。線路的失壓保護由KA實現(xiàn)。（5）線路綜合審查

分析整個電路的工作過程，看是否存在不完善的地方？另外，借助電工手冊，選取相關(guān)電器元件。（4）設(shè)置保護環(huán)節(jié)當(dāng)按下停車按鈕SB2時，KA、KT★電氣線路圖回路標(biāo)號

一、回路標(biāo)號的原則

電氣線路圖中應(yīng)有回路標(biāo)號?？刂苹芈窐?biāo)號一般用三位以下的數(shù)字組成；主回路標(biāo)號則用文字與數(shù)字組成?；芈窐?biāo)號按“等電位”原則進行，即在回路中連于一點上的所有導(dǎo)線（包括接觸連接的可拆卸線段），須標(biāo)以相同的回路標(biāo)號；由電氣設(shè)備的線圈、繞組、觸點或電阻、電容等隔開的線段，即視為不同的線段，應(yīng)標(biāo)以不同的回路標(biāo)號；由其它設(shè)備引入本系統(tǒng)中的聯(lián)鎖回路，也可按原引入設(shè)備的回路特征進行標(biāo)號?！镫姎饩€路圖回路標(biāo)號一、回路標(biāo)號的原則電氣線路二、主回路

主回路標(biāo)號由文字標(biāo)號與數(shù)字標(biāo)號兩部分組成。文字標(biāo)號用以標(biāo)明主回路中的元（部）件或線路的主要特征；數(shù)字標(biāo)號用以區(qū)分同一文字標(biāo)號回路段中的不同線段。（1）直流主回路用標(biāo)號中個位數(shù)字的奇、偶來區(qū)分回路的極性；用十位數(shù)字區(qū)分回路中的不同線段（如正極回路按1、11、21、31……順次標(biāo)號，負(fù)極回路按2、12、22、32……順次標(biāo)號），其它同直流控制回路的原則。（2）交流主回路用標(biāo)號的個位數(shù)字區(qū)分回路的相別；用十位數(shù)字區(qū)分回路的不同線段（如A相回路標(biāo)1、11、21、……；B相回路標(biāo)2、12、22、……；C相回路標(biāo)3、13、23、……）；用百位數(shù)字區(qū)分不同電流的回路（如A電源的三相回路分別為1、11、21……和2、12、22……及3、13、23……；則B電源的三相回路應(yīng)分別標(biāo)為101、111、121……和102、112、122……及103、113、123……）。

二、主回路主回路標(biāo)號由文字標(biāo)號與數(shù)字標(biāo)號兩部三、控制回路

（1）直流控制回路正極回路的線段，按奇數(shù)順序標(biāo)號（如1、3、5……等）；負(fù)極回路的線段，按偶數(shù)順序標(biāo)號（如2、4、6……等）?；芈返臉O性經(jīng)過主要壓降元件（如線圈、繞組、電阻或電容等）后即改變，回路標(biāo)號要相應(yīng)改變。對于在工作過程中改變極性的線段（如勵磁繞組換向的連接導(dǎo)線）和不能明確標(biāo)明極性的線段（如串聯(lián)的線圈、繞組、電阻或電容之間），可任意選標(biāo)奇數(shù)或偶數(shù)。

（2）交流控制回路在回路的主要壓降元件（如線圈、繞組、電阻等）兩側(cè)的不同線段，分別按奇數(shù)及偶數(shù)標(biāo)號（如一側(cè)標(biāo)1、3、5……；另一側(cè)標(biāo)2、4、6……）；串聯(lián)的繞組或電阻元件之間的導(dǎo)線，可任意選標(biāo)奇數(shù)或偶數(shù)。

三、控制回路（1）直流控制回路（2）交流控制回路（3）對具有雙重主要特征意義的線段，數(shù)字標(biāo)號的位數(shù)應(yīng)該最少，并以此為原則進行選標(biāo)。（4）與主回路相連接的控制回路的標(biāo)號，應(yīng)體現(xiàn)相應(yīng)的主回路的特征。

四、回路標(biāo)號的標(biāo)注方法

（1）數(shù)字標(biāo)號應(yīng)用阿拉伯?dāng)?shù)字；文字標(biāo)號用漢語拼音字母或英文字母。與數(shù)字標(biāo)號并列的字母，用大寫印刷體；角注的字母，用小寫印刷體。（2）在沿水平方向繪制的回路中，標(biāo)號以自左至右或自左、右至中的順次進行。標(biāo)號一般注于導(dǎo)線的上方。（3）在沿垂直方向繪制的回路中，標(biāo)號以自上至下或自上、下至中的順次進行。（3）對具有雙重主要特征意義的線段，數(shù)字標(biāo)號的位數(shù)應(yīng)該最少，繪制電氣接線圖的要求

在安裝電氣設(shè)備或檢修線路故障時，還要用到電氣接線圖。接線圖應(yīng)表示出各電器元件的位置，同一電器元件的各個部件均要畫在一起。繪制電氣接線圖應(yīng)符合下列要求：

1．電氣接線圖主電路部分用粗線條繪制，輔助電路部分用細(xì)線條繪制。為看圖方便，凡導(dǎo)線走向相同的可以合并畫成單線。

2．電氣接線圖中所有電器元件，應(yīng)標(biāo)注出與電氣原理圖一致的文字符號；接線端子應(yīng)標(biāo)注出與電氣原理圖一致的回路標(biāo)號。

3．要清楚地展示出接線關(guān)系和接線走向。目前接線圖接線關(guān)系的畫法有兩種：（1）直接標(biāo)注接線法直接畫出兩個元件之間的連線，適用于電器元件少、接線關(guān)系不復(fù)雜的情況。繪制電氣接線圖的要求在安裝電氣設(shè)備或檢修線

（2）間接標(biāo)注接線法對于電器元件多、接線關(guān)系比較復(fù)雜的情況，采用符號標(biāo)注，不直接畫出兩元件之間的連線。

4．要清楚地標(biāo)注出配線用的不同導(dǎo)線及穿線管的型號、規(guī)格、截面積、長度。

5．電氣線路比較簡單的機床，電氣接線圖可集中繪制在一張圖紙上，但要畫出控制板內(nèi)和板外各電器，如電機、控制箱所在的位置和電氣聯(lián)系。復(fù)雜的電氣線路，接線圖也可分成幾部分分別進行繪制。（2）間接標(biāo)注接線法3.4電氣控制線路的邏輯設(shè)計電氣線路的邏輯表示觸點電路的化簡組合電路與時序電路時序電路的邏輯設(shè)計應(yīng)用舉例1.理解電氣控制線路的邏輯表示方法。2.掌握觸點電路的化簡方法。3.能夠區(qū)分組合電路與時序電路。4.能夠利用邏輯設(shè)計法設(shè)計簡單的控制線路。本節(jié)要求3.4電氣控制線路的邏輯設(shè)計電氣線路的邏輯表示1.理解電氣

用經(jīng)驗法設(shè)計電氣控制電路，實際上就是選用一些典型的控制環(huán)節(jié)（邏輯單元）進行拼湊，并在拼湊中進行修改和補充，直到滿足預(yù)定的控制要求（邏輯功能）為止。經(jīng)驗法設(shè)計出的控制電路，不是太復(fù)雜就是可靠性太差。其原因第一是沒有充分應(yīng)用邏輯代數(shù)作工具去分析控制電路的邏輯功能與其結(jié)構(gòu)的內(nèi)在關(guān)系，針對設(shè)計要求作有計劃的設(shè)計，而是東拼西湊，使用的邏輯環(huán)節(jié)不多就少；第二，經(jīng)驗設(shè)計法無固定的設(shè)計方法和步驟，規(guī)律性差，主要依靠設(shè)計者的經(jīng)驗摸索進行，帶有相當(dāng)?shù)拿つ啃浴?/p>

邏輯設(shè)計的主要優(yōu)點就在于能充分應(yīng)用數(shù)學(xué)工具和表格，全面考慮控制電路的邏輯關(guān)系，按照一定的方法和步驟設(shè)計出符合要求的控制電路。用邏輯設(shè)計法設(shè)計出的控制電路，精煉、可靠。

用經(jīng)驗法設(shè)計電氣控制電路，實際上就是選用一些典★電氣線路的邏輯表示一、電器元件的邏輯表示

(1)各元件常開、常閉觸點的表示常開觸點用原變量、常閉觸點用反變量表示。用KA、KM、SQ、SB分別表示繼電器、接觸器、行程開關(guān)、按鈕的常開（動合）觸頭；用、、、表示其相應(yīng)的常閉（動斷）觸頭。

(2)開關(guān)元件、觸點等為1、0的含義電路中開關(guān)元件的受激狀態(tài)（如繼電器線圈得電，行程開關(guān)受壓）為“1”狀態(tài)；開關(guān)元件的原始狀態(tài)（如繼電器線圈失電，行程開關(guān)未受壓）為“0”狀態(tài)，觸頭的閉合狀態(tài)為“1”狀態(tài)，觸頭的斷開狀態(tài)為“0”狀態(tài)。KA

KM

SQ

SB

★電氣線路的邏輯表示一、電器元件的邏輯表示(1)各元件常

這樣，下列各式就有了明確意義：

KA=1繼電器線圈處于得電狀態(tài)

KA=0繼電器線圈處于失電狀態(tài)

KA=1繼電器常開觸頭閉合

KA=0繼電器常開觸頭斷開

=1繼電器常閉觸頭閉合

=0繼電器常閉觸頭斷開從上述規(guī)定看出，開關(guān)元件本身狀態(tài)的“1”（線圈得電）、“0”取值和它的常開觸頭的“1”、“0”取值一致，而和其常閉觸頭的取值相反。KA

KA

這樣，下列各式就有了明確意義：KAKA邏輯代數(shù)的基本邏輯關(guān)系及串并聯(lián)電路邏輯表示

1.邏輯或KM=KA1+KA2

，與并聯(lián)電路相對應(yīng)，如圖(a)所示。

2.邏輯與KM=KA1·KA2

與串聯(lián)電路相對應(yīng)，如圖(b)所示。3.邏輯非

在邏輯代數(shù)的兩個取值中，=1，=0，若令A(yù)=1，則=0。反之，A=0，則=1。如KA表示電器的常開觸頭，那么則表示它的常閉觸頭。KA1KA2KMKMKA1KA2圖（a）圖（b）KA

KMKA邏輯代數(shù)的基本邏輯關(guān)系及串并聯(lián)電路邏輯表示1.邏輯或KM電氣線路的邏輯表示

有了上述規(guī)定和基本邏輯關(guān)系，我們就可以應(yīng)用邏輯代數(shù)這一工具對電路進行描述和分析。具體步驟是：以某一控制電器的線圈為對象，寫出與此對象有關(guān)的電路中各控制元件、信號元件、執(zhí)行元件、保護元件等，它們觸頭間相互聯(lián)接關(guān)系的邏輯函數(shù)表達式（均以未受激時的狀態(tài)來表示）。有了各個電氣元件（以線圈為對象）的邏輯表達式后，當(dāng)發(fā)出主令控制信號時（如按一下按紐或某開關(guān)動作），我們可分析判斷哪些邏輯表達式輸出為“1”（表示那個電器線圈得電），哪些表達式由“1”變?yōu)椤?”。從而可進一步分析那些電動機或電磁閥等運行狀態(tài)改變，使機床各運動部件的運行發(fā)生何種變化等。電氣線路的邏輯表示有了上述規(guī)定和基本邏輯關(guān)系

上圖接觸器控制的電機直接起停的控制電路中，寫出接觸器線圈KM的邏輯表達式為：為了方便,也可以用下述方式表示，即線圈

上式表示接觸器KM線圈的得電與失電由停止按鈕SB1、起動按鈕SB2、熱繼電器FR和自鎖觸頭KM控制。SB2FRKMSB1KM觸點上圖接觸器控制的電機直接起停的控制電路中，寫出

另外，需要注意的是：在寫出一個控制電路的邏輯表達式時，電路中有幾個電磁元件，就要寫出幾個表達式。如寫出接觸器聯(lián)鎖的實現(xiàn)電機正反轉(zhuǎn)的控制電路的邏輯表達式如下：

SBKMFKMRSBFKMFKMFSBRKMRKMR.....FR另外，需要注意的是：在寫出一個控制電路的邏輯邏輯代數(shù)的基本性質(zhì)及應(yīng)用舉例

※基本性質(zhì)序號名稱恒等式1基本定律0和1定則0+A=A20?A=0 31+A=141?A=A5互補定律67同一定律A+A=A8A?A=A9反轉(zhuǎn)定律10交換律A+B=B+A11A?B=B?A12結(jié)合律（A+B）+C=A+（B+C）13（A?B）?C=A?（B?C）14分配律A?（B+C）=AB+AC 15（A+B）（A+C）=A+BC16吸收律A+AB=A1718A?（A+B）=A192021摩根定律22邏輯代數(shù)的基本性質(zhì)及應(yīng)用舉例※基本性質(zhì)序號名稱恒※應(yīng)用舉例①化簡電路，例圖中KM的邏輯表達式為:化簡后為:化簡后的電路如右圖所示。KA1KA2KA3KA2KA3KA3KA3KA2KA2KA1KA1KMKM※應(yīng)用舉例①化簡電路，例圖中KM的邏輯表達式為:化簡后為:②表征電路根據(jù)給定的邏輯表達式來得到相應(yīng)的觸點電路。例1

已知某控制電路的邏輯表達式為試畫出該觸點電路。例2

已知某控制電路的邏輯表達式如下:試畫出該觸點電路。②表征電路根據(jù)給定的邏輯表達式來得到相應(yīng)的觸點電路。例1

設(shè)計出的邏輯控制電路，特別是用經(jīng)驗法設(shè)計出的邏輯控制電路，往往使用了一些多余的電器或觸點，降低了電路的經(jīng)濟性和可靠性，有必要將它化簡為功能相同的最簡化電路。最簡化邏輯電路是指使用電器和觸點數(shù)量最少、結(jié)構(gòu)最簡單的邏輯電路。

觸點電路的化簡控制電路包括兩種類型：單端輸出電路：多端輸出電路：包含一個被控電器的電路。包含多個被控電器的電路?；喍喽溯敵鲭娐返囊话悴襟E如下：

①列寫待化簡電路的全部邏輯表達式；②分別將它們化簡為最佳化邏輯表達式；③將各最佳化邏輯表達式轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的觸點電路；④簡化整體電路：合并相同觸點組。設(shè)計出的邏輯控制電路，特別是用經(jīng)驗法設(shè)計出的邏一、公式法化簡邏輯函數(shù)

公式化簡法即邏輯代數(shù)化簡法，它應(yīng)用邏輯代數(shù)的有關(guān)公式來化簡邏輯函數(shù)。例1

用公式法化簡下圖所示電路。KA1KM1KA3KA2KA4KA1KA4KA2KA3KA2KA4KA1KA5KA2KA5KM2KA1KA4一、公式法化簡邏輯函數(shù)公式化簡法即邏輯代數(shù)化簡

用合并電路圖中功能相同的觸點來簡化電路的方法稱電路圖化簡法。

KA1KM1KA3KA2KA4KA1KA4KA2KA5KM212KA1KM1KA3KA4KA4KA2KA5KM234KA1KM1KA3KA4KA2KA5KM2對嗎？用合并電路圖中功能相同的觸點來簡化電路的方法例2

用公式法化簡下圖所示電路。KA1KM1KA1KA2KA3KA3KA2KA1KM2KA2KA1KA3KA4KA1KA1KM1KA3KM2KA2例2用公式法化簡下圖所示電路。KA1KM1KA1KA2覆蓋法化簡邏輯函數(shù)

邏輯函數(shù)是由邏輯變量經(jīng)與、或、非運算組成的。覆蓋法用若干相互平行的線段分別表示邏輯變量，將其投影到坐標(biāo)軸上，在一維空間內(nèi)作交、并、補運算，用得到的集合去覆蓋函數(shù)在坐標(biāo)軸上的投影，故稱覆蓋法。

覆蓋法可以用于化簡邏輯函數(shù)、證明邏輯代數(shù)公式。設(shè)計組合電路時，常用覆蓋法列出電路的邏輯表達式。覆蓋法化簡邏輯函數(shù)邏輯函數(shù)是由邏輯變量經(jīng)與、例

用覆蓋法化簡邏輯函數(shù)。視變量為一維空間上的集合，用線段I1I2表示全集，用任意線段A1A2、B1B2分別表示變量Ａ、Ｂ，I1I2的覆蓋范圍一定不小于A1A2和B1B2

。選I1I2作為坐標(biāo)軸，將A1A2

、B1B2分別投影到I1I2上，a、b在I1I2上的投影為A'1A'2和B'1B'2，如圖所示。

I1I2A1A2B1B2所覆蓋的區(qū)域為：

所覆蓋的區(qū)域為：所覆蓋的區(qū)域為：所覆蓋的區(qū)域為：例用覆蓋法化簡邏輯函數(shù)（一）變量真值表及最小項

n個變量可能出現(xiàn)的取值狀態(tài)的集合稱為n個變量的真值或全值。由它們排成的表格稱為n個變量的真值表或全值表。

在n個變量的真值表中，用原變量代替該變量的取“1”狀態(tài)，反變量代替其“0”狀態(tài)，按行分別組成“與”函數(shù)，這些“與”函數(shù)分別稱為n個變量邏輯函數(shù)的最小項。

借助函數(shù)真值表，可以使覆蓋法化簡邏輯函數(shù)的工作規(guī)范化，應(yīng)用更方便。

（一）變量真值表及最小項n個變量可能出現(xiàn)的取

任意一個邏輯函數(shù)的數(shù)學(xué)意義是：數(shù)目確定的變量在所有符合規(guī)定的取值情況下，經(jīng)邏輯運算后，函數(shù)均取“1”值。邏輯函數(shù)的物理意義可以這樣理解：一個邏輯函數(shù)取“1”值，就意味著這個函數(shù)對應(yīng)的邏輯電路中被控電器通電。而符合規(guī)定的各種變量取值情況則是函數(shù)取“1”值的條件。這種條件不能不存在，也不能沒有限制。如果變量在任何取值情況下函數(shù)都不能取“1”值（即函數(shù)取“1”的條件不存在），就相當(dāng)于被控電器永遠不能通電；若變量在任何取值情況下均取“1”值（即沒有條件限制），就相當(dāng)于被控電器恒被接通。這兩種情況都使電路失去了控制作用。只有當(dāng)變量的取值情況符合規(guī)定條件時函數(shù)才能取“1”值，這樣的邏輯函數(shù)才有意義，相應(yīng)的邏輯電路才有正確的控制作用。

任意一個邏輯函數(shù)的數(shù)學(xué)意義是：數(shù)目確定的變量（二）真值表覆蓋化簡法

覆蓋化簡法不僅適用于完全真值表，也適用于不完全真值表。用真值表覆蓋法化簡邏輯函數(shù)比用卡諾圖簡單，特別是變量個數(shù)多、真值表不完全時，其優(yōu)點更為突出。1.完全真值表覆蓋化簡法

包含了組成函數(shù)的變量和函數(shù)的全部取值狀態(tài)的表格稱為函數(shù)真值表或全值表。函數(shù)真值表有一個重要特征即從變量取值狀態(tài)集合中的一種情況到函數(shù)取值狀態(tài)集合中的某種情況，呈單值對應(yīng)（映射）關(guān)系。為了便于利用真值表進行覆蓋法化簡，將真值表中格子內(nèi)的“1”用頂格線段表示，格子內(nèi)的“0”則略去。用表示變量取“1”值的線段組成適當(dāng)?shù)慕?、并、補集去覆蓋表示函數(shù)取“1”值的線段，便可得到函數(shù)化簡后的邏輯表達式。

（二）真值表覆蓋化簡法覆蓋化簡法不僅適用于例

用真值表覆蓋化簡法化簡下面兩個邏輯函數(shù)。

（1）繪制真值表的矩形表格；（2）逐行填寫變量真值；（3）逐項填寫函數(shù)真值；（4）進行覆蓋化簡用真值表中表示變量取“1”值的線段構(gòu)成適當(dāng)?shù)慕?、并、補集去覆蓋表示待化簡函數(shù)取“1”值的線段。覆蓋時可參照下面的原則：化簡步驟如下：a.盡量選用覆蓋范圍大的變量集合（一般用交集）去覆蓋待化簡函數(shù)取“1”值區(qū)域，這樣可以得到好的化簡效果；

b.一次覆蓋不完，可以多次覆蓋，直到完全覆蓋為止；

c.不論是一次或多次覆蓋，都絕不允許覆蓋范圍超出函數(shù)取“1”值的區(qū)域，否則將會得出錯誤的結(jié)果。例用真值表覆蓋化簡法化簡下面兩個邏輯函數(shù)。（用變量組成的不同集合去覆蓋待化簡函數(shù)可以得到不同的化簡結(jié)果。在不超出待化簡函數(shù)取“1”值區(qū)域的前提下，應(yīng)當(dāng)盡量選用取“1”值范圍大的變量集合去覆蓋待化簡函數(shù)的取“1”區(qū)域，以獲得最簡化邏輯表達式。因為一般覆蓋范圍越大的“與項”所包含的“與”因子數(shù)越少，由它組成的邏輯表達式就越簡單，其對應(yīng)電路所使用的觸點數(shù)就越少，電路就越簡單。BACf1f212345670①①③②②②③①①③用變量組成的不同集合去覆蓋待化簡函數(shù)可以得到不同的化簡結(jié)果。2.不完全真值表覆蓋化簡法

只包含邏輯表達式中變量及函數(shù)的部分取值狀態(tài)的表格稱為函數(shù)的部分真值表（不完全真值表）。在電路的邏輯設(shè)計中遇到的絕大部分屬于不完全真值表。表中變量的取值狀態(tài)由信號元件和中間記憶元件的取值狀態(tài)決定，通常也不按二進制順序排列；函數(shù)的取值狀態(tài)由設(shè)計中的具體要求確定。用覆蓋法化簡不完全真值表中的邏輯函數(shù)，可以不考慮禁止項的影響，也不必使用手續(xù)繁雜的阻塞措施，化簡方法與完全真值表覆蓋化簡法相同。

例

根據(jù)表中所示變量的取值狀態(tài)，用覆蓋法化簡下面兩個函數(shù)：化簡后的結(jié)果為:2.不完全真值表覆蓋化簡法只包含邏輯表達式中必須強調(diào)指出：表中所示不完全真值表的變量取值狀態(tài)是?1和?2得到相應(yīng)化簡結(jié)果的特定條件，如果離開這個前提就不能得到對應(yīng)結(jié)果。

BACf1f2123456①②②②③①③②必須強調(diào)指出：表中所示不完全真值表的變量取值狀態(tài)是?1和?2若某邏輯函數(shù)的變量及結(jié)果的取值狀態(tài)如下表所示，則函數(shù)?1

和?2

化簡后又能得到什么結(jié)果呢？BACf1f2123456若某邏輯函數(shù)的變量及結(jié)果的取值狀態(tài)如下表所示，則函數(shù)?1和橋形(H形)觸點電路

在前面化簡邏輯電路的例子中，已經(jīng)涉及到合并電路圖中相同觸點（或觸點組）來簡化電路的方法——電路圖化簡法。下面，我們以單端輸出電路為例，討論用電路圖化簡法化簡邏輯電路的一種特殊情況——將∏形觸點電路化簡為橋形（Η形）觸點網(wǎng)絡(luò)。

用公式法或幾何法化簡單端輸出的邏輯電路時，就化簡前、后電路的形式看，它們都屬于由觸點串、并或混聯(lián)組成的∏形電路。如果單端輸出的∏形電路是由最佳化邏輯表達式作出，就不能再指望用提公因式的辦法合并相同觸點。但是，當(dāng)它符合某種特定條件時，還可以通過電路圖化簡法繼續(xù)化簡。橋形(H形)觸點電路在前面化簡邏輯電路的例子中?=AB+DC+AEC+DEB

可通過邏輯法化簡為：

?=A(B+EC)+D(C+EB)

?=(A+ED)B+(D+EA)C

或例如，邏輯函數(shù)

后面兩個邏輯表達式已經(jīng)是最佳化邏輯表達式。由以上三個邏輯表達式直接給出的電路分別如下圖（a）～（c）所示。ABDCACDBEEfABECDCfEBABEDDCfEA(a)(b)(c)∏形電路?=AB+DC+AEC+DEB可通過邏輯法化簡為：?=A

由最佳化邏輯表達式直接給出的電路一定是最簡化電路嗎？不一定。例如，上圖（b）電路就可以通過電路圖化簡法繼續(xù)化簡，其化簡過程如下圖（a）～（c）所示。

可見，圖（c）所示橋形觸點電路與上頁圖（a）～（c）所示∏形電路邏輯功能完全相同，但所使用的觸點比∏形電路少得多。橋形觸點電路是相同邏輯功能電路中的最簡化電路。

ABECDCfEBABEDCf(a)(c)由∏形電路變換為橋形電路1234ABCDCf1234BEE(b)由最佳化邏輯表達式直接給出的電路一定是最簡化

上面的例子說明，由最佳化邏輯表達式直接作出的觸

電路圖化簡法不僅適用于單端輸出電路，也適用于多端輸出電路。但不論哪一種電路，都必須滿足化簡前后邏輯功能完全相同（或等效）的前提條件，即化簡前后電路的邏輯表達式應(yīng)相同。

應(yīng)該指出，雖然電路圖化簡法是一種普遍適用的方法，但不是所有的邏輯電路都可以通過這種方法化簡為橋形觸點電路，只有符合特定條件的∏形觸點電路才可以化為橋形觸點電路。點電路不一定是最簡化電路。因此，在化簡邏輯電路時，不僅需要用代數(shù)法或幾何法進行化簡，而且還可以通過電路圖化簡法進一步化簡電路。

上面的例子說明，由最佳化邏輯表達式直接作出的觸

在∏形觸點電路的部分電路中：包含觸點相同,但觸點所在位置不同。例

用電路圖化簡法,化簡由下面邏輯函數(shù)所描述的多端輸出電路。K1=AB+DEBK2=DC+AECABDCACDBEEfABECDCfEBABEDDCfEA(a)(b)(c)∏形電路在∏形觸點電路的部分電路中：包含觸點相同,組合電路與時序電路一、組合電路

電路的工作狀態(tài)只取決于當(dāng)時各輸入信號取值狀態(tài)的邏輯電路稱為組合電路。電路的工作狀態(tài)是指電路中各被控電器的取值狀態(tài)。

X1X2L000010100111X1X2f1f20000010010101111X1X2LX2f1X1f1f2組合電路及真值表(a)(b)組合電路與時序電路一、組合電路電路的工作狀態(tài)只取組合電路有以下兩個特點：

（1）任何情況下，輸入信號的任意一組取值狀態(tài)都能嚴(yán)格地確定電路的一種穩(wěn)定工作狀態(tài)，而與輸入信號到達的先后順序及電路原先的工作狀態(tài)無關(guān)，即符合函數(shù)真值表的性質(zhì)特征。因此，組合電路中函數(shù)與變量的狀態(tài)關(guān)系可以用真值表表示。

（2）電路某種穩(wěn)定工作狀態(tài)的持續(xù)時間與相應(yīng)輸入信號的持續(xù)時間一致。為了保證電路能保持較長時間的穩(wěn)定工作狀態(tài)，輸入信號需使用長信號。例如，通常使用具有機械保持作用的扳把開關(guān)、行程開關(guān)等作信號元件。

由于組合電路中函數(shù)與變量的狀態(tài)關(guān)系可以用真值表表示，所以組合電路的設(shè)計并不困難?？梢愿鶕?jù)設(shè)計要求作出函數(shù)真值表，用代數(shù)法或幾何法求解并化簡邏輯函數(shù)，從而設(shè)計出符合要求的組合電路。

組合電路有以下兩個特點：（1）任何情況下，輸入信號的例

用K1、K2、K3三個開關(guān)控制黃、綠、紅三盞燈。要求有開關(guān)合上則黃燈亮；合上任意奇數(shù)個開關(guān)綠燈亮；合上任意偶數(shù)個開關(guān)紅燈亮。根據(jù)上述要求設(shè)計一個控制電路。解

設(shè)Y、G、R分別為黃、綠、紅燈?？紤]到普通開關(guān)的觸點不夠本電路使用，分別用繼電器KA1、KA2、KA3擴展開關(guān)K1、K2、K3的觸點。本例是一個組合電路的設(shè)計題目。

（1）作函數(shù)真值表

（2）求解邏輯函數(shù)

（3）繪制電路圖（4）電路圖的簡化（合并相同觸點）

例用K1、K2、K3三個開關(guān)控制黃、綠、紅三盞燈。要KA2KA1KA3fYfGfRKA2KA1KA3fYfGfR現(xiàn)代電氣控制技術(shù)教學(xué)課件作者任振輝現(xiàn)代電氣控制技術(shù)第3章二、時序電路電路的工作狀態(tài)不僅取決于電路當(dāng)時輸入信號的狀態(tài)，而且還與電路原先的工作狀態(tài)有關(guān)，這樣的邏輯電路稱為時序電路。時序電路原先的工作狀態(tài)又與電路過去接受輸入信號的順序有關(guān)。

SB2KMSB1KMSB1SBSB2KM1KM1KM2KM2KM2KM1KM2L圖（a）圖（b）二、時序電路電路的工作狀態(tài)不僅取決于電路當(dāng)時通過對以上電路分析可知，時序電路有以下特點：

（1）時序電路的當(dāng)前工作狀態(tài)不能單憑當(dāng)時輸入信號的取值狀態(tài)來決定，還必須考慮輸入信號到達的時間順序。因此，不能用前述函數(shù)真值表正確地反應(yīng)變量的全部取值狀態(tài)與電路工作狀態(tài)之間的關(guān)系。

（2）由于時序電路有記憶功能，因此，輸入信號可以使用（或部分使用）短信號。例如使用具有自動復(fù)位的按鈕、行程開關(guān)等作信號元件。

（3）在時序電路中至少存在一個反饋環(huán)節(jié)，這是時序電路區(qū)別于組合電路的根本原因。

由于時序電路的工作狀態(tài)與輸入變量取值狀態(tài)間的關(guān)系不能用函數(shù)真值表表示，所以設(shè)計時序電路，需要通過狀態(tài)轉(zhuǎn)換表

來進行。

通過對以上電路分析可知，時序電路有以下特點：（1）

（1）由于時序電路具有記憶(自保持)功能，致使輸入信號的某些相同取值狀態(tài)下不能對應(yīng)電路同一種工作狀態(tài)，是時序電路區(qū)別于組合電路的特征之一。

（2）電路的當(dāng)前工作狀態(tài)與輸入信號的到達順序有關(guān)是時序電路區(qū)別于組合電路的又一特征。時序電路區(qū)別于組合電路的兩個特征：（1）由于時序電路具有記憶(自保持)功能，致使輸入時序電路的邏輯設(shè)計按鈕、行程開關(guān)等接觸器、繼電器等信號元件狀態(tài)邏輯表達式設(shè)置記憶元件電路圖狀態(tài)表工藝流程圖工藝要求執(zhí)行元件狀態(tài)（1）根據(jù)工藝要求確定邏輯變量，列出狀態(tài)轉(zhuǎn)換表；（2）為區(qū)分所有狀態(tài)，增設(shè)必要的中間