电气控制的逻辑设计
电气控制技术与PLC第 4 章
线路
(1) 控制线路应标准。尽量选用标准的、常用的或经过实
际考验过的线路和环节。必要时，可以使用逻辑代数化简电 路，优化电路结构。
元件 (2)
尽量减少电器数量，采用标准件，尽可能选用相同型
号的电器元件，以减少备用量。
9
(3)尽量缩短连接的数量和长度
6.变频变压调速；
27
4.2 电气控制线路 的设计方法
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电气控制线路的设计方法
电气控制线路的设计方法通常有两种:
一种是一般设计法，也叫经验设计法。它是根据生产工 艺要求，利用各种典型的线路环节，直接设计控制线路。 一种是逻辑设计法，它根据生产工艺要求，利用逻辑
代数来分析、设计线路。
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4.2.1
大感应 电动势
并联放电 电阻R
断开时
误动作
18
(2)应尽量避免电器依次动作的现象
在线路中应尽量避免许多电器依次动作才能接通另一 个电器的现象。
(a) 不合理接线 (b) 合理接线 图3.5 减少多个电气元器件依次通电
19
(3) 避免出现寄生电路
寄生电路: 控制电路在正常工作或 事故情况下，发生意外接通 的电路叫寄生电路。若控制 电路中存在寄生电路，将破
固有动 作时间
释放延 时作用
图3.7 触点的“竞争”与“冒险” 21
(5) 正确连接电器的触头
避免在电器触头上引起短路。
拉弧短路
图4.8 正确连接电器的触头
22
4、完善的保护环节
电气控制线路应具有完善的保护环节，用以保护电网、 电动机、控制电器以及其他电器元件，消除不正常工作时的 有害影响，避免因误操作而发生事故。 1、短路保护：常用的短路保护元器件有熔断器和自动空 气开关； 2、过载保护：常用的过载保护器件是热继电器； 3、过流保护：过流保护：常用电磁式过电流继电器实 现； 4、零电压与欠电压保护：措施：零压保护继电器；在用 按钮操作的设备中，利用按钮的自动恢复作用和接触器的自 锁作用；
第三章 电气控制系统设计
3．集中式空调机组电气控制电路工作过程分析 空调机组主要有新风阀、回风阀、排风阀、过
滤器、冷/热盘管、送风机、回风机、加湿器组成。 控制原理： 电动风阀与送风机、回风机联锁控制，当送风
机、回风机关闭时，电动风阀（新风、回风、排风 风阀）都关闭。新风阀与排风阀动作同步，与回风 阀动作相反。根据新风、回风以及送风焓值的比较， 调节新风阀和回风阀的开度。
2．电梯电气控制要求 （1）电梯曳引电机 （2）电梯门机 （3）电气控制要求
(二)电梯电气控制系统 1．交流双速电动机拖动系统的主电路
图3-27是常见的双速电梯拖动电动机主电路。
2．电梯的控制电路 电梯的控制电路由多个基本环节组成，为了便于
分析可将其分成主拖动控制，电梯运行过程控制，自 动开关门控制，呼梯、记忆及消号控制，自动定向及 截梯控制，选层、记忆信号消除控制，信号及指示控 制，轿内照明控制，线路保护九个环节。
如图3-14b控制电路1。
如图3-14c控制电路2。
（二）消防水泵的控制
消防泵和喷淋泵分别为消火栓系统和水喷淋系
统的主要供水设备。 1．室内消火栓给水泵电气控制 图3-15为消防水泵电气控制的一种方案，两台
泵互为备用，备用泵自动投入。 正常运行时，电源开关和SA1均合上。SA2为水
泵检修双投开关，不检修时放在运行位置，
（2）排烟类
1）排烟口：电动、手动或远距离开启，与排烟 风机联动，可设280℃关闭装置，安装于排烟区域的 顶棚或墙壁上。
2）排烟阀：安装在排烟系统管路上，平时一般 呈关闭状态，火灾时手动或电动开启，起排烟作用。 当排烟管道内烟气温度达到280℃时关闭，在一定时 间内能满足耐火稳定性和耐火完整性要求，起排烟 作用的阀门。
第二节 常用建筑设备的 电气控制电路设计
电气控制电路设计规范
电气控制电路设计规范(1)【引入】电器图以各种图形、符号和突显等形式来表示电气系统中各电器设备、装置、元器件的相互连接关系。
电器图是联系电气设计、生产、维修人员的工程语言，能正确、熟练的识读电气图是从业人员必备的基本技能。
一、电气图的作用与分类为了表达电气控制系统的设计意图，便于分析系统工作原理、安装、调试和检修控制系统，必须采用统一图形符号和文字符号。
1.电气系统图和框图2.电气原理图3.电器布置图4.电器安装接线图5.功能图6.电气元件配置明细表二、电气图阅读的基本方法1.电气图阅读的基本方法1)主电路分析2)控制电路分析3)辅助电路分析4)联锁和保护环节分析5)总体检查2.电气图阅读1)主电路阅读2)阅读控制电路三、电气控制电路设计规范1.电气工程制图内容电气控制系统是由若干电器元件按照一定要求连接而成，从而实现设备或装置的某种控制目的。
为了便于对控制系统进行设计、分析研究、安装调试、使用维护以及技术交流，就需要将控制系统中的各电器元件及其相互连接关系用一个统一的标准来表达，这个统一的标准就是国家标准和国际标准，我国相关的国家标准已经与国际标准统一。
用标准符号按照标准规定的方法表示的电气控制系统的控制关系的就称为电气控制系统图。
电气控制系统图包括电气系统图和框图、电气原理图、电气接线图和接线表三种形式。
各种图都有其不同的用途和规定的表达方式，电气系统图主要用于表达系统的层次关系，系统内各子系统或功能部件的相互关系，以及系统与外界的联系；电气原理图主要用于表达系统控制原理、参数、功能及逻辑关系，是最详细表达控制规律和参数的工程图；电气接线图主要用于表达各电器元件在设备中的具体位置分布情况，以及连接导线的走向。
对于一般的机电装备而言，电气原理图是必须的，而其余两种图则根据需要绘制。
绘制电气接线图则需要首先绘制电器位置图，在实际应用中电气接线图一般与电气原理图和电器位置图一起使用。
国家标准局参照国际电工委员会（IEC）颁布的标准，制定了我国电气设备有关国家标准。
程序设计方法
组合逻辑设计法适合于设计开关量控制程 序，它是对控制任务进行逻辑分析和综合，将 元件的通、断电状态视为以触点通、断状态为 逻辑变量的逻辑函数，对经过化简的逻辑函数， 利用PLC逻辑指令可顺利地设计出满足要求且较 为简练的程序。这种方法设计思路清晰，所编 写的程序易于优化。
LD X1 AND X2
INV OUT Y0
X1为A X2为B Y0为F
或非 F= A + B
LD X1 OR X2
INV OUT Y0
X1为A X2为B Y0为F
与或
F= A B + C
LD X1 AND X2 OR X3 OUT Y0
X1为A X2为B X3为C Y0为F
二、PLC程序的组合逻辑设计法
基本逻辑
逻辑表达式
PLC实现方式
与 F=AB
LD X1 AND X2 OUT Y0
X1为A X2为B Y0为F
或 F = A+B
LD X1 OR X2 OUT Y0
X1为A X2为B Y0为F
非 F= Ａ
LD X1 INV
OUT Y0
X1为A Y0为F
组合逻辑
逻辑表达式
PLC实现方式
与非 F= A B
二、PLC程序的组合逻辑设计法
3、组合逻辑设计举例
例１、三层电梯的控制。控制要求如下：
（1） （2）
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
当电梯停在一层或二层时，如果按3AX按钮呼 叫，则电梯上升到三层，由行程开关3LS停止。
当电梯停在二层或三层时，如果按1AS按钮呼叫， 则电梯下降到一层，由行程开关1LS停止。
（3） （4）
当电梯停在一层时，如果按2AS按钮呼叫，则 电梯上升到二层，由行程开关2LS停止。
电器控制原理规律及电气控制制图规律
电器控制原理规律及电气控制制图规律一．电器操纵原理设计规律分析1．电器常开触点串联当要求几个条件同时具备时，才使电器线圈得电动作，须使几个条件的常开触点串联后再与电器线圈串联。
2.电器常开触点并联当要求几个条件只要有一个具备时，就使电器线圈得电动作，须使几个条件的常开触点并联后再与电器线圈串联。
3.电器常闭触点串联当要求几个条件只要一个具备时，就使电器线圈断电，须使几个条件的常闭触点串联后再与电器线圈串联。
4. 电器常闭触点并联当要求几个条件同时都具备时，才使电器线圈断电，须使几个条件的常闭触点并联后再与电器线圈串联。
5．涉及延时电器常开触点串联当要求几个条件同时具备时，才使电器线圈得电延时动作，须使几个条件的常开触点串联后再与时刻继电器电源输入端串联，而时刻继电器通电延时闭合触点与电器线圈串联。
6.涉及延时电器常开触点并联当要求几个条件只要有一个具备时，才使电器线圈得电延时动作，须使几个条件的常开触点并联后再与时刻继电器电源输入端串联，而时刻继电器通电延时闭合触点与电器线圈串联。
7.涉及延时电器常闭触点串联当要求几个条件只要一个具备时，就使电器线圈延时断电，须使几个条件的常闭触点串联后再与断电延时时刻继电器线圈串联，时刻继电器断电延时断开触点与电器线圈串联。
8. 涉及延时电器常闭触点并联当要求几个条件同时都具备时，才使电器线圈延时断电，须使几个条件的常闭触点串联后再与断电延时时刻继电器线圈串联，时刻继电器断电延时断开触点与电器线圈串联。
9. 要求甲接触器工作时，乙接触器就不能工作，须在乙接触器的线圈电路中串入甲接触器的常闭触点。
10. 要求甲接触器工作后，乙接触器才工作，须在乙接触器线圈电路中串入甲接触器的常开触点。
11. 要求甲接触器停止工作时，乙接触器才工作，须在乙接触器线圈电路中串入甲接触器的常闭触点。
12. 要求甲接触器停止工作时，乙接触器才停止工作，须在乙接触器线圈电路中串入甲接触器的常开触点。
电气控制电路设计基础和CA
高效性
CA软件能够快速进行电路 设计和分析，缩短设计周 期。
精确性
通过模拟和优化，能够精 确预测电路性能，减少实 验次数和成本。
可扩展性
CA软件支持多种设计工具 和库，方便进行复杂电路 设计和分析。
CA在电气控制电路设计中的实现方法
选择合适的CA软件
根据设计需求选择适合的CA软 件，如AutoCAD、Eagle等。
未来电气控制电路设计将与信息技术、通 信技术、物联网等领域深度融合，形成更 广泛的交叉应用和创新。
CA在电气控制电路设计中的挑战与机遇
挑战
随着技术的不断发展，电气控制电路设计越来越复杂，对CA的要求也越来越高，需要克服技术难度大、成本高、 人才短缺等挑战。
机遇
CA在电气控制电路设计中具有广泛的应用前景，能够提高设计效率、降低成本、优化性能，为产业发展带来巨 大的机遇。同时，CA技术的发展也将推动相关产业的创新和发展。
电路仿真与分析
利用CA软件进行电路性能仿真 和分析，确保电路设计的正确 性。
电路原理图设计
使用CA软件进行电路原理图设 计和绘制。
优化与改进
根据仿真结果对电路进行优化 和改进，提高电路性能和可靠
性。
03 电气控制电路设计实例
电机控制电路设计
电机启动控制电路
通过控制接触器或继电器，实现对电机启动 和停止的控制。
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常用电气元件的符号
如开关用“S”，接触器用“KM”，继电器用“K”，传感器用 “SEN”等。
电路设计与分析方法
电路设计
根据实际需求，选择合适的电气元件，按照一定的逻辑关系进行 连接，实现所需的功能。
电路分析
电气原理图的设计方法逻辑设计法
电气原理图的设计方法逻辑设计法1．概述逻辑设计法又称逻辑分析设计法，逻辑设计法利用逻辑代数这一数学工具来进行电气控制电路设计。
对于只有开关量的自动控制系统，其控制对象与控制条件之间只能用逻辑函数式来表示，所以才适用逻辑设计法。
而对于连续变化的模拟量（如温度、速度、位移、压力等），逻辑分析设计法是不适用的。
由接触器、继电器组成的控制电路属于开关电路。
在电路中，电气元件只有两种状态：线圈通电或断电，触点闭合或断开。
这种“对立”的两种不同状态，可以用逻辑代数来描述这些电气元件在电路中所处的状态和连接方法。
对于继电器、接触器、电磁铁等元件，将通电规定为“1”状态，断电则规定为“0”状态；对于按钮、行程开关等元件，规定压下时为“1”状态，复位时为“0”状态；对于元件的触点，规定触点闭合状态为“1”状态，触点断开状态为“0”状态。
分析继电器、接触器控制电路时，元件状态常以线圈通电或断电来判定。
该元件线圈通电时，常开触点闭合，常闭触点断开。
因此，为了清楚地反映元件状态，元件的线圈和其常开触点的状态用同一字符来表示，如K，而其常闭触点的状态用该字符的“非”来表示，如（K 上面的一杠表示“非”，读非）。
若元件为“1”状态，则表示其线圈通电，继电器吸合，其常开触点闭合，其常闭触点断开。
通电、闭合都是“1”状态，断开则为“0”状态。
若元件为“0”状态，则相反。
根据这些规定，再利用逻辑代数的运算规律、公式和定律，就可以进行电气控制系统的设计了。
逻辑设计方法可以使继电接触系统设计得更为合理，设计出的线路能充分发挥元件作用，使所用的元件数量最少。
逻辑设计法不仅可以进行线路设计，也可以进行线路简化和分析。
逻辑分析法的优点是各控制元件的关系一目了然，不会遗漏。
这种设计方法能够确定实现一个开关量自动控制线路的逻辑功能所必需的、最少的中间记忆元件（中间继电器）的数目，然后有选择地设置中间记忆元件，以达到使逻辑电路最简单的目的。
采用逻辑设计法能获得理想、经济的方案，所用元件数量少，各元件能充分发挥作用，当给定条件变化时，能指出电路相应变化的内在规律。
5.5PLC程序的组合逻辑设计法
（3）画时序图 为了使逻辑关系清晰，用中间继电器 M0作为运行控制继电器，且用T0控制M1运 行时间，T1控制M1停车时间。根据要求画 出时序图如图2所示，由该图可以看出，T0 和T1组成闪烁电路，其逻辑关系表达式如 下：
2．时序逻辑设计法的编程步骤 （1）根据控制要求，明确输入/输出信号个数； （2）明确各输入和各输出信号之间的时序关系， 画出各输入和输出信号的工作时序图。 （3）将时序图划分成若干个时间区段，找出区 段间的分界点，弄清分界点处输出信号状态的 转换关系和转换条件 （4）PLC的I/O、内部辅助继电器和定时器/计数 器等进行分配。 （5）列出输出信号的逻辑表达式，根据逻辑表 达式画出梯形图。 （6）通过模拟调试，检查程序是否符合控制要 求，结合经验设计法进一步修改程序
3．时序逻辑设计举例
（1）控制要求 有M1和M2两台电机，按下启动按钮后， Ml运转l0min，停止5 min，M2与M1相反， 即M1停止时M2运行，M1运行时M2停止， 如此循环往复，直至按下停车按钮。 （2）I/O分配 X0为启动按钮、X1为停车按钮、 Y0为M1电机接触器线圈、Y1为M2电机接触 器线圈。
三、PLC程序的组合逻辑设计法
1．逻辑函数与梯形图的关系
组合逻辑设计法的理论基础是逻辑代数。在 《电子技术基础与技能》课程的数字电子电路部 分，我们学习了简单的逻辑代数（布尔代数）知 道，逻辑代数的三种基本运算“与”、“或”、 “非”都有着非常明确的物理意义。逻辑函数表 达式的线路结构与PLC梯形图相互对应，可以直接 转化。
5.5
PLC程序的逻辑设计法
1、PLC程序的组合逻辑设计法 2、序的时序逻辑设计法
一、 基本要求及学习要点
1 、了解逻辑设计法的基本原理； 2、 了解逻辑设计法的思维要点和实现方法；
(完整版)第五章 电气控制的逻辑设计
第五章 电气控制的逻辑设计逻辑设计是近年发展起来的一种新兴设计方法，它的主要优点就在于能充分应用数学 工具和表格，全面考虑控制电路的逻辑关系，按照一定的方法和步骤设计出符合要求的控 制电路。
用逻辑设计法设计出的控制电路，精炼、可靠。
第一节 电气线路的逻辑表示一、电器元件的逻辑表示为便于用逻辑代数描述电路，对电器元件状态的逻辑表示作如下规定：(1)用K 、KM 、ST 、SB 分别表示继电器、接触器、行程开关、按钮的常开(动合)触头；用 表示其相应的常闭(动断)触头。
(2)电路中开关元件的受激状态(如继电器线圈得电，行程开关受压)为“1”状态；开关元件的原始状态(如继电器线圈失电，行程开关未受压)为“o ”状态，触头的闭合状态为“1”状态，触头的断开状态为“0”状态。
K ＝1，继电器线圈处于得电状态；K ＝o ，继电器线圈处于失电状态；K ＝1，继电器常开触头闭合；K ＝o ，继电器常开触头断开；K ＝1，继电器常闭触头闭合；K ＝o ，继电器常闭触头断开。
从上述规定看出，开关元件本身状态的“1”(线圈得电)、“o ”取值和它的常开触头的‘1”、“o ”取值一致，而和其常闭触头的取值相反。
B S T S MK K 、、、二、逻辑代数的基本逻辑关系及串、并联电路的逻辑表示在逻辑代数中，常用大写字母A、B、C、…表示逻辑变量。
三、电气线路的逻辑表示有了上述规定和基本逻辑关系，就可以应用逻辑代数这一工具对电路进行描述和分析。
具体步骤是：以某一控制电器的线圈为对象，写出与此对象有关的电路中各控制元件、信号元件、执行元件、保护元件等，它们触头间相互联接关系的逻辑函数表达式(均以未受激时的状态来表示)。
有了各个电气元件(以线圈为对象)的逻辑表达式后，当发出主令控制信号时(如按一下按钮或某开关动作)，可分析判断哪些逻辑表达式输出为“1”(表示那个电器线圈得电)，哪些表达式由“1’’变为“o”。
从而可进一步分析哪些电动机或电磁阀等运行状态改变，使机床各运动部件的运行发生何种变化等。
电气控制电路的设计方法
对于开启信号来讲，当开启的转换主令信号不只一个，还需 具备其他条件才能开启，则开启信号用X开主表示，其他条件 称开启约束信号，用 X开约 表示。显然，条件都具备才能开启， 说明 X开主 与X开约 是“与”的逻辑关系，用它去代替式(2-1)、 (2-2)中X开。当关断信号不止一个，要求其他几个条件都具备 才能关断时，则关断信号用X关主表示，其他条件称为关断的 约束信号，以X关约表示。“0”状态是关断状态，显然X关主与X 关约全为“0”时，则关断信号应为“O”； X关主为“O”而X关约 =1时，则不具备关断条件，所以二者是“或”关系。以X关主 +X关约代替式(2-1)、(2-2)中，则可得起、保、停电路的一般 形式，式(2-1)扩展成式(2-3)；式(2-2)扩展成式(2-4)。
f k x 开 主 x 开 约 x 关 主 x 关 约） k （ f k x 关 主 x 关 约） ( x 开 主 x 开 约 k ) （ ( 2 3) (2 4)
例如需要设计一动力头主轴电动机的起、保、停电路， 要求滑台停在原位时，允许动力头主轴电动机起动，进给到 需要位置时，才允许停止主轴电动机。 若滑台在原位，压行程开关SA1。表示进给到需要位置 时，压行程开关SA2。起动按钮为 SB1，停止按钮为SB2， 则可用式(2-3)或式(2-4)设计继电器电路。 其中：X开主=SB1 X开约=SAl X关主= S B 2 X关约= S A 2 按式(2-3)
f K SB 1 SB 2 K
其一般形式为
fK X 开 X 关 K ( 2 Nhomakorabea 1)图2-26 起、保、停电路
式中
X开—— 开启信号 X关———— 关断信号 K———— 自保信号 fk————继电器K的逻辑函数。
电气作业控制程序范文（二篇）
电气作业控制程序范文一、引言电气作业控制程序是现代工业生产中必不可少的一部分，它能够确保电气设备的安全运行，减少事故的发生。
为了更好地了解电气作业控制程序的编写，本文将详细介绍一个典型的电气作业控制程序范文。
二、程序准备阶段1. 制定电气作业计划：根据电气设备的运行情况和维护需求，制定详细的电气作业计划，包括作业内容、作业时间、作业地点等。
2. 编写作业指导书：根据电气作业计划，编写详细的作业指导书，包括作业步骤、作业注意事项、安全措施等。
3. 准备作业所需材料和工具：根据作业指导书的要求，准备好作业所需的材料和工具，确保作业的顺利进行。
三、作业开展阶段1. 作业前准备：对作业地点进行检查，确保作业区域的清洁和安全。
工作人员穿戴好必要的防护装备，并进行必要的安全培训。
2. 作业设备的停电：根据作业计划要求，将相关设备进行停电操作，确保作业的安全进行。
3. 作业区域的隔离和标识：根据作业指导书的要求，对作业区域进行隔离，并进行必要的标识，确保其他人员不会进入作业区域。
4. 作业员进入作业区域：作业员根据作业计划和作业指导书的要求，进入作业区域开始作业。
在作业过程中，严格按照作业指导书的要求进行操作，注意安全事项。
5. 作业过程中的检查和记录：在作业过程中，定期检查作业设备的运行状态，并记录相关数据。
6. 作业结束：作业员在完成作业后，对作业现场进行整理，将作业区域恢复到正常状态。
同时，将作业过程中的记录整理好，以备后续分析和参考。
四、作业安全控制1. 安全培训：在作业开始之前，对作业人员进行必要的安全培训，包括作业步骤、安全措施、应急处理等。
2. 作业指导书的编写：在编写作业指导书时，要充分考虑安全因素，明确作业的风险和安全措施，并详细说明作业注意事项。
3. 作业设备的停电操作：在作业前，必须确保相关设备已经停电，并采取必要的措施，防止误操作导致电气伤害。
4. 作业区域的隔离和标识：在作业区域进行隔离和标识时，要清楚明确作业区域的范围，并设置防护设施，防止他人误入作业区域。
电气控制的逻辑设计
电⽓控制的逻辑设计第五章电⽓控制的逻辑设计逻辑设计是近年发展起来的⼀种新兴设计⽅法，它的主要优点就在于能充分应⽤数学⼯具和表格，全⾯考虑控制电路的逻辑关系，按照⼀定的⽅法和步骤设计出符合要求的控制电路。
⽤逻辑设计法设计出的控制电路，精炼、可靠。
第⼀节电⽓线路的逻辑表⽰⼀、电器元件的逻辑表⽰为便于⽤逻辑代数描述电路，对电器元件状态的逻辑表⽰作如下规定：(1)⽤K 、KM 、ST 、SB 分别表⽰继电器、接触器、⾏程开关、按钮的常开(动合)触头；⽤表⽰其相应的常闭(动断)触头。
(2)电路中开关元件的受激状态(如继电器线圈得电，⾏程开关受压)为“1”状态；开关元件的原始状态(如继电器线圈失电，⾏程开关未受压)为“o ”状态，触头的闭合状态为“1”状态，触头的断开状态为“0”状态。
K ＝1，继电器线圈处于得电状态；K ＝o ，继电器线圈处于失电状态；K ＝1，继电器常开触头闭合；K ＝o ，继电器常开触头断开；K ＝1，继电器常闭触头闭合；K ＝o ，继电器常闭触头断开。
从上述规定看出，开关元件本⾝状态的“1”(线圈得电)、“o ”取值和它的常开触头的‘1”、“o ”取值⼀致，⽽和其常闭触头的取值相反。
⼆、逻辑代数的基本逻辑关系及串、并联电路的逻辑表⽰在逻辑代数中，常⽤⼤写字母A 、B 、C 、…表⽰逻辑变量。
三、电⽓线路的逻辑表⽰有了上述规定和基本逻辑关系，就可以应⽤逻辑代数这⼀⼯具对电路进⾏描述和分析。
具体步骤是：以某⼀控制电器的线圈为对象，写出与此对象有关的电路中各控制元件、信号元件、执⾏元件、保护元件等，它们触头间相互联接关系的逻辑函数表达式(均以未受激时的状态来表⽰)。
有了各个电⽓元件(以线圈为对象)的逻辑表达式后，当发出主令控制信号时(如按⼀下按钮或某开关动作)，可分析判断哪些逻辑表达式输出为“1”(表⽰那个电器线圈得电)，哪些表达式由“1’’变为“o ”。
从⽽可进⼀步分析哪些电动机或电磁阀等运⾏状态改变，使机床各运动部件的运⾏发⽣何种变化等。
电气自动化控制系统及设计5篇(22页)
电气自动化控制系统及设计（第一篇：概述）一、电气自动化控制系统的基本概念电气自动化控制系统，是指利用电气元件、电子器件、计算机技术、网络通信技术等，对生产过程、机械设备等进行自动监测、控制、调节和保护的系统。
它以提高生产效率、降低劳动强度、保证产品质量、节约能源、改善生产环境为目标，广泛应用于国民经济的各个领域。
二、电气自动化控制系统的主要组成部分1. 控制器：控制器是电气自动化控制系统的核心，负责对整个系统进行指挥、协调和监控。
常见的控制器有可编程逻辑控制器（PLC）、工业控制计算机（IPC）等。
2. 执行器：执行器接收控制器的指令，对生产设备进行操作，如电动机、气动元件、液压元件等。
3. 传感器：传感器用于实时监测生产过程中的各种参数，如温度、压力、流量、位置等，并将这些参数转换为电信号传输给控制器。
4. 通信网络：通信网络将控制器、执行器、传感器等设备连接起来，实现数据传输和共享。
5. 人机界面（HMI）：人机界面用于实现人与控制系统的交互，包括参数设置、数据显示、故障诊断等功能。
三、电气自动化控制系统设计原则1. 安全性：在设计过程中，要充分考虑系统的安全性，确保生产过程中的人身安全和设备安全。
2. 可靠性：系统设计应保证在各种工况下都能稳定运行，降低故障率。
3. 灵活性：系统设计要具有一定的灵活性，便于后期升级和扩展。
4. 经济性：在满足生产需求的前提下，尽量降低系统成本，提高投资回报率。
5. 易操作性：系统设计要考虑操作人员的技能水平，使操作简便、直观。
电气自动化控制系统及设计（第二篇：设计方法与技术）四、电气自动化控制系统的设计方法1. 需求分析：在进行系统设计前，要充分了解生产过程的需求，包括工艺流程、设备性能、控制要求等，为后续设计提供依据。
2. 系统方案设计：根据需求分析结果，制定系统方案，包括选择合适的控制器、执行器、传感器等设备，以及确定通信网络和人机界面。
3. 控制逻辑编程：根据生产工艺要求，编写控制程序，实现对设备的自动控制。
电气控制的逻辑设计
第五章 电气控制的逻辑设计逻辑设计是近年发展起来的一种新兴设计方法，它的主要优点就在于能充分应用数学 工具和表格，全面考虑控制电路的逻辑关系，按照一定的方法和步骤设计出符合要求的控 制电路。
用逻辑设计法设计出的控制电路，精炼、可靠。
第一节 电气线路的逻辑表示一、电器元件的逻辑表示为便于用逻辑代数描述电路，对电器元件状态的逻辑表示作如下规定：(1)用K 、KM 、ST 、SB 分别表示继电器、接触器、行程开关、按钮的常开(动合)触头；用 表示其相应的常闭(动断)触头。
(2)电路中开关元件的受激状态(如继电器线圈得电，行程开关受压)为“1”状态；开关元件的原始状态(如继电器线圈失电，行程开关未受压)为“o ”状态，触头的闭合状态为“1”状态，触头的断开状态为“0”状态。
K ＝1，继电器线圈处于得电状态；K ＝o ，继电器线圈处于失电状态；K ＝1，继电器常开触头闭合；K ＝o ，继电器常开触头断开；K ＝1，继电器常闭触头闭合；K ＝o ，继电器常闭触头断开。
从上述规定看出，开关元件本身状态的“1”(线圈得电)、“o ”取值和它的常开触头的‘1”、“o ”取值一致，而和其常闭触头的取值相反。
二、逻辑代数的基本逻辑关系及串、并联电路的逻辑表示在逻辑代数中，常用大写字母A 、B 、C 、…表示逻辑变量。
三、电气线路的逻辑表示 有了上述规定和基本逻辑关系，就可以应用逻辑代数这一工具对电路进行描述和分析。
具体步骤是：以某一控制电器的线圈为对象，写出与此对象有关的电路中各控制元件、信号元件、执行元件、保护元件等，它们触头间相互联接关系的逻辑函数表达式(均以未受激时的状态来表示)。
有了各个电气元件(以线圈为对象)的逻辑表达式后，当发出主令控制信号时(如按一下按钮或某开关动作)，可分析判断哪些逻辑表达式输出为“1”(表示那个电器线圈得电)，哪些表达式由“1’’变为“o ”。
从而可进一步分析哪些电动机或电磁阀等运行状态改变，使机床各运动部件的运行发生何种变化等。
电气控制线路设计方法
电气控制线路设计方法目录：一、电气原理图设计的基本步骤 (1)二、电气原理图的设计方法及设计实例 (1)三、原理图设计中应注意的问题 (6)原理线路设计是原理设计的核心内容。
在总体方案确定之后，具体设计是从电气原理图开始的，各项设计指标是通过控制原理图来实现的，同时它又是工艺设计和编制各种技术资料的依据。
一、电气原理图设计的基本步骤1、根据选定的拖动方案及控制方式设计系统的原理框图，拟订出各部分的主要技术要求和主要技术参数。
2、根据各部分的要求，设计出原理框图中各个部分的具体电路。
对于每一部分的设计总是按主电路→控制电路→辅助电路→联锁与保护→总体检查→反复修改与完善的步骤进行。
3、绘制总原理图。
按系统框图结构将各部分联成一个整体。
4、正确选用原理线路中每一个电器元件，并制订元器件目录清单。
对于比较简单的控制线路，例如普通机床的电气配套设计，可以省略前两步，直接进行原理图设计和选用电器元件。
但对于比较复杂的自动控制线路，例如专用的数控生产机械或者采用微机或电子控制的专用检测与控制系统，要求有程序预选、刀具调整与补偿和一定的加工精度、生产效率、自动显示、各种保护、故障诊断、报警、打印记录等，就必须按上述过程一步一步进行设计。
只有各个独立部分都达到技术要求，才能保证总体技术要求的实现，保证总装调试的顺利进行。
二、电气原理图的设计方法及设计实例电气原理图的设计方法主要有分析设计法和逻辑设计法两种，分别介绍如下。
1、分析设计法所谓分析设计法是根据生产工艺的要求去选择适当的基本控制环节（单元电路）或经过考验的成熟电路，按各部分的联锁条件组合起来并加以补充和修改，综合成满足控制要求的完整线路。
当找不到现成的典型环节时，可根据控制要求边分析边设计，将主令信号经过适当的组合与变换，在一定条件下得到执行元件所需要的工作信号。
设计过程中，要随时增减元器件和改变触点的组合方式，以满足拖动系统的工作条件和控制要求，经过反复修改得到理想的控制线路。
电气控制电路设计
e) 笼型异步电动机有关电阻的计算 (1)笼型异步电动机起动电阻的计算：在电动机减压起动方式中，定子回 路串联的限流电阻可按下式近似计算：
4 K st 3 1 110 K srt Rst IN K st
式中，Rst为每相启动限流电阻值（Ω）；IN为电动机额定电流（A）；Kst为不加电 阻时，电动机的起动电流与额定电流之比，可由手册查出；Ksrt为加入起动限流电 阻后，电动机的起动电流与额定电流之比、可根据需要选取。 (2)笼型异步电动机反接制动电阻的计算：电动机在反接制动瞬间，定子的旋转磁 场已经反向旋转，而转子的转向尚未来得及改变，转差率s接近2，因此反接制 动时的电流比起动电流大。为了限制制动电流，在电动机定子回路中也应串入 限流电阻。反接制动的限流电阻可按下式近似计算：
控制电路草图
联锁与保护环节设计： 用限位开关SQ1的常闭触点控制滑台慢速进给到位时的停车；用限位开 关SQ2的常闭触点控制滑台快速返回至原位时的自动停车。接触器KMl 与KM2之间应互相联锁，三台电动机均应用热继电器作过载保护。
控制电路
电路的完善： 电路初步设计完后，可能还有不够合理的地方，因此需仔细校核。一共用了 三个KMl的常开辅助触点，而一般的接触器只有两个常开辅助触点。因此， 必须进行修改。从电路的工作情况可以看出，KM3的常开辅助触点完全可以 代替KM1的常开辅助触点去控制电磁铁YA，修改后的辅助电路如图所示。
1.电力拖动方案确定的原则： 无电气调速要求电力拖动方案确定: 笼型异步电动机：起动不频繁的场合 绕线转子异步电动机：负载静转矩大的拖动装置 笼型异步电动机：起动不频繁的场合
要求电气调速电力拖动方案确定: 调速范围D＝2～3、调速级数≤2～4： 改变极对数的双速或多速笼型异步电动机 调速范围D<3，且不要求平滑调速： 绕线转子异步电动机，短时或重复短时负载 调运范围D＝3～10，且要求平滑调速： 容量不大时可采用带滑差离合器的异步电动机。长期运转在低速时， 也可考虑采用晶闸管直流拖动系统。 调速范围D＝10～100：直流拖动系统或交流调速系统 三相异步电动机：变更定子绕组的极数和改变转子电路的电阻 电动机调速性质的确定:与生产机械的负载特性相适应 双速笼型异步电动机，当定子绕组由三角形联结改为双星形联结时， 转速由低速升为高速，功率却变化不大，适用于恒功率传动。由星形 联结改为双星形联结时，电动机输出转矩不变，适用于恒转矩传动。 直流他励电动机，改变电枢电压调速为恒转矩调速；而改变励磁调速 为恒功率调速。 恒转矩负载采用恒功率调速或恒功率负载采用恒转矩调速，将使电动 机额定功率增大D倍（D为调速范围），部分转矩未得到充分利用。
电气控制系统与PLC设计基础知识讲解
二、电磁式控制继电器的选用
（一）类型的选用 （二）使用环境的选用
（三）使用类别的选用
第四章
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第四章
三、控制变压器的选用 选择控制变压器的原则：
1）一、二次侧应与电源、控制电路等电压相符 2）控制变压器二次侧的电磁器件起动时能可靠吸合 3）温升不应超过允许温升
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第四章
4、列写中间记忆元件开关逻辑函数式及执行元件动 作逻辑函数式，进而画出相应的电路结构图。
5、对画出的电路进行检查、化简和完善。
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第四章
三、电气控制原理图设计中的一般要求
电气控制原理图设计应满足以下要求： 1．电气控制电路满足生产工艺要求
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三、电气接线图的绘制
第四章 昆明学院
★ 接线安装常用配线方式：板前、板后、行线槽 。
★ 接线图绘图步骤：
①在原理图中标明线号
②画出安装位置示意图
③画出各电器元件（用虚线框住）及外接的端子等
④进行布线连接
⑤新增线号或端子，应补充画出并标明代号。
4）控制变压器容量近似计算公式：
S≥0.6∑S1+0.25 ∑S2+0.125 ∑KS3
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第四章
第五节 电气控制工艺设计
一、电气设备总体配置设计 二、元件布置图的设计 三、电气部件接线图的绘制 四、电气箱及非标准零件图的设计 五、各类元器件及材料清单的汇总 六、编写设计说明书及使用说明书
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第五章 电气控制的逻辑设计逻辑设计是近年发展起来的一种新兴设计方法，它的主要优点就在于能充分应用数学 工具和表格，全面考虑控制电路的逻辑关系，按照一定的方法和步骤设计出符合要求的控 制电路。
用逻辑设计法设计出的控制电路，精炼、可靠。
第一节 电气线路的逻辑表示一、电器元件的逻辑表示为便于用逻辑代数描述电路，对电器元件状态的逻辑表示作如下规定：(1)用K 、KM 、ST 、SB 分别表示继电器、接触器、行程开关、按钮的常开(动合)触头；用 表示其相应的常闭(动断)触头。
(2)电路中开关元件的受激状态(如继电器线圈得电，行程开关受压)为“1”状态；开关元件的原始状态(如继电器线圈失电，行程开关未受压)为“o ”状态，触头的闭合状态为“1”状态，触头的断开状态为“0”状态。
K ＝1，继电器线圈处于得电状态；K ＝o ，继电器线圈处于失电状态；K ＝1，继电器常开触头闭合；K ＝o ，继电器常开触头断开；K ＝1，继电器常闭触头闭合；K ＝o ，继电器常闭触头断开。
从上述规定看出，开关元件本身状态的“1”(线圈得电)、“o ”取值和它的常开触头的‘1”、“o ”取值一致，而和其常闭触头的取值相反。
二、逻辑代数的基本逻辑关系及串、并联电路的逻辑表示在逻辑代数中，常用大写字母A 、B 、C 、…表示逻辑变量。
三、电气线路的逻辑表示 有了上述规定和基本逻辑关系，就可以应用逻辑代数这一工具对电路进行描述和分析。
具体步骤是：以某一控制电器的线圈为对象，写出与此对象有关的电路中各控制元件、信号元件、执行元件、保护元件等，它们触头间相互联接关系的逻辑函数表达式(均以未受激时的状态来表示)。
有了各个电气元件(以线圈为对象)的逻辑表达式后，当发出主令控制信号时(如按一下按钮或某开关动作)，可分析判断哪些逻辑表达式输出为“1”(表示那个电器线圈得电)，哪些表B S T S MK K 、、、达式由“1’’变为“o”。
从而可进一步分析哪些电动机或电磁阀等运行状态改变，使机床各运动部件的运行发生何种变化等。
四、逻辑代数的基本性质及应用举例第二节触点电路的化简设计出的逻辑控制电路，特别是用经验法设计出的逻辑控制电路，往往使用了一些多余的电器或触点，降低了电路的经济性和可靠性，有必要将它化简为功能相同的最简化电路。
最简化逻辑电路是指使用电器和触点数量最少、结构最简单的逻辑电量包含若干被控电器的逻辑电路称为多端输出电路。
化简多端输出电路的—般步骤如下(1)列写待化简电路的全部逻辑表达式。
(2)分别将它们化简为最佳化逻辑表达式。
(3)将各最佳化逻辑表达式转换为相应的触点电路。
(4)简化整体电路：合并相同触点组。
化简电路的首要工作是化简逻辑函数。
化简逻辑函数可以使用公式法，也可以使用几何法。
本节将介绍一种对化简和设计触点逻辑电路十分有用的几何法——覆盖法。
一、公式法化简逻辑函数(3)绘制电路图（4）化简整体电路（c）与（a）、（b）相比较，电路的触点大为减少。
合并触点要合理，否则电路的逻辑关系将发生改变。
如图5-4中的（c）不能简化成（d）因两者逻辑关系不相同。
二、覆盖法化简逻辑函数逻辑函数由逻辑变量经与、或、非运算组成。
覆盖法用若干相互平行的线段分别表示逻辑变量，将其投影到坐标轴上，在一维空间内作交、并、补运算，用得到的集合去覆盖函数在坐标轴上的投影，故称覆盖法。
它与韦恩图类似，不同之处在于韦恩图是用平面图形表示变量和函数，而覆盖法仅取一维空间，因此使用更方便。
覆盖法可以用于化简逻辑函数、证明逻辑代数公式。
设计组合电路时，常用覆盖法出电路的逻辑表达式。
上述对逻辑函数f化简的一般方法，亦可作为对吸收定理公式的证明。
同样方法，可以证明逻辑代数中的其它公式。
但用这样的方法化简逻辑函数，因规范性差，使用欠方便。
借助函数真值表，可以使覆盖法化简逻辑函数的工作规范化，应用更方便。
（一）变量真值表及最小项1、n个变量的最小项个数n个变量可能出现的取值状态的集合称为n个变量的真值或全值。
由它们排成的表格称为n个变量的真值表或全值表。
每个变量有两种互补的取值状态，n 个变量就有2n种可能出现的取值状态。
用变量真值表中的每一行填写n个变量的一种取值状态（变量真值）。
表中真值通常按二进制数顺序排列，表5-2示出A、B、C三个变量的真值。
2、真值表在n个变量的真值表中，用原变量代替该变量的取“1”状态，反变量代替其“0”状态，按行分别组成“与”函数，这些“与”函数分别称为n个变量逻辑函数的最小项。
如表5—2右侧所示。
最小项是变量数确定的逻辑函数的最小单位。
每个最小项只有在所有变量都符合某种特定取值状态下才能取“1”值。
例如，表5—2中的最小项ABC只有在变量A、B、C同时取“1”值的条件下才能取“1”值，除此条件外，都不能取“1”值。
但一个任意的逻辑函数取“l”值的条件就不限于一种了。
例如逻辑函数f＝AB+AB，f取“1”值的条件为：A ＝1，B＝0或A＝0，B＝1。
3、逻辑函数的数学及物理意义任意一个逻辑函数的数学意义是：数目确定的变量在所有符合规定的取值情况下，经逻辑运算后，函数均取“1”值。
逻辑函数的物理意义可以这样理解：一个逻辑函数取“1”值，就意味着这个函数对应的逻辑电路中被控电器通电。
而符合规定的各种变量取值情况则是函数取“1”值的条件。
’这种条件不能不存在，也不能没有限制。
如果变量在任何取值情况下函数都不能取“尸值(即函数取“尸的条件不存在)，就相当于被控电器永远不能通电；若变量在任何取值情况下均取“1”值(即没有条件限制)，就相当于被控电器恒被接通。
这两种情况都使电路失去了控制作用。
只有当变量的取值情况符合规定条件时函数才能取“1”值，．这样的逻辑函数才有意义，相应的逻辑电路才有正确的控制作用。
(二)真值表覆盖化简法覆盖化简法不仅适用于完全真值表，也适用于不完全真值表。
用真值表覆盖法化简逻辑函数比用卡诺图简单，特别是变量个数多、真值表不完全时，其优点更为突出。
1．完全真值表覆盖化简法包含了组成函数的变量和函数的全部取值状态的表格称为函数真值表或全值表。
函数真值表有一个重要特征即从变量取值状态集合中的一种情况到函数取值状态集合中的某种情况，呈单值对应(映射)关系。
为了便于利用真值表进行覆盖法化简，将真值表中格子内的“1”用顶格线段表示，格子内的“o”则略去。
用表示变量取“1”值的线段组成适当的夺、并-补隼妻藉羔嘉示甬龄取“1”信的线段，便可得到函数化简后的逻辑表达式。
【例5】P1052．不完全真值表覆盖化简法只包含逻辑表达式中变量及函数的部分取值状态的表格称为函数的部分真值表(不完全真值表)。
在电路的逻辑设计中遇到的绝大部分属于不完全真值表。
表中变量的取值状态由信号元件和中间记忆元件的取值状态决定，通常也不按二进制顺序排列；函数的取值状态由设计中的具体要求确定。
用覆盖法化简不完全真值表中的逻辑函数，可以不考虑禁止项的影响，也不必使用手续繁杂的阻塞措施，化简方法与完全真值表覆盖化简法相同。
【例6】P107化简后：三、桥形(H形)触点电路（1）公式法和几何法的优劣以单端输出电路为例，讨论用电路图化简法化简逻辑电路的一种特殊情况——将Ⅱ形触点电路化简为桥形(H形)触点网络。
用公式法或几何法化简单端输出的逻辑电路时，就化简前、后电路的形式看，它们都属于由触点串、并或混联组成的Ⅱ形电路。
如果单端输出的Ⅱ形电路是由最佳化逻辑表达式做出，就不能再指望用提公因式的办法合并相同触点。
但是，当它符合某种特定条件时，还可以通过电路图化简法继续化简。
例如有一逻辑函数，其逻辑表达式为后面两个逻辑表达式已经是最佳化逻辑表达式。
由以上三个逻辑表达式直接给出的电路分别如图5—7(a)～(c)所示。
（2）最佳逻辑表达式与最佳电路由最佳化逻辑表达式直接给出的电路一定是最佳化电路吗?不一定。
例如，图5—7(b)电路就可以通过电路图化简法继续化简，其化简过程可用图5—8(a)～(c)说明。
首先按图5—8(a)中所示虚线将点2与点3及点1与点4分别相连，这样，就可将图5—8(a)转化为图5—8(b)电路；然后分别合并图5—8(b)电路的那些自相并联的相同触点B、C和E，最后得到图5—8(c)所示的桥形触点电路。
按接通线圈f的不同通路，可写出图5—8(c)桥形电路的逻辑表达式：可见，图5—8(c)所示桥形触点电路与图5—7(a)～(c)所示П形电路逻辑功能完全相同，但所使用的触点比П形电路少得多。
桥形触点电路是相同逻辑功能电路中的最简化电路。
（3）小结上面的例子说明，由最佳化逻辑表达式直接作出的触点电路不一定是最简化电路。
因此，在化简逻辑电路时，不仅需要用代数法或几何法进行化简，而且还可以通过电路图化简法进一步化简电路。
电路图化简法不仅适用于单端输出电路，也适用于多端输出电路。
但不论哪一种电路，都必须满足化简前后逻辑功能完全相同(或等效)的前提条件，即化简前后电路的逻辑表达式应相同(或在一定条件下经逻辑运算后得到的逻辑表达式相同)。
应该指出，虽然电路图化简法是一种普遍适用的方法，但不是所有的逻辑电路都可以通过这种方法化简为桥形触点电路，只有符合特定条件的11形触点电路才可以化为桥形触点电路。
例如，图5—7中所示的那些电路都可以通过电路图化简法直接化为桥形电路。
第三节组合电路与时序电路逻辑电路分为组合电路与时序电路两类。
一、组合电路电路的工作状态只取决于当时各输入信号取值状态的逻辑电路称为组合电路。
电路的工作状态是指电路中各被控电器的取值状态。
图5—9示出两个组合电路和它们的真值表。
1、电路的工作状态与变量的取值顺序无关例如在图5—9(b)所示电路中，当输入信号的取值状态为X1＝1，X2＝1时，必有f1＝1、f2＝1的电路工作状态；当X l＝1，X2＝0时，必有f1＝1、f2＝0等等。
即变量的每一种取值状态都只能决定(单值对应于)电路的一种稳定工作状态，而与变量X1、X2取“0”、“1”值的先后顺序及电路原先的工作状态无关。
2、组合电路的特点：(1)任何情况下，输入信号的任意一组取值状态都能严格地确定电路的一种稳定工作状态，而与输入信号到达的先后顺序及电路原先的工作状态无关，即符合函数真值表的性质特征。
因此，组合电路中函数与变量的状态关系可以用真值表表示。
(2)电路某种稳定工作状态的持续时间与相应输入信号的持续时间一致。
为了保证电路能保持较长时间的稳定工作状态，输入信号需使用长信号。
例如，通常使用具有机械保持作用的扳把开关、行程开关等作信号元件。
由于组合电路中函数与变量的状态关系可以用真值表表示，所以组合电路的设计并不困难。
可以根据设计要求作出函数真值表，用代数法或几何法求解并化简逻辑函数，从而设计出符合要求的组合电路。
用真值表覆盖法求解逻辑函数，兼有求解和化简的双重功能，设计中经常使用它。