电气原理图的设计方法及设计实例

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3.3 电气原理图的设计方法及设计实例
根据已区分的各种状态的特征码， ④ 根据已区分的各种状态的特征码，写出各执 行元件（ 输出） 与中间继电器、 行元件 （ 输出 ） 与中间继电器 、 主令元件及检测元 件（逻辑变量）间的逻辑关系式。 逻辑变量）间的逻辑关系式。 化简逻辑式，据此绘出相应控制电路。 ⑤ 化简逻辑式，据此绘出相应控制电路。 ⑥ 检查并完善设计电路。 检查并完善设计电路。 由于这种方法设计难度较大， 由于这种方法设计难度较大 ， 整个设计过程较 复杂， 还要涉及一些新概念， 在一般常规设计中， 复杂 ， 还要涉及一些新概念 ， 在一般常规设计中 ， 很少单独采用。 其具体设计过程可参阅专门资料， 很少单独采用 。 其具体设计过程可参阅专门资料 ， 这里不再作进一步介绍。 这里不再作进一步介绍。
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3.3.2 逻辑设计法
逻辑设计法， 是根据生产工艺的要求， 逻辑设计法 ， 是根据生产工艺的要求 ， 利用逻 辑代数来分析、 设计电路的。 辑代数来分析 、 设计电路的 。 将执行元件需要的工 作信号以及主令电器的接通与断开状态看成逻辑变 量 ， 并根据控制要求将它们之间的关系用逻辑函数 关系式表达， 关系式表达 ， 再运用逻辑函数基本公式和运算规律 进行简化， 成为最简“ 关系式， 进行简化 ， 成为最简 “ 与 、 或 ” 关系式 ， 用这种方 法设计的电路比较合理， 法设计的电路比较合理 ， 特别适合完成较复杂的生 产工艺所要求的控制电路。 产工艺所要求的控制电路 。 但是相对而言逻辑设计 法难度较大，不易掌握。 法难度较大，不易掌握。
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SQ1↓—横梁已经放松 横梁已经放松 KI ↓—横梁已经夹紧，选用电流参量 横梁已经夹紧， 横梁已经夹紧 ④ 设计联锁保护环节 互锁—KA1、KA2，M1正反转； 、 正反转； 互锁 ， 正反转 —KM3、KM4，M1正反转 、 ， 正反转 顺序—SQ1，实现横梁松开与移动的联锁保护。 顺序 ，实现横梁松开与移动的联锁保护。 限位保护—SQ2、SQ3分别实现上、下限位保护 、 分别实现上、 限位保护 分别实现上 短路保护—FU 短路保护
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列出控制元件与执行元件的动作状态表； ① 列出控制元件与执行元件的动作状态表； 根据状态表写出的逻辑代数式； ② 根据状态表写出的逻辑代数式； 利用逻辑代数基本公式化简至最简“ 与或” ③ 利用逻辑代数基本公式化简至最简 “ 与或 ” 式； ④ 根据简化了的逻辑式绘制控制电路。 根据简化了的逻辑式绘制控制电路。 另一类逻辑电路被称为时序逻辑电路， 另一类逻辑电路被称为时序逻辑电路，即输出 量通过反馈作用， 对输入状态产生影响。 量通过反馈作用 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 对输入状态产生影响 。 这种逻辑 电路设计要设置中间记忆元件（ 如中间继电器等） 电路设计要设置中间记忆元件 （ 如中间继电器等 ） ， 记忆输入信号的变化， 记忆输入信号的变化 ， 以达到各程序两两区分的目 的。其设计过程比较复杂，基本步骤如下： 其设计过程比较复杂，基本步骤如下：
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（2）控制电路设计 ） ① 设计主电路 M1—横梁移动电机， KMl，KM2控制正反转 横梁移动电机， 横梁移动电机 ， 控制正反转 M2—横梁夹紧电机， KM3，KM4控制正反转 横梁夹紧电机， 横梁夹紧电机 ， 控制正反转 ② 设计基本控制电路 4个接触器 — 4个线圈 个接触器 个线圈 2只点动按钮 ， 触头不够 只点动按钮， 触头不够— 只点动按钮 KA1和 KA2进行控制 。 根据生产 进行控制。 和 进行控制 对控制系统所要求的操作程序可 以设计出图3-11所示的草图。 所示的草图。 以设计出图 所示的草图
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前面已给出了基本的电气控制电路， 前面已给出了基本的电气控制电路 ， 讨论了基 本的电气控制方法， 分析了常用的典型控制电路。 本的电气控制方法 ， 分析了常用的典型控制电路 。 在此基础上， 在此基础上 ， 通过下面一个实际例子来说明电气控 制电路的一般设计方法。 制电路的一般设计方法。 以龙门刨床（ 或立车） 以龙门刨床 （ 或立车 ） 横梁升降自动控制电路 设计， 说明分析设计法的设计过程。 这种机构无论 设计 ， 说明分析设计法的设计过程 。 在机械传动或电力传动控制的设计中都有普遍意义， 在机械传动或电力传动控制的设计中都有普遍意义 ， 在立式车床、 在立式车床 、 摇臂钻床等设备中均采用类似的结构 和控制方法。 和控制方法。
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逻辑电路有两种基本类型， 逻辑电路有两种基本类型 ， 对应其设计方法也 各不相同。 一种是执行元件的输出状态， 各不相同 。 一种是执行元件的输出状态 ， 只与同一 时刻控制元件的状态相关。 即输出量对输入量无影 时刻控制元件的状态相关 。 响 ， 称为组合逻辑电路 ， 其设计方法比较简单 ， 可 称为组合逻辑电路， 其设计方法比较简单， 以作为经验设计法的辅助和补充， 以作为经验设计法的辅助和补充 ， 用于简单控制电 路的设计， 或对某些局部电路进行简化， 路的设计 ， 或对某些局部电路进行简化 ， 进一步节 省并合理使用电器元件与触头。其设计步骤为： 省并合理使用电器元件与触头。其设计步骤为：
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（1）横梁机构对电气控制系统提出的要求： ）横梁机构对电气控制系统提出的要求： 横梁升降M1，点动控制； 横梁升降 ，点动控制； 横梁夹紧与放松M2； 横梁夹紧与放松 ； 横梁夹紧与横梁移动之间必须有一定的操作程 按上升（ 下降） 移动按钮→自动放松 自动放松→横梁上 序 ： 按上升 （ 下降 ） 移动按钮 → 自动放松 → 横梁上 下降） 到位后 松开按钮→横梁自动夹紧 到位后→松开按钮 横梁自动夹紧； 升（下降）→到位后 松开按钮 横梁自动夹紧； 横梁升降具有上下行程的限位保护； 横梁升降具有上下行程的限位保护； 横梁夹紧与横梁移动之间及正反向运动之间具 有必要的联锁。 有必要的联锁。
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3.3 电气原理图的设计方法及设计实例
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3.3.1 分析设计法
根据生产工艺要求，利用各种典型的电路环节， 根据生产工艺要求，利用各种典型的电路环节， 直接设计控制电路。这种设计方法比较简单， 直接设计控制电路。这种设计方法比较简单，但要求 设计人员必须熟悉大量的控制电路， 设计人员必须熟悉大量的控制电路，掌握多种典型电 路的设计资料，同时具有丰富的设计经验， 路的设计资料，同时具有丰富的设计经验，在设计过 程中往往还要经过多次反复地修改、试验， 程中往往还要经过多次反复地修改、试验，才能使电 路符合设计的要求。即使这样， 路符合设计的要求。即使这样，设计出来的电路可能 不是最简，所用的电器及触头不一定最少， 不是最简，所用的电器及触头不一定最少，所得出的 方案不一定是最佳方案。 方案不一定是最佳方案。
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此方法无固定的设计程序，设计方法简单，容 此方法无固定的设计程序， 设计方法简单， 易为初学者掌握。 易为初学者掌握 。 当经验不足时或考虑不周时会影 响电路工作的可靠性。 响电路工作的可靠性。 分析设计法，由于是靠经验进行设计的， 分析设计法，由于是靠经验进行设计的，因而 灵活性很大， 初步设计出来的电路可能是几个 ， 这 灵活性很大 ， 初步设计出来的电路可能是几个， 时要加以比较分析， 甚至要通过实验加以验证， 时要加以比较分析 ， 甚至要通过实验加以验证 ， 才 能确定比较合理的设计方案。 能确定比较合理的设计方案 。 这种设计方法没有固 定模式， 定模式 ， 通常先用一些典型电路环节拼凑起来实现 某些基本要求， 而后根据生产工艺要求逐步完善其 某些基本要求 ， 功能，并加以适当的联锁与保护环节。 功能，并加以适当的联锁与保护环节。
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3.3 电气原理图的设计方法及设计实例
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⑤ 电路的完善和校核 控制电路初步设计完毕后， 控制电路初步设计完毕后 ， 可能还有不合理的 地方， 应仔细校核。 例如， 地方 ， 应仔细校核 。 例如 ， 进一步简化以节省触头 节省电器间连接线等， 数 ， 节省电器间连接线等 ， 特别应该对照生产要求 再次分析设计电路是否逐条予以实现， 再次分析设计电路是否逐条予以实现 ， 电路在误操 作时是否会产生事故。 作时是否会产生事故。 上述电路中， 如果按下SBl或 SB2的时间很短 ， 上述电路中 ， 如果按下 或 KM4 的时间很短， 的时间很短 横梁放松还未到位就已松开按下的按钮， 横梁放松还未到位就已松开按下的按钮 ， 致使横梁 既不能继续放松又不能进行夹紧， 容易出现事故。 既不能继续放松又不能进行夹紧 ， 容易出现事故 。 改进的方法是将KM4的辅助触头并联在 的辅助触头并联在KA1，KA2 改进的方法是将 的辅助触头并联在 ， 两端， 使横梁一旦放松， 就必然连续工作至放松到 两端 ， 使横梁一旦放松 ， 然后可靠地进入夹紧阶段。 位，然后可靠地进入夹紧阶段。
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根据拖动要求，先设计主电路， ① 根据拖动要求，先设计主电路，明确各电动 机 及 执 行 元 件 的 控 制 要 求 ， 并 选 择 产 生 控 制 信号 （ 包括主令信号与检测信号） 的主令元件（ 如按钮、 包括主令信号与检测信号 ） 的主令元件 （ 如按钮 、 控制开关、 主令控制器等） 和检测元件（ 控制开关 、 主令控制器等 ） 和检测元件 （ 如行程开 关 、 压力继电器 、 速度继电器 、 过电流继电器等 ） 。 压力继电器、 速度继电器、 过电流继电器等） 根据工艺要求作出工作循环图， ② 根据工艺要求作出工作循环图，并列出主令 元件、 检测元件以及执行元件的状态表， 元件 、 检测元件以及执行元件的状态表 ， 写出各状 态特征码（ 一个以二进制数表示一组状态的代码） 态特征码 （ 一个以二进制数表示一组状态的代码 ） 。 为区分所有状态（重复特征码） ③ 为区分所有状态（重复特征码）而增设必要 的中间记忆元件（中间继电器） 的中间记忆元件（中间继电器）。