02第二章开关量控制基础知识

判断、记忆环节
X1 X2 X3 X2 X3 X1 表决回路 Y1 X1 X2 Xn
≥m
逻辑门 槛单元
Y
X1
S
N
X2
SET
Q
R
CLR
Q
RS触发器
R-S触发器真值表
(4)计时环节
• 计时环节可以通过输入状态、逻辑和时间参数 T的设置来改变输出信息的出现时间。可以实 现延时输出、定时输出等功能。常用的计时环 节有 • 接通延时； • 断开延时； • 单稳单元定时输出；等 • 计时环节的图例符号如后图所示。
第二章 开关量控制系统的基础 知识 （一）
教学要求：掌握开关量控制的基础部件的
基本功能、分类、特性、机构原理；电 动门和电动机控制回路技术要求、分析 控制电路原工作过程基本方法；开关量 控制信号的可靠性方法的应用、分析和 措施。 重点是基础部件的基本功能、分类、特 性、机构原理和开关量控制信号的可靠 性方法的应用；难点是控制电路图的工 作过程的分析方法。
自保持环节逻辑图
X1
X2
Y1
X1
≥1
1
&
Y1
X1
X2
X3
X4
Y1
Y1
X2
Y1 自保持回路 (停止优先) X1 X1 Y1 X2 Y1
X2
多信息停止优先
X1 1 Y1 X2 Y1
&
≥1
Y1 自保持回路 (启动优先)
X3
X4
多信息启动优先
自保持环节
(2)优先（互锁）环节
• 优先环节的功能是：在两个输入信号控制 中，当一个信息出现一次后，它不仅产生 一个输出信息，而且禁止另一个信息的作 用，破坏另一个信息的作用或保证另一个 信息的作用。它的电路如图所示。 • 如：互锁就是指两个输入，只能有一个输 出为1状态；而先动作优先环节就可以记忆 或保持初始信息；后动作优先环节则可以 记忆或保持后动作的信息。
(1)“与”回路（AND）
X1 X2 Y1 X1 X2 “与”逻辑回路 AND元件符号 X1
&
Y1
X1 X2
X1 Y1 X2
A N D
Y1
Y1
X1 X2
• 由输入触点串联再与继电器线圈连接构成 的电路，称为“与”回路。 X1 • AND也称为逻辑乘，只要输入中有一个为0 则输出为0。 • 其输出为1的条件是输入缺一不可。
OR
Y1
X2 “或”逻辑回路
X1
Y1
X1
• 由输入触点并联构成的电路称为“或”回 路。 • OR也称为逻辑加，只要输入中有一个为1 则输出为1。 • 其输出为1的条件是输入有1就行。
“非”逻辑回路 NOT元件符号
1
Y1
X1
Y1 X1
NOT
Y1
“与”逻辑回路 AND元件符号 X1
X2
(3)“非”回路（NOT）
&
≥1
Y2
Y2 X2 Y2 1
Y2
&
≥1
Y 1
互锁回路 (后动作优先)
(3)判断、记忆环节
• 判断环节（表决环节）它是指在N个输入中 有M个输入为1，则输出为1。也称为逻辑门 槛单元。 • 如后图中所示的判断回路是一个三取二(2/3) 逻辑表决。 • 记忆环节用来记忆某信息是否出现，并且 把信息结果保存起来。 • RS触发器是一种双稳态电路，可以作为记 忆存储环节应用。
读逻辑元件图的要点
• 知道了常用的电子逻辑功能元件图例符号， 就可以用逻辑功能元件连接的逻辑功能图 直接方便地分析信号的逻辑运算过程。 • 一般左边（或上边）为输入条件，中间为 逻辑运算，右边（或下边）为输出动作指 令。
3.基本逻辑环节
• • • • • 继电器逻辑电路的基本逻辑环节： “与”回路； “或”回路； “非”回路。 熟悉典型的基本环节的功能是掌握继电器逻 辑电路的基础。 • 布尔逻辑表达式是输入输出之间逻辑关系的 数学描述，它可以通过计算机语言描述并上 机运行实现，也可以通过梯形图、逻辑元件 图等形式反映输入输出之间的逻辑关系。
X2 X2 X2
≥1
Y1
X1
X1 Y1
OR
Y1
“或”逻辑回路
OR元件符号
Y1
X1
1
Y1
X1
Y1 X1
NOT
Y1
“非”逻辑回路
NOT元件符号
X1
X2
(2)“或”回路（OR）
Y1 X1 X2
&
Y1
X1 X2
X1
Y1
X2
A N D
Y1
“与”逻辑回路 AND元件符号 X1
Y1
X1 X2
≥1
Y1
X1 X2
X1 Y1 X2 OR元件符号
教学内容
• 2-1热工开关量变送器 特性、种类、功能、原理、 结构。 • 2-2常用控制电器 分类、功能、原理、结构、常 用控制电器符号。 • 2-3气动和液动执行机构 分类、特点、功能、原 理、结构。 • 2-4电动门控制回路 技术要求、控制元件、控制 电路原理图工作过程分析。 • 2-5电动机控制回路 分类、控制元件、控制电路 原理图工作过程分析。
Y1 X1 X2
≥1
Y1
X1 X2
X1百度文库
Y1
X2
OR
Y1
“或”逻辑回路
OR元件符号
X1
Y1
X1
1
Y1
X1
Y1 X1
NOT
Y1
“非”逻辑回路
NOT元件符号
• 逻辑“非”可用常闭触点表示； • NOT也称为逻辑否，只要输入为1则输出为0。 • 其输出与输入的关系是出是入非。
4.逻辑功能环节
• 所谓逻辑功能环节就是指能够完成具体特定 功能特点的逻辑环节。它可以由基本逻辑环 节的组合来实现。 • 常见的逻辑功能环节有 • (1)自保持（自锁）环节 • (2)优先（互锁）环节 • (3)判断、记忆环节 • (4)计时环节 • (5)转移环节 等。
互锁-先动作优先环节
X1
Y2
Y1
X1
≥1
1
&
Y1
Y1 X2
Y1
Y2 X2
≥1
1
&
Y2
Y2 互锁回路 (先动作优先,记初始信息) X1 X1 Y1
Y1 1 Y1
&
≥1
Y2
X2
Y1
Y2
互锁-后动作优先环节
X2
≥1
1
&
Y2
Y2 互锁回路 (先动作优先,记初始信息) X1 X1 Y1
Y1 1 Y1 X2
• DCS、PLC应用功能简介；热工保护与顺序控制 基本概念； • 开关量控制的基础部件：开关量变送器、常用控 制电器； • 执行机构和电磁阀的功能、种类、结构原理； • 电动门控制回路工作过程分析； • 电动门控制装置示教:功能及实现。 • 电动机控制回路工作过程分析； • 开关量控制信号的可靠性方法、分析和措施。
失磁/励磁 断/通
0/1 0/1
常闭触点
通/断
1/0
读继电器梯形图的要点
• 继电器的逻辑控制梯形图主要是采用触点（开 关）、线圈和连线三种元件图例； • 在左、右母线之间连接元件而构成梯形图。从上 到下，梯形图分为若干阶梯电路（支路或回路）； • 从左到右，梯形图中的触点状态为输入条件，触 点的连接组合为逻辑，每一阶梯右边的线圈状态 为其输出结果。 • 该线圈状态决定了的该继电器触点状态，它的触 点接入相关阶梯电路或其它报警电路、驱动电路 等，从而实现对其它电路的通断控制。
典型计时环节时序图
X Y X Y
T1
Y1 X
t
0
Y
X
0
t
Y
X t
Y
X
X
X
Y
Y
Y
时间
t
接通延迟
时间
t
断开延迟
时间
t
单稳单元
时间
(5)转移环节
•转移环节可以根据输入信息或者 上一顺序步的完成作为转移到下 一个顺序步的条件，进行顺序控 制。 •转移环节是实现步进式顺序控制 的主要逻辑电路。
开关信号与模拟信号相互作用
2、电子元件逻辑框图
• 电子元件逻辑框图是指用具有独立逻辑运 算功能的电子逻辑元件组成所需的开关量 控制电路。 • 在计算机控制中，已将有关的基本逻辑运 算功能特性编制成了软件模块库（即子程 序库或专用函数库），这些逻辑运算模块 的界面形式常以电子基本逻辑功能元件图 例的形式供用户调用。 • 许多实现开关量逻辑运算方法就是调用基 本逻辑运算模块，并连接构成逻辑功能框 图形式，来实现系统逻辑控制功能。
• 在实际热工计算机综合控制系统中，一般是既 有开关量信号，又有模拟量信号，除了完成各 自的控制运算任务外，还要二种信号共同完成 具体的运算控制任务。 • 一般用开关量信号主要是对模拟量信号通路进 行切换或选择，以实现工作方式的切换或信号 的切换。采用自动跟踪，可以实现无扰切换。 • 而模拟量信号可以通过比较器开关转换为开关 量信号，以实现条件生成信号、报警信息或逻 辑控制运算等。
检测开关的任务和种类
• 检测开关的任务是将被检测的物理量转 换成开关量形式的信号。 • 常用的检测开关有：压力（或差压）开 关、温度开关、流量开关、液位开关、 行程或位置开关等。
开关量执行机构的任务和种类
• 常见的开关量执行机构有电动门、接 触器、电磁阀等等。它们的共同特点 都是接受开关量控制信号去控制开/关 门，通/断电路，通/断管路等等。 • 而这里的开关量控制信号是来源于逻 辑运算的结果。因此，进行逻辑运算 的逻辑控制装置是开关量控制装置中 的核心装置。
逻辑控制基础知识
• • • • 1.继电器的逻辑控制知识 2.电子元件逻辑框图知识 3.基本逻辑环节 4.逻辑功能环节
1.继电器的逻辑控制知识
• 继电器是由线圈和触点组成的。依据线圈 失磁（或励磁）时触点的常态状态（或动 态），触点可以分为常开触点和常闭触点 （或动合和动断）两类。
继电器元件 线圈 常开触点 符号 继电器状态 逻辑状态 软继电器”逻辑元件
本次课学习要点及思考题（P30）
• • • • • • 1-1名词解释 1-3作业题 1-4思考题 1-5作业题 1-6思考题 1-7思考题
逻辑控制装置的任务和种类
• 逻辑控制装置的主要任务是根据检测开关 信号和指令，进行逻辑运算控制的实现， 并发出开关量控制指令。 • 逻辑控制装置可以是由电磁继电器或者由 电子逻辑元件通过硬接线方式构成固定程 序逻辑控制装置； • 现在还有通过软件编程来实现可编程序的 计算机逻辑控制装置，如：可编程序逻辑 控制器（PLC），分布式计算机控制系统 （DCS）等等。
本次课教学内容
• • • • • • 第二节 热工开关量变送器 开关量控制系统的组成 开关量控制装置 开关量基础部件 热工开关另变送器： 特性、种类、功能、原理、结构
开关量控制系统基本内容
• • • • 热工开关量控制的主要内容： 自动报警、 自动保护、 顺序控制。
开关量控制系统的组成
• 开关量控制系统是由被控对象和开关量控 制装置组成的。 • 开关量控制装置具有检测开关，逻辑运算 和控制执行三部分功能，在其工作过程中， 装置内信息的传递和变换都是以开关量信 号进行的。 • 开关量控制系统的基础部件包括了提供开 关量信息的二位检测开关和执行开关量指 令的执行机构，以及构成逻辑运算装置的 元器件等。
(1)自保持（自锁）环节
• 自保持环节的工作特点是：利用继电器线 圈控制自己的触点，并将自己线圈的状态 保持。同时也可以用其它的触点来解除自 保持，也就是说它的功能相当于可以记忆 和解除记忆。此时，可以有启动优先和停 止优先之分。如后图所示。 • 在自保持后的多信号控制中有多信息停止 优先，常用于闭锁控制之中。而多信息启 动优先一般可以用在联动控制控制之中。