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。
B S T S M K K 、、、
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】P105
2．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。
【例7】P109
二、时序电路
电路的工作状态不仅取决于电路当时输入信号的状态，而且还与电路原先的工作状态有关，这样的逻辑电路称为时序电路。时序电路原先的工作状态又与电路过去接受输入信号的顺序有关。图5—11示出两个时序电路。
（a）图
时序电路与组合电路的区别在于：时序电路具有记忆功能，电路的当前工作状态与信号到达的顺序有关。
时序电路有以下特点：
(1)时序电路的当前工作状态不能单凭当时输人信号的取值状态来决定，还必须考虑输入信号到达的时间顺序。因此，不能用前述函数真值表正确地反应变量的全部取值状态与电路工作状态之间的关系。
(2)由于时序电路有记忆功能，因此输入信号可以使用(或部分使用)短信号。例如使用具有自动复位的按钮、行程开关等作信号元件。
(3)在时序电路中至少存在一个反馈环节，这是时序电路区别于组合电路的根本原因。例如在图5—11(b)所示电路中，单看灯泡L的驱动电路，属于组合电路，但从整体电路来看，它包含了具有记忆功能的反馈环节，又属于时序电路。
由于时序电路的工作状态与输入变量取值状态间的关系不能用函数真值表表示，所以时序电路的设计要比组合电路困难的多。设计时序电路需要使用状态转换表(简称状态表)。状态表是一张能反应时序电路各阶段的稳定工作状态(程序)、程序顺序、输入信号状态及能引起程序转换的激励信号等内容的表格。
第四节时序电路的逻辑设计
作为自动控制用的逻辑电路绝大多数是时序电路。设计逻辑控制电路的目的是为了设计出满足控制系统工艺要求的最佳电路。设计时序电路的步骤可以用图5—12说明。
一、设计中的一些术语
设计电路时所说的工艺要求，是指被控对象为实现预定的工作目的需要满足的一系列工作状态。实现这些工作状态的过程称为工艺过程或工艺流程。表示工艺流程的框图称为工艺流程图。当被控对象为运动部件时，工艺流程即为
运动过程，在这种情况下，用工作循环图表示运动过程更方便。工作循环图用箭头和文字说明运动的顺序、状态和运动部件的位置。
被控对象的一种工作状态称为一个机械程序。电路的一种工作状态称为一个电控程序(简称程序)o一般，一个机械程序对应于一个电控程序，而特殊情况下，实现一个机械动作需要多个电控程序才能完成。电路从一个程序转换到另一个程序称为程序的切换或程序的转换。促成程序转换的有效指令信号称为激励信号(简称激励)o每一个新程序的建立都必须有相应激励信号的推动作用。激励信号有信号元件提供。信号元件包括主令元件和检测元件。
状态表是一张包含程序编号、程序名称及激励元件、信号元件、执行元件在各程序中取值状态的矩形表格(参看表5—7)。状态表如实地反映了各程序中信号元件、执行元件等的工作状态，是设计时序电路必不可少的工具。为了实现设计的需要，可在状态表中添设栏目，填写中间记忆元件状态等项内容。根据工艺要求(或工艺流程图、工作循环图)划分程序，绘制状态表新需的矩形表格，填写信号元件、执行元件、激励元件的工作状态等。一系列工作称为程序编制。程序编制是逻辑设计中的一项重要而细微的工作，工作量大、而且要求填写的内容准确无误，必须认真对待。
二、逻辑设计步骤
对一个机械结构和传动方式已确定的自动系统的控制电路进行逻辑设计时，可参照下述步骤进行：
(1)画工艺流程图(或工作循环图)。在充分调查研究的基础上，根据合理的工艺要求和检测元件布置情况，绘制工艺流程图。若设计前尚未绘出检测元件位置，可由设计者在绘制工艺流程图时给出。
(2)进行程序编制。根据工艺流程图划分程序、绘制并填写状态表。
(3)设置中间记忆元件。
(4)列写中间记忆元件和执行元件的逻辑表达式。
(5)绘制、检查、完善和简化电路。
检查电路是否满足工艺要求，触点是否够用，工作是否稳定、可靠；增设必要的保护、联锁和调整环节，使电路更完善；电路若非最简电路，应作进一步简化。关于电路元件的选择本节从略。
三、设计示例
设计某机床的工作台液压进给系统的电器控制电路。
在本例中，被控对象是工作台，执行机构(驱动机构)是液压油缸，执行元件(电一液转换元件)是电磁阀。工作台由液压油缸驱动，液压油缸的工作状态
受电磁阀控制，而电磁阀又受其操作线圈的控制。因此，只需说明电磁阀操作线圈的工作状态(通、断电状态)，便可确定液压油缸和工作台的运动状态。为填写状
态表方便起见，表中“执行元件”状态栏内，直接用电磁阀操作线圈的工作状态记入。
图5—13为液压系统传动原理示意图。用能够自动复位的行程开关作检测元件，其布置位置已确定，见传动原理不葸图。设油泵已正常工作，设计时可不予考虑。要求该进给系统按下述运动顺序实现单循环运动：①工作台在原始位置时，能在主令信号SB2的作用下实现快速进给；②刀具接近工件时，挡铁碰压行程开关ST2，工作台转人工作进给；③到达工作进给终点位置后，挡铁碰压行程开关ST3，工作台转入快速退回；④快速退至原始位置后，挡铁碰压行程开关ST1，工作台停止运动，完成一个单循环。
(一)画工作循环图
根据工艺要求的动作顺序和检测元件布置图绘制工作循环图，见图5—14。
2、填写状态表（这一部分内容知道同学看书）
（1）程序名；
（2）执行元件状态；
（3）信号元件状态；
（4）确定激励元件；
第一是根据系统传动示意图或工作循环图中检测元件的分布位置，按控制要求直接挑选出建立各程序所需要的激励元件。
第二是由信号与原件状态表中选取符合条件的信号元件作建立相应程序的激励元件。P115（知道同学看书）
（三）设置记忆元件（继电器组）
（四）列些继电器组和执行元件的逻辑表达式
1．继电器组的逻辑表达式
因为继电器具有自保功能，可以利用状态表中的激励信号作它的开启和关闭主令信号，从而将状态表中的短信号转换为能用于列写执行元件逻辑表达式的长信号。本例采用表5—7中的菱形继电器组。按图中菱形继电器组的结构，继电器K1在第1、2两个程序开启，可用第l程序的激励信号元件SB2为它提供开启主令信号，用第3程序的激励元件ST3提供关闭主令信号。继电器K2在第2、3两个程序开启，可用第2程序的激励元件ST2提供开启主令信号，用第4程序的激励元件提供关闭主令信号。这里按继电器的最简公式列出继电器组的逻辑
表达式。继电器最简公式一般形式为
(五)绘制、检查、完善、简化电路
根据继电器组和执行元件的逻辑表达式绘制出。图5—15的电路图。为简化电路，可以利用K2与 互补关系，按图中所示虚线将点l 与点2进行连接，合并一个K1触点。经检查，动作符合设计要求，线路也很简单。但电路在抗现场信号元件误动作产生的干扰方面还存在不少有待解决的问题：
(1)在第1程序作快速进给时，若误碰行程开关ST 3，工作台将会变为慢速
退回；
(2)在第2程序作工作进给时，若误碰行程开关ST 1，工作台将会变为快速
前进；
(3)在第3程序作快速后退时，若误碰按钮SB 2，工作台将会变为工作进给。
此外，电路没有停止循环的措施和调整电路。为此，在电路中增设一个停止按钮SB l ，可用它中止工作台继续前进，也可用它与循环中的前进动作配合，实现
简单的调整运动。因为此电路只是某控制系统的一个组成部分，它与系统中其它电路的联系及实现各种保护的环节不在这里叙述。
第五节 应 用 举 例
前面介绍了组合步进电路的逻辑设计方法。在组合步进电路中完全依靠中间继电器组来区分电路的全部程序，不必考虑信号元件和控制元件对程序的区分作用。实际上，在许 多情况下，信号元件除了能提供激励信号外，还能提供能区分程序的长信号。当使用接触器作控制元件时，也可以利用它帮助区分程序。检测元件也不限于行程开关，诸如速度继电器、时间继电器等也能作为检测元件。系统的工作情况也不限于单循环，有时还需要实现跳序和自动循环。
本节分析一个跳序与自动循环的例题，来进一步讨论逻辑设计的应用和设计中对一些具体问题的处理方法。
例 某一组合步进电路，程序书N ＝8，建立各程序的激励信号元件分别为X l —X 8，电路设置了菱形继电器组，见表5—8，表中其它部分未画出。要求这个
电路除了能实现原定单循环运动之外，还对它提出下面附加要求：
(1)在X 1受激后，电路跳过第1程序直接进入第2程序。
(2)在X 4受激后，电路跳过第4、5两个程序直接进入第6程序。
(3)在X 8受激后，电路跳过第8程序直接进入第1程序，实现自动循环(连
续循环)。
要实现预定的单循环控制必须维持原组合步进电路中的逻辑关系，而要实现附加的跳序和自动循环又需要修改继电器组的逻辑表达式(执行元件逻辑表2
K
达式不变)，它们互相矛盾·。解决这个矛盾的方法可以分别为它们添设附加的“指定主令元件”，在其产生的“指定主令元件”干预下，适当的修改继电器组的逻辑表达式，可以使电路既能实现单循环控制又能实现附加的跳序和自动循环。指定主令元件实际上就是一些选择开关。本例用选择开关S1、S2、S3分别作为实现以上三项附加要求的“指定主令元件”。
对第(1)项附加要求可以理解为在S1的干预下，X l受激后继电器组的工作状态不是“1000”而是“1100”；第(2)项附加要求为在S2的干预下，X4受激后继电器组的工作状态不是“1111”而是“001广；第(3)项附加要求为在S3的干预下，X8受激后继电器组的工作状态不是“0000”而是“1000”。
原菱形继电器组的逻辑表达式为
2015年全国职业院校技能大赛现代电气控制系统安装与调试 （总时间：240分钟） 工 作 任 务 书 场次号工位号
注意事项 一、本任务书共17页，如出现缺页、字迹不清等问题，请及时向裁判示意，进行任务书的更换。 二、在完成工作任务的全过程中，严格遵守电气安装和电气维修的安全操作规程。电气安装中，低压电器安装按《电气装置安装工程低压电器施工及验收规范（GB50254-96）》验收。 三、不得擅自更改设备已有器件位置和线路，若现场设备安装调试有疑问，须经设计人员（赛场评委）同意后方可修改。 四、竞赛过程中，参赛选手认定竞赛设备的器件有故障，可提出更换，器件经现场裁判测定完好属参赛选手误判时，每次扣参赛队3分；若因人为操作损坏器件，酌情扣5-10分；后果严重者（如导致PLC、变频器、伺服等烧坏），本次竞赛成绩计0分。 五、所编PLC、触摸屏等程序必须保存到计算机的“D: \工位号”文件夹下，工位号以现场抽签为准。 六、参赛选手在完成工作任务的过程中，不得在任何地方标注学校名称、选手姓名等信息。
请按要求在4个小时内完成以下工作任务： 一、按“动车空调系统控制说明书”，设计电气控制原理图，并按图完成器件选型计算、器件安装、电路连接（含主电路）和相关元件参数设置。 二、按“动车空调系统控制说明书”，编写PLC程序及触摸屏程序，完成后下载至设备PLC及触摸屏，并调试该电气控制系统达到控制要求。 三、参考X62W铣床电气原理图，排除X62W铣床电气控制电路板上所设置的故障，使该电路能正常工作，同时完成维修工作票。
动车空调系统控制说明书 一、动车空调系统运行说明 在CRH 动车组的车厢均配置有独立的空调系统，空调装置（压缩机、冷凝机）安装在地板下，空气处理单元（通风排风装置）车厢随着气压变化、温度进行通风换气，如图1所示。 图1 动车空调系统结构示意图 动车空调系统主要由以下电气控制回路组成，压缩机M1控制回路【M1为单速电机，由变频器进行多段速控制,变频器参数设置为第一段速为15Hz ，第二段速为30Hz ，第三段速为40Hz ，第四段速为50Hz ，加速时间0.3秒,减速时间1秒】。冷凝风机M2、M3控制回路【M2为三相异步电机（不带速度继电器），M3为三相异步电机（带速度继电器），需要考虑过载、联锁保护，只进行单向正转运行】。通风机M4控制回路【M4为双速电机】。车辆运行电机M5控制回路【M5为伺服电机；伺服电机参数设置如下：伺服电机旋转一周需要1000个脉冲，正转转速为1圈/秒，反转转速2圈/秒；】，通过编码器检测动车行驶路程。竞赛以电机旋转“动车右移动为正向,动车左移动为反向”为准。 二、动车空调系统安装方案要求 1、本系统使用三台PLC ，网络指定Q0CPU/S7-300/S7-1500为主带变频压缩机 通风单元 冷凝机
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文件编号：KG-AO-7382-100 电梯的电气控制系统设计与实现 使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对目的、要求、方式、方法、进度等进行具体的部署，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常工作或活动达到预期的水平。下载后就可自由编辑。 电梯是当前高层建筑不可缺少的垂直方向的交通运输工具，随着计算机及微电子技术的快速发展，电梯控制技术发生了巨大变化，其中PLC控制系统代替传统的继电器控制以及电梯采用了对电动机实现线性调速的调压调频技术，能达到电梯安全平稳运行。 随着人们生活水平的提高及高层建筑的普及，电梯是当前高层建筑不可缺少的垂直方向的交通工具，电梯是集机电一体的复杂系统，涉及机械传动、电气控制和土建等工程领域多种领域专业与一体的综合技术。随着社会的发展及对安全的重视，在设计电梯的时候，应具有高度的安全性。这样就对建筑内的电梯的调速精度、调速范围等静态和动态特性提出了更高的要求。当前由可编程序控制器(PLC)和微机组成的电梯运行逻辑控制系统具有可靠性高、维护方便、开发
电气控制电路设计例题 Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT
电气控制设计例题 1．一运料小车由一台笼型异步电动机拖动,要求：（1）小车运料到位自动停车；（2）延时一定时间后自动返回；（3）回到原位自动停车。试画出控制电路。并说明工作原理。 工作原理：QS+ — SB2 — KM1+ —M转动，到位压下SQ1 —M停转，KT+ —延时到—KM2+ — M反转—到位压下SQ2，M停。 2．设计一个电气控制线路，要求第一台电机起动后，第二台电机才能起动；第二台电机停止后，第一台电机才能停止。 3．设计一电气控制线路，要求第一台电动机起动10s后，第二台电动机自行起动，运行5s后，第一台电动机停止并同时使第三台电动机起动。再运行15s，第一台电机停止。 4．画出一种实现电动机点动控制及连续运转控制的控制线路。 5．设计一电气控制线路。有一台三级皮带运输机，分别由M1、M2、M3三台电动机拖动。其动作要求如下： 1）起动时要求按M1M2M3顺序起动。 2）停车时要求按M3M2M1顺序停车。 3）上述动作要求有一定时间间隔。 6．为两台异步电动机设计一个控制线路，其要求如下： 1）两台电动机互不影响地独立操作。 2）能同时控制两台电动机的起动和停止。 3）当一台电动机发生过载时，两台电动机均停止。 7、某水泵由一台三相笼型异步电动机拖动，按下列要求设计电气控制电路： 1）采用Y-Δ减压起动； 2）三处控制电动机的起动和停止； 3）要有必要的保护环节。 8、试画出异步电动机既能正转连续运行，又能正、反转点动的控制线路。
电气控制柜设计步骤内部编号：（YUUT-TBBY-MMUT-URRUY-UOOY-DBUYI-0128）
电控箱设计步骤 一、设计工艺 1、根据图纸（系统图、原理图）选主要部件； 2、按照功能、使用方法和制造标准排布主要器件； 3、根据排布结果选定箱（柜）尺寸（尽量选通用尺寸），校验器件排布结果； 4、根据图纸选其它辅助材料、元件； 5、绘制装配图、接线图，编制加工工艺卡； 6、采购所有器件、材料； 7、加工、或委托加工箱（柜）壳体； 8、按工艺卡装配主要器件，加工连接件、连接线； 9、按工艺卡装配附件、配件、接线； 10、整体装配完成，检验，试验（按产品生产标准要求项目进行）； 11、按标准及合同要求进行产品包装，附检验合格证、试验记录。 12、送货出厂。 二、设计规程规范要求。 1、熟读设计方案任务书。掌握任务书中几点重要信息及参数，如果是在大型项目中，设计任务书会以合同的技术附件形式出现。这样就关系到控制箱的先进程度和设计制造的成本控制。只要掌握控制的自动化程度就行了，这关系到你下面的选型等工作。 2、根据控制要求进行方案性设计。如果是较大的项目这可以升级为可行性研究。即使是小的电控系统，起码也要列出不少2种的方案设计，在方案设计过程中，
要有详细的计算说明书，这样为你的设备设计提供依据，也是设计是否合理，是否科学的关键。直接关系到你的制造成本。 3、进行设备控制设计，选择最佳的方案后，再进行设备设计，这个设计阶段，主要是设备的选型，选择各种合理元器件要注意以下几点： 1）要能实现设计任务中要求的控制功能。 2）要保证设备一定的先进性（在一些技术附件中为有具体说明）， 3）要控制好成本，不要盲目最求先进而造成不必要的成本浪费。 在确定所需要的各种元件设备后，就要进行原理图的设计，设计原理图时要根据自己的方案设计再结合所选电气元件的电气接线原理进行。 4、施工图设计。这里就不扯大工程设计步骤和要求了，单仅电控箱而言，根据所选元件的尺寸，综合考虑和选择电控箱的规格（国家有统一标准规格的电控箱柜台，也有非标的，非标的可根据你选择的电气元件进行规格设计）。 选择好或设计好电控箱的规格后，就可以进行箱内布置图的设计了，这个可以参照相关的电工工艺要求进行。 以下注意要点： 1）设备元件摆放布局合理、保证设备安全； 2）便于施工、检修等。 三、采购和安装调试规范要求。 1、根据上面的设备设计，设计出详细的材料清单，根据材料清单进行电气设备元件采购，这样就不会造成设备过剩浪费，或是设备出现短缺不足的现象。 2、根据上面的施工图设计，可以将采购回来的设备交予生产制造部门进行安装和接线了，并进行出场前的检验和测试。
实验一 3—8译码逻辑设计(图形法) 姓名：赵佳伟学号：1002100449 一、实验目的 l、学习并掌握MAX+PLUSⅡ10.0 Altera CPLD软件开发平台。 2、通过一个简单的3—8译码器的设计，掌握图形编程的使用方法。 3、掌握组合逻辑电路的静态测试方法。 二、实验步骤 （1）进入windows操作系统，打开MAX+PLUSⅡ10.0。 1、启动File／Project Name菜单，输入设计项目的名字。点Assign／Device菜单，选择器件(本设计全选用EPM7128) 。见图2.1.1。 2、启动菜单File／New，选择Graphic Editor File，打开原理图编辑器，进行原理图设计输入。 图2.1.1 （2）设计的输入 1、编辑环境下放置一个器件 ①在原理图的空白处双击鼠标左键，出现图2.1.2。 ②在光标处输入组件名称或用鼠标点取组件，OK即可。 ③如果安放相同组件，只要按住Ctrl键，同时用鼠标拖动该组件 ④图2.1.3为组件安放结果．
图2.1.2 图2.1.3 2、在器件的管脚上添加连线 在元件引脚附近，鼠标光标自动由箭头变为十字。按住鼠标左键拖动，即可画出连线如图2.1.4。
图2.1.4 3、保存原理图 单击保存按钮，对于第一次输入的新原理图，出现类似文件管理器的图框，选择合适的目录和名称保存刚才输入的原理图 2.1.4，原理图的扩展名.GDF，本实验中取名为：EDA.GDF。 （3）原理图编译 启动MAX+PLUS II＼COMPILER菜单，按START开始编译，生成.SOF和.POF等文件，以便硬件下载和编程时调用，同时生成.RPT文件，如图2.1.5。 图2.1.5
电气控制系统设计方案的要求和步骤
电气控制系统设计的要求和步骤 要完成好电气控制系统的设计任务，除掌握必要的电气设计基础知识外，还必须经过反复实践，深入生产现场，将不断积累的经验应用到设计中来。课程设计正是为这一目的而安排的实践性教案环节，它是一项初步的工程训练。通过课程设计的工作，了解一般电气控制系统的设计要求、设计内容和设计方法。 本章主要讨论课程设计应达到的目的、要求、内容、深度及工作量。并通过实例介绍，进一步说明课程设计的设计步骤。 电气设计包含原理设计和工艺设计两个方面，不能忽视任何一面，对于应用型人才更应重视工艺设计。电气控制系统课程设计属于练习性质，不强调设计结果直接用于生产。 设计的目的、要求、任务及方法 一、设计目的
电气设计的主要目的是通过某一生产设备的电气控制装置的设计实践，了解一般电气控制系统设计过程、设计要求、应完成的工作内容和具体设计方法。通过设计也有助于复习、巩固以往所学的知识，达到灵活应用的目的。电气设计必须满足生产设备和生产工艺的要求，因此，设计之前必须了解设备的用途、结构、操作要求和工艺过程，在此过程中培养从事设计工作的整体观念。 电气设计应强调能力培养为主，在独立完成设计任务的同时，还要注意其他几方面能力的培养与提高，如独立工作能力与创造力；综合运用专业及基础知识的能力，解决实际工程技术问题的能力；查阅图书资料、产品手册和各种工具书的能力；工程绘图的能力；书写技术报告和编制技术资料的能力。 二、设计要求
为保证顺利完成设计任务还应做到以下几点： (1>在接受设计任务后，应根据设计要求和应完成的设计内容，拟定设计任务书和工作进度计划，确定各阶段应完成的工作量，妥善安排时间。 (2>在方案确定过程中应主动提出问题，以取得指导教师的帮助，同时要广泛讨论意见，依据充分。在具体设计过程中要多思考，尤其是主要参数，要经过计算论证。 (3>所有电气图纸的绘制必须符合国家有关规定的标准，包括线条、图型符号、工程代号、回路标号、技术要求、标题栏、元件明细表以及图纸的折叠和装订。 (4>说明书要求文字通顺、简练，字迹端正、整洁。 (5>应在规定的时间内完成所有的设计任务。 (6>如果条件允许，应对自已的设计线路进行
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 M K K 、、、
电气控制设计例题 1.一运料小车由一台笼型异步电动机拖动，要求：（1）小车运料到位自动停车；（2）延时一定时间后自动返回；（3）回到原位自动停车。试画出控制电路。并说明工作原理。 工作原理：QS+ —SB2 —KM1+ —M转动，到位压下SQ1 —M停转，KT+ —延时到一KM2+ —M反转一到位压下SQ2，M 停。 2.设计一个电气控制线路，要求第一台电机起动后，第二台电机才能起动；第二台电机停止后，第一台电机才能停止。 3.设计一电气控制线路，要求第一台电动机起动10s后，第二台电动机自行起动，运行5s后，第一台电动机停止并同时使第三台电动机起动。再运行15s,第一台电机停止。
Khlu KTi KT J KM I KT J KT FU] 4. 画出一种实现电动机点动控制及连续运转控制的控制线路 。 5. 设计一电气控制线路。有一台三级皮带运输机，分别由M1、M2、 M3 三台电动机拖动。其动作要求如下： 1） 起动时要求按 M1M2M3顺序起动 2） 停车时要求按M3M2M1顺序停车 3） 上述动作要求有一定时间间隔。 FUi FR * fiEi E KMi KT A KTj L KT I ￡
A b w KMJ KM2 KM3 6.为两台异步电动机设计一个控制线路，其要求如下: 1）两台电动机互不影响地独立操作。 2）能同时控制两台电动机的起动和停止。 3）当一台电动机发生过载时，两台电动机均停止。 7、某水泵由一台三相笼型异步电动机拖动，按下列要求设计电气 控制电路： 1）米用Y-△减压起动； 2）三处控制电动机的起动和停止； 3）要有必要的保护环节。
电气工程师教你快速看懂电气控制电路图 看电气控制电路图一般方法是先看主电路，再看辅助电路，并用辅助电路的回路去研究主电路的控制程序。电气控制原理图一般是分为主电路和辅助电路两部分。其中的主电路是电气控制线路中大电流流过的部分，包括从电源到电机之间相连的电器元件。而辅助电路是控制线路中除了主电路以外的电路，其流过的电流比较小。 电气控制原理图 分析主电路： 无论线路设计还是线路分析都是先从主电路入手。主电路的作用是保证机床拖动要求的实现。从主电路的构成可分析出电动机或执行电器的类型、工作方式，起动、转向、调速、制动等控制要求与保护要求等内容。 分析控制电路： 主电路各控制要求是由控制电路来实现的，运用“化整为零”、“顺藤摸瓜”的原则，将控制电路按功能划分为若干个局部控制线路，从电源和主令信号开始，经过逻辑判断，写出控制流程，以简便明了的方式表达出电路的自动工作过程。 分析辅助电路： 辅助电路包括执行元件的工作状态显示、电源显示、参数测定、照明和故障报警等。这部分电路具有相对独立性，起辅助作用但又不影响主要功能。辅助电路中很多部分是受控制电路中的元件来控制的。 分析联锁与保护环节：
生产机械对于安全性、可靠性有很高的要求，实现这些要求，除了合理地选择拖动、控制方案外，在控制线路中还设置了一系列电气保护和必要的电气联锁。在电气控制原理图的分析过程中，电气联锁与电气保护环节是一个重要内容，不能遗漏。 总体检查： 经过“化整为零”，逐步分析了每一局部电路的工作原理以及各部分之间的控制关系之后，还必须用“集零为整”的方法检查整个控制线路，看是否有遗漏。特别要从整体角度去进一步检查和理解各控制环节之间的联系，以达到正确理解原理图中每一个电气元器件的作用。 1. 看主电路的步骤 第一步：看清主电路中用电设备 用电设备指消耗电能的用电器具或电气设备，看图首先要看清楚有几个用电器，它们的类别、用途、接线方式及一些不同要求等。 第二步：要弄清楚用电设备是用什么电器元件控制 控制电气设备的方法很多，有的直接用开关控制，有的用各种启动器控制，有的用接触器控制。 第三步：了解主电路中所用的控制电器及保护电器 前者是指除常规接触器以外的其他控制元件，如电源开关（转换开关及空气、万能转换开关。后者是指短路保护器件及过载保护器件，如空气断路器中电磁脱扣器及热过载脱扣器的规格、熔断器、热继电器及过电流继电器等元件的用途及规格。一般来说，对主电路作如上内容的分析以后，即可分析辅助电路。
智能小区电气设计方案 智能小区电气设计方案 前言： 作为人类生存基本需求之一的住宅，已逐步向小康型发展。随着生活水平提高和科学技术发展，越来越多新型智能住宅小区已成为住宅建设的热点。 目前兴建的智能化住宅小区多为数幢多层或高层住宅楼组成，家用电器，通信设备与安保防灾等设备在家庭中功能综合一体化，各电子设备的广泛采用，对电气的安全设计也提出一些新的要求。下面将主要部分介绍如下： 1、楼宇自动化控制系统 1.1基本功能 1.1.1对建筑设备进行控制、监视和测量，以实现设备最优控制为中心的过程控制自动化；以完成预防和控制为中心的防灾自动化； 1.1.2对控制器、远程终端单元的监控； 1.1.3操作者人机界面； 1.1.4被监视建筑设备在CRT上的视频显示集成； 1.1.5数据采集和历史化； 1.1.6警告管理 1.1.7趋势分析 1.1.8报告生成 1.2开放功能 楼宇自控系统应具备基本的开放功能，包括对ActiveX、DDE、ODBC、API、Access 等标准技术均可实现无缝连接。系统可实现与这些系统的通讯，从而实现有关的联动控制以及方便物业管理和系统集成。 1.2.1系统控制器配置原则： 控制器配置应遵循以下原则，否则将被认为是重大技术偏离，可能作为废标处理：系统应采用中央站为核心，DDC与中央站实现数据通信。DDC应设在受控对象附近，按功能和管理类别实现区域划分，每栋楼的送排风、给排水、照明和电量计量分别采用各自独立的DDC进行控制，即每栋楼至少配置4个可独立运行的DDC控制器。其中计量用DDC应提供24小时不间断电源。系统共设置29个区域（室外照明为独立的区域），每个区域可独立管理。每个可独立运行控制器的控制点数应小于120点，使系统的故障产生的影响可控制在一定范围内。控制器I/O点应具有一定的冗余，各类型I/O点的预留量不小于15%。控制应采用标准的模块化设计，控制器应具备标准的开放协议如LON通信协议。为保证单个设备的维护不影响其它设备的运行，所有模块应支持热插拔功能，更换或维护单个模块不影响同区域其它设备运行。 1.2.2系统控制及监控内容： VRV空调机组；变配电系统；照明系统；电梯系统；给排水系统。 （1）VRV空调机组系统。 通过VRV机组通讯接口实现以下基本监控内容：启／停状态；故障报警；电量计量。通过设置环境温度传感器接入DDC，检测环境温度。 （2）通风系统 风机基本监控内容：送排风机启/停状态；送排风机故障报警；送排风机开关控制；地下车库CO监测。 （3）变配电系统
电气控制技术项目教程——项目17 河北承德技师学院 李凤梅
项目十七电气控制电路设计与测绘 学习目标 知识目标： 熟悉电气控制电路设计的基本原则、方法。 掌握电气控制电路的测绘方法。 技能目标： 能设计简单生产机械的电气控制电路。 能对生产设备的电气控制电路进行测绘。
任务一电气控制电路的设计原则 一、电气控制电路的设计原则 1．最大限度满足生产设备对电气控制电路的控制要求和保护要求。 2 ．在满足生产工艺要求的前提下，力求电路简单、经济、 合理。 3 ．保证控制的安全性和可靠性。 4 ．操作和维修方便。 你知道电路设计 是根据什么原则 进行的吗？
二、电气控制电路的设计内容1．确定电力拖动方案和控制方案。 2．选择拖动电动机的结构形式、 型号和容量。 3．设计电气控制系统原理图。 4．绘制电气安装位置图、电气系统互连图。 5．设计和选择电气设备元器件，并列出电器元件明细表。 6．编写电气控制系统工作原理和使用说明书。 你知道电 路设计的 内容有哪 些吗？任务一电气控制电路的设计原则
三、电气控制电路的设计方法 常用的电气控制电路的设计方法有： 经验设计法 逻辑分析设计法(逻辑设计法) 经验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或经过考验成熟的电路，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电路。 经验设计法——一般设计简单电路经常使用 逻辑分析设计法，是根据生产工艺的要求，利用逻辑代数来分析、化简、设计电路的方法。 逻辑分析设计法———一般设计较复杂电路使用一般技术人员常用经验设计法 任务一电气控制电路的设计原则
目录 电气系统设计方案 (2) 2.1配电系统 (2) 2.2管线回路系统 (5) 2.3照明系统 (6) 供配电施工部分 (7) 2.1配电盘安装 (7) 2.2金属线槽敷设 (8) 2.3电缆、电线放线施工及工艺 (9) 2.4线缆接线施工工艺 (10) 2.5电气钢管施工工艺 (10) 2.6插座、开关安装施工 (11) 2.7照明灯具安装施工 (15)
电气系统方案 计算机机房提供电能质量的好坏，将直接影响计算机系统正常、可靠的运行，也影响机房内其它附属设施的正常工作，同时机房对接地、雷电防护、机房屏蔽等均有特定要求。为了保证计算机的可靠运行，必须建立一个优质、稳定、安全、可靠的供配电系统。 2.1配电系统 机房进线电源采用TN-S三相五线制，建议从大楼总配电室引双回路电源到机房空调配电间。 配电柜内设电压电流指示、防雷、防过压、短路、过载、过流等保护器，保护设备运行安全和人身安全。 2.1.1辅助设备动力配电系统 机房辅助动力设备包括机房专用空调系统、新风系统、照明系统、维修插座、UPS主机供电等。由于机房辅助动力设备直接关系到计算机设备、网络设备，通讯设备以及其他用电设备和工作人员正常工作和人身安全，要求配电系统应安全可靠，因此该配电系统按照一级负荷考虑进行设计。 电源进线采用TN-S三相五线制。在设计电源分配时，充分考虑负荷情况，计算功率平衡，将负荷均匀分配在电源的三相上，并要留出一定的冗余以满足将来增加设备的需求。 2.1.2计算机设备UPS配电系统 机房计算机设备包括计算机主机、小型机、服务器、网络设备、通讯设备等，由于这些设备进行数据的实时处理与实时传递，关系重大，所以对电源的质量与可靠性的要求最高。设计中采用UPS不间断电源，以保障电源可靠性的要求。 电源经UPS稳频稳压、调整电压波形后为计算机设备供电，与此同时也为UPS的后备电池充电；一旦市电回路停电后，UPS的后备电池立即放电，
电气设备控制电路故障原因分析和检修流程 电气控制设备故障检查 电路出现故障，重点是查出故障点，千万不要盲目乱动。在进行检修之前，应对故障发生情况详细地调查。 眼看。首先根据电气设备元件如接触器、时间继电器、测温仪表等大概分析其工作原理。再看触点是否烧蚀、熔毁；线圈是否发热、烧焦；熔断器是否熔断；脱扣器是否脱扣；连接螺钉是否松动。总之每一环节都不能忽视，包括检查一些明显的外观故障等。 口问。询问操作人员故障发生前后电路和电气设备的运行情况，以及故障发生时的存在的现象，如有无异常情况及声响，故障发生前有无频繁启动、制动、正反转、过载等现象；询问系统主要功能、操作方法、正常现象以及故障过程、有无故障先兆等，通过询问，往往能得到一些很有用的信息。 鼻闻。用嗅觉器官感觉一下电气元件是否有发热、烧焦的异味，这对确定电气设备控制电路故障范围非常有用。 耳听。听一下电路工作时有无异常响动，如振动声、摩擦声、放电声以及其它声响。在电路设备还能勉强运转而又不至于扩大故障的前提下，可通电启动运行，倾听有无异响，如有应尽快判断异响位置并迅速关断电源。 手摸。用手摸电气设备看有无发热现象，温升是否正常，从而判断出温度升高的原因，找到电气设备故障点。通过感官的初步判断，分析故障现象的原因，逐渐缩小故障范围，进而判断元件故障在哪里。
电气控制设备故障原因分析 根据电气设备的结构和工作原理查找故障点。检修故障时，应该在清楚电气控制原理的前提下，先从主电路入手，看拖动该设备的几个电动机是否正常，然后逆着电流方向检查主电路的触点系统、热元件、熔断器、隔离开关及线路本身是否有故障，接着根据主电路与控制电路的控制关系，检查控制回路的线路接头、自锁或连锁触点、电磁线圈是否正常，检查制动装置、传动机构中工作不正常的范围，从而找出故障的具体部位。 从控制电路动作程序检查故障范围。如果在断电情况下不能找到故障点时，可以对电气设备进行通电检查。通电检查前要先切断主电路，让电动机停转，将控制器或转换开关置于零位，行程开关还原到正常位置，然后通电，用万用表检查电源电压是否正常，有没有缺相或严重不平衡。然后按照控制逻辑逐级检查各元件是否按要求动作。 电气设备控制电路检修流程 先检修机械部分，后检修电气部分。在电气控制线路中，大多是由机械开关（如按钮、行程开关、压力开关、温度节点等）发出指令，经过电气控制逻辑，再经由机械机构执行动作，如果机械部分的连锁机构、传动装置及其它动作部分发生故障，即使电路完全正常，设备也不能正常运行，那就应先检查控制电路的输入和输出是不是正常，即先检修机械故障。 先外部调试，后内部处理。检修时，先检查外部的按钮、行程开关、信号灯状态指示等有没有问题，核实设备正常操作下的正常响应，如
第1章绪论 1.1选题的目的和意义 由于现代加工技术的日益提高，对加工机床特别是工作母机的要求也越来越高，由此人们也将注意力集中到机床上来，数控技术是计算机技术、信息技术、现代控制技术等发展的产物，他的出现极大的推动了制造业的进步。机床的控制系统的优劣与机床的加工精度息息相关，特别是PLC广泛应用于控制领域后，已经显现出它的优越性。可编程控制器PLC已广泛应用于各行各业的自动控制。在机械加工领域，机床的控制上更显示出其优点。由于镗床的运动很多、控制逻辑复杂、相互连锁繁多，采用传统的继电器控制时，需要的继电器多、接线复杂，因此故障多维修困难，费工费时，不仅加大了维修成本，而且影响设备的功效。采用PLC控制可使接线大为简化，不但安装十分方便而且工作可靠、降低了故障率、减小了维修量、提高了功效。 1.2 关于课题的一些介绍和讨论 1.2.1 设计目标、研究内容和拟定解决的关键问题 完成对T6113机床的整个控制系统的设计改造，控制核心是PLC，并使其加工精度进一步提高，加工范围扩大，控制更可靠。 研究内容： （1） T6113的电气系统（PLC）硬件电路设计和在机床上的布局。 （2） PLC程序的编制。 解决的关键问题：PLC对机床各个工作部分的可靠控制电气电路的安全问题的解决 1.2.2题目的可行性分析 虽然目前数控机床以其良好的加工性能得到了人们的肯定，但是其昂贵的价格是一般用户望尘莫及的，所以改造现有的机床以达
到使用要求是比较现实的，也是必须的。经过实践证明这样的改造是可以满足大多数情况下的精度和其他加工要求，并且在实践中已取得的相当好的效益。 1.2.3本项目的创新之处 利用PLC作为控制核心，替代传统机床的继电器控制，使得机床的控制更加灵活可靠，减少了很多中间的机械故障的可能。利用PLC的可编程功能使得变换和改进控制系统成为可能。 1.2.4设计产品的用途和应用领域 镗床是一种主要用镗床刀在工件上加工孔的机床。通常用于加工尺寸较大、精度要求较高的孔。特别是分布在不同表面上、孔距和位置精度要求较高的孔，如各种箱体，汽车发电机缸体等零件的孔。一般镗刀的旋转为主运动，镗刀或工件的移动为进给运动。在镗床上除镗孔外，还可以进行铣削、钻孔、扩孔、铰孔、锪平面等工件。因此镗床的工作范围较广。它可以应用于机械加工的各个领域，但因其价格比一般机床贵好多，所以在比较大的加工车间才可见到。 1.3 电气控制技术的发展 电气控制技术是随着科学技术的不断发展、生产工艺不断提出新的要求而迅速发展的，从最早的手动控制到自动控制，从简单的控制设备到复杂的控制系统，从有触点的硬接线控制系统到以计算机为中心的存储系统。现代电气控制技术综合应用了计算机、自动控制、电子技术、精密测量等许多先进的科学技术成果。作为生产机械的电机拖动，已由最早的采用成组拖动方式，发展到今天无论是自动化功能还是生产安全性方面都相当完善的电气自动化系统。继电接触式控制系统主要由继电器、接触器、按钮、行程开关等组成，其控制方式是断续的，所以又称为断续控制系统。由于这种系统具有结构简单、价格低廉、维护容易、抗干扰能力强等优点，至今仍是机床和其他许多机械设备广泛采用的基本电气控制形式，也是学习先进电气控制的基础。这种控制系统的缺点是采用固定的接线方式，灵活性差，工作频率低，触点易损坏，可靠性差。
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
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。有关的国家标准有GB4728—1984《电气图用图形符号》、GB6988—1986《电气制图》、GB5094—1985《电气技术中的项目代号》和GB7159—1987《电气技术中的文字符号制定通则》。 2.电气工程制图图形符号和文字符号 按照GB4728—1984《电气图用图形符号》规定，电气图用图形符号是按照功能组合图的原则，由一般符号、符号要素或一般符号加限定符号组合成为特定的图形符号及方框符号等。一般符号是用以表示一类产品和此类产品的特征的简单图形符号。 文字符号分为基本文字符号和辅助文字符号。基本文字符号又分单字母文字符号和双字母文字符号两种。单字母符号是按拉丁字母顺序将各种电气设备、装置和元器件划分为23类，每一大类电器用一个专用单字母符号表示，如“K”表示继电器、接触器类，“R”表示电阻器类。当单字母符号不
PLC程序的时序逻辑设计法 1．概述 时序逻辑设计法适用plc各输出信号的状态变化有一定的时间顺序的场合，在程序设计时根据画出的各输出信号的时序图，理顺各状态转换的时刻和转换条件，找出输出与输入及内部触点的对应关系，并进行适当化简。一般来讲，时序逻辑设计法应与经验法配合使用，否则将可能使逻辑关系过于复杂。 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A1和A2两台电机，按下启动按钮后，Al运转l0min，停止5 min，A2与A1相反，即A1停止时A2运行，A1运行时A2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A1电机接触器线圈、Y1为A2电机接触器线圈。 （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A1运行时间，T1控制A1停车时间。根据要求画出时序图如图1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：
图1 两台电机顺序控制时序图 （4）设计梯形图结合逻辑关系画出的时序图如图2所示。最后，还应分析一下所画梯形图是否符合控制要求。 图2 两台电机顺序控制梯形图
电气设备的控制原理 电气传动系统通常包括以下三个主要环节。 动力部分是整个系统的电源供给环节，是整个系统的主干，是电能转换为其他能量的通道部件，包括动力电源开关、电器控制部件、电动机等。 生产过程自动控制部分是生产过程自动化的核心，也是间接控制、指挥动力电器及系统工作的部件。包括继电逻辑控制电器及各种控制仪表、智能仪器仪表等。 传动装置是生产机械的联接及传动环节，位于电动机与工作机械之间。如减速箱、皮带、连轴器等。 通常由动力电器和过程自动控制设备构成电器控制系统。电器控制系统中常用的控制电器主要是低压电器元件、电工仪表及控制仪表等。电器控制系统是一种能根据外界的信号和要求，手动或自动地接通、断开电路，断续或连续地改变电路参数，以实现电路或非电对象的切换、控制、保护、检测、交换和调节用的一种电气控制成套设备。电器的控制作用就是“自动”或“手动”接通或者断开电路，“通”也称“开”，“断”也称“关”。因此，“开”和“关”，对应于逻辑“1”或“0”，是电器最基本、最典型的功能。由此定义：根据生产过程的工艺要求，由这些电器组成的，能满足生产过程工艺要求的控制系统称电器控制系统。早期，因其主要由开关电器、继电器、接触器等组成，故称继电器—接触器控制系统，至今一直沿用这一说法。又因为它是一种逻辑控制，所以又称它是一种继电逻辑控制系统。 电器控制系统是电气传动控制系统的核心。现代化的机电设备、生产线、生产车间甚至整个工厂都实现了生产过程控制自动化。它由各种电动机、电器元件、电子器件或装置、检测器件以及各种仪器仪表、工业计算机等设备按一定的逻辑规律组成控制系统，对生产过程进行自动控制。所谓工业上的自动控制是指在无人直接参与的情况下，利用控制系统使被控制对象或生产过程自动地按照预先设置的规律和动作进行工作。自动控制所用的技术手段是多种多样的，电气控制自动化是应用最为普遍的方法，也是最基本的方法，在诸方法中起链接作用。 .1电气传动控制系统通常按下列方法分类 1.按输入、输出信号的状态特征分类 (1) 以开关状态变化为特征的开关量，其控制系统称为开关量自动控制系统或断续控制系统(电器控制范畴)。开关量控制系统的理论基础是基于逻辑控制原理。其理论核心是逻辑代数。按控制原理，开关量控制技术也就是逻辑控制技术，是本书涉及的主要的内容。 (2) 以连续状态变化为特征的连续量，其控制系统称为连续控制系统，可以是开环控制也可以是闭环控制。连续量控制技术在工业现场多是模拟量控制，目前典型的控制技术是基于模糊控制的PID控制技术，已有众多的系统采用智能化控制和计算机控制技术。 在工业现场，开关量控制和模拟量控制通常是联系在一起的，就电器控制而言，是通过接线构成一套装置。 2.按电器开关元件分类 (1)有触点逻辑元件系统，如继电器—接触器自动控制系统，或称继电逻辑控制系统，属上述开关量控制系统。 (2)无触点逻辑元件系统，由半导体分立元件和集成电路组成的逻辑电路构成的控制系统。由工业上常用的HTL、CMOS、PMOS等逻辑数字集成电路逻辑门组成的系统，它不能独立构成开关量自动控制系统，而常常出现在顺序控制的逻辑运算和控制部分。这一类现已有新型元件或系统取代，如智能电器、智能仪表、可编程序控制器（PLC）或计算机控制系统等。 3.按控制程序特征分类 (1)固定程序控制系统这种系统是通过硬结线方式构成继电逻辑控制电路，从而实现控制系统的所需功能。这种系统的工艺过程的控制逻辑是固定不变的。根据现场生产工艺的要求，继电逻辑控制电路又分为组合电路和时序电路两大类。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。电路的工作状态不仅取决于电路当时输入信号的状态，而且还与电路原先的工作状态有关，这样的逻辑电路称为时序电路。时序电路原先的工作状态又与电路过去接受输入信号的顺序有关，因此它是一种顺序控制模式。
电气控制系统设计的一般原则和设计程序 生产机械电气控制系统的设计，包含两个基本内容：一个是原理设计，即要满足生产机械和工艺的各种控制要求，另一个是工艺设计，即要满足电气控制装置本身的制造、使用和维修的需要。原理设计决定着生产机械设备的合理性与先进性，工艺设计决定电气控制系统是否具有生产可行性、经济性、美观、使用维修方便等特点，所以电气控制系统设计要全面考虑两方面的内容。在熟练掌握典型环节控制电路、具有对一般电气控制电路分析能力之后，设计者应能举一反三，对受控生产机械进行电气控制系统的设计并提供一套完整的技术资料。生产机械种类繁多，其电气控制方案各异，但电气控制系统的设计原则和设计方法基本相同。设计工作的首要问题是树立正确的设计思想和工程实践的观点，它是高质量完成设计任务的基本保证。一、电气控制系统设计的一般原则．最大限度地满足生产机械和生产工艺对电气控制系统的要求。电1 气控制系统设计的依据主要来源于生产机械和生产工艺的要求。．设计方案要合理。在满足控制要求的前提下，设计方案应力求简2 单、经济、便于操作和维修，不要盲目追求高指标和自动化。．机械设计与电气设计应相互配合。许多生产
机械采用机电结合控3． 制的方式来实现控制要求，因此要从工艺要求、制造成本、结构复杂性、使用维护方便等方面协调处理好机械和电气的关系。 4．确保控制系统安全可靠地工作。二、电气控制系统设计的基本任务、内容电气控制系统设计的基本任务是根据控制要求设计、编制出设备制造和使用维修过程中所必须的图纸、资料等。图纸包括电气原理图、电气系统的组件划分图、元器件布置图、安装接线图、电气箱图、控制面板图、电器元件安装底板图和非标准件加工图等，另外还要编制外购件目录、单台材料消耗清单、设备说明书等文字资料。电气控制系统设计的内容主要包含原理设计与工艺设计两个部分，以电力拖动控制设备为例，设计内容主要有： 1、原理设计内容电气控制系统原理设计的主要内容包括：（l）拟订电气设计任务书。（2）确定电力拖动方案，选择电动机。（3）设计电气控制原理图，计算主要技术参数。（）选择电器元件，制订元器件明细表。4 5）编写设计说明书。（电气原理图是整个设计的中心环节，它为工艺设计和制订其他技术资料提供依据。、工艺设计内容2． 进行工艺设计主要是为了便于组织电气控制系统的制造，从而实现原理设计提出的各项技术指标，并为设备的调试、维护与使用提供相关的图纸资料。工艺设计的主要内容有：）设计电气总布置图、总安装图与总接线图。（l ）设计组件布置图、安装图和接线图。（2 3（）设计电气箱、操作台及非标准元件。（4）列出元件清单。（5）编写使用维护说明书。三、电气控制系统设计的一般步骤 1、拟订