電氣控制技術(shù)第910講

電氣控制技術(shù)第9-10講2023/5/27電氣控制技術(shù)第910講回顧：電氣控制電路的一般設(shè)計方法先用一些典型電路環(huán)節(jié)拼湊起來實現(xiàn)某些基本要求，然后根據(jù)生產(chǎn)工藝要求逐步完善其功能，并加以適當?shù)穆?lián)鎖與保護環(huán)節(jié)。以龍門刨床橫梁自動移動和夾緊為例電氣控制技術(shù)第910講上下松緊橫梁機構(gòu)對電氣控制系統(tǒng)提出如下要求：1、保證橫梁能上下移動，夾緊機構(gòu)能實現(xiàn)橫梁的夾緊或放松2、橫梁夾緊與橫梁移動之間必須有一定的操作程序：(1)按向上或向下移動按鈕后，首先使夾緊機構(gòu)自動放松；(2)橫梁放松后，自動轉(zhuǎn)換到向上或向下移動；(3)移動到需要位置后，松開按鈕，橫梁自動夾緊；(4)夾緊后電機自動停止運動。3．具有上下行程的限位保護。4．橫梁夾緊與橫梁移動之間及正反向運動之間具有必要的聯(lián)鎖。電氣控制技術(shù)第910講設(shè)計主電路設(shè)計基本控制電路選擇控制參量、確定控制規(guī)則設(shè)計聯(lián)鎖保護環(huán)節(jié)、電路的完善和校核根據(jù)生產(chǎn)機械和工藝對電氣控制電路的要求，一般設(shè)計方法設(shè)計控制電路的過程：電氣控制技術(shù)第910講本課主要內(nèi)容：

§2.5電氣控制電路的邏輯設(shè)計方法§2.5.1邏輯運算§2.5.2邏輯函數(shù)的化簡§2.5.3邏輯設(shè)計方法舉例電氣控制技術(shù)第910講§2.5電氣控制電路的邏輯設(shè)計方法邏輯分析設(shè)計法邏輯設(shè)計法是根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求，利用邏輯代數(shù)來分析、化簡、設(shè)計電路的方法。這種設(shè)計方法是將控制電路中的繼電器、接觸器線圈的通、斷，觸點的斷開、閉合等看成邏輯變量，并根據(jù)控制要求將它們之間的關(guān)系用邏輯函數(shù)關(guān)系式來表達，然后再運用邏輯函數(shù)基本公式和運算規(guī)律進行簡化，根據(jù)最簡式畫出相應(yīng)的電路結(jié)構(gòu)圖，最后再作進一步的檢查和完善，即能獲得需要的控制電路。

電氣控制技術(shù)第910講邏輯設(shè)計法較為科學(xué)，能夠用必須的最少的中間記憶元件（中間繼電器）的數(shù)目確定實現(xiàn)一個自動控制電路，以達到使邏輯電路最簡單的目的，設(shè)計的電路比較簡化、合理。但是當設(shè)計的控制系統(tǒng)比較復(fù)雜時，這種方法就顯得十分繁瑣，工作量也大。因此，如果將一個較大的、功能較為復(fù)雜的控制系統(tǒng)分成若干個互相聯(lián)系的控制單元，用邏輯設(shè)計方法先完成每個單元控制電路的設(shè)計，然后再用經(jīng)驗設(shè)計方法把這些單元電路組合起來，各取所長，也是一種簡捷的設(shè)計方法。

§2.5電氣控制電路的邏輯設(shè)計方法電氣控制技術(shù)第910講§2.5電氣控制電路的邏輯設(shè)計方法以“0”、“1”表征兩個對立的物理狀態(tài)，反映了自然界存在的一種客觀規(guī)律---邏輯代數(shù)。邏輯代數(shù)(也稱開關(guān)代數(shù)、布爾代數(shù))中存在邏輯與(邏輯乘)、邏輯或(邏輯加)、邏輯非的三種基本運算，并由此而演變出一些運算規(guī)律。繼電器接觸器組成的控制電路，分析其工作狀況常以線圈通電或斷電來判定。若認為供電電源不變，則觸點的通斷是決定因素。電器觸點只存在“1”、“0”兩種狀態(tài)。利用邏輯代數(shù)可以將繼電器接觸器系統(tǒng)設(shè)計得更為合理，設(shè)計出的電路能充分地發(fā)揮元件作用，使所應(yīng)用的元件數(shù)量最少，但這種設(shè)計一般難度較大。在設(shè)計復(fù)雜的控制電路時，邏輯設(shè)計有明顯的優(yōu)點。為什么可以用邏輯設(shè)計方法？電氣控制技術(shù)第910講對于繼電器、接觸器、電磁鐵、電磁閥、電磁離合器等元件，線圈通電狀態(tài)規(guī)定為“1”狀態(tài)，失電則規(guī)定為“0”狀態(tài)。繼電器、接觸器的觸點閉合狀態(tài)規(guī)定為“1”狀態(tài)，觸點斷開狀態(tài)規(guī)定為“0”狀態(tài)?？刂瓢粹o、開關(guān)觸頭閉合狀態(tài)規(guī)定為“1”狀態(tài)；觸頭斷開狀態(tài)規(guī)定為“0’狀態(tài)。繼電器、接觸器的觸點與線圈在原理圖上采用同一文字符號。為了清楚地反映元件狀態(tài)，元件線圈、動合觸點的狀態(tài)用同一字符的斜體來表示，而動斷觸點的狀態(tài)以

表示。若元件為“1”狀態(tài)，則表示線圈得電，接觸器吸合，其常開觸點閉合，常閉觸點斷開。得電、閉合都是“l(fā)”狀態(tài)，而斷開則為“0”狀態(tài)。若元件為“0”狀態(tài)，則與上述相反。繼電器接觸器控制電路中邏輯變量的描述電氣控制技術(shù)第910講用邏輯函數(shù)來表達控制元件的狀態(tài)，實質(zhì)是以觸點的狀態(tài)（以斜體的同一字符表示）作為邏輯變量，通過邏輯與、邏輯或、邏輯非的基本運算，得出的運算結(jié)果就表明了繼電、接觸器控制電路的結(jié)構(gòu)。在繼電接觸器控制電路中，把表示觸點狀態(tài)的邏輯變量稱為輸入邏輯變量；把表示繼電器、接觸器等受控元件的邏輯變量稱為輸出邏輯變量。輸出邏輯變量是根據(jù)輸入邏輯變量經(jīng)過邏輯運算得出的。輸入、輸出邏輯變量的這種相互關(guān)系稱為邏輯函數(shù)關(guān)系，也可用真值表來表示?！?.5.1邏輯運算電氣控制技術(shù)第910講基本邏輯關(guān)系(a)邏輯非(b)邏輯與(c)邏輯或

電氣控制技術(shù)第910講(一)邏輯與--觸點串聯(lián)

下圖所示的串聯(lián)電路就實現(xiàn)了邏輯與的運算，邏輯與運算用符號“．”表示（也可省略）。接觸器的狀態(tài)就是其線圈K的狀態(tài)（以斜體的同一字符表示)。電路接通，線圈K通電，則K=1；電路斷開，線圈K失電，則K＝0。該圖的電路就可用邏輯關(guān)系式表示為：

K＝A?B該公式的含意是：只有當A＝1與B＝1時，K＝1，否則便為0。對于電路來說，只有當觸點A與B都閉合時，線圈K才得電，為“1”狀態(tài)。

ABK電氣控制技術(shù)第910講(一)邏輯與--觸點串聯(lián)

若將輸入邏輯變量A、B與輸出邏輯變量K列為表格形式，如下表所示，稱為真值表。ABA?B000010100111ABK電氣控制技術(shù)第910講(二)邏輯或——觸點的并聯(lián)

如下圖所示的并聯(lián)電路就實現(xiàn)邏輯或運算，邏輯或運算用符號“+”表示。要表示接觸器的狀態(tài)就要確定線圈K的狀態(tài)。按照下圖的接線，也列出邏輯或的邏輯關(guān)系式

K＝A+B該公式的含意是：當A＝1或B＝1時，K＝1。對于電路來說，觸點A或B任一個閉合時，線圈K都得電為“1”。也可列出邏輯或狀態(tài)的真值表，見下表。ABA+B000011101111ABK電氣控制技術(shù)第910講(三)邏輯非STAAKAK=A0110下圖表示元件狀態(tài)A對接觸器狀態(tài)K的控制是邏輯非關(guān)系。其邏輯關(guān)系表達式為K＝A該公式的含意是：當A＝1，A＝0，常閉觸點A斷開，則K＝0，線圈不得電；當A＝0，A＝1，常閉觸點A閉合，則K＝1，線圈得電吸合。其真值表如下表所示。有時也稱：對K是“非控制”。以上與、或、非邏輯運算其邏輯變量不超過兩個，但對多個邏輯變量也同樣適用。電氣控制技術(shù)第910講邏輯代數(shù)定理1、交換律

A·B＝B·AA+B=B+A2、結(jié)合律

A?(B?C)=(A?B)?CA+(B+C)＝(A+B)+C3、分配律

A?(B+C)=A?B+A?CA+(B?C)＝(A+B)?(A+C)4、吸收律

A+AB=AA(A+B)=AA+AB=A+BA+AB=A+B5、重疊律

A?A=AA+A=A電氣控制技術(shù)第910講6、非非律

A=A7、反演律（摩根定律）

A+B=A?BA?B=A+B

電氣控制技術(shù)第910講§2.5.2邏輯函數(shù)的化簡邏輯函數(shù)化簡可以使繼電器接觸器電路簡化，因此有重要的實際意義。這里介紹公式法化簡，關(guān)鍵在于：熟練掌據(jù)基本定律，采用提出因子、并項、擴項、消去多余因子、多余項等方法綜合運用，進行化簡?；啎r經(jīng)常用到常量與變量關(guān)系：

A+0=AA?0=0A+1=1A?1=AA+A=1A?A=0電氣控制技術(shù)第910講舉例：例1例2例3電氣控制技術(shù)第910講例：對圖(a)所示電路寫出邏輯函數(shù)并進行簡化,K=ABC+ABC+BC+AC+BC=AC（1+B）+BC（1+A）+BC=AC+BC+BC=AC+B化簡后的電路如圖(b)所示。

(a)未化簡電路圖(b)化簡后的簡化電路電氣控制技術(shù)第910講利用邏輯函數(shù)來簡化電路需要注意以下問題：（1）注意觸點容量的限制。檢查化簡后觸點的容量是否足夠，尤其是擔負關(guān)斷任務(wù)的觸點。（2）注意電路的合理性和可靠性。一般繼電器和接觸器有多對觸點，在有多余觸點的情況下，不必強求化簡，而應(yīng)考慮充分發(fā)揮元件的功能，讓電路的邏輯功能更明確。

電氣控制技術(shù)第910講

§2.5.3繼電器開關(guān)的邏輯函數(shù)繼電器、接觸器電路是開關(guān)電路，符合邏輯規(guī)律。它以按鈕、觸點和中間繼電器等作為輸入邏輯變量，進行邏輯函數(shù)運算后得出以執(zhí)行元件為輸出變量。通過下面簡單電路對其邏輯函數(shù)表達式的規(guī)律加以說明。

圖2-26(a)、(b)為兩個簡單的起、保、停電路電氣控制技術(shù)第910講

例：圖2-26（a）、（b）為兩個簡單的起、保、停電路。按繼電接觸器控制電路中邏輯變量的規(guī)定，常開觸點（動合觸點）的狀態(tài)用相同字符來表示，而常閉觸點（動斷觸點）的狀態(tài)以邏輯非表示。則SB1為起動信號（開啟），SB2為停止信號（關(guān)斷），KM的動合觸點為KM。對圖（a）和圖（b）可分別寫出邏輯函數(shù)為：

fKM=SB1+SB2·KMfKM=SB2·（SB1+KM） 電氣控制技術(shù)第910講

圖中SB1作為開啟信號X開；SB2作為關(guān)斷信號X關(guān)；KM為自鎖信號；則接觸器KM的邏輯函數(shù)fKM的一般形式為：

fKM=X開+X關(guān)·KM （2-1） fKM=X關(guān)·(X開+KM）（2-2）

圖中的兩個電路圖邏輯功能相似，但從邏輯函數(shù)表達式來看:式（2-1）中的X開=1時，fKM=1，X關(guān)這時不起控制作用，因此這種電路稱為開啟從優(yōu)形式；式（2-2）中的X關(guān)=0時，fKM=0，X開這時不起控制作用，因此這種電路稱為關(guān)斷從優(yōu)形式。一般為了安全起見，選擇圖（b）的關(guān)斷從優(yōu)形式。

起、保、停電路的邏輯函數(shù)一般形式電氣控制技術(shù)第910講實際的起、保、停電路往往有很多相互限制的條件，因此需要添加起、保、停電路的聯(lián)鎖條件，對開啟信號和關(guān)斷信號增加約束條件。例如：銑床的自動循環(huán)工作必須在主軸旋轉(zhuǎn)條件下進行；龍門刨床的橫梁必須在放松后上下移動；龍門刨返回行程油壓不足也不能停車，必須到原位停車；車床主軸轉(zhuǎn)動時要求液壓泵先給齒輪箱供潤滑油；動力頭主軸電動機必須在滑臺停在原位時才能起動，滑臺進給到需要位置時，才允許主軸電動機停止。對開啟信號及關(guān)斷信號都增加了約束條件。

電氣控制技術(shù)第910講

（1）開啟信號：

當開啟的轉(zhuǎn)換主令信號不止一個，要求具備其它條件才能開啟時，則開啟信號用X開主表示，其它條件稱開啟約束信號，用X開約表示。顯然，只有條件都具備才能開啟，說明X開主與X開約是“與”的邏輯關(guān)系。因而

X開=X開主·X開約。

加約束條件的開啟、關(guān)斷信號描述電氣控制技術(shù)第910講（2）關(guān)斷信號：當關(guān)斷信號不止一個，要求具備其它條件才能關(guān)斷時，則關(guān)斷信號用X關(guān)主表示，其它條件稱為關(guān)斷的約束信號，以X關(guān)約表示。

顯然，X關(guān)主與X關(guān)約全為“0”時，才能關(guān)斷，所以X關(guān)主與X關(guān)約是“或”的關(guān)系。因而

X關(guān)=X關(guān)主＋X關(guān)約。

加約束條件的開啟、關(guān)斷信號描述電氣控制技術(shù)第910講起、保、停電路的邏輯函數(shù)擴展形式：

fKM=X開主·X開約+（X關(guān)主＋X關(guān)約）KM （2-3）fKM=（X關(guān)主＋X關(guān)約)（X開主·X開約+KM）（2-4）

fKM=X開+X關(guān)·KM（2-1） fKM=X關(guān)·(X開+KM）（2-2）起、保、停電路的邏輯函數(shù)一般形式開啟從優(yōu)關(guān)斷從優(yōu)X開=X開主·X開約

X關(guān)=X關(guān)主＋X關(guān)約電氣控制技術(shù)第910講

根據(jù)式（2-3）和（2-4）可設(shè)計具有開啟條件和關(guān)斷條件的動力頭主軸電動機起、保、停電路。若滑臺在原位，壓行程開關(guān)ST1運行；若滑臺進給到需要位置時，壓行程開關(guān)ST2停止。而起動按鈕為SB1，停止按鈕為SB2。其中：X開主＝SB1，X開約＝ST1，X關(guān)主＝SB2，X關(guān)約＝ST2。

fKM＝SB1·ST1＋（SB2＋ST2）KM fKM＝（SB2＋ST2）（SB1·ST1＋KM）上述兩式對應(yīng)的電路如圖2-27（a）、（b）所示。

fKM=X開主·X開約+（X關(guān)主＋X關(guān)約）KM (2-3)fKM=（X關(guān)主＋X關(guān)約)（X開主·X開約+KM）(2-4)電氣控制技術(shù)第910講圖2-27(a)、(b)動力頭控制電路fKM＝SB1·ST1＋（SB2＋ST2）KM fKM＝（SB2＋ST2）（SB1·ST1＋KM）電氣控制技術(shù)第910講邏輯設(shè)計方法的一般步驟邏輯設(shè)計法可以使電路簡化，充分利用電氣元件來得到較合理的電路。對復(fù)雜電路的設(shè)計，特別是生產(chǎn)自動線、組合機床等控制電路的設(shè)計，采用邏輯設(shè)計法比經(jīng)驗設(shè)計法更為方便、合理。邏輯設(shè)計法的一般步驟：（1）充分研究加工工藝過程，作出工作循環(huán)圖或工作示意圖；（2）按工作循環(huán)圖作出執(zhí)行元件及檢測元件狀態(tài)表；

電氣控制技術(shù)第910講

（3）根據(jù)狀態(tài)表，設(shè)置中間記憶元件，并列寫中間記憶元件及執(zhí)行元件邏輯函數(shù)式；

（4）根據(jù)邏輯函數(shù)式建立電路結(jié)構(gòu)圖；（5）進一步完善電路，增加必要的連鎖、保護等輔助環(huán)節(jié)，檢查電路是否符合原控制要求，有無寄生回路，是否存在觸點競爭現(xiàn)象等。完成以上五步，則可得到一張完整的控制原理圖。

電氣控制技術(shù)第910講仍以龍門刨床橫梁升降介紹邏輯設(shè)計法設(shè)計自動控制電路。用邏輯設(shè)計法進行電路設(shè)計舉例上下松緊電氣控制技術(shù)第910講龍門刨床橫梁升降移動是按上升按鈕SBl或下降按鈕SB2實現(xiàn)。首先橫梁夾緊電機M2由接觸器KM4控制向放松方向運行，完全放松后碰行程開關(guān)STl，控制接觸器KMl或KM2動作，然后升降電機M1驅(qū)動橫梁上升或下降；當?shù)竭_需要位置時手松開按鈕SBl或SB2，橫梁停止升降移動，由接觸器KM3控制自動夾緊，ST1復(fù)位；當夾緊力達到一定程度時，過電流繼電器KA3動作，夾緊電機停止工作。以下按前面介紹的五個步驟內(nèi)容進行設(shè)計。

用邏輯設(shè)計法進行電路設(shè)計舉例電氣控制技術(shù)第910講

1．按上述工藝過程可列出工藝循環(huán)圖

圖中：SBl／SB2中的“／”表示“或”。

電氣控制技術(shù)第910講

2．根據(jù)工作循環(huán)圖列出狀態(tài)表狀態(tài)表是按照工藝循環(huán)圖的順序把各程序輸入信號（檢測元件）的狀態(tài)、中間元件狀態(tài)和輸出的執(zhí)行元件狀態(tài)用“0”，“1”表示出來，列成表格形式。元件處于原始狀態(tài)為“0”狀態(tài)，受激狀態(tài)（開關(guān)受壓動作，電器吸合）為“1”狀態(tài)。將各程序元件狀態(tài)一一填入，若一個程序之內(nèi)狀態(tài)有1～2次變化，則用、或、。根據(jù)上面規(guī)定列出狀態(tài)表2-4。

電氣控制技術(shù)第910講表2-4龍門刨床橫梁升降狀態(tài)表程序名稱執(zhí)行元件狀態(tài)檢測元件狀態(tài)轉(zhuǎn)換主令信號KM1／KM2升/降KM3夾緊KM4放松ST1KA3SB1／SB20原位0/000000/01放松0/001001/1SB1/SB22上升/下降1/100101/1ST13夾緊0/0100/0SB1/SB24停止0/00000/0KA3電氣控制技術(shù)第910講

3．根據(jù)狀態(tài)表設(shè)置中間記憶元件，并列寫中間記憶元件邏輯函數(shù)式及執(zhí)行元件邏輯函數(shù)式（1）找出特征數(shù)特征數(shù)是在各個程序中由檢測元件狀態(tài)構(gòu)成的二進制數(shù)，檢測元件分別為ST1、KA3和SB1/SB2。根據(jù)表2-4，各程序特征數(shù)如下表2-4-1。

電氣控制技術(shù)第910講表2-4-1特征數(shù)表*程序名稱ST1KA3SB1／SB2特征數(shù)0原位000/00001放松001/10012上升/下降101/11013夾緊0/01101000001100100004停止00/0010000電氣控制技術(shù)第910講程序名稱執(zhí)行元件狀態(tài)檢測元件狀態(tài)轉(zhuǎn)換主令信號KM1／KM2升/降KM3夾緊KM4放松ST1KA3SB1／SB20原位0/000000/01放松0/001001/1SB1/SB22上升/下降1/100101/1ST13夾緊0/0100/0SB1/SB24停止0/00000/0KA3特征數(shù)001101110100000010000電氣控制技術(shù)第910講（2）決定待相區(qū)分組特征數(shù)決定了檢測元件的狀態(tài)也決定了電路的輸出狀態(tài)。不同的程序之間，特征數(shù)不能相同。從表2-4-1可知，如果程序與程序之間的特征數(shù)相同，就意味著相同的輸入，對應(yīng)于不同的輸出結(jié)果，且這些不同的結(jié)果是不確定的，這是進行控制系統(tǒng)設(shè)計中不允許存在的現(xiàn)象。本例中第三程序的000與第四程序的000特征數(shù)相同，程序與程序間的特征數(shù)相同稱為待相分區(qū)組，特征數(shù)互不相同的程序叫做相分區(qū)組。因此，必須將待相分區(qū)組增加新的特征數(shù)，使其成為相分區(qū)組。

電氣控制技術(shù)第910講

（3）設(shè)置中間記憶元件——中間繼電器Ｋ，使待相區(qū)分組成為相區(qū)分組第三程序和第四程序中都有特征數(shù)000，為待相分區(qū)組，因此必須設(shè)置中間繼電器K來增加特征數(shù)。

若第三程序K為1，第四程序K為0，則將待相區(qū)分組轉(zhuǎn)化為相區(qū)分組。 原特征數(shù) K 新特征數(shù)第三程序 000 1 0001第四程序 000 0 0000由于KM3本身就具有記憶功能，可用KM3替代K，以省去一中間繼電器。由表2-4可知，由KM3、ST1、KA3和SB1/SB2組成1000特征數(shù)，因而第三程序一定要自鎖。

電氣控制技術(shù)第910講（4）列出中間元件和輸出元件的邏輯函數(shù)式在前面已經(jīng)介紹過兩種邏輯函數(shù)表達式（2-3）、（2-4）如下：

fKM=X開主·X開約+（X關(guān)主＋X關(guān)約）KM (2-3)

fKM=（X關(guān)主＋X關(guān)約）（X開主·X開約+KM）(2-4) 列出邏輯函數(shù)首先應(yīng)根據(jù)狀態(tài)表，找出該輸出元件工作的區(qū)域，輸出元件的工作區(qū)域以開啟邊界線和關(guān)斷邊界線為界。由表2-4可知，輸出元件在某程序開啟通電，則對應(yīng)該程序的上橫線為開啟邊界線；在某程序關(guān)斷，則對應(yīng)該程序的下橫線為關(guān)斷邊界線，元件在開關(guān)邊界線內(nèi)應(yīng)為“1”，在邊界線外應(yīng)為“0”。

電氣控制技術(shù)第910講表2-4龍門刨床橫梁升降狀態(tài)表程序名稱執(zhí)行元件狀態(tài)檢測元件狀態(tài)轉(zhuǎn)換主令信號KM1／KM2升/降KM3夾緊KM4放松ST1KA3SB1／SB20原位0/000000/01放松0/001001/1SB1/SB22上升/下降1/100101/1ST13夾緊0/0100/0SB1/SB24停止0/00000/0KA3電氣控制技術(shù)第910講

列寫邏輯函數(shù)表達式的關(guān)鍵是找出開啟線和關(guān)斷線、X開主和X開約信號、X關(guān)主和X關(guān)約信號。X開主信號如果主令信號由常態(tài)變成受激，則取其常開（動合）觸點，若相反則取其常閉（動斷）觸點；X關(guān)主信號如果主令信號由常態(tài)變成受激，則取其常閉（動斷）觸點，若相反則取其常開（動合）觸點；

X開約信號原則上應(yīng)取開啟線近旁的“1”狀態(tài)而開關(guān)邊界線外盡量為“0”狀態(tài)的輸入變量；X關(guān)約信號原則上應(yīng)取關(guān)斷線近旁的“0”狀態(tài)而開關(guān)邊界線外盡量為“1”狀態(tài)的輸入變量。

電氣控制技術(shù)第910講

列出的邏輯函數(shù)必須保證輸出元件在開關(guān)邊界線內(nèi)應(yīng)為“1”，在邊界線外應(yīng)為“0”，這是確定邏輯函數(shù)的依據(jù)。

至于是否加自鎖環(huán)節(jié)則應(yīng)根據(jù)X開主·X開約為“1”的范圍而定:若在開關(guān)邊界線內(nèi)X開主·X開約不能保持“1”狀態(tài)（即為短信號），則要加自鎖環(huán)節(jié)；若在開關(guān)邊界線內(nèi)X開主·X開約始終保持“1”狀態(tài)（即為長信號）則不需要自鎖。下面對四個輸出元件KM1、KM2、KM3和KM4寫出邏輯函數(shù)表達式。電氣控制技術(shù)第910講

①輸出元件KM4，功能為橫梁放松。根據(jù)表2-4得出工作區(qū)域為第一程序。開啟邊界線上SB1或SB2，開啟狀態(tài)由常態(tài)到受激，因此取其常開觸點，X開主=（SB1+SB2）。關(guān)斷邊界線上為STl受激，因此取其常閉觸點為X關(guān)主＝。SB1或SB2為長信號，無須自鎖,即KM4=0。則由2-4式得出：fKM4＝(X關(guān)主+X關(guān)約)(X開主.

X開約+KM)

＝(SBl十SB2)·(2-5)fKM=（X關(guān)主＋X關(guān)約）（X開主·X開約+KM）(2-4)電氣控制技術(shù)第910講

②輸出元件KMl／KM2，功能為橫梁上升／下降。工作區(qū)域為第二程序。橫梁上升的開啟邊界線上ST1處于受激狀態(tài)，所以取ST1常開觸點（動合）狀態(tài)，即X開主＝ST1；為了防止升、降按鈕同時按壓的誤操作，將SB2的常閉觸點（動斷）的狀態(tài)作為X開約＝SB2。在開關(guān)邊界線內(nèi)X開主·X開約＝ST1·SB2＝1，因此不需要自鎖環(huán)節(jié),KM=0；關(guān)斷邊界線上SB1受激變?yōu)槌B(tài)，取其常開觸點（動合）狀態(tài)，即X關(guān)主＝SB1。KM2的邏輯函數(shù)式原理上與此相同，只是選擇SB2為下降按鈕。得出以下兩式：fKMl＝ST1·SB2·SB1 （2-6）

fKM2＝ST1·SB1·SB2 （2-7）fKM=（X關(guān)主＋X關(guān)約）（X開主·X開約+KM）(2-4)電氣控制技術(shù)第910講

③輸出元件KM3，功能為橫梁夾緊。工作區(qū)域為第三程序。橫梁上升開啟邊界線上SBl由受激轉(zhuǎn)為常態(tài)，取常閉觸點，即X開主＝SBl，X開約＝ST1·SB2；同理，橫梁下降時開啟邊界線上SB2由受激轉(zhuǎn)為常態(tài)，取常閉觸點，即X開主＝SB2，X開約=ST1·SBl。由于STl在開關(guān)邊界內(nèi)由1變0，因此需要KM3自鎖。在關(guān)斷邊界線上KA3由常態(tài)到受激，因此取常閉觸點，即X關(guān)主=KA3。分別根據(jù)式（2-3）和（2-4）可得fKM3＝SB1·SB2·ST1＋KA3·KM3 （2-8）fKM3＝KA3·(SB1·SB2·ST1+KM3) （2-9）fKM=X開主·X開約+（X關(guān)主＋X關(guān)約）KM(2-3) 開啟從優(yōu)

fKM=（X關(guān)主＋X關(guān)約）（X開主·X開約+KM）(2-4)關(guān)斷從優(yōu)電氣控制技術(shù)第910講

在式（2-9）關(guān)斷優(yōu)先形式中，夾緊電機M2起動時KA3動作，KA3的常閉觸點斷開而使X開主·X開約不起作用，fKM3為“0”。只有選擇式（2-8）開啟優(yōu)先形式方可使fKM3在開啟線內(nèi)為“1”。對式（2-8）進行化簡。由狀態(tài)表可知SB1·SB2在開關(guān)線內(nèi)一直為“1”值的變化，因此將上式演變?yōu)椋?/p>

fKM3＝ST1·SB1·SB2+KA3·KM3·SB1·SB2＝(ST1+KA3KM3)·SB1·SB2 （2-10）fKM3＝SB1·SB2·ST1＋KA3·KM3 （2-8）fKM3＝KA3·(SB1·SB2·ST1+KM3) （2-9）電氣控制技術(shù)第910講fKM4＝(SBl十SB2)·(2-5)fKMl＝ST1·SB2·SB1 （2-6）

fKM2＝ST1·SB1·SB2 （2-7）fKM3＝(ST1+KA3KM3)·SB1·SB2 （2-10）

4．畫電路圖按上面求出的邏輯函數(shù)式畫電路圖，這時應(yīng)注意元件的觸點數(shù)。電氣控制技術(shù)第910講

例如，以上4式中有3個式中都有ST1，一個行程開關(guān)可能沒有這么多觸點，這時可利用中間繼電器增加等效觸點，或者分析可否找到等位點。對于上面的式子只要將STl置于最上面位置，成為KMl、KM2、KM3公共通路，則ST1將包含在這三個邏輯函數(shù)式內(nèi)。因為將ST1合并，也就是將KM3的關(guān)斷信號KA3·KM3與ST1并聯(lián)，并聯(lián)后要分析其影響。由于KM1、KM2不工作時，SB1、SB2為0，因此這樣并聯(lián)對KM1、KM2無影響，但可節(jié)省ST1的一對常閉觸點。其電路如圖2-29所示。

fKM4＝(SBl十SB2)·(2-5)fKMl＝ST1·SB2·SB1 （2-6）

fKM2＝ST1·SB1·SB2 （2-7）fKM3＝(ST1+KA3KM3)·SB1·SB2 （2-10）電氣控制技術(shù)第910講圖2-29橫梁升降電路圖*電氣控制技術(shù)第910講圖2-29中SB1、SB2的觸點是兩對常開、兩對常閉，數(shù)量太多，元件難以滿足要求，同時控制按鈕到開關(guān)柜的距離也很遠，穿線太多，應(yīng)予簡化。若K＝SB1＋SB2則K＝SB1＋SB2＝SB1·SB2

fKM1＝ST1·SB2·SB1＝ST1·（SB1＋SB2·SB2）·SB2＝ST1·（SB1＋SB2）·SB2＝ST1·K·SB2

（2-11）

同理可得：

fKM2＝ST1·K·SB1 （2-12）電氣控制技術(shù)第910講fKM3＝（ST1+KA3·KM3）·SB1·SB2＝（ST1+KA3·KM3）· K （2-13）

fKM4＝（SB1＋SB2）·ST1＝K·ST1 （2-14）根據(jù)以上關(guān)系作電路如圖2-30所示。

電氣控制技術(shù)第910講

K＝SB1＋SB2fKM1=ST1·K·SB2fKM2＝ST1·K·SB1fKM3＝（ST1+KA3·KM3）·KfKM4＝K·ST1圖2-30橫梁升降電路圖電氣控制技術(shù)第910講5．進一步完善電路加上必要的連鎖保護等輔助措施，校驗電路在各種狀態(tài)下是否滿足工藝要求，其他保護、聯(lián)鎖、互鎖等在經(jīng)驗設(shè)計法中已敘述。最后得到完整控制電路圖如圖2-31所示。

電氣控制技術(shù)第910講圖2-31完整的橫梁升降電路圖電氣控制技術(shù)第910講學(xué)習邏輯設(shè)計法能加深對電路的分析與理解，有助于弄清電氣控制系統(tǒng)中輸入與輸出的作用與相互關(guān)系，認識到繼電接觸器控制電路設(shè)計的實質(zhì)，對以后學(xué)習可編程控制器打下良好的基礎(chǔ)。

電氣控制技術(shù)第910講

電氣控制系統(tǒng)的工藝設(shè)計

在完成電氣原理設(shè)計及電氣元件選擇之后，就應(yīng)進行電氣控制的工藝設(shè)計。工藝設(shè)計的目的是為了滿足電氣控制設(shè)備的制造和使用要求。工藝設(shè)計內(nèi)容包括：（1）電氣控制設(shè)備總體配置，即總裝配圖、總接線圖。（2）各部分的電器裝配圖與接線圖，并列出各部分的元件目錄、進出線號以及主要材料清單等技術(shù)資料。（3）編寫使用說明書。

電氣控制技術(shù)第910講一、電氣設(shè)備總體配置設(shè)計

各種電動機及各類電氣元件根據(jù)各自的作用，都有一定的裝配位置，在構(gòu)成一個完整的自動控制系統(tǒng)時，必須劃分組件。以龍門刨床為例，可劃分機床電器部分（各拖動電動機，抬刀機構(gòu)電磁鐵，各種行程開關(guān)和控制站等）、機組部件（交磁放大機組，電動發(fā)電機組等）以及電氣箱（各種控制電氣、保護電器、調(diào)節(jié)電器等等）。根據(jù)各部分的復(fù)雜程度又可劃分成若干組件，如印制電路組件、電器安裝板組件、控制面板組件，電源組件等。同時要解決組件之間，電氣箱之間以及電氣箱與被控制裝置之間的連線問題。

電氣控制技術(shù)第910講1．劃分組件的原則（1）功能類似的元件組合在一起。例如用于操作的各類按鈕、開關(guān)、鍵盤、指示檢測、調(diào)節(jié)等元件集中為控制面板組件，各種繼電器、接觸器、熔斷器、照明變壓器等控制電器集中為電氣板組件，各類控制電源、整流、濾波元件集中為電源組件等。（2）盡可能減少組件之間的連線數(shù)量，接線關(guān)系密切的控制電器置于同一組件中。（3）強弱電控制器分離，以減少干擾。（4）力求整齊美觀，外形尺寸、重量相近的電器組合在一起。電氣控制技術(shù)第910講（5）便于檢查與調(diào)試，需經(jīng)常調(diào)節(jié)、維護和易損元件組合在一起。2．電氣控制設(shè)備的各部分及組件之間的接線方式（1）電器板、控制板，機床電器的進出線一般采用接線端子（按電流大小及進出線數(shù)選用不同規(guī)格的接線端子）。（2）電器箱與被控制設(shè)備或電氣箱之間采用多孔接插件，便于拆裝、搬運。（3）印制電路板及弱電控制組件之間宜采用各種類型標準接插件。

電氣控制技術(shù)第910講

總體配置設(shè)計是以電氣系統(tǒng)的總裝配圖與總接線圖形式來表達的。圖中應(yīng)以示意形式反映出各部分主要組件的位置及各部分接線關(guān)系，走線方式及使用管線要求等?？傃b配圖、接線圖是進行分部設(shè)計和協(xié)調(diào)各部分組成一個完整系統(tǒng)的依據(jù)?？傮w設(shè)計要使整個系統(tǒng)集中、緊湊，同時在場地允許條件下，對發(fā)熱厲害、噪聲和振動大的電氣部件，如電動機組、起動電阻箱等盡量放在離操作者較遠的地方或隔離起來；對于多工位加工的大型設(shè)備，應(yīng)考慮兩地操作的可能；總電源緊急停止控制應(yīng)安放在方便而明顯的位置?？傮w配置設(shè)計合理與否將影響到電氣控制系統(tǒng)工作的可靠性，并關(guān)系到電氣系統(tǒng)的制造、裝配、調(diào)試、操作以及維護是否方便。

電氣控制技術(shù)第910講二、元件布置圖的設(shè)計及電器部件接線圖的繪制

總體配置設(shè)計確定了各組件的位置和連線后，就要對每個組件中的電氣元件進行設(shè)計，電氣元件的設(shè)計圖包括布置圖、接線圖、電氣箱及非標準零件圖的設(shè)計。1．電氣元件布置圖電氣元件布置