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1、电气控制技术电气控制技术第五章第五章 电气控制线路的逻辑设计电气控制线路的逻辑设计电气控制原理设计方法有两种电气控制原理设计方法有两种:经验设计法经验设计法和和逻辑代数设计法逻辑代数设计法。1、经验设计法、经验设计法 电气控制设计的内容包括主电路、控制电路和电气控制设计的内容包括主电路、控制电路和辅助电路的设计。辅助电路的设计。第五章第五章 电气控制线路的逻辑设计电气控制线路的逻辑设计设计步骤设计步骤主电路：主要考虑电动机起动、点动、正反转、主电路：主要考虑电动机起动、点动、正反转、制动及多速控制的要求。制动及多速控制的要求。控制电路：满足设备和设计任务要求的各种自控制电路：满足设备和设计任务
2、要求的各种自动、手动的电气控制电路。动、手动的电气控制电路。辅助电路：完善控制电路要求的设计，包括短辅助电路：完善控制电路要求的设计，包括短路、过流、过载、零压、连锁（互锁）、限位路、过流、过载、零压、连锁（互锁）、限位等电路保护措施，以及信号指示、照明等电路。等电路保护措施，以及信号指示、照明等电路。反复审核：根据设计原则审核电气设计原理图，反复审核：根据设计原则审核电气设计原理图，有必要时可以进行模拟实验，修改和完善电路有必要时可以进行模拟实验，修改和完善电路设计，直至符合设计要求。设计，直至符合设计要求。第五章第五章 电气控制线路的逻辑设计电气控制线路的逻辑设计常用的经验设计方法常用的经
3、验设计方法根据生产机械的要求，选用典型环节，将它们根据生产机械的要求，选用典型环节，将它们有机的组合起来，并加以补充修改，综合成所有机的组合起来，并加以补充修改，综合成所需的控制电路。需的控制电路。没有典型环节，可以根据工艺要求自行设计，没有典型环节，可以根据工艺要求自行设计，采用边分析边画图的方法，不断增加电器元件采用边分析边画图的方法，不断增加电器元件和控制触点，以满足给定的工作条件和要求。和控制触点，以满足给定的工作条件和要求。第五章第五章 电气控制线路的逻辑设计电气控制线路的逻辑设计经验设计的特点经验设计的特点设计方法简单易于掌握，使用广泛。设计方法简单易于掌握，使用广泛。要求设计者有
4、一定的设计经验，需要反复修改要求设计者有一定的设计经验，需要反复修改图纸，设计速度较慢。图纸，设计速度较慢。设计程序不固定，一般需要进行模拟实验。设计程序不固定，一般需要进行模拟实验。不宜获得最佳设计方案。不宜获得最佳设计方案。第五章第五章 电气控制线路的逻辑设计电气控制线路的逻辑设计2、逻辑设计法、逻辑设计法 利用逻辑代数，从生产工艺出发，考虑控制利用逻辑代数，从生产工艺出发，考虑控制电路中逻辑变量关系，在状态波形图的基础上，电路中逻辑变量关系，在状态波形图的基础上，按照一定的设计方法和步骤，设计出符合要求按照一定的设计方法和步骤，设计出符合要求的控制电路。的控制电路。该方法设计出的电路较为
5、合理、精练可靠，特该方法设计出的电路较为合理、精练可靠，特别在复杂电路设计时，可以显示出逻辑设计法别在复杂电路设计时，可以显示出逻辑设计法的设计优点。的设计优点。第五章第五章 电气控制线路的逻辑设计电气控制线路的逻辑设计1、电气线路的逻辑表示、电气线路的逻辑表示2、触点电路的化简、触点电路的化简3、组合电路与时序电路、组合电路与时序电路4、时序电路的逻辑设计、时序电路的逻辑设计5、应用举例、应用举例1、电气线路的逻辑表示、电气线路的逻辑表示一、电器元件的逻辑表示一、电器元件的逻辑表示二、逻辑代数的基本逻辑关系二、逻辑代数的基本逻辑关系三、电气线路的逻辑表示三、电气线路的逻辑表示四、逻辑代数的基
6、本性质四、逻辑代数的基本性质1、电气线路的逻辑表示、电气线路的逻辑表示一、电器元件的逻辑表示一、电器元件的逻辑表示1、常开触头、常开触头：常闭触头：常闭触头：2、开关元件的受激状态、触头的闭合状态为：、开关元件的受激状态、触头的闭合状态为：1 开关元件的原始状态、触头的断开状态为：开关元件的原始状态、触头的断开状态为：01、电气线路的逻辑表示、电气线路的逻辑表示1、电气线路的逻辑表示、电气线路的逻辑表示二、逻辑代数的基本逻辑关系二、逻辑代数的基本逻辑关系（1）“与与”运算（逻辑乘）运算（逻辑乘）逻辑代数中运算符号逻辑代数中运算符号“”或或“”读作读作“与与”。“与与”运算的真值表如表运算的真值
7、表如表1.1所示。所示。表表1.1与运算与运算1、电气线路的逻辑表示、电气线路的逻辑表示 实实现现逻逻辑辑乘乘的的器器件件叫叫做做“与与”门门，它它的的逻逻辑辑符符号号如如图图1.1（a）所所示示，图图1.1（b）显显示示出出了了继继电电控控制制线线路路中中“与与”运运算算的的实实例例，它它表表示示触触点点的的串串联联。若若规规定定触触点点接接通通为为“1”，断断开开为为“0”，线线圈圈通通电电为为“1”，断断电电为为“0”，则则可可以以写写出出KMKA1KA2，只只有有触触点点KA1、KA2均接通，接触器线圈均接通，接触器线圈KM能通电。能通电。1、电气线路的逻辑表示、电气线路的逻辑表示（a
8、）逻辑符号）逻辑符号 （b）控制线路实例）控制线路实例图图1.1 逻辑逻辑“与与”1、电气线路的逻辑表示、电气线路的逻辑表示（2）“或或”运算（逻辑加）运算（逻辑加）逻辑代数中运算符号逻辑代数中运算符号“+”读作读作“或或”。“或或”运算的真值表如表运算的真值表如表1.2所示。所示。表表1.2或运算或运算1、电气线路的逻辑表示、电气线路的逻辑表示 实实现现逻逻辑辑或或的的器器件件叫叫做做“或或”门门，它它的的逻逻辑辑符符号号如如图图1.2（a）所所示示，图图1.2（b）显显示示出出了了继继电电控控制制线线路路中中“或或”运运算算的的实实例例，它它表表示示触触点点的的并并联联，可可写写成成KMK
9、A1+KA2，当当触触点点KA1或或KA2接接通通，或或者者KA1和和KA2多多接接通通时时，接触器线圈都可通电。接触器线圈都可通电。图图1.2逻辑逻辑“或或”（a）逻辑符号）逻辑符号 （b）控制线路实例）控制线路实例1、电气线路的逻辑表示、电气线路的逻辑表示（3）“非非”运算（逻辑非）运算（逻辑非）逻辑代数中逻辑代数中“非非”运算的符号用变量上面的短运算的符号用变量上面的短横线表示，读作横线表示，读作“非非”。“非非”运算的真值表运算的真值表如表如表1.4所示。它表示了事物相互矛盾的两个所示。它表示了事物相互矛盾的两个对立面之间的关系。这种规律的因果规律称为对立面之间的关系。这种规律的因果规
10、律称为“非非”逻辑关系。逻辑关系。表表1.4 非运算非运算1、电气线路的逻辑表示、电气线路的逻辑表示 实实现现逻逻辑辑“非非”的的器器件件叫叫做做“非非”门门，它它的的逻逻辑辑符符号号如如图图1.3（a）所所示示，图图1.3（b）示示出出了了继继电电控控制制线线路路中中“非非”运运算算的的实实例例，通通常常称称KA为为原原变变量量，为为反反变变量量，它它们们是是一一个个变变量量的的两两种种形形式式，如如同同一一个个继继电电器器的的一一对对常常开开、常常闭闭触触点点，在在向向各各自自相相补补的的状状态态切切换换时时同同步步动动作作。图图（b）中中，触触点点KA的的取取值值与与线线圈圈KM的的取取
11、值值相相同同，而而KM1与与继继电电器器的的常常闭闭触触点点的的取取值值相相同同，所所以以，故实现了非运算。故实现了非运算。1、电气线路的逻辑表示、电气线路的逻辑表示（a）逻辑符号 （b）控制线路实例图图1.20 逻辑逻辑“非非”1、电气线路的逻辑表示、电气线路的逻辑表示三、电气线路的逻辑表示三、电气线路的逻辑表示1、电气线路的逻辑表示、电气线路的逻辑表示四、逻辑代数的基本性质四、逻辑代数的基本性质0和和1定则：定则：互补定律：互补定律：同一定律：同一定律：反转定律：反转定律：1、电气线路的逻辑表示、电气线路的逻辑表示交换律：交换律：结合律：结合律：分配律：分配律：1、电气线路的逻辑表示、电气
12、线路的逻辑表示吸收率：吸收率：摩根定律：摩根定律：1、电气线路的逻辑表示电气线路的逻辑表示利用基本性质可以分析、设计、化简电路：利用基本性质可以分析、设计、化简电路：2、触点电路的化简、触点电路的化简步骤：步骤：（1）列写化简电路的全部逻辑表达式）列写化简电路的全部逻辑表达式（2）化简为最佳化逻辑表达式）化简为最佳化逻辑表达式（3）转化为相应的触点电路）转化为相应的触点电路（4）简化整体电路：合并相同触点组）简化整体电路：合并相同触点组一、公式法化简逻辑函数一、公式法化简逻辑函数二、覆盖法化简逻辑函数二、覆盖法化简逻辑函数三、桥形（三、桥形（H形形）触点电路）触点电路2、触点电路的化简、触点电
13、路的化简一、公式法化简逻辑函数一、公式法化简逻辑函数1、列写逻辑表达式、列写逻辑表达式2、化简逻辑函数、化简逻辑函数3、绘制电路图、绘制电路图2、触点电路的化简、触点电路的化简4、化简整体电路图、化简整体电路图2、触点电路的化简、触点电路的化简例例32、触点电路的化简、触点电路的化简二、覆盖法化简逻辑函数二、覆盖法化简逻辑函数覆盖法：用相互平行的线段表示逻辑变量，并投覆盖法：用相互平行的线段表示逻辑变量，并投影到坐标轴上，在一维空间做交、并、补运算，影到坐标轴上，在一维空间做交、并、补运算，用得到的集合去覆盖函数在坐标轴上的投影。用得到的集合去覆盖函数在坐标轴上的投影。用途：化简逻辑函数、证明
14、逻辑代数公式。用途：化简逻辑函数、证明逻辑代数公式。例例4：化简逻辑函数：化简逻辑函数2、触点电路的化简、触点电路的化简1、变量真值表及最小项、变量真值表及最小项1 1 11 1 01 0 11 0 00 1 10 1 00 0 10 0 0最小项最小项A B C2、触点电路的化简、触点电路的化简2、真值表覆盖简化法、真值表覆盖简化法完全真值表覆盖法完全真值表覆盖法例例5 化简下面两个逻辑函数化简下面两个逻辑函数2、触点电路的化简、触点电路的化简不完全真值表覆盖法不完全真值表覆盖法例例6 根据下表化简下面两个逻辑函数根据下表化简下面两个逻辑函数A B CD1 D21234562、触点电路的化简
15、、触点电路的化简三、桥形（三、桥形（H形形）触点电路）触点电路3、组合电路与时序电路、组合电路与时序电路通常电路分为通常电路分为组合电路组合电路和和时序电路时序电路一、组合电路一、组合电路特点：特点：1、输入信号的一组状态确定一组工作状态，与、输入信号的一组状态确定一组工作状态，与信号的先后顺序无关，可用真值表表示。信号的先后顺序无关，可用真值表表示。2、电路某种工作状态的持续时间和相应输入信、电路某种工作状态的持续时间和相应输入信号的持续时间一致；用长信号。号的持续时间一致；用长信号。设计方法：设计方法：代数法、几何法、真值表覆盖法代数法、几何法、真值表覆盖法3、组合电路与时序电路、组合电路
16、与时序电路例例7 三个开关控制黄、绿、红三盏灯。三个开关控制黄、绿、红三盏灯。要求：打开任意开关黄灯亮；要求：打开任意开关黄灯亮；打开奇数个开关绿灯亮；打开奇数个开关绿灯亮；打开偶数个开关红灯亮。打开偶数个开关红灯亮。3、组合电路与时序电路、组合电路与时序电路二、时序电路二、时序电路特点：特点：1、输入信号的一组状态与信号的先后顺序共同、输入信号的一组状态与信号的先后顺序共同确定一组工作状态不能用真值表表示；确定一组工作状态不能用真值表表示；2、电路有记忆功能，输入信号的可为段信号；、电路有记忆功能，输入信号的可为段信号；3、至少存在一个反馈环节。、至少存在一个反馈环节。设计方法：设计方法：状
17、态转换表（能反应时序电路各阶段状态转换表（能反应时序电路各阶段的稳定工作状态、程序顺序、输入信号状态、的稳定工作状态、程序顺序、输入信号状态、激励信号等内容）激励信号等内容）4、时序电路的逻辑设计、时序电路的逻辑设计一、术语一、术语工艺要求：工艺要求：工艺流程图：工艺流程图：机械程序：机械程序：电控程序：电控程序：状态表：状态表：工艺要求工艺要求工艺流程图工艺流程图信号元件状态信号元件状态执行元件状态执行元件状态状态表状态表设置记忆元件设置记忆元件逻辑表达式逻辑表达式电路图电路图4、时序电路的逻辑设计、时序电路的逻辑设计二、逻辑设计步骤二、逻辑设计步骤1、画工艺流程图、画工艺流程图2、程序编制
18、、程序编制3、设置中间记忆元件、设置中间记忆元件4、列写记忆元件和执行元件的逻辑表达式、列写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、绘制、检查、完善和简化电路4、时序电路的逻辑设计、时序电路的逻辑设计三、设计示例三、设计示例设计某机床的工作台进给系统的电器控制图设计某机床的工作台进给系统的电器控制图快进、工进、快退、停止快进、工进、快退、停止1、画工作循环图、画工作循环图2、进程程序编制、进程程序编制3、设置记忆元件、设置记忆元件4、列写逻辑表达式、列写逻辑表达式5、绘制、检查、完善、简化电路、绘制、检查、完善、简化电路5、应用举例、应用举例例例某一组合步进电路，程序书某
19、一组合步进电路，程序书N=8，各程序的激励，各程序的激励信号元件为信号元件为X1X8，电路设置了菱形继电器组。，电路设置了菱形继电器组。要求除了满足原定单循环外，提出以下附加要要求除了满足原定单循环外，提出以下附加要求：求：1、X1受激后，电路跳过受激后，电路跳过1进入进入2程序程序2、X4受激后，电路跳过受激后，电路跳过4，5进入进入63、X8受激后，电路跳过受激后，电路跳过8进入进入1，实现自动循环。，实现自动循环。程程序序号号机机械械动动作作激激励励附加附加激励激励执行执行元件元件信号信号元件元件指定主令元件指定主令元件继电器组继电器组1X1K1X12X23X34X4K2X45X56X67X78X8K3X85、应用举例、应用举例