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1、第15章气、液传动程序电控系统 所谓气、 液传动程序电控系统，就是利用各种电气控制回路驱动各种形式的电磁换向阀，使气、液传动系统中的执行元件按照预定的工作流程，协调有序地完成各种顺序动作的一种具有自动控制功能的气、液传动系统。 本章主要对电气控制回路的基本知识和利用 “控制状态时序逻辑图” 设计气、液传动程序电控系统的基本方法予以介绍。,15.1 电气控制回路的基本知识 15.1.1电气控制回路的常用元件及图形符号 组成电气控制回路最常用的电气控制元件有中间继电器、时间继电器、行程开关和控制按扭等。 (1) 中间继电器 中间继电器是程序控制回路中使用频率最高的一种通用继电器，其外观和工作原理图
2、如图15-1所示,图15-1 中间继电器 （a）外观 （b）工作原理图,在图15-1（b）中， 当线圈得电后，铁芯磁化，吸动衔铁，可使中间触头右边的动断（常闭）触点断开，左边的动合（常开）触点闭合。当线圈失电后，铁芯磁力消失，在弹簧力的作用下，衔铁复位，于是，被吸合的动合（常开）触点重新松开，被断开的动断（常闭）触点重新闭合，恢复到原始状态。 中间继电器的动合（常开）、动断（常闭）触点有一对、两对、四对等多种形式。当继电器的电磁线圈得电后，同一个继电器所有的动断触点将同时断开，所有的动合触点将同时闭合；当继电器的电磁线圈失电后，所有的动合和动断触点又会同时恢复到原始状态。所以，一个有多对触点的
3、继电器，其动合、动断触点可同时控制多条线路的接通和关断。如果触点不够，还可以采用继电器并联的方法加以实现。,中间继电器线圈及触点的图形符号如图15-2所示。,（a） （b） （c） 图15-2中间继电器线圈及触点的图形符号 （a）线圈, （b）动合（常开）触点, （c）的动断（常闭）触点,(2) 时间继电器 时间继电器和中间继电器一样，也都有动合（常开）和动断（常闭）触点。但是时间继电器经过一些机械手段或电子元器件处理之后，可以延长动合（常开）和动断（常闭）触点的的吸合和断开时间，而且延时时间可调，精度也很高。 时间继电器有两种：一种是得电延时继电器，一种是失电延时继电器。,1) 得电延时继电
4、器 所谓得电延间继电器，就是继电器线圈得电后，动合（常开）触点延时闭合，动断（常闭）触点延时断开；当继电器线圈失电后，继电器没有延时作用，就如同普通的中间继电器一样，正常回复原位。 人们常说，“得电延时继电器：得电时延时，失电时正常工作”，就是这个意思。 得电延时继电器线圈和触点的图形符号如图15-3所示。在图15-3（b）、（c）中，半圆的凹面就是延时动作的方向。,图15-3 得电延时时间继电器线圈和触点的图形符号 (a)线圈、(b)得电延时动合触点、(c)得电延时动断触点,2) 失电延时继电器 失电延时继电器与得电延时继电器的工作状态正好相反：当继电器线圈得电时，如同普通的中间继电器一样，
5、没有延时作用；当继电器线圈失电后，动合（常开）触点延时断开，动断（常闭）触点延时闭合。也即人们常说的：“失电延时继电器：失电时延时，得电时正常工作”。 失电延时继电器线圈和触点的图形符号如图15-4所示。在图15-4（b）、（c）中，半圆的凹面也是延时动作的方向。,图15-4 失电延时时间继电器线圈和触点的图形符号 (a)线圈、(b)失电延时动合触点、(c)失电延时动断触点,(3) 常用的控制按钮 控制按钮是一种应用十分广泛的人工发信元件，在各种控制电路中，常利用手动控制按钮来启动或关断控制电路 控制按钮的种类非常多，然而在动作形式上主要表现为两种：一种是不闭锁，松开控制动作后能自动复位的手动
6、按钮；一种是可闭锁，松开控制动作后不能自动复位的手动按钮其图形符号如图15-5所示,图15-5手动按钮的图形符号 (a)能自动复位(不可闭锁)的动合(常开)按钮 (b)能自动复位(不可闭锁)的动断(常闭)按钮 (c)不能自动复位(可闭锁)的手动按钮,(4) 行程开关 行程开关又称为限位开关或位置开关，是电气程序控制系统中最重要的位置发信元件。 行程开关的种类也非常多，从基本的接线端子看，最常用的有两种：一种是有中间触头的三接线端行程开关；一种是没有中间触头，动合触点和动断触点被分开的四接线端行程开关。其结构原理图如图15-6所示。行程开关触点的图形符号如图15-7所示,图15-6行程开关结构原
7、理图 图15-7行程开关触点的图形符号 (a)三接线端行程开关 (a) 动合(常开)触点 (b)四接线端行程开关 (b) 动断(常闭)触点,5.1.2电气回路的基本绘图原则 电气回路的基本绘图原则如下： (1) 电源线。 电源线是电气回路图中的两条主线，也称为母线。 两条电源线可以水平绘制，也可以垂直绘制。水平绘制时上 “+” 下 “-” ，垂直绘制时左 “+” 右 “-”。所有电气元件的图形符号绘制在两条电源线之间，组成一个完整的电气回路图。 (2) 电气元件布局 电源线水平绘制时，布局顺序应在两条电源线之间从左到右，常称为水平布局。电源线垂直绘制时，布局顺序应在两条电源线之间从上到下，常称
8、为垂直布局。 (3) 触点的状态 电气元件的全部触点都必须按“非激励”状态（即在非触发状态下）绘制。,(4) 触点的排放 电气元件触点的图形符号要依据 “左开右闭和下开上闭”的原则绘制，且开、闭口朝向为”+”电源线方向。 “左开右闭和下开上闭”就是触点符号垂直绘制时，导线左侧为动合 (常开) 触点，右侧为动断 (常闭) 触点；触点符号水平绘制时，导线下方为动合 (常开) 触点，上方为动断 (常闭) 触点。 (5) 连接线 所有连接线应尽可能用直线两线若“十”字交叉，而且两线相连，则必须在连接点绘上实芯小圆点“”。 (6) 负载 各种负载(如继电器线圈、电磁换向阀线圈、指示灯等)是输出元件，要绘
9、制在在水平布局电路的下侧(或垂直布局电路的右侧)。 (7) 标注 图形符号旁都要标注相应的字母；在“+”电源线外侧要按布局顺序标注线号 。,5.1.3电气控制的基本电气回路 (1) 是门电路(YES) 是门电路就是一种输出与输入完全同步的最为简单的开关通、断电路。 是门电路如图15-8所示。负载较小时可由按扭直接驱动，如图15-8(a)所示；负载较大时可通过继电器间接驱动，如图15-8(b)所示。,图15-8是门电路,(a) (b),图15-8是门电路的辑表达式为： (a)HL = SB1 (b)HL = K = SB1 反映是门电路逻辑状态的真值表如图15-9所示.。是门电路的“控制状态时序
10、逻辑图”如图15-10所示。 如果有了是门电路的“控制状态时序逻辑图”，反过来,也很容易复制出是门电路图。,图15-9 是门电路真值表 图15-10是门电路的“控制状态时序逻辑图”,(2) .或门电路（OR） 或门电路通常是由多个动合（常开）手动按扭组成的并联电路，只要多个动合（常开）手动按扭中一个有输入信号，就会有输出信号，其控制电路如图15-11所示。 图15-11的或门电路逻辑表达式为： HL = K = SB1+SB2+SB3 反映图15-11或门电路逻辑状态的真值表如图15-12所示。,图15-11 或门电路 图15-12 或门电路真值表,(3) 与门电路(AND) 与门电路通常是由
11、多个动合（常开）手动按扭组成的串联电路，只有当多个动合（常开）手动按扭中的所有按扭同时有输入信号，才会有输出信号，其控制电路如图15-13所示。 图15-13与门电路的逻辑表达式为： HL = K = SB1SB2SB3 反映图15-13与门电路逻辑状态的真值表如图15-14所示。,图15-13与门电路图 15-14与门电路真值表,(4) 继电器自保持电路 常见的继电器自保持电路如图15-15所示。,图15-15继电器自保持电路 图15-16继电器自保持电路的 “控制状态时序逻辑图”,在图15-15中，按下SB1，继电器K的电磁线圈得电，同时，与SB1并联的继电器动合（常开）辅助触点K被吸合。
12、于是，继电器K的电磁线圈可经两条线路同时得电：一条经按扭SB1，一条经与SB1并联的继电器辅助触点K 。 松开手动，虽然按扭SB1被断开，但是，继电器的电磁线圈仍可通过自身的辅助触点K继续保持得电状态，所以称为自保持电路。 按下SB2，继电器K的电磁线圈失电，继电器的动合（常开）辅助触点K随之断开，自保持电路的自保持状态消失。 在继电器自保持电路中，SB1为启动触点；与启动触点并联的继电器动合（常开）辅助触点K为自保或自锁触点；SB2为关断触点。,图15-15继电器自保持电路的逻辑表达式为： HL = K = (SB1+ K)SB2 图15-15继电器自保持电路的“控制状态时序逻辑图”如图15
13、-16所示。 如果有了继电器自保持电路图的“控制状态时序逻辑图”，反过来，也很容易复制出继电器的自保持电路图。 自保持电路可以通过短启动信号，保持长期通电，对启动信号具有“记忆”功能；当关断信号出现，自保持状态消失，自保持电路也不会自启动。自保持电路的这种特性使其在各种起、停和需要“记忆” 的控制电路里被广泛的使用。,(5) 继电器互锁电路 继电器互锁电路如图15-17所示,图15-17 继电器互锁电路,在图15-17中，按下SB1，继电器K1的线圈得电，处工作状态。同时，继电器K1的互锁触点被关断，继电器K2被锁住，完全不能启动。只有继电器K1的关断按扭SB3发出关断信号，使继电器K1的互锁
14、触点重新接通后，继电器K2才能启动。 图15-17继电器互锁电路的逻辑表达式为： K2 = (SB2+K2) SB4 K1 = (SB2+K2) SB4 (SB1+K1) SB3 在机械设备的程序动作过程中，有的动作步骤需要相互制约，通常都会用到继电器互锁电路。,(6) 延时电路 很多机械设备的工作流程较为复杂，各工序之间需要按一定的时间相互配合，这样的工作状态通常都需要利用延时电路来实现。 延时电路的延时触点有四种控制状态，即：一，得电延时继电器的动合（常开）触点延时闭合；二，得电延时继电器的动断（常闭）触点延时断开；三，失电延时继电器的动合（常开）触点闭延时断开；四，失电延时继电器的动断（
15、常闭）触点延时闭合。 得电延时继电器触点延时闭合和延时断开的控制电路和“控制状态时序逻辑图”如图15-18和15-19所示。 失电延时继电器触点延时断开和延时闭合的控制电路和“控制状态时序逻辑图”如图15-20和15-21所示。 延时继电器线圈和触点的动作状态完全不同，在绘制延时电路的 “控制状态时序逻辑图”时要予以注意。,15-18得电延时电路图 图15-19得电延时电路的 “控制状态时序逻辑图”,图15-20失电延时电路图图 15-21失电延时电路的 “控制状态时序逻辑图”,5.2 电气控制状态时序逻辑图 在气、液传动程序电控系统中，程序动作的全过程是一个逻辑动作过程。逻辑过程可以用逻辑代数式、真值表、卡诺图、时序逻辑图、语句等多种方式描述。本章均采用“电气控制状态时序逻辑图”来描述整个程序动作的逻辑过程，并根据“电气控制状态时序逻辑图”逐步复制出系统的“电气控制回路图”。 和气动程序气控系统一样，气、液传动程序电控系统主要也是由气、液动力回路和电气控制回路组成的，其中，气、液动力回路的主控元件是电磁换向阀（常称为主控电磁换向阀），主控电磁换向阀的的电磁线圈（常称为主控线圈）的每一次得电都直接驱动着气、液传动程序电控系统中的每一个动作步骤。所以，将各主控线圈的“电气控制状态时序逻辑图”及“控制电路”按照系统的动作顺序联接起来的，即是全系统整个程序动作过程的基本
