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第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统 第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统 14.1 电气控制的基本知识电气控制的基本知识14.2 电气回路图绘图原则电气回路图绘图原则 14.3 基本电气回路基本电气回路14.4 电气气动程序回路设计电气气动程序回路设计 思考题与习题思考题与习题 第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统 14.1 电气控制的基本知识电气控制的基本知识 电气控制回路主要由按钮开关、行程开关、继电器及其触点、电磁铁线圈等组成。通过按钮或行程开关使电磁铁通电或断电来控制触点接通或断开被控制的主回路，这种回路也称为继电器控制回路。电路中的触点有常开触点和常闭触点两种。第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统.控制继电器控制继电器是一种当输入量变化到一定值时，电磁铁线圈通电励磁，吸合或断开触点，接通或断开交、直流小容量控制电路中的自动化电器。它被广泛应用于电力拖动、程序控制、自动调节与自动检测系统中。控制继电器的种类繁多，常用的有电压继电器、电流继电器、中间继电器、时间继电器、热继电器、温度继电器等。在电气气动控制系统中常用中间继电器和时间继电器。如图14-1所示为中间继电器的外观。第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统 图14-1中间继电器外观 第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统）中间继电器（Relay）中间继电器由线圈、铁芯、衔铁、复位弹簧、触点及端子组成，如图14-2所示，由线圈产生的磁场来接通或断开触点。当继电器线圈流过电流时，衔铁就会在电磁力的作用下克服弹簧压力，使常闭触点断开，常开触点闭合；当继电器线圈无电流时，电磁力消失，衔铁在返回弹簧的作用下复位，使常闭触点闭合，常开触点打开，如图14-3所示为其线圈及触点的职能符因为继电器线圈消耗电力很小，所以用很小的电流通过线圈即可使电磁铁励磁，而其控制的触点，可通过相当大的电压电流，此乃继电器触点的容量放大机能。第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统 图14-2中间继电器原理图 第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统 图14-3继电器线圈及触点的职能符号 第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统）时间继电器（Timer）时间继电器目前在电气控制回路中应用非常广泛。它与中间继电器相同之处是都由线圈与触点构成，而不同的是在时间继电器中，当输入信号时，电路中的触点经过一定时间后才闭合或断开。按照其输出触点的动作形式分为以下两种（见图14-4）：(1)延时闭合继电器（Ondelaytimer）：当继电器线圈流过电流时，经过预置时间延时，继电器触点闭合；当继电器线圈无电流时，继电器触点断开。(2)延时断开继电器（Offdelaytimer）：当继电器线圈流过电流时，继电器触点闭合；当继电器线圈无电流时经过预置时间延时，继电器触点断开。第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统 图14-4延时继电器线圈及其触点职能符号和时序图(a)闭合；(b)断开 第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统 14.2 电气回路图绘图原则电气回路图绘图原则 电气回路图通常以一种层次分明的梯形法表示，也称梯形图。它是利用电气元件符号进行顺序控制系统设计的最常用的一种方法。梯形图表示法可分为水平梯形回路图及垂直梯形回路图两种。在液压传动中，用了垂直梯形图表示法，本章仅介绍前一种方法。如图14-5所示为水平型电路图，图中上、下两平行线代表控制回路图的电源线，称为母线。第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统 图14-5水平型电路图 第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统 梯形图的绘图原则如下：(1)图中上端为火线，下端为接地线。(2)电路图的构成是由左向右进行的。为便于读图，接线上要加上线号。(3)控制元件的连接线，接于电源母线之间，且尽可能用直线。(4)连接线与实际的元件配置无关，由上而下依照动作的顺序来决 第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统(5)连接线所连接的元件均用电气符号表示，且均为未操作时的状(6)在连接线上，所有的开关、继电器等的触点位置由水平电路上侧的电源母线开始连接。(7)一个梯形图网络由多个梯级组成，每个输出元素（继电器线圈等）可构成一个梯级。(8)在连接线上，各种负载，如继电器、电磁线圈、指示灯等的位置通常是输出元素，要放在水平电路的下侧。(9)在以上的各元件的电气符号旁注上文字符号。第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统 14.3 基本电气回路基本电气回路 1.是门电路（YES）是门电路是一种简单的通、断电路，能实现是门逻辑电路。图14-6为是门电路，按下按钮PB，电路1导通，继电器线圈K励磁，其常开触点闭合，电路2导通，指示灯亮。若放开按钮，则指示灯熄灭。第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统 2.或门电路（OR）如图14-7所示的或门电路也称为并联电路。只要按下三个手动按钮中的任何一个开关，使其闭合，就能使继电器线圈K通电。例如，要求在一条自动生产线上的多个操作点可以作业。或门电路的逻辑方程为S=a+b+c。第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统 图14-6是门电路 第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统 图14-7或门电路 第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统 如图14-7所示的或门电路也称为并联电路。只要按下三个手动按钮中的任何一个开关，使其闭合，就能使继电器线圈K通电。例如，要求在一条自动生产线上的多个操作点可以作业。或门电路的逻辑方程为S=a+b+c。4.自保持电路自保持电路又称为记忆电路，在各种液、气压装置的控制电路中很常用，尤其是使用单电控电磁换向阀控制液、气压缸的运动时，需要自保持回路。如图14-9所示，列出了两种自保持回路。第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统 在图14-9(a)中，按钮PB1按一下即放开，是一个短信号，继电器线圈K得电，第2条线上的常开触点K闭合，即使松开按钮PB1，继电器K也将通过常开触点K继续保持得电状态，使继电器K获得记忆。图14-9(a)中的PB2是用来解除自保持的按钮。当PB1和PB2同时按下时，PB2先切断电路，PB1按下是无效的，因此这种电路也称为停止优先自保持回路。如图14-9(b)所示为另一种自保持回路，在这种电路中，当PB1和PB2同时按下时，PB1使继电器线圈K得电，PB2无效，这种电路也称为启动优先自保持回路。上述两种电路略有差异，可根据要求恰当使用。第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统 图14-8与门电路 第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统 图14-9自保持电路(a)停止优先自保持回路；(b)启动优先自保 第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统 5.互锁电路互锁电路用于防止错误动作的发生，以保护设备、人员安全，如电机的正转与反转，气缸的伸出与缩回。为防止同时输入相互矛盾的动作信号，使电路短路或线圈烧坏，控制电路应加互锁功能。如图14-10所示，按下按钮PB1，继电器线圈K1得电，第2条线上的触点K1闭合，继电器K1形成自保，第3条线上K1的常闭触点断开，此时若再按下按钮PB2，则继电器线圈K2一定不会得电。同理，若先按下按钮PB2，则继电器线圈K2得电，继电器线圈K1一定不会得电。第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统 图14-10互锁电路 第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统 6.延时电路随着自动化设备的功能和工序越来越复杂，各工序之间需要按一定的时间紧密、巧妙的配合，要求各工序时间可在一定时间内调节，这需要利用延时电路来加以实现。延时控制分为两种，即延时闭合和延时断开。如图14-11(a)所示为延时闭合电路，当按下开关PB后，延时继电器T开始计时，经过设定的时间后，时间继电器触点闭合，电灯点亮。放开PB后，延时继电器T立即断开，电灯熄灭。如图14-11(b)所示为延时断开电路，当按下开关PB后，时间继电器T的触点也同时接通，电灯点亮，当放开PB后，延时断开继电器开始计时，到规定时间后，时间继电器触点T才断开，电灯熄灭。第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统 图14-11延时电路(a)延时闭合；(b)延时断开 第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统 14.4 电气气动程序回路设计电气气动程序回路设计 在设计电气气动程序控制系统时，应将电气控制回路和气动动力回路分开画，两个图上的文字符号应一致，以便对照。电气控制回路的设计方法有多种，本章主要介绍直觉法和串级法1.用直觉法（经验法）设计电气回路图 第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统 用直觉法设计电气回路图即是应用气动的基本控制方法和自身的经验来设计。用此方法设计控制电路的优点是适用于较简单的回路设计，可凭借设计者本身积累的经验，快速地设计出控制回路。此方法的缺点是设计方法较主观，对于较复杂的控制回路不宜采用。在设计电气回路图之前，必须首先设计好气动动力回路，确定好与电气回路图有关的主要技术参数。在气动自动化系统中，常用的主控阀有单电控二位三通换向阀、单电控二位五通换向阀、双电控二位五通换向阀、双电控三位五通换向阀等四种。第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统 在用直觉法设计控制电路时，必须从以下几方面考虑：（1）分清电磁换向阀的结构差异。在控制电路的设计中，按电磁阀的结构不同将其分为脉冲控制和保持控制。双电控二位五通换向阀和双电控三位五通换向阀是利用脉冲控制的。单电控二位三通换向阀和单电控二位五通换向阀是利用保持控制的，在这里，电流是否持续保持，是电磁阀换向的关键。利用脉冲控制的电磁阀，因其具有记忆功能，无需自保，所以此类电磁阀没有弹簧。为避免因误动作造成电磁阀两边线圈同时通电而烧毁线圈，在设计控制电路时必须考虑互锁保护。利用保持电路控制的电磁阀，必须考虑使用继电器实现中间记忆，此类电磁阀通常具有弹簧复位或弹簧中位，这种电磁阀比较常用。第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统（2）注意动作模式。如气缸的动作是单个循环，用按钮开关操作前进，利用行程开关或按钮开关控制回程。若气缸动作为连续循环，则利用按钮开关控制电源的通、断电，在控制电路上比单个循环多加一个信号传送元件（如行程开关），使气缸完成一次循环后能再次动作。（3）对行程开关（或按钮开关）是常开触点还是常闭触点的判别。用二位五通或二位三通单电控电磁换向阀控制气缸运动，欲使气缸前进，控制电路上的行程开关（或按钮开关）以常开触点接线，只有这样，当行程开关（或按钮开关）动作时，才能把信号传送给使气缸前进的电磁线圈。第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统 相反，若使气缸后退，必须使通电的电磁线圈断电，电磁阀复位，气缸才能后退，控制电路上的行程开关（或按钮开关）在控制电路上必须以常闭触点形式接线，这样，当行程开关（或按钮开关）动作时，电磁阀复位，气缸后退。2.典型回路1）用二位五通单电控电磁换向阀控制单气缸运动【例14-1】设计用二位五通单电控电磁换向阀控制的单气缸自动单往复回路。利用手动按钮控制单电控二位五通电磁阀来操作单气缸实现单个循环。动力回路如图14-12（a）所示，动作流程如图14-12(b)所示，依照设计步骤完成14-12（c）所示的电气回路图。第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统 图14-12单气缸自动单往复回路(a)气动回路图；(b)动作流程图；(c)电气回路图 第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统 设计步骤如下：(1)将启动按钮PB1及继电器K置于1号线上，继电器的常开触点K及电磁阀线圈YA置于3号线上。这样，当PB1被按下时，电磁阀线圈YA通电，电磁阀换向，活塞前进，完成图14-12(b)中方框1、2的要求，如图14-12（c）所示的1号和3号线。(2)由于PB1为一点动按钮，手一放开，电磁阀线圈YA就会断电，活塞后退。为使活塞保持前进状态，必须将继电器K所控制的常开触点接于2号线上，形成一自保电路，完成图14-12(b)中方框3的要求，如图14-12（c）所示的2号线。第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统(3)将行程开关a1的常闭触点接于1号线上，当活塞杆压下a1时，切断自保电路，电磁阀线圈YA断电，电磁阀复位，活塞退回，完成图14-12(b)中方框5的要求。图14-12（c）中的PB2为停止按钮。动作说明如下：(1)将启动按钮PB1按下，继电器线圈K通电，控制2号和3号线上所控制的常开触点闭合，继电器K自保，同时3号线接通，电磁阀线圈YA通电，活塞前进。(2)活塞杆压下行程开关a1，切断自保电路，1号和2号线断路，继电器线圈K断电，K所控制的触点恢复原位。同时，3号线断开，电磁阀线圈YA断电，活塞后退。第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统【例14-2】设计用二位五通单电控电磁换向阀控制的单气缸自动连续往复回路。动力回路如图14-13（a）所示，动作流程如图14-13(b)所示。依照设计步骤完成14-13（c）所示的电气回路图。第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统 图14-13单气缸自动连续往复回路(a)气动回路图；(b)动作流程图；(c)电气回路图 第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统 设计步骤如下：(1)将启动按钮PB1及继电器K1置于1号线上，继电器的常开触点K1置于2号线上，并与PB1并联和1号线形成一自保电路。在火线上加一继电器K1的常开触点。这样，当PB1被按下时，继电器K1线圈所控制的常开触点K1闭合，3、4、5号线上才接通电源。(2)为得到下一次循环，必须多加一个行程开关，使活塞杆退回压到a0后再次使电磁阀通电。为完成这一功能，a0以常开触点形式接于3号线上，系统在未启动之前活塞杆压在a0上，故a0的起始位置是接通的。第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统(3)将图14-12(c)稍加修改，即可得到电气回路图，如图14-13（c）所示。动作说明如下：(1)将启动按钮PB1按下，继电器线圈K1通电，2号线和火线上的K1所控制的常开触点闭合，继电器K1形成自保。(2)3号线接通，继电器K2通电，4号和5号线上的继电器K2的常开触点闭合，继电器K2形成自保。第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统(3)5号线接通，电磁阀线圈YA通电，活塞前进。(4)当活塞杆压下a1时，继电器线圈K2断电，K2所控制的常开触点恢复原位，继电器K2的自保电路断开，4号和5号线断路，电磁阀线圈YA断电，活塞后退。(5)活塞退回压下a0时，继电器线圈K2又通电，电路动作由b开始。(6)若按下PB2，则继电器线圈K1和K2断电，活塞后退。PB2为急停或后退按钮。第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统【例14-3】设计用二位五通单电控电磁换向阀控制的单气缸延时单往复运动回路。第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统 图14-14延时单往复运动回路(a)气动回路图；(b)位移-步骤图；(b)(c)动作流程图；(d)电气回路图 第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统 动力回路如图14-14（a）所示，位移-步骤图如图14-14（b）所示，动作流程如图14-14(c)所示，依照设计步骤完成14-14（d）所示的电气回路图。设计步骤如下：(1)将启动按钮PB1及继电器K置于1号线上，继电器的常开触点K及电磁阀线圈YA置于4号线上，这样，当PB1被按下时，电磁阀线圈通电，完成图14-14(c)中方框1和2的要求。(2)当PB1被松开时，电磁阀线圈YA断电，活塞后退。为使活塞保持前进，必须将继电器K的常开触点接于2号线上，且和PB1并联，和1号线构成一自保电路，从而完成图14-14(c)中方框3的要求。第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统(3)将行程开关a1的常开触点和定时器线圈T连接于3号线上。当活塞杆前进压下a1时，定时器动作，计时开始，如此，完成图14-14(c)中方框4的要求。(4)定时器T的常闭触点接于1号线上。当定时器动作时，计时终止，定时器的触点T断开，电磁阀线圈YA断电，活塞后退，从而完成方框5、6和7的要求，如图14-14（d）所示。动作说明如下：(1)按下按钮PB1，继电器线圈K通电，2号和4号线上K所控制的常开触点闭合，继电器K形成自保，且4号通路，电磁铁线圈YA通电，活塞前进。第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统(2)活塞杆压下a1，定时器动作，经过设定时间t，定时器所控制的常闭触点断开，继电器K断电，继电器所控制的触点复位。(3)4号线开路，电磁铁线圈YA断电，活塞后退。(4)活塞杆一离开a1，定时器线圈T断电，其所控制的常闭触点复位。2）用二位五通双电控电磁换向阀控制单气缸运动由上所述可知：使用单电控电磁阀控制气缸运动，由于电磁阀的特性，控制电路上必须有自保电路。而二位五通双电控电磁阀有记忆功能，且阀芯的切换只要一个脉冲信号即可，控制电路上不必考虑自保，电气回路的设计简单。第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统 图14-15单气缸自动单往复回路(a)气动回路图；(b)动作流程图；(c)电气回路图 第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统【例14-4】设计用二位五通双电控电磁换向阀控制的单气缸自动单往复回路。利用手动按钮使气缸前进，直至到达预定位置，其自动后退。气动回路如图14-15(a)所示，动作流程如图14-15(b)所示，依照设计步骤完成14-15(c)所示的电气回路图。设计步骤如下：(1)将启动按钮PB1和电磁阀线圈YA1置于1号线上。当按下PB1后立即放开时，线圈YA1通电，电磁阀换向，活塞前进，达到图14-15(b)中方框1、2和3的要求。(2)将行程开关a1以常开触点的形式和线圈YA0置于2号线上。当活塞前进时，压下a1，YA0通电，电磁阀复位，活塞后退，完成图14-15(b)中方框4和5的要求。其电路如图14-15（c）所示。第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统【例14-5】设计用二位五通双电控电磁换向阀控制的单气缸自动连续往复回路。其气动回路如图14-6(a)所示，动作流程如图14-16(b)所示，依照设计步骤完成如图14-16(c)所示的电气回路图设计步骤如下：(1)将启动按钮PB1和继电器线圈K置于1号线上，K所控制的常开触点接于2号线上。当按下PB1后立即放开时，2号线上K的常开触点闭合，继电器K自保，则3号和4号线有电。(2)电磁铁线圈YA1置于3号线上。当按下PB1时，线圈YA1通电，电磁阀换向，活塞前进，完成如图14-16(b)所示方框1、2和3的要求。第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统(3)行程开关a1以常开触点的形式和电磁铁线圈YA0接于4号线上。当活塞杆前进压下a1时，线圈YA0通电，电磁阀复位，气缸活塞后退，完成如图14-16(b)所示方框4的要求。(4)为得到下一次循环，必须在电路上加一个起始行程开关a0，使活塞杆后退，压下a0时，将信号传给线圈YA1，使YA1再次通电。为完成此项工作，a0以常开触电的形式接于3号线上。系统在未启动之前，活塞在起始点位置，a0被活塞杆压住，故其起始状态为接通状态。PB2为停止按钮。电路如图14-16（c）所示。第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统 图14-16单气缸自动连续往复回路(a)气动回路图；(b)动作流程图；(c)电气回路图 第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统 动作说明如下：(1)按下PB1，继电器线圈K通电，2号线上的继电器常开触点闭合，继电器K形成自保，且3号线接通，电磁铁线圈YA1通电，活塞前进。(2)当活塞杆离开a0时，电磁铁线圈YA1断电。(3)当活塞杆前进压下a1时，4号线接通，电磁铁线圈YA0通电，活塞退回。当活塞杆后退压下a0时，3号线又接通，电磁铁线圈YA1再次通电，第二个循环开始。图14-16（c）所示的电路图的缺点是：当活塞前进时，按下停止按钮PB2，活塞杆前进，且压在形成开关a1上，活塞无法退回起始位置。按下停止按钮PB2，无论活塞处于前进还是后退状态，均能使活塞马上退回到起始位置。将按钮开关PB2换成按钮转换开关，其电路图如图14-17所示。第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统 图14-17在任意位置可复位的单气缸自动连续往复回路 第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统 2.用串级法设计电气回路图对于复杂的电气回路用上述经验法设计容易出错。本节介绍串级法设计电气回路，其原则与前述设计纯气动控制回路相似。用串级法设计电气回路并不能保证使用最少的继电器，但却能提供一种方便而有规则可循的方法。根据此法设计的回路易懂，可不必借助位移-步骤图来分析其动作，减少了对设计技巧和经验的依赖。串级法既适用于双电控电磁阀控制的电气回路，也适用于单电控电磁阀控制的电气回路。第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统 用串级法设计电气回路的基本步骤如下：(1)画出气动动力回路图，按照程序要求确定行程开关位置，并确定使用双电控电磁阀或单电控电磁阀。(2)按照气缸动作的顺序分组。(3)根据各气缸动作的位置，决定其行程开关。(4)根据步骤(3)画出电气回路图。(5)加入各种控制继电器和开关等辅助元件。第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统）使用双电控电磁阀的电气回路图设计在上述的用串级法设计气路中，气缸的动作顺序经分组后，在任意时刻，只有其中某一组在动作状态中，如此可避免双电控电磁阀因误动作而导致通电，其详细设计步骤如下：(1)写出气缸的动作顺序并分组，分组的原则是每个气缸的动作在每组中仅出现一次，即同一组中气缸的英文字母代号不得重复出现。(2)每一组用一个继电器控制动作，且在任意时间，仅其中一组继电器处于动作状态。(3)第一组继电器由启动开关串联最后一个动作所触动的行程开关的常开触点控制，并形成自保。第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统(4)各组的输出动作按照各气缸的运动位置及所触动的行程开关来确定，并按顺序设计回路。(5)第二组和后续各组继电器由前一组气缸最后触动的行程开关的常开触点串联前一组继电器的常开触点控制，并形成自保。由此可避免行程开关被触动一次以上而产生错误的顺序动作，或是不按正常顺序触动行程开关而造成不良影响。(6)每一组继电器的自保回路由下一组继电器的常闭触点切断，但最后一组继电器除外。最后一组继电器的自保回路是由最后一个动作完成时所触动的形成开关的常闭触点切断的。第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统(7)如果在回路中有两次动作以上的电磁铁线圈，那么必须在其动作回路上串联该动作所属组别的继电器的常开触点，以避免逆向电流造成不正确的继电器或电磁线圈被励磁。如果将动作顺序分成两组，则通常只需用一个继电器（一组用继电器常开触点，一组用继电器常闭触点）；如果将动作顺序分成三组以上，则通常每一组用一个继电器控制，但在任意时刻，只有一个继电器通电。第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统【例14-6】A、B两缸的动作顺序为A+B+B-A-，两缸的位移-步骤图如图14-18（a）所示，其气动回路如图14-18（b）所示，试设计其电气回路图。图14-18(a)位移-步骤图；(b)气动回路图 第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统 设计步骤如下：(1)将两缸的动作按顺序分组，如图14-19（a）所示。(2)由于动作顺序只分成两组，因此只用1个继电器控制即可。第一组由继电器常开触点控制，第二组由继电器常闭触点控制。(3)建立启动回路：将启动按钮PB1和继电器线圈K1置于1号线上，继电器K1的常开触点置于2号线上且和启动按钮并联。这样，当按下启动按钮PB1，继电器线圈K1通电并自保。第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统(4)第一组的第一个动作为A缸伸出，故将K1的常开触点和电磁线圈YA1串联于3号线上。这样，当K1通电，A缸即伸出，电路如图14-19（b）所示。(5)当A缸前进压下行程开关a1时，发信号使B缸伸出，故将a1的常开触点和电磁线圈YB1串联于4号线上且和电磁线圈YA1并联，电路如图14-19（c）所示。(6)当B缸伸出压下行程开关b1时，产生换组动作（由1组换到2组），即线圈K1断电，故必须将b1的常闭触点接于1号线上。第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统(7)第二组的第一个动作为B-，故将K1的常闭触点和电磁线圈YB0串联于5号线上，电路如图14-19（d）所示。(8)当B缸缩回压下行程开关b0时，A缸缩回，故将b0的常开触点和电磁线圈YA0串联且和电磁线圈YB0并联。第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统 图14-19设计步骤图 第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统(9)将行程开关a0的常开触点接于5号线上，以防止在未按下启动按钮PB1之前，电磁线圈YA0和YB0通电。(10)完成电路，如图14-19（e）所示。动作说明如下：(1)按下启动按钮，继电器K1通电，2号和3号线上K1所控制的常开触点闭合，5号线上的常闭触点断开，继电器K1形成自保。(2)3号线通路，5号线断路，电磁线圈YA1通电，A缸前进。A缸伸出压下行程开关a1，a1闭合，4号线通路，电磁线圈YB1通电，B缸前进。第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统(3)B缸前进压下行程开关b1，b1断开，电磁线圈K1断电，K1控制的触点复位，继电器K1的自保消失，3号线断路，5号线通路。此时，电磁线圈YB0通电，B缸缩回。(4)B缸缩回压下行程开关b0，b0闭合，6号线通路，电磁线圈YA0通电，A缸缩回。(5)A缸后退压下a0，a0断开。由以上动作可知，采用串级法设计控制电路可防止电磁线圈YA1和YA0及YB1和YB0同时通电。第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统【例14-7】A、B两缸的位移-步骤图如图14-20（a）所示，其气动回路如图14-18（b）所示，试设计其电气回路图。图14-20位移-步骤图 第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统 设计步骤如下：(1)将两缸的动作按顺序分组，如图14-21（a）所示。(2)由图14-20(b)可见，动作顺序分成三组：第1组由继电器K1控制，第2组由继电器K2控制，第3组由继电器K3控制。(3)首先建立启动回路。将启动按钮PB1，行程开关b0的常开触点和继电器线圈K1置于1号线上，K1的常开触点置于2号线上，且与PB1及b0并联。(4)将K1的常开触点及电磁线圈YA1串联于3号线上。这样，当启动按钮PB1按下时，继电器K1自保，A缸伸出，电路如图10-21（b）所示。第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统 图14-21电气回路设计步骤图 第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统(5)当A缸伸出压下行程开关a1时，要产生换组动作（由1组换到2组），也就是使继电器线圈K2通电，同时，使继电器线圈K1断电。要完成此功能，需将K1的常开触点、行程开关a1和继电器线圈K2串联于4号线上。继电器K2的常开触点接于5号线上，且和继电器K1的常开触点及a1并联，同时将K2的常闭触点串联到2号线上。这样，当A缸伸出压下行程开关a1时，继电器线圈K2通电，形成自保。2号线上K2的常闭触点断开，继电器线圈K1断电。其电路如图14-21（c）所示。(6)继电器K2的常开触点及电磁线圈YA0串联于6号线上，当K2通电时，A缸缩回。(7)当A缸缩回压下行程开关a0时，B缸伸出，故将a0的常开触点及电磁线圈YB1置于7号线上。第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统(8)当B缸伸出压下行程开关b1时，定时器动作，产生时延，故将b1的常开触点和定时器线圈T置于8号线上，其电路如图14-21（d）所示。(9)当定时器设定时间到时，产生换组动作（由2组换到3组），使继电器线圈K3通电，同时使继电器线圈K2断电。要完成此项功能，需将继电器K2的常开触点、定时器T的常开触点及继电器K3线圈置于9号线上，同时将继电器K3的常闭触点串联在5号线上。这样，当定时器时间到时，定时器的常开触点闭合，继电器线圈K3通电，5号线上的K3的常闭触点分离，继电器线圈K2断电。第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统(10)将电磁线圈YB0置于10号线上，使其与继电器线圈K3并联。当K3通电时，电磁线圈YB0励磁，气缸B缩回。(11)完成电气回路，如图14-21（e）所示。动作说明如下：(1)按下启动按钮，1号线通路，继电器线圈K1通电，2号、3号和4号线上K1所控制的常开触点闭合，继电器K1自保。(2)由于此时3号线通路，因此电磁线圈YA1通电，A缸伸出。(3)A缸伸出压下行程开关a1，4号线通路，继电器线圈K2通电，则5号、6号和9号线上所控制的常开触点闭合，2号线上继电器K2的常闭触点分离，并使1和2号线上所形成的自保电路消失，线圈K1断电，动作由第1组换到第2组。第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统(4)6号线通路，电磁线圈YA0通电，A缸缩回。(5)A缸缩回，压下行程开关a0，电磁线圈YB1通电，B缸伸出。(6)B缸伸出压下b1时，定时器线圈T通电，开始计时。(7)设定时间到时，定时器线圈所控制的常开触点闭合，9号线通路，继电器线圈K3通电，5号线上K1的常闭触点分离，4号和5号线上所形成的自保电路消失，继电器线圈K2断电，动作由第2组换到第3组。第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统(8)继电器线圈K3通电，同时电磁线圈YB0通电，B缸缩回。由以上动作说明可知，在任一时刻，只有一个继电器线圈通电，则电磁线圈YA1和YA0、YB1和YB0不会出现同时通电的情况。第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统 如果设计要求的控制条件如下：(1)单循环、连续循环二者选一。(2)按下急停按钮，A、B两缸退回原始位置。则电气回路图改为如图14-22所示。第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统 注：PB1为单循环按钮，SE为选择开关，EM为急停按钮，EME为复位按钮。图14-22单循环、连续循环及紧急复位电路 第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统）使用单电控电磁阀的电气回路图设计使用单电控电磁阀设计单电控电气回路，其设计思路是让电磁线圈通电而使方向控制阀换向，从而使气缸活塞杆伸出；让电磁阀断电，使电磁阀复位，即气缸缩回。如前所述，在串级法中，当新的一组动作开始时，前一组的所有主阀断电。因此，对于输出动作延续到后续各组的动作，必须在后续各组中再次被励磁。单电控电磁阀的控制回路在设计步骤上与双电控电磁阀的控制回路相同，但通常将控制继电器线圈集中在回路左方，而控制输出电磁阀线圈放在回路右方。第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统 图14-23(a)位移-步骤图；(b)气动回路图 第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统【例14-8】A、B两缸的位移-步骤图如图14-23（a）所示，其气动动力回路如图14-23（b）所示，试设计其电气回路图。设计步骤如下：(1)写出气缸的顺序动作，并按串级法分组，确定每个动作所触动的行程开关。为了表示电磁线圈的动作延续到后续各组中，用动作顺序下方画出水平箭头来说明线圈的输出动作必须维持至该点。如图14-24（a）所示，电磁线圈YB1通电必须维持到A缸后退行程完成，当A缸后退压下a0时，线圈YB1断电，B缸自动后退。第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统(2)动作分为两组，并由两个继电器分别掌管。将启动按钮PB1、行程开关b0及继电器线圈K1置于1号线上，K1的常开触点置于2号线上且和PB1和b0并联，K1的常开触点和电磁线圈YA1串联于5号线上。这样当按下PB1时，电磁线圈YA1通电，继电器K1形成自保。电路如图14-24（b）所示。第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统 图14-24设计步骤图 第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统 图14-24设计步骤图 第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统 图14-24设计步骤图 第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统(3)A缸伸出压下行程开关a1，导致B缸伸出。因此，将继电器K1的常开触点、行程开关a1和电磁线圈YB1串联于6号线上。这样，当A缸伸出压下a1时，电磁线圈YB1通电，B缸伸出。电路如图14-24（c）所示。(4)B缸伸出压下行程开关b1，产生换组动作（由1组换到2组）。将继电器K1的常开触点、行程开关b1及继电器线圈K2串联于3号线上，继电器线圈K2的常开触点接于4号线上且和常开触点K1及行程开关b1并联。这样，当B缸伸出压下行程开关b1时，继电器线圈K2通电，且形成自保，同时，1号线上的继电器线圈K2的常闭触点分离，继电器线圈K1断电，顺序动作进入第2组。电路如图14-24（d）所示。第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统(5)由于继电器K1断电，因此5号线断路，A缸缩回。为防止动作进入第2组时B缸与A缸同时缩回，必须在7号线上加上继电器K2的常开触点，以延续电磁线圈YB1通电。(6)A缸缩回压下行程开关a0，导致B缸缩回因此，将行程开关a0的常闭触点串联于3号线上。这样，当A缸退回压下a0时，继电器线圈K2断电，B缸缩回。(7)完成电路如图14-24（e）所示。第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统 动作说明如下：(1)按下启动按钮PB1，1号线通路，继电器线圈K1通电，1号、2号、3号、5号及6号线上所控制的常开触点闭合，继电器线圈K1形成自保。(2)5号线通路，电磁线圈YA1通电，A缸伸出。(3)A缸伸出压下a1，6号线通路，电磁线圈YB1通电，B缸前进。(4)B缸前进压下b1，3号线通路，继电器线圈K2通电，4号和7号线上K2的常开触点闭合，1号线上K2的常闭触点分离，动作进入第2组。第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统(5)因为继电器线圈K1断电，K1所控制的触点复位，所以5号线断电，电磁线圈YA1断电，A缸缩回。(6)当A缸缩回压下a0时，切断3号和4号线所形成的自保电路。此时，继电器线圈K2断电，K2所控制的触点复位；7号线断路，电磁线圈YB1断电，B缸缩回。第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统 思考题与习题思考题与习题 14-1时间继电器按照其输出触点动作形式不同，可分为哪两种？试画出其符号及时序图。14-2简述中间继电器的工作原理。14-3简述电气回路图的画图原则。14-4简述自保电路。14-5简述互锁电路。14-6假定气动回路如图14-12（a）所示，试设计一电气回路图，使其能控制图中所示气缸实现单一循环和连续往复循环动作。第第14章章 电气气动控制系统电气气动控制系统 14-7试用串级法设计控制以下动作顺序（单一循环）的电气回路，气缸的主控阀分别为二位五通单电控电磁阀和二位五通双电控电磁阀。(1）A-B-B+A+；(2)A+A-B+A+A-B-；（）A+B+A-B-；（）A+B+C+C-B-A-；（）A+B+B-C+A-C-；（）A+A-B+B-C+C-；（）A+B+C+C-B-A-。