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1、液压与气动技术液压与气动技术第二讲第二讲 气动回路的电气动控制气动回路的电气动控制教学内容：教学内容：电气控制的基本知识电气回路图绘图原则基本电气回路（重点）电气动程序回路设计（难点） 电气-气动控制系统主要是控制电磁阀的换向，其特点是响应快，动作准确，在气动自动化应用中相当广泛。 电气-气动控制回路图包括气动回路和电气回路两部分。气动回路一般指动力部分，电气回路则为控制部分。通常在设计电气回路之前，一定要先设计出气动回路，按照动力系统的要求，选择采用何种形式的电磁阀来控制气动执行件的运动，从而设计电气回路。在设计中气动回路图和电气回路图必须分开绘制。在整个系统设计中，气动回路图按照习惯放置于
2、电气回路图的上方或左侧。本章主要介绍有关电气控制的基本知识及常用电气回路的设计。0.绪论绪论 电气控制回路主要由电气控制回路主要由按钮开关、行程开关、继按钮开关、行程开关、继电器及其触点、电磁铁线圈电器及其触点、电磁铁线圈等组成。通过按钮或行等组成。通过按钮或行程开关使电磁铁通电或断电，控制触点接通或断开程开关使电磁铁通电或断电，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。被控制的主回路，这种回路也称为继电器控制回路。电路中的触点有电路中的触点有常开触点和常闭触点常开触点和常闭触点。1、常用电气元件基本符号控制继电器控制继电器 控制继电器是一种当输入量变化到一定值时，电磁铁
3、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、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。控制继电器种类程序控制、自动调节与自动检测系统中。控制继电器种类繁多，常用的有繁多，常用的有电压继电器、电流继电器、中间继电器、电压继电器、电流继电器、中间继电器、时间继电器、热继电器、温度继电器时间继电器、热继电器、温度继电器等。在电气等。在电气- -气动控制气动控制系统中常用的是系统中常用的是中间继电器和时间
4、继电器中间继电器和时间继电器。图。图13-113-1所示为所示为中间继电器的外形图。中间继电器的外形图。 1、常用电气元件基本符号 图图13-1中间继电器外形图中间继电器外形图 图图13-2中间继电器原理图中间继电器原理图1、常用电气元件基本符号 （）（） 中间继电器（中间继电器（Relay） 中间继电器由一个中间继电器由一个线圈、一个铁芯、衔铁、复位弹簧、一组线圈、一个铁芯、衔铁、复位弹簧、一组触点及端子组触点及端子组成，如图成，如图13-2所示，由线圈产生的磁场来接通或断所示，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，衔铁就会在电磁吸力的作用开触点。当继电器线圈流过电流时，
5、衔铁就会在电磁吸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，图闭触点闭合，常开触点打开，图13-3为其线圈及触点符号。为其线圈及触点符号。 继电器线圈消耗电力很小，故用很小的电流通过线圈即可使继电器线圈消耗电力很小，故用很小的电流通过线圈即可使电磁铁激磁，而其控制的触点，可通过相当大的电压电流，此乃电磁铁激磁，而其控制的触点，可通过相当大的电压电流，此乃所谓继电器触点的容量放大机能。
6、所谓继电器触点的容量放大机能。1、常用电气元件基本符号图图13-3 继电器线圈及触点符号继电器线圈及触点符号1、常用电气元件基本符号（2） 时间继电器（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由线圈与触点构成，相同之处是由线圈与触点构成，而不同的是当输入信号时，电路中的而不同的是当输入信号时，电路中的触点经过一定时间后才闭合或断开。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（见图按照其输出触点的动作形式分为以下两种（见图13-4）：）：延时闭合继电器延时闭
7、合继电器（On delay timer）：当继电器线圈流过电流时，经：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。触点断开。延时断开继电器延时断开继电器（Off delay tmer）：当继电器线圈流过电流时，继：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。触点断开。1、常用电气元件基本符号（）（） 时间继电器（时间继电器（Timer） 1、常用电气元件基本符号（）（） 时
8、间继电器（时间继电器（Timer） 1、常用电气元件基本符号 电气回路图通常以一种层次分明电气回路图通常以一种层次分明的梯形法表示，也称梯形图的梯形法表示，也称梯形图。它是。它是利用电气元件符号进行顺序控制系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图表示法可分为水平梯形回路图及垂直梯形回路图两种。垂直梯形回路图两种。 如图如图13-5所示为水平型电路图，所示为水平型电路图，图形上下两平行线代表控制回路图图形上下两平行线代表控制回路图的电源线，的电源线，称为母线称为母线。2、电气回路图绘图原则梯形图的绘图原则为：梯形
9、图的绘图原则为：1、图形上端为火线，下端为接地线。、图形上端为火线，下端为接地线。2、电路图的构成是由左而右进行。为便于读图，接线上要加上线号。、电路图的构成是由左而右进行。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，且应力求直线。、控制元件的连接线，接于电源母线之间，且应力求直线。4、连接线与实际的元件配置无关，其由上而下，依照动作的顺序来决定。、连接线与实际的元件配置无关，其由上而下，依照动作的顺序来决定。5、连接线所连接的元件均以电气符号表示，且均为未操作时的状态。、连接线所连接的元件均以电气符号表示，且均为未操作时的状态。6、在连接线上，所有的开关、继电器等的
10、触点位置由水平电路的上侧的、在连接线上，所有的开关、继电器等的触点位置由水平电路的上侧的电源母线开始连接。电源母线开始连接。7、一个梯形图网络有多个梯级组成，每个输出元素（继电器线圈等）可、一个梯形图网络有多个梯级组成，每个输出元素（继电器线圈等）可构成一个梯级。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、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，要放在在水平电路的下侧。是输出元素，要放在在水平电路的下侧。9 9、在以上的各元件的电气符号旁注上文字符号。、在以上的各元件的电气符号旁注上文字符号。 2、电气回路图绘图原则1是门电路
11、（是门电路（YES） 是门电路是一种简单的通断电是门电路是一种简单的通断电路，能实现是门逻辑电路。图路，能实现是门逻辑电路。图13-6为是门电路，按下按钮为是门电路，按下按钮PB，电路，电路1导通，继电器线圈导通，继电器线圈K励磁，其常开励磁，其常开触点闭合，电路触点闭合，电路2导通，指示灯亮。导通，指示灯亮。若放开按钮，则指示灯熄灭。若放开按钮，则指示灯熄灭。3、基本电气回路 2或门电路（或门电路（OR） 如图如图13-7所示的或门电路也称所示的或门电路也称为并联电路。只要按下三个手动为并联电路。只要按下三个手动按钮中的任何一个开关使其闭合，按钮中的任何一个开关使其闭合，就能使继电器线圈就能
12、使继电器线圈K通电。例如要通电。例如要求在一条自动生产线上的多个操求在一条自动生产线上的多个操作点可以进行作业。或门电路的作点可以进行作业。或门电路的逻辑方程为逻辑方程为S=a+b+c。3、基本电气回路 3与门电路（与门电路（AND） 如图如图13-8所示的与门电路也称为串所示的与门电路也称为串联电路。只有将按钮联电路。只有将按钮a、b、c同时按下，同时按下，则电流通过继电器线圈则电流通过继电器线圈K。例如一台设。例如一台设备为防止误操作，保证安全生产，安装备为防止误操作，保证安全生产，安装了两个启动按钮，只有操作者将两个气了两个启动按钮，只有操作者将两个气动按钮同时按下时，设备才能开始运行。
13、动按钮同时按下时，设备才能开始运行。与门电路的逻辑方程为与门电路的逻辑方程为S=a.b.c3、基本电气回路 4自保持电路自保持电路 自保持电路又称为自保持电路又称为记忆电路，在各种液、记忆电路，在各种液、气压装置的控制电路气压装置的控制电路中很常用，尤其是使中很常用，尤其是使用用单电控电磁换向阀单电控电磁换向阀控制液、气压缸的运控制液、气压缸的运动时，需要自保持回动时，需要自保持回路路。 3、基本电气回路 5互锁电路互锁电路 互锁电路用于防止错误动作的发生，以保护互锁电路用于防止错误动作的发生，以保护设备、人员安全设备、人员安全。如电机的正转与反转，气缸。如电机的正转与反转，气缸的伸出与缩回，
14、的伸出与缩回，为防止同时输入相互矛盾的动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，控制电路应作信号，使电路短路或线圈烧坏，控制电路应加互锁功能加互锁功能。如图。如图13-10所示，按下按钮所示，按下按钮PB1，继电器线圈继电器线圈K1得电，第得电，第2条线上的触点条线上的触点K1闭合，闭合，继电器继电器K1形成自保，第形成自保，第3条线上条线上K1的常闭触点的常闭触点断开，此时若再按下按钮断开，此时若再按下按钮PB2，继电器线圈，继电器线圈K2一定不会得电。同理，若先按按钮一定不会得电。同理，若先按按钮PB2，继电器，继电器线圈线圈K2得电，继电器线圈得电，继电器线圈K1也一定不
15、会得电。也一定不会得电。 3、基本电气回路 6延时电路延时电路 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地配合，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13-11a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，继电器T立即断开，电灯熄灭。图13-11b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。3、基本电气回路
16、 （a）延时闭合）延时闭合 （b）延时断开）延时断开图图13-11延时电路延时电路3、基本电气回路 在设计电气在设计电气气动程序控制系统时，应将电气控制回路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。便对照。 电气控制回路的设计方法有多种，本章主要介绍电气控制回路的设计方法有多种，本章主要介绍直觉直觉法和串级法法和串级法。 4、电气气动程序回路设计1 用直觉法（经验法）设计电气回路图用直觉法（经验法）设计电气回路图 用直觉法设计电气回路图即是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应用气动的基本控制方法和自身的经验来设计验来设计。是用此方法设计控制电路的优点是：。是用此方法设计控制电路的优点是：适用于较简单的回路适用于较简单的回路设计设计，可凭藉设计者本身的积累经验，快速的设计出控制回路。，可凭藉设计者本身的积累经验，快速的设计出控制回路。 但此方法的缺点是：但此方法的缺点是：设计方法较主观，对于较复杂的控制回路不宜设计方法较主观，对于较复杂的控制回路不宜设计。设计。在
