第八章电气动程序控制系统

1、电气控制的基本知识电气控制的基本知识电气回路图绘图原则电气回路图绘图原则基本电气回路基本电气回路电气动程序回路设计电气动程序回路设计控制电磁阀的换向控制电磁阀的换向响应快，动作准确。响应快，动作准确。按照动力系统的要求，选择采用何按照动力系统的要求，选择采用何种形式的电磁阀来控制执行件的运动，从而设计电种形式的电磁阀来控制执行件的运动，从而设计电气回路。在整个系统设计中，液气动回路图按照习气回路。在整个系统设计中，液气动回路图按照习惯放置于电气回路图的上方或左侧。惯放置于电气回路图的上方或左侧。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

2、磁铁线圈等组成。电器及其触点、电磁铁线圈等组成。原理：原理：通过按钮或行程开关使电磁铁通电或断电，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被控制的主回路，这种回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。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。 控制继电器是一种当输入量变化到一定值时，电磁铁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

3、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。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：控制继电器种类繁多，常用的有：电压继电器、电流继电电压继电器、电流继电器、中间继电器、时间继电器、热继电器、温度继电器器、中间继电器、时间继电器、热继电器、温度继电器等。等。中间继电器和时间继电器中间继电器和时间继电器最为常用最为常用 。中间继电器外形图中间继电器外形图 中间继电器原理图中间继电器原理图 组成：组成： 由一个由一个线圈、一个铁芯、衔铁、线圈、一个铁芯、衔铁、复位弹簧、一组触点及端子组复位弹簧、一组触点及端子组成，由线成，由线圈产生的磁场来接通或

4、断开触点。圈产生的磁场来接通或断开触点。原理：原理：当继电器线圈流过电流时，衔铁就会当继电器线圈流过电流时，衔铁就会在电磁吸力的作用下克服弹簧压力，使常闭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；当继电器线圈无触点断开，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。用下复位，使常闭触点闭合，常开触点打开。 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，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，此乃所

5、谓继电器触点的容而其控制的触点，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。量放大机能。时间继电器目前在电气控制回路中应用非常广泛。它与中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，间继电器相同之处是由线圈与触点构成，而不同的是当输入信号时，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。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按照其输出触点的动作形式分为以下两种延时闭合继电器延时闭合继电器（On delay timer）：当继电器线圈流过电流时，：当继电器线圈流过电流时，经过预置时间延

6、时，继电器触点闭合；当继电器线圈无电流时，继电经过预置时间延时，继电器触点闭合；当继电器线圈无电流时，继电器触点断开。器触点断开。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，：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。器触点断开。 电气回路图通常以一种层次分明的梯形法表电气回路图通常以一种层次分明的梯形法表示，也称梯形图示，也称梯形图。它是利用电气元件符号进。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。行顺序控制系统设计的最

7、常用的一种方法。梯形图表示法梯形图表示法:可分为水平梯形回路图及垂直可分为水平梯形回路图及垂直梯形回路图两种。梯形回路图两种。 如图如图13-5所示为水平型电路图，图形所示为水平型电路图，图形上下两平行线代表控制回路图的电源线，上下两平行线代表控制回路图的电源线，称称为母线为母线。梯形图的绘图原则为：梯形图的绘图原则为：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

8、，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，

9、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。 1是门电路（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。路，能实现是门逻辑电路。原理：原理：按下按钮按下按钮PB，电路，电路1导通，导通，继电器线圈继电器线圈K励磁，其常开触励磁，其常开触点闭合，电路点闭合，电路2导通，指示灯导通，指示灯亮。若放开按钮，则指示灯熄亮。若放开

10、按钮，则指示灯熄灭。灭。基本电气回路 2或门电路（或门电路（OR） 如图如图13-7所示的或门电路也所示的或门电路也称为并联电路。称为并联电路。原理：原理：只要按下三个手动按钮中只要按下三个手动按钮中的任何一个开关使其闭合，就的任何一个开关使其闭合，就能使继电器线圈能使继电器线圈K通电。例如通电。例如要求在一条自动生产线上的多要求在一条自动生产线上的多个操作点可以进行作业。或门个操作点可以进行作业。或门电路的逻辑方程为电路的逻辑方程为S=a+b+c。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所示的与门电路也称为串联电路。串联电路。原理：原理：只有将按钮只

11、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。例如一台设备为防止误操作，保证安全生台设备为防止误操作，保证安全生产，安装了两个启动按钮，只有操产，安装了两个启动按钮，只有操作者将两个气动按钮同时按下时，作者将两个气动按钮同时按下时，设备才能开始运行。与门电路的逻设备才能开始运行。与门电路的逻辑方程为辑方程为S=a.b.c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

12、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。 基本电气回路 5互锁电路互锁电路作用：作用：互锁电路用于防止错误动作的发生，互锁电路用于防止错误动作的发生，以保护设备、人员安全。如电机的正转与以保护设备、人员安全。如电机的正转与反转，缸的伸出与缩回，为防止同时输入反转，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烧坏，控制电路应加互锁功能原理：原理：按下按下按钮按钮PB1，继电器线圈，继电器线圈K1得电，得电，第第2条线上的触点条线上的触点K1闭合，继电器闭合，继电器K1形成形成自保，第自保，第

13、3条线上条线上K1的常闭触点断开，的常闭触点断开，此时此时若再按下按钮若再按下按钮PB2，继电器线圈，继电器线圈K2一定不一定不会得电。会得电。同理，若先按按钮同理，若先按按钮PB2，继电器线，继电器线圈圈K2得电，继电器线圈得电，继电器线圈K1也一定不会得电。也一定不会得电。 基本电气回路 6延时电路延时电路 作用：作用： 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。要利用延时电路来加以实现。延时控制：延时控制：延时闭合和延时断开延时闭合和延时断开。 基本电气

14、回路 原理：原理： a为延时闭合电路：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。b为延时断开电路为延时断开电路：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。 （a）延时闭合）延时闭合 （b）延时断开）延时断开 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

15、，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。 1 直觉法（经验法）设计电气回路图直觉法（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液气动的基本控制方法和自应用液气动的基本控制方法和自身的经验来设计身的经验来设计。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：适用于较简适用于较简单的回路设计单的回路设计，可凭藉设计者本身的积累经验，快速的设计出控制，可凭藉设计者本身的积累经验，快速的设计出控制回路。回路。 但此方法的缺点是：但此方法的缺点是：设计方

16、法较主观，对于较复杂的控制回路设计方法较主观，对于较复杂的控制回路不宜设计。不宜设计。在设计电气回路图之前，必须首先设计好系统动力回路，在设计电气回路图之前，必须首先设计好系统动力回路，确定与电气回路图有关的主要技术参数。在液气动自动化系统中常确定与电气回路图有关的主要技术参数。在液气动自动化系统中常用的主控阀有用的主控阀有单电控两位三通换向阀、单电控两位五通换向阀、双单电控两位三通换向阀、单电控两位五通换向阀、双电控两位五通换向阀、双电控三位五通换向阀电控两位五通换向阀、双电控三位五通换向阀四种。四种。 用直觉法设计控制电路，必须从以下几方面考虑：用直觉法设计控制电路，必须从以下几方面考虑：

17、 （1）分清电磁换向阀的结构差异。）分清电磁换向阀的结构差异。 （2）注意动作模式。）注意动作模式。 （3） 对行程开关（或按钮开关）是常开触点还是对行程开关（或按钮开关）是常开触点还是常闭触点的判别。常闭触点的判别。1、用两位五通单电控电磁换向阀、用两位五通单电控电磁换向阀控制缸单程往返运动控制缸单程往返运动原理：原理：利用手动按钮控制单电控两位五通电磁阀来操纵缸实利用手动按钮控制单电控两位五通电磁阀来操纵缸实现单个循环。动力回路如图现单个循环。动力回路如图13-12（a），动作流程如下方），动作流程如下方框图表示，依照设计步骤完成框图表示，依照设计步骤完成13-12（b）所示电气回路图。）

18、所示电气回路图。活塞杆压下a1使线圈断电活塞杆前进且持续使电磁阀线圈通电启动按钮活塞杆退回原位12345原理：原理：利用手动按钮控制利用手动按钮控制单电控两位五通电磁阀单电控两位五通电磁阀来操纵单气缸实现单个来操纵单气缸实现单个循环。动力回路如图循环。动力回路如图13-12（a），动作流程如下），动作流程如下方框图表示，依照设计方框图表示，依照设计步骤完成步骤完成13-12（b）所）所示电气回路图。示电气回路图。 活塞杆压下a1使线圈断电活塞杆前进且持续使电磁阀线圈通电启动按钮活塞杆退回原位12345动作流程如下方框图动作流程如下方框图:设计步骤设计步骤a将启动按钮将启动按钮PB1及继电器及继

19、电器K置于置于1号线上，继电器的常开触点号线上，继电器的常开触点K及电及电磁阀线圈磁阀线圈YA置于置于3号线上。这样当号线上。这样当PB1一按下，电磁阀线圈一按下，电磁阀线圈YA通电，通电，电磁阀换向，活塞前进，完成方框电磁阀换向，活塞前进，完成方框1，2的要求。如图的要求。如图13-12（b）的）的1和和3号线。号线。b由于由于PB1为一点动按钮，手一放开，为一点动按钮，手一放开，电磁阀线圈电磁阀线圈YA就会断电，则活塞就会断电，则活塞后退。为使活塞保持前进状态，必后退。为使活塞保持前进状态，必须将继电器须将继电器K所控制的常开触点接所控制的常开触点接于于2号线上，形成一自保电路，完号线上，

20、形成一自保电路，完成方框成方框3的要求。如图的要求。如图13-12（b）的的2号线。号线。c将行程开关将行程开关a1的常闭触点接于的常闭触点接于1号号线上，当活塞杆压下线上，当活塞杆压下a1，切断自保，切断自保电路，电磁阀线圈电路，电磁阀线圈YA断电，电磁断电，电磁阀复位，活塞退回，完成方框阀复位，活塞退回，完成方框5的的要求。图要求。图13-12（b）中的）中的PB2为停为停止按钮。止按钮。活塞杆压下a1使线圈断电活塞杆前进且持续使电磁阀线圈通电启动按钮活塞杆退回原位12345动作说明动作说明a将启动按钮将启动按钮PB1按下按下，继电器，继电器线圈线圈K通电，控制通电，控制2和和3号线上号线

21、上所控制得常开触点闭合，继电所控制得常开触点闭合，继电器器K自保，同时自保，同时3号线接通，电号线接通，电磁阀线圈磁阀线圈YA通电，活塞前进。通电，活塞前进。 活塞杆压下行程开关活塞杆压下行程开关a1，切断，切断自保电路，自保电路，1和和2号线断路，继号线断路，继电器线圈电器线圈K断电，断电，K所控制的所控制的触点恢复原位。同时触点恢复原位。同时3号线断号线断路，电磁阀线圈路，电磁阀线圈YA断电，活断电，活塞后退。塞后退。 2、缸自动连续往复回路设计：、缸自动连续往复回路设计： 活塞杆压下a1使线圈断电活塞杆前进且持续使电磁阀线圈通电启动按钮活塞杆退回压下a012345 动力回路：动力回路：如

22、图（如图（a）动作流程：动作流程：如上方框图表示如上方框图表示电气回路图：电气回路图：13-13（b） 2、自动连续往复回路：、自动连续往复回路： 动力回路如图动力回路如图13-13（a），动作流程如下方框图表示。），动作流程如下方框图表示。依照设计步骤完成依照设计步骤完成13-13（b）所示电气回路图。）所示电气回路图。设计步骤设计步骤a 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置于置于2号线上并与号线上并与PB1并联和并联和1号线形成一自保电路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PB1一按下，继电器K1线圈所控制的常开触点K1闭合，3、4和5号

23、线上才接通电源。b为得到下一次循环的开始：必须多加一个行程开关，使活塞杆退回压到a0再次使电磁阀通电。为完成这一功能，a0以常开触点形以常开触点形式接于式接于3号线上号线上，系统在未起动之前活塞杆压在a0上，故a0的起始位置是接通的。 c.由图13-12b稍加修改，即可得到电气回路图13-13（b）。动作说明动作说明a启动按钮PB1按下，继电器线圈K1通电，2号线和火线上的K1所控制得常开触点闭合，继电器K1形成自保。b3号线接通，继电器K2通电，4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。c5号线接通，电磁阀线圈YA通电，活塞前进。d，继电器线圈K2断电，K2所控制的常开触点

24、恢复原位，继电器K2的自保电路断开，4和5号线断路，电磁阀线圈电磁阀线圈YA断电，断电，活塞后退活塞后退。e活塞退回压下活塞退回压下a0时时，继电器线圈K2又通电，电路动作由电路动作由b开始开始。f如按下如按下PB2，则继电器线圈K1和K2断电，活塞后退。PB2为急停或后为急停或后退按钮。退按钮。 3、延时单往复运动回路、延时单往复运动回路 动力回路如图动力回路如图13-14（a），位移），位移步骤图如图步骤图如图13-14（b），），动作流程如下方框图表示，依照设计步骤完成动作流程如下方框图表示，依照设计步骤完成13-14（c）所示电气回路图。所示电气回路图。 3、单气缸延时单往复运动回路、

25、单气缸延时单往复运动回路 动力回路如图动力回路如图13-14（a），位移），位移步骤图如图步骤图如图13-14（b），动作流程），动作流程如下方框图表示，依照设计步骤完成如下方框图表示，依照设计步骤完成13-14（c）所示电气回路图。）所示电气回路图。 设计步骤设计步骤a将启动按钮将启动按钮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PB1一按下，电磁阀线圈通电，完成方框1和2 的要求。b当当PB1松开松开，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，从而完成方框3的要求。

26、 设计步骤设计步骤c将行程开关将行程开关a1的常开触点和定时器线圈和定时器线圈T连接于连接于3号线上号线上。当活塞杆前进压下a1时，定时器动作，计时开始，如此完成方框4的要求。d定时器T的常闭触点接于1号线上。当定时器动作，计时终止，定时器的触点计时终止，定时器的触点T断开，电断开，电磁阀线圈磁阀线圈YA断电，活塞后退，断电，活塞后退，从而完成方框5、6和7的要求。如图13-14（c）所示。 动作说明动作说明 a按下按钮按下按钮PB1，继电器线圈K通电，2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，电磁铁线圈电磁铁线圈YA通电通电，活塞前进。 b活塞杆压下活塞杆压下a1，定

27、时器动作，经过设定时间经过设定时间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。 c.4号线开路，电磁铁线圈号线开路，电磁铁线圈YA断电，活塞后退断电，活塞后退。 d.活塞杆一离开活塞杆一离开a1，定时器线圈，定时器线圈T断电，其所控制的常闭触点复位断电，其所控制的常闭触点复位。 总结：总结： 由上所述，使用单电控电磁阀控制缸运动使用单电控电磁阀控制缸运动，由于电磁阀的特性，控制电路上必须有自保电路控制电路上必须有自保电路。 原理：原理：手动按钮使手动按钮使缸前进，到达预缸前进，到达预定位置自动后退。定位置自动后退。动力回路：动力回路：13-1513-15（a)a)电气

28、回路电气回路: : 13-15(b)13-15(b)4、单缸自动单往复回路、单缸自动单往复回路 设计步骤：设计步骤：a将启动按钮将启动按钮PB1和电磁阀线圈和电磁阀线圈YA1置于置于1号线上。当号线上。当PB1一按下立即放一按下立即放开，线圈开，线圈YA1通电，电磁阀换项，活塞前进，达到方框通电，电磁阀换项，活塞前进，达到方框1、2和和3的要求。的要求。将行程开关将行程开关a1以常开触点的形式和线圈以常开触点的形式和线圈YA0置于置于2号线上。当活塞前号线上。当活塞前进压下进压下a1时，时，YA0通电，电磁阀复位，活塞后退，完成方框和通电，电磁阀复位，活塞后退，完成方框和5的要求。的要求。电路

29、如图电路如图13-15（b）所示。）所示。 例例13-5 单气缸自动连续往复回路单气缸自动连续往复回路 5、单缸自动连续往复回路、单缸自动连续往复回路 设计步骤设计步骤 a将启动按钮将启动按钮PB1和继电器线圈和继电器线圈K置于置于1号线上号线上，K所控制的常开触点接与2号线上。当按下PB1后立即放开，2号线上号线上K的的常开触点闭合，继电器常开触点闭合，继电器K自保，自保，则则3和和4号线有电。号线有电。 b电磁铁线圈电磁铁线圈YA1置于置于3号线上号线上。当按下当按下PB1，线圈，线圈YA1通电，通电，电磁阀换向，活塞前进，电磁阀换向，活塞前进，完成方框1、2和3的要求。c行程开关行程开关

30、a1以常开触点的形式以常开触点的形式和电磁铁线圈和电磁铁线圈YA0接于接于4号线上号线上。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，完成方框4的要求。 d为得到下一次循环，必须加一个起始行程开关a0，使活塞杆使活塞杆后退，压下后退，压下a0时时，将信号传给将信号传给线圈线圈YA1，使，使YA1再通电再通电。为完成此项工作，a0以常开触电的形式接与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13-16（b）所示。5、单缸自动连续往复回路、单缸自动连续往复回路 例例13-5 单气缸自动连续往复回路单气缸自

31、动连续往复回路 4、电气气动程序回路设计 动作说明动作说明a按下按下PB1，继电器线圈，继电器线圈K通电，通电，2号线上的继电器号线上的继电器常开触点闭合，继电器常开触点闭合，继电器K形成自保，且形成自保，且3号线接通，号线接通，电磁铁线圈电磁铁线圈YA1通电，活通电，活塞前进。塞前进。b当活塞杆一离开当活塞杆一离开a0，电，电磁铁线圈磁铁线圈YA1通电即断电。通电即断电。c当活塞杆前进压下当活塞杆前进压下a1时，时，4号线接通，电磁铁线圈号线接通，电磁铁线圈YA0通电，活塞退回。当通电，活塞退回。当活塞杆后退压下活塞杆后退压下a0时，时，3号线又接通，电磁铁线圈号线又接通，电磁铁线圈YA1再

32、次通电，第二个循再次通电，第二个循环开始。环开始。 动作说明（b）所示电路图的缺点：当当活塞前进时，按下停活塞前进时，按下停止按钮止按钮PB2，活塞杆前进，活塞杆前进且压在形成开关且压在形成开关a1上，上，活塞无法退回起始位置。活塞无法退回起始位置。为使按下停止按钮为使按下停止按钮PB2，无论活塞处于前进还是无论活塞处于前进还是后退状态，均能使活塞后退状态，均能使活塞马上退回起始位置。将马上退回起始位置。将按钮开关按钮开关PB2换成按钮转换成按钮转换开关，其电路图如图换开关，其电路图如图13-17所示。所示。 以上用经验法设计电气回路图，对于复杂的电路容易出错。本节以上用经验法设计电气回路图，

33、对于复杂的电路容易出错。本节介绍串级法设计电气回路，其大原则与前述设计纯气动控制回路相介绍串级法设计电气回路，其大原则与前述设计纯气动控制回路相类似。类似。 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依的方法提供一种方便而有规则可依的方法。根据此法设计的回路易懂，可。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，可减少对设计技巧和经验的不必借助位移步骤图来分析其动作，可减少对设计技巧和经验的依赖。依赖。 用串级法既适用于双电控电磁阀也适用于单电控电磁阀控制的电用串级法既适用于双电控电磁阀也适用于

34、单电控电磁阀控制的电气回路。气回路。用串级法设计电气回路的基本步骤如下：串级法设计电气回路的基本步骤如下：画出气动动力回路图，按照程序要求确定行程开关位置，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。并确定使用双电控电磁阀或单电控电磁阀。按照缸动作的顺序分组。按照缸动作的顺序分组。根据各缸动作的位置，决定其行程开关。根据各缸动作的位置，决定其行程开关。根据第步骤画出电气回路图。根据第步骤画出电气回路图。加入各种控制继电器和开关等辅助元件。加入各种控制继电器和开关等辅助元件。使用双电控电磁阀的电气回路图设计使用双电控电磁阀的电气回路图设计 电路设计串级

35、法，缸的动作顺序经分组后，在任意时间，只有其中某一组在电路设计串级法，缸的动作顺序经分组后，在任意时间，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：骤如下：写出缸的动作顺序并分组，分组的原则使每个缸的动作在每组中仅出写出缸的动作顺序并分组，分组的原则使每个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。现一次，即同一组中气缸的英文字母代号不得重复出现。每一组用一个继电器控制其动作，且在任意时间，仅其中一组继电器每一组用一个继电器控制其动作，且在任意时间，仅其中一

36、组继电器处于动作状态中。处于动作状态中。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。触点控制，并形成自保。各组的输出动作按照各缸的运动位置及所触动的行程开关确定，并按各组的输出动作按照各缸的运动位置及所触动的行程开关确定，并按顺序完成回路设计。顺序完成回路设计。使用双电控电磁阀的电气回路图设计使用双电控电磁阀的电气回路图设计第二组和后续各组继电器由前一组缸最后触动的行程开关的常开触点第二组和后续各组继电器由前一组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

37、程开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造成的影响。程开关造成的影响。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。所触动的形成开关的常闭触点切断。如有动作两次以上的电磁铁线圈，必须在其动作回路上串联该动作所如有动作两次以上

38、的电磁铁线圈，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激磁。电磁线圈被激磁。 通常如将动作顺序分成两组，只需用一个继电器，（一组用继电器常通常如将动作顺序分成两组，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）；如将动作顺序分成开触点，一组用继电器常闭触点）；如将动作顺序分成3组以上，则组以上，则每一组用一个继电器控制，在任意时间，只有一个继电器通电。每一组用一个继电器控制，在任意时间，只有一个继电器通电。6、顺序动作、顺序动作A、B两缸的动作顺序为两缸的动

39、作顺序为A+B+B-A-，两缸的位移，两缸的位移步骤图如步骤图如图图13-18（a），其动力回路如图），其动力回路如图13-18（b），试设计其电），试设计其电气回路图。气回路图。 设计步骤设计步骤a.a.将两缸的动作按顺序分组，如图将两缸的动作按顺序分组，如图13-18（c）。）。 设计步骤设计步骤 b由于动作顺序只分成两组，故只用1个继电器控制即可。第1组由继电器常开触点控制，第2组由继电器常闭触点控制 。c首先建立启动回路。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，当按下当按下启动按钮启动按钮PB1，继电器线圈，继电器线圈K1通

40、电并自保。通电并自保。d第第1组的第一个动作为组的第一个动作为A缸伸出，故将缸伸出，故将K1的常的常开触点和电磁线圈开触点和电磁线圈YA1串联于串联于3号线上号线上。这样，当K1通电，A缸即伸出。电路如图13-19（a）所示。设计步骤设计步骤 e当当A缸前进压下行程开关缸前进压下行程开关a1时时，发信号使B缸伸出，故将故将a1的常开触的常开触点和电磁线圈点和电磁线圈YB1串联于串联于4号线上且和电磁线圈号线上且和电磁线圈YA1并联并联。电路如图13-19（b）所示。f 当当B缸伸出压下行程开关缸伸出压下行程开关b1，产生换组动作（由1换到2），即线圈K1断电，故必须将故必须将b1的常闭触点接于

41、的常闭触点接于1号线上号线上。设计步骤设计步骤 g第第2组的第一个动作为组的第一个动作为B-，故将K1的常闭触点和电磁线圈YB0串联于串联于5号线上号线上。电路如图13-19（c）所示。h当当B缸缩回压下行程开关缸缩回压下行程开关b0时时，使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。设计步骤设计步骤 i将行程开关将行程开关a0的常的常开触点接于开触点接于5号线号线上，目的是防止在上，目的是防止在未 按 下 启 动 按 钮未 按 下 启 动 按 钮PB1前，电磁线圈前，电磁线圈YA0和和YB0通电。通电。j完成电路如图完成电路如图13-19（d）所示。）所示。动作说

42、明动作说明a按下启动按钮，继电器按下启动按钮，继电器K1通电通电，2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，继电器继电器K1形成自保形成自保。b此时，此时，3号线通路，号线通路，5号线断路号线断路。电磁线圈电磁线圈YA1通电通电，A缸前进缸前进。A缸伸出压下缸伸出压下行程开关行程开关a1，a1闭合，闭合，4号线通路，电磁线圈号线通路，电磁线圈YB1通电，通电，B缸前进缸前进。cB缸前进压下行程开关缸前进压下行程开关b1，b1断开，电磁线圈断开，电磁线圈K1断电，断电，K1控制的触点复位，控制的触点复位，继电器继电器K1的自保消失，的自保消失，3号线断路，号线断路，5号线通路

43、。此时电磁线圈号线通路。此时电磁线圈YB0通电，通电，B缸缸缩回。缩回。动作说明动作说明dB缸缩回压下行程开关缸缩回压下行程开关b0，b0点闭合，点闭合，6号线通路，电磁线圈号线通路，电磁线圈YA0通电，通电，A缸缩缸缩回。回。eA缸后退压下缸后退压下a0，a0断开。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同时通电的事故发生。 例13-7 A、B两缸的位移步骤图如图13-20（a）所示，其动力回路如图13-18（b），试设计其电气回路图。设计步骤设计步骤 a将两缸的动作按顺序分组，如图将两缸的动作按顺序分组，如图13-20（b）所示。）所示。b

44、动作顺序分成三组。第动作顺序分成三组。第1组由继电器组由继电器K1控制，第控制，第2组由继电器组由继电器K2控制，第控制，第3组由组由继电器继电器K3控制。控制。c首先建立启动回路。将启动按钮首先建立启动回路。将启动按钮PB1，行程开关行程开关b0的常开触点和继电器线圈的常开触点和继电器线圈K1置于置于1号线上，号线上，K1的常开触点置于的常开触点置于2号线号线上和上和PB1及及b0并联。并联。d.K1的常开触点及电磁线圈YA1串联于3号线上。这样，当启这样，当启动按钮动按钮PB1按下，继电器按下，继电器K1自保自保，A缸伸出，电路如图10-21（a）所示。 e.当当A缸伸出压下行程开关缸伸出

45、压下行程开关a1要产生换组动作（由要产生换组动作（由1组换到组换到2组），即使组），即使继电器线圈继电器线圈K2通电，同时使继电器线圈通电，同时使继电器线圈K1断电。断电。 将将K1的常开触点、行程开关的常开触点、行程开关a1和继电器线圈和继电器线圈K2串联于串联于4号号线上。继电器线上。继电器K2的常开触点的常开触点接于接于5号线上且和继电器号线上且和继电器K1的的常开触点及常开触点及a1并联，同时将并联，同时将K2的常闭触点串联到的常闭触点串联到2号线上。号线上。这样，这样，当当A缸伸出压下缸伸出压下a1，继，继电器线圈电器线圈K2通电形成自保。通电形成自保。2号线上号线上K2的常闭触电断

46、开，的常闭触电断开，继电器线圈继电器线圈K1断电。电路如断电。电路如图图13-21（b）所示。）所示。 f继电器继电器K2的常开触点及电磁线圈的常开触点及电磁线圈YA0串联于串联于6号线上，当号线上，当K2通电，则通电，则A缸缩回。缸缩回。g当当A缸缩回压下行程开关缸缩回压下行程开关a0时，导致时，导致B缸伸出，故将缸伸出，故将a0的常开触点及电磁线圈的常开触点及电磁线圈YB1置于置于7号线上。号线上。h当当B缸伸出压下行程开关缸伸出压下行程开关b1导致定时器动作，产生时间延时，故将导致定时器动作，产生时间延时，故将b1的常开触的常开触点和定时器线圈点和定时器线圈T置于置于8号线上，电路如图号

47、线上，电路如图13-21（c）所示。）所示。i当定时器设定时间到，产生换组动作（由当定时器设定时间到，产生换组动作（由2组换到组换到3组），使继电器组），使继电器线圈线圈K3通电，同时使继电器线圈通电，同时使继电器线圈K2断电断电。要完成此项功能，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，当定时当定时器时间终了，定时器的常开触点闭合，继电器线圈器时间终了，定时器的常开触点闭合，继电器线圈K3通电，通电，5号线号线上的上的K3的常闭触点分离，继电器线圈的常闭触点分离，继电器线圈K2断电断电。j将电磁线圈将电磁线圈YB0

48、置于置于10号线上与继电器线圈号线上与继电器线圈K3并联。当并联。当K3通电，通电，电磁线圈电磁线圈YB0激磁，气缸激磁，气缸B缩回。缩回。k 完成电路如图完成电路如图13-21（d）所示。）所示。动作说明动作说明a按下启动按钮，按下启动按钮，1号线通路，继电器线圈号线通路，继电器线圈K1通电，通电，2、3和和4号线上号线上K1所控所控制的常开触点闭合，继电器制的常开触点闭合，继电器K1自保。自保。b由于此时由于此时3号线通路，因此电磁线圈号线通路，因此电磁线圈YA1通电，通电，A缸伸出。缸伸出。动作说明动作说明cA缸伸出压下行程开关缸伸出压下行程开关a1，4号线通路，继电器线圈号线通路，继电

49、器线圈K2通电，则通电，则5、6和和9号号线上所控制的常开触点闭合，线上所控制的常开触点闭合，2号线上继电器号线上继电器K2的常闭触点分离，并使的常闭触点分离，并使1和和2号线上所形成的自保电路消失，线圈号线上所形成的自保电路消失，线圈K1断电，动作由第断电，动作由第1组换到第组换到第2组。组。d 6号线通路，电磁线圈号线通路，电磁线圈YA0通电，通电，A缸缩回。缸缩回。 动作说明动作说明 eA缸缩回压下行程开关缸缩回压下行程开关a0，电磁线圈，电磁线圈YB1通电，通电，B缸伸出。缸伸出。fB缸伸出压下缸伸出压下b1时，定时器线圈时，定时器线圈T通电，开始计时。通电，开始计时。线圈线圈K3通电

50、，同时电磁线圈通电，同时电磁线圈YB0通电，通电，B缸缩回。缸缩回。 动作说明动作说明 g设定时间到，定时器线圈所控制的常开触点闭合，设定时间到，定时器线圈所控制的常开触点闭合，9号线通路，继号线通路，继电器线圈电器线圈K3通电，通电，5号线上号线上K1的常闭触点分离，的常闭触点分离，4和和5号线上所形成号线上所形成的自保电路消失，继电器线圈的自保电路消失，继电器线圈K2断电，动作由第断电，动作由第2组换到第组换到第3组。组。h h 继电器线圈继电器线圈K3通电，同时电磁线圈通电，同时电磁线圈YB0通电，通电，B缸缩回。缸缩回。 动作说明动作说明 由以上动作说明可知，在任一时间只有一个继电器线

51、圈通电，其余断电，则电磁线圈YA1和YA0 及YB1和YB0不会出现同时通电的情况。 如果要求的控制条件如下：a 单循环(可选择) b 连续循环c 按下急停按钮，A、B两缸退回原始位置 则电气回路图改为图13-22，图中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。动作说明动作说明 由以上动作说明可知，在任一时间只有一个继电器线圈通电，其余断电，则电磁线圈YA1和YA0 及YB1和YB0不会出现同时通电的情况。 如果要求的控制条件如下：a 单循环(可选择) b 连续循环c 按下急停按钮，A、B两缸退回原始位置 则电气回路图改为图13-22，图中PB1为单循环按钮，SE为

52、选择开关，EM为急停按钮。EME为复位按钮。（2） 使用单电控电磁阀的电气回路图设计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，是让电磁线圈通电而使方向使用单电控电磁阀设计单电控电气回路，是让电磁线圈通电而使方向控制阀换向，使缸活塞杆伸出。要使缸缩回，则使电磁阀断电，电磁控制阀换向，使缸活塞杆伸出。要使缸缩回，则使电磁阀断电，电磁阀复位即可达到。阀复位即可达到。 如前所述，在串级法中，当新的一组动作时，前一组的所有主阀断电。如前所述，在串级法中，当新的一组动作时，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再动作，必须在后续各组中再次因此，对于输出动作延续到

53、后续各组再动作，必须在后续各组中再次被激磁。被激磁。 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。圈放在回路右方。 例例13-8 A、B两缸的位移两缸的位移步骤图如图步骤图如图13-23（a）所）所示，其动力回路如图示，其动力回路如图13-23（b），试设计其电气回路图。），试设计其电气回路图。设计步骤设计步骤 a写出气缸的顺序动作并按串级法写出气缸的顺序动作并按串级法分组。确定每个动

54、作所触动的行程开分组。确定每个动作所触动的行程开关。为表示电磁线圈的动作延续到后关。为表示电磁线圈的动作延续到后续各组中，于动作顺序下方画出水平续各组中，于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箭头来说明线圈的输出动作必须维持至该点。如图至该点。如图13-23（c）所示，电磁）所示，电磁线圈线圈YB1通电必须维持到通电必须维持到A缸后退行缸后退行程完成，当程完成，当A缸后退压下缸后退压下a0时，线圈时，线圈YB1断点，断点，B缸自动后退。缸自动后退。 设计步骤设计步骤 b动作分为两组由两个继电器分别动作分为两组由两个继电器分别掌管。将启动按钮掌管。将启动按钮PB1、行程开关、行程开关b0及继电器线圈及继电器线圈K1置于置于1号线上。号线上。K1的的常开触点置于常开触点置于2号线上且和号线上且和PB1和和b0并联。将并联。将K1的常开触点和电磁线圈的常开触点和电磁线圈Y