继电控制线路设计

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继电控制线路的设计，除应满足机械的工艺要求外，还应力求安全可靠、简单、经济，且便于操作和维修。设计的方法，通常采用经验法和逻辑设计法。

继电控制线路的电源，对机床，由表8．4－11所示数据进行选择。

表8．4－11 机床控制线路常用的电压值

❺ 控制电路工作时，除必要的电器应该通电外，其余的电器应尽量不通电。

❻ 应尽量选用机械和电气寿命长、结构坚实、动作可靠、抗干扰性能良好的电器元件。

❼ 正确连接电器触点。如图8．4－41所示，图a)中SQ与为同一电器的动合和动断触点，相距很近，当触点断开时，可能会产生飞弧而造成电源短路。若按图b)的触点接法，就可避免电源短路。

❽ 正确连接电器的线圈。两个电器需同时动作，其线圈应并联连接，不应串联。即使串联后的外加电压是两线圈额定电压之和，也是不允许的。电器线圈并联时，还应注意电器种类。如图8．4－42所示电路，是直流电磁铁与直流中间继电器线圈的不正确连接方法。因为当触点KM1断开时，电磁铁线圈YA电感量较大，其产生的感应电势将加给中间继电器KA1，可能使KA1重新吸合，在延迟一段时间才释放，而出现误动作。正确的接法应该是KA1与YA线圈分开，在KA1线圈电路内单独串联一KM1触点。

❾ 避免在控制线路中出现寄生电路。在控制电路的动作过程或发生事故的情况下，意外接通的电路，称为寄生电路。图8．4－43所示是具有指示灯和过载保护的正反转控制电路，在正常情况下电路可完成起动、停止和信号指示。而在过载时，触点断开，由于线路出现如图中虚线所示的寄生电路。使正向接触器KM1不释放，从而不起保护作用。

❿ 应尽量避免许多电器依次动作才能接通另一电器的控制线路。

⑾采用小容量继电器的触点来控制大容量接触器的线圈时，继电器的触点应有足够的容量。

⑿应具有完善的保护环节，以避免因误操作而发生事故。如自锁、联锁、过载、短路、过流、过压、失压等保护环节，有时还应设有合闸、断开、事故、安全等必须的指示信号。

例8．4－5 利用经验设计法设计龙门刨床(或立式车床)横梁移动控制线路，其运动机构中有横梁的夹紧、放松及升降运动。刀架装在横梁上，横梁需沿立柱上下移动，在加工过程还需保证夹紧在立柱上。横梁升降电动机安装在龙门顶上，通过蜗杆传动使立柱上的丝杠转动，通过螺母使横梁上下移动。横梁夹紧电动机通过减速机构传动夹紧螺杆，通过杠杆作用使压块将横梁夹紧或放松。横梁升降控制线路应实现的动作及其顺序为：揿按横梁上升按钮，能自动放松横梁→横梁上升→到位；松开横梁上升按钮则自动夹紧。揿按横梁下降按钮，能自动放松横梁→横梁下降→到位；松开横梁下降按钮，自动执行横梁回升→横梁夹紧。此外，还需有必要的联锁和保护线路。

对要求的分析与控制原则的确定：这是对横梁移动半自动控制的设计。横梁的夹紧与放松、上升与下降，分别由各自的电动机正反转带动相应机构实现。横梁的升降位置由手工控制。由于横梁的夹紧与放松是自动进行的，故应设有检测元件。反映夹紧程度的参量，可采用行程、时间和反映夹紧力的电流。采用行程参量；当夹紧机构磨损后，会使测量不精确；如用时间参量，则更不易准确。为此，选用电流参数，可在夹紧电动机主回路中串入过电流继电器KI。反映横梁放松可采用行程和时间参量，但行程参量更能直接反映放松程度，故采用行程控制原则。横梁下降到位后的回升，是为了消除带动横梁的丝杠与螺母之间的间隙，防止横梁歪斜。回升的距离以采用时间控制原则为宜。为防止升降电动机由下降转为回升时的反向冲击电流，加入一短暂停留动作，可由两时间继电器进行控制。

主电路设计：为保证实现横梁上下移动与夹紧放松动作，各自的电动机M1和M2都应能实现正反转。夹紧电动机M2主电路串入KI。由于M1和M2只是点动，为短时工作，故只设短路保护。主电路如图8．4－44所示。

控制电路的设计：首先，根据控制要求和确定的控制原则，编制横梁移动顺序及元件动作表8．4－12。由表可知，用点动按钮SB1和SB2控制横梁的升降和夹紧。由于一般按钮的触点数有限，故需用中

表8．4－12 横梁移动顺序及元件动作

逻辑设计法，是利用逻辑代数来设计继电控制线路。这种方法可充分运用电器元件，得到既简单又合理的线路。但逻辑设计法的整个设计过程较复杂，对于一些复杂的控制，还必须增设许多新条件，同时对电路的竞争也较难处理。因此，逻辑设计法仅作为经验设计法的辅助和补充。但在设计生产自动线、组合机床等的控制线路时，采用逻辑设计法要比经验设计法更为方便、合理。

逻辑设计法的一般步骤是，先按工艺要求作出工作循环图或工作示意图，再按工作循环图或工作示意图确定执行元件与检测元件，并作出执行元件节拍表和检测元件状态表，然后根据检测元件状态表确定待相区分组，设置中间记忆元件，列写中间记忆元件逻辑函数式及其执行元件逻辑式，化简并绘制相应的电路图。最后，进一步检查、化简和完善电路，如增加必要的联锁、保护等辅助环节，检查电路是否符合原控制要求，以及有无寄生回路，是否存在竞争现象等。这里的进一步化简，是根据经验使电路更简化、合理。

例8．4－6 应用逻辑设计法设计例8．4－5中要求的控制线路．其具体设计步骤如下：

❶ 绘制横梁移动的工作循环图，如图8．4－49所示。

❷ 确定执行元件和检测元件，并列出状态表。该表按顺序把各程序输入信号(检测元件)的状态、中间元件状态和输出的执行元件状态用“0”、“1”予以表示。规定元件处于原始状态为“0”状态，即未受激状态；受激状态(如开关受压动作、电器吸合)为“1”状态。在一个程序之内，若状态有一到二次变化，则用、或、表示·为了清楚、醒目，将使程序转换的转换主令信号单列一行，同时用粗黑线表示转换主令信号转换的程序分界线。根据这些规定列出的龙门刨横梁升降状态表见表8．4－13。表中的接触器KM1和KM2控制升降电动机的正反转，使横梁升或降；KM3和KM4控制夹紧电动机正反转，使横梁夹紧或放松。原位时，所有元件都不受激；停止时，也使所有元件处于常态，恢复初始不受激状态。中间单元中的KT1和KT2，也可看成是检测元件，因为是用时间控制原则转换程序的。

表8．4－13 龙门刨横梁升降状态表

图b)是关断从优电路，KM线圈的逻辑式及一般形式分别为：

画出改动部分，其控制线路如图8．4－52所示。

最后，进一步检查、化简和完善电路。工作台与横梁移动的联锁用KA1；梁升超程保护行程开关SQ2，梁降超程保护行程开关SQ3、SQ4；梁放松与夹紧应互锁；为保证横梁放松后一定夹紧，KM4应加有自保环节。经完善后的横梁移动控制线路如图8。4－53所示。