浅谈逻辑函数设计法在继电控制线路设计中的应用 5页

浅谈逻辑函数设计法在继电控制线路设计中的应用　　摘要：生产过程中，控制线路设计是否可靠、合理、稳定，直接影响着生产效率和生产效益。良好的方法可以设计出科学合理的电气控制线路，同时可以节省大量的时间、精力和成本。结合生产实际采用逻辑函数设计方法极大地缩短了继电控制线路的设计时间，提高了线路的安全性、可靠性。　　关键词：合理；稳定；效率；逻辑函数　　继电控制线路的主要作用是为生产机械服务，是生产机械在生产过程中不可缺少的重要组成部分。在自动生产流水线上或机床控制方面很多都采用继电控制方式的电气控制线路，实际生产中，继电控制线路设计是否可靠、合理、稳定，直接影响着生产效率和生产效益。我们在从事维修电工实践教学和校企合作技能培训过程中，发现很多学生和学员，甚至是有不少实际生产经验丰富的一线电工，在如何设计出合理的继电控制电路方面都存在着较大的欠缺，这说明，具体有效的线路设计是学生和学员学习中的较大难题。5 　　在继电控制线路设计中，不少设计人员采用的是经验设计法。此法在设计比较简单的控制线路时有较大优势，但在设计比较复杂的控制线路时显现出一定的局限性。第一，对设计者要求高，需要设计者熟悉工业系统中各种典型的控制线路和丰富的实践经验及设计技巧的积累；第二，设计效率低，在工程应用上不方便，要求设计人员在设计过程中要反复修改完善，通过不断试验论证来满足生产工艺要求，耗费大量的时间和精力；第三，设计方案不可靠、不经济，由于经验以感性认识为主，不具理性认识的系统性，经常造成所得的方案不合理、不经济现象出现。基于经验设计法在实际应用中的局限性，我们在多年的一体化教学及具体实践培训过程中，总结出采用逻辑函数设计方法进行继电控制线路的设计取得了较好的成效。　　一、逻辑函数设计法应用基础　　数字电路研究的是开关电路，电路中对应的两种状态是“开通”与“关断”，在逻辑函数中用二元常量“1”和“0”表示。而在继电控制线路中，控制电路主要是对受控电器进行开通、关断控制。相关交流接触器或继电器受电或失电引起触点“动断”或“动合”产生的电路逻辑状态的变化，元器件的动作状态类似于逻辑函数中的“1”和“0”的两种数字状态，故在继电控制线路的设计中可以引用数字电路中的逻辑函数的关系进行相关继电线路的设计。所谓继电线路的逻辑函数设计法，就是按照生产工艺的要求，利用逻辑代数的关系来分析设计继电控制线路。这种设计方法特别适用于较复杂的生产工艺所要求的自动生产或组合机床控制线路的设计。采用逻辑函数设计法得到的控制线路设计简要、经济、安全、稳定、可靠。在实际应用中应根据具体情况，尽可能减少所用器件数目和种类，这样可以使安装好的电路结构紧凑，达到工作可靠而且经济的目的，所得到的电路设计结果比经验设计法有明显的优点，能得到生产工艺所要求的最佳设计方案。　　二、逻辑函数设计的基本原理及要求5 　　逻辑函数的理论基础是逻辑代数，逻辑运算的三种基本形式为与（逻辑乘）、或（逻辑加）、非（逻辑反）。这三种关系的不同逻辑组合形式得到的表达式构成了继电线路逻辑电路图的基础。　　逻辑电路图，是由若干个基本逻辑符号及它们之间的连线构成的图形。实际生产中，设计者往往将电气控制线路中元件触点的“开通”“关断”状态的变化作为逻辑变量。就整体而言，继电控制逻辑电路的输出量与输入量之间的关系是一种因果关系，故输出的状态与输入的变量可以用逻辑表达式来描述。　　1.三种基本逻辑关系表达形式　　（1）逻辑与关系。　　（2）逻辑或关系。　　当一件事件的几个条件中只要有一个条件得到满足，这件事就会发生。图1的b中使KM得电的逻辑表达式为：KM=SB1+SB2。　　（3）逻辑非关系。　　当一件事情的发生以其相反条件为依据，即二者之间是处于对应的逻辑关系。图1的c中KM得电的逻辑表达式为：KM=　　实际电路中，一个继电控制电路，往往是由各种元器件不同的逻辑状态组合而成。　　2.逻辑规定　　（1）各种电磁元件的线圈通电状态的逻辑关系为“1”，失电时的逻辑关系为“0”。5 　　（2）各种控制按钮、开关触头、接触器或继电元件的自身触点闭合的逻辑状态规定为“1”，各触点的断开逻辑状态规定为“0”。　　（3）元件的动断触点的状态均用“非”状态表示，即。　　（4）X开。　　（5）X关。　　能使继电器失电的关断信号，若此信号由“1”→“0”转变使继电器关断，取原变量；若逻辑状态由“0”→“1”转变，取其反变量；当使继电器失电的关断信号不止一个时，这些判断信号的逻辑关系是“或”关系。　　三、逻辑函数设计法设计步骤及应用分析　　现以一个企业生产应用实例进行说明：　　1.生产工艺设计要求　　某自动生产流水线有两台电机M1与M2，为实际操作方便要求能够实现两地控制，第一台电机M1先行启动，运行3分钟后，第二台电机M2自动启动运行；正常生产结束时，必须第二台电机M2要先停车，否则第一台电机不能停车，第二台电机M2停车3分钟后第一台电机M1自动停车，要求线路中有必要的电气保护环节。　　2.继电控制线路逻辑设计步骤　　在状态表中，所有器件在初始位都不得电，上图中状态转换信号包含主令信号与执行元件动作时自身辅助触头所引起的状态变化信号。实际生产中，可根据具体需要设置中间继电器为中间记忆单元，以确保设计出的继电控制线路既可行又安全。上表中，KM1控制电机M1的通断状态，KM2控制电机M2的通断状态。　　（3）根据状态表列写出各元器件动作的逻辑表达式。5 　　①KM1的逻辑函数表达式。　　（5）规范电路设计标准，完善电路设计功能。　　根据以上步骤分析可知：在设计过程中，运用逻辑函数设计法，设计者就有一个比较系统的设计思路，大大提高线路的设计成效，从而缩短线路的设计时间；采用逻辑函数设计法，可简化继电控制线路，减少很多不必要的经济费用，同时还可以极大地提高线路运行的可靠性、安全性，在较复杂的生产工艺的继电控制线路上有较大的使用价值。　　参考文献：　　[1]陈伯时.电力拖动自动控制系统[M].北京：机械工业出版社，1997.　　[2]阎石.数字电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，2006.　　[3]李敬梅.电力拖动控制线路与技能训练[M].北京：中国劳动和社会保障出版社，2007.　　（作者单位福建省福州市第二高级技工学校）5