雙速電機自動控制線路的邏輯設計方法概論
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摘 要 本文介紹應用邏輯設計方法設計雙速電機的自動控制線路。按此方法設計的電氣線路較為合理、可靠，能充分發揮元件的作用，也可節省元器件。
關鍵詞 雙速電機;控制線路;邏輯設計方法
概述
電力拖動與控制是現代工業控制領域的重要研究課題，其中包括電動機的繼電器控制線路。傳統的繼電器控制線路設計方法為經驗設計法，設計的線路雖然可用，但不一定最合理，目前也很少有關于這種設計思想的論述。本文利用邏輯設計方法設計雙速電機自動控制電氣線路，設計的電氣線路較為合理可靠，能夠充分發揮元器件的作用。
由于微機控制技術與PLC技術的不斷發展與應用，微機化可編程控制器也得到迅速發展與廣泛應用。而這種控制技術的程序設計也是要以繼電器接觸控制線路為基礎，故使用邏輯設計方法設計的電氣線路是具有一定的現實意義和長遠意義。
本設計基于實現相同的控制目標，采用了不同的元器件，借此來說明邏輯設計方法的靈活性與實用性。
1 邏輯設計方法簡介
電機的控制動作是以變換為邏輯語言并用代數式表達出來的，運用邏輯化簡方法可以求得最佳邏輯函數式，根據這個函數式即可繪制邏輯圖與對應的控制線路圖[1]。
為了敘述和運算的方便起見，我們規定：在繼電控制線路里，電磁線圈受電、觸點閉合視為“1”狀態，反之視為“0”狀態。
由于各類用電器均僅具有兩個翻轉狀態：受電和失電，閉合和斷開，轉動和停止，吸合和放開等等，即“1”狀態和“0”狀態。因此，這些用電器均可用邏輯表達式來描述其狀態，為電氣線路的邏輯設計方法奠定了基礎。
這樣一來，一張復雜的原理圖用若干代數式就能完整地表達出來。設計控制線路的著眼點，應該是注重線路結構的可靠性與經濟性，這就必須使所求解的邏輯式實現最簡化與最佳化并無競爭冒險現象。
在一種最簡化的繼電控制線路里，由于受控對象（如繼電器線圈）受若干輸入信號的控制，這些輸入信號狀態的翻轉由于時間上的差別而可能存在競爭，競爭的結果可能導致受控對象從一種狀態切換為另一種狀態時產生“顫動”或永久性失靈的冒險行為，損害了控制線路的可靠性。競爭現象常表現在或門輸入信號的代換過程中，如果信號競爭的結果不會導致冒險后果，這種競爭仍是允許的。
邏輯設計方法的設計步驟大致如下：
?。?）把給定元件的總體動作劃分為若干環節，依每一環節的動作要求，列出受控元件的動作邏輯函數式。
（2）運用邏輯化簡方法簡化所列邏輯式。
（3）對于具有相同公因子的邏輯式應提出公因子，合并成組合電路結構邏輯式，借以進一步簡化控制電路。
（4）檢查所得邏輯式是否存在競爭冒險行為。如果在特定條件下，函數式可化成X+X
——
或者X·X
——
的競爭冒險形式，則必須引入校正信號來消除冒險行為。校正信號必須能完全彌補兩個競爭信號的時間縫隙，這個時間縫隙本來會導致受控元件產生失控現象。校正信號有時就是時間繼電器的延時時間。
（5）根據所得最佳邏輯式繪制邏輯圖，再把邏輯圖翻譯成繼電控制線路圖。如果運用熟練，可直接根據邏輯式繪制繼電控制線路圖。
?。?）把所得各環節的控制線路有機地連接起來，構成總控制原理圖。
（7）合理調整控制線路中各信號的相互位置，力求接線簡單，減少元件數量。
（8）驗證所得控制線路圖是否滿足總體動作要求：按照繪出的總原理圖模擬操作，應能按給定條件運行無誤。
2 設計要求
本設計要求控制一臺雙速電機的自動運行，并設置保護環節。按下起動按鈕，電機低速運行x秒，自動轉入高速運行;按下停止按鈕，電機轉入低速運行y秒，自動停車。設置緊急停車按鈕與短路保護、過載保護環節。
3 主電路的設計
雙速電機定子繞組引出六根出線端，可接成2Y/Δ接法。接成Δ接法時，電機以四極低速運行;接成2Y接法時，電機以兩極高速運行。為保證電機旋轉方向不變，改變運行方式時，須改變電源的相序[2]。
4 控制電路的邏輯設計
?。?）寫出工作步驟或做出工作循環圖，確定動作元件。
①KM1與KT1動作，電機低速運行。
?、贙M2與KM3動作，電機高速運行。
?、跭M1與KT2動作，電機低速運行。
?、躃T2動作，電機停止。
（2）做出執行元件節拍表與轉換元件狀態表-轉換表。
由于KM2與KM3共同構成了電機的高速運行，故在邏輯設計中，由KM2代表電機的高速運行，省略KM3。同樣省略緊急停車按鈕與熱繼電器觸點，在最終控制線路中加上即可。
、、、代表各繼電器的常閉觸點，代表復合按鈕的常閉觸點。
?。?）寫出各程序特征數，確定待相區分組，設置中間記憶元件。
?。?）列出中間記憶元件與執行元件的邏輯函數表達式。
程序1與程序3的特征數有重復，須借助中間繼電器KA區分這兩種狀態。KA的開關邊界在程序啟動時與1、2程序的交界處。故KA的開啟條件為SB1，關斷條件為，SB1為短信號，須借助KA的常開結點自鎖。
KA=（SB1+KA）·
KM1與KA與
的工作區間均有部分重疊，在KA段，開啟信號與KA同，關斷信號為;在
段，開啟信號為SB2，自鎖條件為KM1，關斷信號為。
KM1=KA·+
·（SB2+KM1）·
KM2的開啟信號為KT1，自鎖條件為KM2，關斷信號為。
KM2=（KT1+KM2）·
KT1工作在KA區間，開啟條件與關斷條件均為KA。
KT1=KA
KT2工作在
區間，開啟條件與關斷條件均為KM1。
KT2=
·KM1
?。?）根據邏輯函數表達式畫出控制電路圖[3]。
5 結束語
通過本次設計，可以看出邏輯設計方法在繼電器控制電路的設計中有很強的實用性，有很大的推廣價值。實現的功能越復雜，控制的元器件越多，就越能體現出邏輯設計方法的重要性。電氣領域相關專業人員應當對邏輯設計方法進行了解、掌握并加以發展，使其更好地應用于實際工作中。
參考文獻
[1] 湯蘊璆，史乃.電機學[M].北京：機械工業出版社，2001：54.
[2] 張愛玲，李嵐，梅麗鳳.電力拖動與控制[M].北京：機械工業出版社，2003：209.
[3] 陳耀源.控制線路邏輯設計中繼電器設置方法之一[J].機床電氣，1997，（1）：38-40.
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