双速电机自动控制线路的逻辑设计方法概论
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摘 要 本文介绍应用逻辑设计方法设计双速电机的自动控制线路。按此方法设计的电气线路较为合理、可靠，能充分发挥元件的作用，也可节省元器件。
关键词 双速电机;控制线路;逻辑设计方法
概述
电力拖动与控制是现代工业控制领域的重要研究课题，其中包括电动机的继电器控制线路。传统的继电器控制线路设计方法为经验设计法，设计的线路虽然可用，但不一定最合理，目前也很少有关于这种设计思想的论述。本文利用逻辑设计方法设计双速电机自动控制电气线路，设计的电气线路较为合理可靠，能够充分发挥元器件的作用。
由于微机控制技术与PLC技术的不断发展与应用，微机化可编程控制器也得到迅速发展与广泛应用。而这种控制技术的程序设计也是要以继电器接触控制线路为基础，故使用逻辑设计方法设计的电气线路是具有一定的现实意义和长远意义。
本设计基于实现相同的控制目标，采用了不同的元器件，借此来说明逻辑设计方法的灵活性与实用性。
1 逻辑设计方法简介
电机的控制动作是以变换为逻辑语言并用代数式表达出来的，运用逻辑化简方法可以求得最佳逻辑函数式，根据这个函数式即可绘制逻辑图与对应的控制线路图[1]。
为了叙述和运算的方便起见，我们规定：在继电控制线路里，电磁线圈受电、触点闭合视为“1”状态，反之视为“0”状态。
由于各类用电器均仅具有两个翻转状态：受电和失电，闭合和断开，转动和停止，吸合和放开等等，即“1”状态和“0”状态。因此，这些用电器均可用逻辑表达式来描述其状态，为电气线路的逻辑设计方法奠定了基础。
这样一来，一张复杂的原理图用若干代数式就能完整地表达出来。设计控制线路的着眼点，应该是注重线路结构的可靠性与经济性，这就必须使所求解的逻辑式实现最简化与最佳化并无竞争冒险现象。
在一种最简化的继电控制线路里，由于受控对象（如继电器线圈）受若干输入信号的控制，这些输入信号状态的翻转由于时间上的差别而可能存在竞争，竞争的结果可能导致受控对象从一种状态切换为另一种状态时产生“颤动”或永久性失灵的冒险行为，损害了控制线路的可靠性。竞争现象常表现在或门输入信号的代换过程中，如果信号竞争的结果不会导致冒险后果，这种竞争仍是允许的。
逻辑设计方法的设计步骤大致如下：
（1）把给定元件的总体动作划分为若干环节，依每一环节的动作要求，列出受控元件的动作逻辑函数式。
（2）运用逻辑化简方法简化所列逻辑式。
（3）对于具有相同公因子的逻辑式应提出公因子，合并成组合电路结构逻辑式，借以进一步简化控制电路。
（4）检查所得逻辑式是否存在竞争冒险行为。如果在特定条件下，函数式可化成X+X
——
或者X·X
——
的竞争冒险形式，则必须引入校正信号来消除冒险行为。校正信号必须能完全弥补两个竞争信号的时间缝隙，这个时间缝隙本来会导致受控元件产生失控现象。校正信号有时就是时间继电器的延时时间。
（5）根据所得最佳逻辑式繪制逻辑图，再把逻辑图翻译成继电控制线路图。如果运用熟练，可直接根据逻辑式绘制继电控制线路图。
（6）把所得各环节的控制线路有机地连接起来，构成总控制原理图。
（7）合理调整控制线路中各信号的相互位置，力求接线简单，减少元件数量。
（8）验证所得控制线路图是否满足总体动作要求：按照绘出的总原理图模拟操作，应能按给定条件运行无误。
2 设计要求
本设计要求控制一台双速电机的自动运行，并设置保护环节。按下起动按钮，电机低速运行x秒，自动转入高速运行;按下停止按钮，电机转入低速运行y秒，自动停车。设置紧急停车按钮与短路保护、过载保护环节。
3 主电路的设计
双速电机定子绕组引出六根出线端，可接成2Y/Δ接法。接成Δ接法时，电机以四极低速运行;接成2Y接法时，电机以两极高速运行。为保证电机旋转方向不变，改变运行方式时，须改变电源的相序[2]。
4 控制电路的逻辑设计
（1）写出工作步骤或做出工作循环图，确定动作元件。
①KM1与KT1动作，电机低速运行。
②KM2与KM3动作，电机高速运行。
③KM1与KT2动作，电机低速运行。
④KT2动作，电机停止。
（2）做出执行元件节拍表与转换元件状态表-转换表。
由于KM2与KM3共同构成了电机的高速运行，故在逻辑设计中，由KM2代表电机的高速运行，省略KM3。同样省略紧急停车按钮与热继电器触点，在最终控制线路中加上即可。
、、、代表各继电器的常闭触点，代表复合按钮的常闭触点。
（3）写出各程序特征数，确定待相区分组，设置中间记忆元件。
（4）列出中间记忆元件与执行元件的逻辑函数表达式。
程序1与程序3的特征数有重复，须借助中间继电器KA区分这两种状态。KA的开关边界在程序启动时与1、2程序的交界处。故KA的开启条件为SB1，关断条件为，SB1为短信号，须借助KA的常开结点自锁。
KA=（SB1+KA）·
KM1与KA与
的工作区间均有部分重叠，在KA段，开启信号与KA同，关断信号为;在
段，开启信号为SB2，自锁条件为KM1，关断信号为。
KM1=KA·+
·（SB2+KM1）·
KM2的开启信号为KT1，自锁条件为KM2，关断信号为。
KM2=（KT1+KM2）·
KT1工作在KA区间，开启条件与关断条件均为KA。
KT1=KA
KT2工作在
区间，开启条件与关断条件均为KM1。
KT2=
·KM1
（5）根据逻辑函数表达式画出控制电路图[3]。
5 结束语
通过本次设计，可以看出逻辑设计方法在继电器控制电路的设计中有很强的实用性，有很大的推广价值。实现的功能越复杂，控制的元器件越多，就越能体现出逻辑设计方法的重要性。电气领域相关专业人员应当对逻辑设计方法进行了解、掌握并加以发展，使其更好地应用于实际工作中。
参考文献
[1] 汤蕴璆，史乃.电机学[M].北京：机械工业出版社，2001：54.
[2] 张爱玲，李岚，梅丽凤.电力拖动与控制[M].北京：机械工业出版社，2003：209.
[3] 陈耀源.控制线路逻辑设计中继电器设置方法之一[J].机床电气，1997，（1）：38-40.
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