二例较有难度的硬件电路设计及电路解析 点击：3607 | 回复：61
二例较有难度的硬件电路设计及电路解析
本文二例的硬件设计，都是近期在网上看到的求助帖，按其设计要求的确有些难度，但对电路设计者来说也是锻炼设计思维和能力的好机会。经过几天思考，设计出这二例的硬件电路，先贴出来供大家参考。如有不妥之处请给于指正，本人深表感谢！
一、求助帖：用一个按钮【常开】控制是个灯，想了一天也没用继电线路画出，请高手帮忙。
要求；按第一次 第一个灯亮 按第二次 第二个灯亮【第一个灭】 按第三次 第三个灯亮【第二个灭】 依此类推 第九次 第九个亮【第八个灭】 第十次全亮 第十一次全灭 再按循环到第一次
用继电器设计这样的电路图，确实有点难度，现将用继电器设计的电图贴出来，供大家分析：
图一、一按钮控制9灯的电路原理图
图二：九灯亮灭状态图
电路原理：
1、继电器得电吸合时，其常闭触点的断开从时间上要快于其常开触点的闭合，为消除触点动作时出现的増态现象以确保动作正确无误，本电路选用了J a、J b、J c 3个继电器，用按钮控制J a吸合，用J a触点控制J b的吸合，再用J b触点控制J c的吸合。这样当按下按钮，J a先得电吸合，其敞开触点闭合使J b得电吸合，J b敞开触点闭合使J c 得电吸合。当抬起按钮时，J a先失电断开，其敞开触点断开使J b失电断开，J b敞开触点断开使J c 失电断开。
2、分析电路的动作原理：
第1次按下按钮K1，Ja得电吸合，其常开触点闭合时，J C的常闭触点仍处于闭合状态故J b的常开触点闭合，使J c与J1同时得电吸合，由于J c的常闭触点断开快于J1常开触点的闭合，故只能使J1自锁导通，而不能J2得电。此时状态为：只有J1导通，J2～J11接为断电状态，由图二可知，灯1亮。
第2次按下按钮K1，Ja得电吸合，其常开触点闭合时，J C的常闭触点仍处于闭合状态故J b的常开触点闭合，使J c与J2同时得电吸合，由于J c的常闭触点断开快于J2常开触点的闭合，故只能使J2自锁导通，而不能J3得电。此时状态为：只有J1、J2导通，J3～J11接为断电状态，由图二可知，灯1灭而灯2亮。…… 以此类推，当第9次按下K1，灯8灭而灯9亮。
当第10次按下K1，J10得电吸合且自锁，此时J1～J10接得电导通，由图二可知，灯1～灯9皆亮。
当第11次按下K1，J11得电吸合且自锁，考虑J11的常闭点断开要前于常开触点闭合，在J11常闭触点处并接一电容C，来确保J11吸合自锁后，J11常闭触点的断开使 J1～J10皆失电而断开。由图二可知，灯1～灯9皆灭。当抬起按钮K1，J11失电断开，电路又回到初始状态，当再按下K1，将重复上述动作：即从第1次按钮动作开始（灯1亮）……。
二、求助帖：按下图要求设计一控制电路
下图即为 本题目的设计电路图，
图三、运料小车控制电路
1、 元件及功能：
D0：正程运行电机 D1：逆程运行电机 DCF：电磁阀 K0：自动/手动转换开关
K1：自动下启动按钮 K2：停止按钮 K3：手动下逆程启动按钮
K4：手动下逆程运行电机 K5：手动下电磁阀控制按钮(自锁式按下为闭合) K6：暂停按钮(自锁式按下为断开) STA：逆程终点限位开关 STB：正程终点限位开关
Z0：正程交流接触器 Z1：逆程交流接触器 J0、J4、J5、J6：中间继电器 J1：定时器，定时时间=2分 J2：定时器，定时时间=20分 J3：定时器，定时时间=1小时 QK1：自动开关，控制主回路 QK2：自动开关，控制控制回路
QK3～QK4：自动开关，控制电机，其过流保护作用。
2、手动下控制：将自动/手动转换开关K0置手动位，按K3，可使J6得电自锁，J6触点闭合使Z1得电吸合，使D1电机逆程运行，按K2按钮，J6失电断开－>Z1失电断开－>电机D1停车。按K4，可使J5得电自锁，J5触点闭合使Z0得电吸合，使D0电机逆程运行。按K2按钮，J5失电断开－>Z0失电断开－>电机D0停车。按下K5按钮，J4得电吸和，J4的触点使电磁阀DCF通电，阀门打开，进行注料。抬起K5，J4失电断开，使电磁阀断电，阀门关闭。
3、自动下控制：将自动/手动转换开关K0置自动位，按K1按钮，J6得电自锁，J6触点闭合使Z1得电吸合，使D1电机逆程运行，当小车运行到A处且碰到STA限位开关，J6失电断开－>Z1失电断－>使D1失电停。而J5得电自锁－>Z0得电吸合－>使D0得电正向运行。J5触点闭合使J0得电且自锁，定时器J2得电开始延时。当小车运行到B处且碰到STB限位开关，J5断电－>Z0断电－>使D0停，同时使J4、J1得电，J4吸合其触点使电磁阀DCF得电，阀门打开开始注料。J1得电开始延时，延时2分钟，J1动作，其常闭触点断开，使J4失电断开，又使DCF断电，阀门关闭。J1常开触点闭合，使J6得电自锁－>Z1得电－>D1得电启动，向逆程运行，STB开关回原位，使J1失电断开。当小车运行到A处且碰到STA限位开关，J6断电－>Z1断电－>使D1失电停，而J5得电自锁，使D0得电正向运行……如此重复上述动作，当J2延时时间=20分时，J2动作，其常闭触点断开，使J5、J6、Z0、Z1、J1、J4皆失电断开。而J2常开触点闭合，使J3定时器得电开始延时，延时1小时，J3动作，为防止J3的常闭触点断开快于常开触点的闭合，在J3的常闭触点上并接一电容C1，以确保J3的常开触点可靠的闭合后，J3的常闭触点的断开才使J0、J2、J3失电断开。此时的J3的常开触点的闭合，使J6得电自锁－>D1逆程启动开始第二回的小车往返送料。
4、暂停：K6为暂停按钮（自锁式），K6的触点选用常闭触点，它与J5、J6常开触点串联，未按K6按钮时，K6触点为闭合，故J5触点闭合时，使Z0得电吸和，D0通电正向运行，当J5触点断开时，使Z0失电断开，D0停。J6触点闭合时，使Z1得电吸和，D1通电逆向运行，当J6触点断开时，使Z1失电断开，D1停。在D0（或D1）运行中，只要按下K6，其常闭触点断开，使Z0（Z1）失电断开，D0（或D1）立即停止。当抬起K6按钮，K6触点闭合，使Z0（Z1）得电吸合，D0（或D1）立即启动，即保持停车前的运行方向继续运转。
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回复内容：
对：wyb2866255－－-王者之师关于39楼：请你不要生拉硬扯，什么样的小箱、开关电源...内容的回复：
从您从事此份工作的时间来看，不妨称您为“者之”老先生吧。
者之老：
虽然我是从80年代开始搞这份工作的，但我却鼓捣过电子管的示波器、扫频仪、雷达，再后来便是接触当时引进国外最先进控制技术的大型市政项目，直至眼下刚刚完成的、专业图纸总量达到185张/份的国内首条共同沟工程的设计工作。
也许切入点不同，我从不搞那种在一个10*10厘米上的小线路板上做文章的举动。
为什么我做一个与您的“功能”相同的一样东西，价格会达到1000块？
因为我要考虑制作一样东西的可靠性、可维护性，以及耐腐蚀、抗雷击等方面的问题，我只要给用户拿出来一样东西，它就必须是板板整整、结结实实，外观漂亮性能可靠的。
不说别的，三块钱的继电器，我把它放到用户的产品中，在我看来那简直就像在骂人一样。我选继电器，一般都是选德国图尔克的，防潮、防震、抗腐蚀、运行与否前面的指示灯指示的一清二楚，人家说动作能达到十万次，就只比这个数多不比这个数少。
如果现场条件复杂，场地潮湿，我是一定要选用24伏直流电的，一来这样对工人的人身安全有利，二来干扰少。如果这个箱子要放到现场去，我在里面甚至要放上个防雷模块。
这就是做工程的人的“坏毛病”——先考虑安全性及可靠性，然后才是经济性。
我见过那些土鳖拉瞎，拿一两个龌龊、丑陋的“家什”便到我的办公室里跟我比划什么“高性能”的，每当这时，我总是告诉他，你先把它捯饬个“型”出来，然后再跟我谈论性能。
当然，您可能不一样，或许您能在一个10*10厘米的小天地里真能做出个大文章来，您不妨亮亮您的绝活，让广大网友们，当然也包括我，都开开眼界，哈哈！
有冒犯前辈您之处，望您海涵！
对楼上的答复：
1、本文在一开始就写到：本文的这二个设计是从网上看到的求助帖，按其要求设计画出的2个电路。第一帖原文为
“一、求助帖：用一个按钮【常开】控制10个灯，想了一天也没用继电线路画出，请高手帮忙。。。”就是说求助者只要求用继电器来设计这个电路，而不是用什么器件都行。我是按求助者的要求画出的继电气控制电路，一方面帮助了求助者的这个忙，另一方面也是对己的设计思路也是一种锻炼。根本不存在想推广或想做出来的意思。就求助者本人也不见得非要搞出不可，只是一种想法而已。这帮人解难有何不对？
2、你说：“我从不搞那种在一个10*10厘米上的小线路板上做文章的举动。”这是你的问题的，不见得其他人都像你一样，专搞大精尖的项目。再说搞仪表、手机等其线路板都不大，难道这些都没有科技含量吗？
3、你说：“或许您能在一个10*10厘米的小天地里真能做出个大文章来，您不妨亮亮您的绝活。。”可以告诉你，做一块10×10的印刷电路板，插上继电器，用焊锡焊就可。没有什么大文章可做，也没有什么绝活。
4、绝活没有，不过搞过一些不入流的小线路，拿出来2个让你见笑：
这2个电路产品都是10年前为用户要求设计的，我们的产品是自动化探伤设备，用于各大钢厂，都是用S7-300控制，用工控机进行数据处理、显示及动画。。。，但一些个体小企业，由于资金、环境、操作人员素质等原因，他们不要工控机，要求在操作台上设有几组数字显示器来时时显示数据，并能根据现场要求随时设置或改变几组参数，下班后能将生产记录打印出来，PLC能完成这样功能的模块没有，为了使合同不泡汤，只得答应，自行设计这2种组件。到目前为止，使用这样组件搞出的设备已有几十台套。上图为键盘组件只用PLC的2个输入口，下图为4路显示与打印组建，占用PLC的5个输出口1个数入口。为了防干扰，没用单片机，全用集成块设计的。你是专搞高精尖的能人，这个对你一定不在话下，请你画出电路原理图且说明原理，编出PLC的梯形图，让大家好好学学。
远水幽蓝这就是是你的不对啦!楼主是为帮助入行不久的同行提高技术,出了大力,理当支持!远水幽蓝,可能你的技术水准比较高,但是你也不要自持狂妄!继电器逻辑控制是PLC的祖先,这一点你应当明白!如果连这点常识都没有的话,说明你学的也不怎么样!学PLC前先学会继电器逻辑控制,再学PLC会少走很多弯路的!还有你根本对中国的机电市场一无所知,PLC是好东西,但是对于简单机电设备来讲,就有点"绣花枕头"的嫌疑了,花较少区区几百元钱用继电器逻辑控制就能解决的事没必要花1000多买个PLC,再花1000多去编个程!用户在设备的使用过程中有点小故障还要花大价钱去请懂PLC的人来修理,我就遇到过多个客户,要求把PLC控制器改为继电器逻辑控制的事,难道是这些个老板们傻吗?他们是随时随地都在算经济账的,降低维修成本,缩短维修时间,提高设备运行时间,就是创造经济效益!存在的事物就有它存在的理由,继电器逻辑控制从发明到现在,也就100多年的历史,它不仅没有被淘汰,反而运用更广泛,就是你吹捧的PLC在实际应用时不也没理开最简单的继电器逻辑控制吗!你的技术水准可能很高,可你不一定能解决大多数厂矿企业的设备维修与改造,因为你就不懂市场,不懂国情,不知道中国机电维修工人的艰辛,更不知到老板们购买设备时的心态!还是那句话:贵的不一定就是好的,适用的才是最好的!
49楼：按钮是常开按钮，不是自保式的。请看图：当用手按下按扭且没抬起时，按钮的触点闭合使Ja得电吸合，Ja的常开触点闭合才使Jb得电吸合，而Jb的常开触点闭合才使Jc得电吸合，就是说Ja先吸合，Jb次之，Jc最后吸合。当手不抬起时，这3个继电器都是导通状态，Jc常闭触点总是断开的，请见31楼动作时序图。当手抬起使按钮触点断开，Ja先断开，Jb次之，Jc最后断开。此时Jc常闭触点闭合，而Ja的常开触点早已断开了。
再分析第二次按钮：见原文“第2次按下按钮K1，Ja得电吸合，其常开触点闭合时，J C的常闭触点仍处于闭合状态，而此时由于J1的触点已闭合，故J a 的常开触点闭合，使J c 与J2同时得电吸合，由于J c 的常闭触点断开快于J2常开触点的闭合，故只能使J2自锁导通，而不能J3得电。此时状态为：只有J1、J2导通，J3～J11接为断电状态，由图二可知，灯1灭而灯2亮。…… 以此类推，当第9次按下K1，灯8灭而灯9亮。”
建议你结合电路图仔细看原文的动作说明就会明白的。
回复内容：
对：模具老兵远水幽蓝...你的技术水准可能很高,可你不一定能解决大多数厂矿企业的设备维修与改造,因为你就不懂市场,不懂国情,不知道中国机电维修工人的艰辛,更不知到老板们购买设备时的心态!还是那句话:贵的不一定就是好的,适用的才是最好的!内容的回复：
模具老兵，你真的说错了。
我就是一路从工厂的车间、设备科、中控室主任、厂总工这样一路走过来的。
我当年恰恰是作为一个“工厂人”、眼见多少维修电工的疾苦，才立志要为他们解放点生产力的。
在我的学术专著中专门提到，当受控点数小于7个的时候，要坚决采用继电器逻辑控制；当受控点数大于7个的时候该怎样，当受控点数大于22个的时候再该怎样，等等。
为什么有的老板面对着采用PLC的控制单元，他非要改回继电器逻辑控制？
产生这种现象的可能有几种：
1、这个老板确实就只是一个只了解继电器逻辑、但却非常惧怕PLC技术的低级电工；
2、这个老板此前曾遭受过无良控制系统的要挟，以至于凡是看见编程的东西都觉得存在危险；
3、这个老板所用的过程控制需求的确太简单，真的只需几个继电器就能搞定。
面对非用PLC不可，但又总觉得心里没底的场合，我备一套编好程序的PLC，甚至在造价允许的情况下，我甚至备一套控制箱，不就解决了么？
另外，我设计的系统，绝对要设计一套真正手动的控制系统，以防止在PLC损坏等情况下系统趴窝。
老兵同志，我希望你看看老电影《决裂》，其中龙国政说的一句话很好：先掌握了敌人的火力点在哪里，再来你的“万炮齐轰”。者之老先生那种方寸之地楞变出个大活人的技巧的确不是我的专长，但“大工厂的设备维修与改造”，我干的真是太多了，不仅成果累累，而且在国内权威设备维修杂志上发表过文章，更在国内顶级出版社出版过独笔的、专门讨论控制系统构建的学术专著。
搞工业控制，无论是技术还是市场，我都实在是太熟悉了。
你下的结论，不对，请尊重你名字中的那个“老”字。
河南宏基工控科技有限公司 是一家专业于变频器周边产品包含交流输入输出电抗器
回复内容：
对：远水幽蓝关于回复内容：对：模具老兵远水幽蓝...你的技术水准可能很高,可你不一定能解决大多数厂矿企业的设备维修与改造,因为你就不懂市场,不懂国情,不知道中国机电维修工人的艰辛,更不知到老板们购买设备时的心态!还是那句话:贵的不一定就是好的,适用的才是最好的!内容的回复：模具老兵，你真的说错了。 我就是一路从工厂的车间、设备科、中控室主任、厂总工这样一路走过来的。 我当年恰恰是作为一个“工厂人”、眼见多少维修电工的疾苦，才立志要为他们解放点生产力的。 在我的学术专著中专门提到，当受控点数小于7个的时候，要坚决采用继电器逻辑控制；当受控点数大于7个的时候该怎样，当受控点数大于22个的时候再该怎样，等等。 为什么有的老板面对着采用PLC的控制单元，他非要改回继电器逻辑控制？ 产生这种现象的可能有几种： 1、这个老板确实就只是一个只了解继电器逻辑、但却非常惧怕PLC技术的低级电工； 2、这个老板此前曾遭受过无良控制系统的要挟，以至于凡是看见编程的东西都觉得存在危险； 3、这个老板所用的过程控制需求的确太简单，真的只需几个继电器就能搞定。 面对非用PLC不可，但又总觉得心里没底的场合，我备一套编好程序的PLC，甚至在造价允许的情况下，我甚至备一套控制箱，不就解决了么？ 另外，我设计的系统，绝对要设计一套真正手动的控制系统，以防止在PLC损坏等情况下系统趴窝。 老兵同志，我希望你看看老电影《决裂》，其中龙国政说的一句话很好：先掌握了敌人的火力点在哪里，再来你的“万炮齐轰”。者之老先生那种方寸之地楞变出个大活人的技巧的确不是我的专长，但“大工厂的设备维修与改造”，我干的真是太多了，不仅成果累累，而且在国内权威设备维修杂志上发表过文章，更在国内顶级出版社出版过独笔的、专门讨论控制系统构建的学术专著。 搞工业控制，无论是技术还是市场，我都实在是太熟悉了。 你下的结论，不对，请尊重你名字中的那个“老”字。内容的回复：
我觉得你们没必要争论是用继电控制还是用PLC控制的问题，继电控制造价低但是维修确实太累这是显而易见的，但是这个题目要求是用继电气控制，所以做客户想要的才是根本！
对楼主第1题第1个电路图的一点建议：
在第1题第1个电路图中，按下第一次按钮J1吸合后，Ja,Jb,Jc的线圈会通过J1,Ja,Jb的常开触点自锁构成回路吸合得电，即使按钮断开，Ja,Jb,Jc的线圈仍会得电。我个人在试验时，做了一点改动:按钮的非电源侧直接接Ja的线圈，同时按钮的非电源侧经过Jc的一个常闭触点再与Jb,Jc,J1的线圈所在回路相接，这样保证了Ja,Jb,Jc的线圈在按住按钮时得电，松开按钮时失电。我个人只试验了Ja,Jb,Jc,J1,J2,J3线圈所在回路，经过一点改动后，试验成功，符合题目要求。另一点：按按钮时需一次按到底且时间稍长，待各触点完全动作后才能松开，否则会引起误动作。
楼主的解题思路使我本人受益匪浅，在此表达一下敬意与感谢。
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