1、2022-1-281本講主要內容：本講主要內容： 第第1.11.1節節 物體運動控制系統的設計方法物體運動控制系統的設計方法 1.1.2 1.1.2 步進邏輯公式法步進邏輯公式法 * * 直線運動應用舉例直線運動應用舉例 5 5、步進邏輯公式應用時的注意事項、步進邏輯公式應用時的注意事項2022-1-282第第112112講講本講主要內容：本講主要內容： 第第1.11.1節節 物體運動控制系統的設計方法物體運動控制系統的設計方法 1.1.2 1.1.2 步進邏輯公式法步進邏輯公式法 * * 直線運動應用舉例直線運動應用舉例 5 5、步進邏輯公式應用時的注意事項、步進邏輯公式應用時的注意事項20

2、22-1-283第第112112講講本講主要內容：本講主要內容： 第第1.11.1節節 物體運動控制系統的設計方法物體運動控制系統的設計方法 1.1.2 1.1.2 步進邏輯公式法步進邏輯公式法 * * 直線運動應用舉例直線運動應用舉例 5 5、步進邏輯公式應用時的注意事項、步進邏輯公式應用時的注意事項主講：曾毅主講：曾毅實驗電話：實驗電話：88396176主講：曾毅主講：曾毅實驗電話：實驗電話：883961762022-1-284第1章 物體運動控制系統的設計方法第第1.11.1節節 物體運動控制系統的設計方法物體運動控制系統的設計方法1.

3、1.2 1.1.2 步進邏輯公式法步進邏輯公式法11)(iiiiKKKSTK2022-1-285第1章 物體運動控制系統的設計方法第第1.11.1節節 物體運動控制系統的設計方法物體運動控制系統的設計方法1.1.2 1.1.2 步進邏輯公式法步進邏輯公式法11)(iiiiKKKSTK2022-1-286第第1.11.1節節 物體運動控制系統的設計方法物體運動控制系統的設計方法1.1.2 1.1.2 步進邏輯公式法步進邏輯公式法11)(iiiiKKKSTK1 1） 先把運行軌跡分成若干程序步并定義轉步信號（位置檢測信號）。先把運行軌跡分成若干程序步并定義轉步信號（位置檢測信號）。2 2） 根據運

4、行軌跡結構寫出決定物體運動狀態的輸出電路的邏輯代數方程根據運行軌跡結構寫出決定物體運動狀態的輸出電路的邏輯代數方程組（簡稱輸出方程）。組（簡稱輸出方程）。輸出方程定義：假設能決定物體某運動狀態或方向的變量是輸出方程定義：假設能決定物體某運動狀態或方向的變量是y y，那么，那么，輸出方程就是由下述方程所組成的方程組：輸出方程就是由下述方程所組成的方程組： ( (物體在該運動狀態或方向上的程序步物體在該運動狀態或方向上的程序步) ) 注意：注意： 為所有邏輯或。為所有邏輯或。y 轉步信號的產生方式有兩大類：轉步信號的產生方式有兩大類：一類是實際安裝位置檢測裝置；一類是實際安裝位置檢測裝置；一類是人

5、為規定產生轉步信號的形式。一類是人為規定產生轉步信號的形式。 一般人為規定的轉步信號都發生在實際環境中無一般人為規定的轉步信號都發生在實際環境中無法安裝位置檢測裝置或用于被控對象的安全保護或法安裝位置檢測裝置或用于被控對象的安全保護或用于控制系統功能的完善。用于控制系統功能的完善。2022-1-287第第1.11.1節節 物體運動控制系統的設計方法物體運動控制系統的設計方法1.1.2 1.1.2 步進邏輯公式法步進邏輯公式法11)(iiiiKKKSTK1 1） 先把運行軌跡分成若干程序步并定義轉步信號（位置檢測信號）。先把運行軌跡分成若干程序步并定義轉步信號（位置檢測信號）。2 2） 根據運行

6、軌跡結構寫出決定物體運動狀態的輸出電路的邏輯代數方程根據運行軌跡結構寫出決定物體運動狀態的輸出電路的邏輯代數方程組（簡稱輸出方程）。組（簡稱輸出方程）。輸出方程定義：假設能決定物體某運動狀態或方向的變量是輸出方程定義：假設能決定物體某運動狀態或方向的變量是y y，那么，那么，輸出方程就是由下述方程所組成的方程組：輸出方程就是由下述方程所組成的方程組： ( (物體在該運動狀態或方向上的程序步物體在該運動狀態或方向上的程序步) ) 注意：注意： 為所有邏輯或。為所有邏輯或。y2022-1-288第第1.11.1節節 物體運動控制系統的設計方法物體運動控制系統的設計方法1.1.2 1.1.2 步進邏

7、輯公式法步進邏輯公式法11)(iiiiKKKSTK1 1） 先把運行軌跡分成若干程序步并定義轉步信號（位置檢測信號）。先把運行軌跡分成若干程序步并定義轉步信號（位置檢測信號）。2 2） 根據運行軌跡結構寫出決定物體運動狀態的輸出電路的邏輯代數方程根據運行軌跡結構寫出決定物體運動狀態的輸出電路的邏輯代數方程組（簡稱輸出方程）。組（簡稱輸出方程）。 ( (物體在該運動狀態或方向上的程序步物體在該運動狀態或方向上的程序步) )3 3） 套用步進公式寫出控制電路的邏輯代數方程組（簡稱控制方程），如套用步進公式寫出控制電路的邏輯代數方程組（簡稱控制方程），如果有必要可繪出其運動控制電路原理圖果有必要可繪

8、出其運動控制電路原理圖 ( (控制方程組是由步進公式按照控制方程組是由步進公式按照某一生產工藝要求所組成的邏輯代數方程組某一生產工藝要求所組成的邏輯代數方程組) ) 。 注意：一般情況下，輸出方程組和控制方程組都應根據實際工程的需注意：一般情況下，輸出方程組和控制方程組都應根據實際工程的需求，用功能添加法作一些適當的修改與完善。求，用功能添加法作一些適當的修改與完善。 y例1(直線運動應用舉例) 已知已知: :電動機帶動某小車電動機帶動某小車左右運動，生產工藝要求左右運動，生產工藝要求的運動軌跡如圖所示（注的運動軌跡如圖所示（注意：沒有箭頭的運行軌跡意：沒有箭頭的運行軌跡線段表示物體沒有產生位

9、線段表示物體沒有產生位移）移） 。假設：假設： 線圈線圈KM1得電，電動得電，電動機帶動小車向右運動；機帶動小車向右運動； 線圈線圈KM2得電，電動機帶動小車向左運動。得電，電動機帶動小車向左運動。 如果：如果：S、S和和ST分別為起動、暫停和清零停止按鈕，試設計滿足該分別為起動、暫停和清零停止按鈕，試設計滿足該運動軌跡的物體運動控制系統（不考慮電動機的慣性和過熱問題）。運動軌跡的物體運動控制系統（不考慮電動機的慣性和過熱問題）。Note:Note:為了突出主要問題，在沒有特別聲明時，我們都不考慮電動機的慣性為了突出主要問題，在沒有特別聲明時，我們都不考慮電動機的慣性和過熱問題。和過熱問題。例

10、1(直線運動應用舉例) 已知已知: :電動機帶動某小車電動機帶動某小車左右運動，生產工藝要求左右運動，生產工藝要求的運動軌跡如圖所示（注的運動軌跡如圖所示（注意：沒有箭頭的運行軌跡意：沒有箭頭的運行軌跡線段表示物體沒有產生位線段表示物體沒有產生位移）移） 。假設：假設： 線圈線圈KM1得電，電動得電，電動機帶動小車向右運動；機帶動小車向右運動； 線圈線圈KM2得電，電動機帶動小車向左運動。得電，電動機帶動小車向左運動。 如果：如果：S、S和和ST分別為起動、暫停和清零停止按鈕，試設計滿足該分別為起動、暫停和清零停止按鈕，試設計滿足該運動軌跡的物體運動控制系統（不考慮電動機的慣性和過熱問題）。運

11、動軌跡的物體運動控制系統（不考慮電動機的慣性和過熱問題）。Note:Note:為了突出主要問題，在沒有特別聲明時，我們都不考慮電動機的慣性為了突出主要問題，在沒有特別聲明時，我們都不考慮電動機的慣性和過熱問題。和過熱問題。解：解：1 1）定義程序步和轉步信號定義程序步和轉步信號： 根據程序步的定義可知此運行軌跡分為根據程序步的定義可知此運行軌跡分為K1、K2、K3、K4四步，每步的四步，每步的轉步信號我們分別設為轉步信號我們分別設為ST1、ST2、ST3。 2）寫出輸出方程組寫出輸出方程組：根據運動軌跡我們可以直接寫出該控制系統：根據運動軌跡我們可以直接寫出該控制系統的輸出方程組（因為的輸出方

12、程組（因為KM1得電，小車向右運行。得電，小車向右運行。 KM2得電，小車向左運行，得電，小車向左運行，所以程序步與所以程序步與KM1和和KM2之間的函數為）。之間的函數為）。14222311KM)KK(KMKM)KK(KM 因為這兩個接觸器的線圈同因為這兩個接觸器的線圈同時控制同一臺電動機的正轉與時控制同一臺電動機的正轉與反轉運行，所以它們之間一定反轉運行，所以它們之間一定要互鎖。要互鎖。解：解：1 1）定義程序步和轉步信號定義程序步和轉步信號： 根據程序步的定義可知此運行軌跡分為根據程序步的定義可知此運行軌跡分為K1、K2、K3、K4四步，每步的四步，每步的轉步信號我們分別設為轉步信號我們

13、分別設為ST1、ST2、ST3。 2）寫出輸出方程組寫出輸出方程組：根據運動軌跡我們可以直接寫出該控制系統：根據運動軌跡我們可以直接寫出該控制系統的輸出方程組（因為的輸出方程組（因為KM1得電，小車向右運行。得電，小車向右運行。 KM2得電，小車向左運行，得電，小車向左運行，所以程序步與所以程序步與KM1和和KM2之間的函數為）。之間的函數為）。14222311KM)KK(KMKM)KK(KM 因為這兩個接觸器的線圈同因為這兩個接觸器的線圈同時控制同一臺電動機的正轉與時控制同一臺電動機的正轉與反轉運行，所以它們之間一定反轉運行，所以它們之間一定要互鎖。要互鎖。14222311KM)KK(KMK

14、M)KK(KM 2 2）寫出邏輯代數方程組寫出邏輯代數方程組：根據運動軌跡我們可以直接寫出該控制系統：根據運動軌跡我們可以直接寫出該控制系統的輸出方程組（因為的輸出方程組（因為KM1得電，小車向右運行。得電，小車向右運行。 KM2得電，小車向左運行，得電，小車向左運行，所以程序步與所以程序步與KM1和和KM2之間的函數為）。之間的函數為）。3)3)套用步進公式可得該控制系統的控制方程組套用步進公式可得該控制系統的控制方程組21411K)KKST(K32122K)KKST(K14324K)KKST(K43233K)KKST(K11)(iiiiKKKSTK14222311KM)KK(KMKM)KK

15、(KM2 2）寫出邏輯代數方程組寫出邏輯代數方程組：根據運動軌跡我們可以直接寫出該控制系統：根據運動軌跡我們可以直接寫出該控制系統的輸出方程組（因為的輸出方程組（因為KM1KM1得電，小車向右運行。得電，小車向右運行。 KM2KM2得電，小車向左運行，得電，小車向左運行，所以程序步與所以程序步與KM1KM1和和KM2KM2之間的函數為）之間的函數為）3)3)套用步進公式可得該控制系統的控制方程組套用步進公式可得該控制系統的控制方程組14324432333212221411K)KKST(KK)KKST(KK)KKST(KK)KKST(K3)3)套用步進公式可得該控制系統的控制方程組套用步進公式可

16、得該控制系統的控制方程組14324432333212221411K)KKST(KK)KKST(KK)KKST(KK)KKST(K 如果系統原來是靜止的，如果系統原來是靜止的，那么就沒有前一步，如何產那么就沒有前一步，如何產生本步呢？生本步呢？ 必須增加起動按鈕必須增加起動按鈕S S來產生來產生第一步，發起這組循環。第一步，發起這組循環。將將控制方程組修改為：控制方程組修改為： 3)3)套用步進公式可得該控制系統的控制方程組套用步進公式可得該控制系統的控制方程組14324432333212221411K)KKST(KK)KKST(KK)KKST(KK)KKST(K 如果系統在運行期間，有如果系統

17、在運行期間，有人隨意的又重新按動了起動人隨意的又重新按動了起動按鍵按鍵“S”怎么辦？怎么辦？ 必須增加防重復按動功能。必須增加防重復按動功能。如何增加這種功能呢？如何增加這種功能呢？防止防止S重新按動重新按動(防重按防重按)3)3)套用步進公式可得該控制系統的控制方程組套用步進公式可得該控制系統的控制方程組14324432333212221411K)KKST(KK)KKST(KK)KKST(KK)KKST(K 一般控制系統當按下暫停按鈕一般控制系統當按下暫停按鈕( (S)時輸出方程會暫停運行，當時輸出方程會暫停運行，當又重新按動起動按鍵又重新按動起動按鍵( (S) )小車會小車會從暫停的位置開

18、始繼續運行后面從暫停的位置開始繼續運行后面的程序步，的程序步，這種系統要求是固有這種系統要求是固有要求。要求。如何增加這種功能呢？如何增加這種功能呢？3)3)套用步進公式可得該控制系統的控制方程組套用步進公式可得該控制系統的控制方程組14324432333212221411)()()()(KKKSTKKKKSTKKKKSTKKKKSTK 一般控制系統當按下暫停按鈕一般控制系統當按下暫停按鈕( (S S) )時輸出方程會暫停運行，當時輸出方程會暫停運行，當又重新按動起動按鍵又重新按動起動按鍵( (S S) )小車會小車會從暫停的位置開始繼續運行后面從暫停的位置開始繼續運行后面的程序步，的程序步，

19、這種系統要求是固有這種系統要求是固有要求。要求。如何增加這種功能呢？如何增加這種功能呢？3)3)套用步進公式可得該控制系統的控制方程組套用步進公式可得該控制系統的控制方程組14324432333212221411)()()()(KKKSTKKKKSTKKKKSTKKKKSTK令：起暫停作用的中間繼電器為令：起暫停作用的中間繼電器為KS那么，輸出方程組和控制方程組改造如下那么，輸出方程組和控制方程組改造如下KSKMKKKMKSKMKKKM14222311)()(1)(SKSSKS3)3)套用步進公式可得該控制系統的控制方程組套用步進公式可得該控制系統的控制方程組14324432333212224

20、311411)()()()(KKKSTKKKKSTKKKKSTKKKKSKKSTK令：起暫停作用的中間繼電器為令：起暫停作用的中間繼電器為KS11那么，輸出方程組和控制方程組改造如下那么，輸出方程組和控制方程組改造如下KSKMKKKMKSKMKKKM14222311)()(1)(SKSSKS3)3)套用步進公式可得該控制系統的控制方程組套用步進公式可得該控制系統的控制方程組TTTTTSKKKSTKSKKKSTKSKKKSTKSKKKSKKSTKSSKSSKS143244323332122243114111)()()()()(KSKMKKKMKSKMKKKM14222311)()( 要使此系統的

21、控制方程組要使此系統的控制方程組“清零停止清零停止”運行，必須增加清零停止按鈕運行，必須增加清零停止按鈕ST。 問題是把清零停止按鈕問題是把清零停止按鈕ST增加到何處呢？控制方程組再次修改為：增加到何處呢？控制方程組再次修改為：3)3)套用步進公式可得該控制系統的控制方程組套用步進公式可得該控制系統的控制方程組TTTTTSKKKSTKSKKKSTKSKKKSTKSKKKSKKSTKSSKSSKS143244323332122243114111)()()()()(KSKMKKKMKSKMKKKM14222311)()( 要使此系統要使此系統“停止停止”運行，必須增加停止按鈕運行，必須增加停止按鈕

22、ST。 問題是把停止按鈕問題是把停止按鈕ST增加到何處呢？控制方程組再次修改為：增加到何處呢？控制方程組再次修改為：TTTTTSKKKSTKSKKKSTKSKKKSTKSKKKSKKSTKSSKSSKS143244323332122243114111)()()()()(KSKMKKKMKSKMKKKM14222311)()(解：輸出方程組為解：輸出方程組為控制方程組：控制方程組： 根據上述邏輯代數方程組，繪制其運動控制系統原理圖的過程如下：根據上述邏輯代數方程組，繪制其運動控制系統原理圖的過程如下：KSKMKKKM2311)(KSKMKKKM1422)(KSKMKKKM2311)(KSKMKK

23、KM1422)(TSSKSSKS1)(TSKKKSKKSTK24311411)(KSKMKKKM2311)(KSKMKKKM1422)(TSSKSSKS1)(TSKKKSTK43233)(TSKKKSTK32122)(TSKKKSKKSTK24311411)(KSKMKKKM2311)(KSKMKKKM1422)(TSKKKSTK14324)(TSKKKSTK43233)(TSKKKSTK32122)(TSSKSSKS1)(TSKKKSKKSTK24311411)(KSKMKKKM2311)(KSKMKKKM1422)(TSKKKSTK14324)(TSKKKSTK43233)(TSKKKST

24、K32122)(TSSKSSKS1)(TSKKKSKKSTK24311411)(KSKMKKKM2311)(KSKMKKKM1422)(TSKKKSTK14324)(TSKKKSTK43233)(TSKKKSTK32122)(TSSKSSKS1)(TSKKKSKKSTK24311411)(KSKMKKKM2311)(KSKMKKKM1422)(TSKKKSTK14324)(TSKKKSTK43233)(TSKKKSTK32122)(TSSKSSKS1)(TSKKKSKKSTK24311411)(KSKMKKKM2311)(KSKMKKKM1422)(TSKKKSTK14324)(TSKKKST

25、K43233)(TSKKKSTK32122)(TSSKSSKS1)(TSKKKSKKSTK24311411)(KSKMKKKM2311)(KSKMKKKM1422)(TSKKKSTK14324)(TSKKKSTK43233)(TSKKKSTK32122)(TSSKSSKS1)(TSKKKSKKSTK24311411)(KSKMKKKM2311)(KSKMKKKM1422)(TSKKKSTK14324)(TSKKKSTK43233)(TSKKKSTK32122)(TSSKSSKS1)(TSKKKSKKSTK24311411)(KSKMKKKM2311)(KSKMKKKM1422)(TSKKKST

26、K14324)(TSKKKSTK43233)(TSKKKSTK32122)(TSSKSSKS1)(TSKKKSKKSTK24311411)(KSKMKKKM2311)(KSKMKKKM1422)(TSKKKSTK14324)(TSKKKSTK43233)(TSKKKSTK32122)(TSSKSSKS1)(TSKKKSKKSTK24311411)(2022-1-28365. 步進邏輯公式實際應用時的注意事項 1)實際應用時需要被控物體動作準確無誤，因此，一般都需要對實際應用時需要被控物體動作準確無誤，因此，一般都需要對電動機進行調速，如果采用變頻器控制電動機的轉速其常用控制電動機進行調速，如果

27、采用變頻器控制電動機的轉速其常用控制系統如下圖所示系統如下圖所示(轉換過程轉換過程)。2022-1-28375. 步進邏輯公式實際應用時的注意事項 1)實際應用時需要被控物體動作準確無誤，因此，一般都需要對實際應用時需要被控物體動作準確無誤，因此，一般都需要對電動機進行調速，如果采用變頻器控制電動機的轉速其常用控制電動機進行調速，如果采用變頻器控制電動機的轉速其常用控制系統如下圖所示系統如下圖所示(轉換過程轉換過程)。2022-1-28385. 步進邏輯公式實際應用時的注意事項 1)實際應用時需要被控物體動作準確無誤，因此，一般都需要對實際應用時需要被控物體動作準確無誤，因此，一般都需要對電動

28、機進行調速，如果采用變頻器控制電動機的轉速其常用控制電動機進行調速，如果采用變頻器控制電動機的轉速其常用控制系統如下圖所示系統如下圖所示(轉換過程轉換過程)。2022-1-28395. 步進邏輯公式實際應用時的注意事項 如果電動機換成直流電動機，那么其主電路的轉換過程如如果電動機換成直流電動機，那么其主電路的轉換過程如下圖所示。下圖所示。2022-1-28405. 步進邏輯公式實際應用時的注意事項 如果電動機換成直流電動機，那么其主電路的轉換過程如如果電動機換成直流電動機，那么其主電路的轉換過程如下圖所示。下圖所示。2022-1-28415. 步進邏輯公式實際應用時的注意事項1) 實際應用時電

29、動機一般需要進行調速，如果采用變頻器控制電動實際應用時電動機一般需要進行調速，如果采用變頻器控制電動機的轉速其常用控制系統如下圖所示機的轉速其常用控制系統如下圖所示(轉換過程轉換過程) 。2) 2) 為了施工方便快捷；為了調試修改程序靈活方便；更為了控制系為了施工方便快捷；為了調試修改程序靈活方便；更為了控制系統安全可靠，一般都采用可編程序控制器來實現邏輯代數描述的統安全可靠，一般都采用可編程序控制器來實現邏輯代數描述的控制電路。邏輯代數方程組與控制電路。邏輯代數方程組與PLCPLC的梯形圖十分接近。的梯形圖十分接近。用邏輯代用邏輯代數描述控制電路的最大優點是直接用可編程序控制器實現控制系數描

30、述控制電路的最大優點是直接用可編程序控制器實現控制系統或者直接嵌入微型計算機系統統或者直接嵌入微型計算機系統。所以邏輯代數方程組也是可編所以邏輯代數方程組也是可編程序控制器的控制程序。實際應用時如果用可編程序控制器實現，程序控制器的控制程序。實際應用時如果用可編程序控制器實現，那么其控制電路如下圖所示那么其控制電路如下圖所示( (轉換過程轉換過程) ) 。2022-1-28425. 步進邏輯公式實際應用時的注意事項2022-1-28435. 步進邏輯公式實際應用時的注意事項2022-1-28445. 步進邏輯公式實際應用時的注意事項2) 2) 為了施工方便快捷；為了調試修改程序靈活方便；更為了

31、控制系為了施工方便快捷；為了調試修改程序靈活方便；更為了控制系統安全可靠，一般都采用可編程序控制器來實現邏輯代數描述的統安全可靠，一般都采用可編程序控制器來實現邏輯代數描述的控制電路。邏輯代數方程組與控制電路。邏輯代數方程組與PLCPLC的梯形圖十分接近。的梯形圖十分接近。用邏輯代用邏輯代數描述控制電路的最大優點是直接用可編程序控制器實現控制系數描述控制電路的最大優點是直接用可編程序控制器實現控制系統或者直接嵌入微型計算機系統。統或者直接嵌入微型計算機系統。所以邏輯代數方程組也是可編所以邏輯代數方程組也是可編程序控制器的控制程序。實際應用時如果用可編程序控制器實現，程序控制器的控制程序。實際應用時如果用可編程序控制器實現，那么其控制電路如下圖所示那么其控制電路如下圖所示( (轉換過程轉換過程) ) 。轉換特點：原電氣控制電路的輸入信號和反饋信號成了PLC輸入信號；原電氣控制電路的輸出信號成了PLC輸出信號。課堂練習課堂練習 已知已知: :電動機帶動的小車作如下圖所示的生產工藝要求的運動軌跡，假電動機帶動的小車作如下圖所示的生產工藝要求的運動軌跡，假設設, ,KM1得電小車向右運行，得電小車向右運行， KM2得電小車向左運