CN108258970B - 电动机控制逻辑电路及电动机控制方法 - Google Patents

电动机控制逻辑电路及电动机控制方法 Download PDF

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Abstract

根据本发明，在电动机控制逻辑电路及其控制方法中，控制逻辑部通过启动逻辑部和/或启动准备条件逻辑部和/或停止逻辑部对利用逻辑电平来模拟电动机的启动动作和/或启动准备条件和/或停止动作的逻辑输入信号执行逻辑运算以产生逻辑输出信号。控制执行部在从控制逻辑部接收到逻辑输出信号时执行电动机的启动操作和/或停止操作。本发明的电动机控制逻辑具有通用性强、易扩展等特点，既可以减少由于接线复杂导致的失误，还可以将电路设计进行模块化，从而提高设计工作效率。

Description

电动机控制逻辑电路及电动机控制方法
技术领域
本发明涉及低压电动机控制逻辑电路及电动机控制方法。
背景技术
在工业领域存在大量低压(交流380V)电动机类的用电设备。根据相关规程，电动机采用接触器作为控制器件。在接触器的一次触点闭合时，电动机的供电电路实现连通，从而电动机得电并运行，反之亦然。接触器是一种能够闭合、承载和分断正常电路条件下的电流的自动开关器件，其开关动作的执行部分是一次触点，而驱动一次触点动作的力来自接触器的电磁线圈。如果电磁线圈得电，其产生的电磁力就可以驱动一次触点闭合，从而接通电源。反之，如果电磁线圈失电，则一次触点自动打开，从而切断电源。
接触器的这种通过电磁线圈的得电/失电来实现供电电路的闭合/断开的特性在逻辑上呈现出一种“非此即彼”的特征。在电动机控制电路(即，电磁线圈的供电电路)的设计中，若要启动电动机，需要将电动机的所有启动准备条件(或信号)进行若干组合，以达到接通接触器线圈供电电路的目的。此时，呈现出“1”电平，也即意味着接触器的线圈得电。相反，若要停止电动机，则需要使电路断开以呈现出“0”电平，从而使接触器线圈失电。这种设计思路中，真正的难点在于上述“1”电平所需的信号和“0”电平所需的信号同时连接、组合在同一个接触器线圈供电电路中，互相制约，所以在逻辑自洽方面需要小心审慎的处理。例如，一连串的“1”电平信号需要避开任意一个“0”电平信号才能确保接触器线圈供电电路的接通，而任意一个“0”电平信号需要设计在合适的电路位置才能保证接触器线圈供电电路在需要时可靠地断开。
图1示出一种简单的用于控制电动机操作的常规接触器线圈供电电路的示例。如图1所示，在三相电动机M的供电电路中，从三相供电电源(L1、L2和L3)开始依次设置有断路器(一次触点)QA、接触器(一次触点)KM等。
在用于控制接触器(一次触点)KM的闭合/断开(即，控制电动机的启动/停止)的接触器线圈供电电路中，设置有各种信号接点。具体地，第一，为实现电动机的本地操作，设置了转换开关SA的“①-②本地位置”、本地启动按钮SB1和本地停止按钮SB2，这里，切换转换开关SA、本地启动按钮SB1及本地停止按钮SB2都包括在本地操作盒中。第二，为实现电动机的远方操作(自动控制系统或DCS)，设置了转换开关SA的“③-④远方位置”以及从远方接入的远方启动信号接点K1和远方停止信号接点K2。另外，在接触器线圈供电电路中还设置有接触器KM的常开辅助触点KMs，以用于提供自保持功能。
这里，串联的转换开关SA的“①-②本地位置”和本地启动按钮SB1形成对应于本地操作的第一支路，且串联的转换开关SA的“③-④远方位置”和远方启动信号接点K1形成对应于远方操作的第二支路。这两条支路并联连接，从而形成并联结构。而且，接触器KM的辅助触点KMs并联连接至并联结构的两端。另外，在并联结构的第一端(即，电源侧的一端)还接入有断路器QA的常开辅助触点QAs。
本地停止按钮SB2、远方停止信号接点K2、接触器KM的线圈KMc等串联连接，从而形成串联结构。串联结构的第一端连接至并联结构的第二端，且串联结构的第二端连接至供电电源的中性线N。并联结构的第一端可以连接到三相供电电源的任一相(在图1中为相L1)。
在并联结构中，转换开关SA的“①-②本地位置”和“③-④远方位置”用于本地操作和远方操作的选择，并在逻辑上具有“或”关系。在工作人员启动电动机之前，首先要将转换开关SA切换到其中一个位置。这个步骤受人员操作规程限定。
断路器辅助触点QAs在断路器(一次触点)QA闭合后处于闭合状态。该接点是电动机运行的一个准备条件，且必然需要满足。这类准备条件的信号接点都是常开接点，也即意味着，“1”电平的取得是必须以一些操作或者准备工作为前提的。如果没有这些前提条件，它们都是“0”电平，对启动操作起到限制。
另外，在并联结构中，本地启动按钮SB1和远方启动信号接点K1分别用于在相应操作的情况下通过闭合来启动电动机。这些信号接点都是常开接点，且仅通过工作人员的操作才能够呈现出“1”电平，从而与相应支路中的其它信号接点共同建立一个组合的“1”电平。组合的“1”电平作用于接触器KM的接触器线圈KMs从而使其得电。由此，由接触器KM的接触器线圈KMs产生的电磁力使接触器KM闭合，并因此使电动机启动并运行。
例如，在电动机具备启动准备条件(即断路器QA闭合且因而断路器辅助触点QAs闭合)且通过转换开关SA的“①-②本地位置”选择本地操作的情况下，工作人员可以在本地通过操作本地启动按钮SB1来实现电动机启动。此时，在接触器线圈电路中存在如下供电接触器线圈供电通路：电源相L1→断路器辅助触点QAs→转换开关SA“①-②本地位置”→本地启动按钮SB1→本地停止按钮SB2→远方停止信号接点K2→接触器线圈KMc→电源中性线N。上述供电通路中的所有接点在启动操作时均应处于闭合状态才能呈现出“1”电平，由此接触器线圈KMs得电，接触器(一次触点)KM闭合，且电动机启动并运行。这时，接触器辅助触点KMs也闭合并保持，从而提供自保持功能。
而且，在串联结构中，本地停止按钮SB2和远方停止信号接点K2分别用于在各自操作的情况下实现电动机的停止。这些信号接点都是常闭接点，如果不对其操作，则一直处于闭合状态。这类信号接点串联在一起，且初始状态均为“1”电平，所以它们对启动操作而言不起任何作用。然而，它们仍需接入到接触器线圈电路中，这是因为为了实现电动机停止操作需要将它们中的任一者反转到“0”电平。
例如，在工作人员操作本地停止按钮SB2和远方停止信号接点K2中任一者时，接触器线圈KMs失电，进而接触器(一次触点)KM断开，因此实现了电动机的停止。这时，接触器辅助触点KMs也断开，从而解除自保持功能。
另外，必要时，为满足配电电路的试验要求，即在“试验操作”的情形下，可以设置有用于选择试验操作的闭锁行程接点、用于启动电动机的试验启动按钮和用于停止电动机的试验停止按钮(未图示)等。具体地，串联的闭锁行程接点和试验启动按钮可以形成试验支路。试验支路可以并联连接在并联结构中。另外，试验停止按钮可以串联连接在串联结构中的任意位置处。注意，由闭锁行程接点、试验启动按钮和试验停止按钮实现的电动机的启动/停止操作与上述操作类似。
另外，为了防止电动机过载，可以在电动机的供电电路中设置有热继电器(未图示)。在此情况下，可以将热继电器的常闭辅助触点设置在串联结构中。在热保护没有动作时，热保护继电器的辅助触点一直处于闭合位置。在热保护动作时，热保护继电器的辅助触点断开，从而实现电动机的停止操作以保护电机。
由此可见，由这些接点实现的启动操作和停止操作互为正反，但共同作用于接触器KM的线圈。这是常规电动机控制回路设计的主要特点。由此，接触器线圈KMc的得电/失电呈现出“1”、“0”电平的“非此即彼”的特征。这是常规接触器线圈电路设计的主要特点。
图1的示例仅为较为简单的两地启停控制接线。然而，实际上，目前工程中各类电动机的控制要求种类较多。例如，为实现启停操作所需的信号接点的数量根据实际需求而不同。具体地，电动机的启动操作存在本地开、远方开、联锁开、备用开、自启动开等。启动闭锁存在允许启动闭锁等。电动机的停止操作存在本地停、远方停、联锁停等。在常规的接触器线圈电路中经常出现通断矛盾，这是多个不同的电平信号作用于唯一的电动机控制元件(接触器线圈)这一本质特征而引起的。
其次，当后续还需要增加“启动”、“停止”信号时，对已设计完成的接触器线圈电路的修改较为复杂，往往存在需要重新设计电路的情况。此时，增加了设计工作的难度，降低了正确率，也缺乏易用性。另外，工程中的电动机回路数量比较大时，接线施工、设备制造、备品备件、检修维护等工作量非常庞杂，容易出错，从提高施工质量、缩短制造周期、减少运行成本及方便管理维护等角度考虑，通用性不强的设计会造成效率的极大损失。
发明内容
鉴于以上问题，本发明提出了一种基于逻辑关系设计的低压电动机控制逻辑电路，该逻辑电路具有通用性强、易扩展等特点，既可以减少由于接线复杂导致的失误，还可以将电路设计进行模块化，从而提高设计工作效率。同时，该逻辑电路具有适用性高，调整灵活等特点。
根据本发明的第一方面，用于控制电动机的电动机控制逻辑电路可以包括：控制逻辑部，所述控制逻辑部包括启动逻辑部，所述启动逻辑部对利用逻辑电平来模拟所述电动机的启动动作的启动逻辑输入信号执行逻辑运算，并产生用于启动所述电动机的启动逻辑输出信号；以及控制执行部，其在从所述控制逻辑部接收到所述启动逻辑输出信号时闭合接触器的线圈的供电电路，所述接触器用于控制所述电动机的供电电路的闭合/断开。
根据本发明的第二方面，用于控制电动机的电动机控制逻辑电路可以包括：控制逻辑部，所述控制逻辑部包括启动逻辑部和启动准备条件逻辑部，其中，所述启动逻辑部对利用逻辑电平来模拟所述电动机的启动动作的启动逻辑输入信号执行逻辑运算，并产生用于启动所述电动机的启动逻辑输出信号，其中，所述启动准备条件逻辑部对利用逻辑电平来模拟所述电动机的启动准备条件的启动准备条件逻辑输入信号执行逻辑运算，其中，所述控制逻辑部对所述启动逻辑部的逻辑运算结果和所述启动准备条件逻辑部的逻辑运算结果执行逻辑运算，并产生用于启动所述电动机的启动逻辑输出信号；以及控制执行部，其在从所述控制逻辑部接收到所述启动逻辑输出信号时闭合接触器的线圈的供电电路，所述接触器用于控制所述电动机的供电电路的闭合/断开。
根据本发明的第三方面，用于控制电动机的电动机控制逻辑电路可以包括：控制逻辑部，所述控制逻辑部包括停止逻辑部，其中，所述停止逻辑部对利用逻辑电平来模拟所述电动机的停止动作的停止逻辑输入信号执行逻辑运算，并产生用于停止所述电动机的停止逻辑输出信号；以及控制执行部，其在从所述控制逻辑部接收到所述停止逻辑输出信号时断开接触器的线圈的供电电路，所述接触器用于控制所述电动机的供电电路的闭合/断开。
根据本发明的第四方面，用于控制电动机的电动机控制逻辑电路可以包括：控制逻辑部，所述控制逻辑部包括启动逻辑部、启动准备条件逻辑部和停止逻辑部，其中，所述启动逻辑部对利用逻辑电平来模拟所述电动机的启动动作的启动逻辑输入信号执行逻辑运算，其中，所述启动准备条件逻辑部对利用逻辑电平来模拟所述电动机的启动准备条件的启动准备条件逻辑输入信号执行逻辑运算，其中，所述停止逻辑部对利用逻辑电平来模拟所述电动机的停止动作的停止逻辑输入信号执行逻辑运算，并产生用于停止所述电动机的停止逻辑输出信号，其中，所述控制逻辑部对所述启动逻辑部的逻辑运算结果和所述启动准备条件逻辑部的逻辑运算结果执行逻辑运算，并产生用于启动所述电动机的启动逻辑输出信号；以及控制执行部，其在从所述控制逻辑部接收到所述启动逻辑输出信号时闭合接触器的线圈的供电电路，并在从所述控制逻辑部接收到所述停止逻辑输出信号时断开所述接触器的所述线圈的供电电路，所述接触器用于控制所述电动机的供电电路的闭合/断开。
根据本发明的第五方面，用于控制电动机的电动机控制方法可以包括：对利用逻辑电平来模拟所述电动机的启动动作的启动逻辑输入信号执行逻辑运算，并产生用于启动所述电动机的启动逻辑输出信号；以及响应于所述启动逻辑输出信号，闭合接触器的线圈的供电电路，其中，所述接触器用于控制所述电动机的供电电路的闭合/断开。
根据本发明的第六方面，用于控制电动机的电动机控制方法可以包括：对利用逻辑电平来模拟所述电动机的启动动作的启动逻辑输入信号执行第一逻辑运算；对利用逻辑电平来模拟所述电动机的启动准备条件的启动准备条件逻辑输入信号执行第二逻辑运算；对所述第一逻辑运算的结果和所述第二逻辑运算的结果执行逻辑运算，并产生用于启动所述电动机的启动逻辑输出信号；以及响应于所述启动逻辑输出信号，闭合接触器的线圈的供电电路，其中，所述接触器用于控制所述电动机的供电电路的闭合/断开。
根据本发明的第七方面，用于控制电动机的电动机控制方法可以包括：对利用逻辑电平来模拟所述电动机的停止动作的停止逻辑输入信号执行逻辑运算，并产生用于停止所述电动机的停止逻辑输出信号；以及响应于所述停止逻辑输出信号，断开接触器的线圈的供电电路，其中，所述接触器用于控制所述电动机的供电电路的闭合/断开。
根据本发明的第八方面，用于控制电动机的电动机控制方法，其包括：对利用逻辑电平来模拟所述电动机的启动动作的启动逻辑输入信号执行第一逻辑运算；对利用逻辑电平来模拟所述电动机的启动准备条件的启动准备条件逻辑输入信号执行第二逻辑运算；对所述第一逻辑运算的结果和所述第二逻辑运算的结果执行逻辑运算，并产生用于启动所述电动机的启动逻辑输出信号；对利用逻辑电平来模拟所述电动机的停止动作的停止逻辑输入信号执行逻辑运算，并产生用于停止所述电动机的停止逻辑输出信号；响应于所述启动逻辑输出信号，闭合接触器的线圈的供电电路，并响应于所述停止逻辑输出信号，断开所述接触器的所述线圈的供电电路，其中，所述接触器用于控制所述电动机的供电电路的闭合/断开。
因此，根据本发明的电动机控制逻辑电路可以方便地应用于工程中的各类电动机的控制，且方便各类设计人员、运行人员及调试人员在本发明的控制逻辑电路的基础上扩展出符合实际工程所需的各种控制功能。
下面结合附图和具体实施例，对本发明的技术方案进行详细说明。
附图说明
图1示出根据现有技术的电动机控制电路的构造。
图2示出根据本发明的电动机控制逻辑电路的整体构造。
图3示出根据本发明的控制逻辑部的详细构造。
图4示出根据本发明的控制逻辑部的启动逻辑部的另一构造。
图5示出根据本发明的控制逻辑部的启动准备条件逻辑部的另一构造。
图6示出根据本发明的控制逻辑部的停止逻辑部另一构造。
图7示出根据根据本发明的电动机控制逻辑电路的另一构造。
图8示出根据根据本发明的电动机控制逻辑电路的另一构造。
图9示出根据根据本发明的电动机控制逻辑电路的另一构造。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。
注意，附图中的相同的结构、元件或部件由相同的附图标记表示。
另外，注意，对本发明的实施例是基于图1所示的常规接触器线圈供电电路而给出的。然而，对于本领域技术人员来说，通过阅读本说明书，可以理解的是，在本发明的精神和范围内，本发明也可以容易地应用到其它的电路。
电动机控制逻辑电路
从图1所示的现有技术的示例可以看出，所有的控制接点(例如，转换开关SA、本地启动按钮SB1、远方启动信号接点K1、本地停止按钮SB2和远方停止信号接点K2)都接入在接触器线圈电路中，因此这些控制接点直接作用于接触器线圈供电电路以实现电动机的启动/停止操作的控制。
与此相比，本发明提出了用于控制电动机的启动/停止的电动机控制逻辑电路及相应的电动机控制方法。在本发明中，所有用于实现电动机的启动和/或停止的控制接点不直接作用于接触器线圈电路，而是将这些繁杂多变的控制接点的状态定义成逻辑电路的特定输入条件，经过逻辑门的运算，并输出作为运算结果的开、停命令。具体地，将由这些控制接点的状态/动作反映出的诸如启动、启动准备、停止等操作动作定义为独立的逻辑输入，对这些逻辑输入进行逻辑运算，并使作为逻辑运算结果的逻辑输出作用于接触器线圈供电电路。
注意，根据本发明，用于向电动机供电的电动机供电电路可以是图1所示的供电电路，也可以是其它的通过接触器KM来实现接通/断开的电动机供电电路。这里，作为示例，本发明的电动机供电电路采用了图1所示的电动机供电电路。即，根据本发明的实施例，在电动机M的供电电路中，从供电电源一侧开始依次设置有断路器(一次触点)QA、接触器(一次触点)KM等。电动机可以是单相电动机、三相电动机等，且相应地，供电电源可以是单相电源、三相电源等。
根据本发明，电动机控制逻辑电路接收利用逻辑电平来模拟(反映)图1所示的各种接点的状态的逻辑输入信号，并通过对所接收的逻辑输入信号进行逻辑运算来生成逻辑输出信号。接着，电动机控制逻辑电路利用逻辑输出信号来直接控制接触器线圈供电电路的接通/断开。
例如，这些逻辑输入信号可以是用于模拟(反映)图1中的转换开关SA的“①-②本地位置”和“③-④远方位置”、本地启动按钮SB1、远方启动信号接点K1、断路器辅助触点QAs、本地停止按钮SB2和远方停止接点K2的状态/动作的自定义输入信号。当然，除此之外，还可以根据需要设置有其他的逻辑输入信号，以例如模拟(反映)远方允许启动接点、远方启动备用接点、本地启动备用接点等的状态/动作。
这里，为便于说明，将逻辑输入信号做如下的定义。
将用于模拟(反映)断路器QA/断路器辅助触点QAs的状态或其提供的操作条件的逻辑输入信号表示为IQA。例如，逻辑输入信号IQA的“0”电平表示断路器QA/断路器辅助触点QAs的断开状态，且逻辑输入信号IQA的“1”电平表示断路器QA/断路器辅助触点QAs的闭合状态。
将用于模拟(反映)本地启动按钮SB1的状态或其提供的操作条件的逻辑输入信号表示为ISB1。例如，逻辑输入信号ISB1的“0”电平表示本地启动按钮SB1的断开状态，且逻辑输入信号ISB1的“1”电平表示本地启动按钮SB1的闭合状态。
将用于模拟(反映)本地停止按钮SB2的状态或其提供的操作条件的逻辑输入信号表示为ISB2。例如，逻辑输入信号ISB2的“0”电平表示本地停止按钮SB2的断开状态，且逻辑输入信号ISB2的“1”电平表示本地停止按钮SB2的闭合状态。
将用于模拟(反映)转换开关SA的“①-②本地位置”和“③-④远方位置”的状态或其提供的操作条件的逻辑输入信号分别表示为ISA12和ISA34。由于转换开关SA只能处于“①-②本地位置”和“③-④远方位置”中的一个位置，所以逻辑输入信号ISA12和ISA34不能同时具有“1”电平。例如，逻辑输入信号ISA12的“1”电平和逻辑输入信号ISA34的“0”电平表示转换开关SA转换到“①-②本地位置”的动作。逻辑输入信号ISA12的“0”电平和逻辑输入信号ISA34的“1”电平表示转换开关SA转换到“③-④远方位置”的动作。另外，可能存在转换开关SA具有“中间位置”的情况，即，转换开关SA既不处于“①-②本地位置”，也不处于“③-④远方位置”。此时，逻辑输入信号ISA12的“0”电平和逻辑输入信号ISA34的“0”电平表示这种情况。
将用于模拟(反映)远方启动信号接点K1的状态或其提供的操作条件的逻辑输入信号表示为IK1。例如，逻辑输入信号IK1的“0”电平表示远方启动信号接点K1的断开状态，且逻辑输入信号IK1的“1”电平表示远方启动信号接点K1的闭合状态。
将用于模拟(反映)远方停止信号接点K2的状态或其提供的操作条件的逻辑输入信号表示为IK2。例如，逻辑输入信号IK2的“0”电平表示远方停止信号接点K2的断开状态，且逻辑输入信号IK2的“1”电平表示远方停止信号接点K2的闭合状态。
将用于模拟(反映)接触器KM/辅助触点KMs的状态或其提供的操作条件的逻辑输入信号表示为IKM。例如，逻辑输入信号IKM的“0”电平表示接触器KM/辅助触点KMs的断开状态，且逻辑输入信号IKM的“1”电平表示接触器KM/辅助触点KMs的闭合状态。
这里，电平和相应的状态的组合仅是示例性的，且相应的电平可以使用相反的电平来表示。例如，可以使用“1”电平表示接点的断开状态，且同时使用“0”电平表示接点的闭合状态。
电动机控制逻辑电路的构造
图2示出了根据本发明的实施例的电动机控制逻辑电路的整体构造。参照图2，根据实施例的电动机控制逻辑电路包括控制逻辑部11和控制执行部12。
下面将详细说明控制逻辑部11和控制执行部12的详细构造。
如图2所示，控制执行部12设置在接触器线圈电路中，且可以包括开关器件SW1和开关器件SW2。这里，开关器件SW1可以形成常开接点，且开关器件SW2可以形成常闭接点。例如，开关器件SW1和SW2可包括诸如继电器或接触器等电磁式开关器件或利用逻辑输入动作的其它开关器件。
在本实施例的接触器线圈电路中，开关器件SW1、开关器件SW2和接触器线圈KMc串联连接。这里，开关器件SW1、开关器件SW2和接触器线圈KMc的连接顺序不作限制，且可根据实际需要或电气规程进行调整。另外，接触器KM的用于实现自保持功能的辅助触点KMs并联可以连接在开关器件SW1的两端。
与图1的情况相比，可以看出，开关器件SW1替换了图1所示的接触器线圈电路的并联结构中的包括转换开关SA的“①-②本地位置”和本地启动按钮SB1的第一支路和包括转换开关SA的“③-④远方位置”和远方启动信号接点K1的第二支路，而开关器件SW2替换了图1所示的接触器线圈电路的串联结构中的本地停止按钮SB2和远方停止信号接点K2。另外，本实施例的接触器线圈电路还省略了图1所示的接触器线圈电路中的断路器辅助触点QAs。
控制逻辑部11用于生成逻辑输出信号，并将逻辑输出信号提供到控制执行部21。例如，逻辑输出信号可以包括用于控制开关器件SW1的启动逻辑输出信号S1和用于控制开关器件SW2的停止逻辑输出信号S2。例如，启动逻辑输出信号S1可以是电平为“1”的脉冲信号，以用于使开关器件SW1在脉冲持续时间期间闭合，且停止逻辑输出信号S2可以是电平为“0”的脉冲信号，以用于使开关器件SW2在脉冲持续时间期间断开。当然，输出信号S1和S2的电平组合“1”和“0”仅是示例，可以根据实际需要利用其它的电平组合，例如“1”和“1”、“0”和“0”、“0”和“1”等。
一方面，当控制逻辑部11向控制执行部21提供启动逻辑输出信号S1时，启动逻辑输出信号S1作用于开关器件SW1，以使开关器件SW1在启动逻辑输出信号S1的脉冲持续时间期间从断开状态进入到闭合状态。在启动逻辑输出信号S1的信号脉冲消失之后，开关器件SW1返回到断开状态。
另一方面，当控制逻辑部11向控制执行部21提供停止逻辑输出信号S2时，停止逻辑输出信号S2作用于常闭接点S2，以使开关器件SW2在停止逻辑输出信号S2的脉冲持续时间期间从闭合状态进入到断开状态。在停止逻辑输出信号S2的信号脉冲消失之后，开关器件SW2返回到闭合状态。
控制逻辑部11包括启动逻辑部111、启动准备条件逻辑部112和停止逻辑部113。控制逻辑部11从外部接收逻辑输入信号，并通过启动逻辑部111、启动准备条件逻辑部112和停止逻辑部113对所接收的逻辑输入信号进行逻辑运算来生成启动逻辑输出信号S1和停止逻辑输出信号S2。
注意，这里说明的控制执行部12的构造仅是示例，且可以采用利用控制逻辑部11输出的逻辑输出信号S1和/或S2来控制接触器线圈的供电电路的闭合和/或断开的其他构造。
下面将详细说明控制逻辑部11的启动逻辑部111、启动准备条件逻辑部112和停止逻辑部113的详细构造。
启动逻辑部
图3示出了控制逻辑部11的详细内部逻辑构造。如图3所示，控制逻辑部11的启动逻辑部111是一个典型的手动/自动启动操作逻辑。内部逻辑部111从外部接收用于模拟(反映)发出启动命令的启动接点的启动动作(断开/闭合状态)的启动逻辑输入信号。例如，内部逻辑部111从外部接收启动逻辑输入信号ISB1、ISA12、IK1和ISA34。
如上所述，启动逻辑输入信号ISA12和ISA34的电平分别模拟作为启动接点的转换开关SA切换到“①-②本地位置”和“③-④远方位置”的动作，即对本地启动操作和远方启动操作的选择的动作。启动逻辑输入信号ISB1和IK1的电平分别模拟作为启动接点的本地启动按钮SB1和远方启动信号接点K1的动作，即启动电动机的动作。
再次参照图1，可以看出，转换开关SA的“①-②本地位置”和本地启动按钮SB1对应于作为第一启动操作的本地启动操作。在这里，可以将用于模拟它们的闭合/断开状态的启动逻辑输入信号ISA12和ISB1称为对应于第一启动操作的第一启动逻辑输入信号。类似地，转换开关SA的“③-④远方位置”和远方启动信号接点K1对应于第二启动操作的远方启动操作。在这里，可以将用于模拟它们的闭合/断开状态的启动逻辑输入信号ISA34和IK1称为对应于第二启动操作的第二启动逻辑输入信号。
对于本地启动操作的情况，启动逻辑部111对第一组启动逻辑输入信号ISA12和ISB1进行逻辑运算，并产生用于实现本地启动操作的中间逻辑信号IL。由于从启动逻辑部111输出的中间逻辑信号IL需要仅在第一组启动逻辑输入信号ISA12和ISB1都具有“1”电平的情况下才具有“1”电平，所以这里的逻辑运算是利用“与”门的与运算。
对于远方启动操作的情况，启动逻辑部111对第二组启动逻辑输入信号ISA34和IK1进行逻辑运算，并产生用于实现远方启动操作的中间逻辑信号IR。由于从启动逻辑部111输出的中间逻辑信号IR需要仅在第二组启动逻辑输入信号ISA34和Ik1都具有“1”电平的情况下才具有“1”电平，所以这里的逻辑运算是利用“与”门的与运算。
进一步，启动逻辑部111对中间逻辑信号IL和中间逻辑信号IR执行逻辑运算，并产生用于启动电动机的启动命令逻辑输出信号ST_COMM。由于只要中间逻辑信号IL和中间逻辑信号IR中的任一者具有“1”电平，就可以需要使启动命令逻辑输出信号ST_COMM具有“1”电平，以实现电动机的启动操作。为此，这里的逻辑运算是利用“或”门的或运算。
这里说明的具体地逻辑运算(例如，与运算、或运算等)的形式以及组合仅是示例性的，且在不脱离本发明的精神的情况下，可以根据逻辑输入信号的类型、数量等进行调整。
启动准备条件逻辑部
为了确保在启动电动机M之前确保所有的准备条件得到满足，本发明的控制逻辑部11可以设置有启动准备条件逻辑部112。
如图3所示，启动准备条件逻辑部112是一个典型的启动准备条件逻辑。启动准备条件逻辑部112实际上是电气配电系统的一个闭锁条件，其目的是确保在进行启动操作前必须具备一定的条件，以降低由于贸然操作引起的事故危险。为此，如图3所示，启动准备条件逻辑部112接收至少一个启动准备条件逻辑输入信号，例如逻辑输入信号IKM、IQA和IK2。
如上所述，逻辑输入信号IKM的逻辑电平模拟接触器KM(常开辅助触点KMs)的闭合/断开状态。接触器辅助触点KMs用于产生反馈信号，其初始状态为断开状态。此时，逻辑输入信号IKM的电平为“0”电平，这表征接触器KM(主触头)尚未闭合，且电动机未处于运行状态。此时，具备启动操作的条件。
逻辑输入信号IQA的逻辑电平模拟断路器QA(常开辅助触点QAs)的闭合/断开状态。断路器辅助触点QAs初始状态为断开状态。此时，逻辑输入信号IQA的电平为“0”电平，这代表断路器仍处于断开状态。在进行启动操作前的各项准备工作检查无误后，断路器QA应闭合，由此其辅助触点QAs也将闭合。此时，逻辑输入信号IQA的电平将转变成“1”电平。
逻辑输入信号IK2的逻辑电平模拟远方停止信号接点K2的闭合/断开状态。远方停止信号接点K2的初始状态为常闭，且由此逻辑输入信号IK2保持“1”电平。仅当出现工艺流程需要停止电动机的情况时，远方停止信号接点K2才断开，此时远方停止信号接点K2变为“0”电平。
首先，启动准备条件逻辑部112利用“非”门将逻辑输入信号IKM反转(非运算)为中间逻辑信号I'KM，并接着利用“与”门对中间逻辑信号I'KM、逻辑输入信号IQA和逻辑输入信号IK2进行与运算，由此获得启动准备条件逻辑输出信号ST_CNT。
需要说明的是，在电动机具备启动操作的条件的情况下，逻辑输入信号IKM、IQA和IK2的电平分别为“0”、“1”和“1”电平。此时，为了获得具有“1”电平的启动准备条件逻辑输出信号IT_CNT，启动准备条件逻辑部112需要利用“非”门将电平为“0”的逻辑输入信号IKM反转为电平为“1”的中间逻辑信号I'KM。
另外，控制逻辑部11还利用“与”门对从启动逻辑部111输出的启动命令逻辑输出信号ST_COMM和从启动准备条件逻辑部112输出的启动准备条件逻辑输出信号ST_CNT执行与运算，由此获得启动逻辑输出信号S1。
只有在启动命令逻辑输出信号ST_COMM和启动准备条件逻辑输出信号ST_CNT同时具有“1”电平时，启动逻辑输出信号S1才具有“1”电平。
这里说明的具体地逻辑运算(例如，与运算、或运算等)的形式以及组合仅是示例性的，且在不脱离本发明的精神的情况下，可以根据逻辑输入信号的类型、数量等进行调整，譬如在实际应用中如果需要增加诸如“未出现保护动作”、“工艺阀门打开”等其它新的启动准备条件，则均可以将上述准备条件作为逻辑输入量进行状态定义，并扩展接入到ST_CNT的与运算中。由此可见，这种扩展体现出控制逻辑电路具有通用性强、易扩展等特点，既可以减少由于接线复杂导致的失误，还可以将电路设计进行模块化，从而提高设计工作效率。
停止逻辑部
如图3所示，停止逻辑部113是一个典型的停止操作逻辑。停止逻辑部113接收至少一个停止逻辑输入信号，例如逻辑输入信号IK2、ISB2和IQA。如上所述，逻辑输入信号IK2的逻辑电平模拟远方停止信号接点K2的闭合/断开状态。逻辑输入信号ISB2的逻辑电平模拟本地停止信号接点SB2的闭合/断开状态。逻辑输入信号IQA的逻辑电平模拟断路器QA(常开辅助触点QAs)的闭合/断开状态。
停止逻辑部113对逻辑输入信号IK2、ISB2和IQA执行“与”运算，以产生停止逻辑输出信号S2。由此，在逻辑输入信号IK2、ISB2和IQA中任一者具有“0”电平以模拟图1中的远方停止信号接点K2、本地停止信号接点SB2和断路器QA中的任一者断开的情况下，停止逻辑输出信号S2具有“0”电平。
由此可见，停止逻辑部113通过与运算实现了本地停止操作和远方停止操作这两个操作模式下的停止命令的发出。
这里说明的具体地逻辑运算(例如，与运算、或运算等)的形式以及组合仅是示例性的，且在不脱离本发明的精神的情况下，可以根据逻辑输入信号的类型、数量等进行调整。
电动机控制逻辑电路的控制操作方法
参照图1，在电动机供电电路中，在电动机M未进入运行且做好启动准备的情况下，断路器(一次触点)QA处于闭合状态，并且接触器(一次触点)KM处于断开状态。
同时，在接触器线圈电路中，参照图3并结合图1，断路器QA的辅助触点QAs处于闭合状态，并且接触器KM的辅助触点KMs处于断开状态。而且，本地停止按钮SB2和远方停止信号接点K2处于闭合状态。
另外，用于模拟图1中的各个接点SA、SB1和K1的动作的启动逻辑输入信号ISA12、ISA34、ISB1和IK1的逻辑电平可以分别为“1”、“0”、“0”和“0”电平(对应于本地启动操作)，或者为“0”、“1”、“0”和“0”(对应于远方启动操作)。
为了进行本地启动操作，启动逻辑输入信号ISA12和ISA34的电平分别为“1”和“0”，以模拟转换开关SA被切换到“①-②本地位置”的动作。如果此时在启动逻辑输入信号ISB1输出电平为“1”的信号脉冲，以模拟对图1中的本地启动按钮SB1的操作，则中间逻辑信号IL也输出电平为“1”的信号脉冲。
另外，为了进行远程启动操作，启动逻辑输入信号ISA12和ISA34的电平分别为“0”和“1”，以模拟转换开关SA被切换到“③-④远方位置”的动作。如果此时启动逻辑输入信号IK1输出电平为“1”的信号脉冲，以模拟对图1中的远方启动信号接点K1的操作，则中间逻辑信号IR输出电平为“1”的信号脉冲。
在中间逻辑信号IL和中间逻辑信号IR中的任一者输出电平为“1”的信号脉冲的情况下，启动命令逻辑输出信号ST_COMM输出电平为“1”的信号脉冲。
在启动准备条件逻辑部112输出的启动准备条件逻辑输出信号ST_CNT的逻辑电平为“0”时，不管启动逻辑部111输出的启动命令逻辑输出信号ST_COMM的逻辑电平如何，启动逻辑输出信号S1的逻辑电平总是为“0”。也就是说，电动机启动之前的准备条件没有得到满足，且此时逻辑输入信号I'KM、IQA和IK2中的至少一者的逻辑电平为“0”。
只有逻辑输入信号I'KM、IQA和IK2的逻辑电平都为“1”(电动机启动之前的准备条件得到满足)的情况下，在启动逻辑部111输出的启动命令逻辑输出信号ST_COMM在具有“1”逻辑电平时，即在启动逻辑输出信号S1具有“1”逻辑电平时，才能够启动电动机。
此时，启动逻辑输出信号S1将电平为“1”的信号脉冲输出到控制执行部21，且执行部21中的开关器件SW1从断开状态进入闭合状态。于是，接触器线圈KMc得电，且由此使接触器(一次触点)KM闭合，且电动机完成启动。在启动逻辑输出信号S1的信号脉冲消失之后，开关器件SW1返回到断开状态。由于接触器辅助触点KMs此时也闭合并提供自保持功能，所以即使开关器件SW1返回到断开状态，接触器线圈KMc也不会失电。由此，电动机能够持续运行。
由此可见，启动逻辑部111通过与运算和或运算实现了本地启动操作和远方启动操作这两个操作模式的选择以及相应操作模式下的启动命令的发出。
另一方面，由于停止逻辑部113对逻辑输入信号IK2、ISB2和IQA执行“与”运算，所以在逻辑输入信号IK2、ISB2和IQA中的至少一者的逻辑电平为“0”的情况下，停止逻辑部113输出的停止逻辑输出信号S2的逻辑电平为“0”。
停止逻辑输出信号S2将电平为“0”的信号脉冲输出到控制执行部21，且执行部21中的开关器件SW2从闭合状态进入断开状态。于是，接触器线圈KMc失电，且由此使接触器(一次触点)KM断开，且电动机停止。在停止逻辑输出信号S2的信号脉冲消失之后，开关器件SW2返回到闭合状态。由于接触器辅助触点KMs此时也断开并丢失自保持功能，所以即使开关器件SW2返回到闭合状态，接触器线圈KMc也不会得电。由此，电动机能够完全停止。
第一变形示例
例如，电动机M还可以存在其它方式的启动操作，例如试验启动操作。图4示出了此情况下的启动逻辑部111'的具体构造。如图4所示，与图3所示的启动逻辑部111相比，除了启动逻辑输入信号ISA12、ISA34、IK1和ISB1之外，启动逻辑部111'还接收对应于试验启动操作的启动逻辑输入信号ISWT和ISBT。这里，类似于启动逻辑输入信号ISA12和ISA34，启动逻辑输入信号ISWT的逻辑电平模拟对试验启动操作的选择的动作。类似于启动逻辑输入信号IK1和ISB1，启动逻辑输入信号ISBT的逻辑电平模拟试验启动操作的情况下的用于启动电动机的闭合/断开状态。
首先，启动逻辑部111对启动逻辑输入信号ISWT和ISBT执行逻辑运算(这里，与运算)，并获得中间逻辑信号IT。接着，启动逻辑部111对中间逻辑信号IL、IR和IT执行逻辑运算(这里，或运算)。
由此可见，启动逻辑部易扩展，并可作为独立单元再次进行逻辑设计，以用于组建符合实际需求的电动机控制逻辑电路。启动逻辑部具有开放性，意味着任何具体的启动逻辑输入信号均可轻松的组合到本逻辑部中而不影响该逻辑部的结构和输出。
另外，在电动机的启动操作需要远方的允许的情况下，可以将利用逻辑电平来模拟远方允许动作的逻辑输入信号输入到启动准备条件逻辑部。图5示出了此情况下的启动准备条件逻辑部112'的具体构造。如图5所示，与图3所示的启动准备条件逻辑部112相比，除了启动准备条件逻辑输入信号IKM、IQA和IK2之外，启动准备条件逻辑部112'还接收利用逻辑电平来模拟远方允许动作的逻辑输入信号IYA。
启动准备条件逻辑部112'利用“非”门将逻辑输入信号IKM反转(非运算)为中间逻辑信号I'KM，并接着利用“与”门对中间逻辑信号I'KM、逻辑输入信号IQA、逻辑输入信号IK2和逻辑输入信号IYA进行与运算，由此获得启动准备条件逻辑输出信号ST_CNT。
由此可见，启动准备条件逻辑部也易扩展，并可作为独立单元再次进行逻辑设计，以用于组建符合实际需求的电动机控制逻辑电路。启动准备条件逻辑部具有开放性，意味着任何具体的启动准备条件逻辑输入信号均可轻松的组合到本逻辑部中而不影响该逻辑部的结构和输出。
另外，电动机的继电保护种类较多，例如热继电器保护、过载保护等。作为示例，本变形示例采用了热继电器保护。在此情况下，可以将利用逻辑电平模拟热继电器保护动作的停止逻辑输入信号输入到停止逻辑部中。
图6示出了此情况下的停止逻辑部113'。与图3所示的停止逻辑部113相比，除停止逻辑输入信号IK2、ISB2和IQA之外，停止逻辑部113'还接收利用逻辑电平来模拟热继电器保护动作的停止逻辑输入信号IFU。
停止逻辑部113'对逻辑输入信号IK2、ISB2、IQA和IFU执行“与”运算，以产生停止逻辑输出信号S2。由此，在逻辑输入信号IK2、ISB2、IQA和IFU中任一者具有“0”电平的情况下，停止逻辑输出信号S2具有“0”电平。
由此可见，停止逻辑部也易扩展，并可作为独立单元再次进行逻辑设计，以用于组建符合实际需求的电动机控制逻辑电路。停止逻辑部具有开放性，意味着任何具体的停止逻辑输入信号均可轻松的组合到本逻辑部中而不影响该逻辑部的结构和输出。
从以上描述可以看出，启动逻辑部、启动准备条件逻辑部和/或停止逻辑部的逻辑是可扩展的，扩展的信号越多，表明逻辑部的功能性越强，适用的范围越广。但对于实际应用来说，扩展的信号越多，控制设备的输入信号就要增加，对于一个具体的控制设备产品的尺寸就要增大，成本也将增大。如何解决好这个问题属于控制设备产品标准化、模块化的范畴，这需要对用户的实际功能需求进行实际分析。
另外，本发明的实施例中仅对直接启动控制进行了描述，但本发明同样适用于诸如可逆控制(正反转控制)、双速控制、星-三角起动控制等其它控制。这些其它控制仅略微增加控制信号的数量，但不会改变本发明的控制逻辑的整体架构，即，控制逻辑部仍由启动逻辑部和/或启动准备条件逻辑部和/或停止逻辑部组成。
总之，根据本发明，电动机控制逻辑电路具有通用性强、易扩展等特点。在此情况下，在兼顾各种用户需求，合理选择输入点的数量，满足各种启动或控制方式的需求及相应的配套控制逻辑的情况下，能够根据本发明的设计精神提供产品的标准化、模块化设计方案，可使产品具备通用性强、运用灵活及使用广泛的效果。
第二变形示例
在前面实施例中，电动机控制逻辑电路包括控制逻辑部11和控制执行部12，其中，控制逻辑部111包括启动逻辑部111、启动准备条件逻辑部112和停止逻辑部113，且控制执行部12包括开关器件SW1和SW2。此时，电动机控制逻辑电路能够用于电动机的启动和停止操作的控制。
图7示出了具有另一构造的电动机控制逻辑电路的整体构造。如图7所示，电动机控制逻辑电路包括上述的控制逻辑部11-1和控制执行部12-1。控制逻辑部11-1仅包括启动逻辑部111。相应地，控制执行部12-1仅包括上述的开关器件SW1。
从图7可以看出，在接触器KM的线圈的供电电路中，开关器件SW1取代了图1所示的并联结构中的第一支路和第二支路。图7的线圈供电电路中的其它部分与图1相同。参照图7，启动逻辑部111直接产生启动逻辑输出信号S1。
根据本实施例的电动机控制逻辑电路仅能够实现电动机的启动操作的控制。
另外，图8示出了具有另一构造的电动机控制逻辑电路的整体构造。如图8所示，电动机控制逻辑电路包括控制逻辑部11-2和控制执行部12-2。控制逻辑部11-2仅包括上述的启动逻辑部111和启动准备条件逻辑部112。相应地，控制执行部12-2仅包括上述的开关器件SW1。
从图8可以看出，在接触器KM的线圈的供电电路中，开关器件SW1取代了图1所示的并联结构中的第一支路和第二支路，并且图1所示的并联结构中的断路器辅助触点QAs被省略。图8的线圈供电电路中的其它部分与图1相同。
根据本实施例的电动机控制逻辑电路仅能够实现电动机的启动操作的控制，且考虑了电动机启动之前的准备条件是否得到满足。
另外，图9示出了具有另一构造的电动机控制逻辑电路的整体构造。如图9所示，电动机控制逻辑电路包括控制逻辑部11-3和控制执行部12-3。控制逻辑部11-3仅包括上述的停止逻辑部113。相应地，控制执行部12-3仅包括上述的开关器件SW2。
从图9可以看出，在接触器KM的线圈的供电电路中，开关器件SW2取代了图1所示的串联结构中的接点SB2和K2。图9的线圈供电电路中的其它部分与图1相同。
根据本实施例的电动机控制逻辑电路仅能够实现电动机的停止操作的控制。
尽管在上面已经参照附图说明了根据本发明的电动机控制逻辑电路，但是本发明不限于此，且本领域技术人员应理解，在不偏离本发明随附权利要求书限定的实质或范围的情况下，可以做出各种改变、组合、次组合以及变型。

Claims (5)

1.一种用于控制交流电动机的电动机控制逻辑电路，其包括：
控制逻辑部，所述控制逻辑部包括启动逻辑部、启动准备条件逻辑部和停止逻辑部，其中，所述启动逻辑部对利用逻辑电平来模拟所述电动机的启动动作的启动逻辑输入信号执行逻辑运算，其中，所述启动准备条件逻辑部对利用逻辑电平来模拟所述电动机的启动准备条件的启动准备条件逻辑输入信号执行逻辑运算，其中，所述停止逻辑部对利用逻辑电平来模拟所述电动机的停止动作的停止逻辑输入信号执行逻辑运算，并产生用于停止所述电动机的停止逻辑输出信号，其中，所述控制逻辑部对所述启动逻辑部的逻辑运算结果和所述启动准备条件逻辑部的逻辑运算结果执行逻辑运算，并产生用于启动所述电动机的启动逻辑输出信号；以及
控制执行部，其在从所述控制逻辑部接收到所述启动逻辑输出信号时闭合接触器的线圈的供电电路，并在从所述控制逻辑部接收到所述停止逻辑输出信号时断开所述接触器的所述线圈的供电电路，其中，所述接触器用于控制所述电动机的供电电路的闭合/断开，
其中，所述控制执行部包括形成常开接点的第一开关器件和形成常闭节点的第二开关器件，所述启动逻辑输出信号作用于所述第一开关器件，所述停止逻辑输出信号作用于所述第二开关器件，并且所述第一开关器件、所述第二开关器件和所述接触器的所述线圈串联连接在所述线圈的供电电路中，并且
其中，所述接触器的常开辅助触点并联连接在所述第一开关器件的两端，以用于提供自保持功能。
2.根据权利要求1所述的电动机控制逻辑电路，其中，
所述启动逻辑输入信号是对应于至少两种启动操作的启动逻辑输入信号，
所述启动逻辑部对与所述至少两种启动操作中的第一启动操作对应的所述启动逻辑输入信号执行与运算，并产生第一中间启动逻辑信号，
所述启动逻辑部对与所述至少两种启动操作中的第二启动操作对应的所述启动逻辑输入信号执行与运算，并产生第二中间启动逻辑信号，并且
所述启动逻辑部对所述第一中间启动逻辑信号和所述第二中间启动逻辑信号执行或运算。
3.根据权利要求1所述的电动机控制逻辑电路，其中，
所述启动准备条件逻辑部对所述启动准备条件逻辑输入信号执行与运算。
4.根据权利要求1所述的电动机控制逻辑电路，其中，
所述电动机控制逻辑电路对所述启动逻辑部的逻辑运算结果和所述启动准备条件逻辑部的逻辑运算结果执行与运算。
5.一种用于控制交流电动机的电动机控制方法，其包括：
对利用逻辑电平来模拟所述电动机的启动动作的启动逻辑输入信号执行第一逻辑运算；
对利用逻辑电平来模拟所述电动机的启动准备条件的启动准备条件逻辑输入信号执行第二逻辑运算；
对所述第一逻辑运算的结果和所述第二逻辑运算的结果执行逻辑运算，并产生用于启动所述电动机的启动逻辑输出信号；
对利用逻辑电平来模拟所述电动机的停止动作的停止逻辑输入信号执行逻辑运算，并产生用于停止所述电动机的停止逻辑输出信号；
响应于所述启动逻辑输出信号，通过形成常开接点的第一开关器件来闭合接触器的线圈的供电电路，并响应于所述停止逻辑输出信号，通过形成常闭接点的第二开关器件来断开所述接触器的所述线圈的供电电路，其中，所述接触器用于控制所述电动机的供电电路的闭合/断开，所述启动逻辑输出信号作用于所述第一开关器件，所述停止逻辑信号作用于所述第二开关器件，并且所述第一开关器件、所述第二开关器件和所述线圈串联连接在所述线圈的供电电路中，并且其中，所述接触器的常开辅助触点并联连接在所述第一开关器件的两端，以用于提供自保持功能。
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