液压与气动技术
第八单元 电气动程序控制系统
宋志刚
2005－ 6－ 20
2009年 11月 11日星期三深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
教学内容：
? 电气控制的基本知识
? 电气回路图绘图原则
? 基本电气回路 （重点）
? 电气动程序回路设计 （难点）
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电气 -气动控制系统主要是 控制电磁阀的换向, 其特点是响应快,
动作准确, 在气动自动化应用中相当广泛 。
电气 -气动控制回路图包括 气动回路和电气回路 两部分 。 气动回路
一般指 动力部分, 电气回路则为 控制部分 。 通常在设计电气回路之前,
一定要先设计出气动回路, 按照动力系统的要求, 选择采用何种形式
的电磁阀来控制气动执行件的运动, 从而设计电气回路 。 在设计中气
动回路图和电气回路图必须分开绘制 。 在整个系统设计中, 气动回路
图按照习惯放置于电气回路图的 上方或左侧 。 本章主要介绍有关电气
控制的基本知识及常用电气回路的设计 。
0.绪论
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电气控制回路主要由 按钮开关, 行程开关, 继
电器及其触点, 电磁铁线圈 等组成 。 通过按钮或行
程开关使电磁铁通电或断电, 控制触点接通或断开
被控制的主回路, 这种回路也称为继电器控制回路 。
电路中的触点有 常开触点和常闭触点 。
1,常用电气元件基本符号
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１, 控制继电器
控制继电器是一种当输入量变化到一定值时，电磁铁
线圈通电励磁，吸合或断开触点，接通或断开交、直流小
容量控制电路中的自动化电器。它被广泛应用于电力拖动、
程序控制、自动调节与自动检测系统中。控制继电器种类
繁多，常用的有 电压继电器、电流继电器、中间继电器、
时间继电器、热继电器、温度继电器 等。在电气 -气动控制
系统中常用的是 中间继电器和时间继电器 。图 13-1所示为
中间继电器的外形图。
1,常用电气元件基本符号
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图 13-1中间继电器外形图 图 13-2中间继电器原理图
1,常用电气元件基本符号
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（１） 中间继电器（ Relay）
中间继电器由一个 线圈、一个铁芯、衔铁、复位弹簧、一组
触点及端子组 成，如图 13-2所示，由线圈产生的磁场来接通或断
开触点。当继电器线圈流过电流时，衔铁就会在电磁吸力的作用
下克服弹簧压力，使常闭触点断开，常开触点闭合；当继电器线
圈无电流时，电磁力消失，衔铁在返回弹簧的作用下复位，使常
闭触点闭合，常开触点打开，图 13-3为其线圈及触点符号。
继电器线圈消耗电力很小, 故用很小的电流通过线圈即可使
电磁铁激磁, 而其控制的触点, 可通过相当大的电压电流, 此乃
所谓继电器触点的容量放大机能 。
1,常用电气元件基本符号
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图 13-3 继电器线圈及触点符号
1,常用电气元件基本符号
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（ 2） 时间继电器 （ Timer）
时间继电器目前在电气控制回路中应用非常广泛 。 它与中间继电器
相同之处是由线圈与触点构成, 而不同的是当输入信号时, 电路中的
触点经过一定时间后才闭合或断开 。
按照其输出触点的动作形式分为以下两种 （ 见图 13-4）,
① 延时闭合继电器 — （ On delay timer）,当继电器线圈流过电流时, 经
过预置时间延时, 继电器触点闭合；当继电器线圈无电流时, 继电器
触点断开 。
② 延时断开继电器 — （ Off delay tmer）,当继电器线圈流过电流时, 继
电器触点闭合；当继电器线圈无电流时, 经过预置时间延时, 继电器
触点断开 。
1,常用电气元件基本符号
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（ １ ） 时间继电器 （ Timer）
1,常用电气元件基本符号
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（ １ ） 时间继电器 （ Timer）
1,常用电气元件基本符号
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电气回路图通常以一种层次分明
的梯形法表示, 也称梯形图 。 它是
利用电气元件符号进行顺序控制系
统设计的最常用的一种方法 。 梯形
图表示法可分为水平梯形回路图及
垂直梯形回路图两种 。
如图 13-5所示为水平型电路图,
图形上下两平行线代表控制回路图
的电源线, 称为母线 。
2、电气回路图绘图原则
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梯形图的绘图原则为：
1,图形上端为火线, 下端为接地线 。
2,电路图的构成是由左而右进行 。 为便于读图, 接线上要加上线号 。
3,控制元件的连接线, 接于电源母线之间, 且应力求直线 。
4,连接线与实际的元件配置无关, 其由上而下, 依照动作的顺序来决定 。
5,连接线所连接的元件均以电气符号表示, 且均为未操作时的状态 。
6,在连接线上, 所有的开关, 继电器等的触点位置由水平电路的上侧的
电源母线开始连接 。
7,一个梯形图网络有多个梯级组成, 每个输出元素 （ 继电器线圈等 ） 可
构成一个梯级 。
8,在连接线上, 各种负载, 如继电器, 电磁线圈, 指示灯等的位置通常
是输出元素, 要放在在水平电路的下侧 。
9,在以上的各元件的电气符号旁注上文字符号 。
2、电气回路图绘图原则
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1,是门电路 （ YES）
是门电路是一种简单的通断电
路，能实现是门逻辑电路。图 13-6
为是门电路，按下按钮 PB，电路 1
导通，继电器线圈 K励磁，其常开
触点闭合，电路 2导通，指示灯亮。
若放开按钮，则指示灯熄灭。
3,基本电气回路
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2,或门电路 （ OR）
如图 13-7所示的或门电路也称
为并联电路 。 只要按下三个手动
按钮中的任何一个开关使其闭合,
就能使继电器线圈 K通电 。 例如要
求在一条自动生产线上的多个操
作点可以进行作业 。 或门电路的
逻辑方程为 S=a+b+c。
3,基本电气回路
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3,与门电路 （ AND）
如图 13-8所示的与门电路也称为串
联电路 。 只有将按钮 a,b,c同时按下,
则电流通过继电器线圈 K。 例如一台设
备为防止误操作, 保证安全生产, 安装
了两个启动按钮, 只有操作者将两个气
动按钮同时按下时, 设备才能开始运行 。
与门电路的逻辑方程为 S=a.b.c
3,基本电气回路
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4,自保持电路
自保持电路又称为
记忆电路, 在各种液,
气压装置的控制电路
中很常用, 尤其是使
用 单电控电磁换向阀
控制液, 气压缸的运
动时, 需要自保持回
路 。
3,基本电气回路
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5,互锁电路
互锁电路用于防止错误动作的发生, 以保护
设备, 人员安全 。 如电机的正转与反转, 气缸
的伸出与缩回, 为防止同时输入相互矛盾的动
作信号, 使电路短路或线圈烧坏, 控制电路应
加互锁功能 。 如图 13-10所示, 按下按钮 PB1，
继电器线圈 K1得电, 第 2条线上的触点 K1闭合,
继电器 K1形成自保, 第 3条线上 K1的常闭触点
断开, 此时若再按下按钮 PB2,继电器线圈 K2
一定不会得电 。 同理, 若先按按钮 PB2,继电器
线圈 K2得电, 继电器线圈 K1也一定不会得电 。
3,基本电气回路
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6,延时电路
随着自动化设备的功能和工序越来越复杂, 各工序之间需要按一定
的时间紧密巧妙地配合, 要求各工序时间可在一定时间内调节, 这需
要利用延时电路来加以实现 。 延时控制分为两种, 即 延时闭合和延时
断开 。
如图 13-11a为延时闭合电路, 当按下开关 PB后, 延时继电器 T开始
计时, 经过设定的时间后, 时间继电器触点闭合, 电灯点亮 。 放开 PB
后, 继电器 T立即断开, 电灯熄灭 。 图 13-11b为延时断开电路, 当按下
开关 PB后, 时间继电器 T的触点也同时接通, 电灯点亮, 当放开 PB后,
延时断开继电器开始计时, 到规定时间后, 时间继电器触点 T才断开,
电灯熄灭 。
3,基本电气回路
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（ a） 延时闭合 （ b） 延时断开
图 13-11延时电路
3,基本电气回路
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在设计电气 — 气动程序控制系统时，应将电气控制回路
和气动动力回路分开画，两个图上的文字符号应一致，以
便对照。
电气控制回路的设计方法有多种，本章主要介绍 直觉
法和串级法 。
4、电气 — 气动程序回路设计
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1,用直觉法 （ 经验法 ） 设计电气回路图
用直觉法设计电气回路图即是 应用气动的基本控制方法和自身的经
验来设计 。 是用此方法设计控制电路的优点是,适用于较简单的回路
设计, 可凭藉设计者本身的积累经验, 快速的设计出控制回路 。
但此方法的缺点是,设计方法较主观, 对于较复杂的控制回路不宜
设计 。 在设计电气回路图之前, 必须首先设计好气动动力回路, 确定
与电气回路图有关的主要技术参数 。 在气动自动化系统中常用的主控
阀有 单电控两位三通换向阀, 单电控两位五通换向阀, 双电控两位五
通换向阀, 双电控三位五通换向阀 四种 。
4、电气 — 气动程序回路设计
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用直觉法设计控制电路, 必须从以下几方面考虑：
（ 1） 分清电磁换向阀的结构差异 。
（ 2） 注意动作模式 。
（ 3） 对行程开关 （ 或按钮开关 ） 是常开触点还是常闭触点
的判别 。
4、电气 — 气动程序回路设计
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（ 1）用两位五通单电控电磁换向阀控制单气缸运动
例 13-1 单气缸自动单往复回路,利用手动按钮控制单
电控两位五通电磁阀来操纵单气缸实现单个循环。动力回
路如图 13-12（ a），动作流程如下方框图表示，依照设计
步骤完成 13-12（ b）所示电气回路图。
4、电气 — 气动程序回路设计
活塞杆压
下 a1使线
圈断电
活塞杆前
进且持续
使电磁阀
线圈通电
启动按钮 活塞杆退
回原位
1 2 3 4 5
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（ 1）用两位五通单电控电磁换向阀控
制单气缸运动
例 13-1 单气缸自动单往复回路：
利用手动按钮控制单电控两位五通
电磁阀来操纵单气缸实现单个循环。
动力回路如图 13-12（ a），动作流程
如下方框图表示，依照设计步骤完
成 13-12（ b）所示电气回路图。
4、电气 — 气动程序回路设计
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① 设计步骤
a．将启动按钮 PB1及继电器 K置于 1号线上，继电器的常开触点 K及电磁阀线圈 YA
置于 3号线上。这样当 PB1一按下，电磁阀线圈 YA通电，电磁阀换向，活塞前进，
完成方框 1,2的要求。如图 13-12（ b）的 1和 3号线。
b．由于 PB1为一点动按钮，手一放开，电磁阀线圈 YA就会断电，则活塞后退。为
使活塞保持前进状态，必须将继电器 K所控制的常开触点接于 2号线上，形成一
自保电路，完成方框 3的要求。如图 13-12（ b）的 2号线。
c．将行程开关 a1的常闭触点接于 1号线上，当活塞杆压下 a1，切断自保电路，电磁
阀线圈 YA断电，电磁阀复位，活塞退回，完成方框 5的要求。图 13-12（ b）中
的 PB2为停止按钮。
②动作说明
a．将启动按钮 PB1按下，继电器线圈 K通电，控制 2和 3号线上所控制得常开触点闭
合，继电器 K自保，同时 3号线接通，电磁阀线圈 YA通电，活塞前进。
活塞杆压下行程开关 a1，切断自保电路,1和 2号线断路，继电器线圈 K断电,K
所控制的触点恢复原位。同时 3号线断路，电磁阀线圈 YA断电，活塞后退。
4、电气 — 气动程序回路设计
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例 13-2 单气缸自动连续往复回路
动力回路如图 13-13（ a），动作流程如下方框图表示。依照设
计步骤完成 13-13（ b）所示电气回路图。
4、电气 — 气动程序回路设计
活塞杆压
下 a1使线
圈断电
活塞杆前
进且持续
使电磁阀
线圈通电启动按钮
活塞杆退
回压下 a0
1 2 3 4 5
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例 13-2 单气缸自动连续往复回路
动力回路如图 13-13（ a），动作流程如下方框图表示。
依照设计步骤完成 13-13（ b）所示电气回路图。
4、电气 — 气动程序回路设计
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① 设计步骤
a,将启动按钮 PB1及继电器 K1置于 1号线上，继电器的常开触点 K1置于
2号线上并与 PB1并联和 1号线形成一自保电路。在火线上加一继电器
K1的常开触点。这样当 PB1一按下，继电器 K1线圈所控制的常开触
点 K1闭合,3,4和 5号线上才接通电源。
b．为得到下一次循环的开始，必须多加一个行程开关，使活塞杆退回
压到 a0再次使电磁阀通电。为完成这一功能,a0以常开触点形式接于
3号线上，系统在未起动之前活塞杆压在 a0上，故 a0的起始位置是接
通的。
c.由图 13-12b稍加修改，即可得到电气回路图 13-13（ b）。
4、电气 — 气动程序回路设计
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② 动作说明
a．启动按钮 PB1按下，继电器线圈 K1通电,2号线和火线上的 K1所控制得常开触
点闭合，继电器 K1形成自保。
b,3号线接通，继电器 K2通电,4和 5号线上的继电器 K2的常开触点闭合，继电器
K2形成自保。
c,5号线接通，电磁阀线圈 YA通电，活塞前进。
d．当活塞杆压下 a1时，继电器线圈 K2断电,K2所控制的常开触点恢复原位，继
电器 K2的自保电路断开,4和 5号线断路，电磁阀线圈 YA断电，活塞后退。
e．活塞退回压下 a0时，继电器线圈 K2又通电，电路动作由 b开始。
f．如按下 PB2，则继电器线圈 K1和 K2断电，活塞后退。 PB2为急停或后退按钮。
4、电气 — 气动程序回路设计
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例 13-3 单气缸延时单往复运动回路
动力回路如图 13-14（ a）, 位移 — 步骤图如图 13-14（ b）,
动作流程如下方框图表示, 依照设计步骤完成 13-14（ c）
所示电气回路图 。
4、电气 — 气动程序回路设计
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例 13-3 单气缸延时单往复运动回路
动力回路如图 13-14（ a）, 位移 — 步骤图如图 13-14（ b）,
动作流程如下方框图表示, 依照设计步骤完成 13-14（ c）
所示电气回路图 。
4、电气 — 气动程序回路设计
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① 设计步骤
a,将启动按钮 PB1及继电器 K置于 1号线上, 继电器的常开触点 K及电磁
阀线圈 YA置于 4号线上, 这样当 PB1一按下, 电磁阀线圈通电, 完成
方框 1和 2 的要求 。
b,当 PB1松开, 电磁阀线圈 YA断电, 活塞后退 。 为使活塞保持前进, 必
须将继电器 K的常开触点接于 2号线上, 且和 PB1并联, 和 1号线构成一
自保电路, 从而完成方框 3的要求 。
c,将行程开关 a1的常开触点和定时器线圈 T连接于 3号线上 。 当活塞杆前
进压下 a1时, 定时器动作, 计时开始, 如此完成方框 4的要求 。
d,定时器 T的常闭触点接于 1号线上 。 当定时器动作, 计时终止, 定时器
的触点 T断开, 电磁阀线圈 YA断电, 活塞后退, 从而完成方框 5,6和 7
的要求 。 如图 13-14（ c） 所示 。
4、电气 — 气动程序回路设计
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② 动作说明
a．按下按钮 PB1，继电器线圈 K通电,2和 4号线上 K所控制的常开触点闭
合，继电器 K形成自保。且 4号通路，电磁铁线圈 YA通电，活塞前进。
b．活塞杆压下 a1，定时器动作，经过设定时间 T，定时器所控制的常闭
触点断开，继电器 K断电，继电器所控制的触点复位。
c.4号线开路，电磁铁线圈 YA断电，活塞后退。
d.活塞杆一离开 a1,定时器线圈 T断电, 其所控制的常闭触点复位 。
4、电气 — 气动程序回路设计
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总结,用两位五通双电控电磁换向阀控制单气缸运动
由上所述, 使用单电控电磁阀控制气缸运动, 由于
电磁阀的特性, 控制电路上必须有自保电路 。 而两位
五通双电控电磁阀有记忆功能, 且阀芯的切换只要一
个脉冲信号即可, 控制电路上不必考虑自保, 电气回
路的设计简单 。
4、电气 — 气动程序回路设计
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例 13-4 单气缸自动单往复回路
利用手动按钮使气缸前进，到达预定位置自动后退。
动力回路如图 13-15a，动作流程如下方框图表示，依照
设计步骤完成 13-15b所示电气回路图。
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例 13-4 单气缸自动单往复回路
利用手动按钮使气缸前进，到达预定位置自动后退。
动力回路如图 13-15a，动作流程如下方框图表示，依照
设计步骤完成 13-15b所示电气回路图。
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例 13-4 单气缸自动单往复回路
①设计步骤
a．将启动按钮 PB1和电磁阀线圈 YA1置于 1号线上。当 PB1一按下立即放
开，线圈 YA1通电，电磁阀换项，活塞前进，达到方框 1,2和 3的要求。
ｂ．将行程开关 a1以常开触点的形式和线圈 YA0置于 2号线上。当活塞前
进压下 a1时,YA0通电，电磁阀复位，活塞后退，完成方框和 5的要求。
电路如图 13-15（ b）所示。
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例 13-5 单气缸自动连续往复回路
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例 13-5 单气缸自动连续往复回路
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例 13-5 单气缸自动连续往复回路
①设计步骤
a．将启动按钮 PB1和继电器线圈 K置于 1号线上,K所控制的常开触点接与 2号线
上。当按下 PB1后立即放开,2号线上 K的常开触点闭合，继电器 K自保，则 3和
4号线有电。
b．电磁铁线圈 YA1置于 3号线上。当按下 PB1，线圈 YA1通电，电磁阀换项，活
塞前进，完成方框 1,2和 3的要求。
c．行程开关 a1以常开触点的形式和电磁铁线圈 YA0接于 4号线上。当活塞杆前进
压下 a1时，线圈 YA0通电，电磁阀复位，气缸活塞后退，完成方框 4的要求。
d,为得到下一次循环, 必须加一个起始行程开关 a0,使活塞杆后退, 压下 a0时,
将信号传给线圈 YA1,使 YA1再通电 。 为完成此项工作, a0以常开触电的形式
接与 3号线上 。 系统在未启动之前, 活塞在起始点位置, a0被活塞杆压住, 故
其起始状态为接通状态 。 PB2为停止按钮 。 电路如图 13-16（ b） 所示 。
4、电气 — 气动程序回路设计
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例 13-5 单气缸自动连续往复回路
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例 13-5 单气缸自动连续往复回路
②动作说明
a,按下 PB1,继电器线圈 K通电, 2号线上的继电器常开触点闭合, 继电
器 K形成自保, 且 3号线接通, 电磁铁线圈 YA1通电, 活塞前进 。
b,当活塞杆一离开 a0,电磁铁线圈 YA1通电即断电 。
c,当活塞杆前进压下 a1时, 4号线接通, 电磁铁线圈 YA0通电, 活塞退回 。
当活塞杆后退压下 a0时, 3号线又接通, 电磁铁线圈 YA1再次通电, 第
二个循环开始 。
图 13-16（ b） 所示电路图的缺点是,当活塞前进时, 按下停止按钮
PB2,活塞杆前进且压在形成开关 a1上, 活塞无法退回起始位置 。 为使
按下停止按钮 PB2,无论活塞处于前进还是后退状态, 均能使活塞马上
退回起始位置 。 将按钮开关 PB2换成按钮转换开关, 其电路图如图 13-
17所示 。
4、电气 — 气动程序回路设计
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2.用串级法设计电气回路图
以上用经验法设计电气回路图，对于复杂的电路容易出错。本节
介绍串级法设计电气回路，其大原则与前述设计纯气动控制回路相
类似。
用串级法设计电气回路并不能保证使用最少的继电器，但却能提
供一种方便而有规则可依的方法 。根据此法设计的回路易懂，可不
必借助位移－步骤图来分析其动作，可减少对设计技巧和经验的依
赖。
用串级法既适用于双电控电磁阀也适用于单电控电磁阀控制的电
气回路。
4、电气 — 气动程序回路设计
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用串级法设计电气回路的基本步骤如下：
①画出气动动力回路图，按照程序要求确定行程开关位置，
并确定使用双电控电磁阀或单电控电磁阀。
②按照气缸动作的顺序分组。
③根据各气缸动作的位置，决定其行程开关。
④根据第３步骤画出电气回路图。
⑤加入各种控制继电器和开关等辅助元件。
4、电气 — 气动程序回路设计
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（１）使用双电控电磁阀的电气回路图设计
如前所述的气路设计串级法，气缸的动作顺序经分组后，在任意时间，只有其中某一组在动作
状态中，如此可避免双电控电磁阀因误动作而导致通电，其详细设计步骤如下：
①写出气缸的动作顺序并分组，分组的原则使每个气缸的动作在每组中仅出现一次，即同一组中气缸的
英文字母代号不得重复出现。
②每一组用一个继电器控制其动作，且在任意时间，仅其中一组继电器处于动作状态中。
③第一组继电器由启动开关串联最后一个动作所触动的行程开关的常开触点控制，并形成自保。
④各组的输出动作按照各气缸的运动位置及所触动的行程开关确定，并按顺序完成回路设计。
⑤第二组和后续各组继电器由前一组气缸最后触动的行程开关的常开触点串联前一组继电器的常开触点
控制，并形成自保。由此可避免行程开关被触动一次以上而产生错误的顺序动作，或是不按正常顺
序触动行程开关造成的影响。
⑥每一组继电器的自保回路由下一组继电器的常闭触点切断，但最后一组继电器除外。最后一组继电器
的自保回路是由最后一个动作完成时所触动的形成开关的常闭触点切断。
⑦如有动作两次以上的电磁铁线圈，必须在其动作回路上串联该动作所属组别的继电器的常开触点，以
避免逆向电流造成不正确的继电器或电磁线圈被激磁。
通常如将动作顺序分成两组，只需用一个继电器，（一组用继电器常开触点，一组用继电器常闭触
点）；如将动作顺序分成 3组以上，则每一组用一个继电器控制，在任意时间，只有一个继电器通电。
4、电气 — 气动程序回路设计
2009年 11月 11日星期三深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
例 13-6 A,B两缸的动作顺序为 A+B+B-A-，两缸的位
移 — 步骤图如图 13-18（ a），其动力回路如图 13-18（ b），
试设计其电气回路图。
4、电气 — 气动程序回路设计
2009年 11月 11日星期三深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
① 设计步骤
a.将两缸的动作按顺序分组，如图 13-18（ c）。
4、电气 — 气动程序回路设计
2009年 11月 11日星期三深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
① 设计步骤
b．由于动作顺序只分成两组，故只用 1个继电器控制即可。第 1组由继电
器常开触点控制，第 2组由继电器常闭触点控制 。
c．首先建立启动回路。将启动按钮 PB1和继电器线圈 K1置于 1号线上，继
电器 K1的常开触点置于 2号线上且和启动按钮并联。这样，当按下启动
按钮 PB1，继电器线圈 K1通电并自保。
d．第 1组的第一个动作为 A缸伸出，故将 K1的常开触点和电磁线圈 YA1串
联于 3号线上。这样，当 K1通电,A缸即伸出。电路如图 13-19（ a）所
示。
4、电气 — 气动程序回路设计
2009年 11月 11日星期三深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
① 设计步骤
e,当 A缸前进压下行程开关 a1时, 发信号使
B缸伸出, 故将 a1的常开触点和电磁线圈
YB1串联于 4号线上且和电磁线圈 YA1并
联 。 电路如图 13-19（ b） 所示 。
f,当 B缸伸出压下行程开关 b1，产生换组动
作（由 1换到 2），即线圈 K1断电，故必须
将 b1的常闭触点接于 1号线上。
4、电气 — 气动程序回路设计
2009年 11月 11日星期三深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
① 设计步骤
g,第 2组的第一个动作为 B-,故将 K1的常闭触点和电磁线圈 YB0串联于 5
号线上 。 电路如图 13-19（ c） 所示 。
h,当 B缸缩回压下行程开关 b0时, 使 A缸缩回, 故将 b0的常开触点和电磁
线圈 YA0串联且和电磁线圈 YB0并联 。
4、电气 — 气动程序回路设计
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① 设计步骤
i,将行程开关 a0的
常开触点接于 5号
线上, 目的是防止
在未按下启动按钮
PB1前, 电磁线圈
YA0和 YB0通电 。
j,完成电路如图 13-
19（ d） 所示 。
4、电气 — 气动程序回路设计
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② 动作说明
a．按下启动按钮，继电器 K1通电,2和 3号线上 K1所控制的常开触点闭合,5号线
上的常闭触点断开，继电器 K1形成自保。
b．此时,3号线通路,5号线断路。电磁线圈 YA1通电,A缸前进。 A缸伸出压下
行程开关 a1,a1闭合,4号线通路，电磁线圈 YB1通电,B缸前进。
c,B缸前进压下行程开关 b1,b1断开，电磁线圈 K1断电,K1控制的触点复位，继
电器 K1的自保消失,3号线断路,5号线通路。此时电磁线圈 YB0通电,B缸缩
回。
d,B缸缩回压下行程开关 b0,b0点闭合,6号线通路，电磁线圈 YA0通电,A缸缩
回。
e,A缸后退压下 a0,a0断开。
由以上动作可知，采用串级法设计控制电路可防止电磁线圈 YA1和 YA0及 YB1
和 YB0同时通电的事故发生。
4、电气 — 气动程序回路设计
2009年 11月 11日星期三深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
例 13-7 A,B两缸的位移 — 步骤图如图 13-20（ a）所
示，其动力回路如图 13-18（ b），试设计其电气回路图。
4、电气 — 气动程序回路设计
2009年 11月 11日星期三深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
① 设计步骤
a．将两缸的动作按顺序分组，如图 13-
20（ b）所示。
b．动作顺序分成三组。第 1组由继电器 K1
控制，第 2组由继电器 K2控制，第 3组由
继电器 K3控制。
c．首先建立启动回路。将启动按钮 PB1，
行程开关 b0的常开触点和继电器线圈 K1
置于 1号线上,K1的常开触点置于 2号线
上和 PB1及 b0并联。
4、电气 — 气动程序回路设计
2009年 11月 11日星期三深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
d.K1的常开触点及电磁线圈 YA1串联于 3号线上。这样，当
启动按钮 PB1按下，继电器 K1自保,A缸伸出，电路如图
10-21（ a）所示。
4、电气 — 气动程序回路设计
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e.当 A缸伸出压下行程开关 a1要产生换组动作（由 1组换到 2
组），即使继电器线圈 K2通电，同时使继电器线圈 K1断电。
要完成此功能，将 K1的常开触点、行程开关 a1和继电器线
圈 K2串联于 4号线上。继电器 K2的常开触点接于 5号线上且
和继电器 K1的常开触点及 a1并联，同时将 K2的常闭触点串
联到 2号线上。这样，当 A缸伸出压下 a1，继电器线圈 K2通
电形成自保。 2号线上 K2的常闭触电断开，继电器线圈 K1
断电。电路如图 13-21（ b）所示。
4、电气 — 气动程序回路设计
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f,继电器 K2的常开触点及电磁线圈 YA0串联于 6号线上, 当 K2通电, 则 A缸缩回 。
g．当 A缸缩回压下行程开关 a0时，导致 B缸伸出，故将 a0的常开触点及电磁线圈
YB1置于 7号线上。
h．当 B缸伸出压下行程开关 b1导致定时器动作，产生时间延时，故将 b1的常开触
点和定时器线圈 T置于 8号线上，电路如图 13-21（ c）所示。
4、电气 — 气动程序回路设计
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i,当定时器设定时间到, 产生换组动作 （ 由 2组换到 3组 ）, 使继电
器线圈 K3通电, 同时使继电器线圈 K2断电 。 要完成此项功能,
将继电器 K2的常开触点, 定时器 T的常开触点及继电器 K3线圈
置于 9号线上, 同时将继电器 K3的常闭触点串联在 5号线上 。 这
样, 当定时器时间终了, 定时器的常开触点闭合, 继电器线圈
K3通电, 5号线上的 K3的常闭触点分离, 继电器线圈 K2断电 。
j,将电磁线圈 YB0置于 10号线上与继电器线圈 K3并联 。 当 K3通电,
电磁线圈 YB0激磁, 气缸 B缩回 。
k,完成电路如图 13-21（ d） 所示 。
4、电气 — 气动程序回路设计
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② 动作说明
a,按下启动按钮, 1号线通路, 继电器线圈 K1通电, 2,3和 4号线
上 K1所控制的常开触点闭合, 继电器 K1自保 。
b,由于此时 3号线通路, 因此电磁线圈 YA1通电, A缸伸出 。
c,A缸伸出压下行程开关 a1,4号线通路, 继电器线圈 K2通电, 则
5,6和 9号线上所控制的常开触点闭合, 2号线上继电器 K2的常
闭触点分离, 并使 1和 2号线上所形成的自保电路消失, 线圈 K1
断电, 动作由第 1组换到第 2组 。
d, 6号线通路, 电磁线圈 YA0通电, A缸缩回 。
4、电气 — 气动程序回路设计
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② 动作说明
e,A缸缩回压下行程开关 a0,电磁线圈 YB1通电, B缸伸出 。
f,B缸伸出压下 b1时, 定时器线圈 T通电, 开始计时 。
g,设定时间到, 定时器线圈所控制的常开触点闭合, 9号线通路, 继
电器线圈 K3通电, 5号线上 K1的常闭触点分离, 4和 5号线上所形成
的自保电路消失, 继电器线圈 K2断电, 动作由第 2组换到第 3组 。
h, 继电器线圈 K3通电, 同时电磁线圈 YB0通电, B缸缩回 。
4、电气 — 气动程序回路设计
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② 动作说明
由以上动作说明可知, 在任一时间只有一个继电器线圈通电, 其
余断电, 则电磁线圈 YA1和 YA0 及 YB1和 YB0不会出现同时通电的
情况 。
如果要求的控制条件如下：
a,单循环 (可选择 )
b,连续循环
c,按下急停按钮, A,B两缸退回原始位置
则电气回路图改为图 13-22,图中 PB1为单循环按钮, SE为选择开
关, EM为急停按钮 。 EME为复位按钮 。
4、电气 — 气动程序回路设计
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（ 2） 使用单电控电磁阀的电气回路图设计
使用单电控电磁阀设计单电控电气回路，是让电磁线圈通电而使方向
控制阀换向，使气缸活塞杆伸出。要使气缸缩回，则使电磁阀断电，
电磁阀复位即可达到。
如前所述，在串级法中，当新的一组动作时，前一组的所有主阀断电。
因此，对于输出动作延续到后续各组再动作，必须在后续各组中再次
被激磁。
单电控电磁阀的控制回路在设计步骤上与双电控电磁阀的控制回路相
同，但通常将控制继电器线圈集中在回路左方，而控制输出电磁阀线
圈放在回路右方。
4、电气 — 气动程序回路设计
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例 13-8 A,B两缸的位移 — 步骤图如图 13-23（ a）所
示，其动力回路如图 13-23（ b），试设计其电气回路图。
4、电气 — 气动程序回路设计
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① 设计步骤
a．写出气缸的顺序动作并按串级法
分组。确定每个动作所触动的行程开
关。为表示电磁线圈的动作延续到后
续各组中，于动作顺序下方画出水平
箭头来说明线圈的输出动作必须维持
至该点。如图 13-23（ c）所示，电磁
线圈 YB1通电必须维持到 A缸后退行
程完成，当 A缸后退压下 a0时，线圈
YB1断点,B缸自动后退。
4、电气 — 气动程序回路设计
2009年 11月 11日星期三深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
① 设计步骤
b．动作分为两组由两个继电器分别
掌管。将启动按钮 PB1、行程开关 b0
及继电器线圈 K1置于 1号线上。 K1的
常开触点置于 2号线上且和 PB1和 b0并
联。将 K1的常开触点和电磁线圈 YA1
串联于 5号线上。这样当按下 PB1，电
磁线圈 YA1通电，继电器 K1形成自保。
电路如图 13-24（ a）所示。
4、电气 — 气动程序回路设计
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① 设计步骤
c,A缸伸出压下行程开关 a1而导
致 B缸伸出。因此，将继电器 K1
的常开触点、行程开关 a1和电磁
线圈 YB1串联于 6号线上。这样，
当 A缸伸出压下 a1，电磁线圈
YB1通电,B缸伸出。电路如图
13-24（ b）所示。
4、电气 — 气动程序回路设计
2009年 11月 11日星期三深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
① 设计步骤
d.B缸伸出压下行程开关 b1要产生换组动作（由 1换到 2）。将继电器 K1
的常开触点、行程开关 b1及继电器线圈 K2串联于 3号线上，继电器线圈
K2的常开触点接于 4号线上且和常开触点 K1和行程开关 b1并联。这样，
当 B缸伸出压下行程开关 b1时，继电器线圈 K2 通电，且形成自保，同时
1号线上的继电器线圈 K2的常闭触点分离，继电器线圈 K1断电，顺序动
作进入第 2组。电路如图所示。
4、电气 — 气动程序回路设计
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① 设计步骤
e．由于继电器 K1断电，则 5号线断路,A
缸缩回。为防止动作进入第 2组时 B缸与 A
缸同时缩回，必须于 7号线上加上继电器
K2的常开触点以延续电磁线圈 YB1通电。
f,A缸缩回压下行程开关 a0导致 B缸缩回。
因此将行程开关 a0的常闭触点串联于 3号
线上。这样当 A缸退回压下 a0，则继电器
线圈 K2断电,B缸缩回。
g,完成电路如图 13-24（ d）所示。
4、电气 — 气动程序回路设计
2009年 11月 11日星期三深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
② 动作说明
a．按下启动按钮 PB1,1号线通路，继电器线圈 K1通电,1,2,3,5及 6
号线上所控制的常开触点闭合，继电器线圈 K1形成自保。
b．此时 5号线通路，电磁线圈 YA1通电,A缸伸出。
c,A缸伸出压下 a1,6号线通路，电磁线圈 YB1通电,B缸前进。
d,B缸前进压下 b1,3号线通路，继电器线圈 K2通电,4和 7号线上 K2的常
开触点闭合,1号线上 K2的常闭触点分离，动作进入第 2组。
e．因继电器线圈 K1断电,K1所控制的触点复位，故 5号线断电，电磁线
圈 YA1断电,A缸缩回。
f.当 A缸缩回压下 a0，切断 3和 4号线所形成的自保电路。故继电器线圈 K2
断电,K2所控制的触点复位。 7号线断路，电磁线圈 YB1断电,B缸缩
回。
4、电气 — 气动程序回路设计
2009年 11月 11日星期三深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
? 电气控制的基本知识
? 电气回路图绘图原则
? 基本电气回路
? 电气气动程序回路设计气动程序控制回路
总结
2009年 11月 11日星期三深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
1) 时间继电器按照其输出触点动作形式不同，可分为哪两种？试画出其符号及时序图。
2) 简述中间继电器的工作原理 。
3) 简述电气回路图的画图原则 。
4) 何谓自保电路？
5) 何谓互锁电路？
6) 气动回路图如图 13-12（ a） 所示, 试设计一电气回路图能控制图中所示气缸实现单一
循环和连续往复循环动作 。
7) 试用串级法设计控制以下动作顺序 （ 单一循环 ） 的电气回路, 气缸的主控阀分别为两
位五通单电控电磁阀和两位五通双电控电磁阀 。
1） A- B- B+ A+
2 ) A+ A- B+ A+ A- B-
3） A+ B+ A- B-
4） A+ B+ C+ C- B- A-
5） A+ B+ B- C+ A- C-
6） A+ A- B+ B- C+ C-
7） A+ B+ C+ C- B- A-
思考题与习题
2009年 11月 11日星期三深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
Take a Break
第八单元 电气动程序控制系统
宋志刚
2005－ 6－ 20
2009年 11月 11日星期三深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
教学内容：
? 电气控制的基本知识
? 电气回路图绘图原则
? 基本电气回路 （重点）
? 电气动程序回路设计 （难点）
2009年 11月 11日星期三深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
电气 -气动控制系统主要是 控制电磁阀的换向, 其特点是响应快,
动作准确, 在气动自动化应用中相当广泛 。
电气 -气动控制回路图包括 气动回路和电气回路 两部分 。 气动回路
一般指 动力部分, 电气回路则为 控制部分 。 通常在设计电气回路之前,
一定要先设计出气动回路, 按照动力系统的要求, 选择采用何种形式
的电磁阀来控制气动执行件的运动, 从而设计电气回路 。 在设计中气
动回路图和电气回路图必须分开绘制 。 在整个系统设计中, 气动回路
图按照习惯放置于电气回路图的 上方或左侧 。 本章主要介绍有关电气
控制的基本知识及常用电气回路的设计 。
0.绪论
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电气控制回路主要由 按钮开关, 行程开关, 继
电器及其触点, 电磁铁线圈 等组成 。 通过按钮或行
程开关使电磁铁通电或断电, 控制触点接通或断开
被控制的主回路, 这种回路也称为继电器控制回路 。
电路中的触点有 常开触点和常闭触点 。
1,常用电气元件基本符号
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１, 控制继电器
控制继电器是一种当输入量变化到一定值时，电磁铁
线圈通电励磁，吸合或断开触点，接通或断开交、直流小
容量控制电路中的自动化电器。它被广泛应用于电力拖动、
程序控制、自动调节与自动检测系统中。控制继电器种类
繁多，常用的有 电压继电器、电流继电器、中间继电器、
时间继电器、热继电器、温度继电器 等。在电气 -气动控制
系统中常用的是 中间继电器和时间继电器 。图 13-1所示为
中间继电器的外形图。
1,常用电气元件基本符号
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图 13-1中间继电器外形图 图 13-2中间继电器原理图
1,常用电气元件基本符号
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（１） 中间继电器（ Relay）
中间继电器由一个 线圈、一个铁芯、衔铁、复位弹簧、一组
触点及端子组 成，如图 13-2所示，由线圈产生的磁场来接通或断
开触点。当继电器线圈流过电流时，衔铁就会在电磁吸力的作用
下克服弹簧压力，使常闭触点断开，常开触点闭合；当继电器线
圈无电流时，电磁力消失，衔铁在返回弹簧的作用下复位，使常
闭触点闭合，常开触点打开，图 13-3为其线圈及触点符号。
继电器线圈消耗电力很小, 故用很小的电流通过线圈即可使
电磁铁激磁, 而其控制的触点, 可通过相当大的电压电流, 此乃
所谓继电器触点的容量放大机能 。
1,常用电气元件基本符号
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图 13-3 继电器线圈及触点符号
1,常用电气元件基本符号
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（ 2） 时间继电器 （ Timer）
时间继电器目前在电气控制回路中应用非常广泛 。 它与中间继电器
相同之处是由线圈与触点构成, 而不同的是当输入信号时, 电路中的
触点经过一定时间后才闭合或断开 。
按照其输出触点的动作形式分为以下两种 （ 见图 13-4）,
① 延时闭合继电器 — （ On delay timer）,当继电器线圈流过电流时, 经
过预置时间延时, 继电器触点闭合；当继电器线圈无电流时, 继电器
触点断开 。
② 延时断开继电器 — （ Off delay tmer）,当继电器线圈流过电流时, 继
电器触点闭合；当继电器线圈无电流时, 经过预置时间延时, 继电器
触点断开 。
1,常用电气元件基本符号
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（ １ ） 时间继电器 （ Timer）
1,常用电气元件基本符号
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（ １ ） 时间继电器 （ Timer）
1,常用电气元件基本符号
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电气回路图通常以一种层次分明
的梯形法表示, 也称梯形图 。 它是
利用电气元件符号进行顺序控制系
统设计的最常用的一种方法 。 梯形
图表示法可分为水平梯形回路图及
垂直梯形回路图两种 。
如图 13-5所示为水平型电路图,
图形上下两平行线代表控制回路图
的电源线, 称为母线 。
2、电气回路图绘图原则
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梯形图的绘图原则为：
1,图形上端为火线, 下端为接地线 。
2,电路图的构成是由左而右进行 。 为便于读图, 接线上要加上线号 。
3,控制元件的连接线, 接于电源母线之间, 且应力求直线 。
4,连接线与实际的元件配置无关, 其由上而下, 依照动作的顺序来决定 。
5,连接线所连接的元件均以电气符号表示, 且均为未操作时的状态 。
6,在连接线上, 所有的开关, 继电器等的触点位置由水平电路的上侧的
电源母线开始连接 。
7,一个梯形图网络有多个梯级组成, 每个输出元素 （ 继电器线圈等 ） 可
构成一个梯级 。
8,在连接线上, 各种负载, 如继电器, 电磁线圈, 指示灯等的位置通常
是输出元素, 要放在在水平电路的下侧 。
9,在以上的各元件的电气符号旁注上文字符号 。
2、电气回路图绘图原则
2009年 11月 11日星期三深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
1,是门电路 （ YES）
是门电路是一种简单的通断电
路，能实现是门逻辑电路。图 13-6
为是门电路，按下按钮 PB，电路 1
导通，继电器线圈 K励磁，其常开
触点闭合，电路 2导通，指示灯亮。
若放开按钮，则指示灯熄灭。
3,基本电气回路
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2,或门电路 （ OR）
如图 13-7所示的或门电路也称
为并联电路 。 只要按下三个手动
按钮中的任何一个开关使其闭合,
就能使继电器线圈 K通电 。 例如要
求在一条自动生产线上的多个操
作点可以进行作业 。 或门电路的
逻辑方程为 S=a+b+c。
3,基本电气回路
2009年 11月 11日星期三深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
3,与门电路 （ AND）
如图 13-8所示的与门电路也称为串
联电路 。 只有将按钮 a,b,c同时按下,
则电流通过继电器线圈 K。 例如一台设
备为防止误操作, 保证安全生产, 安装
了两个启动按钮, 只有操作者将两个气
动按钮同时按下时, 设备才能开始运行 。
与门电路的逻辑方程为 S=a.b.c
3,基本电气回路
2009年 11月 11日星期三深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
4,自保持电路
自保持电路又称为
记忆电路, 在各种液,
气压装置的控制电路
中很常用, 尤其是使
用 单电控电磁换向阀
控制液, 气压缸的运
动时, 需要自保持回
路 。
3,基本电气回路
2009年 11月 11日星期三深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
5,互锁电路
互锁电路用于防止错误动作的发生, 以保护
设备, 人员安全 。 如电机的正转与反转, 气缸
的伸出与缩回, 为防止同时输入相互矛盾的动
作信号, 使电路短路或线圈烧坏, 控制电路应
加互锁功能 。 如图 13-10所示, 按下按钮 PB1，
继电器线圈 K1得电, 第 2条线上的触点 K1闭合,
继电器 K1形成自保, 第 3条线上 K1的常闭触点
断开, 此时若再按下按钮 PB2,继电器线圈 K2
一定不会得电 。 同理, 若先按按钮 PB2,继电器
线圈 K2得电, 继电器线圈 K1也一定不会得电 。
3,基本电气回路
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6,延时电路
随着自动化设备的功能和工序越来越复杂, 各工序之间需要按一定
的时间紧密巧妙地配合, 要求各工序时间可在一定时间内调节, 这需
要利用延时电路来加以实现 。 延时控制分为两种, 即 延时闭合和延时
断开 。
如图 13-11a为延时闭合电路, 当按下开关 PB后, 延时继电器 T开始
计时, 经过设定的时间后, 时间继电器触点闭合, 电灯点亮 。 放开 PB
后, 继电器 T立即断开, 电灯熄灭 。 图 13-11b为延时断开电路, 当按下
开关 PB后, 时间继电器 T的触点也同时接通, 电灯点亮, 当放开 PB后,
延时断开继电器开始计时, 到规定时间后, 时间继电器触点 T才断开,
电灯熄灭 。
3,基本电气回路
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（ a） 延时闭合 （ b） 延时断开
图 13-11延时电路
3,基本电气回路
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在设计电气 — 气动程序控制系统时，应将电气控制回路
和气动动力回路分开画，两个图上的文字符号应一致，以
便对照。
电气控制回路的设计方法有多种，本章主要介绍 直觉
法和串级法 。
4、电气 — 气动程序回路设计
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1,用直觉法 （ 经验法 ） 设计电气回路图
用直觉法设计电气回路图即是 应用气动的基本控制方法和自身的经
验来设计 。 是用此方法设计控制电路的优点是,适用于较简单的回路
设计, 可凭藉设计者本身的积累经验, 快速的设计出控制回路 。
但此方法的缺点是,设计方法较主观, 对于较复杂的控制回路不宜
设计 。 在设计电气回路图之前, 必须首先设计好气动动力回路, 确定
与电气回路图有关的主要技术参数 。 在气动自动化系统中常用的主控
阀有 单电控两位三通换向阀, 单电控两位五通换向阀, 双电控两位五
通换向阀, 双电控三位五通换向阀 四种 。
4、电气 — 气动程序回路设计
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用直觉法设计控制电路, 必须从以下几方面考虑：
（ 1） 分清电磁换向阀的结构差异 。
（ 2） 注意动作模式 。
（ 3） 对行程开关 （ 或按钮开关 ） 是常开触点还是常闭触点
的判别 。
4、电气 — 气动程序回路设计
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（ 1）用两位五通单电控电磁换向阀控制单气缸运动
例 13-1 单气缸自动单往复回路,利用手动按钮控制单
电控两位五通电磁阀来操纵单气缸实现单个循环。动力回
路如图 13-12（ a），动作流程如下方框图表示，依照设计
步骤完成 13-12（ b）所示电气回路图。
4、电气 — 气动程序回路设计
活塞杆压
下 a1使线
圈断电
活塞杆前
进且持续
使电磁阀
线圈通电
启动按钮 活塞杆退
回原位
1 2 3 4 5
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（ 1）用两位五通单电控电磁换向阀控
制单气缸运动
例 13-1 单气缸自动单往复回路：
利用手动按钮控制单电控两位五通
电磁阀来操纵单气缸实现单个循环。
动力回路如图 13-12（ a），动作流程
如下方框图表示，依照设计步骤完
成 13-12（ b）所示电气回路图。
4、电气 — 气动程序回路设计
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① 设计步骤
a．将启动按钮 PB1及继电器 K置于 1号线上，继电器的常开触点 K及电磁阀线圈 YA
置于 3号线上。这样当 PB1一按下，电磁阀线圈 YA通电，电磁阀换向，活塞前进，
完成方框 1,2的要求。如图 13-12（ b）的 1和 3号线。
b．由于 PB1为一点动按钮，手一放开，电磁阀线圈 YA就会断电，则活塞后退。为
使活塞保持前进状态，必须将继电器 K所控制的常开触点接于 2号线上，形成一
自保电路，完成方框 3的要求。如图 13-12（ b）的 2号线。
c．将行程开关 a1的常闭触点接于 1号线上，当活塞杆压下 a1，切断自保电路，电磁
阀线圈 YA断电，电磁阀复位，活塞退回，完成方框 5的要求。图 13-12（ b）中
的 PB2为停止按钮。
②动作说明
a．将启动按钮 PB1按下，继电器线圈 K通电，控制 2和 3号线上所控制得常开触点闭
合，继电器 K自保，同时 3号线接通，电磁阀线圈 YA通电，活塞前进。
活塞杆压下行程开关 a1，切断自保电路,1和 2号线断路，继电器线圈 K断电,K
所控制的触点恢复原位。同时 3号线断路，电磁阀线圈 YA断电，活塞后退。
4、电气 — 气动程序回路设计
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例 13-2 单气缸自动连续往复回路
动力回路如图 13-13（ a），动作流程如下方框图表示。依照设
计步骤完成 13-13（ b）所示电气回路图。
4、电气 — 气动程序回路设计
活塞杆压
下 a1使线
圈断电
活塞杆前
进且持续
使电磁阀
线圈通电启动按钮
活塞杆退
回压下 a0
1 2 3 4 5
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例 13-2 单气缸自动连续往复回路
动力回路如图 13-13（ a），动作流程如下方框图表示。
依照设计步骤完成 13-13（ b）所示电气回路图。
4、电气 — 气动程序回路设计
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① 设计步骤
a,将启动按钮 PB1及继电器 K1置于 1号线上，继电器的常开触点 K1置于
2号线上并与 PB1并联和 1号线形成一自保电路。在火线上加一继电器
K1的常开触点。这样当 PB1一按下，继电器 K1线圈所控制的常开触
点 K1闭合,3,4和 5号线上才接通电源。
b．为得到下一次循环的开始，必须多加一个行程开关，使活塞杆退回
压到 a0再次使电磁阀通电。为完成这一功能,a0以常开触点形式接于
3号线上，系统在未起动之前活塞杆压在 a0上，故 a0的起始位置是接
通的。
c.由图 13-12b稍加修改，即可得到电气回路图 13-13（ b）。
4、电气 — 气动程序回路设计
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② 动作说明
a．启动按钮 PB1按下，继电器线圈 K1通电,2号线和火线上的 K1所控制得常开触
点闭合，继电器 K1形成自保。
b,3号线接通，继电器 K2通电,4和 5号线上的继电器 K2的常开触点闭合，继电器
K2形成自保。
c,5号线接通，电磁阀线圈 YA通电，活塞前进。
d．当活塞杆压下 a1时，继电器线圈 K2断电,K2所控制的常开触点恢复原位，继
电器 K2的自保电路断开,4和 5号线断路，电磁阀线圈 YA断电，活塞后退。
e．活塞退回压下 a0时，继电器线圈 K2又通电，电路动作由 b开始。
f．如按下 PB2，则继电器线圈 K1和 K2断电，活塞后退。 PB2为急停或后退按钮。
4、电气 — 气动程序回路设计
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例 13-3 单气缸延时单往复运动回路
动力回路如图 13-14（ a）, 位移 — 步骤图如图 13-14（ b）,
动作流程如下方框图表示, 依照设计步骤完成 13-14（ c）
所示电气回路图 。
4、电气 — 气动程序回路设计
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例 13-3 单气缸延时单往复运动回路
动力回路如图 13-14（ a）, 位移 — 步骤图如图 13-14（ b）,
动作流程如下方框图表示, 依照设计步骤完成 13-14（ c）
所示电气回路图 。
4、电气 — 气动程序回路设计
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① 设计步骤
a,将启动按钮 PB1及继电器 K置于 1号线上, 继电器的常开触点 K及电磁
阀线圈 YA置于 4号线上, 这样当 PB1一按下, 电磁阀线圈通电, 完成
方框 1和 2 的要求 。
b,当 PB1松开, 电磁阀线圈 YA断电, 活塞后退 。 为使活塞保持前进, 必
须将继电器 K的常开触点接于 2号线上, 且和 PB1并联, 和 1号线构成一
自保电路, 从而完成方框 3的要求 。
c,将行程开关 a1的常开触点和定时器线圈 T连接于 3号线上 。 当活塞杆前
进压下 a1时, 定时器动作, 计时开始, 如此完成方框 4的要求 。
d,定时器 T的常闭触点接于 1号线上 。 当定时器动作, 计时终止, 定时器
的触点 T断开, 电磁阀线圈 YA断电, 活塞后退, 从而完成方框 5,6和 7
的要求 。 如图 13-14（ c） 所示 。
4、电气 — 气动程序回路设计
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② 动作说明
a．按下按钮 PB1，继电器线圈 K通电,2和 4号线上 K所控制的常开触点闭
合，继电器 K形成自保。且 4号通路，电磁铁线圈 YA通电，活塞前进。
b．活塞杆压下 a1，定时器动作，经过设定时间 T，定时器所控制的常闭
触点断开，继电器 K断电，继电器所控制的触点复位。
c.4号线开路，电磁铁线圈 YA断电，活塞后退。
d.活塞杆一离开 a1,定时器线圈 T断电, 其所控制的常闭触点复位 。
4、电气 — 气动程序回路设计
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总结,用两位五通双电控电磁换向阀控制单气缸运动
由上所述, 使用单电控电磁阀控制气缸运动, 由于
电磁阀的特性, 控制电路上必须有自保电路 。 而两位
五通双电控电磁阀有记忆功能, 且阀芯的切换只要一
个脉冲信号即可, 控制电路上不必考虑自保, 电气回
路的设计简单 。
4、电气 — 气动程序回路设计
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例 13-4 单气缸自动单往复回路
利用手动按钮使气缸前进，到达预定位置自动后退。
动力回路如图 13-15a，动作流程如下方框图表示，依照
设计步骤完成 13-15b所示电气回路图。
4、电气 — 气动程序回路设计
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例 13-4 单气缸自动单往复回路
利用手动按钮使气缸前进，到达预定位置自动后退。
动力回路如图 13-15a，动作流程如下方框图表示，依照
设计步骤完成 13-15b所示电气回路图。
4、电气 — 气动程序回路设计
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例 13-4 单气缸自动单往复回路
①设计步骤
a．将启动按钮 PB1和电磁阀线圈 YA1置于 1号线上。当 PB1一按下立即放
开，线圈 YA1通电，电磁阀换项，活塞前进，达到方框 1,2和 3的要求。
ｂ．将行程开关 a1以常开触点的形式和线圈 YA0置于 2号线上。当活塞前
进压下 a1时,YA0通电，电磁阀复位，活塞后退，完成方框和 5的要求。
电路如图 13-15（ b）所示。
4、电气 — 气动程序回路设计
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例 13-5 单气缸自动连续往复回路
4、电气 — 气动程序回路设计
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例 13-5 单气缸自动连续往复回路
4、电气 — 气动程序回路设计
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例 13-5 单气缸自动连续往复回路
①设计步骤
a．将启动按钮 PB1和继电器线圈 K置于 1号线上,K所控制的常开触点接与 2号线
上。当按下 PB1后立即放开,2号线上 K的常开触点闭合，继电器 K自保，则 3和
4号线有电。
b．电磁铁线圈 YA1置于 3号线上。当按下 PB1，线圈 YA1通电，电磁阀换项，活
塞前进，完成方框 1,2和 3的要求。
c．行程开关 a1以常开触点的形式和电磁铁线圈 YA0接于 4号线上。当活塞杆前进
压下 a1时，线圈 YA0通电，电磁阀复位，气缸活塞后退，完成方框 4的要求。
d,为得到下一次循环, 必须加一个起始行程开关 a0,使活塞杆后退, 压下 a0时,
将信号传给线圈 YA1,使 YA1再通电 。 为完成此项工作, a0以常开触电的形式
接与 3号线上 。 系统在未启动之前, 活塞在起始点位置, a0被活塞杆压住, 故
其起始状态为接通状态 。 PB2为停止按钮 。 电路如图 13-16（ b） 所示 。
4、电气 — 气动程序回路设计
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例 13-5 单气缸自动连续往复回路
4、电气 — 气动程序回路设计
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例 13-5 单气缸自动连续往复回路
②动作说明
a,按下 PB1,继电器线圈 K通电, 2号线上的继电器常开触点闭合, 继电
器 K形成自保, 且 3号线接通, 电磁铁线圈 YA1通电, 活塞前进 。
b,当活塞杆一离开 a0,电磁铁线圈 YA1通电即断电 。
c,当活塞杆前进压下 a1时, 4号线接通, 电磁铁线圈 YA0通电, 活塞退回 。
当活塞杆后退压下 a0时, 3号线又接通, 电磁铁线圈 YA1再次通电, 第
二个循环开始 。
图 13-16（ b） 所示电路图的缺点是,当活塞前进时, 按下停止按钮
PB2,活塞杆前进且压在形成开关 a1上, 活塞无法退回起始位置 。 为使
按下停止按钮 PB2,无论活塞处于前进还是后退状态, 均能使活塞马上
退回起始位置 。 将按钮开关 PB2换成按钮转换开关, 其电路图如图 13-
17所示 。
4、电气 — 气动程序回路设计
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2.用串级法设计电气回路图
以上用经验法设计电气回路图，对于复杂的电路容易出错。本节
介绍串级法设计电气回路，其大原则与前述设计纯气动控制回路相
类似。
用串级法设计电气回路并不能保证使用最少的继电器，但却能提
供一种方便而有规则可依的方法 。根据此法设计的回路易懂，可不
必借助位移－步骤图来分析其动作，可减少对设计技巧和经验的依
赖。
用串级法既适用于双电控电磁阀也适用于单电控电磁阀控制的电
气回路。
4、电气 — 气动程序回路设计
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用串级法设计电气回路的基本步骤如下：
①画出气动动力回路图，按照程序要求确定行程开关位置，
并确定使用双电控电磁阀或单电控电磁阀。
②按照气缸动作的顺序分组。
③根据各气缸动作的位置，决定其行程开关。
④根据第３步骤画出电气回路图。
⑤加入各种控制继电器和开关等辅助元件。
4、电气 — 气动程序回路设计
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（１）使用双电控电磁阀的电气回路图设计
如前所述的气路设计串级法，气缸的动作顺序经分组后，在任意时间，只有其中某一组在动作
状态中，如此可避免双电控电磁阀因误动作而导致通电，其详细设计步骤如下：
①写出气缸的动作顺序并分组，分组的原则使每个气缸的动作在每组中仅出现一次，即同一组中气缸的
英文字母代号不得重复出现。
②每一组用一个继电器控制其动作，且在任意时间，仅其中一组继电器处于动作状态中。
③第一组继电器由启动开关串联最后一个动作所触动的行程开关的常开触点控制，并形成自保。
④各组的输出动作按照各气缸的运动位置及所触动的行程开关确定，并按顺序完成回路设计。
⑤第二组和后续各组继电器由前一组气缸最后触动的行程开关的常开触点串联前一组继电器的常开触点
控制，并形成自保。由此可避免行程开关被触动一次以上而产生错误的顺序动作，或是不按正常顺
序触动行程开关造成的影响。
⑥每一组继电器的自保回路由下一组继电器的常闭触点切断，但最后一组继电器除外。最后一组继电器
的自保回路是由最后一个动作完成时所触动的形成开关的常闭触点切断。
⑦如有动作两次以上的电磁铁线圈，必须在其动作回路上串联该动作所属组别的继电器的常开触点，以
避免逆向电流造成不正确的继电器或电磁线圈被激磁。
通常如将动作顺序分成两组，只需用一个继电器，（一组用继电器常开触点，一组用继电器常闭触
点）；如将动作顺序分成 3组以上，则每一组用一个继电器控制，在任意时间，只有一个继电器通电。
4、电气 — 气动程序回路设计
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例 13-6 A,B两缸的动作顺序为 A+B+B-A-，两缸的位
移 — 步骤图如图 13-18（ a），其动力回路如图 13-18（ b），
试设计其电气回路图。
4、电气 — 气动程序回路设计
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① 设计步骤
a.将两缸的动作按顺序分组，如图 13-18（ c）。
4、电气 — 气动程序回路设计
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① 设计步骤
b．由于动作顺序只分成两组，故只用 1个继电器控制即可。第 1组由继电
器常开触点控制，第 2组由继电器常闭触点控制 。
c．首先建立启动回路。将启动按钮 PB1和继电器线圈 K1置于 1号线上，继
电器 K1的常开触点置于 2号线上且和启动按钮并联。这样，当按下启动
按钮 PB1，继电器线圈 K1通电并自保。
d．第 1组的第一个动作为 A缸伸出，故将 K1的常开触点和电磁线圈 YA1串
联于 3号线上。这样，当 K1通电,A缸即伸出。电路如图 13-19（ a）所
示。
4、电气 — 气动程序回路设计
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① 设计步骤
e,当 A缸前进压下行程开关 a1时, 发信号使
B缸伸出, 故将 a1的常开触点和电磁线圈
YB1串联于 4号线上且和电磁线圈 YA1并
联 。 电路如图 13-19（ b） 所示 。
f,当 B缸伸出压下行程开关 b1，产生换组动
作（由 1换到 2），即线圈 K1断电，故必须
将 b1的常闭触点接于 1号线上。
4、电气 — 气动程序回路设计
2009年 11月 11日星期三深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
① 设计步骤
g,第 2组的第一个动作为 B-,故将 K1的常闭触点和电磁线圈 YB0串联于 5
号线上 。 电路如图 13-19（ c） 所示 。
h,当 B缸缩回压下行程开关 b0时, 使 A缸缩回, 故将 b0的常开触点和电磁
线圈 YA0串联且和电磁线圈 YB0并联 。
4、电气 — 气动程序回路设计
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① 设计步骤
i,将行程开关 a0的
常开触点接于 5号
线上, 目的是防止
在未按下启动按钮
PB1前, 电磁线圈
YA0和 YB0通电 。
j,完成电路如图 13-
19（ d） 所示 。
4、电气 — 气动程序回路设计
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② 动作说明
a．按下启动按钮，继电器 K1通电,2和 3号线上 K1所控制的常开触点闭合,5号线
上的常闭触点断开，继电器 K1形成自保。
b．此时,3号线通路,5号线断路。电磁线圈 YA1通电,A缸前进。 A缸伸出压下
行程开关 a1,a1闭合,4号线通路，电磁线圈 YB1通电,B缸前进。
c,B缸前进压下行程开关 b1,b1断开，电磁线圈 K1断电,K1控制的触点复位，继
电器 K1的自保消失,3号线断路,5号线通路。此时电磁线圈 YB0通电,B缸缩
回。
d,B缸缩回压下行程开关 b0,b0点闭合,6号线通路，电磁线圈 YA0通电,A缸缩
回。
e,A缸后退压下 a0,a0断开。
由以上动作可知，采用串级法设计控制电路可防止电磁线圈 YA1和 YA0及 YB1
和 YB0同时通电的事故发生。
4、电气 — 气动程序回路设计
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例 13-7 A,B两缸的位移 — 步骤图如图 13-20（ a）所
示，其动力回路如图 13-18（ b），试设计其电气回路图。
4、电气 — 气动程序回路设计
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① 设计步骤
a．将两缸的动作按顺序分组，如图 13-
20（ b）所示。
b．动作顺序分成三组。第 1组由继电器 K1
控制，第 2组由继电器 K2控制，第 3组由
继电器 K3控制。
c．首先建立启动回路。将启动按钮 PB1，
行程开关 b0的常开触点和继电器线圈 K1
置于 1号线上,K1的常开触点置于 2号线
上和 PB1及 b0并联。
4、电气 — 气动程序回路设计
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d.K1的常开触点及电磁线圈 YA1串联于 3号线上。这样，当
启动按钮 PB1按下，继电器 K1自保,A缸伸出，电路如图
10-21（ a）所示。
4、电气 — 气动程序回路设计
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e.当 A缸伸出压下行程开关 a1要产生换组动作（由 1组换到 2
组），即使继电器线圈 K2通电，同时使继电器线圈 K1断电。
要完成此功能，将 K1的常开触点、行程开关 a1和继电器线
圈 K2串联于 4号线上。继电器 K2的常开触点接于 5号线上且
和继电器 K1的常开触点及 a1并联，同时将 K2的常闭触点串
联到 2号线上。这样，当 A缸伸出压下 a1，继电器线圈 K2通
电形成自保。 2号线上 K2的常闭触电断开，继电器线圈 K1
断电。电路如图 13-21（ b）所示。
4、电气 — 气动程序回路设计
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f,继电器 K2的常开触点及电磁线圈 YA0串联于 6号线上, 当 K2通电, 则 A缸缩回 。
g．当 A缸缩回压下行程开关 a0时，导致 B缸伸出，故将 a0的常开触点及电磁线圈
YB1置于 7号线上。
h．当 B缸伸出压下行程开关 b1导致定时器动作，产生时间延时，故将 b1的常开触
点和定时器线圈 T置于 8号线上，电路如图 13-21（ c）所示。
4、电气 — 气动程序回路设计
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i,当定时器设定时间到, 产生换组动作 （ 由 2组换到 3组 ）, 使继电
器线圈 K3通电, 同时使继电器线圈 K2断电 。 要完成此项功能,
将继电器 K2的常开触点, 定时器 T的常开触点及继电器 K3线圈
置于 9号线上, 同时将继电器 K3的常闭触点串联在 5号线上 。 这
样, 当定时器时间终了, 定时器的常开触点闭合, 继电器线圈
K3通电, 5号线上的 K3的常闭触点分离, 继电器线圈 K2断电 。
j,将电磁线圈 YB0置于 10号线上与继电器线圈 K3并联 。 当 K3通电,
电磁线圈 YB0激磁, 气缸 B缩回 。
k,完成电路如图 13-21（ d） 所示 。
4、电气 — 气动程序回路设计
2009年 11月 11日星期三深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
② 动作说明
a,按下启动按钮, 1号线通路, 继电器线圈 K1通电, 2,3和 4号线
上 K1所控制的常开触点闭合, 继电器 K1自保 。
b,由于此时 3号线通路, 因此电磁线圈 YA1通电, A缸伸出 。
c,A缸伸出压下行程开关 a1,4号线通路, 继电器线圈 K2通电, 则
5,6和 9号线上所控制的常开触点闭合, 2号线上继电器 K2的常
闭触点分离, 并使 1和 2号线上所形成的自保电路消失, 线圈 K1
断电, 动作由第 1组换到第 2组 。
d, 6号线通路, 电磁线圈 YA0通电, A缸缩回 。
4、电气 — 气动程序回路设计
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② 动作说明
e,A缸缩回压下行程开关 a0,电磁线圈 YB1通电, B缸伸出 。
f,B缸伸出压下 b1时, 定时器线圈 T通电, 开始计时 。
g,设定时间到, 定时器线圈所控制的常开触点闭合, 9号线通路, 继
电器线圈 K3通电, 5号线上 K1的常闭触点分离, 4和 5号线上所形成
的自保电路消失, 继电器线圈 K2断电, 动作由第 2组换到第 3组 。
h, 继电器线圈 K3通电, 同时电磁线圈 YB0通电, B缸缩回 。
4、电气 — 气动程序回路设计
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② 动作说明
由以上动作说明可知, 在任一时间只有一个继电器线圈通电, 其
余断电, 则电磁线圈 YA1和 YA0 及 YB1和 YB0不会出现同时通电的
情况 。
如果要求的控制条件如下：
a,单循环 (可选择 )
b,连续循环
c,按下急停按钮, A,B两缸退回原始位置
则电气回路图改为图 13-22,图中 PB1为单循环按钮, SE为选择开
关, EM为急停按钮 。 EME为复位按钮 。
4、电气 — 气动程序回路设计
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（ 2） 使用单电控电磁阀的电气回路图设计
使用单电控电磁阀设计单电控电气回路，是让电磁线圈通电而使方向
控制阀换向，使气缸活塞杆伸出。要使气缸缩回，则使电磁阀断电，
电磁阀复位即可达到。
如前所述，在串级法中，当新的一组动作时，前一组的所有主阀断电。
因此，对于输出动作延续到后续各组再动作，必须在后续各组中再次
被激磁。
单电控电磁阀的控制回路在设计步骤上与双电控电磁阀的控制回路相
同，但通常将控制继电器线圈集中在回路左方，而控制输出电磁阀线
圈放在回路右方。
4、电气 — 气动程序回路设计
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例 13-8 A,B两缸的位移 — 步骤图如图 13-23（ a）所
示，其动力回路如图 13-23（ b），试设计其电气回路图。
4、电气 — 气动程序回路设计
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① 设计步骤
a．写出气缸的顺序动作并按串级法
分组。确定每个动作所触动的行程开
关。为表示电磁线圈的动作延续到后
续各组中，于动作顺序下方画出水平
箭头来说明线圈的输出动作必须维持
至该点。如图 13-23（ c）所示，电磁
线圈 YB1通电必须维持到 A缸后退行
程完成，当 A缸后退压下 a0时，线圈
YB1断点,B缸自动后退。
4、电气 — 气动程序回路设计
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① 设计步骤
b．动作分为两组由两个继电器分别
掌管。将启动按钮 PB1、行程开关 b0
及继电器线圈 K1置于 1号线上。 K1的
常开触点置于 2号线上且和 PB1和 b0并
联。将 K1的常开触点和电磁线圈 YA1
串联于 5号线上。这样当按下 PB1，电
磁线圈 YA1通电，继电器 K1形成自保。
电路如图 13-24（ a）所示。
4、电气 — 气动程序回路设计
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① 设计步骤
c,A缸伸出压下行程开关 a1而导
致 B缸伸出。因此，将继电器 K1
的常开触点、行程开关 a1和电磁
线圈 YB1串联于 6号线上。这样，
当 A缸伸出压下 a1，电磁线圈
YB1通电,B缸伸出。电路如图
13-24（ b）所示。
4、电气 — 气动程序回路设计
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① 设计步骤
d.B缸伸出压下行程开关 b1要产生换组动作（由 1换到 2）。将继电器 K1
的常开触点、行程开关 b1及继电器线圈 K2串联于 3号线上，继电器线圈
K2的常开触点接于 4号线上且和常开触点 K1和行程开关 b1并联。这样，
当 B缸伸出压下行程开关 b1时，继电器线圈 K2 通电，且形成自保，同时
1号线上的继电器线圈 K2的常闭触点分离，继电器线圈 K1断电，顺序动
作进入第 2组。电路如图所示。
4、电气 — 气动程序回路设计
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① 设计步骤
e．由于继电器 K1断电，则 5号线断路,A
缸缩回。为防止动作进入第 2组时 B缸与 A
缸同时缩回，必须于 7号线上加上继电器
K2的常开触点以延续电磁线圈 YB1通电。
f,A缸缩回压下行程开关 a0导致 B缸缩回。
因此将行程开关 a0的常闭触点串联于 3号
线上。这样当 A缸退回压下 a0，则继电器
线圈 K2断电,B缸缩回。
g,完成电路如图 13-24（ d）所示。
4、电气 — 气动程序回路设计
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② 动作说明
a．按下启动按钮 PB1,1号线通路，继电器线圈 K1通电,1,2,3,5及 6
号线上所控制的常开触点闭合，继电器线圈 K1形成自保。
b．此时 5号线通路，电磁线圈 YA1通电,A缸伸出。
c,A缸伸出压下 a1,6号线通路，电磁线圈 YB1通电,B缸前进。
d,B缸前进压下 b1,3号线通路，继电器线圈 K2通电,4和 7号线上 K2的常
开触点闭合,1号线上 K2的常闭触点分离，动作进入第 2组。
e．因继电器线圈 K1断电,K1所控制的触点复位，故 5号线断电，电磁线
圈 YA1断电,A缸缩回。
f.当 A缸缩回压下 a0，切断 3和 4号线所形成的自保电路。故继电器线圈 K2
断电,K2所控制的触点复位。 7号线断路，电磁线圈 YB1断电,B缸缩
回。
4、电气 — 气动程序回路设计
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? 电气控制的基本知识
? 电气回路图绘图原则
? 基本电气回路
? 电气气动程序回路设计气动程序控制回路
总结
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1) 时间继电器按照其输出触点动作形式不同，可分为哪两种？试画出其符号及时序图。
2) 简述中间继电器的工作原理 。
3) 简述电气回路图的画图原则 。
4) 何谓自保电路？
5) 何谓互锁电路？
6) 气动回路图如图 13-12（ a） 所示, 试设计一电气回路图能控制图中所示气缸实现单一
循环和连续往复循环动作 。
7) 试用串级法设计控制以下动作顺序 （ 单一循环 ） 的电气回路, 气缸的主控阀分别为两
位五通单电控电磁阀和两位五通双电控电磁阀 。
1） A- B- B+ A+
2 ) A+ A- B+ A+ A- B-
3） A+ B+ A- B-
4） A+ B+ C+ C- B- A-
5） A+ B+ B- C+ A- C-
6） A+ A- B+ B- C+ C-
7） A+ B+ C+ C- B- A-
思考题与习题
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