Multisim仿真功能在继电器控制电路设计中的应用.docx

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Multisim仿真功能在继电器控制电路设计中的应用

Multisim仿真功能在继电器控制电路设计中的应用

陈竹

Multisim软件是由美国国家仪器公司（NI）下属的ElectronicsWorkbenchGroup开发的交互式SPICE仿真和电路分析软件，其版本于2008年初推出的最新版。

该软件提供了一个非常大的元器件数据库，并提供原理图输入接口、全部的数模Spice仿真功能、VHDL、Verilog设计接口与仿真功能、FPGA、CPLD综合、RF设计能力和后处理功能、梯形图仿真，还可以实现从原理图设计工具到PCB布线工具包（Ultiboard）的无缝数据传输。

它提供的简单易用的图形输入接口可以满足用户的设计需求。

这个平台将虚拟仪器技术的灵活性扩展到了电子设计者的工作台上，弥补了测试与设计功能之间的缺口。

提供了24种以上虚拟仪器，这些虚拟仪器与现实中所使用的仪器一样，人们可以直接通过虚拟仪器观察电路的运行状态。

同时，虚拟仪器还充分利用了计算机处理数据速度快的优点，对测量的数据进行加工处理，并产生相应的结果。

Multisim包括新增和改善的数据库。

其中包括来自领先制造商美国AD和德州仪器公司的大约300多个新元器件，这些元件包括运算放大器、比较器、模拟开关和电压参考组件；500多个更新的组件；以及最新的通用电力仿真部件，这些部件包括Buck、Boost、Buck-Boost、和PWM控制器。

教育版下载网址（试用30天）：

要求设计一种继电器控制电路，在一段时间间隔段内最多只能计两次数的累计装置。

具体要求是：

线路上电后延时2分钟才能开始计数，计数2次后不能再计数，再过1分半种后电路复位，重新开始进入可计数状态。

1．实现线路

根据要求，设计电路如图1所示。

该电路的工作过程如下：

时间继电器KT1用作上点延时，使得上电后需要等一段时间（约一分半种）才能进入计数状态。

当限位开关被打到后，LS-1的常开触点[3]-[5]闭合。

继电器KJ0吸合，接点[c4]-[c6]使计数器加1；接着继电器KJ1吸合，其常开触点[11]-[13]闭合，并通过触点[3]-[7]自保；等到限位开关恢复后，其常开接点LS-1断开，常闭接点LS-2闭合，继电器KJ2吸合，其触电[15]-[13]通过时间继电器KT2的延时断开触点[3]-[15]自保。

此时完成一次计数；继电器J1和J2在吸合状态。

当限位开关再次被打到后，LS-1的触点[15]-[17]闭合，使继电器KJ0吸合，其接点[c4]-[c6]使计数器再加1；还使继电器KJ3吸合并通过触点[15]-[19]自保。

KJ3吸合，其常闭触点[7]-[9]断开，使KJ1释放；还使继电器KJ4吸合、KT2得电。

KJ4吸合，使常闭触点[c6]-[c8]断开，断开计数回路；KT2得电后，延时一段时间后，其常闭接点[3]-[15]断开，使继电器KJ2、KJ3、KJ4和KT2释放，恢复电路初态。

这样循环动作，实现要求的功能。

图1累计器原理图

2．梯形图绘制

由于仿真时只需要图1左边的线路，所以下面画的就是这部分的梯形图。

我们先放置梯形图的起始母线L1和结束母线L2，再放置继电器，放置继电器的触点，最后连线。

在“开始”/“程序”/“NationalInstruments”/“CircuirDesignSuite10.1”下，鼠标左键点“Multisim10.1”，出现图2所示工作界面。

用`鼠标点击图中“放置梯形图”工具箱，桌面弹出“SelecteaComponent（选择元器件）”对话框，如图3所示。

在图3中，用鼠标左键点“Family（家族）”下的“LADDER_RUNGS”，双击“Component（元件）”下面的“L1”。

对话框关闭后，拖动鼠标把起始母线移至合适位置，点鼠标左键固定元件位置。

同样操作把结束母线L2也放置好，如图4所示。

图2

图3

图4

在图4中，用鼠标左键点“Family（家族）”下的“LADDER_RELAY_COILS”，双击“Component（元件）”下面的“RELAY_COIL（继电器线圈）”。

对话框关闭后，拖动鼠标把继电器线圈移至合适位置，点鼠标左键固定元件位置。

重复同样操作把5个继电器线圈M1～M5放置好，如图5所示。

在图5中，用鼠标左键点“Family（家族）”下的“LADDER_TIMES”，双击“Component（元件）”下面的“TIMER_TON”。

对话框关闭后，拖动鼠标把继电器线圈移至合适位置，点鼠标左键固定元件位置。

重复同样操作把2个时间继电器线圈T1和T2放置好。

再用鼠标左键点“Family（家族）”下的“LADDER_CONTACTS”，双击“Component（元件）”下面的“RELAY_CONTACT_NO（常开）”或“RELAY_CONTACT_NC（常闭）”。

对话框关闭后，拖动鼠标把继电器线圈移至合适位置，点鼠标左键固定元件位置。

重复同样操作把继电器8个常开触点和3个常闭触点放置好。

在图5中，在“Group”中选择“Electro_mechanical”，在“Family（家族）”下的“SENSING_SWITCHES”，双击“Component（元件）”下面的“LIMIT_NO（常开）”或“LIMIT_NC（常闭）”。

对话框关闭后，拖动鼠标把限位开关的常开和常闭触点移至合适位置，点鼠标左键固定元件位置。

全部元器件放置完毕后，点“SelecteaComponent（选择元器件）”对话框上的“Close”按钮关闭。

元器件的排列如图6所示。

图5

图6

移动、旋转元器件的方法参见前面所述。

双击元器件修改其属性，如图7所示。

参照图1将每个触点或开关的控制与其控制源相对应，并将时间继电器T1和T2的延时量分别该为3ms和5ms，以方便观察。

连线完毕后的整个电路如图8所示。

（a）

（b）

图7

图8

3．仿真实验

采用Multisim进行仿真。

为了便于观察，我们将时间继电器T1和T2的定时分别设定为3ms和5ms；由于软件中找不到连动的限位开关常开和常闭触点，我们就用两个独立开关J1和J2来代替，并在仿真中注意其动作先后次序。

合上仿真开关，时间继电器T1得电开始计时，如图9（a）所示。

延时时间到时间继电器T1动作，如图9（b）所示。

此时我们可以操作J3和J2，先单击“A”键，再单击“空格”键，再次单击“空格”键，最后单击“A”键，完成J3和J2的一次动作。

此时电路状态如图9（c）所示。

用同样操作，完成J3和J2的第二次动作，此时时间继电器T2得电开始计时，电路状态如图9（d）所示。

延时时间到，时间继电器T2动作，电路状态如图9（e）所示。

（a）开始仿真

（b）T1吸合

（c）J3和J2个动作一次

（d）J3和J2个动作第二次

（e）T2动作

图9动作状态图

作者，