为什么要学习基于继电器的电路？
继电器在工业控制和自动化中应用广泛。这包括安装在工业控制面板中的物理DIN导轨继电器。它还包括编程到可编程逻辑控制器（PLC）中的继电器梯形逻辑表示。这种相互关系很重要，因为理解物理继电器有助于理解梯形逻辑，反之亦然。
作为技术人员，您将花费大量时间排查有缺陷的现场设备和接线。您偶尔会检查PLC程序。作为工程师，您应该研究物理继电器模式，以更好地理解PLC如何与真实世界交互，并构建独立于PLC的故障安全电路。这还将帮助您编写更好的PLC代码，使未来的技术人员能够快速排查故障并将设备恢复至运行状态。
动手实验是学习继电器的最佳方式
这是一篇多部分教育文章的第一部分，我们将探讨继电器和开关的常见模式/组合。鼓励您通过动手实验来学习这些电路，如图1所示。这是学习电路工作原理的最佳方法之一。它还将提高您的故障排查技能，因为在接线过程中您一定会犯错。这些实验是使用图1所示的小型训练器完成的，更多信息请参见本文。
本文是DigiKey工业自动化现场指南的一部分
位置 ：理解它 → 继电器逻辑
难度 ：
学生 — 难度级别说明
最后更新 ：2026年4月8日
图 1 ：开关接线图片，带有高亮显示的导线标签。仔细检查开关本体，可以看到中央的红色和绿色标签分别对应常闭（N.C.）和常开（N.O.）。
技术提示 ：接线图是技术人员、装配工、工程师和元件制造商之间的共享语言。这是一种复杂的速记方式，使用标准化符号来表示特定设备以及对这些设备执行或作用于其上的操作。这些符号的介绍由NEMA标准ICS19-2002提供，最近一次修订于2021年。建议您下载并学习该文档的免费电子版。
基于继电器的梯形逻辑入门
掌握工业控制的第一步是理解基于继电器的梯形图逻辑结构。图2展示了一个小型“梯形图”。梯形图的两侧为电路提供电源。在此示例中，左侧为24V直流电，右侧为回路。
每个梯形图有一个或多个由两侧供电的梯级。图2中有两个梯级：
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梯级 1 包含一个选择开关、一个常闭（N.C.）按钮（红色）、一个常开（N.O.）按钮（绿色）和一个继电器线圈。
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梯级 2 包含一个继电器触点和一盏绿色面板指示灯。
注意，继电器和开关触点位于左侧，而继电器线圈和面板指示灯等输出位于右侧。这是大多数电路遵循的惯例，但少数例外情况如电机启动器的过载触点。
图 2 ：接线图，展示了与运算（梯级1）以及用于点亮绿色面板指示灯的继电器触点（梯级2）。
梯形图的方向
在图2的示例中，梯形图是竖直放置的，仿佛靠在墙上。这种传统的竖直方向可能具有挑战性，因为梯级从顶部开始向下延伸。这一点反映在图2中，梯级#1（左侧标签）位于顶部，梯级#2位于底部。
偶尔，我们会发现有些梯形图是横着放置的。两种方向各有优势。然而，初学者可能更喜欢将梯形图横放，因为梯级现在从左到右阅读，这对于英语阅读者来说更自然。在学习阅读和排查图纸故障时，将纸质原理图旋转90度可能有助于更好地理解电路。
梯级上的导通性
“导通性 ”这一术语对于理解梯形图逻辑非常重要。我们说左侧的开关和触点提供导通性——即闭合电路——从而为右侧的线圈或面板指示灯供电。
排查梯级上的导通性故障
在排查继电器电路故障时，我们通常从出故障的部件开始。例如，假设图2中的面板指示灯未点亮。我们的第一个动作是尝试为面板指示灯左侧的元件建立导通性。例如，K1是否处于激活状态？
假设K1未激活，我们向上游跳转到第1梯级。然后我们重复该过程，尝试为第1梯级左侧的元件建立导通性。我们可能遇到了“操作员错误”，因为选择开关可能未打开，或者常开按钮可能未被按下。也可能是电路存在损坏，例如开关故障或接线松动。
完成这些初步评估后，我们可能需要使用万用表对电路进行故障排查。第1梯级的#3导线是一个很好的起点，因为它是系统性半电压法故障排查的第一步。我们可以测试#3导线与直流回路之间的直流电压。如果存在电压，我们下一步测试#4导线。如果没有电压，我们的下一步测试是#2导线。此外，在某个阶段，我们应该检查了24伏直流电源。
技术提示 ：我们使用“导通性”一词来描述电流在梯级中的流动。当左侧的开关和触点提供完整的电气路径，从而激活右侧设备时，我们说该梯级具有导通性。这与万用表执行的“通断测试”相关但有所不同。本文档末尾的问题鼓励您思考是否可以使用万用表的通断测试功能来测试梯级的导通性。
继电器逻辑中的逻辑 “ 与 ” 模式
逻辑“与”模式描述了一种串联连接的电路，具有单一的导通路径。两个或多个左侧输入串联连接。当所有设备都被激活时，相应的右侧输出被激活。
图1和图2展示了一个三输入“与”的例子，其中包含两个按钮和一个继电器。在此示例中，当选择开关激活、红色常闭开关未激活且绿色常开按钮激活时，控制继电器（K1）线圈将激活。与继电器的物理连接如图3所示。
技术提示 ：“激活”的概念是一个具有挑战性的概念，尤其是当我们加入术语“常闭”和“常开”时：
- 一个被激活的常开开关或继电器触点将具有导通性。
- 常闭触点必须处于未激活（未按下）状态才能保持导通。
在PLC的梯形图逻辑抽象中，这一讨论变得更加复杂。在PLC中，常闭和常开元件并非真实存在的物理元件。相反，它们是作用于PLC存储器中单个位（bit）的功能。本文介绍的基于继电器的梯形逻辑和术语会对你很有帮助，但有时这种类比会失效。就像用水的类比来解释欧姆定律一样，在某个时刻，你需要停止谈论水流，转而使用更复杂的模型。
图 3 ：与魏德米勒DPDT继电器的连接。请注意，继电器DTDT连接（引脚11和21）的公共端位于第二层。
继电器逻辑的 “ 逻辑或 ” 模式
逻辑“或”运算提供两条或更多条导通路径。图4至图6展示了一个示例。这里我们看到两个常开按钮并联连接。这提供了两条导通路径——电流可以通过PB1或PB2的路径。
图 4 ：由左侧两个开关构成“或”功能的开关接线实物图。仔细观察开关本体，可以看到中央的白色和黑色凸起分别对应常开和常闭触点。
图 5 ：显示由按钮1和按钮2执行“或”操作的接线图。
图 6 ：与魏德米勒4PDT继电器的连接。背景中可以看到带有4位跨接器的接线端子排。这些接线排充当梯形图的“两侧”，为电路提供电源和接地。
继电器逻辑的组合模式
仔细检查图4至图6可以发现，这是一个组合电路，因为它同时具备“与”和“或”逻辑。在图5中，我们看到任何一个按钮都能激活电路。然而，如果按下常闭按钮，导通就会中断。用布尔术语描述，该电路的操作是：PB1或PB2，且非PB3。
正如我们将在未来的文章中看到的，组合电路提供了广泛的电路功能。我们还将看到，这些原始的组合电路可以组合起来构成时序电路——也就是说，具有记忆功能的电路。这种组合电路与时序电路的混合为工业控制提供了坚实的基础，尤其是当我们考虑这些电路如何集成到PLC中时。一个必须了解的时序电路示例是经典的三线启动停止控制电路。
电路构建技巧
工业控制面板必须有条理地构建，以确保可靠性、安全性并便于维护。在结束本文之前，让我们探讨一下电线颜色代码和编号。
工业控制面板中应使用什么颜色的电线？
电线颜色是工业控制面板的一个重要考虑因素。这就像技术人员、装配工和工程师之间使用的语言。某些颜色与特定电压相关联。例如，在本文中，使用了蓝色和带蓝色条纹的白色电线。蓝色用于任何直接与24 VDC电源相关的电线，或任何可能处于24 VDC电位的电线。对比鲜明的带蓝色条纹的白色电线则保留用于100%与24 VDC回路相关的连接。
有关颜色编码和机器安全的更多信息，详见IEC 60204-1标准。遗憾的是，该标准的成本对大多数学生来说过高。然而，某些公司诸如西门子提供了参考手册，可回溯到IEC标准，并在西门子控制面板技巧中提供了更多信息。
请注意，电线颜色代码并非固定不变，可能因地区和设备制造商而异。务必识别并遵守您机器中使用的颜色。
安全提示 ：不要完全依赖电线颜色。例如，蓝色电线可能用于直流控制电路。蓝色或浅蓝色也可能用于三相系统的中性线。仅依赖颜色会导致故障排查时的混乱和延误。
应如何识别和标记工业控制面板中的电线？
标记电线的方法有很多种。您会发现，随着系统复杂性的增加，标记的复杂性也会增加，包括接线图页码、信号类型以及相关连接点的标识。在本文中，我们使用简单的梯级和导线编号。例如，在图3中，R1 / W4 表示梯级1、导线4。
使用此系统，当触点或线圈中断连续性时，编号会发生变化。请注意，如图4和图5所示，两根导线可能具有相同的标识。例如，在左上方，我们在两个位置看到梯级1、导线1（R1 / W1）。请注意，这两根导线在电气上处于同一节点，因为它们都连接到最左侧按钮的上部接线端子。
结语
本文简要介绍基于继电器的梯形逻辑。如您所见，成功构建控制电路需要许多相互交织的概念。关注诸如导线颜色等看似不重要的细节，可能会在未来产生重大影响。
在您继续学习的过程中，请务必思考本文末尾出现的问题。另外，别忘了将本页加入书签，因为我们计划在未来扩展内容，涵盖组合电路以及各种继电器控制和PLC接口主题。
欢迎您的评论和建议。
继续探索工业控制系统
如果本次讨论对您有帮助，您可能还想了解：
DigiKey 导航
- 完整目录 ：工业控制与自动化
问题
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什么是梯形逻辑？
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基于继电器的梯形逻辑与基于IEC 61131-3 PLC的梯形逻辑有何不同？
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定义与梯形逻辑相关的术语“连续性”。
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根据NEMA标准，常开限位开关的符号是什么？
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给出一个面板灯的梯形逻辑，该灯在开关A和B被激活或开关C未被激活时点亮。
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描述半步故障排除法。
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对/错：在传统梯形逻辑中，开关可以放置在线圈的右侧。
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对/错：一个常闭的瞬时按钮在被激活时会提供连续性。
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对/错：给定一个绿色可拆卸开关本体或带有绿色执行器标签的开关模块，我们可以合理确信该开关触点是常开的。
批判性思考题
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使用DigiKey及相关的制造商网页，查找一个22毫米的瞬时按钮，该按钮具有双触点，其中一组为常开，另一组为常闭。请注意，大多数制造商将按钮作为相互关联的组件系列的一部分提供。您为单个按钮购买的产品可能包含一个组件或最多4到5个独立组件。首先，请参考这个使用EAO开关的介绍。
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现代万用表具有连续性测试功能，当探针遇到低电阻时会发出蜂鸣声。请查阅您万用表的技术手册，以确定这是否适用于测试24 VDC或120 VAC工业系统中的梯级连续性。
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现代万用表设计用于测量交流（AC）和直流（DC）电压，但不能同时测量。请描述这在排查同时存在交流和直流电压的控制面板时可能带来的问题。
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判断题：对于带有面板灯的梯级，如果梯级有连续性，灯将始终点亮。提示：您如何定义连续性，特别是包括什么和不包括什么。
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控制面板上写着“危险！本设备由多个电源供电”是什么意思？您必须采取哪些预防措施来保护自己和下一个班次的技术人员？