由于电气控制系统性能的好坏与电气控制线路设计的优劣有着直接关系，因此电气工程技术人员应掌握电气控制线路的设计方法和设计原则，以便设计出最佳的控制线路。电气控制线路的设计方法有经验设计法和逻辑设计法两种。
经验设计法
经验设计法是根据生产工艺要求，利用各种成熟的典型线路环节直接设计控制线路。这种设汁方法比较简单，但要求设计人员必须掌握和熟悉大量的典型控制线路，同时具有丰富的设计经验。该方法靠经验进行设计，通常采用一些典型控制线路环节组合起来实现某些基本要求，然后根据生产工艺要求逐步完善其控制功能，并配置适当联锁和保护环节。具体设计时，一般先设计主电路，然后设计控制电路、信号线路、局部照明电路等。由于经验设计法没有固定的模式，设计出的控制电路可能有多种，需认真比较分析，反复修改，看线路是否符合设计的要求，并进一步简化和完善。最后选择所用电器的型号规格。
采用经验设计法设计控制线路时，应注意以下几个原则。
(1)充分了解生产工艺要求，清楚每一道程序的工作情况和运动变化规律及所需要的保护措施，并对相似产品进行调查、分析、综合，作为具体设计电气控制线路的依据。
(2)在满足生产工艺要求前提下，控制线路力求简单、经济。尽量选取标准的或经过实践检验的线路环节;尽量减少连接导线的数量和长度;尽量减少电器元件的数量和采用标准件，并尽可能选用相同型号;应减少不必要的触头以简化线路，这样也可以提高可靠性;控制线路在工作时，除必要的电器必须通电外，其余的尽量不通电以节约能源。
(3)保证控制线路工作的可靠和安全。应尽量选用机械和电器寿命长、结构坚实、动作可靠、抗干扰性能好的电器，同时在具体设计过程中应注意以下几点。
①保证电器线圈的正确连接。电器线圈的一端应统一接在电源的同一端，使所有电器的触头在电源的另一端，避免当电器的触头发生短路故障时引起电源短路，同时也方便安装接线。
②在交流控制电路中不能串接两个电器的线圈。当两个交流线圈串联使用时，其中某一个至多只能得到一半的电源电压。例如，交流接触器吸合时，其线圈的电感显著增加使线圈上的电压降相应增大，这导致后吸合的交流接触器的线圈电压达不到工作电压。因此两个电器需要同时动作时，其线圈应该并联连接。
③避免存在的寄生电路破坏线路的正常工作。寄生电路是指控制线路在工作中出现意外接通的电路。图2-21所示是一个可逆电动机的控制线路，电动机正转时过载，则热继电器动作时会出现寄生电路，如图中虚线所示，使接触器KM1不能断电，起不了保护作用。
图2-21寄生电路④在线路中尽量避免许多电器依次动作才能接通另一个电器的控制电路。
⑤设计时应考虑所在电网的实际情况。根据电网容量的大小、电压、频率的波动范围以及允许的冲击电流数值等决定电动机的起动方式是直接启动还是减压启动。
⑥在线路中采用小容量继电器的触头来控制大容量接触器的线圈时，应考虑继电器触头断开和接通的容量，如果容量不够，必须增加小容量控触器或中间继电器。
⑦还应充分考虑各种联锁关系及各种必要的保护环节，以免误操作而发生事故。
(4)应具有必要的保护环节。
充分考虑电气控制线路中的短路保护、过流保护、过载保护、零电压与欠电压保护及漏电保护等保护环节。
逻辑设计法
逻辑设计法是根据生产工艺的要求，利用逻辑代数的方法来分析、化简和设计电气控制电路。该方法能够确定实现一个开关量自动控制线路的逻辑功能所必需的、最少的中间继电器的数目，然后有选择地进行添置，特别适合较复杂生产工艺所要求的控制线路。
在继电器接触器控制电路中，电器元件只有两种状态：即线圈的通电或断电，触头的闭合或断开。因此可用逻辑代数(或布尔代数)来描述这些电器元件在电路中所处的状态和连接方法。逻辑设计法正是基于上述思想来进行的。
对于继电器、接触器、电磁铁、电磁阀等元件的线圈，通常规定通电为“1”状态，失电为“0”状态;对于按钮、行程开关元件，规定压下时为“1”状态，复位时为“0”状态;对于元件的触头，规定触头闭合状态为“1”状态，触头断开状态为“0”状态。元件的线圈通电时，其常开触头闭合，常闭触头断开。因此，为了清楚地反映元件的状态，元件的线圈及其常开触头的状态用同一字符来表示(如K);而其常闭触头的状态则用该字符的“非”来表示(例如K)。若该元件为“1”状态，则表示其线圈通电，其常开触头闭合，其常闭触头断开。
利用逻辑代数方法进行电路设计的基本思路是：①将控制系统的输入、输出电器元件的状态用状态变量表示;②根据控制要求列出状态变量的逻辑表达式;③简化逻辑表达式;④根据逻辑表达式绘制控制线路。
1.基本逻辑电路
(1)“与”电路
逻辑代数中运算符号“×”或“.”读作“与”。实现逻辑乘的器件叫做“与”门，图2-22所示的“与”继电控制线路表示触头的串联。则KM=KAl×KA2，只有触头KAl、KA2均接通，接触器线圈KM才能通电。
(2)“或”电路
逻辑代数中运算符号“+”读作“或”。实现逻辑加的器件叫做“或”门，图2-23所示的“或”继电控制线路表示触头的并联，可写成KM=KAl+KA2，当触头KAl或KA2接通，或者KAl和KA2都接通时，接触器线圈才可通电。
图2-22“与”继电控制线路图2-23“或”继电控制线路(3)“非”电路
逻辑代数中“非”运算的符号用变量上面的短横线表示，读作“非”，它表示事物相互矛盾的两个对立面之间的关系。这种规律的因果关系称为“非”逻辑关系。
实现逻辑“非”的器件叫做“非”门，图2-24所示的“非”继电控制线路表示与继电器常开触头KA相对应的常闭触头KA与接触器线圈KM串联的逻辑非电路。当继电器线圈通电(即KA=1)时，常闭触头KA断开(即KA=0)，则KM=0;当KA断电(即KA=0)时，常闭触头KA闭合(KA=1)，则KM=l。可写成KM=KA。
图2-24“非”继电控制线路2.逻辑代数定律
(1)交换律
(2)结合律
(3)分配率
(4)吸收律
(5)还原律
(6)反演律(摩根定律)
3.逻辑电路设计举例
设某电路只有在继电器KA1、KA2、KA3中任何一个或两个动作时才能运转，而在其他条件下都不运转。
(1)首先列出状态表如下：
(2)再写出逻辑表达式并化简
(3)绘制控制线路
图2-25简化后的控制线路电气控制线路图解电工电工全彩图解电工电路电工手册电气工程基础电气识图电工电气电气书籍京东好评率95%无理由退换￥62.1购买