第7章气动行程程序控制回路设计（课堂PPT）

机械工程系,液压与气动技术,第7章行程程序控制回路设计,2020年5月19日,第7章气动行程程序控制回路设计,液压与气动技术,执行元件在完成某一动作,由行程发信器发出相应信号,输入逻辑控制回路中作出判断后再发出有关执行信号,指令执行元件执行下一步动作,2020年5月19日,液压与气动技术,一、气动行程程序控制回路的组成与表示,(1)用A、B、C等表示气缸，下标“1”与“0”表示气缸状态。(2)用带下标1、0的小写字母a、b、c等分别表示行程阀。,1.行程程序控制回路的基本组成,2020年5月19日,液压与气动技术,2.行程程序表示方法,行程程序可用工作程序图来表示气缸按对象的操作要求所完成的动作顺序。例如有两个气缸A、B，要求其动作顺序为：A缸进B缸进A缸退B缸退，工作程序图见图示。图中q为启动信号。,图示的动作信号程序框图可进一步省略成：A1B1A0B0。,2020年5月19日,液压与气动技术,二、气动行程控制回路设计的一般思路,1.明确动作信号程序,2.绘制气动回路原理图（练习1）,2020年5月19日,液压与气动技术,气动夹紧工作装置,1）按下启动按钮，气缸A伸出将物料从料仓推送到加工站。2）气缸A到位后，另一个气缸B伸出将工件夹紧。3）对零件进行加工后，气缸B缩回，气缸A缩回，完成一个工作循环。,图示为某夹紧工作装置，初始状态两个气缸都缩回，其工作过程如下：,1.工况分析,2020年5月19日,液压与气动技术,2.明确动作信号程序,3.绘制气动回路原理图,2020年5月19日,液压与气动技术,三、障碍信号,在大多数具有多个执行元件的气动程序控制回路中，各个控制信号间都存在一定形式的互相干扰。这些造成干扰的信号统称为障碍信号，它们会使执行元件动作无法正常完成。,2020年5月19日,液压与气动技术,气动程序控制回路中障碍信号有三种类型：I型障碍信号，II型障碍信号和滞消障碍信号。,2020年5月19日,液压与气动技术,四、串级转换气动行程控制回路设计,1.气缸程序动作的分级,气缸作为执行元件，其伸出和缩回由换向阀控制，为避免换向阀的两端控制信号同时有压缩空气，分级时必须将其避开，保证每一气缸只在同一级中出现一次动作。例如A1B1B0A0，可有如下四种分级：（1）A1/B1/B0/A0，分为四级（2）A1B1/B0/A0，分为三级（3）A1/B1/B0A0，分为三级（4）A1B1/B0A0，分为二级,满足级数最少原则,满足级数最少原则,2020年5月19日,液压与气动技术,各种级数转换气路如图所示，主要特征是利用二位五通(或四通)换向阀以阶梯方式顺序连接，而保证在任一时间，只有一级管路有气源输出，其他级管路都处于排气状态。,二级转换气路,2.串级转换控制原理,2020年5月19日,液压与气动技术,三级转换气路,2020年5月19日,液压与气动技术,3.气动夹紧装置回路设计（练习2）,2020年5月19日,液压与气动技术,练习3：A1A0B1B0,2020年5月19日,五、步进控制回路设计,液压与气动技术,步进控制是工业控制中一种经常使用的程序控制方式。目前,应用最为广泛的步进控制有气控、电控、电-气控、PLC编程控制等。德国Festo公司的气动步进模块是一种新型的气动元件，它简化了传统的气动步进控制模式，为气动步进控制的推广提供了可能。,2020年5月19日,信号输入口,液压与气动技术,记忆元件,切换元件,指示元件,或门元件(梭阀),下一状态启动口,复位口,当前状态输出口,气源入口,排气口,当前状态启动口,1.步进控制原理,2020年5月19日,液压与气动技术,2.步进块的组合使用,2020年5月19日,液压与气动技术,3.步进控制法气动回路设计方法,A1B1B0A0动作回路图,2020年5月19日,液压与气动技术,【习题】自动化磨床,问题描述：通过气缸将工件放入磨床夹具上，加工完毕后由第二个气缸将工件推出。按下开始按钮后，无杆缸(A)慢慢伸出并前进到末端位置，时间t=2秒。当它缩回到末端位置后，第二个气缸(B)被激励并伸出。单作用气缸(B)通过弹簧复位的换向阀控制。,2020年5月19日,液压与气动技术,（1）串级转换,2020年5月19日,液压与气动技术,2020年5月19日,液压与气动技术,2020年5月19日,液压与气动技术,2020年5月19日,液压与气动技术,2020年5月19日,液压与气动技术,2020年5月19日,液压与气动技术,2020年5月19日,液压与气动技术,2020年5月19日,液压与气动技术,（2）步进控制,2020年5月19日,液压与气动技术,六、X-D线图回路设计,信号动作状态图简称X-D线图。它可以把各个控制信号的存在状态和气动执行元件的工作状态较清楚地用图线表示出来；从图中还能分析出障碍信号的存在状态，以及消除信号障碍的各种可能性。现以A1B1B0A0工作程序为例。,2020年5月19日,液压与气动技术,1.X-D线图的绘制,1）绘制方格图,2）绘制动作状态线（D线）,3）绘制信号线（X线）,2020年5月19日,液压与气动技术,2.障碍信号的判别及消除,I型障碍信号,（1）脉冲信号消障法,2020年5月19日,液压与气动技术,（2）逻辑“与”消障法,逻辑“与”消障法是利用逻辑“与”门的性质，将长信号变成短信号，如图所示。设m为障碍信号，引入的制约信号x，把m和x相“与”得到消障后的执行信号m*，即,m*mx,2020年5月19日,液压与气动技术,（3）中间元件（辅助法）消障,如果在XD线图中无法找到符合条件的制约信号时，可以采用增加一个辅助阀，即中间记忆元件的方法来消障。这里的中间记忆元件，即双稳元件或单记忆元件。其方法是利用中间记忆元件的输出信号作为制约信号，和障碍信号m相“与”来消除障碍信号m中的障碍段。,用中间记忆元件（辅助阀）法消障时，其消障后执行信号的逻辑函数表达式为,2020年5月19日,液压与气动技术,m有障碍的信号；m*消障后的执行信号；中间记忆元件（辅助阀）输出信号；t、d分别为辅助阀K的两个“通”和“断”控制信号。,2020年5月19日,液压与气动技术,t和d的选择原则是：“通”信号t的起点应该位于障碍信号m之前或同时，终点位于m的无障碍段中；“断”信号d的起点应该位于障碍信号m的无障碍段中，终点应位于t的起点之前。,辅助阀控制信号选择示意图,最后还需要说明的是：在XD线图中，若信号线与动作线等长，则此信号可称为瞬时障碍信号，它不加排除也能自动消失障碍。,2020年5月19日,液压与气动技术,3.绘制气动逻辑原理图,1）把系统中每个执行元件两种输出状态与相应主控阀相连，从上而下依次画在图右侧。2）把发信装置，如行程阀、启动阀等，大致对应其所控制的执行元件逐一画在图左侧。3）在图的中间布置反映执行信号相互之间的逻辑关系的逻辑符号，并标注相应的逻辑函数表达式。,修改错误点,2020年5月19日,液压与气动技术,4.绘制气动回路原理图,2020年5月19日,液压与气动技术,【习题】元件的分离,问题描述：圆柱形工件在导轨上将它们两两分离后被送至下一个工作站。在初始位置，上部的气缸(A)缩回，下部的气缸(B)在伸出位置。开始信号驱动气缸(A)前进到位后，气缸(B)缩回。两个工件一起送至下一工作站。经过一个可调时间t1=2秒，气缸(B)伸出,气缸(A)缩回。,2020年5月19日,液压与气动技术,2020年5月19日,液压与气动技术,2020年5月19日,液压与气动技术,5.多往复控制回路,2020年5月19日,液压与气动技术,2020年5月19日,液压与气动技术,A1B1B0A0A1A0,2020年5月19日,液压与气动技术,