6.气动逻辑元件及逻辑控制回路

1、 气动技术6.气动逻辑元件及逻辑控制回路(62) 1 6 气动逻辑元件及逻辑控制回路气动逻辑元件及逻辑控制回路 6 61 1 概述概述 6 61 11 1 逻辑代数逻辑代数 逻辑代数其变量只允许取两个值：“1 1” 或“0 0”。这里的“1 1”和 “0 0”并不代表数 字，而是代表逻辑系统中两个对立着的基本状 态。 1 1） 逻辑代数基本规律逻辑代数基本规律 气动技术6.气动逻辑元件及逻辑控制回路(62) 2 (1)逻辑代数中的某一变量(如a)其值不为“1” 即为“0”，不为“0”即为“1”。即a的状态 不为“0”必为“1”，不为“1”必为“0”。 (2)两个以上的条件同时存在时，才出现某一

2、 结果，称为“逻辑乘”或“逻辑与”，可用下 列逻辑函数(或称逻辑表达式)加以表示： 或baSbaS 如果有两个以上输入的与门组，则其逻辑 表达式为： ncba=S 气动技术6.气动逻辑元件及逻辑控制回路(62) 3 (3)两个以上的条件中，只要有一个存在时， 就出现某一种结果，称为“逻辑或”或“逻 辑加”，其逻辑表达式为： n+c+b+a=S (4)任意事物(变量)的“否定”或“反相”， 称之为“逻辑非，它的符号是在自变量符号 上画一横线来表示，其逻辑表达式为： a=S 表示S的状态与a相反，读作a非。 a 气动技术6.气动逻辑元件及逻辑控制回路(62) 4 (5)对于或，与、非三种逻辑真值的

3、基本演算 规定如表所示： 1+1=111=1 0+0=000=0 1+0=110=0 0+1=101=0 0=1 1=0 气动技术6.气动逻辑元件及逻辑控制回路(62) 5 2 2、逻辑代数的基本运算规律、逻辑代数的基本运算规律 名称含 义公 式 备 注 (1) 吸 收 律 两项因 子互相吸收 只存其一 a+0=a a+1=1 a1=a a0=0 前两式又称加法法 则，可依逻辑代敷 基本定义求证；后 两式又称乘法法则， 与普通代数相同 (2) 交 换 律 在逻辑 加和逻辑乘 的运算中变 量的位置可 以交换 a+b=b+a ab=ba 与普通代数同 气动技术6.气动逻辑元件及逻辑控制回路(62)

4、 6 名称含 义公 式 备 注 (3) 结合 律 在连加, 连乘运算中, 各因子可以 任意结合 a+b+c=(a+b)+c= a+(b+c) abc=(ab)c =a(bc) 与普通代数 同 (4) 分配 律 公 因 子 可以提出因 式可以展开 a(b+c)=ab+ac (a+b)(c+d)= ac+ad+bc+bd 与普遍代数 同 (5) 重复 律 重 复 相 加,重复相乘 时,其结果仍 为原变量 a+a+a=a aaa=a 气动技术6.气动逻辑元件及逻辑控制回路(62) 7 名称含 义公 式 备 注 (6)逆 相结合 律 逆相相加等 于1，逆相相乘等 手0 a与b互为 逆相，两 因子相加

5、等于1。 (7)否 定之否 定定律 否定之否定 为肯定。 (8) 德摩 根定律 逻辑加的倒相等于 各倒相的逻辑乘， 逻辑乘的倒相等于 各倒相的逻辑和。 0=aa 1=a+a aa baba baba 气动技术6.气动逻辑元件及逻辑控制回路(62) 8 定理1 a+ab=a a(a+b)=a 定理2 定理3 逻辑代数形式定理 () ba=b+aa b+a=ba+a () ()()()() c+ab+a=c+ac+bb+a ca+ba=ca+cb+ba 气动技术6.气动逻辑元件及逻辑控制回路(62) 9 3 3） 逻辑函数的简化逻辑函数的简化 简化逻辑函数有助于寻求使用元件最少和 工作性能最可靠的

6、最佳回路。 简化逻辑函数有两种方法，一是代数法： 就是利用上述基本运算规律、公式和定理进行 简化；一是利用卡诺图进行简化。 6 61 12 2 基本逻辑单元基本逻辑单元 逻辑单元实质上是按一定规律而动作的开 关元件。 气动技术6.气动逻辑元件及逻辑控制回路(62) 10 逻辑函数 真值表 逻辑符号 ba=SabS 000 010 100 111 1 1） 与门与门 s a b 气动技术6.气动逻辑元件及逻辑控制回路(62) 11 逻辑函数 真值表 逻辑符号 b+a=S abS 000 011 101 111 2 2） 或门或门 a b s 气动技术6.气动逻辑元件及逻辑控制回路(62) 12

7、3 3） 非门非门 逻辑函数 真值表 逻辑符号 a=S aS 01 10a s 气动技术6.气动逻辑元件及逻辑控制回路(62) 13 4 4） 双稳双稳 逻辑符号真值表 abS1S2 0101 0001 1010 00l0 a b S1 s2 气动技术6.气动逻辑元件及逻辑控制回路(62) 14 6 61 13 3 气动逻辑元件的分类及特点气动逻辑元件的分类及特点 气动逻辑元件是一种采用压缩空气为工作 介质，通过元件内部的可动部件(如膜片等)的 动作，改变气流流动的方向，而实现一定逻辑 功能的流体控制元件。 1 1） 气动逻辑元件的分类气动逻辑元件的分类 （1 1）按工作压力分）按工作压力分

8、可分为三种:高压元件，低压元件，微 压元件。 气动技术6.气动逻辑元件及逻辑控制回路(62) 15 （2 2）按逻辑功能分）按逻辑功能分 可分为“或门”元件、“与门”元件， “非门”元件， “双稳”元件等。 （3 3）按结构形式来分）按结构形式来分 可分为：截止式元件，膜片式元件，滑阀 式元件，球阀式元件，其它式气动逻辑元件。 2 2） 气动逻辑元件的特点气动逻辑元件的特点 （1）由于元件流通孔道较大，元件抗污染能 力较强，对气源的净化程度要求低。 气动技术6.气动逻辑元件及逻辑控制回路(62) 16 (2) 元件的无功耗气量较低(与工作频率有关)。 (3) 元件的带负载能力强，可带动数量较多

9、的 元件。 (4)在组成系统时，元件相互之间连接方便， 匹配简单，调试容易。 (5)适应能力较强,可用于强磁、辐射、易爆、 粉尘，潮湿等条件恶劣的工作环境。 气动技术6.气动逻辑元件及逻辑控制回路(62) 17 (6) 响应速度较慢，不宜组成运算很复杂的控 制系统。 (7)由于元件中的可动部件存在,在强烈冲击和 振动的工作环境中可能产生误动作。 气动技术6.气动逻辑元件及逻辑控制回路(62) 18 6 62 2 高压截止式逻辑元件高压截止式逻辑元件 6 62 21 1 高压截止式逻辑元件的特点高压截止式逻辑元件的特点 元件的阀芯是自由圆片或圆柱体，行程短， 流量大。 元件工作压力较高(0208

10、MPa)可直接 采用工厂动力源，对气源净化程度的要求低， 比较适用于一般的程序控制系统。 气动技术6.气动逻辑元件及逻辑控制回路(62) 19 元件带有显示和手动装置，便于检查和维 修，元件的安装底面上带有定位销和“O”形 密封圈，便于安装。 元件品种较为齐全可方便地组成逻辑控制 系统。 6 62 22 2 高压截止式逻辑元件的工作原理及高压截止式逻辑元件的工作原理及 结构结构 1 1） 是门和与门元件是门和与门元件 气动技术6.气动逻辑元件及逻辑控制回路(62) 20 逻辑函数 真值表 逻辑符号 “是门”元件可用作波形整形，隔离、放大。 a=S aS 00 11 “是门”元件 气动技术6.气

11、动逻辑元件及逻辑控制回路(62) 21 逻辑函数 真值表 逻辑符号 ba=S abS 000 010 100 111 “与门”元件 s a b 气动技术6.气动逻辑元件及逻辑控制回路(62) 22 2 2） 或门元件或门元件 逻辑函数 真值表 逻辑符号 b+a=S abS 000 011 101 111 或门元件或门元件 a b s 气动技术6.气动逻辑元件及逻辑控制回路(62) 23 3 3） 非门和禁门元件非门和禁门元件 逻辑函数 真值表 逻辑符号 a=S aS 01 10 非门元件非门元件 a s 气动技术6.气动逻辑元件及逻辑控制回路(62) 24 逻辑函数 真值表 逻辑符号 ba=S

12、 禁禁门元件门元件 abS 000 011 100 110 a b s 气动技术6.气动逻辑元件及逻辑控制回路(62) 25 4 4） 或非元件或非元件 逻辑函数 真值表 逻辑符号 c+b+a=S 或非或非元件元件 abcS 0001 0010 0100 0110 1000 1010 1100 1110 a b c s 气动技术6.气动逻辑元件及逻辑控制回路(62) 26 5 5） 双稳元件双稳元件 逻辑函数 真值表 逻辑符号 b a a b KS KS 2 1abS1S2 1010 0010 0101 0001 双稳元件双稳元件 a b S1 s2 气动技术6.气动逻辑元件及逻辑控制回路(6

13、2) 27 6 6） 单记忆元件单记忆元件 逻辑函数 真值表 逻辑符号 a b S a b KS abS 101 001 010 000 单记忆元件单记忆元件 气动技术6.气动逻辑元件及逻辑控制回路(62) 28 7 7） 顺序与元件顺序与元件 逻辑函数 真值表 逻辑符号 ba a Kb=ba=S abS 1 2 3 4 5 6 7 0 1 1 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 1 0 0 1 0 1 0 0 顺序与元件顺序与元件 气动技术6.气动逻辑元件及逻辑控制回路(62) 29 6 63 3 滑阀式逻辑元件滑阀式逻辑元件 常规的二位三通或二位五通气动换向阀即 可视为滑阀式逻辑元件。

14、 滑阀式逻辑元件工作压力范围较大，一般 为0.30.8MPa，工作可靠，流量较大，响应 时间一般在十几毫秒左右，比截止式元件稍慢， 是一种多功能元件，可作小功率阀直接使用。 气动技术6.气动逻辑元件及逻辑控制回路(62) 30 逻辑函数 真值表 逻辑符号 1 1） 是门是门 a=S aS 00 11 “是门”回路 气动技术6.气动逻辑元件及逻辑控制回路(62) 31 逻辑函数 真值表 逻辑符号 ba=S abS 000 010 100 111 “与门”回路 s a b 2 2） 与门与门 气动技术6.气动逻辑元件及逻辑控制回路(62) 32 3 3） 或门元件或门元件 逻辑函数 真值表 逻辑符

15、号 b+a=S abS 000 011 101 111 或门或门回路回路 a b s 气动技术6.气动逻辑元件及逻辑控制回路(62) 33 4 4） 非门非门 逻辑函数 真值表 逻辑符号 a=S aS 01 10 非门非门回路回路 a s 气动技术6.气动逻辑元件及逻辑控制回路(62) 34 逻辑函数 真值表 逻辑符号 ba=S 禁禁门元件门元件 abS 000 011 100 110 a b s 5 5） 禁禁门门 气动技术6.气动逻辑元件及逻辑控制回路(62) 35 6 6） 或非元件或非元件 逻辑函数 真值表 逻辑符号 b+a=S 或非回路或非回路 abS 001 010 100 110

16、 a b s 气动技术6.气动逻辑元件及逻辑控制回路(62) 36 逻辑函数 真值表 逻辑符号 ba=S 与非回路与非回路 abS 001 011 101 110 7 7） 与非与非门门 气动技术6.气动逻辑元件及逻辑控制回路(62) 37 8 8） 双稳（双输出记忆元件）双稳（双输出记忆元件） 逻辑函数 真值表 逻辑符号 b a a b KS KS 2 1 abS1S2 1010 0010 0101 0001 双稳双稳回路回路 a b S1 s2 气动技术6.气动逻辑元件及逻辑控制回路(62) 38 9 9） 单记忆元件单记忆元件 逻辑函数 真值表 逻辑符号 a b S a b KS abS

17、 101 001 010 000 单记忆单记忆回路回路 气动技术6.气动逻辑元件及逻辑控制回路(62) 39 1010） 延时回路延时回路 作用：当有信号a时，需延时t时间后s才有输 出，调节气阻R气容C可调t。回路要求a持续时 间大于t。 逻辑符号： 逻辑回路： 气动技术6.气动逻辑元件及逻辑控制回路(62) 40 1111） 脉冲回路脉冲回路 作用：回路可把长信号a变为一脉冲信号s输出， 脉冲宽度可由气阻R、气容C调节。回路要求a 的持续时间大于脉冲宽度t。 逻辑符号： 逻辑回路： 气动技术6.气动逻辑元件及逻辑控制回路(62) 41 6 64 4 其它逻辑元件其它逻辑元件 6 64 41

18、 1 高压膜片式逻辑元件高压膜片式逻辑元件 高压膜片式逻辑元件是由带阀口的气室和 能够摆动的膜片构成。当采用一定手段使膜片 的两侧造成压力差时，即可迫使膜片向某一侧 摆动，从而关闭或打开相应的阀口，使气流的 流向、流路切换，以实现各种逻辑功能及控制 功能。 气动技术6.气动逻辑元件及逻辑控制回路(62) 42 其基本单元是三门元件。整个元件有三个 通道。当a 有信号，b与s 的通路被切断，s 无 输出；当a 无信号，b 输入信号才从s口输出。 逻辑符号 a bs 气动技术6.气动逻辑元件及逻辑控制回路(62) 43 6 64 42 2 双膜片式逻辑元件双膜片式逻辑元件 双膜片式逻辑元件工作压力

19、为0.10.2MPa, 响应时间快，可达2ms，元件体积小，使用寿 命较长。 这种元件有a、b、 c、d四个信号输入口， 一个输出口S。 气动技术6.气动逻辑元件及逻辑控制回路(62) 44 名称逻辑功能 逻辑回路 是门 非门 气动技术6.气动逻辑元件及逻辑控制回路(62) 45 名称逻辑功能 逻辑回路 或门 与门 气动技术6.气动逻辑元件及逻辑控制回路(62) 46 名称逻辑功能 逻辑回路 禁门 双稳 气动技术6.气动逻辑元件及逻辑控制回路(62) 47 6 64 43 3 射流元件射流元件 1 1） 射流及射流的几种效应射流及射流的几种效应 (1)(1)什么是射流什么是射流 射流就是一束喷

20、出的 快速流动的流体。 (2)(2)射流的卷吸作用射流的卷吸作用 射流能卷吸周围的流体 和它一起向前运动，称为射 流的卷吸作用。 气动技术6.气动逻辑元件及逻辑控制回路(62) 48 (3)(3)射流的附壁效应射流的附壁效应 如果在射流两侧放置一对挡板，并使如果 把两块挡板向喷嘴靠近，当挡板移到某一定距 离时，且两块挡板至喷嘴的距离不等(称位差)， 这时就会发现，从喷嘴喷出的射流将在一瞬间 改变了流向并附在较近的挡板壁上流动，这种 现象，就叫做射流的“附壁效应”。 气动技术6.气动逻辑元件及逻辑控制回路(62) 49 气动技术6.气动逻辑元件及逻辑控制回路(62) 50 2 2） 常用的几种射

21、流元件常用的几种射流元件 (1)(1)附壁式射流元件附壁式射流元件 a a、双稳元件、双稳元件 气动技术6.气动逻辑元件及逻辑控制回路(62) 51 b b、或非元件、或非元件 气动技术6.气动逻辑元件及逻辑控制回路(62) 52 （2 2）动量交换式射流元件）动量交换式射流元件 这类射流元件主要是利用两股相互作用 自由射流的动量交换，而形成一股新射流的 原理制成。 气动技术6.气动逻辑元件及逻辑控制回路(62) 53 (3)(3)紊流式射流元件紊流式射流元件 紊流式射流元件是利用控制流使主射流由 层流变成紊流的一种“或非”元件。 气动技术6.气动逻辑元件及逻辑控制回路(62) 54 6 65

22、 5 气动逻辑控制回路的设计气动逻辑控制回路的设计 设计步骤：设计步骤： 1、根据控制要求，列出真值表； 2、由真值表写出逻辑式； 3、化简逻辑式： （1）逻辑代数法； （2）卡诺图法； 4、画出回路图： （1）画逻辑框图； （2）画气动原理图。 气动技术6.气动逻辑元件及逻辑控制回路(62) 55 例例1 1： 设一条传输带上有三个工序，依次为A、 B、C，当遇到下述某一情况时，则传输带停 机，否则即为开机： 1、A、B、C都停止工作； 2、A工作而B不工作，不管C是否工作； 3、B工作而C不工作，不管A是否工作。 试设计传输带开、停机控制回路。 气动技术6.气动逻辑元件及逻辑控制回路(62) 56 解：解： 设传输带开、关 机信号为S，且S=1表示 开机，S=0表示关机； 工序A、B、C工作 为“1”，不工作为 “0”。则可得： 1、由控制要求列出真值表 A AB BCS 0000 0011 0100 0111 1000 1010 1100 1111 气动技术6.气动逻辑元件及逻辑控制回路(62) 57 2、由真值表可写出开机信号S的逻辑函数式： CBA+CBA+CBA=S 3、化简逻辑函数式： BC+AC= )B+A(C