单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第七章气动系统设计,第七章气动系统设计,7.1,程序控制系统,7.1.1,程序控制的分类,程序控制系统是工业生产领域，也是气动装置中广泛应用的一种控制系统。,程序控制是根据生产过程中的物理量，例如位移、时间、压力、温度等的变化，使被控对象的各执行元件按照预先给定的程序或条件有序协调地工作。,按发信装置和控制信号不同，简单程序制可分为时间程序控制、行程程序控制、混合程序控制。,7.1 程序控制系统7.1.1 程序控制的分类,时间程序控制,时间程序控制,是指各执行元件的动作顺序按时间顺序进行的一种自动控制方式。时间信号通过控制线路，按一定的时间间隔分配给相应的执行元件，令其产生有顺序的动作，它是一种,开环的控制系统,。图所示为时间程序控制方框图。,行程程序控制,行程程序控制,一般是,一个闭环程序控制系统,，如图所示。它是前一个执行元件动作完成并发出信号后，才允许下一个动作进行的一种自动控制方式。执行元件执行某一动作后，有程序发生器发出信号，此信号输入逻辑控制回路，由其做出逻辑运算发出 有关执行信号，指挥执行元件完成下一步动作，此动作完成后，发出新的信号，直到完成运动的控制为止。,行程程序控制系统包括,行程发信装置、执行元件、程序控制回路和动力源,等部分。,行程程序控制的,优点,是结构简单，维护容易，动作稳定，特别是当程序运行中某节拍出现故障时，,整个程序动作就停止而实现自动保护,。因此，行程程序控制方式,在气动系统中被广泛采用,。,混合程序控制,混合程序控制,通常是在行程程序控制系统中包含了一些时间信号，实质上是把,时间信号看作行程信号,处理的一种行程程序控制。,时间程序控制时间程序控制是指各执行元件的动作顺序按时间顺序,7.1.2,行程程序控制回路的设计方法,1.,试凑法,利用一些基本回路、常用回路试凑组成控制回路，然后分析是否满足要求。,2.,逻辑设计法,逻辑运算法：应用布尔代数进行简化，但对复杂回路不容易达到最佳效果,图解法：利用逻辑代数的特性,将复杂的计算用图解的方法表示出来,如,信号,动作状态线图法（简称,XD,线图法）,、,卡诺图法,.,快速消障法：在图解法基础上，省去一些过程快速设计,.,计算机辅助逻辑综合法：对于复杂的多变量的设计借助计算机设计,采用进步控制回路或程序器：此方法改变回路程序迅速，适应性好，机动性强，但成本高。,3.,分组供气法,在控制回路中增加若干控制元件对行程阀采取分组供气。如产生障碍即可切断障碍信号的气源,防止障碍的产生。,XD,线图法直观、简便，是一种常用的设计方法，因此仅介绍此种方法。,7.1.2 行程程序控制回路的设计方法 1.试凑法,7.2,多缸单往复行程程序控制回路,在给定的行程程序一次循环过程中，系统中各执行元件只作一次往复运动的,系统称为单往复行程程序控制系统。,多缸多往复行程程序是指程序运行一个循环中，至少有一个气动缸作一次以,上的往复运动。,7.2.1 XD,线图法设计步骤,XD,线图法是一种图解法，它可以把各个信号的存在状态和气动执行元件,工作状态较清楚地用图线表出来，从图中能分析出障碍信号的存在状态，以,及消除信号障碍各种可能性。,步骤如下：,（一）、根据生产自动化的工艺要求，编制工作程序；,（二）、根据行程程序绘制,X-D,状态线图。,（三）、由,X-D,状态线图判别障碍信号，并消除障碍信号；,（四）、绘制逻辑原理图,（五,),、气动回路原理图,7.2 多缸单往复行程程序控制回路 在给定的行程程序一次,7.2.2 X,D,线图法常用的符号,1.,用大写,A,、,B,、,C,等表示气缸，用下标,1,和,0,分别表示气缸的伸出和缩回，如,A,1,表示气缸,A,伸出，,A,0,表示,A,缸回缩。,2.,用带下标的,a,1,、,a,0,等分别表示与,A,1,、,A,0,等相对应的机控阀及其输出信号。如,a,1,表示气缸活塞杆伸出终端位置的行程阀和其所发出的信号。,3.,控制气缸对应的主控阀也用相对应的控制气缸的文字符号表示。,4.,经过逻辑处理而排除障碍后的执行信号在右上角加,“,*,”,号,，如,a*,不加表示原始信号。,5.,在工作程序图中，,“,”,箭头指向表示控制顺序，,“,”,表示信号（或行程阀）,b,0,控制缸,A,的伸出。,7.2.2 XD线图法常用的符号,7.2.3 XD,线图法介绍,工业应用装置中的送,料机构：用,A,、,B,两个,气缸将工件从料仓中,传递到滑槽。按下按,钮，气缸,A,伸出，将工,件从料仓推出，等待,气缸,B,将其推入输送滑,槽。工件传递到位后，,A,缸回缩，接着,B,缸回,缩。,7.2.3 XD线图法介绍,（一）、根据生产自动化的工艺要求，编制工,作程序。,工作程序是：给定启动信号，送料气缸,A,伸出，送料气缸,B,伸出后，然后送料气缸,A,退回，最后送料气缸,B,退回。,（一）、根据生产自动化的工艺要求，编制工,（二）、根据事先给定的行程程序绘制,X-D,状态线图,1.,画方格图,1),由左至右画方格，并在方格的顶上依次填上序号,1234,等。在序号下面填上相应的动作状态,A,1,B,1,A,0,B,0,，在最右边留一栏作为“执行信号表达式”（简写为执行信号）。,2),在方格图最左边纵栏又上至下填上控制信号及控制动作状态组的序号（简称,X-D,组）,1,、,2,、,等。每个,X-D,组包括上下两行上行为行程信号行，下行为该信号控制的状态。例如：,a,0,(A,1,),表示控制,A,1,动作的信号是,a,0,；,a,1,(B,1,),表控制,B,1,动作的信号是,a,1,等等,3),下面的备用格可根据具体情况填入中间记忆元件（辅助阀）的输出信号、消障信号及连锁信号等。,（二）、根据事先给定的行程程序绘制X-D状态线图,2.,画动作（,D,线）,用,横向粗实线,画出各执行元件的动作状态线。,动作状态线的起点是该动作程序的开始处，用,符号“,”,画出；,动作状态线的终点是该动作状态变化的开始,处，用符号“,”,画出。例如缸,A,伸出的状态,A,1,，,变化成缩回状态,A,0,，此时,A,1,的动作线的终点必然在,A,0,的开始处。,2.画动作（D线）,3.,画主令信号线（,X,线）,用,细实线,画出主令信号线,起点与所控制的动作线起点相同，用符号“”表示,信号线的终点和上一组中产生该信号的动作线终点相,同,用符号“”表示。,若终点和起点重合，用符号“”表示。,符号“”表示该信号的起点与终点重合，称该信号,为脉冲信号，脉冲信号的宽度相当于行程阀发出信号、,气控阀换向、气缸启动和信号传递时间的总和。,3.画主令信号线（X线）,（三）、绘制逻辑原理图,根据,X-D,线图中执行信号栏的逻辑表达式及考虑手动、启动等因素利用是、与、或、非等逻辑符号画出逻辑方框图。,使用上述符号按下列步骤绘制：,（,1,）把系统中每个执行元件的两种状态与主控阀（用逻辑记忆符号表示）相连后，自上而下一个个地画在图的右侧。,（,2,）把发信器（如行程阀）大致对应其所控制的元件，一个个列于图的左侧。加上小方框表示原始信号，（简写不画小方框），在小方框上画出相应的符号表示各种手动阀。,（,3,）在图上要反映出执行信号逻辑表达式中的逻辑符号之间的关系，并画出为操作需要而增加的阀（如启动阀）。,（三）、绘制逻辑原理图,（四,),、气动回路原理图,自动程序需用一个启动阀、四个行程阀和两个双,输出记忆元件（两位四通阀）。一个与门可由元件串,联来实现，由此可绘出的气动回路图。,在具体画气动回路原理图时，特别要注意的是：,哪个行程阀为有源元件（即直接与气源相接），哪个,行程阀为无源元件（即不能与气源相接）。,(,其一般规,律是：无障碍的原始信号为有源元件,),。,气缸处于原始状态时要求活塞杆缩回；气体控制线用虚线表示。,（四)、气动回路原理图,A,1,B,1,A,0,B,0,气动控制回路图,A1B1A0B0气动控制回路图,7.2.4,气动顺序控制回路原理图设计步骤,一、编制工作程序,二、绘制,XD,线图,1.,画方格图,2.,画动作（,D,线）,3.,画主令信号线（,X,线）,三、分析并消除障碍信号,脉冲信号法（延时阀）、辅助阀法（中间记忆元件）、逻辑回路法,四、绘制逻辑原理图,五、绘制气动回路图,7.2.4气动顺序控制回路原理图设计步骤,图为气控冲孔机结构示意图。其工作顺序是：气缸,A,夹紧,A,1,气缸,B,冲孔,B,1,气缸,B,带冲头退回,B,0,气缸,A,松开工件,A,0,。,一、编制工作程序,图为其工作程序,图为气控冲孔机结构示意图。其工作顺序是：气缸A夹紧A1,（二）、绘制,XD,线图,1.,画方格图。,根据动作顺序第一行填入节号，第二行填入气缸动,作，最右边一列留作填入经消障后的执行信号表达式。,表的下端留有备用格，可填入消障过程中引入的辅助,信号等。,2.,画动作（,D,线）,用粗实线画出各个气缸的动作区间，它以行列中大,写字母相同、下标也相同的列行交叉方格左端的格线,为起点，直画到字母但下标相反的方格。,3.,画主令信号线（,X,线）,用细实线画出主令信号线，起点与所控制的动作线,起点相同，用符号“”表示，终点在该信号同名动,作线的终点，用符号“”表示。若终点和起点重合，,用符号“”表示。,（二）、绘制XD线图,X-D,线图,X-D线图,（三）、分析并消除障碍信号,1.,判别障碍信号,2.,消除障碍信号,气动系统行程程序控制设计课件,1.,判别障碍信号,所谓障碍信号是指在同一时刻，阀的两个控制侧同时存在控制信号，妨碍阀按预定行程换向,用,XD,图确定障碍信号的方法是：,检查每组中是否存在有信号线比其所控制的动作线长的情况，,如存在这种情况，说明动作状态要改变，而其控制信号不允许其改变（障碍动作状态的改变），这种障碍其动作状态改变的信号就称之为障碍信号。信号线比其所控制的动作线长的那部分线段叫障碍段，即图中用,“,”,表示的线段,。,在多缸单往复系统中，是一个信号妨碍另一个信号的输入而造成的障碍，称为,I,型障碍。,1.判别障碍信号,2.,消除障碍信号,在,X-D,图，障碍信号表现为控制信号线长于,其所控制的动作状态存在的时间，所以常用的,排除障碍的办法就是缩短信号线长度，使其短,于次信号所控制的动作线长度，其实质就是要,使障碍段失效或消失。,常用的消障法有,脉冲信号法,辅助阀法,逻辑,回路法,三种。,2.消除障碍信号,（,1,）脉冲信号法,信号,a,1,和,b,0,是两个障碍信号。如果将信号,a,1,和,b,0,都变成脉冲信号，即,a,1,a,1,，,b,0,b,0,，就变成了无障碍信号了。,a,、机械法,包括活络挡铁或可通过式行程阀（单向滚轮式）,使气缸在一个往复动作中只发出一个短脉冲信号，,把存在障碍的长信号缩短为脉冲信号，用这种方法排除障碍信号结构简单，但靠它发信的定位精度较低需要设置固定挡块来定位，气缸行程较短时不宜采用。,以达到消除障碍的目的。,（1）脉冲信号法,气动系统行程程序控制设计课件,b,、脉冲回路法排障,利用脉冲回路或脉冲阀的方法将有障信号,变为脉冲信号。,图所示为脉冲信号原理图。,当有障信号,a,发出后，阀,K,立即有信号输出。,同时，信号又经气阻、气容延时，当阀,K,控制,端的压力上升到切换压力后，输出信号,a,即,被切断，从而使其边变为脉冲信号。,b、脉冲回路法排障,利用常通型延时阀消除障碍信号方法。,利用常通型延时阀消除障碍信号方法。,下图为工作程序,A,1,B,1,B,0,A,0,用脉冲信号消障的,X-D,线图。,下图为工作程序A1B1B0A0 用脉冲信号消障的 X-D线图,（四）、绘制逻辑原理图,根据,XD,图上的执行信号表达式，即可绘出逻辑原理图，只绘出引入中间记忆元件消障的气控逻辑原理图,脉冲阀逻辑原理图,（四）、绘制逻辑原理图脉冲阀逻辑原理图,（五）