气动系统行程程序控制设计

格式：ppt
大小：1.02 MB
文档页数：40

下载文档原格式

气动系统行程程序控制设计

这种能够逻辑“与”关系，可以用一个单独的逻辑“与”元件来实现，也可以用一个行程阀两个信号的串联或两个行程阀的串联来实现。
利用逻辑“非”排障法利用原始信号经逻辑非运算得到反信号来排除障碍。为了排除障碍信号 m 中的障碍段，可以引入一个辅助信号（制约信号）x ，经逻辑非运算后得到信号m*。原始信号作为逻辑非制约信号x 时，其起点应在障碍信号m 的信号之后，有障碍段之前，终点则在m的障碍段之后。
行程程序控制
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。
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。
利用常通型延时阀消除障碍信号方法。
下图为工作程序A1B1B0A0 用脉冲信号消障的 X-D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“Ο”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“Χ”画出。例如缸A伸出的状态A1 ，变化成缩回状态A0 ，此时A1 的动作线的终点必然在A0 的开始处。

3.画主令信号线（X线）用细实线画出主令信号线
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A1表示气缸A伸出，A0表示A缸回缩。 2.用带下标的a1、a0等分别表示与A1、A0等相对应的机控阀及其输出信号。如a1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）b0控制缸A的伸出。

气动系统设计的主要内容及设计程序

气动系统设计的主要内容及设计程序气动系统设计的主要内容及设计程序3.1明确工作要求1）运动和操作力的要求?如主机的动作顺序、动作时间、运动速度及其可调范围、运动的平稳性、定位精度、操作力及联锁和自动化程序等。

2）工作环境条件如温度、防尘、防爆、防腐蚀要求及工作场地的空间等情况必须调查清楚。

3）和机、电、液控制相配合的情况，及对气动系统的要求。

3.2设计气控回路1）列出气动执行元件的工作程序图。

2）画信号动作状态线图或卡诺图、扩大卡诺图，也可直接写出逻辑函数表达式。

3）画逻辑原理图。

4）画回路原理图。

5）为得到最佳的气控回路，设计时可根据逻辑原理图，做出几种方案进行比较，如对气控制、电-气控制、逻辑元件等控制方案进行合理的选定。

3.3选择、设计执行元件其中包括确定气缸或气马达的类型、气缸的安装形式及气缸的具体结构尺寸（如缸径、活塞杆直径、缸壁厚）和行程长度、密封形式、耗气量等。

设计中要优先考虑选用标准缸的参数。

3.4选择控制元件1）确定控制元件类型，要根据表42.6-13进行比较而定。

表42.6-13?几种气控元件选用比较表电磁气阀控制气控气阀控制气控逻辑元件控制安全可靠性较好（交流的易烧线圈）较好较好恶劣环境适应性（易燃、易爆、潮湿等）较差较好较好气源净化要求一般一般一般远距离控制性，速度传递好，快一般，＞0几毫秒一般，几毫秒～0几毫秒控制元件体积一般大较小元件无功耗气量很小很小小元件带负载能力高高较高价格稍贵一般便宜2）确定控制元件的通径，一般控制阀的通径可按阀的工作压力与最大流量确定。

由表42.6-14初步确定阀的通径，但应使所选的阀通径尽量一致，以便于配管。

至于逻辑元件的类型选定后，它们的通径也就定了（逻辑元件通径常为ф3mm，个别为ф1mm）。

对于减压阀或定值器的选择还必须考虑压力调节范围而确定其不同的规格。

3.5选择气动辅件1）分水滤气器其类型主要根据过滤精度要求而定。

一般气动回路、截止阀及操纵气缸等要求过滤精度≤50～75μm，操纵气马达等有相对运动的情况取过滤精度≤25μm，气控硬配滑阀、射流元件、精密检测的气控回路要求过滤精度≤10μm。

基于PLC控制的气动打标机系统设计

本文设计的打标机同时具备气一电控制系统的优点，采用气体作为动力源，生产成本低，无污染；标记速度快，对标记材料无特殊要求；抗干扰能力强，能够在较恶劣的环境下工作；结构简单、可控性好能，通过ＰＬＣ程序实现自动供料及快速打印，特别适合速度要求较快的流水线场合。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｏｆｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｄｕｃｔｓ，ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｍａｎａｇｅａｎｄｔｒａｃｋｔｈｅｑｕａｌｉｔｙｏｆｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｓ，ｉｔｉｓｖｅｒｙｎｅｃｅｓｓａｒｙｔｏｍａｒｋ．Ｐｎｅｕｍａｔｉｃｍａｒｋｉｎｇｍａｃｈｉｎｅｃａｎｐｒｉｎｔａｖａｒｉｅｔｙｏｆｃｈａｒａｃｔｅｒｓａｎｄｐａｔｔｅｒｎｓｏｎｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｄｕｃｔｓ，ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｍｐｒｏｖｅ
１打标机气动系统工况分析
图１所示为气动打标机工作示意图，它可以在产品零部件打印标记。其工作要求为：当按下启动按钮，实
收稿日期：２０１５一ｌ１—２６作者简介：闫嘉琪（１９５９一），男，天津人，副教授，学士，主要从事液压气动的教学。Ｔ：作。
现一个Ｔ作循环，即打标机的打印气缸动作，其活塞杆快速伸出对打印工件进行打印，当打印完毕后，打印气缸活塞杆缩回；此时推料气缸动作，其活塞杆伸出把打印完毕工件推出，当活塞杆缩回时，下一个待打印工件到位，以进行下一道工序。
图１气动打标机工作示意图
２打标机气动系统的设计

气动机械手PLC控制系统设计

二PLC机械手介绍——————————————————————————4
（一）PLC机械手的原理及流程图——————————————————4
（二）电路中主要元器件的绍———————————————————5
1电器继电器的原理及应用———————————————————5
2电磁阀的工作原理及应用———————————————————5
3)其它接口
若主机单元的I/O数量不够用，可通过I/O扩展接口电缆与I/O扩展单元(不带CPU)相接进行扩充。PLC还常配置连接各种外围设备的接口，可通过电缆实现串行通信、EPROM写入等功能。
4)编程器
编程器作用是将用户编写的程序下载至PLC的用户程序存储器，并利用编程器检查、修改和调试用户程序，监视用户程序的执行过程，显示PLC状态、内部器件及系统的参数等。编程器有简易编程器和图形编程器两种。简易编程器体积小，携带方便，但只能用语句形式进行联机编程，适合小型PLC的编程及现场调试。图形编程器既可用语句形式编程，又可用梯形图编程，同时还能进行脱机编程。
5．机械手开始右旋，状态开关动作，抓紧动作结束，机械手开始下降。
6．机械手下升到下降位置，状态开关动作，下降动作结束，机械手开始后退。
7．机械手右旋到右限位置，状态开关动作，右旋动作结束，机械手开始下降。
8．机械手后退到后退位置，机械手开始放松，一个工作循环过程完毕。
9．机械手的工作方式为：单步。
机械手的动作顺序如下：机械手初始位置是后退、下降、逆时针旋转均到底部，机械手成放松状态。当按下启动按钮后，机械手开始前进，前进到底碰到限位开关，前进动作停止，机械手开始上升，上升到顶端，碰到限位开关，上升动作停止，机械手开始执行顺时针旋转动作，顺时针旋转到底，碰到限位开关，旋转动作停止，机械手开始执行夹紧动作，碰到限位开关，夹紧动作停止，机械手开始执行逆时针旋转，逆时针旋转到底，碰到限位开关，逆时针旋转动作停止，机械手开始下降，下降到底部时，碰到限位开关，下降动作停止，机械手执行后退动作，碰到限位开关，后退停止，机械手放松，此时回到初始位置，一个周期动作完成。根据机械手的动作顺序，可以画出如图2.1所示的流程图：

气动系统的设计计算

气动系统的设计计算
浏览字体设置：
+
10pt
放入我的网络收藏夹
气动系统的设计计算
气动系统的设计一般应包括： 1）回路设计；
2）元件、辅件选用； 3）管道选择设计； 4）系统压降验算； 5）空压机选用；
6）经济性与可靠性分析。

以上各项中，回路设计是一个“骨架”基础，本章着重予以说明，然后结合实例对气对系统的设计计算进行综合介绍。

1 气动回路
1.1 气动基本回路
气动基本回路是气动回路的基本组成部分，可分为：压力与力控制回路、方向控制（换向）回路、速度控制回路、位置控制回路和基本逻辑回路。

1.1.2换向回路（见表4
2.6-2）
表42.6-2 气动换向回路及特点说明
1.1.3速度控制回路（见表4
2.6-3）
位置停止）
表42.6-4 气动位置控制回路及特点说明
1.1.5 基本逻辑回路（见表4
2.6-5）
实际应用中经常遇到的典型回路简称常用回路。

1.2.1 安全保护回路（见表42.6-6）
1.2.2往复动作回路（见表42.6-7、8）
表42.6-6 气动安全保护回路及特点说明
1.2.3程序动作控制回路
程序动作控制回路（表42.6-8）在实际中应用广、类型多。

下面仅举一个双缸程序动作（A1－B1－B0－A0）为例（表42.6-8）说明。

而不同执行缸以及各种不同程序动作的回路，将在本章第2节中介绍其基本设计方法。

1.2.4同步动作控制回路（见表42.6-9）
表42.6-9 气动同步动作控制回路及特点说明。

气动行程程序控制系统图

§7-5
障碍信号的判别及消除
一、X—D线图判别障碍线图判别障碍
1、控制信号线比它所控制的动作状态线短、 →无障碍；无障碍；无障碍 2、控制信号线比它所控制的动作状态线、有障碍；长→有障碍；有障碍 3、控制信号线与它所控制的动作状态线基、本等长，仅多出一出头部分→滞消障碍滞消障碍(自本等长，仅多出一出头部分滞消障碍自行消失，无需消除) 行消失，无需消除
二、串联回路——逻辑与串联回路逻辑与
LX1 1 LX2 2 J2 J1
LX3 3 J1 4 J4 5 图7-3 串联电路图 DFQ J2 J3
J3
J4
三、并联回路——逻辑或并联回路逻辑或
LX 1 1 LX 2 2 J2 5 J1 4
LX 3 3
J3 6
J1 4 J2 5
J4 7
J3 6
J4 7
LX2 J2 4,6 后退
DFQ1
J2 6
DFQ2
(a) 图7-9 气动缸往复运动回路及其操作电路
(b)
AN1 1 J1 2 AN2 3 J2 4 J1 5
LX1
J2
J1 2,5,3 前进
LX2
J1
J2 4,6,1 后退
DFQ1
J2 6
DFQ2
图7-10 先入优先电路
§7-3 障碍信号
一、障碍信号的定义
m n
n
A
n是m的障碍信号
A1 A0 m
m n
A m是n的障碍信号 A1 A0 I型障碍 II型障碍
1、滞消障碍：障碍信号比控制信号出现时多存在一瞬间便、滞消障碍：
自行消失(不需要排除，靠其自行消失。自行消失不需要排除，靠其自行消失)。不需要排除

试讲气动系统的PLC控制1

• （4）与步对应的动作或命令控制系统可划分为被控系统和施控系统。对于被控系统，某一步中需要完成某些“动作”；对于施控系统，某一步中则需要向被控系统发出某些“命令”，通常将这些动作或命令用矩形框中的文字或符号表示。
梯形图
梯形图
梯形图
梯形图
梯形图
梯形图
电路组成及元器件功能
必要知识讲解
态 4 自动控制系统应能多次重复执行同一工艺过程，
因此功能图应包含有由步和有向连线组成的闭环。
三、顺序功能图基本结构
1 单序列结构 2 分支结构
✓选择分支 ✓并列分支 3 循环结构 4 复合结构
1 单序列结构
单序列结构由若干顺序激活的步组成，每步后面有一个转换，每个转换后也仅有一个步
0
等待
按下起动按钮
“步”—用编程元件（如辅助存储器M和状态继电器S）表示。
与系统的初始状态对应的步叫“初始步”，用双线方框表示。
当正系统处于某一步说在的阶段时，该步处于活动状态，称该步处于“活动步”。
步处于活动状态时，相应的动作被执行；处于不活动状态时，相应的非存储型动作被停止执行。
5.2 顺序功能图设计方法
1
电机M1 起动
T1 延时时间到
2
电机M2 起动
按下停止按钮
图5.5 顺序结构
5．顺序功能图的特点
（1）可以将复杂的控制任务或控制过程分解成若干个状态。（2）相对某一个具体的状态来说，控制任务简单了，给局部程序的编
制带来了方便。（3）整体程序是局部程序的综合，只要搞清楚各状态需要完成的动作、
状态转移的条件和转移的方向，就可以进行顺序功能图的设计。（4）这种图形很容易理解，可读性强，能清楚地反映全部控制的工艺

基于PLC的气动机械手控制系统设计

基于PLC的气动机械手控制系统设计一、本文概述随着工业自动化技术的飞速发展，气动机械手作为实现生产自动化、提高生产效率的重要工具，在各个领域得到了广泛应用。

基于可编程逻辑控制器（PLC）的气动机械手控制系统，以其稳定可靠、易于编程和维护的特性，成为当前研究的热点之一。

本文旨在探讨基于PLC 的气动机械手控制系统的设计方法，包括系统构成、硬件选择、软件编程以及调试与优化等方面，以期为我国工业自动化领域的发展提供参考和借鉴。

本文将简要介绍气动机械手及其控制系统的基本原理和特点，为后续的设计工作奠定理论基础。

将详细阐述PLC在气动机械手控制系统中的应用优势，包括其可靠性、灵活性以及扩展性等方面的优势。

在此基础上，本文将深入探讨基于PLC的气动机械手控制系统的设计方法，包括系统架构的设计、硬件设备的选择、软件编程的实现以及系统调试与优化等方面。

本文将总结基于PLC的气动机械手控制系统的设计要点和注意事项，为相关工程实践提供指导和借鉴。

通过本文的研究，旨在为我国工业自动化领域的发展提供新的思路和方法，推动气动机械手控制系统的技术进步和应用推广。

也期望本文的研究成果能对相关领域的学者和工程师产生一定的启示和借鉴作用，共同推动工业自动化技术的发展和创新。

二、气动机械手控制系统概述气动机械手控制系统是以可编程逻辑控制器（PLC）为核心，结合气动执行元件、传感器以及相应的控制逻辑，实现对机械手的精确控制。

该系统结合了气动技术的快速响应和PLC的灵活编程特性，使得机械手的动作更加准确、迅速且易于调整。

PLC控制器：作为整个控制系统的核心，PLC负责接收和处理来自传感器的信号，根据预设的程序逻辑，控制气动执行元件的动作。

PLC 具有高度的可靠性和稳定性，能够适应各种复杂的工作环境。

气动执行元件：包括气缸、气阀和气压调节器等。

气缸是实现机械手抓取、移动等动作的主要执行机构；气阀用于控制气缸的运动方向和速度；气压调节器则用于调节气缸的工作压力，以保证机械手的稳定性和精确性。

《气动控制原理教程》课件

，实现更高效的控制和操作。
集成化
气动控制技术将与其他技术进行集成，形成更完整的控制系统，提高系统的整体性能和稳定性。
02
CATALOGUE
气动控制系统的基本组成
气源装置
气源装置是气动系统的能源供给装置，主要功能是为系统提供稳定、洁净的工作气体。
气源装置通常包括空气压缩机、储气罐、干燥机等设备，用于产生压缩空气、储存压缩空气以及除去压缩空气中的水分和杂质。
辅助元件是气动系统中除气源装置、执行元件和控制元件以外的其他元件，用于实现气动系统的辅助功能。
辅助元件包括消声器、过滤器、油雾器等，其中消声器用于降低气动系统运行时的噪音，过滤器用于除去压缩空气中的杂质和水分，油雾器用于将润滑油均匀地混入压缩空气中，实现对气缸等执行元件的润滑。
辅助元件虽然不是气动系统的核心部分，但对整个系统的性能和稳定性也有重要影响。
日常维护与保养
01
02
03
每日检查
检查气动系统的所有部件，包括气源、气动执行器、控制阀等，确保没有泄漏或异常噪音。
清洁与润滑
定期清洁气动系统的相关部件，并使用专用的润滑剂对运动部件进行润滑。
紧固与调整
确保所有连接部件紧固，没有松动，同时对需要调整的部件进行调整，保持最佳性能。
常见故障的诊断与排除
智能化
智能化技术如人工智能、机器学习等在气动控制领域的应用，使得气动设备能够自适应地调整参数，提高控制精度和稳定性。
模块化与集成化
模块化和集成化设计能够减小气动设备的体积和重量，便于维护和升级，同时提高系统的可靠性。
环保与节能
随着环保意识的增强，气动控制技术正朝着低能耗、低排放、低噪声的方向发展，以减小对环境的影响。

气动系统设计

方面的要求， 2）了解设备的工作环境、工作条件、的负载性质、运动性能、定位精度等方面要求。 3）了解设备是否需要与电气、液压联合控制、自动化程度方面要求。 4）了解其它方面，如外形、气控装臵的安装位臵、价格等方面要求。
气动回路的设计
1）根据执行元件的数目、动作要求画出方框图或动作
程序，根据工作速度要求确定每个气缸或其它执行元件
双稳元件
原理：有控制
信号a，气源p
从S1输出，撤
除控制信号a， S1保持有输出，元件记忆了ห้องสมุดไป่ตู้制信号a；当有了控制信号b，则S1关闭，气源 p 从S2输出，撤除控制信号 b ，S2仍保持有输出。
逻辑符号：图b)
气动系统设计
气动基本回路是组成气动控制系统的基本单元，也是设计气动控制回路的基础气动基本回路分为压力控制、速度控制和方向控制基本回路。
在一分钟内的动作次数。
2）根据执行元件的动作程序，按本节气动程序控制回路设计方法设计出气动逻辑原理图，然后进行辅助设计，此时可参考各种基本回路，设计出气控回路来。 3）使用电磁气阀时，要绘制出电气控制图。
表气动控制方案选择比较
气阀控制压力（Mpa）元件响应时间信号传递速度输出功率流体通道尺寸耐环境影响的能力耐部干扰能力配管或配线 0．2～0．8 较慢较慢大大防爆、较耐振、耐灰尘、较耐潮湿不受辐射、磁力、电场干扰较麻烦逻辑元件控制 0．01～0．8 较快较慢较大较大电--气控制直动式0～0.8 较慢最快大大易爆和漏电受磁场、电场、辐射干扰容易先导式0.2～0.8
或门元件与门元件非门元件禁门元件双稳元件
截止式元件滑阀式元件按结构形式分膜片式元件

气动系统应用实例

应用实例1.自动调节病床在医院的住院病人中，有一些是行动不便的，特别是大小便需要有人照料。

自动调节病床为这类病人解决了难题，病人只需轻轻压下一个按钮，便桶就可以从床下自动移至对病人合适的位置，用完后病人只需松开按钮，便桶就可以移回原位，如图1所示。

图1.自动调节病床自动调节病床由两只气缸控制，水平气缸A 使便桶水平移动，垂直气缸B 使可动床垫移开或复位。

操作步骤如下：当病人压下按钮时，气缸B 后退，退到底后，A 气缸退回，便桶到位；当病人松开按钮时，气缸A 前进，进到头后，B 气缸上升，便桶、床垫恢复原位。

控制系统如图2所示，b 0为B 气缸退到底后的行程开关，a 1为A 气缸伸到前端的行程开关，只有当B 气缸将b 0压下后，A 气缸才能退回，另外只有当A 气缸压下a 1后，B 气缸才能顶出。

图2. 自动调节病床气动控制系统AB应用实例2.软床垫耐久性试验机试验对象为软床垫，试验要求两个一定形状和质量的模块，从规定的高度以一定频率交替加载，以模拟日常使用条件，检验软床垫对长期重复性载荷的承载能力，试验机如图3所示。

图3.软床垫耐久性试验机气缸A 、B 带动两个模块，上下交替加载，其顺序动作为：A1 T1 A0 T2 B1 T1 B0 T2，每次动作间隔需延时T1，自动循环加载，自动计加载次数，计数到达设定值后，自动停止，位置流程图如图4：图4. 软床垫耐久性试验机位置流程图采用步进模块对系统进行设计，如图5，计数信号为w1、w2，由两只延时阀实现动作间隔延时，启动时同时对步进模块总复位，计数器可进行预先置数，当达到设定值时发出停止信号。

a 1 a 0b 1 b 0A 1T 1A 0T 2B 1T 1AT 2图5. 软床垫耐久性试验机气动步进控制系统应用实例3.自动传输带通过棘轮机构使传输带间隔地传递工件，棘轮机构的运动由气缸进退实现，如图6所示，气动回路如图7所示，控制阀为2位5通双电控换向阀。

第十一章气动基本回路与常用回路

2021/3/11
36
计数回路(counting circuit)
❖ 在图a中，阀4的换向位置，取决于阀 2的位置，而阀2的换位又取决于阀3 和阀5。如图所示，若按下阀1，气信号经阀2至阀4的左端使阀4换至左位，同时使阀5切断气路，此时气缸活塞杆伸出；当阀1复位后，原通人阀4左控制端的气信号经阀1排空，阀5复位，于是气缸无杆腔的气体经阀5至阀2左端，使阀2换至左位等待阀1的下一次信号输入。当阀1第二次按下后，气信号经阀2的左位至阀4右端使阀4换至右位，气缸活塞杆退回，同时阀3 将气路切断。待阀1复位后，阀4右端信号经阀2、阀1排空，阀3复位并将气流导至阀2左端使其换至右位，又等待阀1下一次信号输入。这样，第1， 3，5…次(奇数)按下阀1，则气缸活塞杆伸出；第2，4，6…次(偶数)按下阀 1，则气缸活塞杆退回。
❖ 双作用气缸控制；带行程检测的压力控制；
❖ 利用梭阀的控制；利用延时阀的单往复控制；
❖
利用双压阀控制；带行程检测的时间控制；
从不同地点控制的单往复回路。
单作用气缸间接控制；
2021/3/11
17
3、利用梭阀的控制
如图12-10所示，回路中的梭阀相当于实现“或”门逻辑功能的阀。在气动控制系统中，有时需要在不同地点操作单作用缸或实施手动/自动并用操作回路。
2021/3/11
2
2.二次压力控制回路
❖ 作用：对气动系统气源压力的控制
❖ 图a是由气动三联件组成的主要由溢流减压阀来实现压力控制；图b 是由减压阀和换向阀构成的，对同一系统实现输出高、低压力p1、p2 的控制；图c是由减压阀来实现对不同系统输出不同压力P1、P2的控制。
2021/3/11

气动系统设计

1.变量：卡诺图中的变量为输入信号。 2.方格：方格表示信号状态，信号有通断两种状态，即“1”和“0”状态。 3.规则：自变量是一个，则卡诺图形有两个方格；自变量是两个，则卡诺图形有四个方格；自变量是三个，则卡诺图形有八个方格，…。
即：
方格数N=2n
其中：n—变量数（行程阀数）
（二）I型障碍信号的排除 I型障碍信号的产生：是因为控制信号线比其所控制的动作线长。排除I型障碍的基本思想：就是缩短控制信号存在的时间（即缩短信号线的长度）。其实质：就是要使障碍段消失或失效。排除I型障碍的方法：脉冲信号法、逻辑回路法、顺序“与”元件法等。 1.脉冲信号法排障：思想：将有障碍的原始信号变成脉冲信号，使其在命令主控阀完成换向后立即消失。用这种方法可排除所有I型障碍。方法1：机械法排障采用机械活络挡块或通过式行程阀。见图7-8。特点：简单易行，可节省气动元件及管路。但安装行程阀时必须注意：不可把行程阀装在行程的末端，而应留一段距离，以便挡块或凸轮能通过。显然：此法不能用行程阀限制气缸的行程，必须用死挡铁机械限位。因此，此法仅适用于定位精度要求不高，活塞运动速度不太大的场合。
3.执行信号：设计时必须把有障碍信号的障碍段去掉，使其变为无障碍信号再去控制主换向阀，这种信号叫做执行信号。用“*”号表示，见图。 4.信号状态线构成：信号线的执行段： “O”，必要部分。信号线的自由段： “——”，可有可无。信号线的障碍段： “锯齿线”，必须消除。 5.I型障碍：这种一个信号妨碍另一个信号输入，使程序不能正常进行的控制信号，称为I型障碍信号。
当t有气时K阀有输出，而当d有气时K阀无输出，很明显t与d不能同时存在，只能一先一后存在。反映在X—D线图上，则二者不能重合，满足制约关系：t.d=0

气动回路的设计与应用实例

这是一种不用画X-D线图，直接从给定程序就可快速
判别障碍信 18
3.Ⅰ型障碍信号的排除
脉冲信号法
排除Ⅰ型障碍信号的方法
逻辑回路法顺序与法
机械法
4.确定执行信号
按照上述方法将主控信号排除障碍信号后填入X-D线图 “双控执行信号表达式”一栏，另外应考虑程序启动信号q
共同成为第一个动作的执行信号。
应该注意的是，标准程序可以直接做X—D线图，并用
和积法是将真值表中s=0变量组中的各变量先求和，再求所有s=0和式的积。在s=0和积式中，变量为“1”，则取该变量的本身；变量为“0”，则取该变量的非。
5
6
16.2 气动时序逻辑系统设计
16.2.1 概述
气动时序逻辑系统是实现自动化广泛采用的一种控制方法，常见的行程程序控制就属于时序逻辑系统问题。其控制框图如图16-1所示。
0
逻辑代数变量
1
气缸后退输出无气气缸前进输出有气
表16-1是逻辑代数的几种基本运算，表16-2是逻辑代
数的基本运算规律。
2
3
4
2.逻辑函数及其简化控制系统的输入与输出之间的逻辑关系称为逻辑函数。
逻辑函数的表写有两种方法：积和法、和积法。 (1)积和法
积和法是将真值表中s=1的变量组中的各变量先求积，再求所有s=1的积式的和。在s=1的积和式中，变量为“1”，则取该变量的本身；变量为“0”，则取该变量的非。 (2)和积法
20
2.气动逻辑原理图的画法具体步骤如下：
1）把系统中每个执行元件的两种状态与主控阀相连后，自上而下一个个画在图的右侧。
2）把发信器（如行程阀）大致对应其所控制的执行元件，一个个画在图的左侧。

液压与气压传动课程设计--液压气动系统系统设计与分析

液压与气压传动课程设计--液压气动系统系统设计与分析宁波理工学院液压气动系统系统设计与分析姓名朱贤晖学号 3100612086专业班级机械电子工程102分院机电与能源工程学院完成日期 2013年12月19日目录1.设计任务书 (3)1.1课程设计题目 (3)1.2课程设计的目的和要求 (3)2.负载分析 (3)3.液压系统设计方案 (5)3.1确定液压泵类型 (5)3.2选用执行元件 (5)3.3快速运动回路和速度换接回路 (5)3.4换向回路的选择 (5)3.5组成液压系统绘原理图 (5)4.液压系统的参数计算 (7)4.1液压缸参数计算 (7)4.1.1初选液压缸的工作压力 (7)4.1.2确定液压缸的主要结构尺寸 (7)4.1.3计算液压缸各工作阶段的工作压力、流量和功率 (8)4.2液压泵的参数计算 (9)4.3电动机的选择 (9)5.液压元件的选择 (10)5.1液压阀及过滤器的选择 (10)5.2油管的选择 (11)5.3油箱容积的确定 (11)6.验算液压系统性能 (12)6.1压力损失的验算及泵压力的调整 (12)6.1.1工进时的压力损失验算和小流量泵压力的调整 (12)6.1.2快退时的压力损失验算及大流量泵卸载压力的调整 (12)6.2液压系统的发热和温升验算 (14)7.阀块的3D结构 (15)8.总结及感谢 (19)8.1设计小结 (19)8.2设计所得及感谢 (19)9.参考文献 (20)1.设计任务书1.1课程设计题目设计一台上料机的液压传动系统。

1）工作台的工作循环过程：“快速上升－慢速上升－停留－快速下降”。

2）工作参数：工件的重量为500Kg ，滑台的重量为100Kg ，快速上升要求>=45mm/s,慢速上升要求>=8mm/s ，快速下降要求>=55mm/s,滑台采用V 型导轨，导轨面夹角为90°，滑台与导轨的最大间隙为2mm ，气动加速与减速时间均为0.5s ，液压缸的机械效率为0.91（考虑密封阻力）。

气动回路设计及搭接实验模拟加热炉炉门的行程控制

河南工业大学机械工程实验教学中心典型案例视频简介　目录　１．气动回路设计及搭接实验…………………………………………………………１　２．带传动的滑差率与效率测定实验………………………………………………１３　３．在大型工具显微镜上测量螺纹量规……………………………………………１４　气动回路设计及搭接实验——模拟加热炉炉门的行程控制一、实验特色　本实验为设计性实验。

通过学生对系统功能的理解，结合课堂上所学的理论知识，根据现有的实验设备及元器件，自行设计出完成规定功能的气动系统回路，同时设计ＰＬＣ控制程序，并在实验室进行回路的组装搭接及调试，最终达到实验目的。

该实验具有以下一些特色：　１．摆脱了过去实验单一、死板的模式，使实验更具有新意和活力。

　２．采用先进的模块化实验教学系统，系统组合更加灵活方便。

　３．设计、组装、调试三位一体，既培养了学生的创新意识，也使学生应用知识的能力、设计能力、动手能力、分析问题和解决问题的能力得到了充分的锻炼。

　二、实验目的　１．了解和掌握基本气动控制系统的构成及各组成部分的原理。

　２．了解常用气动控制元件的结构及性能，掌握单向节流阀的结构及工作原理，掌握气源装置及气动三联件的工作原理和主要作用。

　３．学习和掌握气动回路的设计和搭接方法，学习和掌握电控阀及气控阀的原理及ＰＬＣ控制在系统中的应用方法。

　４．培养设计、安装、联接和调试气动回路的实践能力。

　三、实验内容及要求　采用ＰＬＣ进行气动回路的控制，模拟加热炉门的开闭动作。

其示意图如下：　　实验内容及要求如下：　１．掌握气动控制回路的设计、组装、调试的基本原理及方法。

　２．设计气动回路，选择气动元件并进性回路的搭建、调试，模拟改变限位开关的位置以控制加热炉门的上升或下降，以达到模拟加热炉门的开闭动作。

３．气缸是在高温下工作的，所以密封件要选耐热性好的材料。

如在粉尘多的地力使用还考虑在气缸外部加上保护罩。

　４．为了使加热炉内的温度不发生较大的变化，根据被加热物体尺寸的大小，应使炉门可以停止在任意的开度上。

全气动多缸行程程序控制系统的快速设计

（Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ＆ＰｏｗｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏｌｌｅｇｅ，ＨａｒｂｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，
各气口的功能说明：
析是否存在障碍信号，常用的方法有很多，如信号动
作状态图法、卡诺Leabharlann 图图解法等，这些方法较繁琐且易
出。
Ｐ：气源进气口。当多个模块组合使用时，各模块Ｐ口应相通连接；Ａ：气控信号输出口。当多个模块组合使用时，各模块的Ａ口分别输出气控信号；ｘ：气控信号输入口。当多个模块组合使用时，各模块的ｘ口分别接受来自外部的控制气体；Ｌ：总复位控制口，当Ｌ口与气源接通时，节拍器恢复为初始状态，程序执行完本步动作后停止；ｚｎ：转换条件信号输出口；控制其前级步成为
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｗｈｏｌｅｐｎｅｕｍａｔｉｃ；Ｍｕｌｔｉ — ｃｙｌｉｎｄｅｒｓｔｒｏｋｅ；Ｃｏｎｒｔｏｌｓｙｓｔｅｍ；Ｑｕｉｃｋｄｅｓｉｎｇ
多气缸顺序动作气压控制回路设计时，首先应分
ＨａｒｂｉｎＨｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ１５００８０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｉｎｇａｔｓｏｍｅｑｕｅｓｔｉｏｎｓｏｆｃｏｍｐｌｅｘｌｏｃｒｅｌａｔｉｏｎｉｎｔｈｅｍｕｌｔｉ — ｃｙｌｉｎｄｅｒｓｔｒｏｋｅｐｒｏｇｒａｍｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍａｎｄｆｕｓｓｙｄｅｓｉｇｎａｔｅｌｉｍｉｎａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｏｂｓｔａｃｌｅｓｉｎａｇｌ，ａｍｅｔｈｏｄｏｆｑｕｉｃｋｄｅｓｉｇｎｏｆｐｎｅｕｍａｔｉｃｃｉｒｃｕｉｔｂｙｕｓｉｎｇｎｅｗｔｙｐｅｏｆａｕｔｏｍａｔｉｃｃｏｎｔｒｏｌｐｎｅｕ —

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

一、编制工作程序图为其工作程序
（二）、绘制X—D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。
7.2.3 X—D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。
（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。
这种能够逻辑“与”关系，可以用一个单独的逻辑“与”元件来实现，也可以用一个行程阀两个信号的串联或两个行程阀的串联来实现。
利用逻辑“非”排障法利用原始信号经逻辑非运算得到反信号来排除障碍。为了排除障碍信号 m 中的障碍段，可以引入一个辅助信号（制约信号）x ，经逻辑非运算后得到信号m*。原始信号作为逻辑非制约信号x 时，其起点应在障碍信号m 的信号之后，有障碍段之前，终点则在m的障碍段之后。
（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。
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A1表示气缸A伸出，A0表示A缸回缩。 2.用带下标的a1、a0等分别表示与A1、A0等相对应的机控阀及其输出信号。如a1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）b0控制缸A的伸出。
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1 和b0 是两个障碍信号。如果将信号a1 和b0 都变成脉冲信号，即 a1→△a1 ，b0→△b0 ，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。
（四）、绘制逻辑原理图根据X—D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
（五）气动回路原理图
根据气控逻辑原理图便可绘出气动控制系统图。
脉冲阀法消障的气动原理图
（2）逻辑回路法即利用逻辑门的性质，将长信号变成短信号，从而排除障碍信号。利用逻辑“与”排障法如图所示，为了排除障碍信号 m 中的障碍段，可以引入一个辅助信号（制约信号）x ，把x 和m 相“与” * 而得到消障后的无障信号m* ，即 m m x 。制约信号x 的选用原则是，要尽量选用系统中某原始信号。这样，可不增加气动元件。原始信号作为制约信号x 时，其起点应在障碍信号m 开始之前，其长短应包括障碍信号m 的执行段，但不包括它的障碍段。
行程程序控制
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。
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X—D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。 X—D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。
7.2 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 X—D线图法设计步骤 X—D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
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。

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“Ο”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“Χ”画出。例如缸A伸出的状态A1 ，变化成缩回状态A0 ，此时A1 的动作线的终点必然在A0 的开始处。

3.画主令信号线（X线）用细实线画出主令信号线
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。
（3）辅助阀法引入辅助阀法，使用一个中间记忆元件，借用它的输出信号作为制约信号。用它和障碍信号相与，排除掉障碍段。
其逻辑表达式为： z=eK
K 为双气控两位三通阀,当t 有气时K 阀有输出，而当d 有气时K 阀无输出。显然，t 与d 不能同时存在，只能一先一后存在，从X-D 线图上看，t 与d 二者不能重合，用逻辑代数式表示，二者要满足td=0 的制约关系。 t为使K阀“通”的信号,其起点应在有障信号起点之前或同时，终点应在t起点至有障信号的无障碍段之中； d为使K阀“断”的信号。其起点应在有障信号无障碍段中，其终点应在t起点之前。
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
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X—D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。
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X—D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
图为气控冲孔机结构示意图。其工作顺序是：气缸A 夹紧A1→气缸B冲孔B1→气缸B带冲头退回B0→气缸 A松开工件A0。
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。

气动系统行程程序控制设计

合集下载