總課件---第十五章 氣動程序系統(tǒng)設計

1、第十五章 氣動程序系統(tǒng)設計 程序設計 就是根據(jù)生產(chǎn)過程的要求，使被控的執(zhí)行元件，按預先規(guī)定的順序協(xié)調(diào)動作的一種自動控制方式。 1、時間程序設計 各執(zhí)行元件按照規(guī)定的時間間隔和規(guī)定的順序進行動作的一種自動控制方式。 2、行程程序控制 先動的執(zhí)行元件運動到規(guī)定行程后發(fā)出一個信號，使后動的執(zhí)行元件開始運動的一種自動控制方式。 3、混合程序控制 時間程序控制和行程程序控制的組合。 特點 時間程序設計是開環(huán)系統(tǒng)控制 。 行程程序控制是閉環(huán)系統(tǒng)控制 第一節(jié) 行程程序控制系統(tǒng)的設計步驟 一、明確工作任務與環(huán)境要求。 1、工作環(huán)境要求。如溫度、粉塵、易燃、易 爆、沖擊振動 等。 2、動力要求。如輸出力和力矩大

2、小要求。 3、運動狀態(tài)要求。如運動速度、行程大小和 回轉(zhuǎn)角度等。 4、工作要求。如執(zhí)行元件的運動順序、動作 循環(huán)的方式等要求。 5、控制方式要求。如手動、自動、互鎖等控 制要求。 二、回路設計 1、根據(jù)工作要求列出工作程序。如執(zhí)行元件的 數(shù)量，運動形式，動作順序，互鎖要求等， 畫出動作循環(huán)圖。 2、根據(jù)動作循環(huán)圖，畫出信號-動作狀態(tài)圖，或 卡諾圖等。 3、判斷障礙信號并消除障礙。 4、根據(jù)信號-動作狀態(tài)圖（或卡諾圖等）畫出邏 輯原理圖。 5、根據(jù)邏輯原理圖畫出氣動回路圖。三、選擇和計算執(zhí)行元件 1、確定執(zhí)行元件的類型、安裝方式及數(shù)目。 2、設計計算各執(zhí)行元件的運動參數(shù)、結(jié)構(gòu)參數(shù)。如運動速度、行

3、程大小、輸出力和力矩等 3、計算耗氣量。四、選擇控制元件 1、確定控制元件的類型、型號、數(shù)量等。 2、確定控制元件的操作方式、通徑大小等。五、選擇氣動輔助元件 1、選擇氣動三聯(lián)件、消聲器等類型及型號。 2、確定管徑、管長、管接頭等形式及型號。 3、驗算各種阻力損失，沿程損失和局部損失。六、根據(jù)執(zhí)行元件的耗氣量、確定壓縮機的容量 第二節(jié) 多缸單往復行程程序回路設計 多缸單往復是指：在一個循環(huán)過程中，所有 的氣缸都只做一次往復運動。 一、行程程序控制回路的設計方法和步驟。 1、根據(jù)生產(chǎn)要求列出工作程序循環(huán)圖。 2、繪制X-D線圖。 3、判斷障礙信號并消除障礙，寫出執(zhí)行元件控制信號的邏輯表達式。 4

4、、根據(jù)邏輯表達式繪制邏輯原理圖。 5、根據(jù)邏輯原理圖繪制氣動回路圖。 這是行程程序控制回路的一般設計方法和步驟，在工作過程中可以根據(jù)具體情況進行增減。二、X-D（信號-動作）狀態(tài)圖中的符號規(guī)定 1、所有的氣缸以次序用A、B、C、D等字母來表示，字母下面帶角標，“1”表示氣缸活塞桿伸出，“0”表示氣缸活塞桿退回。 2、用與各氣缸對應的小寫字母a、b、c、d 等來表示該氣缸所壓下的行程閥發(fā)出的信號，字母下面帶角標，“1”表示氣缸活塞桿伸出時發(fā)出的信號，“0”表示氣缸活塞桿退回時發(fā)出的信號。 3、控制氣缸換向的主控閥，用與該閥所控制的氣缸相同的字母來表示。 4、經(jīng)過邏輯處理并且消除障礙后的執(zhí)行信號，

5、要在右上角加“*”，不帶“*”的信號為原始信號。三、X-D（信號-動作）狀態(tài)圖法設計氣動回路（一）根據(jù)生產(chǎn)要求列出工作程序循環(huán)圖。 比如：啟動送料缸進攻絲缸進攻絲缸退送料缸退 寫出工作循環(huán)(帶有控制信號）省略箭頭和控制信號的工作循環(huán)可表示為： A1B1B0A0 （二） X-D（信號-動作）狀態(tài)圖的畫法 1、畫方格圖X - D執(zhí)行信號備用格規(guī)定：第一步：由左至右畫方格，格數(shù)位2n+2，n為氣缸 數(shù)，第一 列為“X-D”，最后一列為“執(zhí)行信號”第二步：由上至下畫方格，方格數(shù)為2n+2+備用格數(shù)。備用格多少根據(jù)障礙信號確定X - D執(zhí)行信號備用格 如：執(zhí)行元件為兩個氣缸X - D執(zhí)行信號備用格第三步

6、：在最上邊一行從左至右以次填上1、2、3、4等，并根據(jù)動作循環(huán)次序，在序號下面填上相應的動作狀態(tài)。X - D 1 2 3 4執(zhí)行信號A1B1B0A0備用格第四步：在X-D下面左邊第一列，從上到下依次填上1、2、3、4等，在 X-D下面左邊第二列，根據(jù)動作循環(huán)次序，每一行的上面填寫控制信號及該信號所控制的執(zhí)行元件的狀態(tài)，每一行的下面填寫該信號所控制的執(zhí)行元件的狀態(tài)。X - D 1 2 3 4執(zhí)行信號 A1 B1 B0 A01 a0(A1) A123 4備用格X - D 1 2 3 4執(zhí)行信號 A1 B1 B0 A01 a0(A1) A12a1(B1) B13b1(B0) B04b0(A0) A0

7、備用格2、畫動作狀態(tài)線 1）動作狀態(tài)線的起點：動作狀態(tài)線的起點是該動作的開始（動作狀態(tài)線左邊的豎線），用符號“0”畫出。 2）動作狀態(tài)線的終點是該執(zhí)行元件下一個動作的開始（該執(zhí)行元件下一個動作狀態(tài)線左邊的豎線，即該執(zhí)行元件下一個動作的起點），用符號“x”畫出。3）用橫向粗實線從左向右連接該執(zhí)行元件的起點到終點。3、畫信號線 1）信號線的起點：信號線的起點與該信號所控制的執(zhí)行元件動作狀態(tài)線的起點相同（，即信號線a0(A1)與動作狀態(tài)線A1的起點相同，信號線a1(B1)與動作狀態(tài)線B1的起點相同）用符號“0”畫出。2）信號線的終點：信號線的終點與產(chǎn)生該信號的動作狀態(tài)線的終點相同，（即信號線a0(A

8、1)與動作狀態(tài)線A0的終點相同，信號線a1(B1)與動作狀態(tài)線A1的終點相同）用符號“x”畫出。3）用橫向細實線從左向右連接該信號線的起點到終點（起點與終點在同一條豎線上時，表示為脈沖信號）。（三）列出所有執(zhí)行元件的執(zhí)行信號 1、判斷障礙信號障礙信號的判斷 控制信號線比該信號所控制的動作狀態(tài)線長的那個信號就是有障礙信號，長出的那一部 分就是障礙 信號的障礙 段。用波浪 線“” 表示。2、排除障礙段（簡稱消障） 消障的方法就是把一個長信號變成一個短信號，從而使控制信號線的長度等于或小于該信號所控制的執(zhí)行元件的動作狀態(tài)線。 1）脈沖信號法 脈沖信號法就是把一個長信號變成一個短信號，在主控閥換向后立

9、即消失。 （1）機械脈沖消障法（2）脈沖回路法 2）邏輯回路法 邏輯回路法就是通過引入一個信號，用這個信號和有障礙的信號進行邏輯“與”或者是邏輯： “非”來消除障礙信號。 （1）邏輯“與”消除障礙信號 由此我們可以得出以下結(jié)論 A)制約信號要在系統(tǒng)內(nèi)已有的原始信號中選取， 并且只能在障礙信號之前已經(jīng)存在。 B)制約信號的起點要在有障礙信號的起點之前、并切在有障礙信號的終點之后。 C)制約信號的終點要在有障礙信號的障礙段之前、并切在有障礙信號的起點之后。（2）邏輯“非”消除障礙信號 A)制約信號要在系統(tǒng)內(nèi)已有的原始信號中選取。 B)制約信號的起點要在有障礙信號的障礙段之前、并切在有障礙信號的起點

10、之后。 C)制約信號的終點要在有障礙信號的起點之前、并切在有障礙信號的終點之后。（3）輔助閥法 輔助閥法就是通過一個雙穩(wěn)元件，產(chǎn)生一個制約信號，通過這個制約信號和有障礙的信號進行邏輯與來消除障礙。其表達式為 注意：當t有壓力時， 有信號輸出，當d有壓力時， 無信號輸出,，而 有信號輸出。tdmKm tdKtdKdtK 根據(jù)邏輯剛才分析，我們可以得出以下結(jié)論 A）K右上角的信號與右下角的信號不能同時存在。 B）K的右上角的信號是表示K閥有輸出的信號，起點要在有障礙信號的起點之前、并切在有障礙信號的終點之后。 C）K的右下角的信號是表示K閥無輸出的信號，起點要在有障礙信號的起點之后、并切在有障礙信

11、號的障礙段之前。 D）K信號的起點與K右上角信號的起點相同，K信號的終點與K右下角信號的起點相同。輔助閥的邏輯回路和氣動回路如圖所示 根據(jù)下面X-D線圖中已有的原始信號，對于障礙信號a1(B1)來說，那一個可以作為t信號，那一個可以作為d信號。 對于障礙信號a1(B1)來說， t=a0(A1)，d=b1(B0) 即 根據(jù)下面X-D線圖中已有的原始信號，對于障礙信號b0(A0)來說，那一個可以作為t信號，那一個可以作為d信號。對于障礙信號b0(A0)來說， t=b1(B0)，d=a0(A1) 即 根據(jù)制約信號，我們就可以寫出執(zhí)行信號的表達式，畫出消障后的控制信號線。（三）繪制邏輯原理圖 1、氣動

12、邏輯原理圖的基本組成及符號 1）在邏輯原理圖中主要是由“是”、“或”、“與”、 “非”、“記憶”等邏輯符號表示。 2）執(zhí)行元件的輸出，由主控閥 的輸出表示。 3）行程發(fā)信裝置主要是行程閥，也包括外部信 號輸人裝置如啟動閥、復位閥等。這些符號 加上小方框表示各種原始信號（簡畫時可不 畫小方框），而在小方框上方畫相應的符號 表示各種手動閥 2、氣動邏輯原理圖的畫法 根據(jù)XD圖中執(zhí)行信號欄的邏輯表達式，按照氣動邏輯原理圖的符號規(guī)定，通過下列步驟繪制： 1）把系統(tǒng)中每個執(zhí)行元件 的兩種狀態(tài)與主控閥相 聯(lián)后，自上而下一個個 地畫在圖的右側(cè)。 2）把發(fā)信器（如行程閥）大致對應其所控制的 元件，一個個地列于圖的左側(cè)。3）在圖上要反映出執(zhí)行信號邏輯表達式中的邏輯 關(guān)