第七单元 气动程序控制系统_2005741223.ppt

液压与气动技术第七单元气动程序控制系统,2007－1,2020年12月14日星期一,中南大学液压与气动技术,教学内容,气动基本回路（重点）气动程序控制回路（难点）,,,,,2020年12月14日星期一,中南大学液压与气动技术,本章中将讨论气动程序控制系统的分析与设计，也就是讨论如何按照给定的生产工艺（程序），使各控制阀之间的信号按一定的规律连接起来，实现执行元件（气缸）的动作，即程序控制回路的设计。从控制信号来说，气动程序控制回路有气控回路和电控回路两种。设计方法以气控回路为例说明，同样也适用于目前工厂中仍广泛使用的继电器电控回路的设计。,0.绪论,,,,,2020年12月14日星期一,中南大学液压与气动技术,气动系统无论多么复杂，均由一些特定功能的基本回路组成。在气动系统分析、设计前，先介绍一些气动基本回路和常用回路，了解回路的功能，熟悉回路的构成和性能，便于气动控制系统的分析、设计，以组成完善的气动控制。应该指出，所介绍的回路在实际应用中，不要照搬使用，而应根据设备工况、工艺条件仔细分析、比较后采用。,1、气动基本回路,,,,,2020年12月14日星期一,中南大学液压与气动技术,1、气动回路的图形表示法工程上，气动系统回路图是以气动元件图型符号组合而成，故读者应对前述所有气动元件的功能、符号与特性熟悉和了解。以气动符号所绘制的回路图可分为定位和不定位两种表示法。定位回路图以系统中元件实际的安装位置绘制，如图12-1，这种方法使工程技术人员容易看出阀的安装位置，便于维修保养。不定位回路图不按元件的实际位置绘制，气动回路图根据信号流动方向，从下向上绘制，各元件按其功能分类排列，依次顺序为气源系统、信号输入元件、信号处理元件、控制元件、执行元件，如图12-2所示。本章主要使用此种回路表示法。,1、气动基本回路,,,,,2020年12月14日星期一,中南大学液压与气动技术,1、气动基本回路,,,,,,2020年12月14日星期一,中南大学液压与气动技术,1、气动基本回路,,,,,,,2020年12月14日星期一,中南大学液压与气动技术,为分清气动元件与气动回路的对应关系，图12-3和图12-4分别给出全气动系统和电气动系统的控制链中信号流和元件之间的对应关系，掌握这一点对于分析和设计气动程序控制系统非常重要。,1、气动基本回路,,,,,,2020年12月14日星期一,中南大学液压与气动技术,气动基本回路,,,,,2020年12月14日星期一,中南大学液压与气动技术,气动基本回路,,,,,2020年12月14日星期一,中南大学液压与气动技术,管路的表示在气动回路中，元件和元件之间的配管符号是有规定的。通常工作管路用实线表示，控制管路用虚线表示。而在复杂的气动回路中，为保持图面清晰，控制管路也可以用实线表示。管路尽可能画成直线避免交叉。如图12-7为管路表示方法。,1、气动基本回路,,,,,,,,,2020年12月14日星期一,中南大学液压与气动技术,1、单作用气缸的控制控制单作用气缸的前进、后退必须采用二位三通阀。如图12-8所示单作用气缸控制回路，按下按钮，压缩空气从1口流向2口，活塞伸出，3口遮断，单作用气缸活塞杆伸出。放开按钮，阀内弹簧复位，缸内压缩空气由2口流向3口排放，1口被遮断，气缸活塞杆在复位弹簧作用下立即缩回。,2、气动常用回路,,,,,,,,2020年12月14日星期一,中南大学液压与气动技术,2、双作用气缸的控制控制双作用气缸的前进、后退可以采用二位四通阀如图12-9（a）或二位五通阀如图12-9（b）。按下按钮，压缩空气从1口流向4口，同时2口流向3口排气，活塞杆伸出。放开按钮，阀内弹簧复位，压缩空气由1口流向2口，同时4口流向3口或5口排放，气缸活塞杆缩回。,2、气动常用回路,,,,,,,,,,2020年12月14日星期一,中南大学液压与气动技术,2、气动常用回路,,,,,,,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。,,,,,2020年12月14日星期一,中南大学液压与气动技术,4、利用双压阀的控制如图12-11所示回路是一个利用双压阀的双手操作回路，在该回路中，需要两个二位三通阀同时动作，才能使单作用气缸前进，实现“与”门逻辑控制。最常用的双手操作回路还有如图12-12所示的回路，常用于安全保护回路。,2、气动常用回路,,,,,,,,,,2020年12月14日星期一,中南大学液压与气动技术,4、利用双压阀的控制最常用的双手操作回路还有如图12-12所示的回路，常用于安全保护回路。,2、气动常用回路,,,,,,,,,2020年12月14日星期一,中南大学液压与气动技术,2、气动常用回路,,,,,,,,5、单作用气缸的速度控制如图12-13为利用单向节流阀控制单作用气缸活塞速度的回路。单作用气缸前进速度的控制只能用入口节流方式，如图12-13（a）所示。单作用气缸后退速度的控制只能用出口节流方式，如图12-13（b）。如果单作用气缸前进及后退速度都需要控制，则可以同时采用两个节流阀控制，回路如图12-13（c）所示。活塞前进时由节流阀1V1控制速度，活塞后退时由节流阀1V2控制速度。,,,,,2020年12月14日星期一,中南大学液压与气动技术,6、双作用气缸的速度控制,2、气动常用回路,,,,,,,,,,,2020年12月14日星期一,中南大学液压与气动技术,7、增加单作用气缸及双作用气缸的速度图12-15为增加单作用缸活塞后退的速度回路，当活塞后退时，气缸中的压缩空气经快速排气阀1V1的3口直接排放，不需经换向阀，减少排气阻力，故活塞可快速后退。图12-16为增加双作用气缸活塞前进的速度回路，双作用气缸前进时在气缸排气口加一个快速排气阀1V1减小排气阻力。,2、气动常用回路,,,,,,,,,,,,2020年12月14日星期一,中南大学液压与气动技术,8、单作用气缸的间接控制对于控制大缸径、大行程的气缸运动时，应使用大流量控制阀作为主控阀，如图12-17所示，按钮阀1S1仅为信号元件，用来控制主阀1V1切换，因此是小流量阀。按下按钮时，气缸活塞杆将伸出。一旦松开按钮，气缸活塞杆将回缩。按钮阀可安装在距气缸较远的位置上。,2、气动常用回路,,,,,,,,,2020年12月14日星期一,中南大学液压与气动技术,9、双作用气缸的间接控制如图12-18所示，主控阀1V1有记忆功能，称为记忆元件。信号元件1S1和1S2只要发出脉冲信号，即可使主控阀1V1切换。按下阀1S1，发出信号使主控阀换向，活塞前进。在阀1S2未按下之前，活塞停在伸出位置。同理，按下阀1S2，可使活塞后退。,2、气动常用回路,,,,,,,,,,,,2020年12月14日星期一,中南大学液压与气动技术,10、行程阀控制的单往复回路如图12-19所示回路的功能是当双作用气缸到达行程终点时自动后退。与图12-18的控制方式类似，将信号元件1S2改成滚轮杠杆阀。当按下阀1S1时，主控阀1V1换向，活塞前进，当活塞杆压下行程阀1S2时，产生另一信号使主控阀1V1复位，活塞后退。但应注意，如一直按着1S1时，活塞杆即使伸出碰到1S2，也无法后退。,2、气动常用回路,,,,,,,,,,,2020年12月14日星期一,中南大学液压与气动技术,11、压力控制的单往复回路如图12-20所示为压力控制的单往复回路。按下按钮阀1S1，主控阀1V1换向，活塞前进，当活塞腔气压达到顺序阀的调定压力时，打开顺序阀1V2，使主阀1V1换向，气缸后退，完成一次循环。但应注意，活塞的后退取决于顺序阀的调定压力，如活塞在前进途中碰到负荷也会产生后退动作，也即无法保证活塞一定能够到达端点，此类控制只能用在无重大安全要求的场合。,2、气动常用回路,,,,,,,,,,,,2020年12月14日星期一,中南大学液压与气动技术,12、带行程检测的压力控制回路如图12-21所示回路，按下按钮阀1S1，主控阀1V1换向，活塞前进，当活塞杆碰到行程阀1S2时，如活塞腔气压达到顺序阀的调定压力时，则打开顺序阀1V2，压缩空气经过顺序阀1V2、行程阀1S2使主阀1V1复位，活塞后退。这种控制回路可以保证活塞到达行程终点且活塞腔压力达到预定压力值时，活塞才后退。,2、气动常用回路,,,,,,,,,,,2020年12月14日星期一,中南大学液压与气动技术,14、带行程检测的时间控制回路如图12-23所示回路，按下按钮阀1S1后，主控阀1V1换向，活塞前进，当活塞杆压下行程阀1S2后，需经过一定时间，主阀1V1才能切换，使活塞返回，完成一次往复循环。,2、气动常用回路,,,,,,,,,,,,,2020年12月14日星期一,中南大学液压与气动技术,15、从两个不同地点控制双作用气缸的单往复运动如图12-24所示回路，无论用手或用脚发出信号，操纵阀1S1、1S2，均能使主阀1V1切换，活塞前进，活塞杆伸出碰到行程阀1S2后立即后退。,2、气动常用回路,,,,,,,,,,,,,,,2020年12月14日星期一,中南大学液压与气动技术,16、慢速前进、快速后退回路如图12-25所示回路，按下按钮阀1S1后，主控阀1V1换向，活塞前进，速度由阀1V2控制，当活塞杆碰到行程阀1S2时，活塞后退，快速排气阀1V3可增加其后退速度。,2、气动常用回路,,,,,,,,,,,,,,,,,2020年12月14日星期一,中南大学液压与气动技术,单作用气缸控制；双作用气缸控制；利用梭阀的控制；利用双压阀控制；单作用气缸速度控制；双作用气缸速度控制；增加气缸运动速度；,气动基本回路,,,,,,,,单作用气缸间接控制；双作用气缸间接控制；行程阀控制的单往复；压力控制的单往复；带行程检测的压力控制；利用延时阀的单往复控制；带行程检测的时间控制；从不同地点控制的单往复回路。,2020年12月14日星期一,中南大学液压与气动技术,各种自动化机械或自动生产线大多是依靠程序控制来工作的。那什么是程序控制呢所谓程序控制，就是根据生产过程的要求，使被控制的执行元件按预先规定的顺序协调动作的一种自动控制方式。,3、气动程序控制回路,,,,,,,,,,,,,2020年12月14日星期一,中南大学液压与气动技术,根据控制方式的不同，程序控制可分为时间程序控制；行程程序控制；混合程序控制。,气动程序控制回路,,,,,,,,,,,,,2020年12月14日星期一,中南大学液压与气动技术,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12-26（a）所示为时间程序控制方框图。,气动程序控制回路,,,,,,,,,,,,,,,,,2020年12月14日星期一,中南大学液压与气动技术,行程程序控制一般是一个闭环程序控制系统，如图12-26（b）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。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。,气动程序控制回路,,,,,,,,,,,2020年12月14日星期一,中南大学液压与气动技术,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。,气动程序控制回路,,,,,,,,,,,,,,,,2020年12月14日星期一,中南大学液压与气动技术,气动程序控制回路工业应用实例,,,,,,,,,,,,问题提出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。要求两个气缸的运动速度可以调节，同时需要检测伸出或回缩是否已经到位。,,,,,,,2020年12月14日星期一,中南大学液压与气动技术,,,,,,,工业应用实例分析与设计,设备分析初始状态分析推料气缸A，处于缩回，为A－推料气缸B，处于缩回，为B－,,,,,2020年12月14日星期一,中南大学液压与气动技术,1．运动图用来表示执行元件的动作顺序及状态，按其坐标表示不同可分为位移步骤图；位移时间图。,气动程序控制回路运动图,,,,,,,,,,,2020年12月14日星期一,中南大学液压与气动技术,该图描述了控制系统中执行元件的状态随控制步骤的变化规律。图中的横坐标表示步骤，纵坐标表示位移（气缸的动作）。如A、B两个气缸的动作顺序为ABB-A-。（注A表示A气缸伸出，B-表示B气缸退回），则其位移步骤图如图12-27所示。,气动程序控制回路位移－步骤图,,,,,,,,,,,,,,,,,,,2020年12月14日星期一,中南大学液压与气动技术,位移步骤图仅表示执行元件的动作顺序，执行元件动作的快慢则无法表示出来。而位移时间图描述了控制系统中的执行元件的状态随时间的变化规律。如图12-28所示，图中的横坐标表示动作时间，纵坐标表示位移（气缸的动作），从该图中可清楚看出执行元件动作的快慢。,气动程序控制回路位移－时间图,,,,,,,,2020年12月14日星期一,中南大学液压与气动技术,2．控制图用于表示信号元件及控制元件在各步骤中的接转状态，接转时间不计。如图12-29所示，表示元件在步骤2开启，而在步骤4关闭。（电气元件的含义）,气动程序控制回路控制图,,,,,,,,,,,,,,,2020年12月14日星期一,中南大学液压与气动技术,采用单向滚轮杠杆阀使得气缸在一次往复动作中只发出一个脉冲信号，把存在障碍的长信号缩短为脉冲信号，如图13-33所示。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。,气动程序控制回路单向滚轮杠杆阀原理,,,,,,,,,,,,,,,,,,2020年12月14日星期一,中南大学液压与气动技术,气动程序控制回路,,,,,,,,,,,,,,,2020年12月14日星期一,中南大学液压与气动技术,问题如果单向滚轮杠杆阀2S1发出的是长信号，汽缸能回缩吗,气动程序控制回路,,,,,,,,,,2020年12月14日星期一,中南大学液压与气动技术,练习题图12-50为打标机示意图。工件在料仓里靠重力落下，由A缸推向定位块并夹紧，接着B缸打印标志，然后由C缸将打印完的工件推出。其动作程序为ABB-A-CC-，位移步骤图如图12-51所示。所需辅助状况如下（1）各动作必须自动进行，并可选择单一循环、连续循环，起动信号由启动按钮输入。（2）料仓有一个限位开关监测，如仓内无工件，系统必须停在起动位置，并互锁防止再起动。（3）操作紧急停止按钮后，所有气缸无论在任何位置均立即回到起始位置，只有互锁去除后才可再操作。,3气动程序控制回路,,,,,,,,,,2020年12月14日星期一,中南大学液压与气动技术,3气动程序控制回路,,,,,,,,,,,2020年12月14日星期一,中南大学液压与气动技术,,,,,,,,,3气动程序控制回路,,,,,2020年12月14日星期一,中南大学液压与气动技术,气动基本回路气动程序控制回路设计,总结,,,,,,,,,,,,,,,,,,2020年12月14日星期一,中南大学液压与气动技术,TakeaBreak,