氣動系統(tǒng)行程程序控制設計ppt課件

.,1,第七章氣動系統(tǒng)設計,.,2,7.1程序控制系統(tǒng),7.1.1程序控制的分類程序控制系統(tǒng)是工業(yè)生產(chǎn)領域，也是氣動裝置中廣泛應用的一種控制系統(tǒng)。程序控制是根據(jù)生產(chǎn)過程中的物理量，例如位移、時間、壓力、溫度等的變化，使被控對象的各執(zhí)行元件按照預先給定的程序或條件有序協(xié)調地工作。按發(fā)信裝置和控制信號不同，簡單程序制可分為時間程序控制、行程程序控制、混合程序控制。,.,3,.,4,7.1.2行程程序控制回路的設計方法,1.試湊法利用一些基本回路、常用回路試湊組成控制回路，然后分析是否滿足要求。2.邏輯設計法邏輯運算法：應用布爾代數(shù)進行簡化，但對復雜回路不容易達到最佳效果圖解法：利用邏輯代數(shù)的特性,將復雜的計算用圖解的方法表示出來,如信號動作狀態(tài)線圖法（簡稱XD線圖法）、卡諾圖法.快速消障法：在圖解法基礎上，省去一些過程快速設計.計算機輔助邏輯綜合法：對于復雜的多變量的設計借助計算機設計采用進步控制回路或程序器：此方法改變回路程序迅速，適應性好，機動性強，但成本高。3.分組供氣法在控制回路中增加若干控制元件對行程閥采取分組供氣。如產(chǎn)生障礙即可切斷障礙信號的氣源,防止障礙的產(chǎn)生。XD線圖法直觀、簡便，是一種常用的設計方法，因此僅介紹此種方法。,.,5,7.2多缸單往復行程程序控制回路,在給定的行程程序一次循環(huán)過程中，系統(tǒng)中各執(zhí)行元件只作一次往復運動的系統(tǒng)稱為單往復行程程序控制系統(tǒng)。多缸多往復行程程序是指程序運行一個循環(huán)中，至少有一個氣動缸作一次以上的往復運動。7.2.1XD線圖法設計步驟XD線圖法是一種圖解法，它可以把各個信號的存在狀態(tài)和氣動執(zhí)行元件工作狀態(tài)較清楚地用圖線表出來，從圖中能分析出障礙信號的存在狀態(tài)，以及消除信號障礙各種可能性。步驟如下：（一）、根據(jù)生產(chǎn)自動化的工藝要求，編制工作程序；（二）、根據(jù)行程程序繪制X-D狀態(tài)線圖。（三）、由X-D狀態(tài)線圖判別障礙信號，并消除障礙信號；（四）、繪制邏輯原理圖（五)、氣動回路原理圖,.,6,7.2.2XD線圖法常用的符號1.用大寫A、B、C等表示氣缸，用下標1和0分別表示氣缸的伸出和縮回，如A1表示氣缸A伸出，A0表示A缸回縮。2.用帶下標的a1、a0等分別表示與A1、A0等相對應的機控閥及其輸出信號。如a1表示氣缸活塞桿伸出終端位置的行程閥和其所發(fā)出的信號。3.控制氣缸對應的主控閥也用相對應的控制氣缸的文字符號表示。4.經(jīng)過邏輯處理而排除障礙后的執(zhí)行信號在右上角加“*”號，如a*,不加表示原始信號。5.在工作程序圖中，“”箭頭指向表示控制順序，“”表示信號（或行程閥）b0控制缸A的伸出。,.,7,7.2.3XD線圖法介紹工業(yè)應用裝置中的送料機構：用A、B兩個氣缸將工件從料倉中傳遞到滑槽。按下按鈕，氣缸A伸出，將工件從料倉推出，等待氣缸B將其推入輸送滑槽。工件傳遞到位后，A缸回縮，接著B缸回縮。,.,8,（一）、根據(jù)生產(chǎn)自動化的工藝要求，編制工作程序。工作程序是：給定啟動信號，送料氣缸A伸出，送料氣缸B伸出后，然后送料氣缸A退回，最后送料氣缸B退回。,.,9,（二）、根據(jù)事先給定的行程程序繪制X-D狀態(tài)線圖1.畫方格圖1)由左至右畫方格，并在方格的頂上依次填上序號1234等。在序號下面填上相應的動作狀態(tài)A1B1A0B0，在最右邊留一欄作為“執(zhí)行信號表達式”（簡寫為執(zhí)行信號）。2)在方格圖最左邊縱欄又上至下填上控制信號及控制動作狀態(tài)組的序號（簡稱X-D組）1、2、等。每個X-D組包括上下兩行上行為行程信號行，下行為該信號控制的狀態(tài)。例如：a0(A1)表示控制A1動作的信號是a0；a1(B1)表控制B1動作的信號是a1等等3)下面的備用格可根據(jù)具體情況填入中間記憶元件（輔助閥）的輸出信號、消障信號及連鎖信號等。,.,10,2.畫動作（D線）用橫向粗實線畫出各執(zhí)行元件的動作狀態(tài)線。動作狀態(tài)線的起點是該動作程序的開始處，用符號“”畫出；動作狀態(tài)線的終點是該動作狀態(tài)變化的開始處，用符號“”畫出。例如缸A伸出的狀態(tài)A1，變化成縮回狀態(tài)A0，此時A1的動作線的終點必然在A0的開始處。,.,11,3.畫主令信號線（X線）用細實線畫出主令信號線起點與所控制的動作線起點相同，用符號“”表示信號線的終點和上一組中產(chǎn)生該信號的動作線終點相同,用符號“”表示。若終點和起點重合，用符號“”表示。符號“”表示該信號的起點與終點重合，稱該信號為脈沖信號，脈沖信號的寬度相當于行程閥發(fā)出信號、氣控閥換向、氣缸啟動和信號傳遞時間的總和。,.,12,（三）、繪制邏輯原理圖根據(jù)X-D線圖中執(zhí)行信號欄的邏輯表達式及考慮手動、啟動等因素利用是、與、或、非等邏輯符號畫出邏輯方框圖。使用上述符號按下列步驟繪制：（1）把系統(tǒng)中每個執(zhí)行元件的兩種狀態(tài)與主控閥（用邏輯記憶符號表示）相連后，自上而下一個個地畫在圖的右側。（2）把發(fā)信器（如行程閥）大致對應其所控制的元件，一個個列于圖的左側。加上小方框表示原始信號，（簡寫不畫小方框），在小方框上畫出相應的符號表示各種手動閥。（3）在圖上要反映出執(zhí)行信號邏輯表達式中的邏輯符號之間的關系，并畫出為操作需要而增加的閥（如啟動閥）。,.,13,（四)、氣動回路原理圖自動程序需用一個啟動閥、四個行程閥和兩個雙輸出記憶元件（兩位四通閥）。一個與門可由元件串聯(lián)來實現(xiàn)，由此可繪出的氣動回路圖。在具體畫氣動回路原理圖時，特別要注意的是：哪個行程閥為有源元件（即直接與氣源相接），哪個行程閥為無源元件（即不能與氣源相接）。(其一般規(guī)律是：無障礙的原始信號為有源元件)。氣缸處于原始狀態(tài)時要求活塞桿縮回；氣體控制線用虛線表示。,.,14,A1B1A0B0氣動控制回路圖,.,15,7.2.4氣動順序控制回路原理圖設計步驟一、編制工作程序二、繪制XD線圖1.畫方格圖2.畫動作（D線）3.畫主令信號線（X線）三、分析并消除障礙信號脈沖信號法（延時閥）、輔助閥法（中間記憶元件）、邏輯回路法四、繪制邏輯原理圖五、繪制氣動回路圖,.,16,圖為氣控沖孔機結構示意圖。其工作順序是：氣缸A夾緊A1氣缸B沖孔B1氣缸B帶沖頭退回B0氣缸A松開工件A0。一、編制工作程序圖為其工作程序,.,17,（二）、繪制XD線圖1.畫方格圖。根據(jù)動作順序第一行填入節(jié)號，第二行填入氣缸動作，最右邊一列留作填入經(jīng)消障后的執(zhí)行信號表達式。表的下端留有備用格，可填入消障過程中引入的輔助信號等。2.畫動作（D線）用粗實線畫出各個氣缸的動作區(qū)間，它以行列中大寫字母相同、下標也相同的列行交叉方格左端的格線為起點，直畫到字母但下標相反的方格。3.畫主令信號線（X線）用細實線畫出主令信號線，起點與所控制的動作線起點相同，用符號“”表示，終點在該信號同名動作線的終點，用符號“”表示。若終點和起點重合，用符號“”表示。,.,18,X-D線圖,.,19,（三）、分析并消除障礙信號1.判別障礙信號2.消除障礙信號,.,20,1.判別障礙信號所謂障礙信號是指在同一時刻，閥的兩個控制側同時存在控制信號，妨礙閥按預定行程換向用XD圖確定障礙信號的方法是：檢查每組中是否存在有信號線比其所控制的動作線長的情況，如存在這種情況，說明動作狀態(tài)要改變，而其控制信號不允許其改變（障礙動作狀態(tài)的改變），這種障礙其動作狀態(tài)改變的信號就稱之為障礙信號。信號線比其所控制的動作線長的那部分線段叫障礙段，即圖中用“”表示的線段。在多缸單往復系統(tǒng)中，是一個信號妨礙另一個信號的輸入而造成的障礙，稱為I型障礙。,.,21,2.消除障礙信號在X-D圖，障礙信號表現(xiàn)為控制信號線長于其所控制的動作狀態(tài)存在的時間，所以常用的排除障礙的辦法就是縮短信號線長度，使其短于次信號所控制的動作線長度，其實質就是要使障礙段失效或消失。常用的消障法有脈沖信號法輔助閥法邏輯回路法三種。,.,22,（1）脈沖信號法信號a1和b0是兩個障礙信號。如果將信號a1和b0都變成脈沖信號，即a1a1，b0b0，就變成了無障礙信號了。a、機械法包括活絡擋鐵或可通過式行程閥（單向滾輪式）使氣缸在一個往復動作中只發(fā)出一個短脈沖信號，把存在障礙的長信號縮短為脈沖信號，用這種方法排除障礙信號結構簡單，但靠它發(fā)信的定位精度較低需要設置固定擋塊來定位，氣缸行程較短時不宜采用。以達到消除障礙的目的。,.,23,.,24,b、脈沖回路法排障利用脈沖回路或脈沖閥的方法將有障信號變?yōu)槊}沖信號。圖所示為脈沖信號原理圖。當有障信號a發(fā)出后，閥K立即有信號輸出。同時，信號又經(jīng)氣阻、氣容延時，當閥K控制端的壓力上升到切換壓力后，輸出信號a即被切斷，從而使其邊變?yōu)槊}沖信號。,.,25,利用常通型延時閥消除障礙信號方法。,.,26,下圖為工作程序A1B1B0A0用脈沖信號消障的X-D線圖。,.,27,（四）、繪制邏輯原理圖根據(jù)XD圖上的執(zhí)行信號表達式，即可繪出邏輯原理圖，只繪出引入中間記憶元件消障的氣控邏輯原理圖,脈沖閥邏輯原理圖,.,28,（五）氣動回路原理圖根據(jù)氣控邏輯原理圖便可繪出氣動控制系統(tǒng)圖。,脈沖閥法消障的氣動原理圖,.,29,（2）邏輯回路法即利用邏輯門的性質，將長信號變成短信號，從而排除障礙信號。利用邏輯“與”排障法如圖所示，為了排除障礙信號m中的障礙段，可以引入一個輔助信號（制約信號）x，把x和m相“與”而得到消障后的無障信號m*，即。制約信號x的選用原則是，要盡量選用系統(tǒng)中某原始信號。這樣，可不增加氣動元件。原始信號作為制約信號x時，其起點應在障礙信號m開始之前，其長短應包括障礙信號m的執(zhí)行段，但不包括它的障礙段。,.,30,這種能夠邏輯“與”關系，可以用一個單獨的邏輯“與”元件來實現(xiàn)，也可以用一個行程閥兩個信號的串聯(lián)或兩個行程閥的串聯(lián)來實現(xiàn)。,.,31,利用邏輯“非”排障法利用原始信號經(jīng)邏輯非運算得到反信號來排除障礙。為了排除障礙信號m中的障礙段，可以引入一個輔助信號（制約信號）x，經(jīng)邏輯非運算后得到信號m*。原始信號作為邏輯非制約信號x時，其起點應在障礙信號m的信號之后，有障礙段之前，終點則在m的障礙段之后。,.,32,.,33,（3）輔助閥法引入輔助閥法，使用一個中間記憶元件，借用它的輸出信號作為制約信號。用它和障礙信號相與，排除掉障礙段。其邏輯表達式為：z=eK,.,34,K為雙氣控兩位三通閥,當t有氣時K閥有輸出，而當d有氣時K閥無輸出。顯然，t與d不能同時存在，只能一先一后存在，從X-D線圖上看，t與d二者不能重合，用邏輯代數(shù)式表示，二者要滿足td=0的制約關系。t為使K閥“通”的信號,其起點應在有障信號起點之前或同時，終點應在t起點至有障信號的無障礙段之中；d為使K閥“斷”的信號。其起點應在有障信號無障礙段中，其終點應在t起點之前。,.,35,為工作程序A1B1B0A0用輔助閥消障（消除障礙信號a1和b0）的X-D線圖。,A1B1B0A0輔助閥消障的X-D線圖,.,36,（四）、繪制邏輯原理圖根據(jù)XD圖上的執(zhí)行信號表達式，即可繪出邏輯原理圖，只繪出引入中間記憶元件消障的氣控邏輯原理圖,.,37,（五）氣動回路原理圖