氣動(dòng)系統(tǒng)行程程序控制設(shè)計(jì)ppt課件

.,1,第七章氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì),.,2,7.1程序控制系統(tǒng),7.1.1程序控制的分類(lèi)程序控制系統(tǒng)是工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，也是氣動(dòng)裝置中廣泛應(yīng)用的一種控制系統(tǒng)。程序控制是根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程中的物理量，例如位移、時(shí)間、壓力、溫度等的變化，使被控對(duì)象的各執(zhí)行元件按照預(yù)先給定的程序或條件有序協(xié)調(diào)地工作。按發(fā)信裝置和控制信號(hào)不同，簡(jiǎn)單程序制可分為時(shí)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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)法邏輯運(yùn)算法：應(yīng)用布爾代數(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)化，但對(duì)復(fù)雜回路不容易達(dá)到最佳效果圖解法：利用邏輯代數(shù)的特性,將復(fù)雜的計(jì)算用圖解的方法表示出來(lái),如信號(hào)動(dòng)作狀態(tài)線圖法（簡(jiǎn)稱(chēng)XD線圖法）、卡諾圖法.快速消障法：在圖解法基礎(chǔ)上，省去一些過(guò)程快速設(shè)計(jì).計(jì)算機(jī)輔助邏輯綜合法：對(duì)于復(fù)雜的多變量的設(shè)計(jì)借助計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)采用進(jìn)步控制回路或程序器：此方法改變回路程序迅速，適應(yīng)性好，機(jī)動(dòng)性強(qiáng)，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(duì)行程閥采取分組供氣。如產(chǎn)生障礙即可切斷障礙信號(hào)的氣源,防止障礙的產(chǎn)生。XD線圖法直觀、簡(jiǎn)便，是一種常用的設(shè)計(jì)方法，因此僅介紹此種方法。,.,5,7.2多缸單往復(fù)行程程序控制回路,在給定的行程程序一次循環(huán)過(guò)程中，系統(tǒng)中各執(zhí)行元件只作一次往復(fù)運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)稱(chēng)為單往復(fù)行程程序控制系統(tǒng)。多缸多往復(fù)行程程序是指程序運(yùn)行一個(gè)循環(huán)中，至少有一個(gè)氣動(dòng)缸作一次以上的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。7.2.1XD線圖法設(shè)計(jì)步驟XD線圖法是一種圖解法，它可以把各個(gè)信號(hào)的存在狀態(tài)和氣動(dòng)執(zhí)行元件工作狀態(tài)較清楚地用圖線表出來(lái)，從圖中能分析出障礙信號(hào)的存在狀態(tài)，以及消除信號(hào)障礙各種可能性。步驟如下：（一）、根據(jù)生產(chǎn)自動(dòng)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(hào)，并消除障礙信號(hào)；（四）、繪制邏輯原理圖（五)、氣動(dòng)回路原理圖,.,6,7.2.2XD線圖法常用的符號(hào)1.用大寫(xiě)A、B、C等表示氣缸，用下標(biāo)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(biāo)的a1、a0等分別表示與A1、A0等相對(duì)應(yīng)的機(jī)控閥及其輸出信號(hào)。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(hào)。3.控制氣缸對(duì)應(yīng)的主控閥也用相對(duì)應(yīng)的控制氣缸的文字符號(hào)表示。4.經(jīng)過(guò)邏輯處理而排除障礙后的執(zhí)行信號(hào)在右上角加“*”號(hào)，如a*,不加表示原始信號(hào)。5.在工作程序圖中，“”箭頭指向表示控制順序，“”表示信號(hào)（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(yīng)用裝置中的送料機(jī)構(gòu)：用A、B兩個(gè)氣缸將工件從料倉(cāng)中傳遞到滑槽。按下按鈕，氣缸A伸出，將工件從料倉(cāng)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(niǎo)缸回縮。,.,8,（一）、根據(jù)生產(chǎn)自動(dòng)化的工藝要求，編制工作程序。工作程序是：給定啟動(dòng)信號(hào)，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(huà)方格圖1)由左至右畫(huà)方格，并在方格的頂上依次填上序號(hào)1234等。在序號(hào)下面填上相應(yīng)的動(dòng)作狀態(tài)A1B1A0B0，在最右邊留一欄作為“執(zhí)行信號(hào)表達(dá)式”（簡(jiǎn)寫(xiě)為執(zhí)行信號(hào)）。2)在方格圖最左邊縱欄又上至下填上控制信號(hào)及控制動(dòng)作狀態(tài)組的序號(hào)（簡(jiǎn)稱(chēng)X-D組）1、2、等。每個(gè)X-D組包括上下兩行上行為行程信號(hào)行，下行為該信號(hào)控制的狀態(tài)。例如：a0(A1)表示控制A1動(dòng)作的信號(hào)是a0；a1(B1)表控制B1動(dòng)作的信號(hào)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(hào)、消障信號(hào)及連鎖信號(hào)等。,.,10,2.畫(huà)動(dòng)作（D線）用橫向粗實(shí)線畫(huà)出各執(zhí)行元件的動(dòng)作狀態(tài)線。動(dòng)作狀態(tài)線的起點(diǎn)是該動(dòng)作程序的開(kāi)始處，用符號(hào)“”畫(huà)出；動(dòng)作狀態(tài)線的終點(diǎn)是該動(dòng)作狀態(tài)變化的開(kāi)始處，用符號(hào)“”畫(huà)出。例如缸A伸出的狀態(tài)A1，變化成縮回狀態(tài)A0，此時(shí)A1的動(dòng)作線的終點(diǎn)必然在A0的開(kāi)始處。,.,11,3.畫(huà)主令信號(hào)線（X線）用細(xì)實(shí)線畫(huà)出主令信號(hào)線起點(diǎn)與所控制的動(dòng)作線起點(diǎn)相同，用符號(hào)“”表示信號(hào)線的終點(diǎn)和上一組中產(chǎn)生該信號(hào)的動(dòng)作線終點(diǎn)相同,用符號(hào)“”表示。若終點(diǎn)和起點(diǎn)重合，用符號(hào)“”表示。符號(hào)“”表示該信號(hào)的起點(diǎn)與終點(diǎn)重合，稱(chēng)該信號(hào)為脈沖信號(hào)，脈沖信號(hào)的寬度相當(dāng)于行程閥發(fā)出信號(hào)、氣控閥換向、氣缸啟動(dòng)和信號(hào)傳遞時(shí)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(hào)欄的邏輯表達(dá)式及考慮手動(dòng)、啟動(dòng)等因素利用是、與、或、非等邏輯符號(hào)畫(huà)出邏輯方框圖。使用上述符號(hào)按下列步驟繪制：（1）把系統(tǒng)中每個(gè)執(zhí)行元件的兩種狀態(tài)與主控閥（用邏輯記憶符號(hào)表示）相連后，自上而下一個(gè)個(gè)地畫(huà)在圖的右側(cè)。（2）把發(fā)信器（如行程閥）大致對(duì)應(yīng)其所控制的元件，一個(gè)個(gè)列于圖的左側(cè)。加上小方框表示原始信號(hào)，（簡(jiǎn)寫(xiě)不畫(huà)小方框），在小方框上畫(huà)出相應(yīng)的符號(hào)表示各種手動(dòng)閥。（3）在圖上要反映出執(zhí)行信號(hào)邏輯表達(dá)式中的邏輯符號(hào)之間的關(guān)系，并畫(huà)出為操作需要而增加的閥（如啟動(dòng)閥）。,.,13,（四)、氣動(dòng)回路原理圖自動(dòng)程序需用一個(gè)啟動(dòng)閥、四個(gè)行程閥和兩個(gè)雙輸出記憶元件（兩位四通閥）。一個(gè)與門(mén)可由元件串聯(lián)來(lái)實(shí)現(xiàn)，由此可繪出的氣動(dòng)回路圖。在具體畫(huà)氣動(dòng)回路原理圖時(shí)，特別要注意的是：哪個(gè)行程閥為有源元件（即直接與氣源相接），哪個(gè)行程閥為無(wú)源元件（即不能與氣源相接）。(其一般規(guī)律是：無(wú)障礙的原始信號(hào)為有源元件)。氣缸處于原始狀態(tài)時(shí)要求活塞桿縮回；氣體控制線用虛線表示。,.,14,A1B1A0B0氣動(dòng)控制回路圖,.,15,7.2.4氣動(dòng)順序控制回路原理圖設(shè)計(jì)步驟一、編制工作程序二、繪制XD線圖1.畫(huà)方格圖2.畫(huà)動(dòng)作（D線）3.畫(huà)主令信號(hào)線（X線）三、分析并消除障礙信號(hào)脈沖信號(hào)法（延時(shí)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(dòng)回路圖,.,16,圖為氣控沖孔機(jī)結(jié)構(gòu)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(kāi)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(huà)方格圖。根據(jù)動(dòng)作順序第一行填入節(jié)號(hào)，第二行填入氣缸動(dòng)作，最右邊一列留作填入經(jīng)消障后的執(zhí)行信號(hào)表達(dá)式。表的下端留有備用格，可填入消障過(guò)程中引入的輔助信號(hào)等。2.畫(huà)動(dòng)作（D線）用粗實(shí)線畫(huà)出各個(gè)氣缸的動(dòng)作區(qū)間，它以行列中大寫(xiě)字母相同、下標(biāo)也相同的列行交叉方格左端的格線為起點(diǎn)，直畫(huà)到字母但下標(biāo)相反的方格。3.畫(huà)主令信號(hào)線（X線）用細(xì)實(shí)線畫(huà)出主令信號(hào)線，起點(diǎn)與所控制的動(dòng)作線起點(diǎn)相同，用符號(hào)“”表示，終點(diǎn)在該信號(hào)同名動(dòng)作線的終點(diǎn)，用符號(hào)“”表示。若終點(diǎn)和起點(diǎn)重合，用符號(hào)“”表示。,.,18,X-D線圖,.,19,（三）、分析并消除障礙信號(hào)1.判別障礙信號(hào)2.消除障礙信號(hào),.,20,1.判別障礙信號(hào)所謂障礙信號(hào)是指在同一時(shí)刻，閥的兩個(gè)控制側(cè)同時(shí)存在控制信號(hào)，妨礙閥按預(yù)定行程換向用XD圖確定障礙信號(hào)的方法是：檢查每組中是否存在有信號(hào)線比其所控制的動(dòng)作線長(zhǎng)的情況，如存在這種情況，說(shuō)明動(dòng)作狀態(tài)要改變，而其控制信號(hào)不允許其改變（障礙動(dòng)作狀態(tài)的改變），這種障礙其動(dòng)作狀態(tài)改變的信號(hào)就稱(chēng)之為障礙信號(hào)。信號(hào)線比其所控制的動(dòng)作線長(zhǎng)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(fù)系統(tǒng)中，是一個(gè)信號(hào)妨礙另一個(gè)信號(hào)的輸入而造成的障礙，稱(chēng)為I型障礙。,.,21,2.消除障礙信號(hào)在X-D圖，障礙信號(hào)表現(xiàn)為控制信號(hào)線長(zhǎng)于其所控制的動(dòng)作狀態(tài)存在的時(shí)間，所以常用的排除障礙的辦法就是縮短信號(hào)線長(zhǎng)度，使其短于次信號(hào)所控制的動(dòng)作線長(zhǎng)度，其實(shí)質(zhì)就是要使障礙段失效或消失。常用的消障法有脈沖信號(hào)法輔助閥法邏輯回路法三種。,.,22,（1）脈沖信號(hào)法信號(hào)a1和b0是兩個(gè)障礙信號(hào)。如果將信號(hào)a1和b0都變成脈沖信號(hào)，即a1a1，b0b0，就變成了無(wú)障礙信號(hào)了。a、機(jī)械法包括活絡(luò)擋鐵或可通過(guò)式行程閥（單向滾輪式）使氣缸在一個(gè)往復(fù)動(dòng)作中只發(fā)出一個(gè)短脈沖信號(hào)，把存在障礙的長(zhǎng)信號(hào)縮短為脈沖信號(hào)，用這種方法排除障礙信號(hào)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但靠它發(fā)信的定位精度較低需要設(shè)置固定擋塊來(lái)定位，氣缸行程較短時(shí)不宜采用。以達(dá)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(hào)變?yōu)槊}沖信號(hào)。圖所示為脈沖信號(hào)原理圖。當(dāng)有障信號(hào)a發(fā)出后，閥K立即有信號(hào)輸出。同時(shí)，信號(hào)又經(jīng)氣阻、氣容延時(shí)，當(dāng)閥K控制端的壓力上升到切換壓力后，輸出信號(hào)a即被切斷，從而使其邊變?yōu)槊}沖信號(hào)。,.,25,利用常通型延時(shí)閥消除障礙信號(hào)方法。,.,26,下圖為工作程序A1B1B0A0用脈沖信號(hào)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(hào)表達(dá)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(dòng)回路原理圖根據(jù)氣控邏輯原理圖便可繪出氣動(dòng)控制系統(tǒng)圖。,脈沖閥法消障的氣動(dòng)原理圖,.,29,（2）邏輯回路法即利用邏輯門(mén)的性質(zhì)，將長(zhǎng)信號(hào)變成短信號(hào)，從而排除障礙信號(hào)。利用邏輯“與”排障法如圖所示，為了排除障礙信號(hào)m中的障礙段，可以引入一個(gè)輔助信號(hào)（制約信號(hào)）x，把x和m相“與”而得到消障后的無(wú)障信號(hào)m*，即。制約信號(hào)x的選用原則是，要盡量選用系統(tǒng)中某原始信號(hào)。這樣，可不增加氣動(dòng)元件。原始信號(hào)作為制約信號(hào)x時(shí)，其起點(diǎn)應(yīng)在障礙信號(hào)m開(kāi)始之前，其長(zhǎng)短應(yīng)包括障礙信號(hào)m的執(zhí)行段，但不包括它的障礙段。,.,30,這種能夠邏輯“與”關(guān)系，可以用一個(gè)單獨(dú)的邏輯“與”元件來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可以用一個(gè)行程閥兩個(gè)信號(hào)的串聯(lián)或兩個(gè)行程閥的串聯(lián)來(lái)實(shí)現(xiàn)。,.,31,利用邏輯“非”排障法利用原始信號(hào)經(jīng)邏輯非運(yùn)算得到反信號(hào)來(lái)排除障礙。為了排除障礙信號(hào)m中的障礙段，可以引入一個(gè)輔助信號(hào)（制約信號(hào)）x，經(jīng)邏輯非運(yùn)算后得到信號(hào)m*。原始信號(hào)作為邏輯非制約信號(hào)x時(shí)，其起點(diǎn)應(yīng)在障礙信號(hào)m的信號(hào)之后，有障礙段之前，終點(diǎn)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(gè)中間記憶元件，借用它的輸出信號(hào)作為制約信號(hào)。用它和障礙信號(hào)相與，排除掉障礙段。其邏輯表達(dá)式為：z=eK,.,34,K為雙氣控兩位三通閥,當(dāng)t有氣時(shí)K閥有輸出，而當(dāng)d有氣時(shí)K閥無(wú)輸出。顯然，t與d不能同時(shí)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(guān)系。t為使K閥“通”的信號(hào),其起點(diǎn)應(yīng)在有障信號(hào)起點(diǎn)之前或同時(shí)，終點(diǎn)應(yīng)在t起點(diǎn)至有障信號(hào)的無(wú)障礙段之中；d為使K閥“斷”的信號(hào)。其起點(diǎn)應(yīng)在有障信號(hào)無(wú)障礙段中，其終點(diǎn)應(yīng)在t起點(diǎn)之前。,.,35,為工作程序A1B1B0A0用輔助閥消障（消除障礙信號(hào)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(hào)表達(dá)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(dòng)回路原理圖