程序系統(tǒng)及其設(shè)計(jì)

1、氣動(dòng)程序控制回路：氣動(dòng)程序控制回路：工業(yè)應(yīng)用實(shí)例工業(yè)應(yīng)用實(shí)例問(wèn)題提出：?jiǎn)栴}提出： 工業(yè)應(yīng)用裝置中的送料機(jī)構(gòu)：工業(yè)應(yīng)用裝置中的送料機(jī)構(gòu)：用用A、B兩個(gè)氣缸將工件從料倉(cāng)兩個(gè)氣缸將工件從料倉(cāng)中傳遞到滑槽。按下按鈕，氣中傳遞到滑槽。按下按鈕，氣缸缸A伸出，將工件從料倉(cāng)推出，伸出，將工件從料倉(cāng)推出，等待氣缸等待氣缸B將其推入輸送滑槽。將其推入輸送滑槽。工件傳遞到位后，工件傳遞到位后，A缸回縮，接缸回縮，接著著B(niǎo)缸回縮。缸回縮。要求：要求：兩個(gè)氣缸的運(yùn)動(dòng)兩個(gè)氣缸的運(yùn)動(dòng)速度速度可以調(diào)可以調(diào)節(jié)，同時(shí)需要檢測(cè)伸出或回縮節(jié)，同時(shí)需要檢測(cè)伸出或回縮是否已經(jīng)是否已經(jīng)到位到位。 工業(yè)應(yīng)用實(shí)例分析與設(shè)計(jì)設(shè)備分析設(shè)備分析此

2、工作站由幾個(gè)執(zhí)行元件組成：此工作站由幾個(gè)執(zhí)行元件組成：推料氣缸推料氣缸A推料氣缸推料氣缸B工業(yè)應(yīng)用實(shí)例分析與設(shè)計(jì)設(shè)備分析設(shè)備分析初始狀態(tài)分析：初始狀態(tài)分析：推料氣缸推料氣缸A，處于縮回，為，處于縮回，為A推料氣缸推料氣缸B，處于縮回，為，處于縮回，為B工業(yè)應(yīng)用實(shí)例設(shè)計(jì)與分析 設(shè)備分析設(shè)備分析工作過(guò)程分析，工作過(guò)程分析，畫出畫出位移步驟圖：位移步驟圖： A，B，A，B工業(yè)應(yīng)用實(shí)例設(shè)計(jì)與分析 1、使用、使用FluidSIM-P 3.5軟件設(shè)計(jì)氣動(dòng)程序控制回路；軟件設(shè)計(jì)氣動(dòng)程序控制回路；2、根據(jù)設(shè)計(jì)的氣動(dòng)程序控制回路選擇氣動(dòng)元件；、根據(jù)設(shè)計(jì)的氣動(dòng)程序控制回路選擇氣動(dòng)元件；3、將氣動(dòng)元件組裝為氣動(dòng)控制

3、系統(tǒng)完成設(shè)備功能。、將氣動(dòng)元件組裝為氣動(dòng)控制系統(tǒng)完成設(shè)備功能?？偪?結(jié)：氣動(dòng)程序控制回路的設(shè)計(jì)步驟結(jié)：氣動(dòng)程序控制回路的設(shè)計(jì)步驟問(wèn)題提出分析：確定氣動(dòng)控制系統(tǒng)目標(biāo)確定：氣動(dòng)控制系統(tǒng)特殊要求設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)一個(gè)氣動(dòng)系統(tǒng)方案方案實(shí)現(xiàn)：構(gòu)造、組裝和檢查評(píng)價(jià)：核實(shí)氣動(dòng)系統(tǒng)性能4、串級(jí)法、串級(jí)法 前述直覺(jué)法中的行程開(kāi)關(guān)輸出的信號(hào)往往由于執(zhí)行元件（氣缸）前述直覺(jué)法中的行程開(kāi)關(guān)輸出的信號(hào)往往由于執(zhí)行元件（氣缸）壓住而無(wú)法切斷壓住而無(wú)法切斷，雖然可用，雖然可用單向滾輪杠桿閥或延時(shí)閥單向滾輪杠桿閥或延時(shí)閥來(lái)消除障礙信號(hào)，來(lái)消除障礙信號(hào)，但對(duì)于較復(fù)雜的動(dòng)作順序，使用該法不經(jīng)濟(jì)。下面介紹應(yīng)用串級(jí)法設(shè)但對(duì)于較復(fù)雜的動(dòng)作順序

4、，使用該法不經(jīng)濟(jì)。下面介紹應(yīng)用串級(jí)法設(shè)計(jì)氣動(dòng)回路。計(jì)氣動(dòng)回路。 串級(jí)法（串級(jí)法（Cascade method）是一種控制回路的隔離法，主要是利用是一種控制回路的隔離法，主要是利用記憶元件記憶元件作為信號(hào)的轉(zhuǎn)接作用，即利用作為信號(hào)的轉(zhuǎn)接作用，即利用4/2雙氣控或雙氣控或5/2雙氣控閥以雙氣控閥以階階梯方式梯方式順序連接，從而保證在任一時(shí)間只有一個(gè)組輸出信號(hào)，其余組順序連接，從而保證在任一時(shí)間只有一個(gè)組輸出信號(hào)，其余組為排氣狀態(tài)，使主控閥兩側(cè)的控制信號(hào)不同時(shí)出現(xiàn)，如圖為排氣狀態(tài)，使主控閥兩側(cè)的控制信號(hào)不同時(shí)出現(xiàn)，如圖12-46所示。所示。3 氣動(dòng)程序控制回路氣動(dòng)程序控制回路 3 氣動(dòng)程序控制回路

5、圖圖12-47說(shuō)明了四級(jí)串級(jí)回路中輸出信號(hào)的情形。仔細(xì)觀察圖說(shuō)明了四級(jí)串級(jí)回路中輸出信號(hào)的情形。仔細(xì)觀察圖12-47中的（中的（a）、）、(b)、(c)、(d) 圖，可發(fā)現(xiàn)圖，可發(fā)現(xiàn)每個(gè)圖只有一組輸出信號(hào)，其每個(gè)圖只有一組輸出信號(hào)，其余組均為排氣狀態(tài)余組均為排氣狀態(tài)。 采用此種排列，采用此種排列，消除障礙信號(hào)比較容易消除障礙信號(hào)比較容易，且建立在回路圖的實(shí)際，且建立在回路圖的實(shí)際操作程序中，是一種操作程序中，是一種有規(guī)則可依的氣動(dòng)回路設(shè)計(jì)法有規(guī)則可依的氣動(dòng)回路設(shè)計(jì)法。但應(yīng)注意，在控。但應(yīng)注意，在控制操作開(kāi)始前，制操作開(kāi)始前，壓縮空氣通過(guò)串級(jí)中的所有閥壓縮空氣通過(guò)串級(jí)中的所有閥。另外，當(dāng)串級(jí)中的

6、記。另外，當(dāng)串級(jí)中的記憶元件切換時(shí)，由該閥自身排放空氣，因此，憶元件切換時(shí)，由該閥自身排放空氣，因此，只要有一個(gè)閥動(dòng)作不良，只要有一個(gè)閥動(dòng)作不良，就會(huì)出現(xiàn)不良開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換作用。就會(huì)出現(xiàn)不良開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換作用。 在設(shè)計(jì)回路中，需要多少輸出管路和記憶元件，要按動(dòng)作順序的在設(shè)計(jì)回路中，需要多少輸出管路和記憶元件，要按動(dòng)作順序的分組（級(jí)）而定。如分組（級(jí)）而定。如動(dòng)作順序分為四組則要輸出四條管路，記憶元件動(dòng)作順序分為四組則要輸出四條管路，記憶元件的數(shù)量則為組數(shù)減一的數(shù)量則為組數(shù)減一。以下舉例說(shuō)明。以下舉例說(shuō)明。 3 氣動(dòng)程序控制回路氣動(dòng)程序控制回路 3 氣動(dòng)程序控制回路氣動(dòng)程序控制回路 例例 A、B兩氣缸的位移

7、兩氣缸的位移步驟圖如圖步驟圖如圖12-41所示，試用串級(jí)法所示，試用串級(jí)法設(shè)計(jì)其氣動(dòng)回路圖。設(shè)計(jì)其氣動(dòng)回路圖。設(shè)計(jì)步驟如下：設(shè)計(jì)步驟如下：3 氣動(dòng)程序控制回路氣動(dòng)程序控制回路 設(shè)計(jì)步驟如下：設(shè)計(jì)步驟如下：（1）氣缸動(dòng)作順序）氣缸動(dòng)作順序A+B+B-A-分組，分組，分組的原則是同分組的原則是同一組內(nèi)每個(gè)英文字母只能出一組內(nèi)每個(gè)英文字母只能出 現(xiàn)一次現(xiàn)一次。分組的組數(shù)即。分組的組數(shù)即是是輸出管路數(shù)輸出管路數(shù)。分組的組數(shù)。分組的組數(shù)越少越好越少越好，即，即3 氣動(dòng)程序控制回路氣動(dòng)程序控制回路 設(shè)計(jì)步驟如下：設(shè)計(jì)步驟如下：（2）畫出兩個(gè)氣缸及各自的主控閥，并標(biāo)出英文符號(hào)，應(yīng)注意氣缸必須在起始）畫出兩個(gè)

8、氣缸及各自的主控閥，并標(biāo)出英文符號(hào)，應(yīng)注意氣缸必須在起始位置。位置。（3）畫出輸出管路數(shù)及記憶元件。如圖）畫出輸出管路數(shù)及記憶元件。如圖12-48所示。所示。3 氣動(dòng)程序控制回路氣動(dòng)程序控制回路 設(shè)計(jì)步驟如下設(shè)計(jì)步驟如下：（4）控制信號(hào)的產(chǎn)生靠活塞桿驅(qū)動(dòng)行程開(kāi)關(guān)，行程開(kāi)關(guān)按照動(dòng)作順序依次標(biāo)示控制信號(hào)的產(chǎn)生靠活塞桿驅(qū)動(dòng)行程開(kāi)關(guān)，行程開(kāi)關(guān)按照動(dòng)作順序依次標(biāo)示英文字母英文字母。A缸前進(jìn)壓下行程開(kāi)關(guān)缸前進(jìn)壓下行程開(kāi)關(guān)a1，輸出的信號(hào)使，輸出的信號(hào)使B缸前進(jìn)，故缸前進(jìn)，故a1接在接在B+控制線上，而控制線上，而A+屬于第一組，屬于第一組，a1的供氣口要接在第的供氣口要接在第I條輸出管路上。條輸出管路上。

9、 B缸前進(jìn)壓下行程開(kāi)關(guān)缸前進(jìn)壓下行程開(kāi)關(guān)b1，輸出的信號(hào)產(chǎn)生換組動(dòng)作，即使第，輸出的信號(hào)產(chǎn)生換組動(dòng)作，即使第I輸出管路改變輸出管路改變?yōu)榈跒榈贗I輸出管路供氣，故輸出管路供氣，故b1和和x2控制線連接，控制線連接， b1的供氣口接在第的供氣口接在第I條輸出管路條輸出管路上。上。此時(shí)第此時(shí)第I條輸出管路排氣，第條輸出管路排氣，第II條輸出管路和氣源相通。第條輸出管路和氣源相通。第II組的第一個(gè)動(dòng)作為組的第一個(gè)動(dòng)作為B缸后退，故直接將缸后退，故直接將B-控制線接到第控制線接到第II條輸出管路上。條輸出管路上。 B缸后退壓下行程開(kāi)關(guān)缸后退壓下行程開(kāi)關(guān)b0，輸出的信號(hào)使，輸出的信號(hào)使A缸后退，故缸后退

10、，故b0接在接在A-控制線上。而控制線上。而A-屬于第二組，故屬于第二組，故b0的供氣口接在第的供氣口接在第II條輸出管路上。條輸出管路上。 A缸后退壓下行程開(kāi)關(guān)缸后退壓下行程開(kāi)關(guān)a0，輸出的信號(hào)切換記憶元件使第，輸出的信號(hào)切換記憶元件使第II條輸出管路排氣，條輸出管路排氣，第第I條輸出管路供氣，故條輸出管路供氣，故a0應(yīng)接在應(yīng)接在x1控制線上，控制線上，a0的供氣口則要接在第的供氣口則要接在第II條輸條輸出管路上。將以上控制順序表示如下：出管路上。將以上控制順序表示如下： v【例【例13-1】某一氣動(dòng)機(jī)械有】某一氣動(dòng)機(jī)械有A、B兩個(gè)缸兩個(gè)缸,兩缸的動(dòng)作順序是：兩缸的動(dòng)作順序是：A缸前進(jìn)之后缸

11、前進(jìn)之后B缸再缸再前進(jìn)前進(jìn),然后然后A缸后退缸后退,B缸再后退。位移缸再后退。位移-步步驟圖如圖驟圖如圖13-35所示所示,試設(shè)計(jì)其氣動(dòng)控制試設(shè)計(jì)其氣動(dòng)控制回路圖?；芈穲D。 v設(shè)計(jì)步驟如下：設(shè)計(jì)步驟如下： v（1）畫出）畫出A、B兩個(gè)氣缸及相應(yīng)的雙氣兩個(gè)氣缸及相應(yīng)的雙氣控二位五通換向閥（主控閥），如圖控二位五通換向閥（主控閥），如圖13-36所示。所示。 v（2）在主控閥）在主控閥1V1和和1V2兩端控制口標(biāo)兩端控制口標(biāo)注注A+,A-,B+,B-,意旨意旨1V1閥閥A+處有信處有信號(hào)號(hào),A缸前進(jìn)缸前進(jìn),其余相同（見(jiàn)圖其余相同（見(jiàn)圖13-36）。）。 圖13-35 動(dòng)作順序A+B+A-B-的位移

12、-步驟圖 12345(1)1010氣缸A氣缸B圖圖13-36 氣缸和主控閥氣缸和主控閥 24531V1AAA24532V1BBB11v（3）啟動(dòng)按鈕）啟動(dòng)按鈕1S1接在接在A+控制線上控制線上,操操作啟動(dòng)按鈕作啟動(dòng)按鈕,A缸前進(jìn)（缸前進(jìn)（A+）,壓到行程開(kāi)壓到行程開(kāi)關(guān)（行程閥）關(guān)（行程閥）a1,發(fā)出信號(hào)使發(fā)出信號(hào)使B缸前進(jìn)缸前進(jìn)（B+）,故行程開(kāi)關(guān)（行程閥）故行程開(kāi)關(guān)（行程閥）a1和和B+控制線連接?？刂凭€連接。 v（4）缸前進(jìn)壓到行程開(kāi)關(guān)（行程閥）缸前進(jìn)壓到行程開(kāi)關(guān)（行程閥）b1發(fā)出信號(hào)發(fā)出信號(hào),目的是使目的是使A缸后退（缸后退（A-）,故行故行程開(kāi)關(guān)（行程閥）程開(kāi)關(guān)（行程閥）b1和和A-控

13、制線連接?？刂凭€連接。 vv（5）缸后退壓到行程開(kāi)關(guān)（行程閥）缸后退壓到行程開(kāi)關(guān)（行程閥）a0,發(fā)發(fā)出信號(hào)出信號(hào),目的是使目的是使B缸后退（缸后退（B-）,故故a0和和B-控制線連接?？刂凭€連接。 以上的動(dòng)作順序圖表示為以上的動(dòng)作順序圖表示為 v1S1 A+a1B+b1A-a0B- 圖圖13-37 基本氣動(dòng)控制回路基本氣動(dòng)控制回路 （6） 按以上順序依次畫出回路圖按以上順序依次畫出回路圖,以英文字母標(biāo)出閥的名稱以英文字母標(biāo)出閥的名稱,并加上氣源并加上氣源,如圖如圖13-37所示。所示。 24531A1V11S113b1122312453B2V113a012231a1b1a0ABAB1a1v（7

14、） 畫出全功能圖畫出全功能圖,以確定是否以確定是否有障礙信號(hào)有障礙信號(hào),如圖如圖13-38所示。所示。 圖圖13-38 全功能圖全功能圖12345(1)1010氣缸A氣缸B1S1b1a1a0a1b1a0v檢查障礙信號(hào)時(shí)檢查障礙信號(hào)時(shí),應(yīng)注意主控閥應(yīng)注意主控閥1V1和和1V2兩兩端控制口是否同時(shí)出現(xiàn)信號(hào)。由動(dòng)作順序可端控制口是否同時(shí)出現(xiàn)信號(hào)。由動(dòng)作順序可知知,A+處信號(hào)由啟動(dòng)按鈕處信號(hào)由啟動(dòng)按鈕1S1給出點(diǎn)動(dòng)信號(hào)。給出點(diǎn)動(dòng)信號(hào)。A-信號(hào)則由信號(hào)則由b1給出給出,當(dāng)當(dāng)b1發(fā)出信號(hào)時(shí)發(fā)出信號(hào)時(shí),A+處信處信號(hào)已經(jīng)消失號(hào)已經(jīng)消失,故主控閥故主控閥1V1兩邊不會(huì)同時(shí)有控兩邊不會(huì)同時(shí)有控制信號(hào)。同理制信號(hào)

15、。同理,主控閥主控閥1V2兩邊也不會(huì)同時(shí)有兩邊也不會(huì)同時(shí)有信號(hào)存在。由動(dòng)作順序可知信號(hào)存在。由動(dòng)作順序可知,本控制回路的信本控制回路的信號(hào)元件號(hào)元件b1、a1、a0用一般滾輪杠桿閥即可用一般滾輪杠桿閥即可,無(wú)障礙信號(hào)。從全功能圖中也可看出無(wú)障礙信號(hào)。從全功能圖中也可看出,啟動(dòng)按啟動(dòng)按鈕鈕1S1和行程閥和行程閥b1、a1、a0在一個(gè)循環(huán)內(nèi)產(chǎn)在一個(gè)循環(huán)內(nèi)產(chǎn)生的信號(hào)是沒(méi)有重疊的。完整的單一循環(huán)控生的信號(hào)是沒(méi)有重疊的。完整的單一循環(huán)控制回路如圖制回路如圖13-39所示所示,圖中閥圖中閥1S為系統(tǒng)氣源為系統(tǒng)氣源開(kāi)關(guān)。開(kāi)關(guān)。 圖圖13-39 單一循環(huán)控制回路單一循環(huán)控制回路12453A1V11S11322

16、312453Ba113a02231b11b1ABAB1a02V121S31a1v（8）根據(jù)控制需要）根據(jù)控制需要,加入輔助狀況加入輔助狀況,如連如連續(xù)自動(dòng)往復(fù)循環(huán)、續(xù)自動(dòng)往復(fù)循環(huán)、 緊急停止等操作。緊急停止等操作。 通通常輔助狀況的加入均在單一循環(huán)回路設(shè)常輔助狀況的加入均在單一循環(huán)回路設(shè)計(jì)完成之后再考慮較為方便。如圖計(jì)完成之后再考慮較為方便。如圖13-39所示的單一循環(huán)控制回路所示的單一循環(huán)控制回路,若要改成自動(dòng)若要改成自動(dòng)往復(fù)循環(huán)往復(fù)循環(huán),則只要在則只要在B缸原點(diǎn)位置加入一缸原點(diǎn)位置加入一個(gè)行程開(kāi)關(guān)個(gè)行程開(kāi)關(guān)b0并和啟動(dòng)開(kāi)關(guān)并和啟動(dòng)開(kāi)關(guān)1S1串聯(lián)串聯(lián),這這樣當(dāng)樣當(dāng)B缸后退壓到缸后退壓到b0時(shí)

17、時(shí),A缸即可前進(jìn)缸即可前進(jìn),產(chǎn)產(chǎn)生另一次循環(huán)生另一次循環(huán),如圖如圖13-40所示。所示。 圖圖13-40 自動(dòng)連續(xù)往復(fù)循環(huán)控制回路自動(dòng)連續(xù)往復(fù)循環(huán)控制回路12453A1V1b01322312453Ba13a02231a1b0b11b1ABAB123a021S31S11ZV11v 【例【例13-2】A、 B兩個(gè)氣缸的位移兩個(gè)氣缸的位移-步步驟圖如圖驟圖如圖13-41所示所示,試設(shè)計(jì)其氣動(dòng)控制試設(shè)計(jì)其氣動(dòng)控制回路圖。回路圖。 圖圖13-41 動(dòng)作順序動(dòng)作順序A+B+B-A-的位移的位移-步驟圖步驟圖12345(1)1010氣缸A氣缸Bv按照例按照例13-1（1）（）（6）的步驟）的步驟,可可畫出氣

18、動(dòng)控制回路圖畫出氣動(dòng)控制回路圖,如圖如圖13-42所示。所示。 v 由氣缸的動(dòng)作順序及圖由氣缸的動(dòng)作順序及圖13-42可知可知,行行程開(kāi)關(guān)程開(kāi)關(guān)b0的起始位置為通路狀態(tài)的起始位置為通路狀態(tài),故主控故主控閥閥1V1的右端控制口的右端控制口A-在回路未操作之在回路未操作之前一直有控制信號(hào)存在。前一直有控制信號(hào)存在。 當(dāng)按下啟動(dòng)按當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕鈕1S1發(fā)出短信號(hào)到左端控制口時(shí)發(fā)出短信號(hào)到左端控制口時(shí),主控主控閥閥1V1兩端控制口同時(shí)有信號(hào)兩端控制口同時(shí)有信號(hào),1V1無(wú)法無(wú)法換向換向,b0是障礙信號(hào)。是障礙信號(hào)。 圖圖13-42 使用一般滾輪杠桿閥的氣動(dòng)控制回路使用一般滾輪杠桿閥的氣動(dòng)控制回路1245

19、3A1V11S122312453Ba113b12231a1b0b11b0ABAB1a021S3312V11v同理同理,當(dāng)當(dāng)A缸前進(jìn)壓下缸前進(jìn)壓下a1時(shí)時(shí),使主控閥使主控閥B+端有信號(hào)端有信號(hào),B缸前進(jìn)。缸前進(jìn)。 B缸前進(jìn)壓到缸前進(jìn)壓到b1時(shí)時(shí),發(fā)出信號(hào)使發(fā)出信號(hào)使B缸后退。缸后退。 因?yàn)閯?dòng)作順序因?yàn)閯?dòng)作順序要求要求B缸縮回后缸縮回后,A缸才縮回缸才縮回,所以主控閥所以主控閥2V1兩端控制口同時(shí)有信號(hào)兩端控制口同時(shí)有信號(hào),2V1無(wú)法換無(wú)法換向向,a1是障礙信號(hào)。是障礙信號(hào)。 由以上討論可知由以上討論可知,必須對(duì)該回路進(jìn)行障礙信號(hào)排除必須對(duì)該回路進(jìn)行障礙信號(hào)排除,亦即將亦即將行程開(kāi)關(guān)行程開(kāi)關(guān)b0和

20、和a1改成單向滾輪杠桿閥改成單向滾輪杠桿閥,因因此正確的氣動(dòng)控制回路圖如圖此正確的氣動(dòng)控制回路圖如圖13-43 所所示。示。 圖13-43 采用單向滾輪杠桿閥的控制回路2453A1V11S11322312453Ba113b12231a1b0b11b0ABAB121S312V1a0v從圖13-44所示的全功能圖也可看出,1S1和b0信號(hào)重疊,a1和b1信號(hào)重疊。圖13-44 全功能圖12345(1)1010氣缸A氣缸B1S1b0a1b1a1b1b0重疊重疊v圖圖13-43所示控制回路中的氣動(dòng)信號(hào)沒(méi)所示控制回路中的氣動(dòng)信號(hào)沒(méi)有互鎖有互鎖,氣缸在動(dòng)作時(shí)極易因人為失誤引起氣缸在動(dòng)作時(shí)極易因人為失誤引起

21、啟動(dòng)信號(hào)的操作啟動(dòng)信號(hào)的操作,而使動(dòng)作順序受到干擾而使動(dòng)作順序受到干擾,因此為確保動(dòng)作順序的正確因此為確保動(dòng)作順序的正確,必須在完成最必須在完成最后一個(gè)動(dòng)作的氣缸的位置加入一個(gè)行程開(kāi)后一個(gè)動(dòng)作的氣缸的位置加入一個(gè)行程開(kāi)關(guān)關(guān),由此行程開(kāi)關(guān)發(fā)出的信號(hào)產(chǎn)生互鎖功能。由此行程開(kāi)關(guān)發(fā)出的信號(hào)產(chǎn)生互鎖功能。 互鎖功能可由行程開(kāi)關(guān)和啟動(dòng)按鈕串聯(lián)而互鎖功能可由行程開(kāi)關(guān)和啟動(dòng)按鈕串聯(lián)而成成,如圖如圖13-45所示為具有完全互鎖啟動(dòng)開(kāi)所示為具有完全互鎖啟動(dòng)開(kāi)關(guān)的回路。關(guān)的回路。 圖圖13-45 采用單向滾輪杠桿閥的氣動(dòng)控制回路采用單向滾輪杠桿閥的氣動(dòng)控制回路2453A1V11322312453Ba12231a1b

22、0b11b0ABAB13a021S311S12a0b1132V111v13.2.4 串級(jí)法串級(jí)法v前述直覺(jué)法中的行程開(kāi)關(guān)輸出的信前述直覺(jué)法中的行程開(kāi)關(guān)輸出的信號(hào)往往由于執(zhí)行元件（氣缸）壓住而無(wú)法切號(hào)往往由于執(zhí)行元件（氣缸）壓住而無(wú)法切斷斷,雖然可用單向滾輪杠桿閥或延時(shí)閥來(lái)消雖然可用單向滾輪杠桿閥或延時(shí)閥來(lái)消除障礙信號(hào)除障礙信號(hào),但是對(duì)于較復(fù)雜的動(dòng)作順序但是對(duì)于較復(fù)雜的動(dòng)作順序,使使用該方法不經(jīng)濟(jì)。用該方法不經(jīng)濟(jì)。 下面介紹應(yīng)用串級(jí)法設(shè)下面介紹應(yīng)用串級(jí)法設(shè)計(jì)氣動(dòng)回路。計(jì)氣動(dòng)回路。 v串級(jí)法（串級(jí)法（Cascade method）是一）是一種控制回路的隔離法種控制回路的隔離法,主要是利用記憶元件主

23、要是利用記憶元件作為信號(hào)的轉(zhuǎn)接作用作為信號(hào)的轉(zhuǎn)接作用,即利用即利用4/2雙氣控閥或雙氣控閥或5/2雙氣控閥以階梯方式順序連接雙氣控閥以階梯方式順序連接,從而保證從而保證在任一時(shí)間只有一個(gè)組輸出信號(hào)在任一時(shí)間只有一個(gè)組輸出信號(hào),其余組為其余組為排氣狀態(tài)排氣狀態(tài),使主控閥兩側(cè)的控制信號(hào)不同時(shí)使主控閥兩側(cè)的控制信號(hào)不同時(shí)出現(xiàn)出現(xiàn),如圖如圖13-46所示。所示。 圖圖13-46 各級(jí)串級(jí)轉(zhuǎn)換氣路各級(jí)串級(jí)轉(zhuǎn)換氣路二級(jí)串級(jí)轉(zhuǎn)換氣路；二級(jí)串級(jí)轉(zhuǎn)換氣路； (b) 三級(jí)串級(jí)轉(zhuǎn)換氣路；三級(jí)串級(jí)轉(zhuǎn)換氣路；(a) (c) 四級(jí)串級(jí)轉(zhuǎn)換氣路四級(jí)串級(jí)轉(zhuǎn)換氣路 III(a)III(c)III(b)v圖圖13-47說(shuō)明了四級(jí)

24、串級(jí)回路中輸說(shuō)明了四級(jí)串級(jí)回路中輸出信號(hào)的情形。出信號(hào)的情形。 仔細(xì)觀察圖仔細(xì)觀察圖13-47中的中的（a）、）、(b)、 (c)、 (d) 圖圖,可發(fā)現(xiàn)每個(gè)圖只可發(fā)現(xiàn)每個(gè)圖只有一組輸出信號(hào)有一組輸出信號(hào),其余組均為排氣狀態(tài)。其余組均為排氣狀態(tài)。 v采用此種排列采用此種排列,消除障礙信號(hào)比較消除障礙信號(hào)比較容易容易,且是建立在回路圖的實(shí)際操作程序中且是建立在回路圖的實(shí)際操作程序中的的,是一種有規(guī)則可循的氣動(dòng)回路設(shè)計(jì)法。是一種有規(guī)則可循的氣動(dòng)回路設(shè)計(jì)法。 但應(yīng)注意：但應(yīng)注意： 在控制操作開(kāi)始前在控制操作開(kāi)始前,壓縮空氣通壓縮空氣通過(guò)串級(jí)中的所有閥。過(guò)串級(jí)中的所有閥。 另外另外,當(dāng)串級(jí)中的記憶當(dāng)串

25、級(jí)中的記憶元件切換時(shí)元件切換時(shí),由該閥自身排放空氣由該閥自身排放空氣,因此因此,只要只要有一個(gè)閥動(dòng)作不良有一個(gè)閥動(dòng)作不良,就會(huì)出現(xiàn)不良開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換就會(huì)出現(xiàn)不良開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換作用。作用。 v在設(shè)計(jì)回路中在設(shè)計(jì)回路中,需要多少輸出管路需要多少輸出管路和記憶元件和記憶元件,要按動(dòng)作順序的分組（級(jí)）而要按動(dòng)作順序的分組（級(jí)）而定。定。 如動(dòng)作順序分為四組則要輸出四條管如動(dòng)作順序分為四組則要輸出四條管路路,記憶元件的數(shù)量則為組數(shù)減一。記憶元件的數(shù)量則為組數(shù)減一。 圖圖13-47 四級(jí)串級(jí)供氣原理圖四級(jí)串級(jí)供氣原理圖x1信號(hào)輸入；信號(hào)輸入； (b) x2信號(hào)輸入；信號(hào)輸入；(a) (c) x3信號(hào)輸入；信號(hào)輸入；

26、(d) x4信號(hào)輸入信號(hào)輸入I信號(hào)輸入x1信號(hào)輸出排氣排氣排氣(a)I信號(hào)輸出排氣排氣排氣(b)信號(hào)輸入x2I信號(hào)輸入x3信號(hào)輸出排氣排氣排氣(c)I信號(hào)輸出排氣排氣排氣(d)I信號(hào)輸入x4x3x2v【例【例13-3】 A、B兩氣缸的位移兩氣缸的位移-步驟圖如圖步驟圖如圖13-41所示所示,試用串級(jí)法設(shè)計(jì)試用串級(jí)法設(shè)計(jì)其氣動(dòng)回路圖。其氣動(dòng)回路圖。 v設(shè)計(jì)步驟如下：設(shè)計(jì)步驟如下： v （1）按氣缸動(dòng)作順序）按氣缸動(dòng)作順序A+B+B-A-分組分組,分組的原則是同一組內(nèi)每個(gè)英文字分組的原則是同一組內(nèi)每個(gè)英文字母只能出現(xiàn)一次。母只能出現(xiàn)一次。 分組的組數(shù)即是輸出分組的組數(shù)即是輸出管路數(shù)。管路數(shù)。 分組

27、的組數(shù)越少越好分組的組數(shù)越少越好,即即v A+B+/B-A-v v （2） 畫出兩個(gè)氣缸及各自的主控畫出兩個(gè)氣缸及各自的主控閥閥,并標(biāo)出英文符號(hào)并標(biāo)出英文符號(hào),應(yīng)注意氣缸必須在起應(yīng)注意氣缸必須在起始位置。始位置。 v （3） 畫出輸出管路數(shù)及記憶畫出輸出管路數(shù)及記憶元件元件,如圖如圖13-48所示。所示。 圖圖13-48 基本元件基本元件2453AAA2453BBB1153142v（4） 控制信號(hào)的產(chǎn)生靠活塞桿驅(qū)控制信號(hào)的產(chǎn)生靠活塞桿驅(qū)動(dòng)行程開(kāi)關(guān)動(dòng)行程開(kāi)關(guān),行程開(kāi)關(guān)按照動(dòng)作順序依次標(biāo)行程開(kāi)關(guān)按照動(dòng)作順序依次標(biāo)示英文字母。示英文字母。 v A缸前進(jìn)壓下行程開(kāi)關(guān)缸前進(jìn)壓下行程開(kāi)關(guān)a1,輸出輸出的信

28、號(hào)使的信號(hào)使B缸前進(jìn)缸前進(jìn),故故a1接在接在B+控制線上控制線上,而而A+屬于第一組屬于第一組,a1的供氣口應(yīng)接在第的供氣口應(yīng)接在第I條輸條輸出管路上。出管路上。 v B缸前進(jìn)壓下行程開(kāi)關(guān)缸前進(jìn)壓下行程開(kāi)關(guān)b1,輸出輸出的信號(hào)產(chǎn)生換組動(dòng)作的信號(hào)產(chǎn)生換組動(dòng)作,即使第即使第I條輸出管路改條輸出管路改變?yōu)榈谧優(yōu)榈贗I條輸出管路供氣條輸出管路供氣,故故b1和和x2控制線控制線連接連接, b1的供氣口接在第的供氣口接在第I條輸出管路上。條輸出管路上。 v 此時(shí)第此時(shí)第I條輸出管路排氣條輸出管路排氣,第第II條條輸出管路和氣源相通。輸出管路和氣源相通。 第第II組的第一個(gè)動(dòng)作組的第一個(gè)動(dòng)作為為B缸后退缸后

29、退,故直接將故直接將B-控制線接到第控制線接到第II條輸條輸出管路上。出管路上。 vv B缸后退壓下行程開(kāi)關(guān)缸后退壓下行程開(kāi)關(guān)b0,輸輸出的信號(hào)使出的信號(hào)使A缸后退缸后退,故故b0接在接在A-控制線控制線上。上。 而而A-屬于第二組屬于第二組,故故b0的供氣口接的供氣口接在第在第II條輸出管路上。條輸出管路上。 v A缸后退壓下行程開(kāi)關(guān)缸后退壓下行程開(kāi)關(guān)a0,輸輸出的信號(hào)切換記憶元件使第出的信號(hào)切換記憶元件使第II條輸出管路條輸出管路排氣排氣,第第I條輸出管路供氣條輸出管路供氣,故故a0應(yīng)接在應(yīng)接在x1控制線上控制線上,a0的供氣口則要接在第的供氣口則要接在第II條輸條輸出管路上。出管路上。

30、將以上控制順序表示為將以上控制順序表示為 vI條輸出管路條輸出管路 A+ a1 B+ b1 x2vII條輸出管路條輸出管路 B- b0 a0 x1Av （5） 按上述步驟畫出氣路圖按上述步驟畫出氣路圖,并加并加入啟動(dòng)按鈕入啟動(dòng)按鈕1S1,由動(dòng)作順序要求知由動(dòng)作順序要求知,啟動(dòng)啟動(dòng)按鈕按鈕1S1應(yīng)接在應(yīng)接在a0和第和第II條輸出管路之間條輸出管路之間,如圖如圖13-49所示。所示。 v（6） 如有輔助情況如有輔助情況,則在基本順則在基本順序完成之后再加入。序完成之后再加入。 2453A1V1a1AA1a0231b02453Bb0b1BB12V113a12 增加一個(gè)帶記憶的兩位五通閥2453132

31、231b1x1x21311S12a0圖13-49 單一循環(huán)氣動(dòng)控制回路v【例13-4】圖13-50為打標(biāo)機(jī)示意圖。工件在料倉(cāng)里靠重力落下,由A缸推向定位塊并夾緊,接著B(niǎo)缸打印標(biāo)志,然后由C缸將打印完的工件推出。其動(dòng)作順序?yàn)锳+B+B-A-C+C-,位移-步驟圖如圖13-51所示。所需輔助狀況如下：v（1）各動(dòng)作必須自動(dòng)進(jìn)行,并可選擇單一循環(huán)、連續(xù)循環(huán),起動(dòng)信號(hào)由啟動(dòng)按鈕輸入。v（2）料倉(cāng)有一個(gè)限位開(kāi)關(guān)監(jiān)測(cè),如倉(cāng)內(nèi)無(wú)工件,則系統(tǒng)必須停在起始位置,并互鎖以防止再啟動(dòng)。v（3）操作緊急停止按鈕后,所有氣缸無(wú)論在什么位置,均立即回到起始位置,只有互鎖去除后才可再操作。圖13-50 打標(biāo)機(jī)示意圖 A夾緊

32、退料CB打標(biāo)圖13-51 位移-步驟圖1234567(1)101氣缸A氣缸B010氣缸Cv設(shè)計(jì)步驟如下：v將順序動(dòng)作分組為vA+B+/B-A-C+/C-vv動(dòng)作順序分為兩組,整個(gè)回路的控制順序?yàn)関1S1A+a1B+b1x2第II條輸出管路B-vb0A-a0C+c1x1第I條輸出管路上C-v按照例13-3的設(shè)計(jì)步驟,很容易將單一循環(huán)的氣動(dòng)控制回路設(shè)計(jì)出來(lái),如圖13-52所示。圖13-52 單一循環(huán)氣動(dòng)控制回路圖2453A1V11S12312453Ba1231a1b0b1ABAB123a01c0231b02453C231c0c1CC2V13V1112453x2x11c1b11313a022v按照例

33、13-3的設(shè)計(jì)步驟,很容易將單一循環(huán)的氣動(dòng)控制回路設(shè)計(jì)出來(lái),如圖13-52所示。v就分級(jí)而言,控制回路的第一個(gè)動(dòng)作是C-,但實(shí)際上第一個(gè)動(dòng)作應(yīng)該是A+,因此由圖13-52可知,必須將啟動(dòng)按鈕q裝在第I條輸出管路及主閥1V1之間,且為獲得啟動(dòng)在連續(xù)循環(huán)中達(dá)到互鎖,必須串聯(lián)行程開(kāi)關(guān)c0。v有關(guān)各種輔助狀況,必須在單一循環(huán)控制回路設(shè)計(jì)完成之后再一一加入。如圖13-53所示為加入了輔助條件的控制回路,圖中閥1S1、1S2和1V2是滿足輔助條件（1）所必需的。閥1V3是滿足輔助條件（2）所必需的,當(dāng)料倉(cāng)沒(méi)有工件時(shí),閥1V3復(fù)位,系統(tǒng)恢復(fù)到起始位置,并切斷啟動(dòng)信號(hào)。圖13-53 有輔助狀況的控制回路2453A1V123a1AA1a01V331b02453x1b113121S11S2231131c02453B2V1b1BB1b031a122453C3V1c1CC1c0a0313V0231c1x2x1V0VEM14231V021V21v關(guān)于急?；芈返脑O(shè)計(jì),通常當(dāng)按下緊急按鈕時(shí),必須想辦法將供氣回路信號(hào)送到主控閥的后退控制口,同時(shí)保證另一控制口沒(méi)有信號(hào),并必須使記憶元件復(fù)位,以利于急停消除后的重新啟動(dòng)。v由圖13-53可知,EM為急停按鈕。按下EM,氣源信號(hào)經(jīng)梭閥1V0、2V0、3V0使主控閥右端有控制信號(hào),同時(shí)左端沒(méi)有控制信號(hào),且氣源也經(jīng)梭閥V0使記憶元件V復(fù)位,三個(gè)