23機械制造自動化技術自動化控制方法與技術

會計學123機械制造自動化技術自動化控制方法與技術2機械制造自動化技術的發(fā)展趨勢基本概念機械制造自動化的類型機械制造系統(tǒng)的概念：三個流的概念；什么是自動化；機械制造自動化涉及到的技術機械制造自動化設備的分類、特點與應用范圍信息化帶動機械制造自動化的發(fā)展，推動先進制造模式的出現(xiàn)上次課內(nèi)容回顧第1頁/共72頁3液壓與氣壓傳動控制自動化控制概念機械傳動控制自動化控制系統(tǒng)的組成；自動化控制的基本方式本次課內(nèi)容機械傳動控制的特點與典型實例液壓與氣壓傳動控制的特點與應用第2頁/共72頁一、自動化控制的概念自動控制系統(tǒng)的基本組成有自動控制功能的裝置控制對象集中式分散式（1）指令存儲裝置用來存儲預先設置動作程序的裝置（2）指令控制裝置將存儲在指令存儲裝置中的指令信息在需要時發(fā)出的裝置。4第3頁/共72頁一、自動化控制的概念自動控制系統(tǒng)的基本組成有自動控制功能的裝置控制對象（3）傳遞及轉(zhuǎn)換裝置

作用：將指令控制裝置所發(fā)出的指令準確而及時的傳送到執(zhí)行機構的裝置。傳送過程中發(fā)生信號量和質(zhì)的變化傳遞介質(zhì)：光電氣液機械信號形式：模擬式、數(shù)字式信號量值：電壓量、電流量

脈沖量等。5第4頁/共72頁一、自動化控制的概念自動控制系統(tǒng)的基本組成有自動控制功能的裝置控制對象（4）執(zhí)行機構完成最終動作的裝置6第5頁/共72頁自動化控制的基本要求自動控制系統(tǒng)應能保證各執(zhí)行機構的使用性能、加工質(zhì)量、生產(chǎn)效率及工作可靠性。（1）能自動進行。（2）系統(tǒng)模塊化，便于獨立調(diào)試，與系統(tǒng)匹配。（3）具有柔性、能適應加工對象的變化。（4）簡單可靠，嚴格篩選元件。（5）適應環(huán)境，抗干擾。（6）及時掌握系統(tǒng)工作狀態(tài)。（7）便于安裝調(diào)試維護修理。（8）布線安全合理，整齊美觀。（9）不過分追求完美，適應實際條件。必須保證實現(xiàn)具體情況具體對待7第6頁/共72頁自動化控制的基本方式（1）開環(huán)控制方式系統(tǒng)輸出不影響系統(tǒng)的控制，系統(tǒng)控制不理會輸出量的誤差，校準要求高。自動門控制系統(tǒng)框圖1、系統(tǒng)的輸出量直接受輸入量的控制；2、信號（或信息）的傳遞是單向的，總是從輸入端單向傳至輸出端。應精確的校準8第7頁/共72頁自動化控制的基本方式（1）開環(huán)控制方式9機械凸輪控制的自動車床，沿時間坐標軸單向運行的任何系統(tǒng)第8頁/共72頁（2）閉環(huán)控制方式系統(tǒng)輸出直接影響系統(tǒng)的控制，利用反饋來減少系統(tǒng)誤差游泳池進水閥門控制器給定水位水流量游泳池的水位（輸出）檢測裝置比較器+-閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖游泳池注水控制系統(tǒng)框圖10第9頁/共72頁開環(huán)控制的特點：

1、它是單向的控制過程；

2、輸入量與輸出量往往是不同性質(zhì)的量。閉環(huán)控制的特點：

1、有反饋；

2、會調(diào)整；

3、“結(jié)果”會影響“結(jié)果”；

4、給定量與被控量是可比較的同一種性質(zhì)的量；5、控制精度更高，系統(tǒng)比較復雜。11第10頁/共72頁（3）分散控制方式（行程或繼動）系統(tǒng)中的控制部分表現(xiàn)為若干個分散的，有一定相對獨立性的子控制機構，這些機構在各自的范圍內(nèi)各司其責，各行其是，互不干涉，各自完成自己的目標。

指令存儲和控制裝置按一定程序分散布置，控制對象按一定順序動作（互鎖性），直到完成預定的全部動作。。

優(yōu)點：互鎖性，實現(xiàn)自動循環(huán)簡單；

缺點：控制線路可能會變得非常復雜，尤其是某個動作結(jié)束要觸發(fā)多個動作同時進行時；維修和調(diào)整也變得復雜。12第11頁/共72頁（3）分散控制方式（行程或繼動）優(yōu)點：實現(xiàn)自動循環(huán)的方法簡單，電氣元件的通用性強，成本低，系統(tǒng)本身具有一定的互鎖性（前一動作沒完成、后一動作得不到啟動信號）。缺點：順序動作較多時，循環(huán)時間增加，對提高生產(chǎn)率不利；指令控制不集中，整體協(xié)調(diào)困難、電氣控制線路復雜，電氣元件增多，易引起故障。13第12頁/共72頁（4）集中控制方式原理：具有一個中央指令存儲和控制裝置，按時間順序連續(xù)或間隔地各種控制指令的控制系統(tǒng)。優(yōu)點：控制鏈短且簡單，控制系統(tǒng)比較簡單，調(diào)整比較方便。每個執(zhí)行部件的起動指令是由集中控制裝置發(fā)出的，工作精度和可靠性比較高。14圖2-1集中控制（時間控制）系統(tǒng)轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)動，凸塊分別觸碰1~5限位開關，相應的執(zhí)行部件開始工作；凸塊離開，執(zhí)行部件停止運動。轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)動使執(zhí)行部件完成工作循環(huán)。調(diào)整執(zhí)行部件的運動時間？調(diào)整執(zhí)行部件的工作循環(huán)周期？第13頁/共72頁（5）程序控制方式原理：用某種程序來控制各執(zhí)行機構。固定程序控制：程序固定不變、被控對象周期性重復操作。優(yōu)點：組成元件少、安裝、調(diào)試、維護方便。缺點：不能改變程序，否則控制系統(tǒng)基本不能滿足新要求。適用范圍：品種單一的大批量生產(chǎn)?？勺兂绦蚩刂疲撼绦蛞欢ǚ秶鷥?nèi)可變，以適應加工品種的變化。缺點：組成元件多、系統(tǒng)較復雜、投資大。適用范圍：中小批量、多品種的生產(chǎn)。較復雜的可變程序控制裝置，采用電子計算機；生產(chǎn)批量大，加工品種變化不大，可采用凸輪機械式控制（品種改變需更換凸輪）。15第14頁/共72頁（6）數(shù)字控制方式原理：用數(shù)控裝置（專用電子計算機），用代表加工順序、加工方式和加工參數(shù)的數(shù)字碼作為控制指令的控制方式。數(shù)控介質(zhì)（穿孔帶、穿孔卡、磁帶記錄數(shù)字碼）數(shù)控裝置伺服機構數(shù)字控制系統(tǒng)的組成圖適用范圍：加工零件的表面形狀復雜、品種經(jīng)常改變的單件或小批量生產(chǎn)。16（7）計算機控制方式原理：利用計算機來控制部件的各種運動，功能更強，可以實現(xiàn)更大范圍內(nèi)的控制：能控制整個加工車間甚至整個工廠?？焖龠\算與邏輯判斷對大量數(shù)據(jù)進行實時處理第15頁/共72頁開環(huán)控制方式17閉環(huán)控制方式分散控制方式集中控制方式程序控制方式數(shù)字控制方式計算機控制方式主要區(qū)別？控制精度？復雜程度？主要區(qū)別？控制精度？復雜程度？固定程序與可變程序，適用范圍？主要組成？第16頁/共72頁18DMG3D五軸復合加工機床第17頁/共72頁填空題（每空五分，共35分）1.自動控制系統(tǒng)包括實現(xiàn)自動控制功能的裝置及其控制對象，通常由指令（）、指令控制裝置、執(zhí)行機構，傳遞及轉(zhuǎn)換裝置等部分構成。2.自動控制系統(tǒng)中的指令控制裝置的作用是將存儲在指令存儲裝置中的（），在需要的時候發(fā)出。3.數(shù)字控制方式主要由控制介質(zhì)，數(shù)控裝置和（）組成。

4.數(shù)控控制方式適用于加工零件的表面形狀復雜、品種經(jīng)常改變的（）和小批量生產(chǎn)中所用的加工設備。5.開環(huán)控制方式與閉環(huán)控制方式的主要區(qū)別在于（）是否對系統(tǒng)的控制產(chǎn)生影響。6.分散控制方式與集中控制方式的主要區(qū)別在于（）與（）是按一定程序分散布置還是集成。19第18頁/共72頁判斷題（每題5分，共25分）1.指令控制裝置能將指令存儲裝置中的信息變?yōu)橹噶钚盘柊l(fā)送出去，命令相應的執(zhí)行機構完成指定動作。2.傳遞與轉(zhuǎn)換裝置在多數(shù)情況下不需要改變信號的質(zhì)與量。3.開環(huán)控制方式與閉環(huán)控制方式的主要區(qū)別在于后者結(jié)構比較復雜。

4.集中控制系統(tǒng)也可稱為時間控制系統(tǒng)。5.可變程序控制系統(tǒng)中的程序可隨意改動，故可用于多品種加工的場合。20第19頁/共72頁選擇題（每題10分，共40分）1.在自動控制系統(tǒng)中，傳遞及轉(zhuǎn)換裝置的作用是將指令控制裝置所發(fā)出的指令信息傳送到（

）。A、指示裝置

B、數(shù)控裝置

C、執(zhí)行機構

D、計算機2.在分散控制系統(tǒng)中，（

）。A、指令存儲和控制裝置按一定程序分散布置B、指令傳遞和轉(zhuǎn)換裝置按一定程序分散布置C、指令存儲和轉(zhuǎn)換裝置按一定程序分散布置

D、指令存儲和執(zhí)行機構按一定程序分散布置3.集中控制方式是具有一個中央指令存儲和指令控制裝置，并按（

）。

A、動作順序連續(xù)或間隔地發(fā)出各種控制指令的控制系統(tǒng)B、工作順序連續(xù)或間隔地發(fā)出各種控制指令的控制系統(tǒng)C、位置順序連續(xù)或間隔地發(fā)出各種控制指令的控制系統(tǒng)D、時間順序連續(xù)或間隔地發(fā)出各種控制指令的控制系統(tǒng)4.采用程序控制方式使之自動進行工作循環(huán)的程序控制系統(tǒng)，是按照（

）。

A、預定的程序來控制各執(zhí)行機構

B、隨機的程序來控制各執(zhí)行機構C、不變的程序來控制各執(zhí)行機構

D、待定的程序來控制各執(zhí)行機構21第20頁/共72頁機械傳動控制液壓傳動控制氣動傳動控制電氣傳動控制動力與信號的的傳遞方式二、機械傳動控制機械傳動控制的特點機械傳動控制方式傳遞的動力和信號一般都是機械連接的。采用機械傳動控制方式的自動化裝備中，幾乎所有運動部件及機構，通常都是由裝有許多凸輪的分配軸來進行驅(qū)動和控制的。這種控制系統(tǒng)的另外一個特點是控制元件同時又是驅(qū)動元件。22開環(huán)集中控制系統(tǒng)（開環(huán)時間控制系統(tǒng)）程序的存儲和控制均由機械元件（凸輪、擋塊等）來實現(xiàn)。第21頁/共72頁這種凸輪機械傳動控制系統(tǒng)的主要優(yōu)點：節(jié)拍準確、結(jié)構緊湊、工作可靠、使用壽命長。缺點：凸輪的設計與制造工作量大、易產(chǎn)生沖擊與噪聲（凸輪曲線有偏差時）適用范圍：專用性較強，適用于加工品種基本不變的大批量生產(chǎn)。23第22頁/共72頁機械傳動控制的典型事例——C1318型單軸轉(zhuǎn)塔自動車床

自動車床：是通過凸輪來控制加工程序的自動加工機床，經(jīng)過一定設置與調(diào)整后可以長時間自動加工同一種產(chǎn)品。機床具有自動加工，加工速度快、復雜零件一次加工成型，加工精度準確可靠，自動送料、料完自動停機、生產(chǎn)效率高。開環(huán)集中控制系統(tǒng)（開環(huán)時間控制系統(tǒng)）單軸轉(zhuǎn)塔自動車床具有轉(zhuǎn)塔刀架和多個橫向刀架，可用多種刀具順序切削，適合于加工形狀復雜的小工件。24第23頁/共72頁C1318型單軸六角自動車床控制原理簡圖1—分配軸2—主軸正反轉(zhuǎn)定時輪3、4、5—徑向進給凸輪6—送夾料定時輪7—換刀定時輪8—縱向進給凸輪9—刀架滑板10—長齒輪11—輔助軸12、16—空套齒輪13、15—定轉(zhuǎn)離合器14—固定離合器17、30—齒輪18—凸輪軸19—松、夾料凸輪20—送料凸輪21—送料機構22—夾緊機構23—前刀架24—立刀架25—后刀架26、27—杠桿28—回轉(zhuǎn)刀架29—馬氏機構25第24頁/共72頁C1318型單軸六角自動車床控制原理簡圖1—分配軸2—主軸正反轉(zhuǎn)定時輪3、4、5—徑向進給凸輪6—送夾料定時輪7—換刀定時輪8—縱向進給凸輪9—刀架滑板10—長齒輪11—輔助軸12、16—空套齒輪13、15—定轉(zhuǎn)離合器14—固定離合器17、30—齒輪18—凸輪軸19—松、夾料凸輪20—送料凸輪21—送料機構22—夾緊機構23—前刀架24—立刀架25—后刀架26、27—杠桿28—回轉(zhuǎn)刀架29—馬氏機構26凸輪3、4、5控制實現(xiàn)立刀架24、后刀架25、前刀架23沿工件直徑方向快進、工進、快退分配軸第25頁/共72頁C1318型單軸六角自動車床控制原理簡圖1—分配軸2—主軸正反轉(zhuǎn)定時輪3、4、5—徑向進給凸輪6—送夾料定時輪7—換刀定時輪8—縱向進給凸輪9—刀架滑板10—長齒輪11—輔助軸12、16—空套齒輪13、15—定轉(zhuǎn)離合器14—固定離合器17、30—齒輪18—凸輪軸19—松、夾料凸輪20—送料凸輪21—送料機構22—夾緊機構23—前刀架24—立刀架25—后刀架26、27—杠桿28—回轉(zhuǎn)刀架29—馬氏機構27通過齒輪傳動副控制縱向進給分配軸的轉(zhuǎn)動速度，凸輪8通過杠桿控制刀架滑板9的縱向運動，實現(xiàn)回轉(zhuǎn)刀架28的快進、工進、快退第26頁/共72頁C1318型單軸六角自動車床控制原理簡圖1—分配軸2—主軸正反轉(zhuǎn)定時輪3、4、5—徑向進給凸輪6—送夾料定時輪7—換刀定時輪8—縱向進給凸輪9—刀架滑板10—長齒輪11—輔助軸12、16—空套齒輪13、15—定轉(zhuǎn)離合器14—固定離合器17、30—齒輪18—凸輪軸19—松、夾料凸輪20—送料凸輪21—送料機構22—夾緊機構23—前刀架24—立刀架25—后刀架26、27—杠桿28—回轉(zhuǎn)刀架29—馬氏機構28換刀定時輪7通過杠桿27控制輔助軸11上的定轉(zhuǎn)離合器13的接通與斷開完成回轉(zhuǎn)刀架的回轉(zhuǎn)。定轉(zhuǎn)離合器13接通，空套齒輪12隨輔助軸11回轉(zhuǎn)，通過齒輪副的傳遞，齒輪10轉(zhuǎn)動并接通換刀機構，馬氏機構29使回轉(zhuǎn)刀架28轉(zhuǎn)動，完成刀架轉(zhuǎn)位。第27頁/共72頁C1318型單軸六角自動車床控制原理簡圖1—分配軸2—主軸正反轉(zhuǎn)定時輪3、4、5—徑向進給凸輪6—送夾料定時輪7—換刀定時輪8—縱向進給凸輪9—刀架滑板10—長齒輪11—輔助軸12、16—空套齒輪13、15—定轉(zhuǎn)離合器14—固定離合器17、30—齒輪18—凸輪軸19—松、夾料凸輪20—送料凸輪21—送料機構22—夾緊機構23—前刀架24—立刀架25—后刀架26、27—杠桿28—回轉(zhuǎn)刀架29—馬氏機構29送夾料由送夾料定時輪6通過杠桿26控制輔助軸11上的定轉(zhuǎn)離合器15的接通與斷開實現(xiàn)。定轉(zhuǎn)離合器15接通時，空套齒輪隨輔助軸11一起轉(zhuǎn)動，通過17使凸輪軸18轉(zhuǎn)動，凸輪19、20隨轉(zhuǎn)動并通過杠桿控制送料機構21與夾緊機構22第28頁/共72頁C1318型單軸六角自動車床控制原理簡圖1—分配軸2—主軸正反轉(zhuǎn)定時輪3、4、5—徑向進給凸輪6—送夾料定時輪7—換刀定時輪8—縱向進給凸輪9—刀架滑板10—長齒輪11—輔助軸12、16—空套齒輪13、15—定轉(zhuǎn)離合器14—固定離合器17、30—齒輪18—凸輪軸19—松、夾料凸輪20—送料凸輪21—送料機構22—夾緊機構23—前刀架24—立刀架25—后刀架26、27—杠桿28—回轉(zhuǎn)刀架29—馬氏機構30分配軸1是整個機床的控制中心分配軸轉(zhuǎn)動一圈，機床完成一個零件的加工第29頁/共72頁三、液壓與氣動傳動控制液壓傳動控制

液壓傳動是以液體為介質(zhì)，依靠運動液體的壓力能來傳遞動力的傳動。作為動力傳遞，因壓力較高，所以用小的執(zhí)行機構可以輸出較大的力，并且使用壓力控制閥可以很容易地改變它的輸出（力）。

從控制角度來看，可按一定的速度動作，并且在動作的行程內(nèi)可以調(diào)節(jié)速度，因此，液壓控制具有功率重量比大、響應速度快等優(yōu)點。

31第30頁/共72頁液壓傳動控制的優(yōu)點：無級調(diào)速，調(diào)速范圍大體積小，質(zhì)量輕、功率大易實現(xiàn)自動控制和過載保護（安全閥）可實現(xiàn)無間隙傳動，運動平穩(wěn)液壓元件的自我潤滑作用液壓元件實現(xiàn)了標準化、系列化、通用化液壓傳動控制的缺點：液壓傳動系統(tǒng)對溫度和油液污染比較敏感，使用和維護要求高，故障排除較困難；由于油液的壓縮性和泄漏等因素影響，液壓傳動不能保證嚴格的傳動比；為防止漏損，元件加工精度較高，液壓傳動系統(tǒng)成本可能較高。32第31頁/共72頁液壓控制系統(tǒng)的組成（1）動力元件即液壓泵

作用：將電動機輸入的機械能轉(zhuǎn)化為液壓能（是能量轉(zhuǎn)化裝置）為系統(tǒng)提供壓力油（2）執(zhí)行元件即液壓缸或液壓馬達作用：將液體的液壓能轉(zhuǎn)化為機械能做功（是能量轉(zhuǎn)化裝置）（3）控制元件即各種液壓控制閥作用：包括壓力閥、流量閥和方向閥等。它們的作用是根據(jù)需要無級調(diào)節(jié)液動機的速度，并對液壓系統(tǒng)中工作液體的壓力、流量和流向進行調(diào)節(jié)控制。（4）輔助裝置即油箱、油管、管接頭、濾油器、壓力表等作用：儲油、輸油、連接、過濾、測量壓力等（5）工作介質(zhì)即液壓油作用：實現(xiàn)運動和動力的傳遞33第32頁/共72頁液壓控制有機械-液壓組合控制和電氣-液壓組合控制兩種方式。電氣—液壓組合控制系統(tǒng)機械-液壓組合控制系統(tǒng)

1-凸輪2-活塞3-油管4-活塞5-彈簧6-執(zhí)行機構指令存儲裝置同時又是驅(qū)動元件想一想：此控制系統(tǒng)是開環(huán)控制系統(tǒng)還是閉環(huán)控制系統(tǒng)？34發(fā)出工作信號（電壓信號）轉(zhuǎn)化為電流信號轉(zhuǎn)化為液壓量第33頁/共72頁液壓傳動控制的應用液壓傳動與控制可以實現(xiàn)現(xiàn)代工業(yè)所有機器的推、拉、調(diào)整或驅(qū)動。如：汽車的操縱和制動、衛(wèi)星和宇宙飛船的發(fā)射、莊稼的收割、采煤、驅(qū)動機床、操縱飛機、食品加工、甚至于鉆牙等。工程機械：推土機挖掘機壓路機起重運輸：汽車吊叉車龍門吊機械制造：組合機床沖床自動線輕工機械：打包機注塑機礦山機械：鑿巖機提升機液壓支架建筑機械：打樁機平地機液壓千斤頂農(nóng)業(yè)機械：拖拉機聯(lián)合收割機冶金機械：壓力機軋鋼機智能機械：模擬駕駛艙機器人汽車工業(yè)：汽車中的轉(zhuǎn)向器減振器自卸汽車35第34頁/共72頁氣動傳動控制氣動控制技術是以壓縮空氣為工作介質(zhì)進行能量和信號傳遞的工程技術，是實現(xiàn)各種生產(chǎn)和自動控制的重要手段之一。氣動控制技術不僅具有經(jīng)濟、安全、可靠、便于操作等優(yōu)點，而且對于改善勞動條件、提高勞動生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量，具有非常重要的作用。

▲氣壓傳動系統(tǒng)組成——氣壓發(fā)生裝置、氣動執(zhí)行元件、氣動控制元件（各種閥）和輔助元件等部分組成。36第35頁/共72頁氣壓傳動控制的優(yōu)點：（1）以空氣為工作介質(zhì)，來源方便，成本低；工作壓力較低，用后可直接排入大氣而無污染。（2）空氣黏度小，流動時壓力損失小，一般僅為油路的0.1%，適用于遠距離輸送和集中供氣。（3）可實現(xiàn)快速動作，能實現(xiàn)過載保護。（4）工作環(huán)境適應性好，工作安全可靠，特別適合于在易燃、易爆、多塵、強磁、強振和輻射等惡劣環(huán)境下工作，外泄漏不污染環(huán)境，在食品、輕工、紡織、印刷和精密檢測等環(huán)境中應用最為適宜。（5）氣動元件結(jié)構簡單，易制造，易實現(xiàn)標準化、系列化和通用化。

37第36頁/共72頁氣壓傳動控制的缺點：（1）因空氣的可壓縮性較大，使系統(tǒng)的動作和工作速度穩(wěn)定性受負載變化的影響大，運動平穩(wěn)性較差，不易實現(xiàn)準確的速度控制和很高的定位精度。（2）氣動裝置的體積與液壓傳動相比較大，產(chǎn)生的推力小。其主要原因是氣壓系統(tǒng)工作壓力低（0.5~0.8MPa），不易獲得較大的輸出力或轉(zhuǎn)矩。（3）空氣傳遞速度僅限于聲學范圍內(nèi)，與電、光信號相比，傳遞會產(chǎn)生較大的延遲和失真，不適合高速傳遞的復雜線路中，但一般設備是可以滿足的。（4）工作噪聲較大，高速排氣時需要加消聲器。（5）空氣不能潤滑，故需要專門潤滑裝置進行潤滑。

38第37頁/共72頁▲

控制形式——

全氣控氣閥系統(tǒng)；電-氣控制電磁閥系統(tǒng)；氣-電子綜合控制系統(tǒng)；氣動邏輯控制系統(tǒng)

氣-電子綜合控制系統(tǒng)的構成1-數(shù)控系統(tǒng)或PLC2-接口3-氣閥4-氣動執(zhí)行元件（1）全氣控氣閥系統(tǒng)：整套系統(tǒng)全部采用氣壓控制，特別適用于防爆、耐灰塵和潮濕的場合。（2）電-氣控制電磁閥系統(tǒng)：全部邏輯功能由電氣系統(tǒng)實現(xiàn)，電磁閥完成電氣信號與氣動信號的轉(zhuǎn)換。操作維修容易，是使用最普遍的形式。會受到電場和輻射干擾。（3）氣-電子綜合控制系統(tǒng)：由數(shù)控系統(tǒng)/PLC與氣閥相結(jié)合的新型氣動系統(tǒng)。利用氣/電或電/氣借口完成電子信號與氣動信號的轉(zhuǎn)換。（4）氣動邏輯控制系統(tǒng)：以氣動邏輯元件組成的氣動控制器為核心，通過邏輯運算得出邏輯控制信號。一般為全氣控制系統(tǒng)。39第38頁/共72頁控制形式全氣控氣閥控制氣動邏輯控制氣-電子綜合控制電-氣控制電磁閥使用壓力/MPa0.2～0.80.01～0.80～0.8直動式0～0.8

先導式0.2～0.8元件響應速度較慢較快快較慢信號傳輸速度較慢較慢最快快輸出功率大較大較小大流體通道尺寸大較大較小大耐環(huán)境影響能力防爆，耐灰塵，較耐振和潮濕注意防爆注意防爆、漏電抗干擾能力不受輻射、磁場影響受磁、電場干擾受磁場、電場、輻射干擾配管或配線較麻煩容易容易壽命106～108次最長103～107次，電氣觸點易燒壞對過濾要求膜片、截止式要求一般，間隙密封的滑柱式閥對氣源過濾要求高要求一般要求一般，間隙密封滑柱閥要求高維修、調(diào)整直觀、易調(diào)整容易、需懂電子需懂電氣，注意電氣故障價格低高較高其他停電后可工作一段時間，滑柱式有永久記憶能力有記憶能力，宜與電控系統(tǒng)連接斷電時單控閥返回原位，電氣元件易得到適用場合動作較簡單及大流量動作較復雜及小流量，大流量時要放大動作復雜，運算速度快，特別能用于電子控制的設備電器控制有基礎或遠距離控制的場合，易與電子控制系統(tǒng)連接氣動控制形式選擇40第39頁/共72頁液壓與氣壓傳動控制自動化控制概念機械傳動控制自動化控制系統(tǒng)的組成；自動化控制的基本方式本次課內(nèi)容機械傳動控制的特點與典型實例液壓與氣壓傳動控制的特點與應用第40頁/共72頁填空題1.自動控制系統(tǒng)包括實現(xiàn)自動控制功能的裝置及其控制對象，通常由指令（）、指令控制裝置、執(zhí)行機構，傳遞及轉(zhuǎn)換裝置等部分構成。2.自動控制系統(tǒng)中的指令控制裝置的作用是將存儲在指令存儲裝置中的（），在需要的時候發(fā)出。3.數(shù)字控制方式主要由控制介質(zhì)，數(shù)控裝置和（）組成。

4.數(shù)字控制方式適用于加工零件的表面形狀復雜、品種經(jīng)常改變的（）和小批量生產(chǎn)中所用的加工設備。5.開環(huán)控制方式與閉環(huán)控制方式的主要區(qū)別在于（）是否對系統(tǒng)的控制產(chǎn)生影響。6.分散控制方式與集中控制方式的主要區(qū)別在于（）與（）是按一定程序分散布置還是集成。42指令存儲裝置指令信息伺服機構單件輸出量指令存儲裝置指令控制裝置第41頁/共72頁判斷題1.指令控制裝置能將指令存儲裝置中的信息變?yōu)橹噶钚盘柊l(fā)送出去，命令相應的執(zhí)行機構完成指定動作。2.傳遞與轉(zhuǎn)換裝置在多數(shù)情況下不需要改變信號的質(zhì)與量。3.開環(huán)控制方式與閉環(huán)控制方式的主要區(qū)別在于后者結(jié)構比較復雜。

4.集中控制系統(tǒng)也可稱為時間控制系統(tǒng)。5.可變程序控制系統(tǒng)中的程序可隨意改動，故可用于多品種加工的場合。43正確錯誤錯誤錯誤正確第42頁/共72頁液壓與氣壓傳動控制自動化控制概念機械傳動控制自動化控制系統(tǒng)的組成；自動化控制的基本方式上次課內(nèi)容回顧機械傳動控制的特點與典型實例液壓與氣壓傳動控制的特點與應用第43頁/共72頁典型控制技術的應用電氣傳動控制計算機控制技術電氣控制系統(tǒng)工作循環(huán)的三種表示方法，電氣控制的操作方式，聯(lián)鎖要求。本次課內(nèi)容普通數(shù)控機床，加工中心，計算機數(shù)控，計算機群控，適應控制。步進電機/交流伺服電機的控制原理第44頁/共72頁四、電氣傳動控制46電氣傳動控制：通過控制電機傳動的控制方式。電動機把電能轉(zhuǎn)化為機械能去帶動各種類型的生產(chǎn)機械。

電氣控制是為整個生產(chǎn)設備和工藝過程服務的，它決定了生產(chǎn)設備的實用性、先進性和自動化程度的高低。它通過執(zhí)行預定的控制程序，使生產(chǎn)設備實現(xiàn)規(guī)定的動作和目標，以達到正確和安全地自動工作的目的。電控系統(tǒng)除正確、可靠地控制機床動作外，應保證電控系統(tǒng)本身處于正確的狀態(tài)，一旦出現(xiàn)錯誤，電控系統(tǒng)應具有自診斷和保護功能，自動或提示操作者作相應的操作處理。第45頁/共72頁電氣控制的特點和主要內(nèi)容

按照規(guī)定的循環(huán)程序進行順序動作是生產(chǎn)設備自動化的工作特點，電氣控制系統(tǒng)的任務就是按照生產(chǎn)設備的生產(chǎn)工藝要求安排工作循環(huán)程序，控制執(zhí)行元件，驅(qū)動各動力部件進行自動化加工。

▲基本要求：①最大限度地滿足生產(chǎn)設備和工藝對電氣控制線路的要求；②保證控制線路的工作安全和可靠；③在滿足生產(chǎn)工藝要求的前提下，控制線路力求經(jīng)濟、簡單；④應具有必要的保護環(huán)節(jié)，以確保設備的安全運行。47通過不同的聯(lián)鎖信號來實現(xiàn)第46頁/共72頁電氣控制系統(tǒng)工作循環(huán)的表示方法工作循環(huán)圖：表示單臺生產(chǎn)設備的工作循環(huán)工作循環(huán)周期表：表示自動生產(chǎn)線的工作循環(huán)功能流程圖：工業(yè)順序控制程序設計的功能說明圖，表明控制信息的傳遞過程與邏輯關系。

雙工位組合機床工作循環(huán)圖的表示方法→動作順序和信號傳遞方向SQ1～8—行程開關等傳感元件

SP1～2—控制停留時間的死擋鐵SB2—起動按鈕兩個圖一個表，強調(diào)每一個循環(huán)內(nèi)的工作流程與工作順序。48看箭頭看文字第47頁/共72頁表2-2氣缸蓋加工自動線工作循環(huán)周期表第48頁/共72頁50三工位旋轉(zhuǎn)工作臺功能流程圖基本構成元素：步、有向線段、轉(zhuǎn)移和動作說明第49頁/共72頁電氣控制的操作方式電氣控制設備的操作方式：——自動循環(huán)（或稱連續(xù)循環(huán)）自動上下料

——半自動循環(huán)（或稱單次循環(huán)）手動上下料

——調(diào)整：對生產(chǎn)設備進行調(diào)試時，常用多個按鈕分別控制各動力控件以實現(xiàn)“單步”動作，但會使得按鈕過多，若用PLC進行編碼控制，可減少按鈕數(shù)量。

——開工循環(huán)和收工循環(huán)：自動線上有多個加工工位，若各工位上都沒有工件時開始自動線的工作循環(huán)為開工循環(huán)；若再無工件進入自動線，則自動線應進入收工循環(huán)。51第50頁/共72頁電氣控制的聯(lián)鎖要求52生產(chǎn)設備在運行中，各動力部件的動作有著嚴格的相互關系。這種關系主要通過電氣控制系統(tǒng)的聯(lián)鎖功能來加以保證。按聯(lián)鎖信號在電路中所起的作用分為：聯(lián)鎖、自鎖、互鎖、短時聯(lián)鎖、長時聯(lián)鎖

注意：電氣控制程序的設計必須在充分了解機床工藝要求的基礎上，按實際需要考慮聯(lián)鎖關系，不是越多越好！重復和不需要的聯(lián)鎖會使得故障概率增加，并降低可靠性。第51頁/共72頁常用的電氣控制系統(tǒng)常見的控制系統(tǒng)有：固定接線控制系統(tǒng)采用早期的分立電氣元器件和印制電路板的形式，修改程序困難，需重新印制電路板并布線。2.可編程序控制系統(tǒng)采用PLC來完成指令存儲，數(shù)學與邏輯計算，通信，比較等功能?？稍诂F(xiàn)場很方便地更改程序，大大縮短調(diào)試時間。53第52頁/共72頁常用的電氣控制系統(tǒng)3.帶有數(shù)控功能的PLC（功能擴展）

利用數(shù)控模塊對PLC進行功能擴展，該數(shù)控模塊在PLC系統(tǒng)中獨立工作，自動完成程序指定操作?？梢詫崿F(xiàn)1～3軸的控制，甚至于具有插補功能。4.分布式數(shù)控系統(tǒng)（DNC）將多個單軸數(shù)控系統(tǒng)作為控制基層設備，與主控和中央控制系統(tǒng)連接，利用網(wǎng)絡通信方式進行分時控制，即可實現(xiàn)車間數(shù)控設備、生產(chǎn)工位的統(tǒng)一聯(lián)網(wǎng)管理。對于復雜的數(shù)控組合機床自動線，分布式數(shù)控系統(tǒng)是最合適的系統(tǒng)。54第53頁/共72頁電氣傳動控制小結(jié)1.為整個生產(chǎn)設備和工藝過程服務，安排工作循環(huán)。2.工作循環(huán)表示方法：兩個圖一個表。3.根據(jù)控制作用時間的不同，作用對象的不同，控制操作方式也不同。4.電氣控制系統(tǒng)的控制通過聯(lián)鎖來實現(xiàn)的。5.四種常用的電氣控制系統(tǒng)。55第54頁/共72頁董小姐的格力智能制造工廠56第55頁/共72頁五、計算機控制技術

計算機在機械制造中的應用已成為機械制造自動化發(fā)展中的一個主要方向。而且在生產(chǎn)設備的控制自動化方面起著越來越重要的作用。一、普通數(shù)控機床（NC）的控制采用專用計算機（數(shù)控裝置），以數(shù)碼的形式編制加工程序，控制機床各運動部件的動作順序、速度、位移量及各種輔助功能，以實現(xiàn)機床加工過程的自動化。二、加工中心（MC）的控制能夠自動換刀的結(jié)構更復雜的數(shù)控機床，采用小型計算機進行控制，能夠?qū)崿F(xiàn)對同族零件的自動加工。

57第56頁/共72頁58DMG超大型車銑復合加工中心第57頁/共72頁三、計算機數(shù)控與普通數(shù)控的區(qū)別在于在數(shù)控裝置部分引入了一臺小型通用計算機，能與工藝過程控制系統(tǒng)和管理信息系統(tǒng)密切的配合。功能適用性強，操作更加方便。四、計算機群控

用大型計算機控制多臺數(shù)控機床，能滿足各臺機床數(shù)據(jù)共享的要求。59計算機群控系統(tǒng)區(qū)別？中心計算機的三個主要功能第58頁/共72頁1.間接式群控系統(tǒng)用數(shù)字通信傳輸線路將數(shù)控系統(tǒng)和群控計算機直接連接起來，而不再連接紙帶輸入機。只是取代了紙帶輸入機的功能，分析計算、邏輯判斷等仍由數(shù)控裝置硬件線路完成（沒有被計算機軟件代替）。2.直接式群控系統(tǒng)（DNC）由計算機代替了數(shù)控裝置的部分或全部功能。

零件編程更容易，數(shù)據(jù)收集更容易，數(shù)據(jù)隨時調(diào)用，

但該系統(tǒng)投資大，并且一旦中心計算機發(fā)生故障，群控系統(tǒng)將全部停機。

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間接式群控系統(tǒng)第59頁/共72頁五、適應控制所謂適應能力就是系統(tǒng)本身能夠隨著環(huán)境條件或結(jié)構的不可預見的變化，自行調(diào)整或修改系統(tǒng)的參量。（除了能適應環(huán)境變化，還能適應通常工程設計誤差或參數(shù)變化）

要求系統(tǒng)必須隨時識別動態(tài)特性、以便調(diào)整控制器參數(shù)，從而獲得最佳性能，增加整個系統(tǒng)的可靠性。反饋控制？適應控制？加削加工的適應控制系統(tǒng)原理圖61適應控制效果主要取決于機床上所用的傳感器第60頁/共72頁計算機控制技術62普通數(shù)控機床（NC）的控制以專用計算機（數(shù)控裝置）實現(xiàn)機床加工過程自動化加工中心（MC）的控制能自動換刀的數(shù)控機床多采用微型計算機控制投資大，需很高的利用率

計算機數(shù)控（CNC）在數(shù)控裝置部分引入一臺微型通用計算機功能適應性強，能與其它系統(tǒng)密切配合。計算機群控（大型計算機控制多臺機床，能實現(xiàn)各機床的數(shù)據(jù)共享）間接式群控數(shù)控裝置硬件線路沒有被計算機軟件取代直接式群控計算機代替硬件數(shù)控裝置中心計算機發(fā)生故障則全部停機適應控制能適應環(huán)境或參數(shù)不可預見的變化適應控制的效果主要取決于機床上的傳感器