第十四章节气动控制系统设计14.1气动系统设计概述14.1.1 气动控制系统分类?伺服控制系统?程序控制系统?数字控制系统 第十四章节气动控制系统设计14.1气动系统设计的内容及步骤14.1.1 气动控制系统分类?伺服控制系统?程序控制系统?数字控制系统 ?14.1.2 设计步骤?弄清设计要求，如负载大小、调速要求、自动化程度和对环境的要求等。?气动回路设计，如控制方案的选择，设计方法的确定，系统图的绘制。?元件选择与计算，如动力元件、执行元件、控制远见的选择与计算。 14.1.3主要设计内容明确设计要求:1）了解主机的结构、传动方式，动作循环、控制方式等方面的要求；2）了解设备的工作环境、工作条件、的负载性质、运动性能、定位精度等方面要求；3）了解设备是否需要与电气、液压联合控制、自动化程度方面要求；4）了解其它方面，如外形、气控装置的安装位置、价格等方面要求。 气动回路的设计1）根据执行元件的数目、动作要求画出方框图或动作程序，根据工作速度要求确定每个气缸或其它执行元件在单位时间内的动作次数；2）根据执行元件的动作程序，按本节气动程序控制回路设计方法设计出气动逻辑原理图，然后进行辅助设计，此时可参考各种基本回路，设计出气控回路来；3）使用电磁气阀时，要绘制出电气控制图。 执行元件的选择气动执行元件的类型及安装方式等应与主机协调。一般情况下直线往复运动选用气缸，连续回转运动选用气马达，往复摆动选用摆动缸等。控制元件的选择根据控制回路或执行元件的工作压力和阀的额定流量，选用通用的阀类或设计专用的气动元件。选择各控制阀或逻辑元件时，主要考虑的特性有：工作压力范围、额定流量、换向时间、使用温度范围、最低工作压力和最低控制压力、使用寿命、空气泄漏量等。 气动辅件的选择气动辅件的选择主要考虑过滤器、油雾器、消声器等远见的选择。过滤器的通径按额定流量大小选取；油雾器要根据流量和油雾器颗粒大小要求选择；消声器可根据环保要求和气动元件管件选取。空压机的选择由于使用压缩空气单位的负荷波动情况不同，故空压机容量的确定要充分了解不同用户的用气规律性。参考同类型工厂已有数据，必要时可进行一些估算，根据实际情况确定。 在连续耗气的情况下，压缩空气的供气量q可按下述内容进行估算。nq?ψK1K2?qimaxi?1式中qimax——系统内第i台设备的最大自由空气消耗量m3/s；n——系统内的气动设备数目；Ψ——利用系数；K1——漏损系数，K1=1.15～1.5;K2——备用系数，K2=1.3～1.6； 14. 2气动系统程序控制设计方法程序控制的分类行程程序控制外部输入信号逻辑控制回路转换、放大元件执行机构行程发信器执行机构某一步动作完成以后，由行程发信器发出信号，信号输入逻辑控制回路，经逻辑运算后，发出控制信号，指挥执行元件动作。动作完成后，又发出信号给逻辑控制回路，使整个程序循环地进行下去。 时间程序控制时间发信装置脉冲分配器执行机构时间程序控制的方法是通过脉冲分配回路，按一定的时间间隔，把回路输出的脉冲信号分配给相应的执行机构。时间程序控制属于开环控制系统。行程、时间混合控制上述两种程序控制的组合。
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1 行程程序的表示方法符号规定?用大写A、B、C等表示气缸。下标1表示缸活塞杆为伸出状态，下标0表示活塞杆为缩回状态。?带下标的小写字母a1、a0、b1、b0等分别表示与动作A1、A0、B1、B0等相对应的行程阀及其输出信号。 送料夹紧钻进退a1夹紧退b1送料退c1c钻0A1 B1 C1C0B0为设计和书写方便，常将文字省略，这样即可将程序简化为：A0A1 Ba11 Cb1C0cB0cb100 多缸行程程序设计方法X-D（信号—动作状态）图法?画方格图根据已知程序，在方格图上方第一行自左至右填入程序的节拍数；在节拍数的下一行中填入要进行设计的程序本身。最左边一列列出行程信号和由它所指挥的动作最右边的一列是执行信号表达式，或称消障栏。 ?画动作——信号线在已画好的方格图上画出各执行元件动作线——粗实线信号线——细实线开始o 结束x ?判断障碍利用X—D图可直接判别出所存在的干扰信号。1）信号线比动作线短，此信号控制的动作不存在障碍。为便于区分在执行信号的右上角加一“*”号2）信号线比动作线长，此信号属于有障碍信号。与动作线等长的部分为信号执行段，长出部分为信号障碍段。在图中信号障碍段用锯齿形线表示。对于有障信号，只有设法消除其障碍段以后，才能作为执行信号使用。 ?判断障碍利用X—D图可直接判别出所存在的干扰信号。1）信号线比动作线短，此信号控制的动作不存在障碍。为便于区分在执行信号的右上角加一“*”号2）信号线比动作线长，此信号属于有障碍信号。与动作线等长的部分为信号执行段，长出部分为信号障碍段。在图中信号障碍段用锯齿形线表示。对于有障信号，只有设法消除其障碍段以后，才能作为执行信号使用。 ?判断障碍利用X—D图可直接判别出所存在的干扰信号。1）信号线比动作线短，此信号控制的动作不存在障碍。为便于区分在执行信号的右上角加一“*”号2）信号线比动作线长，此信号属于有障碍信号。与动作线等长的部分为信号执行段，长出部分为信号障碍段。在图中信号障碍段用锯齿形线表示。对于有障信号，只有设法消除其障碍段以后，才能作为执行信号使用。 ?信号障碍段的消除最常用的消障方法是缩短障碍信号的延续时间，反映在状态图上就是缩短信号状态线的长度在一般情况下，缩短信号延续时间的方法可通过逻辑与运算，或把长信号转化成脉冲信号等。用逻辑与运算消除障碍方法是：对于一个有障信号，设法找到一个制约信号，然后，二者进行逻辑与运算。经与运算后的信号缩短了延续时间，从而达到消除信号障碍的目的。例如，任选一个有障信号m，为了消除其信号障碍段，另外找一个制约条件x，并对它们进行与运算，即：m*=m·x ?信号障碍段的消除最常用的消障方法是缩短障碍信号的延续时间，反映在状态图上就是缩短信号状态线的长度在一般情况下，缩短信号延续时间的方法可通过逻辑与运算，或把长信号转化成脉冲信号等。用逻辑与运算消除障碍方法是：对于一个有障信号，设法找到一个制约信号，然后，二者进行逻辑与运算。经与运算后的信号缩短了延续时间，从而达到消除信号障碍的目的。例如，任选一个有障信号m，为了消除其信号障碍段，另外找一个制约条件x，并对它们进行与运算，即：m*=m·x 把长信号变成脉冲信号有两种方法:一种是采用挡块发出脉冲信号，如图a当活塞杆伸出时，挡块压下并通过行程阀，发出一个脉冲信号；当活塞杆缩回时，挡块绕销轴逆时a)针转动，虽通过行程阀但不发出信号;另一种是采用可通过式行程阀发出脉冲信号如图b当活塞伸出b)时，挡块压下行程阀发出脉冲信号；当活塞缩回时，滚轮折回，挡块通过行程阀但不发出信号。
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b0把长信号变成脉冲信号有两种方法:一种是采用挡块发出脉冲信号，如图a当活塞杆伸出时，挡块压下并通过行程阀，发出一个脉冲信号；当活塞杆缩回时，挡块绕销轴逆时a)针转动，虽通过行程阀但不发出信号;另一种是采用可通过式行程阀发出脉冲信号如图b当活塞伸出b)时，挡块压下行程阀发出脉冲信号；当活塞缩回时，滚轮折回，挡块通过行程阀但不发出信号。 画逻辑原理图用气动逻辑符号表示的逻辑原理图由以下几部分组成：行程发信器主要是行程阀，也包括外部输入信号，如气动阀等。逻辑控制原理图用与、或、非和记忆等逻辑元件符号表示执行机构的控制元件因具有记忆能力，可以用逻辑记忆符号表示。 画逻辑原理图用气动逻辑符号表示的逻辑原理图由以下几部分组成：行程发信器主要是行程阀，也包括外部输入信号，如气动阀等。逻辑控制原理图用与、或、非和记忆等逻辑元件符号表示执行机构的控制元件因具有记忆能力，可以用逻辑记忆符号表示。 画气动控制原理图气动控制逻辑原理图是整个气动控制回路的逻辑控制部分。它是控制回路的核心部分。它们在逻辑关系上与逻辑理图是完全一致的。 气动控制回路图作为一个实际应用的控制回路，还需要在控制原理的基础上进行补充设计。如需要解决气源处理问题，手动与自动的转换以及调压、调速、互锁、防干扰、等一系列问题。 气动控制回路图作为一个实际应用的控制回路，还需要在控制原理的基础上进行补充设计。如需要解决气源处理问题，手动与自动的转换以及调压、调速、互锁、防干扰、等一系列问题。 产品工位传送系统(A)工作示意图A0A1a0c(B)bb10Ba11B0c工作程序图Aa1a0b11A0B1B0b0 X-D线图X-D线图1234执行信号A1A0B1B01b0（A1）b0*=b0k1A12a1（A0）a1*=a1A03a0（B1）a0*=a0k2B14b1（B0 ）b1*=b1B0备用栏 ?消除障碍信号的障碍段利用中继阀排障输入信号采用原始信号中的相应信号。置1端输入信号——采用b1，输出k1置0端输入信号——采用a1 ，输出k2 ?工作程序图caAa0k2b11A0Bb10k11B01234
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气动控制系统
