气动程序控制系统

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1、液压与气动技术 第七单元 气动程序控制系统2008720教学内容l气动基本回路（重点）l气动程序控制回路（难点）液压与气动技术本章中将讨论气动程序控制系统的分析与设计，也就 是讨论如何按照给定的生产工艺（程序），使各控制阀 之间的信号按一定的规律连接起来，实现执行元件（气 缸）的动作，即程序控制回路的设计。设计程序控制回 路有多种方法，本章只介绍两种方法，经验法和串级法 。从控制信号来说，气动程序控制回路有气控回路和电 控回路两种。设计方法以气控回路为例说明，同样也适 用于目前工厂中仍广泛使用的继电器电控回路的设计。0.绪论液压与气动技术气动系统无论多么复杂，均由一些特定功能的基本回路组成。在

2、气动系统分析、设计前，先介绍一些气动基本回路和常用回 路，了解回路的功能，熟悉回路的构成和性能，便于气动控制系统 的分析、设计，以组成完善的气动控制。应该指出，所介绍的回路在实际应用中，不要照搬使用，而应 根据设备工况、工艺条件仔细分析、比较后采用。1、气动基本回路液压与气动技术1、气动回路的图形表示法工程上，气动系统回路图是以气动元件图型符号组合而成，故读者应对 前述所有气动元件的功能、符号与特性熟悉和了解。以气动符号所绘制的回路图可分为定位和不定位两种表示法。定位回路 图以系统中元件实际的安装位置绘制，如图12-1，这种方法使工程技术人员 容易看出阀的安装位置，便于维修保养。不定位回路图不

3、按元件的实际位置绘制，气动回路图根据信号流动方向 ，从下向上绘制，各元件按其功能分类排列，依次顺序为气源系统、信号输 入元件、信号处理元件、控制元件、执行元件，如图12-2 所示。本章主要 使用此种回路表示法。1、气动基本回路液压与气动技术1、气动基本回路液压与气动技术1、气动基本回路液压与气动技术为分清气动元件与气动回路的对应关系，图12-3和 图12-4分别给出全气动系统和电气动系统的控制链中信 号流和元件之间的对应关系，掌握这一点对于分析和设 计气动程序控制系统非常重要。 1、气动基本回路液压与气动技术气动基本回路液压与气动技术气动基本回路液压与气动技术1数字命名元件按照控制链分成几组。

4、每一个执行元件连同 相关的阀称为一个控制链。0组表示能源供给元件，1 ，2组代表独立的控制链。1A，2A 等代表执行元件 1V1，1V2等代表控制元件 1S1，1S2等代表输入元件（手动和机控阀） 0Z1，0Z2等代表能源供给（气源系统）气动基本回路图内元件的命名液压与气动技术2.英文字母命名在英文字母命名中，大写字母表示执行元件 ，小写字母表示信号元件。A，B，C 等代表执行元件 a1，b1，c1等代表执行元件在伸出位置时的行程开 关 a0，b0，c0等代表执行元件在缩回位置时的行程开 关气动基本回路图内元件的命名液压与气动技术3、各种元件的表示方法在回路图中，阀和气缸尽可能水平放置。回路中

5、的所有元件均以起始位置 表示，否则另加注释。阀的位置定义如下：1 正常位置：阀芯未操纵时阀的位置。2 起始位置：阀已安装在系统中并已通气供压后，阀芯所处的位置应标明。如 图12-5所示的滚轮杠杆阀（信号元件），正常位置为关闭阀位，当在系统中 被活塞杆的凸轮板压下时，其起始位置变成通路，应表示成图12-5（b）所示 。对于单向滚轮杠杆阀，因其只能在单方向发出控制信号，因此在回路图中 必须以箭头表示出对元件发生作用的方向，逆向箭头表示无作用，如图12-6 所示。 1、气动基本回路液压与气动技术1、气动基本回路液压与气动技术4、管路的表示 在气动回路中，元 件和元件之间的配管符 号是有规定的。通常工

6、 作管路用实线表示，控 制管路用虚线表示。而 在复杂的气动回路中， 为保持图面清晰，控制 管路也可以用实线表示 。管路尽可能画成直线 避免交叉。如图12-7为 管路表示方法。 1、气动基本回路液压与气动技术1、单作用气缸的控制控制单作用气缸的前进、后退必须采用二位三通阀。如图12-8所 示单作用气缸控制回路，按下按钮，压缩空气从1口流向2口，活塞 伸出，3口遮断，单作用气缸活塞杆伸出。放开按钮，阀内弹簧复位 ，缸内压缩空气由2口流向3口排放，1口被遮断，气缸活塞杆在复位 弹簧作用下立即缩回。2、气动常用回路液压与气动技术2、双作用气缸的控制控制双作用气缸的前进、后退可以采用二位四通阀如图12-

7、9（a） 或二位五通阀如图12-9（b）。按下按钮，压缩空气从1口流向4口， 同时2口流向3口排气，活塞杆伸出。放开按钮，阀内弹簧复位，压缩 空气由1口流向2口，同时4口流向3口或5口排放，气缸活塞杆缩回。2、气动常用回路液压与气动技术2、气动常用回路3、利用梭阀的控制如图12-10所示，回路中的梭阀相当于实现“或”门逻辑功能的阀。 在气动控制系统中，有时需要在不同地点操作单作用缸或实施手动/自动 并用操作回路。 液压与气动技术4、 利用双压阀的控制如图12-11所示回路是一个利用双压阀的双手操作回路，在该回 路中，需要两个二位三通阀同时动作，才能使单作用气缸前进，实 现“与”门逻辑控制。最常

8、用的双手操作回路还有如图12-12所示的 回路，常用于安全保护回路。 2、气动常用回路液压与气动技术4、利用双压阀的控制最常用的双手操 作回路还有如图12- 12所示的回路，常用 于安全保护回路。 2、气动常用回路液压与气动技术2、气动常用回路5、单作用气缸的速度控制如图12-13为利用单向节 流阀控制单作用气缸活塞速 度的回路。单作用气缸前进 速度的控制只能用入口节流 方式，如图12-13（a）所示 。单作用气缸后退速度的控 制只能用出口节流方式，如 图12-13（b）。如果单作用 气缸前进及后退速度都需要 控制，则可以同时采用两个 节流阀控制，回路如图12-13 （c）所示。活塞前进时由节

9、 流阀1V1控制速度，活塞后 退时由节流阀1V2控制速度 。 液压与气动技术6、 双作用气缸的速度控制 2、气动常用回路液压与气动技术7、增加单作用气缸及双作用气缸的速度图12-15为增加单作用缸活塞后退的速度回路，当活塞后退时，气缸中的压缩空气 经快速排气阀1V1的3口直接排放，不需经换向阀，减少排气阻力，故活塞可快速后退 。图12-16为增加双作用气缸活塞前进的速度回路，双作用气缸前进时在气缸排气口加 一个快速排气阀1V1减小排气阻力。 2、气动常用回路液压与气动技术8、单作用气缸的间接控制对于控制大缸径、大行程的气缸运动时，应使用大流量控制阀作为主控 阀，如图12-17所示，按钮阀1S1

10、仅为信号元件，用来控制主阀1V1切换，因 此是小流量阀。按下按钮时，气缸活塞杆将伸出。一旦松开按钮，气缸活塞 杆将回缩。按钮阀可安装在距气缸较远的位置上。2、气动常用回路液压与气动技术9、双作用气缸的间接控制如图12-18所示，主控阀1V1有记忆功能，称为记忆元件。信号元件1S1和 1S2只要发出脉冲信号，即可使主控阀1V1切换。按下阀1S1，发出信号使主 控阀换向，活塞前进。在阀1S2未按下之前，活塞停在伸出位置。同理，按 下阀1S2，可使活塞后退。 2、气动常用回路液压与气动技术10、行程阀控制的单往复回 路如图12-19所示回路的功 能是当双作用气缸到达行程 终点时自动后退。与图12-1

11、8 的控制方式类似，将信号元 件1S2改成滚轮杠杆阀。当 按下阀1S1时，主控阀1V1换 向，活塞前进，当活塞杆压 下行程阀1S2时，产生另一 信号使主控阀1V1复位，活 塞后退。但应注意，如一直 按着1S1时，活塞杆即使伸 出碰到1S2，也无法后退。 2、气动常用回路液压与气动技术11、压力控制的单往复回路如图12-20所示为压力控制的单往复回路。按下按钮阀1S1，主控阀1V1 换向，活塞前进，当活塞腔气压达到顺序阀的调定压力时，打开顺序阀1V2 ，使主阀1V1换向，气缸后退，完成一次循环。但应注意，活塞的后退取决 于顺序阀的调定压力，如活塞在前进途中碰到负荷也会产生后退动作，也即 无法保证

12、活塞一定能够到达端点，此类控制只能用在无重大安全要求的场合 。2、气动常用回路液压与气动技术12、带行程检测的压力控制回路如图12-21所示回路，按下按钮阀1S1，主控阀1V1换向，活塞前进，当活塞杆碰到 行程阀1S2时，如活塞腔气压达到顺序阀的调定压力时，则打开顺序阀1V2，压缩空气 经过顺序阀1V2、行程阀1S2使主阀1V1复位，活塞后退。这种控制回路可以保证活塞 到达行程终点且活塞腔压力达到预定压力值时，活塞才后退。2、气动常用回路液压与气动技术13、利用延时阀控制的单往复回路如图12-22所示回路，按下按钮阀1S1后，主控阀1V1换向，活塞前进，当 延时阀设定时间到，主阀1V1右端有信

13、号，阀芯切换，活塞后退。但应注意 ，采用时间控制可靠性低，一般必须配合行程开关。2、气动常用回路液压与气动技术14、带行程检测的时间控制回路如图12-23所示回路，按下按钮阀1S1后，主控阀1V1换向，活塞前进，当活塞杆压 下行程阀1S2后，需经过一定时间，主阀1V1才能切换，使活塞返回，完成一次往复循 环。2、气动常用回路液压与气动技术15、从两个不同地点控制双作用气缸的单往复运动如图12-24所示回路，无论用手或用脚发出信号，操纵阀1S1、1S2 ，均能使主阀1V1切换，活塞前进，活塞杆伸出碰到行程阀1S2后立即后 退。2、气动常用回路液压与气动技术16、慢速前进、快速后退回路如图12-2

14、5所示回路，按下按钮阀1S1后，主控阀1V1换向，活塞前进，速 度由阀1V2控制，当活塞杆碰到行程阀1S2时，活塞后退，快速排气阀1V3可 增加其后退速度。2、气动常用回路液压与气动技术l单作用气缸控制；l双作用气缸控制；l利用梭阀的控制；l利用双压阀控制；l单作用气缸速度控制 ；l双作用气缸速度控制 ；l增加气缸运动速度；气动基本回路8.单作用气缸间接控制；9.双作用气缸间接控制；10.行程阀控制的单往复；11.压力控制的单往复；12.带行程检测的压力控制；13.利用延时阀的单往复控制 ；14.带行程检测的时间控制 ；15.从不同地点控制的单往复 回路。液压与气动技术各种自动化机械或自动生产

15、线大多是依靠程序 控制来工作的。那什么是程序控制呢？所谓程序控制，就是根据生产过程的要求， 使被控制的执行元件按预先规定的顺序协调动作的 一种自动控制方式。 3、气动程序控制回路 液压与气动技术根据控制方式的不同，程序控制可分为：时间程序控制；行程程序控制；混合程序控制。 气动程序控制回路 液压与气动技术时间程序控制是指各执行元件的动作顺序按时间顺 序进行的一种自动控制方式。时间信号通过控制线路， 按一定的时间间隔分配给相应的执行元件，令其产生有 顺序的动作，它是一种开环的控制系统。图12-26（a） 所示为时间程序控制方框图。气动程序控制回路 液压与气动技术行程程序控制一般是一个闭环程序控制

16、系统，如图12-26（b）所 示。它是前一个执行元件动作完成并发出信号后，才允许下一个动作 进行的一种自动控制方式。行程程序控制系统包括行程发信装置、执 行元件、程序控制回路和动力源等部分。 气动程序控制回路 液压与气动技术行程程序控制的优点是结构简单，维护容易，动作稳 定，特别是当程序运行中某节拍出现故障时，整个程序动 作就停止而实现自动保护。因此，行程程序控制方式在气 动系统中被广泛采用。混合程序控制通常是在行程程序控制系统中包含了 一些时间信号，实质上是把时间信号看作行程信号处理的 一种行程程序控制。气动程序控制回路 液压与气动技术气动程序控制回路：应用实例一 l一台切割机，工作循 环要求：脚踏开关一 次则完成一次切割动 作（铡刀切下返回 ），为保证切断工件 ，铡刀必须在切断位 置停留数秒。另外要 求切割速度可以调节 以及为避免事故，工 作之前需盖防护罩。液压与气动技术气动程序控制回路：切割机实例分析l该设备组成执行元件：双作用气缸A控制铡刀（回路图 中元件命名方法）；l执行元件初始状态：A伸出、Al执行