气动逻辑系统设计
气动系统设计的主要内容及设计程序
气动系统设计的主要内容及设计程序气动系统设计的主要内容及设计程序3.1明确工作要求1）运动和操作力的要求?如主机的动作顺序、动作时间、运动速度及其可调范围、运动的平稳性、定位精度、操作力及联锁和自动化程序等。
2）工作环境条件如温度、防尘、防爆、防腐蚀要求及工作场地的空间等情况必须调查清楚。
3）和机、电、液控制相配合的情况，及对气动系统的要求。
3.2设计气控回路1）列出气动执行元件的工作程序图。
2）画信号动作状态线图或卡诺图、扩大卡诺图，也可直接写出逻辑函数表达式。
3）画逻辑原理图。
4）画回路原理图。
5）为得到最佳的气控回路，设计时可根据逻辑原理图，做出几种方案进行比较，如对气控制、电-气控制、逻辑元件等控制方案进行合理的选定。
3.3选择、设计执行元件其中包括确定气缸或气马达的类型、气缸的安装形式及气缸的具体结构尺寸（如缸径、活塞杆直径、缸壁厚）和行程长度、密封形式、耗气量等。
设计中要优先考虑选用标准缸的参数。
3.4选择控制元件1）确定控制元件类型，要根据表42.6-13进行比较而定。
表42.6-13?几种气控元件选用比较表电磁气阀控制气控气阀控制气控逻辑元件控制安全可靠性较好（交流的易烧线圈）较好较好恶劣环境适应性（易燃、易爆、潮湿等）较差较好较好气源净化要求一般一般一般远距离控制性，速度传递好，快一般，＞0几毫秒一般，几毫秒～0几毫秒控制元件体积一般大较小元件无功耗气量很小很小小元件带负载能力高高较高价格稍贵一般便宜2）确定控制元件的通径，一般控制阀的通径可按阀的工作压力与最大流量确定。
由表42.6-14初步确定阀的通径，但应使所选的阀通径尽量一致，以便于配管。
至于逻辑元件的类型选定后，它们的通径也就定了（逻辑元件通径常为ф3mm，个别为ф1mm）。
对于减压阀或定值器的选择还必须考虑压力调节范围而确定其不同的规格。
3.5选择气动辅件1）分水滤气器其类型主要根据过滤精度要求而定。
一般气动回路、截止阀及操纵气缸等要求过滤精度≤50～75μm，操纵气马达等有相对运动的情况取过滤精度≤25μm，气控硬配滑阀、射流元件、精密检测的气控回路要求过滤精度≤10μm。
(完整版)SMC气动基础--基本回路
中位时两个出气口 与排气口相通
气缸活塞杆可以任意推动
14
换向回路练习题
15
压力（力）控制回路
16
压力（力）控制回路 ——气源压力控制回路
• 气源压力控制主要是指使空压
机的输出压力保持在储气罐所允
P≤Ps
许的额定压力以下
Ps
溢流阀控制气罐
的最大允许压力
17
压力（力）控制回路 ——工作压力控制回路
• 图中节流阀S1调节为高速，节流阀S2调节 为低速
SD1 SD2 气缸速度
--
0
+-
低速
SD1
++
高速
SD2
S1
S2
低速
高速
37
速度控制回路 ——双速驱动回路
• 利用高低速两个节流阀实现 高低速切换
• 图中节流阀S1调节为高速，节流阀S2调节 为低速
SD1 SD2 --
+++
气缸速度 0
低速 高速
--
0
+-
A
SD1
++
B
SD2
27
位置控制回路 ——带锁气缸
•利用带锁气缸,可以实现中间 定位控制
• 二位三通电磁阀SD3失电，带 锁气缸锁紧制动；得电，制动 解除
SD1
SD2
SD3
28
產品&环境
焊接生产线上使用的夹紧气缸
问题
由于设计的要求,采用中央封闭3/5通阀,实现夹紧气缸中央停留位置,以等 待下一工件的到位. 如果等待的时间略长,气缸会在夹紧臂自重的影响下,自动伸出,影响生产.
Z
2
气动控制与基本回路
计数控制顺序回路是指通过计数的方式控制执行机构动作的顺序回路 。
计数控制顺序回路通常由计数器、气缸和必要的连接管路组成。
计数器记录气缸的运动次数，当达到预设的计数值时，发出信号使执 行机构按照设定的顺序动作。
计数控制顺序回路适用于需要按照预设次数重复执行机构动作的场合 。
05
气动控制与基本回路
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
• 气动控制基础知识 • 气动控制回路 • 气动逻辑控制回路 • 气动顺序控制回路 • 气动安全保护回路
目录
CONTENTS
01
气动控制基础知识
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
方向控制回路
1
方向控制回路用于控制气体的流动方向，以实现 气动执行器的正反转和换向。
2
常用的方向控制元件包括换向阀和逻辑阀。
3
换向阀通过改变气体的流动路径来实现气动执行 器的正反转，而逻辑阀则通过控制气体的流动方 向来实现逻辑运算和控制。
速度控制回路
速度控制回路用于调节气动执行器的运动速度， 以满足各种应用需求。
01
时间控制顺序回路是指通过控制气缸的运动时间来控制执行机构动作 的顺序回路。
02
时间控制顺序回路通常由时间继电器、气缸和必要的连接管路组成。
03
时间继电器在预定的时间后发出信号，使气缸按照设定的时间间隔依 次动作。
04
时间控制顺序回路适用于需要按照一定时间间隔重复执行机构动作的 场合。
计数控制顺序回路
逻辑或控制回路通常由两个或多个气动信号输入，当任何一个输入信号满足条件时，气动输出就会被激活。这种 回路在需要快速响应和灵活性较高的场合中应用广泛，例如在物料搬运、包装和检测等自动化生产线中。
气动系统的设计计算
气动系统的设计计算
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气动系统的设计计算
气动系统的设计一般应包括： 1）回路设计；
2）元件、辅件选用； 3）管道选择设计； 4）系统压降验算； 5）空压机选用；
6）经济性与可靠性分析。
以上各项中，回路设计是一个“骨架”基础，本章着重予以说明，然后结合实例对气对系统的设计计算进行综合介绍。
1 气动回路
1.1 气动基本回路
气动基本回路是气动回路的基本组成部分，可分为：压力与力控制回路、方向控制（换向）回路、速度控制回路、位置控制回路和基本逻辑回路。
1.1.2换向回路（见表4
2.6-2）
表42.6-2 气动换向回路及特点说明
1.1.3速度控制回路（见表4
2.6-3）
位置停止）
表42.6-4 气动位置控制回路及特点说明
1.1.5 基本逻辑回路（见表4
2.6-5）
实际应用中经常遇到的典型回路简称常用回路。
1.2.1 安全保护回路（见表42.6-6）
1.2.2往复动作回路（见表42.6-7、8）
表42.6-6 气动安全保护回路及特点说明
1.2.3程序动作控制回路
程序动作控制回路（表42.6-8）在实际中应用广、类型多。
下面仅举一个双缸程序动作（A1－B1－B0－A0）为例（表42.6-8）说明。
而不同执行缸以及各种不同程序动作的回路，将在本章第2节中介绍其基本设计方法。
1.2.4同步动作控制回路（见表42.6-9）
表42.6-9 气动同步动作控制回路及特点说明。
SW4SSD长丝卷绕头气动逻辑原理
5）当e被压下后，气压P3同时作用于“是门”元件JV3的输入端 1， 以致气压 P1经JV3，管路 21通向增压气缸D的上腔。当摩擦辊和丝筒接触后，气缸D 使摩擦辊与丝筒间的接触应力增大，使丝筒在瞬间增速。 6）按动挂尾丝按钮f，，产生下列动作： (1)气电转换开关PE2因通气压而接电，控制柜上的计数器开始工作，同时 断丝检测器也进入工作状态。这是因为来自分配器LV1的压力为P1的 气压经管路8作用于“与门”元件U3输入端1，输入端2已从管路21得 到气压信号，故U3输出端气压通向“双稳”元件BK2的输入端①，而 U2的输出端3无气压输出，即BK2的输入端 1无气压信号作用,故来自分 配器LV1的P1压力信号经BK2、单向节流阀LDR3、管路 l8进入旋 臂气 缸S，使旋臂右摆生头。 (2)当旋臂右摆时，“双稳”元件BK2输出端3输出的气压经单向节流阀 FDR2和气容VL2输至“是门”元件J2的输入端1。P1气压经J2、管路 19、单向节流阀DR10使PE2得电，同时作用于生头气缸F，而卷绕适 量尾丝。此动作完成后，由横向的尾丝器向后动作将丝线引导到正常 卷绕位置。 (3)当丝筒上的丝线卷绕到一定厚度时(约20毫米)，下限位开关e恢复原始 状态。切断进入增压气缸D的气压，气缸D的活塞在弹簧作用下返回。 同时P3压力不能由管路11进入“或门”元件O2的输入端1。 由于在管 路21有气压信号时已将“双稳”元件 BK1的输入端和输出端3接通，故 此时，只有P2压力气经BK1作用于“或门”元件O2的输入端2最终进 入气缸H，完成了气缸H中的气压由P2、P3向P2的转换，进入正常卷
3 ． 3 “非门”元件 图7(a)为非门元件的原理图。 a为信号的输入端，Ps为气源，s为信号的输出端。阀芯 2在气源压力Ps的作用下紧压上阀座3上，输出端有信号s输出。当有输入信号a时，膜 片4在信号压力Ps的作用下，阀芯2压向下阀座 1，关闭气源通路，输出端就没有输出 信号 s，输出通道中剩余的气体经过上阀座3，从排气孔排出。当输入信号a消失时，气 豫Ps又从输出端输出。即输入端有信号时没有输出，没有输入信号时才有输出。实现 了逻辑 “非”的功能。其逻辑表达式 s=¯ a。它的符号如图7(b)所示。
气动控制基本回路
方向控制阀
单向型控制阀 换向型控制阀：通过改变气体通路使气流方向发生改
变 换向型控制阀按驱动方式可分为气压控制阀、电磁控制 阀、机械控制阀、手动控制阀和时间控制阀
方向控制回路
单作用气缸换向回路 双作用气缸换向回路
单向型控制阀
单向阀：气流只能向一个方向流动而不能反向流动通 过的阀
AB
1
2
1
2
AB
O1 P O2 a)
O1 P O2 b)
P c)
双电磁铁直动式换向阀工作原理图 图17-10
换向型控制阀
时间控制换向阀：使气流通过气阻（如小孔、缝隙等）
节流后到气容（储气空间）中，经过一定时间气容内建立起一定 的压力后，再使阀芯动作的换向阀
K
A
a
POK
延时换向阀 图17-11 延时换向阀 图17-11
“是门”（S=A） “或门”（S=A+B ） “与门”（S=A·B） “非门”(S= Ã)元件 双稳元件
按结构形式分：
截止式 膜片式 滑阀式
或门：S=A+B
或门元件 图17-33 或门元件 图17-33
是门：S=A 与门：S=A·B
A
P(B)
图17-34是门和与门元件 是门和与门元件 图17-34
YT4543动力滑台液压系统：电磁铁动作表、基本回路、 工作原理、特点
气液速度控制回路 图17-32
气动逻辑元件（又称逻辑阀）
工作原理：
均是用压缩空气为工作介质，通过元件内部可动部 件的动作，改变气流方向，从而实现逻辑控制功能
气动逻辑元件的分类
按工作压力分：
高压元件（0.2~0.8MPa ） 低压元件（0.02~0.2MPa ） 微压元件（〈0.02MPa)
6.气动逻辑元件及逻辑控制回路解析
a +a =1 a •a = 0
aa
a b a b a b a b
a与b互为 逆相，两 因子相加 等于1。
气动技术——6.气动逻辑元件及逻辑控制回路(62)
8
逻辑代数形式定理 定理1 定理2 a+a•b=a a•(a+b)=a
a +a•b = a +b a • (a + b) = a • b a •b+b•c+a •c = a •b+a •c
5
2、逻辑代数的基本运算规律
名称 含 义 公 式 备 注
(1) 两项因 吸 子互相吸收 收 律 只存其一
a+0=a a+1=1 a•1=a a•0=0
a+b=b+a a•b=b•a
前两式又称加法法 则，可依逻辑代敷 基本定义求证；后 两式又称乘法法则， 与普通代数相同
(2) 交 换 律
在逻辑 加和逻辑乘 的运算中变 量的位置可 以交换
逻辑符号
a a b
S1
真值表
b 1 0 0 0 S1 0 0 1 l S2 1 1 0 0
0 0 1 0
s2
气动技术——6.气动逻辑元件及逻辑控制回路(62)
14
6．1．3 气动逻辑元件的分类及特点 气动逻辑元件是一种采用压缩空气为工作 动作，改变气流流动的方向，而实现一定逻辑 功能的流体控制元件。 1） 气动逻辑元件的分类 （1）按工作压力分 可分为三种:高压元件，低压元件，微
简化；一是利用卡诺图进行简化。 6．1．2 基本逻辑单元 逻辑单元实质上是按一定规律而动作的开
关元件。
气动技术——6.气动逻辑元件及逻辑控制回路(62)
气动逻辑系统讲解
*
• •
• •
•
m* m x（“与”）
（2）记忆元件消除：中间记忆 单元消除
m* m kxx01
（3）与门消除制约信号的选取
m信号可以分为执行段1和障碍段2， x信号在障碍段2不存在，在执行段 应该存在，应起于信号开始之前或 结束后的3区，而终止于无障碍的2 区 注意3区右末——左首相连。
•
6） 全气控顺序动作回路中的障碍及消除 障碍： 指全气控回路中的控制逻辑关系产生混乱，而导致执行元件的动作 混乱或无控制信号 障碍类型： Ⅰ型障碍：在同一主阀上存在两个相反的动作控制信号 Ⅱ型障碍：执行元件在某行程中出现与要求动作相背或无动作，导致误动 作的障碍。 滞消障碍：滞消障碍是由气动信号的惯性滞后而产生的障碍，对一般系统 无须处理。 消障方法： 硬件方式：用行程阀、脉冲阀或其它机械方式将长信号变为短信号或脉冲 信号。 软件方式：通过逻辑设计法（X——D或卡诺图法） 2. 气控回路顺序逻辑设计的X/D线图 X/D线图的画法，以下面程序式为例。
5）消除障碍 障碍信号段：X/D线图中，信号 线长于控制动作状态的部分，消 除障碍就是消除信号线中的障碍 段 消障方法：逻辑回路法排除Ⅰ型 障碍
（1）与门消除：找出障碍信号m 和制约信号x ,则无障碍信号为：
m 信 (4)“与”门消除:要求m、x均存在时， 号才有效，在实现时可用上面两种方式 实现，可以是气源信号或机械信号。
(5) 中间记忆元件消障 • x1使k阀通的信号，起点在m信号之前 或与m信号同时 • x0使k阀断信号，起点在m信号之后到m 的障碍信号之前，终点选在x1起点之前
(6) 脉冲信号法消Ⅰ型障碍 设方法可将有障碍的原始信号变为脉冲信 号，可排除所有Ⅰ型障碍 机械式活络挡铁，通过式行程阀 采用脉冲阀或脉冲形成回路排除Ⅰ型障碍
气动逻辑元件PPT课件
现误动作。
.
1
逻辑代数
用 “1” 表示有气， 用 “0”表示无气。
是 S＝a
a
Байду номын сангаас
与 S＝a·b
非 S＝a
a
s
a
b
s
或 S＝a＋b
a
.
b
s
s
2
高压截止式逻辑元件一
它的动作是依靠气压信号推动 阀芯或通过膜片变形推动阀芯 动作，改变气流通路来实现一 定逻辑功能。
是门 当a口有信号输入，气源 气流就从S口输出。S=a
– 遮断式传感器
.
9
背压式传感器
工作原理 它利用喷嘴挡板 机构的变节流原理工作， 由喷嘴挡板、固定节流口、 背压室组成。喷嘴 0.8~2.5mm，固定节流口 0.4mm，输出口压力为pc。
应用 对物体的位移变化极为敏感，能分辨 0.1μm微小距离变化，测量范围在15μm左右，用 于检测零件尺寸、孔径同心度、椭圆度等。
与门 当a、b同时有信号，S口 有信号输出；当a、b口只有一个 有气信号时，S口均无信号输出。 S=a．b
或门 当a、b口有一个有气信
号，S口就有信号输出。S=a+b
.
3
非门、禁门、或非元件
非门 当a口有信号输入，S口无信号输出；当a口无信号输 入，S口有信号输出。S= a
禁门 a信号禁止b信号输出；无a信号则有b信号输出。
.
13
气动逻辑元件
它是通过元件内部的可动部件的动作改变气流 方向来实现一定逻辑功能的气动控制元件。
按结构形式可分高压截止式、膜片式、滑阀式 和射流元件。
气动逻辑元件的特点
– 元件流道较大，抗污染能力较强；
第9章 气动工作原理及回路设计
气源装置为气动系统提供满足一定质量要求的压缩空气，是气动 系统的重要组成部分。 气动系统对压缩空气的主要要求：具有一定压力和流量，并具有 一定的净化程度。 气源装置由以下四部分组成 气压发生装置——空气压缩机； 净化、贮存压缩空气的装置和设备； 管道系统； 气动三大件。
华中科技大学
放气时间
与充气过程一样，放气过程也分为声速和亚声速两个阶段。容器由 压力p1 将到大气压力pa 所需绝热放气时间为 T=t1+t2 =｛（2k /k-1 ）［(p1/pe)(k-1)/2k-1) ］+0.945( p1/1.013×105 )(k-1)/2k｝τ τ= 5.217×10-3 V (273/T1)1/2/kS 式中 pe 为放气临界压力（1.92×105 Pa)
华中科技大学
9.2气源装置及气动元件
华中科技大学
气动系统由下面几种元件及装置组成 气源装置 压缩空气的发生装置以及压缩空 气的存贮、净化的辅助装置。它为系统提供 合乎质量要求的压缩空气。 执行元件 将气体压力能转换成机械能并完 成做功动作的元件，如气缸、气马达。 控制元件 控制气体压力、流量及运动方向 的元件，如各种阀类；能完成一定逻辑功能 的元件，即气动逻辑元件；感测、转换、处 理气动信号的元器件，如气动传感器及信号 处理装置。 气动辅件 气动系统中的辅助元件，如消声 器、管道、接头等。
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管道系统和气动三大件
管道系统布置原则
气动三大件：分水过滤器，
减压阀，油雾器
华中科技大学
气动三大件
气动三大件是压缩空气质量的最后保证。 分水过滤器 作用是除去空气中的灰尘、
气动系统的节能与效率优化设计
气动系统的节能与效率优化设计气动系统是很多工业领域中不可或缺的重要装置，它们被广泛应用于空压机、风机、气动输送系统等设备中。
然而，随着能源危机的不断加剧和环境保护意识的增强，节能和效率的优化设计成为了气动系统设计中的重要考虑因素。
首先，要实现气动系统的节能，我们可以从气源部分入手。
传统的气动系统通常使用空气压缩机作为气源，而空气压缩机的能耗是相当高的。
因此，选择能效较高的空气压缩机是非常关键的。
现代空气压缩机通常采用可变频控制技术，通过调节电机的转速来控制出气量，实现能耗的最小化。
此外，还可以通过合理的管线设计来减小气体输送中的能量损耗，并增加回收能量的装置，如热回收装置，将冷却后的气体再利用，进一步降低能耗。
其次，气动系统的效率优化设计也非常重要。
一个高效的气动系统可以在保持正常工作状态的同时，最大限度地提高能源利用效率。
在设计气动系统时，需要考虑管道的阻力损失、流体密度、气体泄漏等因素对系统效率的影响。
采用合理的气体输送管道直径、优化管道布局和选择低阻力的管材，在确保气体流动畅通的同时，最大限度地减小系统的能耗。
此外，还可以使用先进的泄漏检测技术，及时发现和修复管道中的泄漏问题，避免能源的浪费。
另外，气动系统的控制方式也是影响其节能和效率的重要因素。
传统的气动系统常采用二位、三位五通阀进行控制，但这种方式存在能量损耗大、响应速度慢等问题。
现代气动系统中，可以采用先进的可编程逻辑控制器（PLC）和比例阀等设备，实现更精确、更快速的控制。
这不仅可以减小能量损耗，还可以提高系统的响应速度和精确度。
此外，采用气动系统和电气系统的联合控制策略，将气动和电气的优势相互结合，也是提高气动系统效率的重要途径。
此外，气动系统的维护和管理也是保证其节能和效率的重要环节。
定期的设备维护和检修可以有效预防设备故障，延长设备使用寿命，并确保系统的正常运行。
同时，合理的设备管理和运行管理也是保证气动系统高效运行的关键。
液压与气动》参考答案
液压与气压传动模拟卷 A一、画出下列图形符号1.单向顺序阀2.双作用卸荷式叶片泵3.气动三联件4.梭阀5.三位四通(M型中位机能)电磁换向阀二、名词解释1.液体的粘性：液体在外力作用下流动时，分子间内聚力的存在使其流动受到牵制，从而沿其界面产生摩擦力，这一特性称为液体的粘性。
2.恒定流动：如果空间上的运动参数压力P、速度V、密度 在不同的时间内有确定的值，即它们只随空间点坐标的变化而变化，不随时间t变化，对液体的这种运动称为恒定流动。
3.差动连接：单杆活塞缸在其左右两腔都接通高压油时称为“差动连接”4.中位机能：换向阀处于常态位置时，阀中各油口的连通方式，对三位阀即中间位置各油口的连通方式，称为中位机能。
5.困油现象：封闭腔容积的减小会使被困油液受挤压并从缝隙中挤出而产生很高的压力，油液发热，并使机件（如轴承等）受到额外的负载；而封闭腔容积的增大双会造成局部真空，使油液中溶解的气体分离，产生气穴现象。
这些都将使泵产生强烈的振动和噪声。
这就是齿轮泵的困油现象。
三、填空1.液压传动与气压传动系统是由能源装置，执行装置，控制调节装置，辅助装置，等组成的；其中能源装置，执行装置为能量转换装置。
2．液体的流动状态分为层流，湍流，用雷诺数来判断。
光滑金属管道其临界雷诺数为2000~2320 。
3溢流阀在液压系统中的作用是稳压，调压，限压，。
4．调速回路主要有节流调速回路，容积调速回路，容积节流调速回路。
5．容积式液压泵吸油时密闭容积由小变大，压油时由大变小；外啮合齿轮泵位于轮齿逐渐脱离啮合的一侧是吸油腔，进入啮合的一侧是压油腔。
6．液压泵的实际流量比理论流量小，液压马达实际流量比理论流量大。
7．在变量泵---变量马达调速回路中，为了在低速时获得较大的输出转矩，高速时获得较大功率，往往在低速段，先将变量马达调至最大，用变量泵调速；而在高速段，将变量泵调至最大，用变量马达调速；四、选择题1.流量流量连续性方程是（ C ）在流体力学中的表达形式，而伯努利方程是（ A ）在流体力学中的表达形式。
气动系统的工作原理
气动系统的工作原理
气动系统是利用气体流动的原理来实现物体运动或传动力的系统。
其工作原理基于以下几个方面：
1. 压缩空气的供应：气动系统通过压缩机将空气压缩到一定的压力，并储存在气源装置中，以便提供气动元件所需的空气供应。
2. 气源净化：为了确保气动系统的正常运行，需要对压缩空气进行净化处理，包括去除空气中的水分、油脂和杂质等。
3. 控制单元：控制单元是气动系统的核心部分，用于控制气动元件的动作和运行。
它接收来自操作者或自动控制系统的指令，并通过控制气路的开关阀门来调节气流的流量和方向。
4. 气动元件：气动元件是气动系统中用于实现机械运动的装置，包括气缸、气动阀、气动马达等。
在控制单元的指令下，气动元件可以通过调节气流的进出来实现机械运动，如推动物体、旋转轴等。
5. 传动装置：气动系统中常用的传动装置包括气动管路和连接部件，用于将气动元件的运动传递给被控制的物体。
传动装置的设计要满足力矩传递、运动平稳等要求。
综上所述，气动系统的工作原理主要包括压缩空气供应、气源净化、控制单元操作、气动元件运动和传动装置传动等环节。
通过对气流的控制和传递，气动系统能够实现各种机械运动和力的传递，广泛应用于工业领域的自动化控制系统中。
气动回路的设计与应用实例
判别障碍信 18
3.Ⅰ型障碍信号的排除
脉冲信号法
排除Ⅰ型障碍信号的方法
逻辑回路法 顺序与法
机械法
4.确定执行信号
按照上述方法将主控信号排除障碍信号后填入X-D线图 “双控执行信号表达式”一栏，另外应考虑程序启动信号q
共同成为第一个动作的执行信号。
应该注意的是，标准程序可以直接做X—D线图，并用
和积法是将真值表中s=0变量组中的各变量先求和，再 求所有s=0和式的积。在s=0和积式中，变量为“1”，则取 该变量的本身；变量为“0”，则取该变量的非。
5
6
16.2 气动时序逻辑系统设计
16.2.1 概述
气动时序逻辑系统是实现自动化广泛采用的一种控制 方法，常见的行程程序控制就属于时序逻辑系统问题。其 控制框图如图16-1所示。
0
逻辑代数变量
1
气缸后退 输出无气 气缸前进 输出有气
表16-1是逻辑代数的几种基本运算，表16-2是逻辑代
数的基本运算规律。
2
3
4
2.逻辑函数及其简化 控制系统的输入与输出之间的逻辑关系称为逻辑函数。
逻辑函数的表写有两种方法：积和法、和积法。 (1)积和法
积和法是将真值表中s=1的变量组中的各变量先求积， 再求所有s=1的积式的和。在s=1的积和式中，变量为“1”， 则取该变量的本身；变量为“0”，则取该变量的非。 (2)和积法
20
2.气动逻辑原理图的画法 具体步骤如下：
1）把系统中每个执行元件的两种状态与主控阀相连后，自 上而下一个个画在图的右侧。
2）把发信器（如行程阀）大致对应其所控制的执行元件， 一个个画在图的左侧。
气压传动中的气动逻辑电路
气压传动中的气动逻辑电路气压传动是一种常见的机械传动方式，通过气体来传递力和动能，在工业生产中应用广泛。
而气动逻辑电路则是在气压传动中起到控制和调节作用的重要组成部分。
本文将对气动逻辑电路的原理、应用和优势进行详细介绍。
一、气动逻辑电路的原理气动逻辑电路是利用气体在不同气压下的特性来实现逻辑控制的。
它采用压力信号的传递和控制来实现对执行元件的控制，从而完成特定的运动任务。
在气动逻辑电路中，通过控制单向阀、换向阀等元件的开闭状态以及气源压力的变化，来控制执行元件的运动方式和速度。
二、气动逻辑电路的应用1. 自动化生产线：气动逻辑电路可以应用于自动化生产线中，实现对机械装置的控制和调节。
通过气动逻辑电路，可以实现工件的自动装卸、定位和加工等操作，提高生产线的效率和质量。
2. 气动机械手：气动逻辑电路可以用于控制气动机械手的动作和姿态。
通过气动逻辑电路的准确控制，可以实现气动机械手的抓取、放置和搬运等操作，广泛应用于物流领域和生产线上。
3. 气动控制系统：气动逻辑电路在气动控制系统中起到核心作用。
通过气动逻辑电路的布置和设计，可以实现对气动执行元件的精确控制，如气缸的前进、后退、停止等操作。
三、气动逻辑电路的优势1. 响应速度快：由于气体流动的特性，气动逻辑电路的响应速度非常快，能够迅速实现控制指令的传递和执行。
2. 承载能力大：气动逻辑电路能够通过增加管路和增加气源压力来增强气动系统的承载能力，适用于承受大负载的工作场景。
3. 结构简单：相比于液压系统和电气控制系统，气动逻辑电路的结构相对简单，维修和维护成本较低。
4. 安全可靠：气动逻辑电路采用气体作为传动介质，无电火花和高温等安全隐患，能够保障系统的安全可靠性。
综上所述，气动逻辑电路在气压传动中具有重要地位和应用前景。
通过合理设计和控制，气动逻辑电路能够实现对气动系统的高效控制和动作调节，提高生产效率和产品质量。
随着自动化技术的不断发展和应用，气动逻辑电路在工业生产中的作用将会越来越重要，为生产过程的智能化和现代化提供强大支持。
纯气动多气缸控制回路设计
纯气动多气缸控制回路设计随着自动化技术的发展，气动系统在工业领域中得到了广泛的应用。
纯气动多气缸控制回路设计是其中的一个重要内容，它能够实现多个气缸的协调工作，提高生产效率和质量。
其次是气缸部分的设计。
气缸是纯气动多气缸控制回路中最重要的执行元件。
在气缸部分的设计中，需要考虑气缸的类型、规格和数量。
常见的气缸有单作用气缸和双作用气缸等。
根据实际应用需求，选择适当的气缸类型和规格。
在多气缸控制中，需要考虑气缸的协调工作，避免气缸之间的干扰和冲突。
控制部分是纯气动多气缸控制回路设计中的核心部分。
在控制部分的设计中，需要考虑控制信号的传输、处理和转换。
常见的控制信号有电磁信号、气动信号和传感器信号等。
根据不同的应用需求，选择适当的控制元件，如电磁阀、压力传感器、位置传感器等。
此外，还需要设计合理的控制逻辑和策略，实现多气缸的协调工作和过程控制。
安全部分是纯气动多气缸控制回路设计中的重要组成部分。
在安全部分的设计中，需要考虑系统的故障检测和应急措施。
常见的安全措施有过载保护、应急停机和安全门等。
通过合理设计和配置安全元件，能够保证系统的安全运行和人员的安全。
在纯气动多气缸控制回路设计中，还需要注意以下几个方面：一是系统的电气与气动接口设计，保证控制信号的可靠传输和处理；二是系统的节能设计，减少能源的消耗和环境的污染；三是系统的维护和管理，定期检查和保养设备，及时处理故障和异常情况。
总之，纯气动多气缸控制回路设计是一个复杂的工程问题，需要综合考虑气源、气缸、控制和安全等方面的要求。
只有合理设计和配置各个部分，才能够实现多气缸的协调工作，提高生产效率和质量。
气动系统设计
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。
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。
不受辐射、磁力、电场干扰 较麻烦 106～108，较好
膜片，截止式要求一般，间隙密封对过滤要求较高
容易 低
电--气控制 直动式0～0.8
较慢 最快 大 大 易爆和漏电
先导式0.2～0.8
受磁场、电场、辐射干扰 容易
106～107，电器触点易烧坏 要求一般（同气阀要求）
需电气知识 电磁阀价格较高，继电器行程开关低。
主要涉及内容
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
表气动控制方案选择比较
气动行程程序控制系统图课件
听诊器法
通过听气动行程程序控制系统运行时的声音 ，判断是否存在异常。
触摸法
通过触摸气动行程程序控制系统的表面，判 断温度、振动等是否存在异常。
故障码法
通过读取气动行程程序控制系统的故障码， 快速定位除措施
气动执行器不动作
检查供气是否正常，气路是否畅通，气源压力是否达到要求。
03
气动行程程序控制系统的设计
气动行程程序控制系统的设计流程
确定控制方案
根据设计要求，确定控制系统 的整体架构和关键技术方案。
设计控制系统回路
根据控制方案，设计气动控制 回路，包括输入、输出和反馈 回路。
明确设计要求
明确控制系统的功能和性能要 求，了解控制系统的各种约束 条件。
选择合适的元件
选择合适的电磁阀、气缸、传 感器等气动元件，确保其性能 和质量满足控制系统要求。
气动执行器动作缓慢
检查气路是否被堵塞，气源压力是否正常，气缸是否有漏气现象。
气动执行器精度不高
检查气缸是否磨损严重，气缸内是否存在异物，位置传感器是否安装正确。
气动执行器运行不稳定
检查气源质量是否稳定，空气过滤器是否堵塞，管道是否存在振动现象。
气动行程程序控制系统故障预防措施
01
定期检查供气系统
定期检查供气系统是否正常，包括 供气管道、阀门、压力表等部件。
计数回路
对气动执行元件的动作次数进 行计数，实现特定的逻辑功能
。
气动行程程序控制系统的基本功能
位置控制
通过控制阀和气动执行元件实现机械机构的 位置精确控制。
速度控制
通过控制阀和气动执行元件实现机械机构的 速度平稳控制。
力控制
通过控制阀和气动执行元件实现机械机构的 力度稳定控制。
气动系统行程程序控制设计
这种能够逻辑“与”关系，可以用一个单独的逻辑“与”元 件来实现，也可以用一个行程阀两个信号的串联或两个 行程阀的串联来实现。
利用逻辑“非”排障法 利用原始信号经逻辑非运算得到反信号来排 除障碍。 为了排除障碍信号 m 中的障碍段，可以引入一 个辅助信号（制约信号）x ， 经逻辑非运算 后得到信号m*。 原始信号作为逻辑非制约信号x 时，其起点 应在障碍信号m 的信号之后，有障碍段之前， 终点则在m的障碍段之后。
行程程序控制
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
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。
b、脉冲回路法排障
利用脉冲回路或脉冲阀的方法将有障信号 变为脉冲信号。图所示为脉冲信号原理图。 当有障信号a发出后，阀K立即有信号输出。 同时，信号又经气阻、气容延时，当阀K控制 端的压力上升到切换压力后，输出信号a即 被切断，从而使其边变为脉冲信号。
利用常通型延时阀消除障碍信号方法。
下图为工作程序A1B1B0A0 用脉冲信号消障的 X-D线图。
2.画动作（D线）
用横向粗实线画出各执行元件的动作状态线。 动作状态线的起点是该动作程序的开始处，用 符号“Ο”画出； 动作状态线的终点是该动作状态变化的开始 处，用符号“Χ”画出。例如缸A伸出的状态A1 ， 变化成缩回状态A0 ，此时A1 的动作线的终点必 然在A0 的开始处。
3.画主令信号线（X线） 用细实线画出主令信号线
7.2.2 X—D线图法常用的符号 1.用大写A、B、C等表示气缸，用下标1和0分别表示气缸的 伸出和缩回，如A1表示气缸A伸出，A0表示A缸回缩。 2.用带下标的a1、a0等分别表示与A1、A0等相对应的机控阀 及其输出信号。如a1表示气缸活塞杆伸出终端位置的行程 阀和其所发出的信号。 3.控制气缸对应的主控阀也用相对应的控制气缸的文字符号 表示。 4.经过逻辑处理而排除障碍后的执行信号在右上角加“*” 号，如a*, 不加表示原始信号。 5.在工作程序图中，“ ”箭头指向表示控制顺序， “ ”表示信号（或行程阀）b0控制缸A的伸出。
4.气动基本和常用回路
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Байду номын сангаас
换向回路
单作用气缸换向回路 用三位五通换向阀可控 制单作用气缸伸、缩、 制单作用气缸伸、 任意位置停止。 任意位置停止。
双作用气缸换向回路 用三位五通换向阀除控制 双作用缸伸、缩换向外， 双作用缸伸、缩换向外， 还可实现任意位置停止。 还可实现任意位置停止。
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速度控制回路
气动系统功率不大，主要用节流调速的调速方法。 气动系统功率不大，主要用节流调速的调速方法。
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同步动作回路
简单的同步回路 采用刚性零件把两尺寸 相同的气缸的活塞杆连 接起来。 接起来。 采用气液组合缸的同步回路 利用两液压缸油路串联， 利用两液压缸油路串联，来保 证在负载F1、 证在负载 、F2 不相等时也能 使工作台上下运动同步。 使工作台上下运动同步。蓄能 器用于换向阀处于中位时为液 压缸补充泄漏。 压缸补充泄漏。
采用气液增压器的增力回路利用气液增压器1把较低的气压变为较高的液压力提高了气液通大气阀3在气压作用下切换气罐4内的压缩空气直接进入冲击气缸使活塞以极高的速度运动该活塞所具有的动能转换成很大的冲击力输出减压阀5调节冲击力的大小
气动基本回路 与常用回路
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气动系统一般由最简单的基本回路组成。 气动系统一般由最简单的基本回路组成。虽然基本 回路相同，但由于组合方式不同， 回路相同，但由于组合方式不同，所得到的系统的 性能却各有差异。因此， 性能却各有差异。因此，要想设计出高性能的气动 系统， 系统，必须熟悉各种基本回路和经过长期生产实践 总结出的常用回路。 总结出的常用回路。 气动基本回路
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力控制回路
气动系统一般压力较低， 气动系统一般压力较低，所以往往是通过改变执 行元件的受力面积来增加输出力。 行元件的受力面积来增加输出力。
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非时序逻辑系统设计举例一
写逻辑函数并化简： 积和式 S = a b+a
b+ab = a+b
a
b
绘制逻辑原理图
绘控制回路图
s
b
a
非时序逻辑系统设计举例二
某生产自动线上要控制温度、压力、浓度三个参数，任意两个或两个以上达到上 限，生产过程将发生事故，此时应自动报警。设计自动报警气控回路。 设：温度、压力、浓度为三个输入的逻辑变量 a、b、c。达到上限记“1”，低于 下限记“0”，报警记 s =1，不报警记 s =0。 列真值表 a b c s 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1
第十二章 气动逻辑系统设计
气动系统设计 气动系统设计实例
13.1.1 X-D线图法的设计步骤
13.1.2 气动顺序控制回路设计举例
13.2.1 气动力滑台
13.2.2 气动机械手
气动非时序逻辑系统设计步骤
非时序逻辑问题的特点是：
输入变量取值是随机的，没有时间顺序。系统输出 只与输入变量的组合有关，与输入变量取值的先后 顺序无关。 设计步骤： 分析问题——列真值表——写逻辑函数——化简逻 辑函数——绘制逻辑原理图——绘控制回路图
非时序逻辑系统设计举例
公共汽车门用气动控制，司机和售票员各有一个气动开关控制汽车门，要 求：为安全起见，司机和售票员都发出关门信号，门才关；车到，一人 发出开门信号，门就开。若汽车门用单作用缸驱动，控制阀用手动二位三 通换向阀。试设计该气控回路。
设：司机和售票员的气动开关为a、b，开门信号记为“1”，关门信号为 “0”，门开S 记为“1”。
非时序逻辑系统设计举例二
写逻辑函数并化简 ： s =ab c+a b c+a bc+abc = ab+（a+b）c
画报警回路逻辑原理图和气路图