模块九双缸控制回路设计

检测装置
一、行程程序控制方法
外部输入启动信号后，逻辑回路进行逻辑运算后，通过主控元 件发出一个执行信号，推动第一个执行元件动作。动作完成后， 执行元件在其行程终端触发第一个行程信号器，发生新的信号， 再经逻辑控制回路进行逻辑运算后发出第二个执行信号，指挥第 二个执行元件动作。依次不断地循环运行，直至控制任务完成切 断启动指令为止，这是一个闭环控制系统。这种控制方法具有连 锁作用，能使执行机构按预定的程序动作，故非常安全可靠，是 气动自动化设备上使用最广泛的一种方法。
控制系统的分类
知识 链接
二、气动程序控制系统的组成
气动程序控制系统的组成
任务2 半自动钻床控制回路 设计
1.了解磁感应开关的基本应用原理
教学目标
2.掌握磁感应开关的职能符号及具体应用 方法
3.掌握多缸回路的设计方法
4.掌握利用X—D图判别障碍信号的方法
5.掌握消除障碍信号的基本方法
半自动钻床钻床有两个气缸，一个用来驱动钻床主轴的轴向移动 也就是切削进给，称之为切削缸；另一个用来夹紧工件，称为夹紧 缸。在机床的切削过程中，要求两个气缸按一定的顺序要求先后动 作，完成一个工作循环，即工作要求为：夹紧缸伸出夹紧工件→切 削缸切削进给→切削缸退回→夹紧缸松开工件退回。
模块九 双缸控制回路设计
任务1 检测装置系统回路设计
任务2 半自动钻床控制回路 设计
任务3 汇集装置控制回路设计
任务1 检测装置系统回路设计
1.了解双缸控制回路的设计方法
教学目标
2.掌握行程程序图的表示方法及设计方法 3.掌握逻辑原理图的设计原理及方法 4.掌握信号－状态图的设计方法
下图为流水线上检测装置的工作示意图，圆形工作 台上有6个工位，气缸B是检测气缸，对工件进行检测； 气缸A是工作气缸，它每伸出一次，使工作台转过一定 的角度。检测装置的工作要求是：气缸A伸出→气缸B 伸出→气缸A退回→气缸B退回。
，
四、判断、消除障碍信号
1.利用X—D图判别障碍信号 判断多缸单住复控制障碍信号的基本方法是：当主控阀控制信号某一端需 输入时，而另一端的控制信号还存在，则还存在的信号就是障碍信号，在XD线图上用波浪线来表示。 在X—D图上障碍信号的具体表现为：在同一组中控制信号线（细实线） 的长度大于所控制的动作状态线（粗实线）的长度，其超出长度即为障碍段。 下图中a1、b0的的控制信号线长度大于所控制动作的状态线长度，也就是当 A缸活塞杆前伸发出a1信号使B缸的活塞前伸时，a1的信号在B缸的活塞杆前 伸发出b1信号时还在保持，所以a1信号在第③行程段内为障碍信号。同理
1.1 0.2 0.3
0.2 0.3 2.1
）主控回路
）主控回路
测量装置电—气综合控制回路图
b）控制回路
五、控制回路的设计
1.纯气动控制回路的设计 有了X—D图可以把执行元件、主控阀以及其他控制元件按X—D所示 的关系连接出来。
检测装置控制回路原理图
知识 链接
一、控制系统的分类
在本任务气动回路设计中采用的方法属于程序控制中的行程控制。
一、磁性开关控制
1. 磁性开关 磁性开关利用一种磁敏元件，当磁性物体接近时利用内部电路状 态的变化，进而控制开关的通断，这种接近开关的检测对象必须是 磁性物体。 磁性开关一般是和磁性气缸配套使用，磁性气缸的活塞上都有一 个永久性的磁环，把磁性开关安装在气缸的缸筒上，当活塞往复运 动时永久性磁环一起运动，而磁性开关检测到永久磁环时就发出一 个信号，使得开关“通”或“断”，它的具体的安装如图所示。
2.障碍信号的消除 （2）用换向阀消除障碍信号 1）直接消障法 直接消障法就是指控制信号“x”是利用系统中现有的原始信号或主控阀 输出信号来进行消障的方法。它的计算公式、逻辑表达式及控制回路如图a、 b所示。 直接消障法在选择x信号时，应让x信号的开始点在障碍信号m开始之前或 同时开始（包括m障碍段之后），x的终止点应选在障碍信号m的无障段。
磁性开关
一、磁性开关控制
2. 磁性开关的控制方法 下图为磁性开关控制的分料装置系统图，它是由磁性开关发出电 信号以控制阀1.1的电磁线圈，从而控制气缸的往复运动。
磁性开关控制系统图 a)气动控制图 b)电气控制图
二、单向行程阀
注意：单向式行程阀安装时，一定要将其安装在活塞杆未到达终 端的一小段距离的位置上，以便活塞杆的撞块能够通过，否则不能 达到发出脉冲信号的作用。
单向式行程阀 a）实物图 b）活塞杆前伸 c）活塞杆继续前伸 d）活塞杆回退
，
一、绘制半自动钻床控制回路的位移—步骤图
根据钻床的工作要求做出位移—步骤图。从图中可以看出两执行 机构A缸和B缸的动作、步骤以及控制信号的位置及控制方向。当A缸 把工件夹紧后，得到控制信号a1控制B缸开始切削进给，当切削结束 后得到控制信号b1控制B缸退回，退回到位后得到控制信号b0以控制 A缸退回松开工件。
号变成短暂的脉冲信号，这样就得到下图所示的X—D图。
程
组
①
②
（）
1
序
③
④
执行信号 双控
（）
2
（）
3
（）
4
备 用 格
用单向行程阀消除障碍信号的X—D图
四、判断、消除障碍信号
消除了障碍信号，这样控制回路就相对简单，就可以再根据X—D图设计 出下图所示的控制回路图。
用单向行程阀消障的控制回路
，
四、判断、消除障碍信号
一、绘制检测装置的位移—步骤图
图中执行元件A表示转动气缸，执行元件B表示测量气缸。 从位移—步骤图中可以清楚的看出两执行元件的运动状态。当执行元 件A前伸时，测量气缸B保持不动；当缸A前进到位置时，发出一个信号 a1使B缸前伸，而A缸保持伸出状态；当缸B前伸到位置后，发出一个信 号b1使缸A回缩，而缸B保持伸出状态；当缸A回到原位后，发出一个信 号a0使缸B回到原始位置并得到一个控制信号b0，以准备下一个循环。
b0信号在第①行程段内也是障碍信号。
障碍信号的判别
，
四、判断、消除障碍信号
2.障碍信号的消除 （1）用单向行程阀消除障碍信号 用单向式行程阀消除障碍信号的方法就是使控制信号变为一个短暂的脉冲 信号，从半自动钻床的X—D图可以看出，a1、b0都有一段为障碍信号，为 了消除这两段障碍信号可以把a1、b0两个行程阀更换成单相行程阀，使长信
2．接近开关的选择 通常都选用电感式接近开关和电容式接近开关，因为这两种接近开关 对环境的要求条件较低。 3．接近开关的控制方法 用例如，接近开关控制的分料装置，其中在R1、C1处分别安装的为电 感式接近开关和电容式接近开关，一般要求按近开关与活塞杆的距离应控 制在3mm左右。
接近开关控制分料装置控制原理图
外部输入信号
逻辑控制回路
主控元件
行程发信器
行程程序控制
执行机构
二、行程程序的文字表示方法
在实际应用中常用文字符号来表示行程程序。 1．执行元件的表示方法 用大写字母A、B、C……表示执行元件，用下标“1”表示气缸活 塞杆的伸出状态，用下标“0”表示气缸活塞杆的缩回状态。如A1 表示A缸活塞杆伸出，A0表示A缸活塞杆缩回。 2．行程信号器（行程阀）的表示方法 用带下标的小写字母a1、a0、b1、b0等分别表示由A1、A0、 B1、B0等动作触发的相对应的行程信号器（行程阀）及其输出的信 号。如a1是A缸活塞杆伸出到终端位置所触发的行程阀及其输出的 信号。 3．主控阀的表法方法 主控阀用F表示，其下标为其控制的气缸号。如FA是控制A缸的主 控阀。主控阀的输出信号与气缸的动作是一致的。如主控阀FA的输 出信号A1有信号，即活塞杆伸出。
功能
执行
运动步骤
说明
元件 0
1
2
3
4=0
转动缸 1.0
(A)
b1 a0
a1
测量缸 2.0
b0
(B)
检测装置的位移—步骤图
二、绘制行程程序框图
1.程序框图 程序框图就是用每一个方框表示一个动作或一个行程。如检测 装置的程序框图，从位移—步骤图中的分析，其动作次序用图91-7所示的程序框图表示。
测量装置行程程序框图
本任务要求设计满足该检测装置工作要求的控制回 路。
检测装置工作示意图
任务分析 类似于检测装置这种需要两个（或两个以上）执
行气缸协调工作的回路称为多缸回路。设计多缸回路时 首先要画出气缸运动的位移－步骤图，有关动作顺序的 条件也应加以规定。在对多缸回路的设计中一般用行程 程序回路的设计方法，因而在设计过程中必须有清晰的 设计思路，并熟练掌握设计方法。本模块只涉及多缸控 制回路中的双缸控制。
测量装置纯气动控制回路图（完善后）
五、控制回路的设计
1.纯气动控制回路的设计 有了X—D图可以把执行元件、主控阀以及其他控制元件按X—D所示 的关系连接出来。
检测装置控制回路原理图
五、控制回路的设计 1.0( 缸） （
2.电―气综合控制回路的设计
1.0( 缸）
2.0（ 缸）
1.1
（
2.0（ 缸） 2.1
二、行程程序的文字表示方法
气缸与主控阀、行程信号器（行程阀）之间的关系及有关代号如图所示。
气缸、主控阀、行程信号器之间的关系
三、接近开关控制
由于行程开关经常和机械装置踫撞，容易损坏，在实际应用中经常 用接近开关来代替行程开关，可以避免机械踫撞而造成开关的损坏。
1．接近开关的种类
常用的接近开关
三、接近开关控制
本任务要求设计符合该工作要求的半自动钻床的控制回路。
半自动钻床切削加工示意图
任务分析
在一个循环中，有一个或多个气缸进行多次往复 运动的称为多缸往复行程控制回路。半自动钻床控 制回路属于多缸单往复行程控制回路，也就是在一 个循环程序中，所有的气缸都只做一次往复运动。
在多缸回路的设计中有一定的方法，一般都是用 位移—步骤图、行程程序图引导出信号—动作图 （X—D图），通过对信号—动作图的分析，画出 逻辑原理图，最终画出气动控制回路图。在设计多 缸往复行程控制回路时，遇到的最大问题是信号的 重叠，因此，合理、正确地解决信号重叠问题是设 计这类回路的关键和基础。
四、绘制气动逻辑原理图
2.检测装置的逻辑原理图 根据检测装置的X—D图画出逻辑控制原理图。
检测装置的逻辑原理图
五、控制回路的设计
1.纯气动控制回路的设计 有了X—D图可以把执行元件、主控阀以及其他控制元件按X—D所示 的关系连接出来。
检测装置控制回路原理图
五、控制回路的设计
纯气动控制回路的完善 用单向节流阀控制活塞杆的前伸速度，用快速排气阀来加快活塞杆 的回退速度，并用自锁控制的方法来控制活塞的运动和停止。
二、绘制行程程序框图
2.程序框图的简化
程序框图的简化表示方法 a)一般式 b)简化式 c)最简式
三、绘制信号—动作状态图
1.绘制“X—D图”的方格图
程序
X-D
（信号动作）
A1
B1
A0
B0
组
①
②
③
④
1
b0(A1) A1
2
a1(B1) B1
3
b1(A0) A1
4
a0(B0) B0
执行信号
单控
双控
备用格
检测装置的X—D图的方格图
三、绘制信号—动作状态图
2.画动作状态线 绘好X—D图的方格图后，接着先画动作状态线。
检测装置的X—D图
四、绘制气动逻辑原理图
1.气动逻辑原理图的基本组成及表示符号 （1）原始信号的表示方法 原始信号主要有：行程阀和外部输入信号，这些信号符号要加上方框， 如 ,而对其他手动阀及控钮阀等分别在方框上加相应的符号来表示，如： 标有g表示其为手动启动阀。 （2）原理图的表示方法 逻辑控制回路主要是“与”“非”“或”“记忆”等逻辑功能，用相 应符号来表示。注意这些符号应理解为逻辑运算符号，它不一定就代表一 个确定的元件。 （3）主控阀的表示方法 主控阀由于通常具有记忆能力，故常以记忆元件的逻辑符号来表示， 而执行机构，如气缸、气动马达等，则通常只以其状态符号（如A0、A1） 表示与主控阀相连。
半自动钻床控制系统的行程程序图 a)一般形式 b)简化形式
，
三、绘制半自动钻床控制系统的信号—动作状态图
在设计回路之前需绘制控制系统的信号—动作状态图，如图所示 为钻床的控制系统X—D图，具体的绘制方法如下所示：
1.绘“X—D图”的方格图 2.绘出动作状态图 3.绘制信号状态线
Hale Waihona Puke Baidu半自动钻床控制系统的X—D状态图
功能 说明
执行 元件 0
运动步骤
1
2
3
夹紧 1.0 松开 （ ）
1
0
切削 2.0
1
退刀 （ ）
4=0
0
半自动钻床的位移—步骤图
，
二、绘制半自动钻床控制系统的行程程序图
从图中可以看出，当A缸活塞杆前伸压下行程阀a1后，B缸前伸， 同时A保持夹紧状态；当B缸活塞杆压下行程阀b1后，其活塞杆回退； 当B缸的活塞杆回退压下b0行程阀后，使A缸活塞杆回退，直至终点 压下行程阀a0。