1、1 1 1 1第13章 气动程序控制系统 131 气动基本回路气动基本回路 132 气动程序控制回路气动程序控制回路 思考题与习题思考题与习题2 2 2 2在前面章节中，我们已经对气动系统的常用元件进行了详细介绍。本章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。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。3 3 3 3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。4 4 4 4
2、与液压传动系统一样，气动系统无论多么复杂，它均由一些具有特定功能的基本回路组成。在气动系统分析、设计之前，先介绍一些气动基本回路和常用回路，以了解回路的功能，熟悉回路的构成和性能，便于气动控制系统的分析和设计，以组成完善的气动控制。应该指出，本章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、工艺条件仔细分析和比较后再选用。131 气动基本回路气动基本回路5 5 5 51311 气动回路的符号表示法气动回路的符号表示法工程上，气动系统回路图是以气动元件职能符号组合而成的，故读者对前述所有气动元件的功能、符号与特性均应熟悉和了解。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
3、回路图是以系统中元件实际的安装位置绘制的，如图131所示。这种方法使工程技术人员容易看出阀的安装位置，便于维修和保养。6 6 6 6图131 定位回路图7 7 7 7不定位回路图不是按元件的实际位置绘制的，而是根据信号流动方向，从下向上绘制的，各元件按其功能分类排列，顺序依次为气源系统、信号输入元件、信号处理元件、控制元件、执行元件，如图132所示。本章主要使用此种回路表示法。8 8 8 8图132 不定位回路图(a)气动元件信号流；(b)示例9 9 9 9为分清气动元件与气动回路的对应关系，图133和图134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
4、析和设计气动程序控制系统非常重要。10101010图133 全气动系统中信号流和气动元件的关系11111111图134 电气动系统中信号流和元件的关系121212121312 回路图内元件的命名回路图内元件的命名气动回路图内元件常以数字和英文字母两种方法命名。1数字命名数字命名在数字命名方法中，元件按照控制链分成几组，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)131313132英文字母命名英文字母命名此类命
5、名法常用于气动回路图的设计，并在回路中代替数字命名使用。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141414141313 各种元件的表示方法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正常位置正常位置阀芯未操作时阀的位置为正常位置。151515152起始位置起始位置阀已安装在系统中，并已通气供压，阀芯所处的位置称为起始位置，应标明。图135所示的滚轮杠杆阀(信
6、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，应按图135(b)所示表示。对于单向滚轮杠杆阀，因其只能在单方向发出控制信号，所以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136所示。16161616图135 起始位置表示(a)正常位置；(b)起始位置17171717图136 单向滚轮杠杆阀表示181818181314 管路的表示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以避免交叉。图1
7、37所示为管路表示方法。19191919图137 管路表示方法202020201315 气动常用回路气动常用回路1)单作用气缸的控制回路控制单作用气缸的前进、后退必须采用二位三通阀。图138所示为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。212121212)双作用气缸的控制回路控制双作用气缸的前进、后退可以采用二位四通阀，如图139(a)所示，或采用二位五通阀，如图139(b)所示。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，
8、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5口排放，气缸活塞杆缩回。22222222图138 单作用气缸控制回路23232323图139 双作用气缸控制回路242424243)利用梭阀的控制回路图1310所示为利用梭阀的控制回路，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。4)利用双压阀的控制回路图1311所示为利用双压阀的控制回路。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。最常用的双手操作回路还有如图1312所示的回路，常用于安全保护回路。252
9、52525图1310 利用梭阀的控制回路26262626图1311 利用双压阀的控制回路27272727图1312 双手操作回路282828285)单作用气缸的速度控制回路图1313所示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1313(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1313(b)所示。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1313(c)所示，活塞前进时由节流阀1V1控制速度，活塞后退时由节流阀1V2控制速度。29292929图1313 单作用气缸的速度控制回路(a)气缸前进
10、速度控制；(b)气缸后退速度控制；(c)双向速度控制303030306)双作用气缸的速度控制回路图1314所示为双作用气缸的速度控制回路。如图1314(a)所示的使用二位四通阀的回路，必须采用单向节流阀实现排气节流的速度控制。一般将带有旋转接头的单向节流阀直接拧在气缸的气口上来实现排气节流，安装使用方便。如图1314(b)所示，在二位五通阀的排气口上安装了排气消声节流阀，以调节节流阀开口度，实现气缸背压的排气控制，完成气缸往复速度的调节。使用如图1314(b)所示的速度控制方法时应注意：换向阀的排气口必须有安装排气消声节流阀的螺纹口，否则不能选用。图1314(c)所示是用单向节流阀来实现进气节
11、流的速度控制。31313131图1314 双作用气缸的速度控制回路323232327)增加单作用气缸及双作用气缸的速度控制回路图1315所示为增加单作用气缸活塞后退的速度控制回路。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，不需经换向阀而减少排气阻力，故活塞可快速后退。图1316所示为增加双作用气缸活塞前进的速度控制回路。双作用气缸前进时在气缸排气口加一个快速排气阀1V1，以减小排气阻力。33333333图1315 单作用气缸的快速后退回路34343434图1316 双作用气缸的快速前进回路353535358)单作用气缸间接控制回路对于控制大缸径、大行程的气缸运动，应使用大
12、流量控制阀作为主控阀。图1317所示为单作用气缸间接控制的回路。按钮阀1S1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。363636369)双作用气缸间接控制回路图1318所示为双作用气缸间接控制的回路。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。37373737图1317 单作用气缸间接控制回路38383838图
13、1318 双作用气缸间接控制回路3939393910)行程阀控制的单往复回路图1319所示为行程阀控制的单往复回路。其功能是：双作用气缸到达行程终点后自动后退。与图1318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：当一直按着1S1时，活塞杆即使伸出碰到1S2，也无法后退。40404040图1319 行程阀控制的单往复回路41414141图1320 利用顺序阀的压力控制往复回路4242424211)压力控制的单往复回路图1320所示为压力控制的单往复回路。按下按钮
14、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时也会产生后退动作，即无法保证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。4343434312)带行程检测的压力控制回路图1321所示为带行程检测的压力控制回路。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，若活塞腔气压达到顺序阀的调定压力，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
15、达行程终点，且只有当活塞腔压力达到预定压力值时，活塞才后退。44444444图1321 利用顺序阀和限位开关的往复控制回路4545454513)利用延时阀控制的单往复回路图1322所示为利用延时阀控制的单往复回路。按下按钮阀1S1后，主控阀1V1换向，活塞前进，当延时阀设定的时间到时，主阀1V1右端有信号，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。4646464614)带行程检测的时间控制回路图1323所示为带行程检测的时间控制回路。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，活塞返回，这样就完
16、成了一次往复循环。47474747图1322 利用延时阀控制的单往复回路48484848图1323 带行程检测的时间控制回路4949494915)从两个不同地点控制双作用气缸的单往复回路图1324所示为从两个不同地点控制双作用气缸的回路。无论用手还是用脚发出信号，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1S3后立即后退。16)慢速前进、快速后退回路图1325所示为慢速前进、快速后退回路。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。50505050图1324 从两点控制
17、双作用气缸的单往复回路51515151图1325 慢速前进、快速后退回路52525252各种自动化机械或自动生产线大多是依靠程序控制来工作的。所谓程序控制，是指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。根据控制方式的不同，程序控制可分为时间程序控制、行程程序控制和混合程序控制三种。132 气动程序控制回路气动程序控制回路53535353(1)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，因而时间程序控制是一种开环控制系统。图1326(a)所示为时间程序
18、控制方框图。(2)行程程序控制一般是一个闭环程序控制系统，如图1326(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。54545454图1326 程序控制方框图(a)时间控制；(b)行程控制55555555行程发信装置中用得最多的是行程阀。此外，各种气动位置传感器以及液位、温度、压力等传感器可用作行程发信装置。程序控制回路可由各种气动控制阀构成，也可由气动逻辑元件构成。常用气动执行元件有气缸、气马达、气液缸、气电转换器及气动吸盘等。行程程序控制的优点是结构简单，维护容易，动作稳定
19、，特别是在程序运行中，当某节拍出现故障时，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。56565656(3)混合程序控制通常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做行程信号来处理的一种行程程序控制。575757571321 动作顺序及发信开关作用状况的表示方法动作顺序及发信开关作用状况的表示方法对执行元件的运动顺序及发信开关的作用状况，必须清楚地把它表达出来，尤其对复杂顺序及状况，必须借助于运动图和控制图来表示，这样才能有助于气动程序控制回路图的设计。585858581运动图运动图运动图是用来表示执行元件的动作顺序及状态的，按其坐标的
20、表示不同可分为位移步骤图和位移时间图。1)位移步骤图位移步骤图描述了控制系统中执行元件的状态随控制步骤的变化规律。图中的横坐标表示步骤，纵坐标表示位移(气缸的动作)。如A、B两个气缸的动作顺序为ABBA(A表示A气缸伸出，B表示B气缸退回)，则其位移步骤图如图1327所示。595959592)位移时间图位移步骤图仅表示执行元件的动作顺序，而执行元件动作的快慢则无法表示出来。位移时间图是描述控制系统中的执行元件的状态随时间变化规律的。如图1328所示，图中的横坐标表示动作时间，纵坐标表示位移(气缸的动作)，从该图中可以清楚地看出执行元件动作的快慢。60606060图1327 位移步骤图61616
21、161图1328 位移时间图626262622控制图控制图控制图用于表示信号元件及控制元件在各步骤中的接转状态，接转时间不计。如图1329所示，该图表示行程开关在步骤2开启，而在步骤4关闭。通常可在一个图上同时表示出运动图和控制图，这种图称为全功能图，如图1330所示。借助于全功能图，按照直觉法将很容易设计出气动回路图，如图1331所示。63636363图1329 控制图64646464图1330 全功能图65656565图1331 气动回路图666666661322 障碍信号的消除方法障碍信号的消除方法在如图1332(a)所示的回路中，阀1S1、1S2为信号元件，当行程阀1S1被压住时，主控
22、方向阀1V1左边控制口有气，使阀芯切换，气缸1A伸出。当活塞杆压下行程阀1S2时，如主控阀1V1的左边控制口还有气，则虽然右边控制口有气，但阀芯1V1无法切换，气缸1A就无法后退，这里1V1左端控制口的信号是障碍信号。因此，在控制回路的行程阀1S1到主控阀1V1的左端控制口之间加入延时阀1V2，用以消除此障碍信号。如图1332(b)所示，即当阀1S1被压住时，其输出信号在延时阀设定时间t之后立即被切断，这样，当1V1右端控制口有气时，气缸就能后退。67676767图1332 延时阀切断信号回路68686868用延时阀消除障碍信号是常用方法之一。在任何气动回路中，遇到主控阀两端的控制口同时有信号
23、时，先到的控制信号(障碍信号)必须在后来控制信号到达前切断。下面就常用障碍信号的消除方法做一说明。696969691)采用单向滚轮杠杆阀采用单向滚轮杠杆阀使得气缸在一次往复动作中只发出一个脉冲信号，把存在障碍的长信号缩短为脉冲信号，如图1333所示。用这种方法排除障碍信号，其结构简单，但靠它发信的定位精度较低，需要设置固定挡块来定位，当气缸行程较短时不宜采用。70707070图1333 采用单向滚轮杠杆阀(a)外观；(b)脉冲信号；(c)职能符号71717171图1334 记忆元件727272722)采用延时阀图1332所示为已经介绍的利用常通型延时阀消除障碍信号的方法，在用直觉法设计气动回路
24、时较常用。3)采用中间记忆元件图1334所示的记忆元件(脉冲阀)常用于串级法中消除障碍信号，是一种有效的排障方法。737373731323 直觉法直觉法“直觉法”就是通常所说的经验法或传统法，即回路设计靠设计者的经验和能力而完成。较简单的动作顺序用直觉法可以很快完成，但此方法不适用于复杂的控制，一方面容易设计错误，另一方面不宜诊断、维修。利用直觉法进行障碍信号的排除，一般采用单向滚轮杠杆阀。74747474【例例131】某一气动机械有A、B两个缸，两缸的动作顺序是：A缸前进之后B缸再前进，然后A缸后退，B缸再后退。位移步骤图如图1335所示，试设计其气动控制回路图。设计步骤如下：(1)画出A、
25、B两个气缸及相应的双气控二位五通换向阀(主控阀)，如图1336所示。(2)在主控阀1V1和1V2两端控制口标注A，A，B，B，意旨1V1阀如A处有信号，A缸前进，A处有信号，A缸后退，其余相同(见图1336)。75757575图1335 动作顺序ABAB的位移步骤图76767676图1336 气缸和主控阀77777777(3)启动按钮1S1接在A控制线上，操作启动按钮，A缸前进(A)，压到行程开关(行程阀)a1，发出信号使B缸前进(B)，故行程开关(行程阀)a1和B控制线连接。78787878(4)B缸前进，压到行程开关(行程阀)b1后发出信号，目的是使A缸后退(A)，故行程开关(行程阀)b1
26、和A控制线连接。(5)A缸后退，压到行程开关(行程阀)a0后发出信号，目的是使B缸后退(B)，故a0和B控制线连接。以上的动作顺序图表示为1S1 Aa1Bb1Aa0B(6)按以上顺序依次画出回路图，以英文字母标出阀的名称，并加上气源，如图1337所示。79797979图1337 基本气动控制回路80808080(7)画出全功能图，以确定是否有障碍信号，如图1338所示。检查障碍信号时，应注意主控阀1V1和1V2两端控制口是否同时出现信号。由动作顺序可知，A处信号是由启动按钮1S1给出的点动信号。A信号则由b1给出，当b1发出信号时，A处信号已经消失，故主控阀1V1两边不会同时有控制信号。同理，
27、主控阀2V1两边也不会同时有信号存在。由动作顺序可知，本控制回路的信号元件b1、a1、a0用一般滚轮杠杆阀即可，无障碍信号。从全功能图中也可看出，启动按钮1S1和行程阀b1、a1、a0在一个循环内产生的信号是没有重叠的。完整的单一循环控制回路如图1339所示，图中阀1S为系统气源开关。81818181图1338 全功能图82828282图1339 单一循环控制回路83838383(8)根据控制需要，加入辅助状况，如连续自动往复循环、紧急停止等操作。通常辅助状况的加入均在单一循环回路设计完成之后再考虑较为方便。如图1339所示的单一循环控制回路，若要改成自动往复循环，则只要在B缸原点位置加入一个
28、行程开关b0并和启动开关1S1串联，这样当B缸后退压到b0时，A缸即可前进，产生另一次循环，如图1340所示。84848484图1340 自动连续往复循环控制回路85858585【例例132】A、B两个气缸的位移步骤图如图1341所示，试设计其气动控制回路图。按照例131(1)(6)的步骤，可画出气动控制回路图，如图1342所示。由气缸的动作顺序及图1342可知，行程开关b0的起始位置为通路状态，故主控阀1V1的右端控制口A在回路未操作之前一直有控制信号存在。当按下启动按钮1S1发出短信号到左端控制口时，主控阀1V1两端控制口同时有信号，1V1无法换向，b0是障碍信号。86868686图134
29、1 动作顺序ABBA的位移步骤图87878787图1342 使用一般滚轮杠杆阀的气动控制回路88888888同理，当A缸前进压下a1时，使主控阀B端有信号，B缸前进。B缸前进压到b1时，发出信号使B缸后退。因为动作顺序要求B缸缩回后A缸才缩回，所以主控阀2V1两端控制口同时有信号，2V1无法换向，a1是障碍信号。由以上讨论可知，必须对该回路进行障碍信号排除，亦即将行程开关b0和a1改成单向滚轮杠杆阀，因此正确的气动控制回路图如图1343所示。89898989图1343 采用单向滚轮杠杆阀的控制回路90909090从图1344所示的全功能图也可看出，1S1和b0信号重叠，a1和b1信号重叠。图1
30、343所示控制回路中的气动信号没有互锁，气缸在动作时极易因人为失误引起启动信号的操作，而使动作顺序受到干扰。因此，为确保动作顺序的正确，必须在完成最后一个动作的气缸的位置加入一个行程开关，由此行程开关发出的信号产生互锁功能。互锁功能可由行程开关和启动按钮串联而成，图1345所示为具有完全互锁启动开关的回路。91919191图1344 全功能图92929292图1345 采用单向滚轮杠杆阀的气动控制回路939393931324 串级法串级法前述直觉法中的行程开关输出的信号往往由于执行元件(气缸)压住而无法切断，虽然可用单向滚轮杠杆阀或延时阀来消除障碍信号，但是对于较复杂的动作顺序，使用该方法不经
31、济。下面介绍应用串级法设计气动回路。串级法(Cascade method)是一种控制回路的隔离法，主要是利用记忆元件作为信号的转接作用，即利用4/2双气控阀或5/2双气控阀以阶梯方式顺序连接，从而保证在任一时间只有一个组输出信号，其余组为排气状态，使主控阀两侧的控制信号不同时出现，如图1346所示。94949494图1346 各级串级转换气路(a)二级串级转换气路；(b)三级串级转换气路；(c)四级串级转换气路95959595图1347说明了四级串级回路中输出信号的情形。仔细观察图1347中的(a)、(b)、(c)、(d)图，可发现每个图只有一组输出信号，其余组均为排气状态。采用此种排列，消除
32、障碍信号比较容易，且是建立在回路图的实际操作程序中的，是一种有规则可循的气动回路设计法。但应注意：在控制操作开始前，压缩空气通过串级中的所有阀。另外，当串级中的记忆元件切换时，由该阀自身排放空气，因此，只要有一个阀动作不良，就会出现不良开关转换作用。在设计回路中，需要多少输出管路和记忆元件，要按动作顺序的分组(级)而定。如动作顺序分为四组，则要输出四条管路，记忆元件的数量则为组数减一。96969696图1347 四级串级供气原理图(a)x1信号输入；(b)x2信号输入；(c)x3信号输入；(d)x4信号输入97979797【例例133】A、B两气缸的位移步骤图如图1341所示，试用串级法设计其
33、气动回路图。设计步骤如下：(1)按气缸动作顺序ABBA分组，分组的原则是同一组内每个英文字母只能出现一次。分组的组数是输出管路数。分组的组数越少越好，即AB/BA (2)画出两个气缸及各自的主控阀，并标出英文符号，应注意气缸必须在起始位置。(3)画出输出管路数及记忆元件，如图1348所示。98989898图1348 基本元件99999999(4)控制信号的产生靠活塞杆驱动行程开关，行程开关按照动作顺序依次标示英文字母。A缸前进压下行程开关a1，输出的信号使B缸前进，故a1接在B控制线上，而A属于第一组，a1的供气口应接在第I条输出管路上。B缸前进压下行程开关b1，输出的信号产生换组动作，即使第
34、I条输出管路改变为第II条输出管路供气，故b1和x2控制线连接，b1的供气口接在第I条输出管路上。此时第I条输出管路排气，第II条输出管路和气源相通。第II组的第一个动作为B缸后退，故直接将B控制线接到第II条输出管路上。100100100100B缸后退压下行程开关b0，输出的信号使A缸后退，故b0接在A控制线上。而A属于第二组，故b0的供气口接在第II条输出管路上。A缸后退压下行程开关a0，输出的信号切换记忆元件使第II条输出管路排气，第I条输出管路供气，故a0应接在x1控制线上，a0的供气口则要接在第II条输出管路上。将以上控制顺序表示为101101101101(5)按上述步骤画出气路图，
35、并加入启动按钮1S1，由动作顺序要求知，启动按钮1S1应接在a0和第II条输出管路之间，如图1349所示。(6)如有辅助情况，则在基本顺序完成之后再加入。102102102102图1349 单一循环气动控制回路103103103103【例例134】图1350为打标机示意图。工件在料仓里靠重力落下，由A缸推向定位块并夹紧，接着B缸打印标志，然后由C缸将打印完的工件推出。其动作顺序为ABBACC，位移步骤图如图1351所示。所需辅助状况如下：(1)各动作必须自动进行，并可选择单一循环、连续循环，启动信号由启动按钮输入。(2)料仓有一个限位开关监测，如仓内无工件，则系统必须停在起始位置，并互锁以防止
36、再启动。(3)操作紧急停止按钮后，所有气缸无论在什么位置，均立即回到起始位置，只有互锁去除后才可再操作。104104104104图1350 打标机示意图105105105105图1351 位移步骤图106106106106 设计步骤如下：将顺序动作分组为AB/BAC/C 动作顺序分为两组，整个回路的控制顺序为按照例133的设计步骤，很容易将单一循环的气动控制回路设计出来，如图1352所示。107107107107图1352 单一循环气动控制回路图108108108108就分级而言，控制回路的第一个动作是C，但实际上第一个动作应该是A，因此由图1352可知，必须将启动按钮1S1装在第I条输出管路
37、及主阀1V1之间，且为获得在连续循环中达到互锁，必须串联行程开关c0。有关各种辅助状况，必须在单一循环控制回路设计完成之后再一一加入。图1353所示为加入了辅助条件的控制回路，图中阀1S1、1S2和1V2是满足辅助条件(1)所必需的；阀1V3是满足辅助条件(2)所必需的，当料仓没有工件时，阀1V3复位，系统恢复到起始位置，并切断启动信号。109109109109图1353 有辅助状况的控制回路110110110110关于急停回路的设计，通常当按下紧急按钮时，必须想办法将供气回路信号送到主控阀的后退控制口，同时保证另一控制口没有信号，并必须使记忆元件复位，以利于急停消除后的重新启动。由图1353
38、可知，EM为急停按钮。按下EM，气源信号经梭阀1V0、2V0、3V0使主控阀右端有控制信号，同时左端没有控制信号，且气源也经梭阀V0使记忆元件V复位，三个气缸同时后退。111111111111图1353中的阀1S1与电气回路上所用的带自锁开关和选择开关相似，这类阀操作不便。目前，在控制上一般采用弹簧复位的按钮开关作为信号元件。因此，对于气动控制系统而言，应按照实际需要在回路上加入辅助条件。先将辅助条件编成一个标准回路，然后作为相关回路的单元加入。图1354所示为这一种可能的回路，且信号输入采用弹簧复位的手动按钮(3/2阀)。112112112112图1354 一种可能的回路1131131131
39、13 有关急停回路也可以归纳成如图1355所示的回路。在图1354的辅助条件和图1355所示的急停回路基础上，可将图1353所示的气动控制回路修改成为如图1356所示的气控回路图。在此图中，我们可以看出以下几种辅助条件：(1)按下单循环启动按钮时，系统完成一个工作循环，然后停在起始位置。114114114114图1355 紧急停止回路(a)二组；(b)三组；(c)四组EM：急停；REM：急停解除115115115115(2)按下连续循环按钮时，系统做自动连续操作，直到按下停止按钮才将循环切断。(3)当料仓中没有工件时，料仓监测行程开关1V3复位，切断启动信号，无法使气缸启动或再次产生顺序动作。
40、(4)按下急停按钮EM，所有缸在任何位置均立即退回起始位置。按下急停解除按钮REM，整个系统方可重新启动。116116116116图1356 气动控制回路117117117117在前述串级法中介绍的气缸动作程序设计的例子中，每个气缸在一个循环内只动作一次，气缸的动作可用设置在气缸端点的行程开关来完成顺序控制中信号传递的任务，且行程开关的供气口均靠串级管路供给；但如在一个循环中，同一个气缸的动作有重复现象，则传递信号的行程开关的供气口不再来自串级管路中的任一组，必须给一个不受管路分组影响的独立气源，再配合双压阀与串级管路搭配，得到所需控制信号，本书在此不再详细介绍。118118118118131 气缸的动作顺序如下，试用直觉法设计气动控制回路图。(1)ABCAAABC；(2)AABCCB；(3)ADBADCBC。思考题与习题思考题与习题119119119119132 用串级法设计以上回路，其动作要求如下：(1)单一循环；(2)连续循环；(3)紧急停止回路。
