經(jīng)驗(yàn)法設(shè)計(jì)氣動(dòng)程序電控系統(tǒng)

袁小會(huì)， 蔡逸飛

（1.武漢軟件工程職業(yè)學(xué)院，武漢430205；2.阿爾斯通武漢工程技術(shù)有限公司，武漢430061）

經(jīng)驗(yàn)法設(shè)計(jì)氣動(dòng)程序電控系統(tǒng)

袁小會(huì)1， 蔡逸飛2

（1.武漢軟件工程職業(yè)學(xué)院，武漢430205；2.阿爾斯通武漢工程技術(shù)有限公司，武漢430061）

經(jīng)驗(yàn)法設(shè)計(jì)氣動(dòng)程序電控系統(tǒng)的關(guān)鍵是干擾信號(hào)的處理。文中以定尺切斷裝置氣動(dòng)程序電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)為例，闡述了經(jīng)驗(yàn)法設(shè)計(jì)氣動(dòng)程序電控系統(tǒng)的過程及采用隔離繼電器消除干擾控制信號(hào)的處理方法。

氣壓傳動(dòng)；電控系統(tǒng)；干擾信號(hào)；時(shí)序邏輯圖

0 引言

氣動(dòng)程序電控系統(tǒng)是一種利用設(shè)計(jì)好的電氣控制回路控制電磁換向閥，使各執(zhí)行元件有序工作的一種控制系統(tǒng)［1］。其設(shè)計(jì)步驟為：繪制步序線控制信號(hào)總圖、檢查有無干涉信號(hào)、處理干涉信號(hào)、繪制電氣控制狀態(tài)時(shí)序邏輯圖和控制電路、優(yōu)化處理［1］。其中，檢測(cè)及消除信號(hào)干涉是關(guān)鍵，若處理不當(dāng)，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)很容易出現(xiàn)誤動(dòng)作或故障。干涉主要有機(jī)械干涉（多個(gè)執(zhí)行元件相撞）和控制信號(hào)干涉（在不同步序線上出現(xiàn)相同的控制信號(hào)）兩大類。機(jī)械干涉比較直觀，很容易發(fā)現(xiàn)；控制信號(hào)干涉需通過步序線控制信號(hào)圖判斷?？刂菩盘?hào)干涉通常采用隔離的方式處理，其實(shí)質(zhì)就是引入隔離繼電器，將復(fù)現(xiàn)的控制信號(hào)與隔離繼電器組合形成新的控制信號(hào)，與另外步序線上的控制信號(hào)區(qū)分開。本文以定尺切斷裝置氣動(dòng)系統(tǒng)程序電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)為例，闡述經(jīng)驗(yàn)法設(shè)計(jì)氣動(dòng)程序電控系統(tǒng)的過程及控制信號(hào)干涉消除的方法。

1 定尺切斷裝置氣動(dòng)系統(tǒng)工作過程

定尺切斷裝置氣動(dòng)系統(tǒng)原理圖如圖1所示。生產(chǎn)過程中，當(dāng)產(chǎn)品達(dá)到預(yù)定尺寸時(shí)，電磁線圈CT1得電，夾緊缸5（A缸）伸出，產(chǎn)品被夾緊，行程開關(guān)a1發(fā)信，電磁線圈 CT2得電，切割缸6（B缸）帶動(dòng)切割刀片伸出進(jìn)行切割。切割完畢后觸發(fā)行程開關(guān)b1，CT2失電，電磁換向閥2在彈簧的作用下復(fù)位，切割缸B縮回，縮回到位后觸發(fā)行程開關(guān)b0，CT1失電，電磁換向閥1在彈簧的作用下復(fù)位，夾緊缸A縮回，等待下一次切割。

圖1 定尺切斷裝置氣動(dòng)系統(tǒng)原理圖

2 氣動(dòng)程序電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

根據(jù)上述分析，定尺切斷裝置氣動(dòng)系統(tǒng)工作過程可簡(jiǎn)化為A+→B+→B-→A-。下面利用經(jīng)驗(yàn)法設(shè)計(jì)氣動(dòng)程序電控系統(tǒng)的步驟進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2.1 步序線控制信號(hào)總圖

定尺切斷裝置氣動(dòng)系統(tǒng)的步序線控制信號(hào)總圖如圖2所示，凸起的為1，未凸起的為0。

圖2 步序線控制信號(hào)總圖

2.2 控制信號(hào)干涉的消除

由圖2可知：2號(hào)步序線和4號(hào)步序線上的a0、a1、b0、b1均為0、1、1、0，控制信號(hào)完全一樣。4號(hào)步序線上的b0是A-的啟動(dòng)信號(hào)，無論與4號(hào)步序線上的其它控制信號(hào)怎么組合均與2號(hào)步序線上的控制信號(hào)一致。這就是說，在2號(hào)步序線上A會(huì)提前縮回，這與要求的動(dòng)作順序不符，動(dòng)作過程紊亂。為了避免此現(xiàn)象，必須引入額外的繼電器（記為K1），讓它與b0組合形成新的控制信號(hào)，從而與2號(hào)步序線上的控制信號(hào)區(qū)分開。

圖3 引入K1后的步序線控制總圖

一個(gè)工作循環(huán)結(jié)束后，下一個(gè)工作循環(huán)由1號(hào)步序線上的控制信號(hào)a0啟動(dòng)（即a0控制A+），但此時(shí)控制信號(hào)b0仍處于發(fā)信狀態(tài)（b0控制A-），控制A缸動(dòng)作的電磁換向閥兩端同時(shí)有控制信號(hào)（a0和 b0）輸入，產(chǎn)生干擾，換向閥閥芯不知如何運(yùn)動(dòng)，程序動(dòng)作紊亂。為消除此干擾，1號(hào)步序線上的控制信號(hào)a0啟動(dòng)前，控制信號(hào)b0必須消除。所以，繼電器K1的啟動(dòng)信號(hào)為3號(hào)步序線上的b1，關(guān)斷信號(hào)為1號(hào)步序線上的。引入K1后的步序線控制信號(hào)總圖如圖3所示。

2.3 繪制電氣控制狀態(tài)時(shí)序邏輯圖和控制電路

1）第1個(gè)動(dòng)作A+。

A+的啟動(dòng)信號(hào)為瞬時(shí)信號(hào)SB1，主控線圈CT1的得電需求從1號(hào)步序線一直到4號(hào)步序線，啟動(dòng)信號(hào)較主控線圈得電需求短，需采用自保持電路。

啟動(dòng)信號(hào)較主控線圈得電需求短，采用的自保持電路主要有兩種：當(dāng)有一控制信號(hào)發(fā)生在主控線圈得電需求的關(guān)斷時(shí)序線上時(shí)，用該控制信號(hào)的常閉觸點(diǎn)關(guān)斷，組成繼電器自保持電路；當(dāng)有一控制信號(hào)發(fā)生在啟動(dòng)信號(hào)動(dòng)作之前，結(jié)束在主控線圈得電需求的關(guān)斷時(shí)序線上時(shí)，用該控制信號(hào)的常開觸點(diǎn)關(guān)斷，組成繼電器自保持電路［1-2］。

由電器控制狀態(tài)時(shí)序邏輯圖可知：控制信號(hào)b0與繼電器K1相與形成的新的控制信號(hào)的常閉觸點(diǎn)出現(xiàn)在主控線圈CT1得電需求的關(guān)斷時(shí)序線上，所以控制A+的自保持電路的啟動(dòng)信號(hào)為SB1，關(guān)斷信號(hào)為。

2）第2個(gè)動(dòng)作B+。

B+的啟動(dòng)信號(hào)為a1（從2號(hào)步序線開始，4號(hào)步序線結(jié)束），主控線圈CT2的得電需求從2號(hào)步序線到3號(hào)步序線，啟動(dòng)信號(hào)較主控線圈得電需求長(zhǎng)，需找一控制信號(hào)與啟動(dòng)信號(hào)相與形成新的控制信號(hào)，此新控制信號(hào)與主控線圈的得電需求一致，形成是門電路。

由電器控制狀態(tài)時(shí)序邏輯圖可知：?jiǎn)?dòng)信號(hào)a1與關(guān)斷信號(hào)相與后正好與主控線圈CT2得電需求一致。所以控制B+的是門電路由a1和CT2串聯(lián)組成。

3）第3個(gè)動(dòng)作B-、第4個(gè)動(dòng)作A-。

A缸和B缸的動(dòng)作由帶復(fù)位彈簧的二位五通單電控電磁換向閥控制，主控線圈CT1、CT2失電后，B-、A-由換向閥的彈簧復(fù)位自動(dòng)完成，無需設(shè)計(jì)電路控制。

通過上面的分析繪制出電器控制狀態(tài)時(shí)序邏輯圖、PLC梯形圖及PLC外部接線圖，如圖4、圖5和圖6所示。圖5中的I0.0～I(xiàn)0.4表示輸入、Q0.0～Q0.1表示輸出、M0.1～M0.3為PLC內(nèi)部繼電器，對(duì)應(yīng)元件如表1所示。

圖4 電器控制狀態(tài)時(shí)序邏輯圖

圖5 PLC梯形圖

圖6 PLC外部接線圖

3 結(jié)語

本文設(shè)計(jì)的電控系統(tǒng)成功應(yīng)用于產(chǎn)品的切斷。實(shí)踐證明，引入隔離繼電器消除控制信號(hào)干擾的設(shè)計(jì)方法合理；經(jīng)驗(yàn)法設(shè)計(jì)氣動(dòng)電控系統(tǒng)的流程正確。

表1 接口對(duì)應(yīng)表

［1］ 廖傳林，李維揚(yáng).液壓與氣動(dòng)技術(shù)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011.

［2］ 廖傳林，李維揚(yáng).液壓傳動(dòng)程序電氣控制經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法優(yōu)化分析［J］.機(jī)床與液壓，2013（8）：121-123.

（編輯：?jiǎn)?迪）

Empirical Design Method in the Electrical Control of Pneumatic Program

YUAN Xiaohui1， CAI Yifei2
（1.Wuhan Vocational College of Software and Engineering,Wuhan 430205,China; 2.ALSTOM Engineering&Technology Co.,Ltd.,Wuhan 430061,China）

Interference signal process is the key technology in the empirical design method of the pneumatic program electrical control.An electrical control design of pneumatic program for the cut-off device is taken as an example,the design process is explained,and the elimination method of interference signal using the isolation relay is introduced.

pneumatic drive;electronic control system;interference signal;timing logic diagram

TP 272

A

1002－2333（2014）04－0124－02

袁小會(huì)（1980—），講師，主要從事機(jī)械設(shè)計(jì)及電氣控制、模具設(shè)計(jì)方面的教學(xué)與研究。

2014-02-19

湖北省教育廳科研項(xiàng)目（B20128803）