单位文秘网 2021-07-05 08:14:30 点击: 次
摘 要 气压传动作为顺序控制系统中的重要组成部分,其设计的科学性与准确性,对保证顺序控制质量,推动控制系统自动化作业具有重要影响作用。鉴于此,本文以汽车工装设备顺序控制为研究对象,就顺序控制气动设计方法进行简要分析,用以提升顺序控制气动系统设计水平,优化气动系统设计环境,提升气动系统设计效率。
关键词 工装设备;顺序控制;气动设计
前言
气动系统是促进生产过程中自动化与机械化发展的重要手段,相对于其他传动和控制方式而言,气压传动与控制技术具备结构简单、使用安全、维修简便、防火、防爆、无污染、使用寿命长等优势,在工业自动化生产与加工中存在较强的适用性与实用性。因此,在高度注重生产与加工自动化、现代化发展的背景下,有必要加强控制系统中气动设计方法的研究,提升控制系统控制质量。
1 工装设备顺序控制与气动系统相关概述
1.1 工装设备顺序控制
顺序控制(Sequence control)在日常生产与生活中具有广泛应用,如机械手运动控制、工装设备生产线控制等。它是一种依据预定生产工艺顺序,保证各执行机构有序、自动执行动作的控制技术与方式。通常情况下,依据顺序控制特征,可将其分为“时间顺序控制”、“条件顺序控制”以及“逻辑顺序控制”三种类型[1]。基于顺序目标、顺序任务、顺序要求的确定,可构成顺序控制系统(Sequence Control System,简称SCS)进行某工艺系统或主要辅机多个终端控制元件的管控。SCS在汽车、锅炉领域具有广泛的应用性。
1.2 气动系统
气动(pneumatic)是“气压传动”的简称,气动设计的目标在于以压缩气体作为工作介质,利用多种元件进行科学组合形成具备不同功能的基本回路,并在各回路的共同作用下,实现信号与动力的有效传递与管控。气动系统在设备或机构控制系统中的应用,能够有效提升生产作业机械化水平。因此,气压传动与控制在推动生产自动化、机械化发展中发挥着至关重要的作用,在直线往复运动控制上,如工件装配、传递装置、工件定位等具有广泛的应用性。相对于其他传动和控制方式而言,气动技术具备结构简单、使用安全、维修简便、防火、防潮、防爆、无污染、使用寿命长、远距离输送、速冻可控制等优势,在工业自动化生产与加工中存在较强的适用性与实用性。
2 工装设备顺序控制气动设计思路
本文主要以汽车领域中的工装设备顺序控制系统为例,就工装设备顺序控制的气动设计方法进行探究。通常情况下,在工装设备顺序控制系统中,系统中各执行元件动作顺序的实现,需依据气动进行信号输入,遵循依据的气动逻辑进行具体体现。当设计的气动系统逻辑相对复杂时,传统的设计方法已经无法满足实际需求。对此,为提升设计质量与效率,需探寻一种简便、有规律性的顺序控制气动设计方法,指导设计人员实践作业。
由于工装设备顺序控制多为三执行元件的顺序动作,因此以三执行元件的气动顺序控制设计为例,具有典型性与代表性。假设某工装设备的执行机构为双作用气缸往复运行,A、B、C三只单杠活塞缸的活塞均能够进行完全伸出与收回。我们将完全回收且精致的状态称之为“原位状态”,将完全伸出且静止的状态称之为“出位状态”。在实践操作过程中,气缸动作顺序为:初始状态时(0步),A、B、C三只单杠活塞缸的气缸杆皆为原位状态,当放置工件后,开启气动开关,则设备按照“A缸伸出——停滞——B缸伸出——停滞——A缸收回C缸伸出——停滞——C缸回收——停止——B缸收回”的顺序循环作业。在此过程中,系统启动动作的产生需保证A缸位于原位状态,当A缸伸出后,触发信号给B缸,则B缸气动并触发信号使得A缸收回C缸伸出。因此,系统启动信号为A缸原位信号与启动按钮信号的逻辑与结果,将两个元件进行串接。與此同时,为有效控制气缸动作,需在原位与出位中配置三通机动阀并利用双气控换向阀进行A、B、C三只单杠活塞缸伸出与收回的控制[2]。
3 工装设备顺序控制气动设计方法
依据上述设计思路可进行如下设计:首先,进行设计图纸绘制,即先绘制A缸与控制A缸的换向阀,实现A1机动阀与系统启动按钮逻辑与信号在A缸气控短空的有效接入,并依据顺序动作的相关需求,假设A缸已经身处并达到出位状态,并触发A2机动阀,从而进行B缸换向阀与B2机动阀的绘制,并实现A2信号与B缸换向阀气控端口的有效接入,依次类推,实现C缸及其换向阀、C2机动阀、C1机动阀和其相应内容的绘制,得到初级设计图。其次,根据系统工作原理对设计图进行进一步完善。分析发现,当系统启动后,A缸虽然伸出并达到出位状态,但B缸与C缸并未达到设计要求产生动作,其原因在于双气控换向阀进行工作时,气控两端信号的同时产生,形成互动干扰。因此,在设计过程中应注意信号干扰的消除。即在产生干扰信号的位置串接二位三通双气控换向阀,改变元件支路去路状态,一端进行干扰信号消除,一端施加控制信号,维护气路正常运行[3]。在本次设计中,B缸伸出后,B2机动阀会产生影响C缸收回的干扰信号,C缸处于原位状态后,C1机动阀会产生影响B缸动作的干扰信号。对此,需在B2机动阀支路中串联二位三通双气控换向阀,保证A缸收回C缸伸出动作的实现;在C1机动阀串联二位三通双气控换向阀,消除干扰信号对B缸回收的影响,由于C1机动阀已经接入该支路中,可选择C2进行恢复气路的控制。
4 结束语
总而言之,顺序控制是工装设备生产过程中应用较为广泛的控制方式,在规范生产动作,提升工装设备生产质量上具有积极影响作用。为保证顺序控制作用的有效发挥,在进行工装设备顺序控制系统气动设计时,应明确工作顺序以及动作之间触发的关系,并按照控制对象动作顺序、触发信号绘制顺序原理图,依据原理图进行气动系统回路的优化,提升工装设备顺序控制质量与效率,保证顺序控制的多元件并行作业。
参考文献
[1] 卢小辉.多功能气动实验台的系统设计[J].新技术新工艺,2017, (04):15-18.
[2] 赵磊,张宝平,郭宇.汽车发动机试验用非标工装设备模块化、集成化设计[J].汽车实用技术,2017,(04):96-99.
[3] 胡伟,董海军,黄桂芸.纯气动系统中的多执行元件顺序动作功能设计[J].液压与气动,2014,(06):111-113.
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