液压与气动技术第七单元 气动程序控制系统
2005－ 06－ 20
2009年 7月 25日星期六深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术教学内容
气动基本回路 （重点）
气动程序控制回路 （难点）
2009年 7月 25日星期六深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术本章中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,即程序控制回路的设计 。 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 。
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。
0.绪论
2009年 7月 25日星期六深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术气动系统无论多么复杂，均由一些 特定功能的基本回路 组成。
在气动系统分析、设计前，先介绍一些气动基本回路和常用回路，
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、设计，以组成完善的气动控制。
应该指出，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、比较后采用。
1、气动基本回路
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1,气动回路的图形表示法工程上，气动系统回路图是以气动元件图型符号组合而成，故读者应对前述所有 气动元件的功能、符号与特性 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。定位回路图以系统中 元件实际的安装位置绘制,如图 12-1，这种方法使工程技术人员容易看出阀的安装位置,便于维修保养。
不定位回路图 不按元件的实际位置绘制,气动回路图根据信号流动方向,
从下向上绘制,各元件按其功能分类排列,依次顺序为 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 12-2 所示 。 本章主要使用此种回路表示法 。
1、气动基本回路
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1、气动基本回路
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1、气动基本回路
2009年 7月 25日星期六深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术为分清气动元件与气动回路的对应关系，图 12-3和图
12-4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，掌握这一点对于分析和设计气动程序控制系统非常重要。
1、气动基本回路
2009年 7月 25日星期六深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术气动基本回路
2009年 7月 25日星期六深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术气动基本回路
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1．数字命名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）
气动基本回路图内元件的命名
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2.英文字母命名在英文字母命名中,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 时的行程开关气动基本回路图内元件的命名
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3,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,阀芯未操纵时阀的位置 。
2,起始位置：阀已 安装在系统中并已通气供压 后,阀芯所处的位置应标明 。 如图
12-5所示的滚轮杠杆阀 （ 信号元件 ）,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,应表示成图 12-5（ b） 所示 。
对于单向滚轮杠杆阀，因其只能在单方向发出控制信号，因此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 12-6所示。
1、气动基本回路
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1、气动基本回路
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4,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避免交叉 。 如图 12-7
为管路表示方法 。
1、气动基本回路
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1,单作用气缸的控制控制单作用气缸的前进,后退必须 采用二位三通阀 。 如图 12-8所示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 。
2、气动常用回路
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2,双作用气缸的控制控制双作用气缸的前进,后退可以采用 二位四通阀如图 12-9（ a） 或二位五通阀 如图 12-9（ b） 。 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,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 3口或 5口排放,气缸活塞杆缩回 。
2、气动常用回路
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2、气动常用回路
3,利用梭阀的控制如图 12-10所示,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 。
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4,利用双压阀的控制如图 12-11所示回路是一个利用双压阀的双手操作回路,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 12-12所示的回路,
常用于安全保护回路 。
2、气动常用回路
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4,利用双压阀的控制最常用的双手操作回路还有如图 12-12
所示的回路,常用于安全保护回路 。
2、气动常用回路
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2、气动常用回路
5,单作用气缸的速度控制如图 12-13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 12-13（ 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 12-13（ b） 。
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
12-13（ 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 。
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6,双作用气缸的速度控制
2、气动常用回路
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7,增加单作用气缸及双作用气缸的速度图 12-15为增加单作用缸活塞后退的速度回路,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,减少排气阻力,故活塞可快速后退 。
图 12-16为增加 双作用气缸活塞前进的速度回路,双作用气缸前进时在气缸排气口加一个快速排气阀 1V1减小排气阻力 。
2、气动常用回路
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8,单作用气缸的间接控制对于 控制大缸径,大行程的 气缸运动时,应使用大流量控制阀作为主控阀,如图 12-17所示,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 。
2、气动常用回路
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9,双作用气缸的间接控制如图 12-18所示,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 。
2、气动常用回路
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10,行程阀控制的单往复回路如图 12-19所示回路的功能是当双作用气缸到达行程终点时自动后退 。 与图 12-18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,如一直按着 1S1时,活塞杆即使伸出碰到 1S2,也无法后退 。
2、气动常用回路
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11,压力控制的单往复回路如图 12-20所示为压力控制的单往复回路 。 按下按钮阀 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也会产生后退动作,也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 。
2、气动常用回路
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12,带行程检测的压力控制回路如图 12-21所示回路,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,如活塞腔气压达到顺序阀的调定压力时,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达行程终点且活塞腔压力达到预定压力值时,活塞才后退 。
2、气动常用回路
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13,利用延时阀控制的单往复回路如图 12-22所示回路,按下按钮阀 1S1后,主控阀 1V1换向,活塞前进,当延时阀设定时间到,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 。
2、气动常用回路
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14,带行程检测的时间控制回路如图 12-23所示回路,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,使活塞返回,完成一次往复循环 。
2、气动常用回路
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15,从两个不同地点控制双作用气缸的单往复运动如图 12-24所示回路,无论用手或用脚发出信号,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 1S2后立即后退 。
2、气动常用回路
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16,慢速前进,快速后退回路如图 12-25所示回路,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 。
2、气动常用回路
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1,单作用气缸控制；
2,双作用气缸控制；
3,利用梭阀的控制；
4,利用双压阀控制；
5,单作用气缸速度控制；
6,双作用气缸速度控制；
7,增加气缸运动速度；
气动基本回路
8,单作用气缸间接控制；
9,双作用气缸间接控制；
10,行程阀控制的单往复；
11,压力控制的单往复；
12,带行程检测的压力控制；
13,利用延时阀的单往复控制；
14,带行程检测的时间控制；
15,从不同地点控制的单往复回路 。
2009年 7月 25日星期六深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术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 。
那什么是 程序控制 呢？
所谓 程序控制,就是 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 。
3、气动程序控制回路
2009年 7月 25日星期六深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术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；
混合程序控制 。
气动程序控制回路
2009年 7月 25日星期六深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术时间程序控制 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,它是一种 开环的控制系统 。 图 12-26（ a） 所示为时间程序控制方框图 。
气动程序控制回路
2009年 7月 25日星期六深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术行程程序控制一般是 一个闭环程序控制系统,如图 12-26（ 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。
气动程序控制回路
2009年 7月 25日星期六深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术行程程序控制的 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 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。
气动程序控制回路
2009年 7月 25日星期六深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术气动程序控制回路,应用实例一
一台切割机，工作循环要求,脚踏开关一次则完成一次切割动作（铡刀切下 — 返回），为保证切断工件，铡刀必须在切断位置停留数秒。
另外要求切割速度可以调节以及为避免事故，
工作之前需盖防护罩。
2009年 7月 25日星期六深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术气动程序控制回路,切割机 实例分析
该设备组成－执行元件,双作用气缸 A控制铡刀 （回路图中元件命名方法）；
执行元件初始状态,A伸出,A＋
执行元件工作过程,A－,A＋，如何描述？
2009年 7月 25日星期六深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术气动程序控制回路,切割机 实例分析
切割机特殊要求：
1) 为保证切断工件，铡刀必须在切断位置停留数秒
2) 切割速度可以调节
3) 为避免事故，工作之前需盖防护罩
2009年 7月 25日星期六深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术气动程序控制回路,应用实例二
柔性制造系统中原料输入单元：
Distributi
on
观看录像
2009年 7月 25日星期六深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术气动程序控制回路：应用实例二首届中国青年机电一体化比赛现场
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柔性制造系统中原料输入单元,Distribution
该设备组成－执行元件,双作用推料气缸 A和摆动气缸 B（回路图中元件命名方法）；
执行元件初始状态,A伸出－ A＋
B左摆－ B－
执行元件工作过程,B＋ A－ A＋ B－
设备组成－发信开关,启动、停止、复位按钮（ 1S1），气缸到位传感器（ a0,a1,b0,b1）等。
2009年 7月 25日星期六深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术行程程序控制回路那如何表示执行元件和发信装置在工作过程中的状态呢？
气动程序控制回路,回路设计辅助图
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1,运动图：用来表示 执行元件的动作顺序及状态,按其坐标表示不同可分为：
位移 — 步骤图；
位移 — 时间图 。
气动程序控制回路,运动图
2009年 7月 25日星期六深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术该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：
A+B+B-A-。 （ 注,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 12-27所示 。
气动程序控制回路,位移－步骤图
2009年 7月 25日星期六深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术位移 — 步骤图仅表示执行元件的 动作顺序,执行元件动作的 快慢 则无法表示出来 。 而位移 — 时间图描述了控制系统中的执行元件的状态随时间的变化规律 。 如图 12-28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 ）,从该图中可清楚看出执行元件动作的快慢 。
气动程序控制回路,位移－时间图
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2,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 12-29所示,表示行程开关在步骤 2开启,而在步骤 4关闭 。
气动程序控制回路,控制图
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2,全功能图,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
12-30 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 12-31所示 。
气动程序控制回路,全功能图
2009年 7月 25日星期六深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术气动程序控制回路,全功能图作用
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采用单向滚轮杠杆阀；
采用延时阀；
采用中间记忆元件 。
气动程序控制回路,障碍信号的消除
2009年 7月 25日星期六深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术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 13-
33所示 。 用这种方法排除障碍信号结构简单,但靠它发信的 定位精度较低,需要设置固定挡块来定位,
气缸行程较短时不宜采用 。
气动程序控制回路,障碍信号的消除
2009年 7月 25日星期六深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术采用延时阀：
利用常通型延时阀消除障碍信号方法气动程序控制回路,障碍信号的消除
2009年 7月 25日星期六深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术采用中间记忆元件,常用于串级法中消除障碍信号,
它是一种有效的排障方法 。
气动程序控制回路,障碍信号的消除
2009年 7月 25日星期六深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术气动程序控制回路,回路设计
柔性制造系统中原料输入单元,Distribution
该设备组成－执行元件,双作用推料气缸 A和摆动气缸 B（回路图中元件命名方法）；
执行元件初始状态,A伸出－ A＋
B左摆－ B－
执行元件运动过程,B＋ A－ A＋ B－
设备组成－发信开关,启动、停止、复位按钮（ 1S1），气缸到位传感器（ a0,a1,b0,b1）等。
2009年 7月 25日星期六深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术气动程序控制回路,回路设计设 计 步 骤,
（ 1） 出 A、
B两个 气缸及相应的双气控二位五通换 向 阀
（ 主控阀 ） 。 如图所示：
2009年 7月 25日星期六深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术气动程序控制回路,回路设计设计步骤：
（ 1） 出 A,B两个气缸及相应的双气控二位五通换向阀 （ 主控阀 ） 。 如图所示：
（ 2） 在主阀 1V1
和 1V2两端控制口标注 A+，
A-,B+,B-,
意旨 1V1阀 A+
处有信号,A
缸前进,其余相同 。
2009年 7月 25日星期六深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术应用实例分析与设计
2009年 7月 25日星期六深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术应用实例分析与设计设备分析此工作站由几个执行元件组成：
无杆气缸 —— A
双作用气缸 —— B
气爪 —— C
2009年 7月 25日星期六深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术应用实例分析与设计设备分析初始状态分析：
无杆气缸 —— A,处于最右端,为 A－
双作用气缸 —— B,处于最上端,为 B－
气爪 —— C,气爪张开,为 C－
2009年 7月 25日星期六深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术应用实例设计与分析设备分析工作过程分析：
双作用缸 B伸出到位,气爪 C夹紧,B缸缩回到位,无杆气缸 A向左运动,运动到位,B缸伸出到位,气爪 C松开到位,B缸缩回到位,A缸向右运动,运动到位,回到初始状态 。
B＋ C＋ B－ A＋ B＋ C－ B－ A－
2009年 7月 25日星期六深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术应用实例设计与分析设计回路初始状态,A－ B－ C－
工作过程,B＋ C＋ B－ A＋ B＋ C－ B－ A－
2009年 7月 25日星期六深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术气动程序控制回路,工业应用实例问题提出：
工业应用装置中的送料机构：
用 A,B两个气缸将工件从料仓中传递到滑槽 。 按下按钮,气缸 A伸出,将工件从料仓推出,
等待气缸 B将其推入输送滑槽 。
工件传递到位后,A缸回缩,接着 B缸回缩 。
要求,两个气缸的运动 速度 可以调节,同时需要检测伸出或回缩是否已经 到位 。
2009年 7月 25日星期六深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术工业应用实例分析与设计设备分析此工作站由几个执行元件组成：
推料气缸 —— A
推料气缸 —— B
2009年 7月 25日星期六深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术工业应用实例分析与设计设备分析初始状态分析：
推料气缸 —— A,处于缩回,为 A－
推料气缸 —— B,处于缩回,为 B－
2009年 7月 25日星期六深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术工业应用实例设计与分析设备分析工作过程分析,画出 位移－步骤图：
A＋,B＋,A－,B－
2009年 7月 25日星期六深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术工业应用实例设计与分析
1,使用 FluidSIM-P3.5软件设计气动程序控制回路；
2,根据设计的气动程序控制回路选择气动元件；
3,将气动元件组装为气动控制系统完成设备功能 。
2009年 7月 25日星期六深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术总 结：气动程序控制回路的设计步骤问题提出 分析：确定气动控制系统目标确定：气动控制系统特殊要求设计：设计一个气动系统方案方案实现：构造、组装和检查评价：核实气动系统性能
2009年 7月 25日星期六深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
4,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,
但对于较复杂的动作顺序,使用该法不经济 。 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 12-46所示 。
3 气动程序控制回路
2009年 7月 25日星期六深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
3 气动程序控制回路
2009年 7月 25日星期六深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术图 12-47说明了四级串级回路中输出信号的情形。仔细观察图 12-
47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,消除障碍信号比较容易,且建立在回路图的实际操作程序中，是一种 有规则可依的气动回路设计法 。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 。以下举例说明。
3 气动程序控制回路
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3 气动程序控制回路例 A,B两气缸的位移 — 步骤图如图 12-41所示，试用串级法设计其气动回路图。
设计步骤如下：
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3 气动程序控制回路设计步骤如下：
（ 1）气缸动作顺序 A+B+B-A-分组,分组的原则是同一组内每个英文字母只能出 现一次 。分组的组数即是 输出管路数 。分组的组数 越少越好,即
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3 气动程序控制回路设计步骤如下：
（ 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 12-48所示。
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3 气动程序控制回路设计步骤如下,
（ 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 。
① 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的供气口要接在第 I条输出管路上。
② 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 I输出管路改变为第 II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。
③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。
④ B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。
⑤ 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如下：
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3 气动程序控制回路设计步骤如下,
（ 5）按上述步骤画出气路图，
并加入启动按钮 1S1，由动作顺序要求知，起动按钮 1S1应接在 a0和第 II条输出管路之间，如图所示。
2009年 7月 25日星期六深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术练习题 图 12-50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。
其动作程序为 A+B+B-A-C+C-，位移 — 步骤图如图 12-51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，起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，系统必须停在起动位置，
并互锁防止再起动。
（ 3）操作紧急停止按钮后，所有气缸无论在任何位置均立即回到起始位置，只有互锁去除后才可再操作。
3 气动程序控制回路
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3 气动程序控制回路
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3 气动程序控制回路
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气动基本回路
气动程序控制回路设计总 结
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12-1 气缸的动作顺序如下，试用直觉法设计气动控制回路图。
（ 1） A+B+C+A-B-C-
（ 2） A+A-B+C+C-B-
（ 3） A+D+B+A-D-C+B-C-
12-2 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 。
思考题与习题
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Take a Break
2005－ 06－ 20
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气动基本回路 （重点）
气动程序控制回路 （难点）
2009年 7月 25日星期六深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术本章中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,即程序控制回路的设计 。 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 。
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。
0.绪论
2009年 7月 25日星期六深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术气动系统无论多么复杂，均由一些 特定功能的基本回路 组成。
在气动系统分析、设计前，先介绍一些气动基本回路和常用回路，
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、设计，以组成完善的气动控制。
应该指出，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、比较后采用。
1、气动基本回路
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1,气动回路的图形表示法工程上，气动系统回路图是以气动元件图型符号组合而成，故读者应对前述所有 气动元件的功能、符号与特性 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。定位回路图以系统中 元件实际的安装位置绘制,如图 12-1，这种方法使工程技术人员容易看出阀的安装位置,便于维修保养。
不定位回路图 不按元件的实际位置绘制,气动回路图根据信号流动方向,
从下向上绘制,各元件按其功能分类排列,依次顺序为 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 12-2 所示 。 本章主要使用此种回路表示法 。
1、气动基本回路
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1、气动基本回路
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1、气动基本回路
2009年 7月 25日星期六深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术为分清气动元件与气动回路的对应关系，图 12-3和图
12-4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，掌握这一点对于分析和设计气动程序控制系统非常重要。
1、气动基本回路
2009年 7月 25日星期六深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术气动基本回路
2009年 7月 25日星期六深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术气动基本回路
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1．数字命名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）
气动基本回路图内元件的命名
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2.英文字母命名在英文字母命名中,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 时的行程开关气动基本回路图内元件的命名
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3,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,阀芯未操纵时阀的位置 。
2,起始位置：阀已 安装在系统中并已通气供压 后,阀芯所处的位置应标明 。 如图
12-5所示的滚轮杠杆阀 （ 信号元件 ）,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,应表示成图 12-5（ b） 所示 。
对于单向滚轮杠杆阀，因其只能在单方向发出控制信号，因此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 12-6所示。
1、气动基本回路
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1、气动基本回路
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4,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避免交叉 。 如图 12-7
为管路表示方法 。
1、气动基本回路
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1,单作用气缸的控制控制单作用气缸的前进,后退必须 采用二位三通阀 。 如图 12-8所示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 。
2、气动常用回路
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2,双作用气缸的控制控制双作用气缸的前进,后退可以采用 二位四通阀如图 12-9（ a） 或二位五通阀 如图 12-9（ b） 。 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,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 3口或 5口排放,气缸活塞杆缩回 。
2、气动常用回路
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2、气动常用回路
3,利用梭阀的控制如图 12-10所示,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 。
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4,利用双压阀的控制如图 12-11所示回路是一个利用双压阀的双手操作回路,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 12-12所示的回路,
常用于安全保护回路 。
2、气动常用回路
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4,利用双压阀的控制最常用的双手操作回路还有如图 12-12
所示的回路,常用于安全保护回路 。
2、气动常用回路
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2、气动常用回路
5,单作用气缸的速度控制如图 12-13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 12-13（ 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 12-13（ b） 。
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
12-13（ 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 。
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6,双作用气缸的速度控制
2、气动常用回路
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7,增加单作用气缸及双作用气缸的速度图 12-15为增加单作用缸活塞后退的速度回路,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,减少排气阻力,故活塞可快速后退 。
图 12-16为增加 双作用气缸活塞前进的速度回路,双作用气缸前进时在气缸排气口加一个快速排气阀 1V1减小排气阻力 。
2、气动常用回路
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8,单作用气缸的间接控制对于 控制大缸径,大行程的 气缸运动时,应使用大流量控制阀作为主控阀,如图 12-17所示,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 。
2、气动常用回路
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9,双作用气缸的间接控制如图 12-18所示,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 。
2、气动常用回路
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10,行程阀控制的单往复回路如图 12-19所示回路的功能是当双作用气缸到达行程终点时自动后退 。 与图 12-18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,如一直按着 1S1时,活塞杆即使伸出碰到 1S2,也无法后退 。
2、气动常用回路
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11,压力控制的单往复回路如图 12-20所示为压力控制的单往复回路 。 按下按钮阀 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也会产生后退动作,也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 。
2、气动常用回路
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12,带行程检测的压力控制回路如图 12-21所示回路,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,如活塞腔气压达到顺序阀的调定压力时,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达行程终点且活塞腔压力达到预定压力值时,活塞才后退 。
2、气动常用回路
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13,利用延时阀控制的单往复回路如图 12-22所示回路,按下按钮阀 1S1后,主控阀 1V1换向,活塞前进,当延时阀设定时间到,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 。
2、气动常用回路
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14,带行程检测的时间控制回路如图 12-23所示回路,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,使活塞返回,完成一次往复循环 。
2、气动常用回路
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15,从两个不同地点控制双作用气缸的单往复运动如图 12-24所示回路,无论用手或用脚发出信号,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 1S2后立即后退 。
2、气动常用回路
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16,慢速前进,快速后退回路如图 12-25所示回路,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 。
2、气动常用回路
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1,单作用气缸控制；
2,双作用气缸控制；
3,利用梭阀的控制；
4,利用双压阀控制；
5,单作用气缸速度控制；
6,双作用气缸速度控制；
7,增加气缸运动速度；
气动基本回路
8,单作用气缸间接控制；
9,双作用气缸间接控制；
10,行程阀控制的单往复；
11,压力控制的单往复；
12,带行程检测的压力控制；
13,利用延时阀的单往复控制；
14,带行程检测的时间控制；
15,从不同地点控制的单往复回路 。
2009年 7月 25日星期六深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术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 。
那什么是 程序控制 呢？
所谓 程序控制,就是 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 。
3、气动程序控制回路
2009年 7月 25日星期六深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术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；
混合程序控制 。
气动程序控制回路
2009年 7月 25日星期六深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术时间程序控制 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,它是一种 开环的控制系统 。 图 12-26（ a） 所示为时间程序控制方框图 。
气动程序控制回路
2009年 7月 25日星期六深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术行程程序控制一般是 一个闭环程序控制系统,如图 12-26（ 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。
气动程序控制回路
2009年 7月 25日星期六深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术行程程序控制的 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 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。
气动程序控制回路
2009年 7月 25日星期六深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术气动程序控制回路,应用实例一
一台切割机，工作循环要求,脚踏开关一次则完成一次切割动作（铡刀切下 — 返回），为保证切断工件，铡刀必须在切断位置停留数秒。
另外要求切割速度可以调节以及为避免事故，
工作之前需盖防护罩。
2009年 7月 25日星期六深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术气动程序控制回路,切割机 实例分析
该设备组成－执行元件,双作用气缸 A控制铡刀 （回路图中元件命名方法）；
执行元件初始状态,A伸出,A＋
执行元件工作过程,A－,A＋，如何描述？
2009年 7月 25日星期六深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术气动程序控制回路,切割机 实例分析
切割机特殊要求：
1) 为保证切断工件，铡刀必须在切断位置停留数秒
2) 切割速度可以调节
3) 为避免事故，工作之前需盖防护罩
2009年 7月 25日星期六深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术气动程序控制回路,应用实例二
柔性制造系统中原料输入单元：
Distributi
on
观看录像
2009年 7月 25日星期六深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术气动程序控制回路：应用实例二首届中国青年机电一体化比赛现场
2009年 7月 25日星期六深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术气动程序控制回路,实例分析
柔性制造系统中原料输入单元,Distribution
该设备组成－执行元件,双作用推料气缸 A和摆动气缸 B（回路图中元件命名方法）；
执行元件初始状态,A伸出－ A＋
B左摆－ B－
执行元件工作过程,B＋ A－ A＋ B－
设备组成－发信开关,启动、停止、复位按钮（ 1S1），气缸到位传感器（ a0,a1,b0,b1）等。
2009年 7月 25日星期六深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术行程程序控制回路那如何表示执行元件和发信装置在工作过程中的状态呢？
气动程序控制回路,回路设计辅助图
2009年 7月 25日星期六深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
1,运动图：用来表示 执行元件的动作顺序及状态,按其坐标表示不同可分为：
位移 — 步骤图；
位移 — 时间图 。
气动程序控制回路,运动图
2009年 7月 25日星期六深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术该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：
A+B+B-A-。 （ 注,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 12-27所示 。
气动程序控制回路,位移－步骤图
2009年 7月 25日星期六深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术位移 — 步骤图仅表示执行元件的 动作顺序,执行元件动作的 快慢 则无法表示出来 。 而位移 — 时间图描述了控制系统中的执行元件的状态随时间的变化规律 。 如图 12-28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 ）,从该图中可清楚看出执行元件动作的快慢 。
气动程序控制回路,位移－时间图
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2,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 12-29所示,表示行程开关在步骤 2开启,而在步骤 4关闭 。
气动程序控制回路,控制图
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2,全功能图,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
12-30 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 12-31所示 。
气动程序控制回路,全功能图
2009年 7月 25日星期六深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术气动程序控制回路,全功能图作用
2009年 7月 25日星期六深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术
采用单向滚轮杠杆阀；
采用延时阀；
采用中间记忆元件 。
气动程序控制回路,障碍信号的消除
2009年 7月 25日星期六深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术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 13-
33所示 。 用这种方法排除障碍信号结构简单,但靠它发信的 定位精度较低,需要设置固定挡块来定位,
气缸行程较短时不宜采用 。
气动程序控制回路,障碍信号的消除
2009年 7月 25日星期六深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术采用延时阀：
利用常通型延时阀消除障碍信号方法气动程序控制回路,障碍信号的消除
2009年 7月 25日星期六深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术采用中间记忆元件,常用于串级法中消除障碍信号,
它是一种有效的排障方法 。
气动程序控制回路,障碍信号的消除
2009年 7月 25日星期六深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术气动程序控制回路,回路设计
柔性制造系统中原料输入单元,Distribution
该设备组成－执行元件,双作用推料气缸 A和摆动气缸 B（回路图中元件命名方法）；
执行元件初始状态,A伸出－ A＋
B左摆－ B－
执行元件运动过程,B＋ A－ A＋ B－
设备组成－发信开关,启动、停止、复位按钮（ 1S1），气缸到位传感器（ a0,a1,b0,b1）等。
2009年 7月 25日星期六深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术气动程序控制回路,回路设计设 计 步 骤,
（ 1） 出 A、
B两个 气缸及相应的双气控二位五通换 向 阀
（ 主控阀 ） 。 如图所示：
2009年 7月 25日星期六深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术气动程序控制回路,回路设计设计步骤：
（ 1） 出 A,B两个气缸及相应的双气控二位五通换向阀 （ 主控阀 ） 。 如图所示：
（ 2） 在主阀 1V1
和 1V2两端控制口标注 A+，
A-,B+,B-,
意旨 1V1阀 A+
处有信号,A
缸前进,其余相同 。
2009年 7月 25日星期六深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术应用实例分析与设计
2009年 7月 25日星期六深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术应用实例分析与设计设备分析此工作站由几个执行元件组成：
无杆气缸 —— A
双作用气缸 —— B
气爪 —— C
2009年 7月 25日星期六深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术应用实例分析与设计设备分析初始状态分析：
无杆气缸 —— A,处于最右端,为 A－
双作用气缸 —— B,处于最上端,为 B－
气爪 —— C,气爪张开,为 C－
2009年 7月 25日星期六深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术应用实例设计与分析设备分析工作过程分析：
双作用缸 B伸出到位,气爪 C夹紧,B缸缩回到位,无杆气缸 A向左运动,运动到位,B缸伸出到位,气爪 C松开到位,B缸缩回到位,A缸向右运动,运动到位,回到初始状态 。
B＋ C＋ B－ A＋ B＋ C－ B－ A－
2009年 7月 25日星期六深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术应用实例设计与分析设计回路初始状态,A－ B－ C－
工作过程,B＋ C＋ B－ A＋ B＋ C－ B－ A－
2009年 7月 25日星期六深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术气动程序控制回路,工业应用实例问题提出：
工业应用装置中的送料机构：
用 A,B两个气缸将工件从料仓中传递到滑槽 。 按下按钮,气缸 A伸出,将工件从料仓推出,
等待气缸 B将其推入输送滑槽 。
工件传递到位后,A缸回缩,接着 B缸回缩 。
要求,两个气缸的运动 速度 可以调节,同时需要检测伸出或回缩是否已经 到位 。
2009年 7月 25日星期六深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术工业应用实例分析与设计设备分析此工作站由几个执行元件组成：
推料气缸 —— A
推料气缸 —— B
2009年 7月 25日星期六深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术工业应用实例分析与设计设备分析初始状态分析：
推料气缸 —— A,处于缩回,为 A－
推料气缸 —— B,处于缩回,为 B－
2009年 7月 25日星期六深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术工业应用实例设计与分析设备分析工作过程分析,画出 位移－步骤图：
A＋,B＋,A－,B－
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1,使用 FluidSIM-P3.5软件设计气动程序控制回路；
2,根据设计的气动程序控制回路选择气动元件；
3,将气动元件组装为气动控制系统完成设备功能 。
2009年 7月 25日星期六深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术总 结：气动程序控制回路的设计步骤问题提出 分析：确定气动控制系统目标确定：气动控制系统特殊要求设计：设计一个气动系统方案方案实现：构造、组装和检查评价：核实气动系统性能
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4,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,
但对于较复杂的动作顺序,使用该法不经济 。 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 12-46所示 。
3 气动程序控制回路
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3 气动程序控制回路
2009年 7月 25日星期六深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术图 12-47说明了四级串级回路中输出信号的情形。仔细观察图 12-
47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,消除障碍信号比较容易,且建立在回路图的实际操作程序中，是一种 有规则可依的气动回路设计法 。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 。以下举例说明。
3 气动程序控制回路
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3 气动程序控制回路例 A,B两气缸的位移 — 步骤图如图 12-41所示，试用串级法设计其气动回路图。
设计步骤如下：
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3 气动程序控制回路设计步骤如下：
（ 1）气缸动作顺序 A+B+B-A-分组,分组的原则是同一组内每个英文字母只能出 现一次 。分组的组数即是 输出管路数 。分组的组数 越少越好,即
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3 气动程序控制回路设计步骤如下：
（ 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 12-48所示。
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3 气动程序控制回路设计步骤如下,
（ 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 。
① 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的供气口要接在第 I条输出管路上。
② 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 I输出管路改变为第 II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。
③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。
④ B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。
⑤ 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如下：
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3 气动程序控制回路设计步骤如下,
（ 5）按上述步骤画出气路图，
并加入启动按钮 1S1，由动作顺序要求知，起动按钮 1S1应接在 a0和第 II条输出管路之间，如图所示。
2009年 7月 25日星期六深圳职业技术学院 —— 液压与气动技术练习题 图 12-50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。
其动作程序为 A+B+B-A-C+C-，位移 — 步骤图如图 12-51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，起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，系统必须停在起动位置，
并互锁防止再起动。
（ 3）操作紧急停止按钮后，所有气缸无论在任何位置均立即回到起始位置，只有互锁去除后才可再操作。
3 气动程序控制回路
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3 气动程序控制回路
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3 气动程序控制回路
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气动基本回路
气动程序控制回路设计总 结
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12-1 气缸的动作顺序如下，试用直觉法设计气动控制回路图。
（ 1） A+B+C+A-B-C-
（ 2） A+A-B+C+C-B-
（ 3） A+D+B+A-D-C+B-C-
12-2 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 。
思考题与习题
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