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1、1,6 气动逻辑元件及逻辑控制回路,61 概述,611 逻辑代数,逻辑代数其变量只允许取两个值：“1”或“0”。这里的“1”和“0”并不代表数字，而是代表逻辑系统中两个对立着的基本状态。,1）逻辑代数基本规律,2,(1)逻辑代数中的某一变量(如a)其值不为“1”即为“0”，不为“0”即为“1”。即a的状态不为“0”必为“1”，不为“1”必为“0”。,(2)两个以上的条件同时存在时，才出现某一结果，称为“逻辑乘”或“逻辑与”，可用下列逻辑函数(或称逻辑表达式)加以表示：,或,如果有两个以上输入的与门组，则其逻辑表达式为：,3,(3)两个以上的条件中，只要有一个存在时，就出现某一种结果，称为“逻辑
2、或”或“逻辑加”，其逻辑表达式为：,(4)任意事物(变量)的“否定”或“反相”，称之为“逻辑非，它的符号是在自变量符号上画一横线来表示，其逻辑表达式为：,表示S的状态与a相反，读作a非。,4,(5)对于或，与、非三种逻辑真值的基本演算规定如表所示：,5,2、逻辑代数的基本运算规律,6,7,8,逻辑代数形式定理,9,3）逻辑函数的简化,简化逻辑函数有助于寻求使用元件最少和工作性能最可靠的最佳回路。,简化逻辑函数有两种方法，一是代数法：就是利用上述基本运算规律、公式和定理进行简化；一是利用卡诺图进行简化。,612 基本逻辑单元,逻辑单元实质上是按一定规律而动作的开关元件。,10,1）与门,11,2
3、）或门,12,3）非门,13,4）双稳,14,613 气动逻辑元件的分类及特点,气动逻辑元件是一种采用压缩空气为工作介质，通过元件内部的可动部件(如膜片等)的动作，改变气流流动的方向，而实现一定逻辑功能的流体控制元件。,1）气动逻辑元件的分类,（1）按工作压力分,可分为三种:高压元件，低压元件，微压元件。,15,（2）按逻辑功能分,可分为“或门”元件、“与门”元件，“非门”元件，“双稳”元件等。,（3）按结构形式来分,可分为：截止式元件，膜片式元件，滑阀式元件，球阀式元件，其它式气动逻辑元件。,2）气动逻辑元件的特点,（1）由于元件流通孔道较大，元件抗污染能力较强，对气源的净化程度要求低。,1
4、6,(2)元件的无功耗气量较低(与工作频率有关)。(3)元件的带负载能力强，可带动数量较多的元件。(4)在组成系统时，元件相互之间连接方便，匹配简单，调试容易。(5)适应能力较强,可用于强磁、辐射、易爆、粉尘，潮湿等条件恶劣的工作环境。,17,(6)响应速度较慢，不宜组成运算很复杂的控制系统。(7)由于元件中的可动部件存在,在强烈冲击和振动的工作环境中可能产生误动作。,18,62 高压截止式逻辑元件,621 高压截止式逻辑元件的特点,元件的阀芯是自由圆片或圆柱体，行程短，流量大。元件工作压力较高(0208MPa)可直接采用工厂动力源，对气源净化程度的要求低，比较适用于一般的程序控制系统。,19
5、,元件带有显示和手动装置，便于检查和维修，元件的安装底面上带有定位销和“O”形密封圈，便于安装。元件品种较为齐全可方便地组成逻辑控制系统。,622 高压截止式逻辑元件的工作原理及结构,1）是门和与门元件,20,“是门”元件可用作波形整形，隔离、放大。,“是门”元件,21,“与门”元件,22,2）或门元件,或门元件,23,3）非门和禁门元件,非门元件,24,禁门元件,25,4）或非元件,或非元件,26,5）双稳元件,双稳元件,27,6）单记忆元件,单记忆元件,28,7）顺序与元件,顺序与元件,29,63 滑阀式逻辑元件,常规的二位三通或二位五通气动换向阀即可视为滑阀式逻辑元件。,滑阀式逻辑元件工
6、作压力范围较大，一般为0.30.8MPa，工作可靠，流量较大，响应时间一般在十几毫秒左右，比截止式元件稍慢，是一种多功能元件，可作小功率阀直接使用。,30,1）是门,“是门”回路,31,“与门”回路,2）与门,32,3）或门元件,或门回路,33,4）非门,非门回路,34,禁门元件,5）禁门,35,6）或非元件,或非回路,36,与非回路,7）与非门,37,8）双稳（双输出记忆元件）,双稳回路,38,9）单记忆元件,单记忆回路,39,10）延时回路,作用：当有信号a时，需延时t时间后s才有输出，调节气阻R气容C可调t。回路要求a持续时间大于t。,逻辑符号：,逻辑回路：,40,11）脉冲回路,作用：
7、回路可把长信号a变为一脉冲信号s输出，脉冲宽度可由气阻R、气容C调节。回路要求a的持续时间大于脉冲宽度t。,逻辑符号：,逻辑回路：,41,64 其它逻辑元件,641 高压膜片式逻辑元件,高压膜片式逻辑元件是由带阀口的气室和能够摆动的膜片构成。当采用一定手段使膜片的两侧造成压力差时，即可迫使膜片向某一侧摆动，从而关闭或打开相应的阀口，使气流的流向、流路切换，以实现各种逻辑功能及控制功能。,42,其基本单元是三门元件。整个元件有三个通道。当a 有信号，b与s 的通路被切断，s 无输出；当a 无信号，b 输入信号才从s口输出。,逻辑符号,43,642 双膜片式逻辑元件,双膜片式逻辑元件工作压力为0.
8、10.2MPa,响应时间快，可达2ms，元件体积小，使用寿命较长。,这种元件有a、b、c、d四个信号输入口，一个输出口S。,44,45,46,47,643 射流元件,1）射流及射流的几种效应,(1)什么是射流,射流就是一束喷出的快速流动的流体。,(2)射流的卷吸作用,射流能卷吸周围的流体和它一起向前运动，称为射流的卷吸作用。,48,(3)射流的附壁效应,如果在射流两侧放置一对挡板，并使如果把两块挡板向喷嘴靠近，当挡板移到某一定距离时，且两块挡板至喷嘴的距离不等(称位差)，这时就会发现，从喷嘴喷出的射流将在一瞬间改变了流向并附在较近的挡板壁上流动，这种现象，就叫做射流的“附壁效应”。,49,50
9、,2）常用的几种射流元件,(1)附壁式射流元件,a、双稳元件,51,b、或非元件,52,（2）动量交换式射流元件,这类射流元件主要是利用两股相互作用自由射流的动量交换，而形成一股新射流的原理制成。,53,(3)紊流式射流元件,紊流式射流元件是利用控制流使主射流由层流变成紊流的一种“或非”元件。,54,65 气动逻辑控制回路的设计,设计步骤：,1、根据控制要求，列出真值表；,2、由真值表写出逻辑式；,3、化简逻辑式：,（1）逻辑代数法；,（2）卡诺图法；,4、画出回路图：,（1）画逻辑框图；,（2）画气动原理图。,55,例1：,设一条传输带上有三个工序，依次为A、B、C，当遇到下述某一情况时，则
10、传输带停机，否则即为开机：1、A、B、C都停止工作；2、A工作而B不工作，不管C是否工作；3、B工作而C不工作，不管A是否工作。试设计传输带开、停机控制回路。,56,解：,设传输带开、关机信号为S，且S=1表示开机，S=0表示关机；工序A、B、C工作为“1”，不工作为“0”。则可得：,1、由控制要求列出真值表,57,2、由真值表可写出开机信号S的逻辑函数式：,3、化简逻辑函数式：,58,4、画逻辑框图：,5、画气动原理图：,59,例2：,某厂有四个气动阀门A、B、C、D，它们在生产中可能出现的情况有以下十种：1、A、B、C、D都关；2、A、B、C关，D开；3、A、B关，C、D开；4、A、C关，
11、B、D开；5、A、D关，B、C开；6、C、D关，A、B开；7、D关，A、B、C开；8、B、C、D关，A开；9、B、C关，A、D开；10、B关，A、C、D开；以上十种情况中，第三、四、十种为不正常状态，要求在遇到此三种情况时用一汽笛报警。试设计气动报警线路。,60,解：,设：以“1”表示阀门开，以“0”表示阀门关，在不正常情况下报警信号J记作“1”，在正常情况下J为“0”。则有真值表如下：,由真值表可得逻辑函数式：,61,画卡诺图如左：,由卡诺图简化逻辑函数式：,其中表示该项在实际生产中不可能出现，其值可为“1”，也可为“0”。,由卡诺图简化逻辑函数式：,62,由逻辑函数式画逻辑框图：,画气动原理图：,
