二、运动图

1.位移-步进图

位移-步进图用于描述运动顺序。如图9-3所示,位移-步进图表明了执行器1A、2A气缸的运动顺序,位移根据步进顺序而记录。

如果控制系统中有多个执行器,它们以同样的方式画在一张图上。它们之间的关系可以通过比较步进关系而得出。

图9-2　原理图示例

图9-3　位移-步进图

在图9-3中共有两个气缸1A和2A,在第1步中,气缸1A伸出,然后气缸2A在第2步伸出。在第3步中,气缸1A缩回,第4步气缸2A缩回。步进编号5等于第1步。

2.控制图

在控制图中,控制元件的转换状态与步进或时间有关,转换时间不需要考虑。如图9-4所示控制图,表明了控制元件的转换状态(气缸1A的1V和气缸2A的2V)和在气缸1A末端位置之前的行程开关1S1的状态。

3.状态曲线图(全功能图)

状态曲线图是将运行过程和控制图结合为一体,线段代表了元件每步的状态,被称为状态曲线图,如图9-5所示。

图9-4　控制图

图9-5　状态曲线图

除了功能线,还可以将信号线画在全功能图中,如图9-6所示。信号线的方向是当信号状态改变时所发生的变化,信号线上的箭头表明信号流方向。

信号分支由信号线上的原点表示出来,由信号输出表示元件状态的改变。在“或”条件中,原点处于两信号线的结合处,多个信号独立地影响同一个对象的变化。在“与”条件中,不同信号的结合点处用斜线表示。只有当所有信号的状态都改变时,信号输出才发生变化。

图9-6　信号线示意图

(a)信号线;(b)或条件;(c)信号分支;(d)与条件

如图9-7所示,每个输入元件的符号在各自的信号线中画出。

图9-7　输入元件示意图

(a)输入元件,手动操作;(b)输入元件,机械操作

图9-8　带有信号线的步进-位移图

如图9-8所示,表明了下列信息:

(1)如果行程开关2S1被触发且按下1S1按钮后,气缸1A伸出。

(2)当气缸1A达到前进的末端位置时,行程开关1S3被触发,气缸2A伸出。

(3)当气缸2A达到前进的末端位置时,行程开关2S2被触发,气缸1A缩回。

(4)当气缸1A达到缩回末端位置时,行程开关1S2被触发,气缸2A缩回。

(5)当气缸2A达到缩回末端位置时,行程开关2S1被触发,再次回到初始状态。

符号说明是另外一种表明运动顺序的方式。在这种表示方式中,气缸符号说明为1A和2A。前进信号用“+”表示,缩回信号用“-”表示。

顺序1A+、2A+、2A-、1A-按照下列顺序执行:

气缸1A前进,气缸2A前进,气缸2A缩回,气缸1A缩回。

顺序1A+、2A+、1A-、2A-按照下列顺序执行:

气缸1A前进,气缸2A前进,气缸1A缩回,气缸2A缩回。

4.功能图

功能图清楚地说明了运动和传感顺序,可以一目了然地表达以过程为主的控制流程。如图9-9所示,它包含各个步骤,输入信号的逻辑连接以及转换到下一步的条件。但功能图并没有表达出结构和所使用装置的安装地点或导线走向。

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。

功能图由几个标准化图形符号编制而成,除表示步骤、转变、作用方向和指令符号外,若要使功能图更易理解,需使用逻辑连接符号,如图9-10所示。

图9-9　功能图结构示意

图9-10　功能图标准化图形符号组成

步骤符号:每一个控制步骤都用一个矩形方框表示,框内标明控制步骤的序号。

转变条件:两个步骤之间,标明转变到下一步骤的条件。

作用连接:作用线将各个步骤彼此连接起来。只有当作用方向不是自上至下时,才标出箭头,以示方向。

图9-11　应用案例功能图

指令符号:在分为三个部分的指令符号中,应标明如下内容:

指令类型,如“S”表明储存。

指令描述,如“液压缸1A顶出”。

指令序号,如“1”。

功能图应用案例分析:如图9-11所示,功能图清楚地说明了运动和传感顺序。图标描述了下列的顺序:

(1)气缸1A伸出(1A+),行程开关1S2被触发。

(2)行程开关1S2触发使气缸2A(2A+)伸出。

(3)气缸2A伸出并触发2S2。行程开关2S2触发,气缸2A缩回(2A-)。

(4)随后行程开关2S1被触发,使气缸1A缩回(1A-)。

(5)气缸1A完全缩回后触发1S1,可以开始下一个循环。

如图9-12所示,回路图说明了信号流以及各元件连接间的关系,回路图中不涉及机械位置的内容。回路中信号启动由顶部的行程开关控制。回路中包括了能源供给单元、信号输入单元、信号处理单元、控制元件和执行器。行程开关的位置标志在执行器上,元件和线路通过系统编号和通路连接编号而区分。

图9-12　回路图