氣動(dòng)控制閥的定義分類及工作原理詳解

1、氣動(dòng)控制閥(Pneumatic control valves)氣動(dòng)控制閥是指在氣動(dòng)系統(tǒng)中控制氣流的壓力、流量和流動(dòng)方向，并保證氣動(dòng)執(zhí)行元件或機(jī)構(gòu)正常工作的各類氣動(dòng)元件。氣動(dòng)控制閥的結(jié)構(gòu)可分解成閥體(包含閥座和閥孔等)和閥心兩部分，根據(jù)兩者的相對(duì)位置，有常閉型和常開型兩種。閥從結(jié)構(gòu)上可以分為：截止式、滑柱式和滑板式三類閥。一、氣動(dòng)控制閥的分類氣動(dòng)控制閥是指在氣動(dòng)系統(tǒng)中控制氣流的壓力、流量和流動(dòng)方向，并保證氣動(dòng)執(zhí)行元件或機(jī)構(gòu)正常工作的各類氣動(dòng)元件?？刂坪驼{(diào)節(jié)壓縮空氣壓力的元件稱為壓力控制閥。國(guó)內(nèi)知名的生產(chǎn)廠家有上海權(quán)工閥門設(shè)備有限公司和湖南新興水電設(shè)備有限公司。其公司是機(jī)械工業(yè)部、化工部、中國(guó)化工

2、裝備總公司定點(diǎn)管理生產(chǎn)企業(yè)。其產(chǎn)品在業(yè)內(nèi)有一定的價(jià)格優(yōu)勢(shì)和技術(shù)優(yōu)勢(shì)控制和調(diào)節(jié)壓縮空氣流量的元件稱為流量控制閥。改變和控制氣流流動(dòng)方向的元件稱為方向控制閥。除上述三類控制閥外，還有能實(shí)現(xiàn)一定邏輯功能的邏輯元件，包括元件內(nèi)部無可動(dòng)部件的射流元件和有可動(dòng)部件的氣動(dòng)邏輯元件。在結(jié)構(gòu)原理上，邏輯元件基本上和方向控制閥相同，僅僅是體積和通徑較小，一般用來實(shí)現(xiàn)信號(hào)的邏輯運(yùn)算功能。近年來，隨著氣動(dòng)元件的小型化以及PLC控制在氣動(dòng)系統(tǒng)中的大量應(yīng)用，氣動(dòng)邏輯元件的應(yīng)用范圍正在逐漸減小。 從控制方式來分，氣動(dòng)控制可分為斷續(xù)控制和連續(xù)控制兩類。在斷續(xù)控制系統(tǒng)中，通常要用壓力控制閥、流量控制閥和方向控制閥來實(shí)現(xiàn)程序動(dòng)作

3、;連續(xù)控制系統(tǒng)中，除了要用壓力、流量控制閥外，還要采用伺服、比例控制閥等，以便對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行連續(xù)控制。氣動(dòng)控制閥分類如圖4.1。二、氣動(dòng)控制閥和液壓閥的比較 (一) 使用的能源不同氣動(dòng)元件和裝置可采用空壓站集中供氣的方法，根據(jù)使用要求和控制點(diǎn)的不同來調(diào)節(jié)各自減壓閥的工作壓力。液壓閥都設(shè)有回油管路，便于油箱收集用過的液壓油。氣動(dòng)控制閥可以通過排氣口直接把壓縮空氣向大氣排放。(二) 對(duì)泄漏的要求不同液壓閥對(duì)向外的泄漏要求嚴(yán)格，而對(duì)元件內(nèi)部的少量泄漏卻是允許的。對(duì)氣動(dòng)控制閥來說，除間隙密封的閥外，原則上不允許內(nèi)部泄漏。氣動(dòng)閥的內(nèi)部泄漏有導(dǎo)致事故的危險(xiǎn)。對(duì)氣動(dòng)管道來說，允許有少許泄漏;而液壓管道的泄漏將造

4、成系統(tǒng)壓力下降和對(duì)環(huán)境的污染。(三) 對(duì)潤(rùn)滑的要求不同液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)為液壓油，液壓閥不存在對(duì)潤(rùn)滑的要求;氣動(dòng)系統(tǒng)的工作介質(zhì)為空氣，空氣無潤(rùn)滑性，因此許多氣動(dòng)閥需要油霧潤(rùn)滑。閥的零件應(yīng)選擇不易受水腐蝕的材料，或者采取必要的防銹措施。(四) 壓力范圍不同氣動(dòng)閥的工作壓力范圍比液壓閥低。氣動(dòng)閥的工作壓力通常為10bar以內(nèi)，少數(shù)可達(dá)到40bar以內(nèi)。但液壓閥的工作壓力都很高(通常在50Mpa以內(nèi))。若氣動(dòng)閥在超過最高容許壓力下使用。往往會(huì)發(fā)生嚴(yán)重事故。(五) 使用特點(diǎn)不同一般氣動(dòng)閥比液壓閥結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕，易于集成安裝，閥的工作頻率高、使用壽命長(zhǎng)。氣動(dòng)閥正向低功率、小型化方向發(fā)展，已出現(xiàn)功率只有

5、0.5W的低功率電磁閥。可與微機(jī)和PLC可編程控制器直接連接，也可與電子器件一起安裝在印刷線路板上，通過標(biāo)準(zhǔn)板接通氣電回路，省卻了大量配線，適用于氣動(dòng)工業(yè)機(jī)械手、復(fù)雜的生產(chǎn)制造裝配線等場(chǎng)合。三、 氣動(dòng)控制閥的結(jié)構(gòu)特性氣動(dòng)控制閥的結(jié)構(gòu)可分解成閥體(包含閥座和閥孔等)和閥心兩部分，根據(jù)兩者的相對(duì)位置，有常閉型和常開型兩種。閥從結(jié)構(gòu)上可以分為：截止式、滑柱式和滑板式三類閥。(一)截止式閥的結(jié)構(gòu)及特性截止式閥的閥心沿著閥座的軸向移動(dòng)，控制進(jìn)氣和排氣。圖4.2所示為二通截止式閥的基本結(jié)構(gòu)。圖4.2a中，在閥的P口輸入工作氣壓后，閥芯在彈簧和氣體壓力作用下緊壓在閥座上，壓縮空氣不能從A口流出;圖4.2b為

6、閥桿受到向下的作用力后，閥芯向下移動(dòng)，脫離閥座，壓縮空氣就能從P口流向A口輸出。這就是截止式閥的切換原理。 圖4.3所示的閥為常通型結(jié)構(gòu)。圖4.3a為初始狀態(tài)，與圖4.2a相反，閥心在彈簧力作用下離開閥座，壓縮空氣從P口流向A口輸出。圖4.3b為工作狀態(tài)，閥桿在向上的力作用下，閥心緊壓在閥座上關(guān)閉閥口，流道被關(guān)斷，A口沒有壓縮空氣流出。氣動(dòng)控制閥是控制、調(diào)節(jié)壓縮空氣的流動(dòng)方向、壓力和流量的氣動(dòng)元件，利用它們可以組成各種氣動(dòng)回路，使氣動(dòng)執(zhí)行元件按設(shè)計(jì)要求正常工作。13.1常用氣動(dòng)控制閥(Common pneumatic control valves)和液壓控制閥類似，常用的基本氣動(dòng)控制閥分為：氣

7、動(dòng)方向控制閥、氣動(dòng)壓力控制閥和氣動(dòng)流量控制閥。此外還有通過改變氣流方向和通斷以實(shí)現(xiàn)各種邏輯功能的氣動(dòng)邏輯元件。13.1.1 氣動(dòng)方向控制閥(Pneumatic direction control valves)氣動(dòng)方向控制閥是用來控制壓縮空氣的流動(dòng)方向和氣流通、斷的氣動(dòng)元件。 氣動(dòng)方向控制閥的分類氣動(dòng)方向控制閥和液壓系統(tǒng)的方向控制閥類似，也分為單向閥和換向閥，其分類方法也基本相同。但由于氣壓傳動(dòng)具有自己獨(dú)有的特點(diǎn)，氣動(dòng)方向控制閥可按閥芯結(jié)構(gòu)、控制方式等進(jìn)行分類。1截止式方向控制閥截止式方向控制閥的截止閥口和閥芯的關(guān)系如圖13.1，圖中用箭頭表示了閥口開啟后氣流的流動(dòng)方向。分析截止式方向控制閥具

8、有如下特點(diǎn)：1）用很小的移動(dòng)量就可以使閥完全開啟，閥的流通能力強(qiáng)，便于設(shè)計(jì)成結(jié)構(gòu)緊湊的大口徑閥。2）截止閥一般采用軟質(zhì)材料（如橡膠等）密封，當(dāng)閥門關(guān)閉后始終存在背壓，因此，密封性好、泄漏量小、勿須借助彈簧也能關(guān)閉。3）因背壓的存在，所以換向力較大，沖擊力也較大。不適合用于高靈敏度的場(chǎng)合。4）比滑柱式方向控制閥阻力損失小，抗粉塵能力強(qiáng)，對(duì)氣體的過濾精度要求不高。2. 滑柱式方向控制閥滑柱式氣動(dòng)方向控制閥工作原理與滑閥式液壓控制元件類似，這里不具體說明?；椒较蚩刂崎y的特點(diǎn)：1）閥芯較截止式長(zhǎng)，增加了閥的軸向尺寸，對(duì)動(dòng)態(tài)性能有不利影響，大通徑的閥一般不易采用滑柱式結(jié)構(gòu)；2）由于結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性，閥芯

9、處在靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，氣壓對(duì)閥芯的軸向作用力保持平衡，容易設(shè)計(jì)成氣動(dòng)控制中比較常用的具有記憶功能的閥；3）換向時(shí)由于不受截止式密封結(jié)構(gòu)所具有的背壓阻力，換向力較小；4）通用性強(qiáng)。同一基型閥只要調(diào)換少數(shù)零件便可改變成不同控制方式、不同通路的閥；同一只閥，改變接管方式，可以做多種閥使用。5）閥芯對(duì)介質(zhì)的雜質(zhì)比較敏感，需對(duì)氣動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行嚴(yán)格的過濾和潤(rùn)滑，對(duì)系統(tǒng)的維護(hù)要求高。 常用的氣動(dòng)方向控制閥1. 單向型方向控制閥1）單向閥單向閥的結(jié)構(gòu)原理如圖13.2。其工作原理和圖形符號(hào)和液壓?jiǎn)蜗蜷y一致，只不過氣動(dòng)單向閥的閥芯和閥座之間是靠密封墊密封的。2）或門型梭閥如圖13.3為或門型梭閥的結(jié)構(gòu)原理。其工作特點(diǎn)是不論

10、P1和P2哪條通路單獨(dú)通氣，都能導(dǎo)通其與A的通路；當(dāng)P1和P2同時(shí)通氣時(shí)，哪端壓力高，A就和哪端相通，另一端關(guān)閉，其邏輯關(guān)系為“或”，圖形符號(hào)如圖。3）與門型梭閥與門型梭閥又稱雙壓閥，結(jié)構(gòu)原理如圖13.4所示。其工作特點(diǎn)是只有P1和P2同時(shí)供氣，A口才有輸出；當(dāng)P1或P2單獨(dú)通氣時(shí)，閥芯就被推至相對(duì)端，封閉截止型閥口；當(dāng)P1和P2同時(shí)通氣時(shí)，哪端壓力低，A口就和哪端相通，另一端關(guān)閉，其邏輯關(guān)系為“與”，圖形符號(hào)如圖。4）快速排氣閥快速排氣閥是為加快氣體排放速度而采用的氣壓控制閥。如圖13.5為快速排氣閥的結(jié)構(gòu)原理。當(dāng)氣體從P通入時(shí)，氣體的壓力使唇型密封圈右移封閉快速排氣口e，并壓縮密封圈的唇邊

11、，導(dǎo)通P口和A口，當(dāng)P口沒有壓縮空氣時(shí)，密封圈的唇邊張開，封閉A和P通道，A口氣體的壓力使唇型密封圈左移，A、T通過排氣通道e連通而快速排氣（一般排到大氣中）。2. 換向型方向控制閥換向型方向控制閥（簡(jiǎn)稱換向閥），是通過改變氣流通道而使氣體流動(dòng)方向發(fā)生變化，從而達(dá)到改變氣動(dòng)執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)方向的目的。它包括氣壓控制換向閥、電磁控制換向閥、機(jī)械控制換向閥、人力控制換向閥和時(shí)間控制換向閥等。（1）氣壓控制換向閥氣壓控制換向閥是利用氣體壓力使主閥芯和閥體發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)而改變氣體流向的元件。1）氣壓控制換向閥的分類按控制方式不同分為加壓控制、卸壓控制和差壓控制三種。加壓控制是指所加的控制信號(hào)壓力是逐漸上升的

12、，當(dāng)氣壓增加到閥芯的動(dòng)作壓力時(shí)，主閥便換向；卸壓控制是指所加的氣控信號(hào)壓力是逐漸減小的，當(dāng)減小到某一壓力值時(shí)，主閥換向；差壓控制是使主閥芯在兩端壓力差的作用下?lián)Q向。氣控?fù)Q向閥按主閥結(jié)構(gòu)不同，又可分為截止式和滑閥式兩種主要型式?；y式氣控?fù)Q向閥的結(jié)構(gòu)和工作原理與液動(dòng)換向閥基本相同。在此只介紹截止式換向閥。2）截止式方向控制閥 圖13.6所示為二位三通單氣控截止式換向閥的結(jié)構(gòu)原理。圖示為 K口沒有控制信號(hào)時(shí)的狀態(tài)，閥芯4在彈簧2與P腔氣壓作用下右移，使P與A斷開，A與T導(dǎo)通；當(dāng) K口有控制信號(hào)時(shí)，推動(dòng)活塞5通過閥芯壓縮彈簧打開P與A通道，封閉A與T通道。圖示為常斷型閥，如果P、T換接則成為常通型。

13、這里，換向閥芯換位采用的是加壓的方法，所以稱為加壓控制換向閥。相反情況則為減壓控制換向閥。(2)電磁控制方向控制閥1) 單電控?fù)Q向閥由一個(gè)電磁鐵的銜鐵推動(dòng)換向閥芯移位的閥稱為單電控?fù)Q向閥。單電控?fù)Q向閥有單電控直動(dòng)換向閥和單電控先導(dǎo)換向閥兩種。如圖13.7為單電控直動(dòng)式電磁換向閥的工作原理?？侩姶盆F和彈簧的相互作用使閥芯換位實(shí)現(xiàn)換向。圖示為電磁鐵斷電狀態(tài)，彈簧的作用導(dǎo)通A、T通道，封閉P口通道；電磁鐵通電時(shí)，壓縮彈簧導(dǎo)通P、A通道，封閉T口通道。圖13.8為單電控先導(dǎo)換向閥的工作原理。它是用單電控直動(dòng)換向閥作為氣控主換向閥的先導(dǎo)閥來工作的。圖示為斷電狀態(tài)，氣控主換向閥在彈簧力的作用下，封閉P口，

14、導(dǎo)通A、T通道；當(dāng)先導(dǎo)閥帶電時(shí)，電磁力推動(dòng)先導(dǎo)閥芯下移，控制壓力P1推動(dòng)主閥芯右移，導(dǎo)通P、A通道，封閉T通道。類似于電液換向閥，電控先導(dǎo)換向閥適用于較大通徑的場(chǎng)合。2) 雙電控電磁換向閥由兩個(gè)電磁鐵的銜鐵推動(dòng)換向閥芯移位的閥稱為雙電控?fù)Q向閥。雙電控?fù)Q向閥有雙電控直動(dòng)換向閥和雙電控先導(dǎo)換向閥兩種。如圖13.9為雙電控直動(dòng)二位五通換向閥的工作原理。圖示為左側(cè)電磁鐵通電的工作狀態(tài)。其工作原理顯而易見，不再說明。注意，這里的兩個(gè)電磁鐵不能同時(shí)通電。這種換向閥具有記憶功能，即當(dāng)左側(cè)的電磁鐵通電后，換向閥芯處在右端位置，當(dāng)左側(cè)電磁鐵斷電而右側(cè)電磁鐵沒有通電前閥芯仍然保持在右端位置。圖13.10為雙電控先

15、導(dǎo)換向閥的工作原理，圖示為左側(cè)先導(dǎo)閥電磁鐵通電狀態(tài)。工作原理與單電控先導(dǎo)換向閥類似，不再敘述。(3)機(jī)械控制或人力控制方向換向閥通過機(jī)械或人力控制使換向閥芯換位的換向閥有機(jī)動(dòng)換向閥和手動(dòng)（腳踏）換向閥等。它們的換向原理很簡(jiǎn)單。如圖13.11為通過推桿工作的行程換向閥。圖13.12為通過杠桿和滾輪作用推動(dòng)推桿的行程換向閥；圖13.13為可通過式杠桿滾輪控制的行程換向閥，當(dāng)機(jī)械撞塊向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，壓下滾輪，實(shí)現(xiàn)換向動(dòng)作；當(dāng)撞塊通過滾輪后，閥芯在彈簧力的作用下回復(fù)；撞塊回程時(shí)，由于滾輪的頭部可彎折，閥芯不換向。此閥由A口輸出脈沖信號(hào)，常被用來排除回路中的障礙信號(hào)，簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)回路。（4）時(shí)間控制換向閥時(shí)間換

16、向閥是通過氣容或氣阻的作用對(duì)閥的換向時(shí)間進(jìn)行控制的換向閥。包括延時(shí)閥和脈沖閥。1）延時(shí)閥如圖13.14為二位三通氣動(dòng)延時(shí)閥的結(jié)構(gòu)原理。由延時(shí)控制部分和主閥組成。常態(tài)時(shí)，彈簧的作用使閥芯2處在左端位置。當(dāng)從K口通入氣控信號(hào)時(shí)，氣體通過可調(diào)節(jié)流閥4（氣阻）使氣容腔1充氣，當(dāng)氣容內(nèi)的壓力達(dá)到一定值時(shí)，通過閥芯壓縮彈簧使閥芯向右動(dòng)作，換向閥換向； 氣控信號(hào)消失后，氣容中的氣體通過單向閥快速卸壓，當(dāng)壓力降到某值時(shí)，閥芯左移，換向閥換向。2）脈沖閥脈沖閥是靠氣流經(jīng)過氣阻、氣容的延時(shí)作用，使輸入的長(zhǎng)信號(hào)變成脈沖信號(hào)輸出的閥。圖13.15為一滑閥式脈沖閥的結(jié)構(gòu)原理。P口有輸入信號(hào)時(shí)，由于閥芯上腔氣容中壓力較低

17、，并且閥芯中心阻尼小孔很小，所以閥芯向上移動(dòng)，使P、A相通，A口有信號(hào)輸出，同時(shí)從閥芯中心阻尼小孔不斷給上部氣容充氣，因?yàn)殚y芯的上、下端作用面積不等，氣容中的壓力上升達(dá)到某值時(shí)，閥芯下降封閉 P、A通道，A、T相通，A口沒有信號(hào)輸出。這樣，P口的連續(xù)信號(hào)就變成A口輸出的脈沖信號(hào)。13.1.2 氣動(dòng)壓力控制閥(Pneumatic pressure control valves)氣動(dòng)壓力控制閥在氣動(dòng)系統(tǒng)中主要起調(diào)節(jié)、降低或穩(wěn)定氣源壓力、控制執(zhí)行元件的動(dòng)作順序、保證系統(tǒng)的工作安全等作用。13.1.2.1 氣動(dòng)壓力控制閥的分類氣動(dòng)壓力控制閥分為減壓閥（調(diào)壓閥）、順序閥、安全閥等。13.1.2.2 常用

18、的氣動(dòng)壓力控制閥1減壓閥減壓閥是氣動(dòng)系統(tǒng)中的壓力調(diào)節(jié)元件。氣動(dòng)系統(tǒng)的壓縮空氣一般是由壓縮機(jī)將空氣壓縮，儲(chǔ)存在儲(chǔ)氣罐內(nèi)，然后經(jīng)管路輸送給氣動(dòng)裝置使用，儲(chǔ)氣罐的壓力一般比設(shè)備實(shí)際需要的壓力高，并且壓力波動(dòng)也較大，在一般情況下，需采用減壓閥來得到壓力較低并且穩(wěn)定的供氣。減壓閥按調(diào)節(jié)壓力的方式分為直動(dòng)式和先導(dǎo)式兩種。（1）直動(dòng)式減壓閥圖13.16為直動(dòng)式減壓閥的結(jié)構(gòu)原理。輸入氣流經(jīng)P1 進(jìn)入閥體，經(jīng)閥口2節(jié)流減壓后從P2口輸出，輸出口的壓力經(jīng)過阻尼孔4進(jìn)入膜片室，在膜片上產(chǎn)生向上的推力，當(dāng)出口的壓力P2瞬時(shí)增高時(shí)，作用在膜片上向上的作用力增大，有部分氣流經(jīng)溢流口和排氣口排出，同時(shí)減壓閥芯在復(fù)位彈簧1的

19、作用下向上運(yùn)動(dòng)，關(guān)小節(jié)流減壓口，使出口壓力降低；相反情況不難理解。調(diào)解手輪8就可以調(diào)節(jié)減壓閥的輸出壓力。采用兩個(gè)彈簧調(diào)壓的作用是調(diào)節(jié)的壓力更穩(wěn)定。（2）先導(dǎo)式減壓閥如圖13.17為某先導(dǎo)式減壓閥的結(jié)構(gòu)原理圖。與直動(dòng)式減壓閥相比，該閥增加了由噴嘴10、擋板11、固定節(jié)流孔5及氣室所組成的噴嘴擋板放大環(huán)節(jié)。當(dāng)噴嘴與擋板之間的距離發(fā)生微小變化時(shí)，就會(huì)使氣室中的壓力發(fā)生很明顯的變化，從而引起膜片6有較大的位移，去控制閥芯4的上下移動(dòng)，使進(jìn)氣閥口3開大或關(guān)小，提高了對(duì)閥芯控制的靈敏度，也就提高了閥的穩(wěn)壓精度。（3）定值器定值器是一種高精度的減壓閥，主要用于壓力定值。圖13.18為定值器的工作原理圖。它由

20、三部分組成：一是直動(dòng)式減壓閥的主閥部分；二是恒壓降裝置，相當(dāng)于一定差值減壓閥，主要作用是使噴嘴得到穩(wěn)定的氣源流量；三是噴嘴擋板裝置和調(diào)壓部分，起調(diào)壓和壓力放大作用，利用被它放大了的氣壓去控制主閥部分。由于定值器具有調(diào)定、比較和放大的功能，因而穩(wěn)壓精度高。定值器處于非工作狀態(tài)時(shí)，由氣源輸入的壓縮空氣進(jìn)人A室和E室。主閥芯2在彈簧1和氣源壓力作用下壓在截止閥座3上，使A室與B室斷開。進(jìn)人E室的氣流經(jīng)閥口（又稱為活門7）進(jìn)至F室，再通過節(jié)流孔5降壓后，分別進(jìn)人G室和D室。由于這時(shí)尚未對(duì)膜片12加力，擋板5與噴嘴4之間的間距較大，氣體從噴嘴10流出時(shí)的氣流阻力較小，C室及D室的氣壓較低，膜片8及4皆保

21、持原始位置。進(jìn)人H室的微量氣體主要部分經(jīng)B室通過溢流口從排氣口排出；另有一部分從輸出口排空。此時(shí)輸出口輸出壓力近似為零，由噴嘴流出而排空的微量氣體是維持噴嘴擋板裝置工作所必須的，因其為無功耗氣量，所以希望其耗氣量越小越好。定值器處于工作狀態(tài)時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)手柄14壓下彈簧13并推動(dòng)膜片12連同擋板11一同下移，擋板11與噴嘴10的間距縮小，氣流阻力增加，使C室和D室的氣壓升高。膜片4在D室氣壓的作用下下移，將溢流閥口關(guān)閉，并向下推動(dòng)主閥芯2，打開閥口，壓縮空氣即經(jīng) B室和H室由輸出口輸出。與此同時(shí)，H室壓力上升并反饋到膜片12上，當(dāng)膜片12所受的反饋?zhàn)饔昧εc彈簧力平衡時(shí)，定值器便輸出一定壓力的氣體。當(dāng)

22、輸入的壓力發(fā)生波動(dòng)，如壓力上升，若活門、進(jìn)氣閥芯2的開度不變，則B、F、H室氣壓瞬時(shí)增高，使膜片12上移，導(dǎo)致?lián)醢?1與噴嘴10之間的間距加大，C室和D室的氣壓下降。由于B室壓力增高，D室壓力下降，膜片4在壓差的作用下向上移動(dòng)，使主閥口減小，輸出壓力下降，直到穩(wěn)定在調(diào)定壓力上。此外，在輸入壓力上升時(shí)，E室壓力和F室瞬時(shí)壓力也上升，膜片8在上下壓差的作用下上移，關(guān)小活門口7。由于節(jié)流作用加強(qiáng)，F(xiàn)室氣壓下降，始終保持節(jié)流孔5的前后壓差恒定，故通過節(jié)流孔門的氣體流量不變，使噴嘴擋板的靈敏度得到提高。當(dāng)輸入壓力降低時(shí)，B室和H室的壓力瞬時(shí)下降，膜片12連同擋板11由于受力平衡破壞而下移，噴嘴10與擋板

23、11間的間距減小，C室和D室壓力上升，膜片8和4下移。膜片4的下移使主閥口開度加大，B室及H室氣壓回升，直到與調(diào)定壓力平衡為止。而膜片8下移，開大活門口，F(xiàn)室氣壓上升，始終保持節(jié)流孔5前后壓差恒定。同理，當(dāng)輸出壓力波動(dòng)時(shí)，將與輸入壓力波動(dòng)時(shí)得到同樣的調(diào)節(jié)。由于定值器利用輸出壓力的反饋?zhàn)饔煤蛧娮鞊醢宓姆糯笞饔每刂浦鏖y，使其能對(duì)較小的壓力變化作出反應(yīng)，從而使輸出壓力得到及時(shí)調(diào)節(jié)，保持出口壓力基本穩(wěn)定，定值穩(wěn)壓精度較高。2順序閥順序閥是根據(jù)入口處壓力的大小控制閥口啟閉的閥。目前應(yīng)用較多的是單向順序閥。如圖13.19為單向順序閥的結(jié)構(gòu)原理。當(dāng)氣流從P1口進(jìn)入時(shí)，單向閥反向關(guān)閉，壓力達(dá)到順序閥彈簧6調(diào)定

24、值時(shí)，閥芯上移，打開P、A通道，實(shí)現(xiàn)順序打開；當(dāng)氣流從P2口流入時(shí)，氣流頂開彈簧剛度很小的單向閥，打開P2、P1通道，實(shí)現(xiàn)單向閥的功能。3安全閥氣動(dòng)安全閥在系統(tǒng)中起安全保護(hù)作用。當(dāng)系統(tǒng)壓力超過規(guī)定值時(shí)，打開安全閥保證系統(tǒng)的安全。安全閥在氣動(dòng)系統(tǒng)中又稱溢流閥。其結(jié)構(gòu)型式很多，這里僅介紹幾例。如圖13.20a為直動(dòng)截止式安全閥結(jié)構(gòu)原理，當(dāng)壓力超過彈簧的調(diào)定值時(shí)頂開截止閥口；圖13.20b 為直動(dòng)膜片式安全閥結(jié)構(gòu)原理；圖13.21為氣動(dòng)控制先導(dǎo)式安全閥的結(jié)構(gòu)原理圖。它是靠作用在膜片上的控制口氣體的壓力和進(jìn)氣口作用在截止閥口的壓力進(jìn)行比較來進(jìn)行工作的。13.1.3 氣動(dòng)流量控制閥(Pneumatic

25、flow control valves)流量控制閥是通過改變閥的通流面積來實(shí)現(xiàn)流量控制的元件。流量控制閥包括節(jié)流閥、單向節(jié)流閥、排氣節(jié)流閥、柔性節(jié)流閥等。1節(jié)流閥節(jié)流閥原理很簡(jiǎn)單。節(jié)流口的形式有多種。常用的有針閥型、三角溝槽型和圓柱削邊型等。圖13.22a為圓柱削邊型閥口結(jié)構(gòu)的節(jié)流閥。P為進(jìn)氣口，A為出氣口。2柔性節(jié)流閥柔性節(jié)流閥的結(jié)構(gòu)原理如圖13.22b。其工作原理是依靠閥桿夾緊柔韌的橡膠管2產(chǎn)生變型來減小通道的口徑實(shí)現(xiàn)節(jié)流調(diào)速作用的。3排氣節(jié)流閥排氣節(jié)流閥安裝在系統(tǒng)的排氣口處限制氣流的流量，一般情況下還具有減小排氣噪聲的作用，所以常稱排氣消聲節(jié)流閥。圖13.22c為排氣節(jié)流閥的結(jié)構(gòu)原理。節(jié)

26、流口的排氣經(jīng)過由消聲材料制成的消聲套，在節(jié)流的同時(shí)減少排氣噪聲，排出的氣體一般通入大氣。4單向節(jié)流閥圖13.23為單向節(jié)流閥結(jié)構(gòu)原理。其節(jié)流閥口為針型結(jié)構(gòu)。氣流從P口流入時(shí)，頂開單向密封閥芯1，氣流從閥座6的周邊槽口流向A，實(shí)現(xiàn)單向閥功能；當(dāng)氣流從A流入時(shí)，單向閥芯1受力向左運(yùn)動(dòng)緊抵截止閥口2，氣流經(jīng)過節(jié)流口流向P，實(shí)現(xiàn)反向節(jié)流功能。13.2氣動(dòng)邏輯控制閥(Pneumatic logical control valves)13.2.1 邏輯控制概述任何一個(gè)實(shí)際的控制問題都可以用邏輯關(guān)系來進(jìn)行描述。從邏輯角度看，事物都可以表示為兩個(gè)對(duì)立的狀態(tài)，這兩個(gè)對(duì)立的狀態(tài)又可以用兩個(gè)數(shù)字符號(hào)“l(fā)”和“0”來

27、表示。它們之間的邏輯關(guān)系遵循布爾代數(shù)的二進(jìn)制邏輯運(yùn)算法則。同樣任何一個(gè)氣動(dòng)控制系統(tǒng)及執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作和狀態(tài)，亦可設(shè)定為“1”和“0”。例如將氣缸前進(jìn)設(shè)定為“l(fā)”，后退設(shè)定為“0”；管道有壓設(shè)定為“1”，無壓設(shè)定為“0”；元件有輸出信號(hào)設(shè)定為“1”，無輸出信號(hào)設(shè)定為“0”等。這樣，一個(gè)具體的氣動(dòng)系統(tǒng)可以用若干個(gè)邏輯函數(shù)式來表達(dá)。由于邏輯函數(shù)式的運(yùn)算是有規(guī)律的，對(duì)這些邏輯函數(shù)式進(jìn)行運(yùn)算和求解，可使問題變得明了、易解，從而可獲得最簡(jiǎn)單的或最佳的系統(tǒng)?？傊?，邏輯控制即是將具有不同邏輯功能的元件，按不同的邏輯關(guān)系組配，實(shí)現(xiàn)輸入、輸出口狀態(tài)的變換。氣動(dòng)邏輯控制系統(tǒng)，遵循布爾代數(shù)的運(yùn)算規(guī)則，其設(shè)計(jì)方法已趨于成

28、熟和規(guī)范化，然而元件的結(jié)構(gòu)原理發(fā)展變化較大，自60年代以來已經(jīng)歷了三代更新。第一代為滑閥式元件，可動(dòng)部件是滑柱，在閥孔內(nèi)移動(dòng)，利用了空氣軸承的原理，反應(yīng)速度快，但要求很高的制造精度；第二代為注塑型元件，可動(dòng)件為橡膠塑料膜片，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，適于大批量生產(chǎn)；第三代為集成化組合式元件，綜合利用了電、磁的功能，便于組成通用程序回路或者與可編程序控制器（PLC）匹配組成氣電混合控制系統(tǒng)。13.2.2 邏輯元件(Pneumatic logical elements)氣動(dòng)邏輯元件是用壓縮空氣為介質(zhì)，通過元件的可動(dòng)部件（如膜片、閥心）在氣控信號(hào)作用下動(dòng)作，改變氣流方向以實(shí)現(xiàn)一定邏輯功能的氣體控制元件。實(shí)際

29、上氣動(dòng)方向控制閥也具有邏輯元件的各種功能，所不同的是它的輸出功率較大，尺寸大。而氣動(dòng)邏輯元件的尺寸較小，因此在氣動(dòng)控制系統(tǒng)中廣泛采用各種形式的氣動(dòng)邏輯元件（邏輯閥）。13.2.3 氣動(dòng)邏輯元件的分類氣動(dòng)邏輯元件的種類很多，可根據(jù)不同特性進(jìn)行分類。1按工作壓力（1）高壓型 工作壓力 0.20.8MPa（2）低壓型 工作壓力 0.050.2MPa（3）微壓型 工作壓力 0.0050.05MPa2按結(jié)構(gòu)型式元件的結(jié)構(gòu)總是由開關(guān)部分和控制部分組成。開關(guān)部分是在控制氣壓信號(hào)作用下來回動(dòng)作，改變氣流通路，完成邏輯功能。根據(jù)組成原理，氣動(dòng)邏輯元件的結(jié)構(gòu)型式可分為三類：（1）截止式 氣路的通斷依靠可動(dòng)件的端面

30、（平面或錐面）與氣嘴構(gòu)成的氣口的開啟或關(guān)閉來實(shí)現(xiàn)。（2）滑柱式（滑塊型） 依靠滑柱（或滑塊）的移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)氣口的開啟或關(guān)閉。（3）膜片式 氣路的通斷依靠彈性膜片的變形開啟或關(guān)閉氣口。3按邏輯功能對(duì)二進(jìn)制邏輯功能的元件，可按邏輯功能的性質(zhì)分為兩大類：（1）單功能元件 每個(gè)元件只具備一種邏輯功能，如或、非、與、雙穩(wěn)等。（2）多功能元件 每個(gè)元件具有多種邏輯功能，各種邏輯功能由不同的連接方式獲得。如三膜片多功能氣動(dòng)邏輯元件等。13.2.4 主要邏輯元件13.2.4.1 高壓截止式邏輯元件高壓截止式邏輯元件是依靠控制氣壓信號(hào)推動(dòng)閥心或通過膜片的變形推動(dòng)閥芯動(dòng)作，改變氣流的流動(dòng)方向以實(shí)現(xiàn)一定邏輯功能的邏輯

31、元件。氣壓邏輯系統(tǒng)中廣泛采用高壓截止式邏輯元件。它具有行程小、流量大、工作壓力高、對(duì)氣源壓力凈化要求低，便于實(shí)現(xiàn)集成安裝和實(shí)現(xiàn)集中控制控制等，其拆卸也方便。1或門元件圖示13.24為或門元件的結(jié)構(gòu)原理。A、B為元件的信號(hào)輸入口，S為信號(hào)的輸出口。氣流的流通關(guān)系是：A、B口任意一個(gè)有信號(hào)或同時(shí)有信號(hào)，則S口有信號(hào)輸出；邏輯關(guān)系式：。2是門和與門元件圖13.25為是門和與門元件的結(jié)構(gòu)原理。在A口接信號(hào)，S為輸出口,中間孔接氣源P情況下，元件為是門。在A口沒有信號(hào)的情況下，由于彈簧力的作用，閥口處在關(guān)閉狀態(tài)；當(dāng)A口接入控制信號(hào)后，氣流的壓力作用在膜片上，壓下閥芯導(dǎo)通P、S通道，S有輸出。指示活塞8可

32、以顯示S有無輸出；手動(dòng)按鈕7用于手動(dòng)發(fā)訊。元件的邏輯關(guān)系為：。若中間孔不接氣源P而接信號(hào)B，則元件為與門。也就是說，只有A、B同時(shí)有信號(hào)時(shí)S口才有輸出。邏輯關(guān)系式：。3非門和禁門元件非門和禁門元件的結(jié)構(gòu)原理如圖13.26。在P口接氣源，A口接信號(hào)，S為輸出口情況下元件為非門。在A口沒有信號(hào)的情況下，氣源壓力P將閥心推離截止閥座1，S有信號(hào)輸出；當(dāng)A口有信號(hào)時(shí)，信號(hào)壓力通過膜片把閥芯壓在截止閥座1上，關(guān)斷P、S通路，這時(shí)S 沒有信號(hào)。其邏輯關(guān)系式：。若中間孔不接氣源P而接信號(hào)B，則元件為禁門。也就是說，在A、B同時(shí)有信號(hào)時(shí)，由于作用面積的關(guān)系，閥芯緊抵下截止閥口1，S口沒有輸出。在A口無信號(hào)而B

33、口有信號(hào)時(shí)，S有輸出。A信號(hào)對(duì)B信號(hào)起禁止作用，邏輯關(guān)系式：。4或非元件如圖13.27，或非元件是在非門元件的基礎(chǔ)上增加了兩個(gè)輸入端，即具有A、B、C三個(gè)信號(hào)輸入端。在三個(gè)輸入端都沒有信號(hào)時(shí)，P、S導(dǎo)通，S有輸出信號(hào)。當(dāng)存在任何一個(gè)輸入信號(hào)時(shí)，元件都沒有輸出。元件的邏輯關(guān)系式：。或非元件是一種多功能邏輯元件，可以實(shí)現(xiàn)是門、或門、與門、非門或記憶等邏輯功能。表13-1 或非元件組合可實(shí)現(xiàn)的邏輯功能。是 門或 門與 門非 門雙 穩(wěn)5雙穩(wěn)元件雙穩(wěn)元件屬于記憶型元件，在邏輯線路中具有重要的作用。圖示13.28為雙穩(wěn)元件的工作原理。當(dāng)A有信號(hào)輸入時(shí)，閥芯移動(dòng)到右端極限位置，由于滑塊的分隔作用，P口的壓縮

34、空氣通過S1輸出，S2與排氣口T相通；在A信號(hào)消失后B信號(hào)到來前，閥芯保持在右端位置，S1總有輸出；當(dāng)B有信號(hào)輸入時(shí)，閥芯移動(dòng)到左端極限位置，P口的壓縮空氣通過S2輸出，S1與排氣口T相通；在B信號(hào)消失后A信號(hào)到來前，閥芯保持在右端位置，S2總有輸出；這里，兩個(gè)輸入信號(hào)不能同時(shí)存在。元件的邏輯關(guān)系式為：； 。13.2.4.2 高壓膜片式邏輯元件高壓膜片式邏輯元件是利用膜片式閥芯的變形來實(shí)現(xiàn)其邏輯功能的。最基本的單元是三門元件和四門元件。1三門元件圖示13.29為三門元件的工作原理。它由上、下氣室及膜片組成，下氣室有輸入口A和輸出口S，上氣室有一個(gè)輸入口B，膜片將上、下兩個(gè)氣室隔開。因?yàn)樵灿?/p>

35、三個(gè)口，所以稱為三門元件。A口接氣源（輸入），S口為輸出口，B口接控制信號(hào)。若B口無控制信號(hào)，則A口輸入的氣流頂開膜片從S口輸出，如圖13.29b；如S口接大氣，若A 口和B口輸入相等的壓力，由于膜片兩邊作用面積不同，受力不等，S口通道被封閉，A、S氣路不通,如圖13.29c。若S口封閉，A、B口通入相等的壓力信號(hào)，膜片受力平衡，無輸出，13.29d。但在S口接負(fù)載時(shí)，三門的關(guān)斷是有條件的，即S口降壓或B口升壓才能保證可靠地關(guān)斷。利用這個(gè)壓力差作用的原理，關(guān)閉或開啟元件的通道，可組成各種邏輯元件。其圖形符號(hào)如圖13.29e。2四門元件四門元件的工作原理如圖13.30。膜片將元件分成上、下兩個(gè)氣

36、室，下氣室有輸入口A和輸出口B，上氣室有輸入口C和輸出口D，因?yàn)楣灿兴膫€(gè)口，所以稱之為四門元件。四門元件是一個(gè)壓力比較元件。就是說膜片兩側(cè)都有壓力且壓力不相等時(shí)，壓力小的一側(cè)通道被斷開，壓力高的一側(cè)通道被導(dǎo)通；若膜片兩側(cè)氣壓相等，則要看那一通道的氣流先到達(dá)氣室先到者通過，遲到者不能通過。當(dāng)A、C口同時(shí)接氣源，B口通大氣，D口封閉時(shí)，則D口有氣無流量，B口關(guān)閉無輸出，如圖13.30b；此時(shí)若封閉B口，情況與上述狀態(tài)相同，如圖13.30c此時(shí)放開D，則C至D氣體流動(dòng)，放空，下氣室壓力很小，膜片上氣室氣體由A輸入，為氣源壓力，膜片下移，關(guān)閉D口，則D無氣，B有氣但無流量，如圖13.0d；同理，此時(shí)再

37、將D封閉，元件仍保持這一狀態(tài)。根據(jù)上述三門和四門這兩個(gè)基本元件，就可構(gòu)成邏輯回路中常用的或門、與門、非門、記憶元件等。13.2.4.3 邏輯元件的選用氣動(dòng)邏輯控制系統(tǒng)所用氣源的壓力變化必須保障邏輯元件正常工作需要的氣壓范圍和輸出端切換時(shí)所需的切換壓力，邏輯元件的輸出流量和響應(yīng)時(shí)間等在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)可根據(jù)系統(tǒng)要求參照有關(guān)資料選取。無論采用截止式或膜片式高壓邏輯元件，都要盡量將元件集中布置，以便于集中管理。由于信號(hào)的傳輸有一定的延時(shí)，信號(hào)的發(fā)出點(diǎn)（例如行程開關(guān)）與接收點(diǎn)（例如元件）之間，不能相距太遠(yuǎn)。一般說來，最好不要超過幾十米。當(dāng)邏輯元件要相互串聯(lián)時(shí)定要有足夠的流量，否則可能無力推動(dòng)下一級(jí)元件。另外

38、，盡管高壓邏輯元件對(duì)氣源過濾要求不高但最好使用過濾后的氣源，一定不要使加入油霧的氣源進(jìn)人邏輯元件。13.3氣動(dòng)比例、伺服、數(shù)字控制閥（pneumatic ratio servo numerical control valves）工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展，一方面對(duì)氣動(dòng)控制系統(tǒng)的精度和調(diào)節(jié)性能等提出了更高的要求，如在高技術(shù)領(lǐng)域中的氣動(dòng)機(jī)械手、柔性自動(dòng)生產(chǎn)線等部分，都需要對(duì)氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出速度、壓力和位置等按比例進(jìn)行們服調(diào)節(jié)；另一方面氣動(dòng)系統(tǒng)各組成元件在性能及功能廠都得到了極大的改進(jìn)；同時(shí)，氣動(dòng)元件與電子元件的結(jié)合使控制回路的電于化得到迅速發(fā)展，利用微型計(jì)算OL使新型的控制思想得以實(shí)現(xiàn)，傳統(tǒng)的點(diǎn)位控制已不

39、能滿足更高要求，并逐步被一些新型系統(tǒng)所取代?，F(xiàn)已實(shí)用化的氣動(dòng)系統(tǒng)大多為斷續(xù)控制，在和電于技術(shù)結(jié)合之后，可連續(xù)控制位置、速度及力等的電一氣伺服控制系統(tǒng)將得到大的發(fā)展。在工業(yè)較為發(fā)達(dá)的國(guó)家電，電一氣比例伺服技術(shù)、氣動(dòng)位置伺服控制系統(tǒng)、氣動(dòng)力伺服控制系統(tǒng)等已從實(shí)驗(yàn)室走向工業(yè)應(yīng)用。本節(jié)主要介紹氣動(dòng)電液比例控制閥及氣動(dòng)伺服閥的工作原理。13.3.1 氣動(dòng)比例控制閥氣動(dòng)電液比例控制閥是一種輸出量與輸入信號(hào)成比例的氣動(dòng)控制閥，它可以按給定的輸入信號(hào)連續(xù)、按比例地控制氣流的壓力、流量和方向等。由于電液比例控制閥具有壓力補(bǔ)償?shù)男阅?，所以其輸出壓力、流量等可不受?fù)載變化的影響。接控制信號(hào)的類型，可將氣動(dòng)電液比例控

40、制閥分為氣控電液比例控制閥和電控電液比例控制閥。氣控電液比例控制閥以氣流作為控制信號(hào)，控制閥的輸出參量、可以實(shí)現(xiàn)流量放大，在實(shí)際系統(tǒng)中應(yīng)用時(shí)一般應(yīng)與電一氣轉(zhuǎn)換器相結(jié)合，才能對(duì)各種氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行壓力控制。電控電液比例控制閥則以電信號(hào)作為控制信號(hào)。1氣控比例壓力閥氣控比例壓力閥是一種比例元件，閥的輸出壓力與信號(hào)壓力成比例，如圖13.31為比例壓力閥的結(jié)構(gòu)原理。當(dāng)有輸入信號(hào)壓力時(shí)，膜片6變形，推動(dòng)硬芯使主閥芯2向下運(yùn)動(dòng)，打開主閥口，氣源壓力經(jīng)過主閥芯節(jié)流后形成輸出壓力。膜片5起反饋?zhàn)饔?，并使輸出壓力信?hào)與信號(hào)壓力之間保持比例。當(dāng)輸出壓力小于信號(hào)壓力時(shí)，膜片組向下運(yùn)動(dòng)。使主閥口開大，輸出壓力增大。當(dāng)

41、輸出壓力大于信號(hào)壓力時(shí)，膜片6向上運(yùn)動(dòng)，溢流閥芯3開啟，多余的氣體排至大氣。調(diào)節(jié)針閥的作用是使輸出壓力的一部分加到信號(hào)壓力腔形成正反饋，增加閥的工作穩(wěn)定性。2電控比例壓力閥如圖13.32所示為噴嘴擋板式電控比例壓力閥。它由動(dòng)圈式比例電磁鐵、噴嘴檔板放大器、氣控比例壓力閥三部分組成，比例電磁鐵由永久磁鐵l0、線圈9和片簧8構(gòu)成。 當(dāng)電流輸入時(shí)，線圈9帶動(dòng)檔板7產(chǎn)生微量位移，改變其與噴嘴6之間的距離，使噴嘴6的背壓改變。膜片組4為比例壓力閥的信號(hào)膜片及輸出壓力反饋膜片。背壓的變化通過膜片4控制閥芯2的位置，從而控制輸出壓力。噴嘴6的壓縮空氣由氣源節(jié)流閥5供給。13.3.2 氣動(dòng)伺服控制閥氣動(dòng)伺服闊

42、的工作原理與氣動(dòng)比例閥類似，它也是通過改變輸入信號(hào)來對(duì)輸出信號(hào)的參數(shù)進(jìn)行連續(xù)、成比例的控制。與電液比例控制閥相比，除了在結(jié)構(gòu)上有差異外，主要在于伺服閥具有很高的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和靜態(tài)性能。但其價(jià)格較貴，使用維護(hù)較為困難。氣動(dòng)伺服閥的控制信號(hào)均為電信號(hào)，故又稱電一氣伺服閥。是一種將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成氣壓信號(hào)的電氣轉(zhuǎn)換裝置。它是電一氣伺服系統(tǒng)中的核心部件。圖13.33為力反饋式電一氣伺服閥結(jié)構(gòu)原理圖。其中第一級(jí)氣壓放大器為噴嘴擋板閥，由力矩馬達(dá)控制，第二級(jí)氣壓放大器為滑閥。閥芯位移通過反饋桿5轉(zhuǎn)換成機(jī)械力矩反饋到力矩馬達(dá)上。其工作原理為：當(dāng)有一電流輸入力矩馬達(dá)控制線圈時(shí)，力矩馬達(dá)產(chǎn)生電磁力矩，使擋板偏離中位（假

43、設(shè)其向左偏轉(zhuǎn)），反饋桿變形。這時(shí)兩個(gè)噴嘴檔板閥的噴嘴前腔產(chǎn)生壓力差（左腔高于右腔），在此壓力差的作用下，滑閥移動(dòng)（向右），反饋桿端點(diǎn)隨著一起移動(dòng)，反饋桿進(jìn)一步變形，變形產(chǎn)生的力矩與力矩馬達(dá)的電磁力矩相平衡，使擋板停留在某個(gè)與控制電流相對(duì)應(yīng)的偏轉(zhuǎn)角上。反饋桿的進(jìn)一步變形使擋板被部分拉回中位，反饋桿端點(diǎn)對(duì)閥芯的反作用力與閥芯兩端的氣動(dòng)力相平衡，使閥芯停留在與控制電流相對(duì)應(yīng)的位移上。這樣，伺服閥就輸出一個(gè)對(duì)應(yīng)的流量，達(dá)到了用電流控制流量的目的。13.3.3 氣動(dòng)數(shù)字控制閥脈寬調(diào)制氣動(dòng)伺服控制是數(shù)字式伺服控制，采用的控制閥大多為開關(guān)式氣動(dòng)電磁閥，稱脈寬調(diào)制伺服閥，也稱氣動(dòng)數(shù)字閥。脈寬調(diào)制伺服閥用在氣動(dòng)

44、伺服控制系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的轉(zhuǎn)換和放大作用。常用的脈寬調(diào)制伺服閥的結(jié)構(gòu)有四通滑閥型和三通球閥型。圖13.34為滑閥式脈寬調(diào)制伺服閥原理?；y兩端各有一個(gè)電磁鐵，脈沖信號(hào)電流輪流加在兩個(gè)電磁鐵上，控制閥芯按脈沖信號(hào)的頻率作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。13.4閥島(Valve Terminal)“閥島”一詞來自德語，英文名為“Valve Terminal”。德國(guó)FESTO公司發(fā)明并最先應(yīng)用。閥島是由多個(gè)電控閥構(gòu)成，它集成了信號(hào)輸入輸出及信號(hào)的控制，猶如一個(gè)控制島嶼。閥島是新一代氣電一體化控制元器件，已從最初帶多針接口的閥島發(fā)展為帶現(xiàn)場(chǎng)總線 的閥島，繼而出現(xiàn)可編程閥島及模塊式閥島。閥島技術(shù)和現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)相結(jié)合，不僅確保

45、了 電控閥的布線容易，而且也大大地簡(jiǎn)化了復(fù)雜系統(tǒng)的調(diào)試、性能的檢測(cè)和診斷及維護(hù)工作。借助現(xiàn)場(chǎng)總線高水平一體化的信息系統(tǒng)，使兩者的優(yōu)勢(shì)得到充分發(fā)揮，具有廣泛的應(yīng)用前景。閥島有多種類型，簡(jiǎn)述如下。（1）帶多針接口的閥島 可編程控制器的輸出控制信號(hào)、輸入信號(hào)均通過一根帶多針插 頭的多股電纜與閥島相連，而由傳感器輸出的信號(hào)則通過電纜連接到閥島的電信號(hào)輸入口上。因此，可編程控制器與電控閥、傳感器輸入信號(hào)之間的接口簡(jiǎn)化為只有一個(gè)多針插頭和一根多股電纜。與傳統(tǒng)方式實(shí)現(xiàn)的控制系統(tǒng)比較可知，采用多針接口閥島后系統(tǒng)不再需要接線盒。同時(shí)，所有電信號(hào)的處理、保護(hù)功能（如極性保護(hù)、光電隔離、防水等）都已在閥島上實(shí)現(xiàn)。（

46、2）帶現(xiàn)場(chǎng)總線的閥島 使用多針接口型閥島使設(shè)備的接口大為簡(jiǎn)化，但用戶還必須根 據(jù)設(shè)計(jì)要求自行將可編程控制器的輸入輸出口與來自閥島的電纜進(jìn)行連接，而且該電纜隨著控制回路的復(fù)雜化而加粗，隨著閥島與可編程控制器間的距離增大而加長(zhǎng)。為克服這一缺點(diǎn)，出現(xiàn)了新一代閥島帶現(xiàn)場(chǎng)總線的閥島?，F(xiàn)場(chǎng)總線（Field bus）的實(shí)質(zhì)是通過電信號(hào)傳輸方式，并以一定的數(shù)據(jù)格式實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)中信號(hào)的雙向傳輸。兩個(gè)采用現(xiàn)場(chǎng)總線進(jìn)行信息交換的對(duì)象之間只需一根兩股或四股的電纜連接。特點(diǎn)是以一對(duì)電纜之間的電位差方式傳輸?shù)摹?在由帶現(xiàn)場(chǎng)總線的閥島組成的系統(tǒng)中，每個(gè)閥島都帶有一個(gè)總線輸入口和總線輸出口。這樣當(dāng)系統(tǒng)中有多個(gè)帶現(xiàn)場(chǎng)總線閥島或其它帶現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備時(shí)可以由近至遠(yuǎn)串聯(lián)連接?，F(xiàn)提供的現(xiàn)場(chǎng)總線閥島裝備了目前市場(chǎng)上所有開放式數(shù)據(jù)格式約定及主要可編程控制器廠家自定的數(shù)據(jù)格式約定。這樣，帶現(xiàn)場(chǎng)總線閥島就能與各種型號(hào)的可編程控制器直接相連接，或者通過總線轉(zhuǎn)換器進(jìn)行閥接連接。帶現(xiàn)場(chǎng)總線閥島的出現(xiàn)標(biāo)志著氣電一體化技術(shù)的發(fā)展進(jìn)人一個(gè)新的階段，為氣動(dòng)自動(dòng)化系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化、模塊化提供了有效的技術(shù)手段，因此近年來發(fā)展迅速。（3）可編程閥島 鑒于模塊式生產(chǎn)成為目前發(fā)展趨勢(shì)，同時(shí)注意到單個(gè)模塊以及許多簡(jiǎn)單的自動(dòng)裝置往往只有十個(gè)以下的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，于是出現(xiàn)了一種集電控閥、可編程控制器以及現(xiàn)場(chǎng)總線為一體的可編程閥島，即將可編程控制器集成