23機(jī)械制造自動化技術(shù)自動化控制方法與技術(shù)

會計(jì)學(xué)123機(jī)械制造自動化技術(shù)自動化控制方法與技術(shù)2機(jī)械制造自動化技術(shù)的發(fā)展趨勢基本概念機(jī)械制造自動化的類型機(jī)械制造系統(tǒng)的概念：三個流的概念；什么是自動化；機(jī)械制造自動化涉及到的技術(shù)機(jī)械制造自動化設(shè)備的分類、特點(diǎn)與應(yīng)用范圍信息化帶動機(jī)械制造自動化的發(fā)展，推動先進(jìn)制造模式的出現(xiàn)上次課內(nèi)容回顧第1頁/共72頁3液壓與氣壓傳動控制自動化控制概念機(jī)械傳動控制自動化控制系統(tǒng)的組成；自動化控制的基本方式本次課內(nèi)容機(jī)械傳動控制的特點(diǎn)與典型實(shí)例液壓與氣壓傳動控制的特點(diǎn)與應(yīng)用第2頁/共72頁一、自動化控制的概念自動控制系統(tǒng)的基本組成有自動控制功能的裝置控制對象集中式分散式（1）指令存儲裝置用來存儲預(yù)先設(shè)置動作程序的裝置（2）指令控制裝置將存儲在指令存儲裝置中的指令信息在需要時發(fā)出的裝置。4第3頁/共72頁一、自動化控制的概念自動控制系統(tǒng)的基本組成有自動控制功能的裝置控制對象（3）傳遞及轉(zhuǎn)換裝置

作用：將指令控制裝置所發(fā)出的指令準(zhǔn)確而及時的傳送到執(zhí)行機(jī)構(gòu)的裝置。傳送過程中發(fā)生信號量和質(zhì)的變化傳遞介質(zhì)：光電氣液機(jī)械信號形式：模擬式、數(shù)字式信號量值：電壓量、電流量

脈沖量等。5第4頁/共72頁一、自動化控制的概念自動控制系統(tǒng)的基本組成有自動控制功能的裝置控制對象（4）執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成最終動作的裝置6第5頁/共72頁自動化控制的基本要求自動控制系統(tǒng)應(yīng)能保證各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的使用性能、加工質(zhì)量、生產(chǎn)效率及工作可靠性。（1）能自動進(jìn)行。（2）系統(tǒng)模塊化，便于獨(dú)立調(diào)試，與系統(tǒng)匹配。（3）具有柔性、能適應(yīng)加工對象的變化。（4）簡單可靠，嚴(yán)格篩選元件。（5）適應(yīng)環(huán)境，抗干擾。（6）及時掌握系統(tǒng)工作狀態(tài)。（7）便于安裝調(diào)試維護(hù)修理。（8）布線安全合理，整齊美觀。（9）不過分追求完美，適應(yīng)實(shí)際條件。必須保證實(shí)現(xiàn)具體情況具體對待7第6頁/共72頁自動化控制的基本方式（1）開環(huán)控制方式系統(tǒng)輸出不影響系統(tǒng)的控制，系統(tǒng)控制不理會輸出量的誤差，校準(zhǔn)要求高。自動門控制系統(tǒng)框圖1、系統(tǒng)的輸出量直接受輸入量的控制；2、信號（或信息）的傳遞是單向的，總是從輸入端單向傳至輸出端。應(yīng)精確的校準(zhǔn)8第7頁/共72頁自動化控制的基本方式（1）開環(huán)控制方式9機(jī)械凸輪控制的自動車床，沿時間坐標(biāo)軸單向運(yùn)行的任何系統(tǒng)第8頁/共72頁（2）閉環(huán)控制方式系統(tǒng)輸出直接影響系統(tǒng)的控制，利用反饋來減少系統(tǒng)誤差游泳池進(jìn)水閥門控制器給定水位水流量游泳池的水位（輸出）檢測裝置比較器+-閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖游泳池注水控制系統(tǒng)框圖10第9頁/共72頁開環(huán)控制的特點(diǎn)：

1、它是單向的控制過程；

2、輸入量與輸出量往往是不同性質(zhì)的量。閉環(huán)控制的特點(diǎn)：

1、有反饋；

2、會調(diào)整；

3、“結(jié)果”會影響“結(jié)果”；

4、給定量與被控量是可比較的同一種性質(zhì)的量；5、控制精度更高，系統(tǒng)比較復(fù)雜。11第10頁/共72頁（3）分散控制方式（行程或繼動）系統(tǒng)中的控制部分表現(xiàn)為若干個分散的，有一定相對獨(dú)立性的子控制機(jī)構(gòu)，這些機(jī)構(gòu)在各自的范圍內(nèi)各司其責(zé)，各行其是，互不干涉，各自完成自己的目標(biāo)。

指令存儲和控制裝置按一定程序分散布置，控制對象按一定順序動作（互鎖性），直到完成預(yù)定的全部動作。。

優(yōu)點(diǎn)：互鎖性，實(shí)現(xiàn)自動循環(huán)簡單；

缺點(diǎn)：控制線路可能會變得非常復(fù)雜，尤其是某個動作結(jié)束要觸發(fā)多個動作同時進(jìn)行時；維修和調(diào)整也變得復(fù)雜。12第11頁/共72頁（3）分散控制方式（行程或繼動）優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)自動循環(huán)的方法簡單，電氣元件的通用性強(qiáng)，成本低，系統(tǒng)本身具有一定的互鎖性（前一動作沒完成、后一動作得不到啟動信號）。缺點(diǎn)：順序動作較多時，循環(huán)時間增加，對提高生產(chǎn)率不利；指令控制不集中，整體協(xié)調(diào)困難、電氣控制線路復(fù)雜，電氣元件增多，易引起故障。13第12頁/共72頁（4）集中控制方式原理：具有一個中央指令存儲和控制裝置，按時間順序連續(xù)或間隔地各種控制指令的控制系統(tǒng)。優(yōu)點(diǎn)：控制鏈短且簡單，控制系統(tǒng)比較簡單，調(diào)整比較方便。每個執(zhí)行部件的起動指令是由集中控制裝置發(fā)出的，工作精度和可靠性比較高。14圖2-1集中控制（時間控制）系統(tǒng)轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)動，凸塊分別觸碰1~5限位開關(guān)，相應(yīng)的執(zhí)行部件開始工作；凸塊離開，執(zhí)行部件停止運(yùn)動。轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)動使執(zhí)行部件完成工作循環(huán)。調(diào)整執(zhí)行部件的運(yùn)動時間？調(diào)整執(zhí)行部件的工作循環(huán)周期？第13頁/共72頁（5）程序控制方式原理：用某種程序來控制各執(zhí)行機(jī)構(gòu)。固定程序控制：程序固定不變、被控對象周期性重復(fù)操作。優(yōu)點(diǎn)：組成元件少、安裝、調(diào)試、維護(hù)方便。缺點(diǎn)：不能改變程序，否則控制系統(tǒng)基本不能滿足新要求。適用范圍：品種單一的大批量生產(chǎn)?？勺兂绦蚩刂疲撼绦蛞欢ǚ秶鷥?nèi)可變，以適應(yīng)加工品種的變化。缺點(diǎn)：組成元件多、系統(tǒng)較復(fù)雜、投資大。適用范圍：中小批量、多品種的生產(chǎn)。較復(fù)雜的可變程序控制裝置，采用電子計(jì)算機(jī)；生產(chǎn)批量大，加工品種變化不大，可采用凸輪機(jī)械式控制（品種改變需更換凸輪）。15第14頁/共72頁（6）數(shù)字控制方式原理：用數(shù)控裝置（專用電子計(jì)算機(jī)），用代表加工順序、加工方式和加工參數(shù)的數(shù)字碼作為控制指令的控制方式。數(shù)控介質(zhì)（穿孔帶、穿孔卡、磁帶記錄數(shù)字碼）數(shù)控裝置伺服機(jī)構(gòu)數(shù)字控制系統(tǒng)的組成圖適用范圍：加工零件的表面形狀復(fù)雜、品種經(jīng)常改變的單件或小批量生產(chǎn)。16（7）計(jì)算機(jī)控制方式原理：利用計(jì)算機(jī)來控制部件的各種運(yùn)動，功能更強(qiáng)，可以實(shí)現(xiàn)更大范圍內(nèi)的控制：能控制整個加工車間甚至整個工廠?？焖龠\(yùn)算與邏輯判斷對大量數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時處理第15頁/共72頁開環(huán)控制方式17閉環(huán)控制方式分散控制方式集中控制方式程序控制方式數(shù)字控制方式計(jì)算機(jī)控制方式主要區(qū)別？控制精度？復(fù)雜程度？主要區(qū)別？控制精度？復(fù)雜程度？固定程序與可變程序，適用范圍？主要組成？第16頁/共72頁18DMG3D五軸復(fù)合加工機(jī)床第17頁/共72頁填空題（每空五分，共35分）1.自動控制系統(tǒng)包括實(shí)現(xiàn)自動控制功能的裝置及其控制對象，通常由指令（）、指令控制裝置、執(zhí)行機(jī)構(gòu)，傳遞及轉(zhuǎn)換裝置等部分構(gòu)成。2.自動控制系統(tǒng)中的指令控制裝置的作用是將存儲在指令存儲裝置中的（），在需要的時候發(fā)出。3.數(shù)字控制方式主要由控制介質(zhì)，數(shù)控裝置和（）組成。

4.數(shù)控控制方式適用于加工零件的表面形狀復(fù)雜、品種經(jīng)常改變的（）和小批量生產(chǎn)中所用的加工設(shè)備。5.開環(huán)控制方式與閉環(huán)控制方式的主要區(qū)別在于（）是否對系統(tǒng)的控制產(chǎn)生影響。6.分散控制方式與集中控制方式的主要區(qū)別在于（）與（）是按一定程序分散布置還是集成。19第18頁/共72頁判斷題（每題5分，共25分）1.指令控制裝置能將指令存儲裝置中的信息變?yōu)橹噶钚盘柊l(fā)送出去，命令相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成指定動作。2.傳遞與轉(zhuǎn)換裝置在多數(shù)情況下不需要改變信號的質(zhì)與量。3.開環(huán)控制方式與閉環(huán)控制方式的主要區(qū)別在于后者結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。

4.集中控制系統(tǒng)也可稱為時間控制系統(tǒng)。5.可變程序控制系統(tǒng)中的程序可隨意改動，故可用于多品種加工的場合。20第19頁/共72頁選擇題（每題10分，共40分）1.在自動控制系統(tǒng)中，傳遞及轉(zhuǎn)換裝置的作用是將指令控制裝置所發(fā)出的指令信息傳送到（

）。A、指示裝置

B、數(shù)控裝置

C、執(zhí)行機(jī)構(gòu)

D、計(jì)算機(jī)2.在分散控制系統(tǒng)中，（

）。A、指令存儲和控制裝置按一定程序分散布置B、指令傳遞和轉(zhuǎn)換裝置按一定程序分散布置C、指令存儲和轉(zhuǎn)換裝置按一定程序分散布置

D、指令存儲和執(zhí)行機(jī)構(gòu)按一定程序分散布置3.集中控制方式是具有一個中央指令存儲和指令控制裝置，并按（

）。

A、動作順序連續(xù)或間隔地發(fā)出各種控制指令的控制系統(tǒng)B、工作順序連續(xù)或間隔地發(fā)出各種控制指令的控制系統(tǒng)C、位置順序連續(xù)或間隔地發(fā)出各種控制指令的控制系統(tǒng)D、時間順序連續(xù)或間隔地發(fā)出各種控制指令的控制系統(tǒng)4.采用程序控制方式使之自動進(jìn)行工作循環(huán)的程序控制系統(tǒng)，是按照（

）。

A、預(yù)定的程序來控制各執(zhí)行機(jī)構(gòu)

B、隨機(jī)的程序來控制各執(zhí)行機(jī)構(gòu)C、不變的程序來控制各執(zhí)行機(jī)構(gòu)

D、待定的程序來控制各執(zhí)行機(jī)構(gòu)21第20頁/共72頁機(jī)械傳動控制液壓傳動控制氣動傳動控制電氣傳動控制動力與信號的的傳遞方式二、機(jī)械傳動控制機(jī)械傳動控制的特點(diǎn)機(jī)械傳動控制方式傳遞的動力和信號一般都是機(jī)械連接的。采用機(jī)械傳動控制方式的自動化裝備中，幾乎所有運(yùn)動部件及機(jī)構(gòu)，通常都是由裝有許多凸輪的分配軸來進(jìn)行驅(qū)動和控制的。這種控制系統(tǒng)的另外一個特點(diǎn)是控制元件同時又是驅(qū)動元件。22開環(huán)集中控制系統(tǒng)（開環(huán)時間控制系統(tǒng)）程序的存儲和控制均由機(jī)械元件（凸輪、擋塊等）來實(shí)現(xiàn)。第21頁/共72頁這種凸輪機(jī)械傳動控制系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)：節(jié)拍準(zhǔn)確、結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠、使用壽命長。缺點(diǎn)：凸輪的設(shè)計(jì)與制造工作量大、易產(chǎn)生沖擊與噪聲（凸輪曲線有偏差時）適用范圍：專用性較強(qiáng)，適用于加工品種基本不變的大批量生產(chǎn)。23第22頁/共72頁機(jī)械傳動控制的典型事例——C1318型單軸轉(zhuǎn)塔自動車床

自動車床：是通過凸輪來控制加工程序的自動加工機(jī)床，經(jīng)過一定設(shè)置與調(diào)整后可以長時間自動加工同一種產(chǎn)品。機(jī)床具有自動加工，加工速度快、復(fù)雜零件一次加工成型，加工精度準(zhǔn)確可靠，自動送料、料完自動停機(jī)、生產(chǎn)效率高。開環(huán)集中控制系統(tǒng)（開環(huán)時間控制系統(tǒng)）單軸轉(zhuǎn)塔自動車床具有轉(zhuǎn)塔刀架和多個橫向刀架，可用多種刀具順序切削，適合于加工形狀復(fù)雜的小工件。24第23頁/共72頁C1318型單軸六角自動車床控制原理簡圖1—分配軸2—主軸正反轉(zhuǎn)定時輪3、4、5—徑向進(jìn)給凸輪6—送夾料定時輪7—換刀定時輪8—縱向進(jìn)給凸輪9—刀架滑板10—長齒輪11—輔助軸12、16—空套齒輪13、15—定轉(zhuǎn)離合器14—固定離合器17、30—齒輪18—凸輪軸19—松、夾料凸輪20—送料凸輪21—送料機(jī)構(gòu)22—夾緊機(jī)構(gòu)23—前刀架24—立刀架25—后刀架26、27—杠桿28—回轉(zhuǎn)刀架29—馬氏機(jī)構(gòu)25第24頁/共72頁C1318型單軸六角自動車床控制原理簡圖1—分配軸2—主軸正反轉(zhuǎn)定時輪3、4、5—徑向進(jìn)給凸輪6—送夾料定時輪7—換刀定時輪8—縱向進(jìn)給凸輪9—刀架滑板10—長齒輪11—輔助軸12、16—空套齒輪13、15—定轉(zhuǎn)離合器14—固定離合器17、30—齒輪18—凸輪軸19—松、夾料凸輪20—送料凸輪21—送料機(jī)構(gòu)22—夾緊機(jī)構(gòu)23—前刀架24—立刀架25—后刀架26、27—杠桿28—回轉(zhuǎn)刀架29—馬氏機(jī)構(gòu)26凸輪3、4、5控制實(shí)現(xiàn)立刀架24、后刀架25、前刀架23沿工件直徑方向快進(jìn)、工進(jìn)、快退分配軸第25頁/共72頁C1318型單軸六角自動車床控制原理簡圖1—分配軸2—主軸正反轉(zhuǎn)定時輪3、4、5—徑向進(jìn)給凸輪6—送夾料定時輪7—換刀定時輪8—縱向進(jìn)給凸輪9—刀架滑板10—長齒輪11—輔助軸12、16—空套齒輪13、15—定轉(zhuǎn)離合器14—固定離合器17、30—齒輪18—凸輪軸19—松、夾料凸輪20—送料凸輪21—送料機(jī)構(gòu)22—夾緊機(jī)構(gòu)23—前刀架24—立刀架25—后刀架26、27—杠桿28—回轉(zhuǎn)刀架29—馬氏機(jī)構(gòu)27通過齒輪傳動副控制縱向進(jìn)給分配軸的轉(zhuǎn)動速度，凸輪8通過杠桿控制刀架滑板9的縱向運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)刀架28的快進(jìn)、工進(jìn)、快退第26頁/共72頁C1318型單軸六角自動車床控制原理簡圖1—分配軸2—主軸正反轉(zhuǎn)定時輪3、4、5—徑向進(jìn)給凸輪6—送夾料定時輪7—換刀定時輪8—縱向進(jìn)給凸輪9—刀架滑板10—長齒輪11—輔助軸12、16—空套齒輪13、15—定轉(zhuǎn)離合器14—固定離合器17、30—齒輪18—凸輪軸19—松、夾料凸輪20—送料凸輪21—送料機(jī)構(gòu)22—夾緊機(jī)構(gòu)23—前刀架24—立刀架25—后刀架26、27—杠桿28—回轉(zhuǎn)刀架29—馬氏機(jī)構(gòu)28換刀定時輪7通過杠桿27控制輔助軸11上的定轉(zhuǎn)離合器13的接通與斷開完成回轉(zhuǎn)刀架的回轉(zhuǎn)。定轉(zhuǎn)離合器13接通，空套齒輪12隨輔助軸11回轉(zhuǎn)，通過齒輪副的傳遞，齒輪10轉(zhuǎn)動并接通換刀機(jī)構(gòu)，馬氏機(jī)構(gòu)29使回轉(zhuǎn)刀架28轉(zhuǎn)動，完成刀架轉(zhuǎn)位。第27頁/共72頁C1318型單軸六角自動車床控制原理簡圖1—分配軸2—主軸正反轉(zhuǎn)定時輪3、4、5—徑向進(jìn)給凸輪6—送夾料定時輪7—換刀定時輪8—縱向進(jìn)給凸輪9—刀架滑板10—長齒輪11—輔助軸12、16—空套齒輪13、15—定轉(zhuǎn)離合器14—固定離合器17、30—齒輪18—凸輪軸19—松、夾料凸輪20—送料凸輪21—送料機(jī)構(gòu)22—夾緊機(jī)構(gòu)23—前刀架24—立刀架25—后刀架26、27—杠桿28—回轉(zhuǎn)刀架29—馬氏機(jī)構(gòu)29送夾料由送夾料定時輪6通過杠桿26控制輔助軸11上的定轉(zhuǎn)離合器15的接通與斷開實(shí)現(xiàn)。定轉(zhuǎn)離合器15接通時，空套齒輪隨輔助軸11一起轉(zhuǎn)動，通過17使凸輪軸18轉(zhuǎn)動，凸輪19、20隨轉(zhuǎn)動并通過杠桿控制送料機(jī)構(gòu)21與夾緊機(jī)構(gòu)22第28頁/共72頁C1318型單軸六角自動車床控制原理簡圖1—分配軸2—主軸正反轉(zhuǎn)定時輪3、4、5—徑向進(jìn)給凸輪6—送夾料定時輪7—換刀定時輪8—縱向進(jìn)給凸輪9—刀架滑板10—長齒輪11—輔助軸12、16—空套齒輪13、15—定轉(zhuǎn)離合器14—固定離合器17、30—齒輪18—凸輪軸19—松、夾料凸輪20—送料凸輪21—送料機(jī)構(gòu)22—夾緊機(jī)構(gòu)23—前刀架24—立刀架25—后刀架26、27—杠桿28—回轉(zhuǎn)刀架29—馬氏機(jī)構(gòu)30分配軸1是整個機(jī)床的控制中心分配軸轉(zhuǎn)動一圈，機(jī)床完成一個零件的加工第29頁/共72頁三、液壓與氣動傳動控制液壓傳動控制

液壓傳動是以液體為介質(zhì)，依靠運(yùn)動液體的壓力能來傳遞動力的傳動。作為動力傳遞，因壓力較高，所以用小的執(zhí)行機(jī)構(gòu)可以輸出較大的力，并且使用壓力控制閥可以很容易地改變它的輸出（力）。

從控制角度來看，可按一定的速度動作，并且在動作的行程內(nèi)可以調(diào)節(jié)速度，因此，液壓控制具有功率重量比大、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)。

31第30頁/共72頁液壓傳動控制的優(yōu)點(diǎn)：無級調(diào)速，調(diào)速范圍大體積小，質(zhì)量輕、功率大易實(shí)現(xiàn)自動控制和過載保護(hù)（安全閥）可實(shí)現(xiàn)無間隙傳動，運(yùn)動平穩(wěn)液壓元件的自我潤滑作用液壓元件實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化液壓傳動控制的缺點(diǎn)：液壓傳動系統(tǒng)對溫度和油液污染比較敏感，使用和維護(hù)要求高，故障排除較困難；由于油液的壓縮性和泄漏等因素影響，液壓傳動不能保證嚴(yán)格的傳動比；為防止漏損，元件加工精度較高，液壓傳動系統(tǒng)成本可能較高。32第31頁/共72頁液壓控制系統(tǒng)的組成（1）動力元件即液壓泵

作用：將電動機(jī)輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液壓能（是能量轉(zhuǎn)化裝置）為系統(tǒng)提供壓力油（2）執(zhí)行元件即液壓缸或液壓馬達(dá)作用：將液體的液壓能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能做功（是能量轉(zhuǎn)化裝置）（3）控制元件即各種液壓控制閥作用：包括壓力閥、流量閥和方向閥等。它們的作用是根據(jù)需要無級調(diào)節(jié)液動機(jī)的速度，并對液壓系統(tǒng)中工作液體的壓力、流量和流向進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。（4）輔助裝置即油箱、油管、管接頭、濾油器、壓力表等作用：儲油、輸油、連接、過濾、測量壓力等（5）工作介質(zhì)即液壓油作用：實(shí)現(xiàn)運(yùn)動和動力的傳遞33第32頁/共72頁液壓控制有機(jī)械-液壓組合控制和電氣-液壓組合控制兩種方式。電氣—液壓組合控制系統(tǒng)機(jī)械-液壓組合控制系統(tǒng)

1-凸輪2-活塞3-油管4-活塞5-彈簧6-執(zhí)行機(jī)構(gòu)指令存儲裝置同時又是驅(qū)動元件想一想：此控制系統(tǒng)是開環(huán)控制系統(tǒng)還是閉環(huán)控制系統(tǒng)？34發(fā)出工作信號（電壓信號）轉(zhuǎn)化為電流信號轉(zhuǎn)化為液壓量第33頁/共72頁液壓傳動控制的應(yīng)用液壓傳動與控制可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代工業(yè)所有機(jī)器的推、拉、調(diào)整或驅(qū)動。如：汽車的操縱和制動、衛(wèi)星和宇宙飛船的發(fā)射、莊稼的收割、采煤、驅(qū)動機(jī)床、操縱飛機(jī)、食品加工、甚至于鉆牙等。工程機(jī)械：推土機(jī)挖掘機(jī)壓路機(jī)起重運(yùn)輸：汽車吊叉車龍門吊機(jī)械制造：組合機(jī)床沖床自動線輕工機(jī)械：打包機(jī)注塑機(jī)礦山機(jī)械：鑿巖機(jī)提升機(jī)液壓支架建筑機(jī)械：打樁機(jī)平地機(jī)液壓千斤頂農(nóng)業(yè)機(jī)械：拖拉機(jī)聯(lián)合收割機(jī)冶金機(jī)械：壓力機(jī)軋鋼機(jī)智能機(jī)械：模擬駕駛艙機(jī)器人汽車工業(yè)：汽車中的轉(zhuǎn)向器減振器自卸汽車35第34頁/共72頁氣動傳動控制氣動控制技術(shù)是以壓縮空氣為工作介質(zhì)進(jìn)行能量和信號傳遞的工程技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)各種生產(chǎn)和自動控制的重要手段之一。氣動控制技術(shù)不僅具有經(jīng)濟(jì)、安全、可靠、便于操作等優(yōu)點(diǎn)，而且對于改善勞動條件、提高勞動生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量，具有非常重要的作用。

▲氣壓傳動系統(tǒng)組成——?dú)鈮喊l(fā)生裝置、氣動執(zhí)行元件、氣動控制元件（各種閥）和輔助元件等部分組成。36第35頁/共72頁氣壓傳動控制的優(yōu)點(diǎn)：（1）以空氣為工作介質(zhì)，來源方便，成本低；工作壓力較低，用后可直接排入大氣而無污染。（2）空氣黏度小，流動時壓力損失小，一般僅為油路的0.1%，適用于遠(yuǎn)距離輸送和集中供氣。（3）可實(shí)現(xiàn)快速動作，能實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)。（4）工作環(huán)境適應(yīng)性好，工作安全可靠，特別適合于在易燃、易爆、多塵、強(qiáng)磁、強(qiáng)振和輻射等惡劣環(huán)境下工作，外泄漏不污染環(huán)境，在食品、輕工、紡織、印刷和精密檢測等環(huán)境中應(yīng)用最為適宜。（5）氣動元件結(jié)構(gòu)簡單，易制造，易實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化。

37第36頁/共72頁氣壓傳動控制的缺點(diǎn)：（1）因空氣的可壓縮性較大，使系統(tǒng)的動作和工作速度穩(wěn)定性受負(fù)載變化的影響大，運(yùn)動平穩(wěn)性較差，不易實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的速度控制和很高的定位精度。（2）氣動裝置的體積與液壓傳動相比較大，產(chǎn)生的推力小。其主要原因是氣壓系統(tǒng)工作壓力低（0.5~0.8MPa），不易獲得較大的輸出力或轉(zhuǎn)矩。（3）空氣傳遞速度僅限于聲學(xué)范圍內(nèi)，與電、光信號相比，傳遞會產(chǎn)生較大的延遲和失真，不適合高速傳遞的復(fù)雜線路中，但一般設(shè)備是可以滿足的。（4）工作噪聲較大，高速排氣時需要加消聲器。（5）空氣不能潤滑，故需要專門潤滑裝置進(jìn)行潤滑。

38第37頁/共72頁▲

控制形式——

全氣控氣閥系統(tǒng)；電-氣控制電磁閥系統(tǒng)；氣-電子綜合控制系統(tǒng)；氣動邏輯控制系統(tǒng)

氣-電子綜合控制系統(tǒng)的構(gòu)成1-數(shù)控系統(tǒng)或PLC2-接口3-氣閥4-氣動執(zhí)行元件（1）全氣控氣閥系統(tǒng)：整套系統(tǒng)全部采用氣壓控制，特別適用于防爆、耐灰塵和潮濕的場合。（2）電-氣控制電磁閥系統(tǒng)：全部邏輯功能由電氣系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，電磁閥完成電氣信號與氣動信號的轉(zhuǎn)換。操作維修容易，是使用最普遍的形式。會受到電場和輻射干擾。（3）氣-電子綜合控制系統(tǒng)：由數(shù)控系統(tǒng)/PLC與氣閥相結(jié)合的新型氣動系統(tǒng)。利用氣/電或電/氣借口完成電子信號與氣動信號的轉(zhuǎn)換。（4）氣動邏輯控制系統(tǒng)：以氣動邏輯元件組成的氣動控制器為核心，通過邏輯運(yùn)算得出邏輯控制信號。一般為全氣控制系統(tǒng)。39第38頁/共72頁控制形式全氣控氣閥控制氣動邏輯控制氣-電子綜合控制電-氣控制電磁閥使用壓力/MPa0.2～0.80.01～0.80～0.8直動式0～0.8

先導(dǎo)式0.2～0.8元件響應(yīng)速度較慢較快快較慢信號傳輸速度較慢較慢最快快輸出功率大較大較小大流體通道尺寸大較大較小大耐環(huán)境影響能力防爆，耐灰塵，較耐振和潮濕注意防爆注意防爆、漏電抗干擾能力不受輻射、磁場影響受磁、電場干擾受磁場、電場、輻射干擾配管或配線較麻煩容易容易壽命106～108次最長103～107次，電氣觸點(diǎn)易燒壞對過濾要求膜片、截止式要求一般，間隙密封的滑柱式閥對氣源過濾要求高要求一般要求一般，間隙密封滑柱閥要求高維修、調(diào)整直觀、易調(diào)整容易、需懂電子需懂電氣，注意電氣故障價格低高較高其他停電后可工作一段時間，滑柱式有永久記憶能力有記憶能力，宜與電控系統(tǒng)連接斷電時單控閥返回原位，電氣元件易得到適用場合動作較簡單及大流量動作較復(fù)雜及小流量，大流量時要放大動作復(fù)雜，運(yùn)算速度快，特別能用于電子控制的設(shè)備電器控制有基礎(chǔ)或遠(yuǎn)距離控制的場合，易與電子控制系統(tǒng)連接氣動控制形式選擇40第39頁/共72頁液壓與氣壓傳動控制自動化控制概念機(jī)械傳動控制自動化控制系統(tǒng)的組成；自動化控制的基本方式本次課內(nèi)容機(jī)械傳動控制的特點(diǎn)與典型實(shí)例液壓與氣壓傳動控制的特點(diǎn)與應(yīng)用第40頁/共72頁填空題1.自動控制系統(tǒng)包括實(shí)現(xiàn)自動控制功能的裝置及其控制對象，通常由指令（）、指令控制裝置、執(zhí)行機(jī)構(gòu)，傳遞及轉(zhuǎn)換裝置等部分構(gòu)成。2.自動控制系統(tǒng)中的指令控制裝置的作用是將存儲在指令存儲裝置中的（），在需要的時候發(fā)出。3.數(shù)字控制方式主要由控制介質(zhì)，數(shù)控裝置和（）組成。

4.數(shù)字控制方式適用于加工零件的表面形狀復(fù)雜、品種經(jīng)常改變的（）和小批量生產(chǎn)中所用的加工設(shè)備。5.開環(huán)控制方式與閉環(huán)控制方式的主要區(qū)別在于（）是否對系統(tǒng)的控制產(chǎn)生影響。6.分散控制方式與集中控制方式的主要區(qū)別在于（）與（）是按一定程序分散布置還是集成。42指令存儲裝置指令信息伺服機(jī)構(gòu)單件輸出量指令存儲裝置指令控制裝置第41頁/共72頁判斷題1.指令控制裝置能將指令存儲裝置中的信息變?yōu)橹噶钚盘柊l(fā)送出去，命令相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成指定動作。2.傳遞與轉(zhuǎn)換裝置在多數(shù)情況下不需要改變信號的質(zhì)與量。3.開環(huán)控制方式與閉環(huán)控制方式的主要區(qū)別在于后者結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。

4.集中控制系統(tǒng)也可稱為時間控制系統(tǒng)。5.可變程序控制系統(tǒng)中的程序可隨意改動，故可用于多品種加工的場合。43正確錯誤錯誤錯誤正確第42頁/共72頁液壓與氣壓傳動控制自動化控制概念機(jī)械傳動控制自動化控制系統(tǒng)的組成；自動化控制的基本方式上次課內(nèi)容回顧機(jī)械傳動控制的特點(diǎn)與典型實(shí)例液壓與氣壓傳動控制的特點(diǎn)與應(yīng)用第43頁/共72頁典型控制技術(shù)的應(yīng)用電氣傳動控制計(jì)算機(jī)控制技術(shù)電氣控制系統(tǒng)工作循環(huán)的三種表示方法，電氣控制的操作方式，聯(lián)鎖要求。本次課內(nèi)容普通數(shù)控機(jī)床，加工中心，計(jì)算機(jī)數(shù)控，計(jì)算機(jī)群控，適應(yīng)控制。步進(jìn)電機(jī)/交流伺服電機(jī)的控制原理第44頁/共72頁四、電氣傳動控制46電氣傳動控制：通過控制電機(jī)傳動的控制方式。電動機(jī)把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能去帶動各種類型的生產(chǎn)機(jī)械。

電氣控制是為整個生產(chǎn)設(shè)備和工藝過程服務(wù)的，它決定了生產(chǎn)設(shè)備的實(shí)用性、先進(jìn)性和自動化程度的高低。它通過執(zhí)行預(yù)定的控制程序，使生產(chǎn)設(shè)備實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動作和目標(biāo)，以達(dá)到正確和安全地自動工作的目的。電控系統(tǒng)除正確、可靠地控制機(jī)床動作外，應(yīng)保證電控系統(tǒng)本身處于正確的狀態(tài)，一旦出現(xiàn)錯誤，電控系統(tǒng)應(yīng)具有自診斷和保護(hù)功能，自動或提示操作者作相應(yīng)的操作處理。第45頁/共72頁電氣控制的特點(diǎn)和主要內(nèi)容

按照規(guī)定的循環(huán)程序進(jìn)行順序動作是生產(chǎn)設(shè)備自動化的工作特點(diǎn)，電氣控制系統(tǒng)的任務(wù)就是按照生產(chǎn)設(shè)備的生產(chǎn)工藝要求安排工作循環(huán)程序，控制執(zhí)行元件，驅(qū)動各動力部件進(jìn)行自動化加工。

▲基本要求：①最大限度地滿足生產(chǎn)設(shè)備和工藝對電氣控制線路的要求；②保證控制線路的工作安全和可靠；③在滿足生產(chǎn)工藝要求的前提下，控制線路力求經(jīng)濟(jì)、簡單；④應(yīng)具有必要的保護(hù)環(huán)節(jié)，以確保設(shè)備的安全運(yùn)行。47通過不同的聯(lián)鎖信號來實(shí)現(xiàn)第46頁/共72頁電氣控制系統(tǒng)工作循環(huán)的表示方法工作循環(huán)圖：表示單臺生產(chǎn)設(shè)備的工作循環(huán)工作循環(huán)周期表：表示自動生產(chǎn)線的工作循環(huán)功能流程圖：工業(yè)順序控制程序設(shè)計(jì)的功能說明圖，表明控制信息的傳遞過程與邏輯關(guān)系。

雙工位組合機(jī)床工作循環(huán)圖的表示方法→動作順序和信號傳遞方向SQ1～8—行程開關(guān)等傳感元件

SP1～2—控制停留時間的死擋鐵SB2—起動按鈕兩個圖一個表，強(qiáng)調(diào)每一個循環(huán)內(nèi)的工作流程與工作順序。48看箭頭看文字第47頁/共72頁表2-2氣缸蓋加工自動線工作循環(huán)周期表第48頁/共72頁50三工位旋轉(zhuǎn)工作臺功能流程圖基本構(gòu)成元素：步、有向線段、轉(zhuǎn)移和動作說明第49頁/共72頁電氣控制的操作方式電氣控制設(shè)備的操作方式：——自動循環(huán)（或稱連續(xù)循環(huán)）自動上下料

——半自動循環(huán)（或稱單次循環(huán)）手動上下料

——調(diào)整：對生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行調(diào)試時，常用多個按鈕分別控制各動力控件以實(shí)現(xiàn)“單步”動作，但會使得按鈕過多，若用PLC進(jìn)行編碼控制，可減少按鈕數(shù)量。

——開工循環(huán)和收工循環(huán)：自動線上有多個加工工位，若各工位上都沒有工件時開始自動線的工作循環(huán)為開工循環(huán)；若再無工件進(jìn)入自動線，則自動線應(yīng)進(jìn)入收工循環(huán)。51第50頁/共72頁電氣控制的聯(lián)鎖要求52生產(chǎn)設(shè)備在運(yùn)行中，各動力部件的動作有著嚴(yán)格的相互關(guān)系。這種關(guān)系主要通過電氣控制系統(tǒng)的聯(lián)鎖功能來加以保證。按聯(lián)鎖信號在電路中所起的作用分為：聯(lián)鎖、自鎖、互鎖、短時聯(lián)鎖、長時聯(lián)鎖

注意：電氣控制程序的設(shè)計(jì)必須在充分了解機(jī)床工藝要求的基礎(chǔ)上，按實(shí)際需要考慮聯(lián)鎖關(guān)系，不是越多越好！重復(fù)和不需要的聯(lián)鎖會使得故障概率增加，并降低可靠性。第51頁/共72頁常用的電氣控制系統(tǒng)常見的控制系統(tǒng)有：固定接線控制系統(tǒng)采用早期的分立電氣元器件和印制電路板的形式，修改程序困難，需重新印制電路板并布線。2.可編程序控制系統(tǒng)采用PLC來完成指令存儲，數(shù)學(xué)與邏輯計(jì)算，通信，比較等功能?？稍诂F(xiàn)場很方便地更改程序，大大縮短調(diào)試時間。53第52頁/共72頁常用的電氣控制系統(tǒng)3.帶有數(shù)控功能的PLC（功能擴(kuò)展）

利用數(shù)控模塊對PLC進(jìn)行功能擴(kuò)展，該數(shù)控模塊在PLC系統(tǒng)中獨(dú)立工作，自動完成程序指定操作?？梢詫?shí)現(xiàn)1～3軸的控制，甚至于具有插補(bǔ)功能。4.分布式數(shù)控系統(tǒng)（DNC）將多個單軸數(shù)控系統(tǒng)作為控制基層設(shè)備，與主控和中央控制系統(tǒng)連接，利用網(wǎng)絡(luò)通信方式進(jìn)行分時控制，即可實(shí)現(xiàn)車間數(shù)控設(shè)備、生產(chǎn)工位的統(tǒng)一聯(lián)網(wǎng)管理。對于復(fù)雜的數(shù)控組合機(jī)床自動線，分布式數(shù)控系統(tǒng)是最合適的系統(tǒng)。54第53頁/共72頁電氣傳動控制小結(jié)1.為整個生產(chǎn)設(shè)備和工藝過程服務(wù)，安排工作循環(huán)。2.工作循環(huán)表示方法：兩個圖一個表。3.根據(jù)控制作用時間的不同，作用對象的不同，控制操作方式也不同。4.電氣控制系統(tǒng)的控制通過聯(lián)鎖來實(shí)現(xiàn)的。5.四種常用的電氣控制系統(tǒng)。55第54頁/共72頁董小姐的格力智能制造工廠56第55頁/共72頁五、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)

計(jì)算機(jī)在機(jī)械制造中的應(yīng)用已成為機(jī)械制造自動化發(fā)展中的一個主要方向。而且在生產(chǎn)設(shè)備的控制自動化方面起著越來越重要的作用。一、普通數(shù)控機(jī)床（NC）的控制采用專用計(jì)算機(jī)（數(shù)控裝置），以數(shù)碼的形式編制加工程序，控制機(jī)床各運(yùn)動部件的動作順序、速度、位移量及各種輔助功能，以實(shí)現(xiàn)機(jī)床加工過程的自動化。二、加工中心（MC）的控制能夠自動換刀的結(jié)構(gòu)更復(fù)雜的數(shù)控機(jī)床，采用小型計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，能夠?qū)崿F(xiàn)對同族零件的自動加工。

57第56頁/共72頁58DMG超大型車銑復(fù)合加工中心第57頁/共72頁三、計(jì)算機(jī)數(shù)控與普通數(shù)控的區(qū)別在于在數(shù)控裝置部分引入了一臺小型通用計(jì)算機(jī)，能與工藝過程控制系統(tǒng)和管理信息系統(tǒng)密切的配合。功能適用性強(qiáng)，操作更加方便。四、計(jì)算機(jī)群控

用大型計(jì)算機(jī)控制多臺數(shù)控機(jī)床，能滿足各臺機(jī)床數(shù)據(jù)共享的要求。59計(jì)算機(jī)群控系統(tǒng)區(qū)別？中心計(jì)算機(jī)的三個主要功能第58頁/共72頁1.間接式群控系統(tǒng)用數(shù)字通信傳輸線路將數(shù)控系統(tǒng)和群控計(jì)算機(jī)直接連接起來，而不再連接紙帶輸入機(jī)。只是取代了紙帶輸入機(jī)的功能，分析計(jì)算、邏輯判斷等仍由數(shù)控裝置硬件線路完成（沒有被計(jì)算機(jī)軟件代替）。2.直接式群控系統(tǒng)（DNC）由計(jì)算機(jī)代替了數(shù)控裝置的部分或全部功能。

零件編程更容易，數(shù)據(jù)收集更容易，數(shù)據(jù)隨時調(diào)用，

但該系統(tǒng)投資大，并且一旦中心計(jì)算機(jī)發(fā)生故障，群控系統(tǒng)將全部停機(jī)。

60

間接式群控系統(tǒng)第59頁/共72頁五、適應(yīng)控制所謂適應(yīng)能力就是系統(tǒng)本身能夠隨著環(huán)境條件或結(jié)構(gòu)的不可預(yù)見的變化，自行調(diào)整或修改系統(tǒng)的參量。（除了能適應(yīng)環(huán)境變化，還能適應(yīng)通常工程設(shè)計(jì)誤差或參數(shù)變化）

要求系統(tǒng)必須隨時識別動態(tài)特性、以便調(diào)整控制器參數(shù)，從而獲得最佳性能，增加整個系統(tǒng)的可靠性。反饋控制？適應(yīng)控制？加削加工的適應(yīng)控制系統(tǒng)原理圖61適應(yīng)控制效果主要取決于機(jī)床上所用的傳感器第60頁/共72頁計(jì)算機(jī)控制技術(shù)62普通數(shù)控機(jī)床（NC）的控制以專用計(jì)算機(jī)（數(shù)控裝置）實(shí)現(xiàn)機(jī)床加工過程自動化加工中心（MC）的控制能自動換刀的數(shù)控機(jī)床多采用微型計(jì)算機(jī)控制投資大，需很高的利用率

計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）在數(shù)控裝置部分引入一臺微型通用計(jì)算機(jī)功能適應(yīng)性強(qiáng)，能與其它系統(tǒng)密切配合。計(jì)算機(jī)群控（大型計(jì)算機(jī)控制多臺機(jī)床，能實(shí)現(xiàn)各機(jī)床的數(shù)據(jù)共享）間接式群控?cái)?shù)控裝置硬件線路沒有被計(jì)算機(jī)軟件取代直接式群控計(jì)算機(jī)代替硬件數(shù)控裝置中心計(jì)算機(jī)發(fā)生故障則全部停機(jī)適應(yīng)控制能適應(yīng)環(huán)境或參數(shù)不可預(yù)見的變化適應(yīng)控制的效果主要取決于機(jī)床上的傳感器