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氣壓控制系統簡介 1 氣壓控制系統概述 2 典型氣壓控制元件的組成 3 氣動執行元件工作原理 4 電氣控制元件工作原理 5 氣壓控制系統設計 1 氣壓控制系統概述1.1 傳動控制系統種類 1.2 氣壓控制系統產生背景 1.3 氣壓控制系統特點 1.1 傳動控制系統種類 在機械﹑電子﹑紡織﹑印刷﹑交通等行業的自動化生產和控制中，有各種各樣的傳動和控制系統。主要包括﹕氣動(氣壓傳動與控制)，液動(液壓傳動與控制)，電動(電氣/電子傳動與控制)，電-氣動，電-液動。表1.1a列出了上述系統的特點。 表1.1a﹕各種傳動控制系統特點 1.2 氣壓控制系統產生背景 氣壓控制系統” 是指用電子/電氣設備作為控制裝置，以氣動設備驅動執行的綜合系統。 純氣動技術在幾百年之前就出現了，當時就出現了氣動步槍。二次世界大戰至六十年代中葉，純氣動技術有了很大發展，同時，電氣控制技術也已經產生，不過，由於當時的電磁產品相當不可靠，氣動(包括液動技術)是工業界應用最廣泛的傳動和控制技術。 氣動系統在系統傳動效率，傳遞訊號的速度， 訊號傳遞的距離等方面因素的受到很大限制，特別是控制系統複雜程度的增加，為了適應低成本，高生產效率的需求，於是考慮將氣動和電動結合起來，充份發揮各自的優點，產生了“氣壓控制” 技術。 1.3 氣壓控制系統特點 氣壓控制系統綜合了電動和氣動兩者的優勢，其 優點：系統傳動效率高﹑訊號傳遞速度快﹑訊號傳遞距離長﹑使用壽命長﹑系統尺寸小﹑控制邏輯彈性高﹑無污染。 缺點：執行元件運動速度的調節範圍和運動精度要低於液壓系統，而且噪音較大。 2 典型氣壓控制元件的組成 2.1 氣壓控制系統組成 2.1 氣壓控制系統組成 電氣系統由三部份組成: 能量供應部份如壓縮氣體的氣源，電氣控制的電源(交流電或直流電)。 電氣控制部份如氣缸，而氣缸活塞何時動作以及向哪個方向運動，這都是由電氣控制部份控制的。 電氣控制系統：輸入元件和處理元件。輸入元件如限程開關，按鈕和接近感應器。處理元件如繼電器，計數器，電磁閥。 氣動執行部份?在適當的時機按適當的動作方式執行。氣動執行元件有氣缸，氣馬達等。 圖2.1a為一個工廠典型的電-氣控制系統結構和佈局。 圖2.1a 氣壓控制系統組成 3 氣動執行元件工作原理 3.1 直線運動氣缸 3.2 氣馬達 3.3 擺動式氣缸 3.1 直線運動氣缸 常見的氣動元件的動作方式有三種﹕直線往復運動﹑連續轉動﹑擺動，對應的氣動元件為﹕氣缸﹑氣馬達﹑擺動式氣缸和齒輪齒條驅動擺動。 直線運動氣缸氣缸是一種將壓縮空氣的能量轉化為機械能的元件 氣缸按使用條件不同，其結構形式和種類很多。按壓縮氣體對氣缸活塞端面作用力的方向分可以分為﹕單作用氣缸和雙作用氣缸。 單作用氣缸活塞只有一側有壓縮空氣進入，氣缸上只有一個壓縮空氣的入口，故只有一側有氣壓推力作用，氣缸的工作行程僅限在一個方向。氣缸的活塞可在彈簧﹑重力或其他外力的作用下回復到原來的位置。 圖3.1a為彈簧復位的單作用氣缸工作原理，深藍色表示有壓縮氣體進入，淡藍色表示排氣。當近氣口有壓縮氣體進入時，活塞在氣體壓力的作用下壓縮彈簧向右移動，當沒有壓縮氣體進入時，活塞在彈簧力作用下退回到原來的位置。 圖3.1b為靠重力復位的單作用氣缸工作原理，深藍色表示有壓縮氣體進入，淡藍色表排氣 圖3.1a 帶彈簧復位的單作用氣缸工作原理 圖3.1b 靠重力復位的單作用氣缸工作原理 3.1 直線運動氣缸 雙作用氣缸活塞兩側交替地有壓縮空氣進入和排出時，其伸出和壓回方向均有氣壓推力作用，使活塞向兩個方向運動，兩個方向的運動速度均可以透過調整氣壓而控制。活塞的兩側各有一個進氣口，當一側進氣時，另一側作為排氣口，反之亦然。圖3.1c為雙作用氣缸工作原理，深藍色表示有壓縮氣體進入，淡藍色表示排氣。 圖3.1c 雙作用氣缸工作原理 3.2 氣馬達 與其它氣缸主要的不同為它輸出的機構作連續的旋轉運動，其功能相當於電機。 氣馬達根據壓縮氣體的進氣口不同可以順時針或逆時針旋轉。 氣馬達適用於無級調速，經常改變旋轉方向，啟動頻繁的場合。圖3.2a為氣馬達的剖面圖。 圖3.2a 氣馬達的剖面圖 3.3 擺動式氣缸 或稱擺動式馬達，它由缸體，定子，轉子和葉片組成。定子和缸體固定在一起，葉片與轉子(即輸出軸) 連接一起。 缸體上有兩個氣口，A口進氣時，B口排氣，壓縮氣體推動葉片帶動轉子逆時針轉動，反之則作順時針轉動，因此，也是雙作用氣缸。 擺動式氣缸一般用於的場合，如夾具的迴轉，工作臺轉位等。圖3.3a為單葉片擺動式氣缸工作原理。 圖3.3a 單葉片擺動式氣缸工作原理 4 電氣控制元件工作原理4.1 邏輯控制元件 4.2 電-氣轉