摘要：根据控制方式的不同，多汽缸回路控制可以分为电信号控制和气信号控制两种方式。结合实际应用效果来看，电动控制的信号传输更快，控制动作更加灵敏，因此在普通作业环境下应用广泛。但是也有一些特殊的场所，本身具有一定的危险性，电控装置一旦发生漏电故障，将会引发严重的安全事故，这种情况下选择纯气动多汽缸控制回路就显得尤其必要。但是传统的纯气动多汽缸控制回路存在系统结构复杂、自动化率不高等问题。本文针对这些问题进行了优化设计，兼顾了安全性、高效性和自动化。
关键词：纯气动多汽缸控制；运行流程；程序校正；X-D图
1.纯气动多汽缸控制回路的运行流程
常规的纯气动多汽缸控制系统，主要包括送料模块、升降模块、夹紧模块等，其运行流程为：首先，控制回路通电运行后，送料缸伸出，此时由机器自动或人工手动将物料填入缸中。在自动装料模式下，根据内置的压力传感器，获取物料的重量信息，达到一定重量后，顶升缸启动、上升，向送料缸中的物料施加压力。此时压力执行器下降，并且开始采集压力信号。在特定压力下压紧一定时间后，压力执行器上升，此时顶升缸下降，送料缸中被压紧成型的物料掉出，通过传送带收集起来。空的送料缸回缩，然后等待接受下一个控制指令，再伸出重复上述动作流程。流程如图1所示。
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图1 纯气动多汽缸控制系统运行流程
2.纯气动多汽缸控制回路设计
2.1纯气控回路设计
结合上述控制流程可以发现，多汽缸控制回路的每个动作单元，会根据系统运行流程按照特定的顺序依次完成动作。在上一道工序结束后，才会自动发送下一个信号，整个信号发出顺序和动作执行顺序都是有严格的限制。考虑到纯气动多汽缸控制回路本身存在多且杂的特点，为了避免信号顺序错误，一方面需要对控制回路进行简化设计，另一方面还需要提高信号反馈速率，保证信号发出与气缸动作的同步，最大程度上降低信息延时。
在纯气控回路设计中，可以选择的方法有两种：一种是试凑法，要求设计人员必须利用气动基本回路和常用回路进行组合、排序，按照顺序寻找符合控制要求的回路。其特点是显著简化了回路的复杂程度，但是要求设计人员必须对各种回路的设计方式和运行特点有所了解。另一种是逻辑法，主要是利用X-D线图、逻辑运算法等，虽然动作回路较为复杂，但是可以满足更多的功能需要，具有更强的适用性。本文采取逻辑法对纯气动多汽缸控制回路进行优化设计。
2.2程序核验
系统直接采用行程阀组成控制回路，其中包括4个气缸，因此共有8个行程阀，即4对。利用行程阀有气做为控制信号，每对行程阀成为逻辑变量的两个状态，4对行程阀组合起来共有24种不同组合。程序中的每一个动作由不同的信号组合来控制，所以最多可以控制16种动作。该系统中需要完成8个动作，行程阀的数量能够满足要求。若信号组合数少于动作数，则需要加入一定的逻辑元件。行程阀数量满足条件后，接下来要判断程序中的每个动作是否由不同的信号组合控制。如果无重复信号组合则是标准程序，有重复信号组合则为非标准程序。判断方法可通过程序相位和信号之间的关系进行。
2.3程序校正
从实际运行情况来看，纯气动多汽缸控制回路在发送控制指令时，容易出现信号重复的问题，一方面是增加了系统负担，二来也容易因为重复指令发生冲突，而引发控制回路的电气故障。因此，在设计中还需要增加程序校正环节，用来防止同一控制指令在一个流程内多次发送的问题。设计思路是选择恰当的位置，置入一个记忆元件，优先考虑比较容易出现重复信号的部位，但是也要注意控制记忆元件的数量，原则上应当用尽可能少的记忆元件，最大程度上消除信号重复问题。例如，采用一个双气控二位五通换向阀做为记忆元件，校核后发现已无重复信号，说明信号重复问题得以解决。
2.4绘制X-D图
基于逻辑法的控制回路优化设计，选择一种恰当的逻辑控制方法尤为关键。本文中使用了X-D图法，即“信号-动作状态图法”。这一方法的应用优势在于采用线性表示控制信号与气缸动作之间的关系，可以更加直观、方便的让技术人员掌握多汽缸控制回路的运行状态。除了有助于提高系统运行速率和响应速度外，基于X-D图的控制回路设计，由于气动回路简单，后期进行日常维护，以及出现故障后进行排查和维修也十分方便。利用微机控制系统，可以根据采集到的参数自动绘制X-D图，并且在显示屏上展示出来。
2.5运行与调试
完成纯气动多汽缸控制回路的优化设计后，还要进行调试运行，一来是检查整个控制流程是否顺畅，二来也可以及时发现存在的问题，从而对设计方案进行微调和优化。运行调试环节，技术人员需要参考X-D图进行分析。常见的系统故障有2种：其一是主控信号多次出现，其二是主控信号延时情况严重。对于第一种故障，可能原因是信号反馈回路问题，微机在没有接收到反馈信号的情况下，判断为主控信号未发出，因此连续多次发送。通过优化信号反馈线路可以解决。对于第二种故障，分析其原因可能是无线通信模块问题，或是信号干扰严重，通过增加信号放大装置可以解决。
3、应用效果分析
纯气动多汽缸控制系统在一些安全性要求较高的作业环境下，其应用优先级要高于纯电动多汽缸控制系统。针对常规气动控制系统存在的问题，本文提出的一种基于逻辑控制法的优化设计，通过提高了控制信号与动作相应的匹配性，进一步提高了气动控制系统的响应速率，降低了信号延时问题。同时，采取了信号保护装置，提高了信号抗干扰能力。运用X-D图可以直观的显示控制回路的具体情况，方便技术人员根据实时运行状态进行参数调整，增强了设计方案的适用范围。整个控制回路设计结构简洁，成本低、维护方便，具有较强的实用价值。
参考文献：
[1]袁小会,蔡逸飞,刘桂花,等.多气缸气动程序电控系统设计[J].机械工程师,2018(03):100-103.
[2]林荣川,魏莎莎.多气缸顺序回路信号障碍消除及程序控制系统设计[J].包装与食品机械,2009(02):137-138.
[3]滕士雷.纯气动回路快速设计方法研究[J].无锡职业技术学院学报,2018(6)
[4]兰嵩．纯气动多气缸控制回路设计[J]．机电技术,2014(04):14-15,18