8、基本回路
概述
氣動的基本回路實質是閥的組合，其作用是完成一定功能。現在已有了一定數量的能完成基本功能的氣動回路，即使最複雜的氣動回路也能由這些基本回路組成。
這些基本功能包括
●控制氣缸，或者
●操作另一個閥
-從操縱板上遠距離控制；
-切換一個閥的功能到另一個閥的功能；
-安全聯瑣，等等。
後一種功能又稱為閥的“邏輯功能”，有四種基本的邏輯功能：
●同一（“是”）。
●否定或“非”邏輯（“非”）
●與
●或
我們在這裏不研究邏輯功能的工作原理，而只用簡單的單詞來清楚地表達它們的功能。
基本功能
流量放大
大氣缸需要大的空氣流量。應該避免手動操作大流量的氣動閥，用較小的手動操作閥操縱大流量的氣控閥。這種功能通常就叫做“流量放大”。它通常是遠距離控制的： 大流量閥接近氣缸，而小流量閥設置在適宜地方的控制板上。
信號切換
圖8.1所示的方法能用來切換閥的功能從常通到常閉或相反。
在圖8.2中的閥1操作，閥2的輸出壓力消失，當閥1不操作復位時，閥2再出現輸出。
選擇性
選擇性是將3／2閥轉為5／2閥功能。起動閥1是一個小的3／2手動操作閥，間接地操作閥2，閥2是一個大流量的5／2閥，它有足夠的流量去作用一個雙作用氣缸。這種功能也是進行流量放大。
肘杆閥的一個位置切換“亮著”綠色的指示；另一個“亮著”紅色的指示。
這種相同的功能也能用在二個回路之間的選擇：5／2閥的一個輸出口供應一個自動回路，另一個供應手動操作回路。這樣確保在手動操作期間不可能有自動動作。
記億功能
一種很常見的功能是使永久保持當閥暫態操作後，固定5／2閥的信號為ON，直到另一個暫態信號切換它，使它永久地為OFF
延時功能
氣動延時根據氣流通過節流孔壓力在固定氣容中變化所需要的時間。
假設給出容器和節流孔，可以繪出圖6．5中壓力／時間特性圖a，改變容器或改變節流孔尺寸，特性曲線會變成圖b。
在特性曲線a，達到切換閥的切換壓力PS時延時為t1，特性曲線b中延時增加到t2。
實際上，氣容的壓力是通向彈簧復位閥的氣控口，和用節流控制速度，它內裝的單向閥反向時不限制氣流流，因此復位時間很短。
延時ON
圖8.7表示壓力信號被延遲。閥(2)的輸出口（A）的信號隨著閥。操作之後達到變換的時間，這就是由於流量節流閥的作用。
閥的延時復位和延時ON的方法相同，只是限制了輸出到閥b氣控口的氣流，它的排氣被限制節流。
圖8.8延時OFF回路．閥1操作之後，指示燈立即就亮著，但閥斷開後，指示燈仍然要保持一段可調的時間。
脈衝ON
假如從某個閥發出信號輸出到一個常通閥，常通閥的操作信號跟這個發出信號相同。而此操作信號使常通閥輸出沒有壓力。然而，如果常通閥延時操作，輸出有壓力直到延時結束。結果是常通閥輸出可調持續時間的壓力脈衝。
在圖8.9中，當問1切換為ON時，常開閥2輸出一個脈衝。
脈衝為OFF
在初始信號切換為OFF達到壓力脈衝，這個壓力來自於另一源。方法是用初始信號同時操作一個3／2常通閥2和加壓到容器3。當閥1復位後，閥2切換為常通位置，接通氣容，閥有輸出，來自容器的壓力在短時間內將降低，用速度控制閥可調壓力脈衝持續時間。
氣缸控制
手動控制 - 單作用氣缸
直接操縱和速度控制
如果一個單作用氣缸連接著一個3／2手動操作閥，那它將隨著這個閥操作而動作。這就是“直接操縱”。在較大氣缸的情況下，可使用如圖8.1的流量放大。
調整單作用氣缸伸出行程活塞速度的唯一方法就是對進口氣流進行節流，利用彈簧決定回行程速度，但一般它很少加以限制。
兩方面控制：“或”（OR）功能
氣缸或閥可以用兩種不同通路來操作，例如，手動或借助於自動回路來的信號。如果兩個3／2閥的輸出通過一個三通管接頭連接，那麼來自其中一個閥的氣流將通過另外一個閥的排氣口排出。但應用梭閥可避免這個問題。
聯鎖：“與”（AND）功能
在某種情況下，只有兩種條件同時滿足，某個功能才得以實現。一個典型的例子就是氣動壓力機只有在安全門關閉著且另一個手動閥操作時才能工作。為了控制安全門，門操作一個3／2機械操作閥。手動操作閥的輸入和連接著機械操作閥的輸入。所以只有兩個閥都操作時，才打開氣流的通路。
因此，來自兩個閥的信號部有自己的目的，如回路b中用兩個指示器顯示,3／2氣控閥能完成“與”功能：一個信號是供氣給氣控閥，另一個信號是操作氣控閥。
轉換操作：“非”（NOT）功能
為了在輸送機和類似的場所機械鎖緊和制動．需要氣缸起鎖緊作用。解除鎖緊用一個閥來操作。這種類型的應用可使用常通閥。但是，如果要解除鎖緊，同一信號也必須使其他裝置解除鎖緊。如圖8．14中用指示信號?表示，用一個常閉閥?操作切斷常通的氣控閥?達到信號變換。
雙作用氣缸
直接控制
雙作用氣缸與單作用氣缸操作的唯一區別是用一個5／2閥代替3／2閥，在通常位置（不操作），輸出口“B”與輸入口“P”相通。如果氣缸是通常地處於返回位置，輸入連接到活塞的杆側。
為了在兩個方向上進行單獨的速度控制，（氣缸）兩腔都接有速度控制閥。它們的節流方向與單作用氣缸的情況相反，是節流氣缸的排氣。這與節流進氣相比具有剛度大、穩定性好的特性。輸入足夠能量使活塞運動並加上額外的背壓負載，背壓隨著速度的增加而增加，因而補償了負載變化。
保持在終端位置
在很多的情況下，氣缸必須保持它的位置，甚至在操作信號消失後也必須這樣。這要求有圖8.4的“記憶”功能．一個雙穩閥固定在一個位置直至切換到相對的一端。
在圖8.16中，雙作用氣缸的伸出行程由閥1啟動，由閥2操作返回．閥3通過保持其本身的位置達到保持氣缸的位置。
閥3僅在其中一個手動操作閥推下時才切換。若兩個氣控口同時加壓，則這個閥柱由於相同的壓力作用在相同的面積上，因此將保持其原先位置，不轉換原先信號。
在回路中，這個現象稱為“疊加指令”，它也是回路設計的主要問題之一。
氣缸位置的檢測
自動返回
圖8.17回路的閥2可以用滾輪杠杆式機械操作閥來代替，它在氣缸伸出終端位置時操作．氣缸隨後將閥3切換自然而然反向並自動退回，這稱為氣缸的往復運動。
假如閥1仍保持原操作，則會產生這樣的問題，就是當氣缸到達行程終點時氣缸不會返回，只要閥1的相對的信號保留著，閥2就不能切換閥3…，一個雙穩態閥只在相對的氣控輸入排氣時，才能用一個氣按壓力切換閥。
如果氣缸一到達行程終點時就必須無條件返回，一個簡單的方法是將手動操作閥的信號改為脈衝信號。這就是圖8.9和圖8.17兩種基本功能的組合。
連續往復
通過用滾輪杠杆式機械操作閥檢測行程的兩個終端和利用它們使主閥3來回切換，可實現氣缸的往復運動。為了終止這種運動，可以應用圖8.13的“與”功能。如果開關1切換使輸出無氣，用一個雙穩態手動操作閥與滾輪杠杆式機械操作閥相串聯，使氣缸終止迴圈。但是氣缸依然返回到活塞杆縮回的位置。（圖8.18和圖8.19）。
程式控制
程式的?述
以下是用非常簡要且精確的方法?述運動迴圈的幾個有用的規則。
假設每個執行元件用大寫字母表示。如果它的復位位置（按這個位置畫回路圖）是活塞杆縮回位置，則稱它為“負”（－）位，在伸出的位置稱為“正”（十）位。壓力信號去切換方向控制閥稱為“主控信號”，以區別於其他信號。例如滾輪杠杆式機械操作閥，使氣缸運動的指令從“一”移到“十”的位置稱為“正”主控信號；在“A”氣缸時，主控信號的代號簡化為“A+”，自然，“A一”是氣缸A退回的主控信號。
兩個氣缸的程式
運用這些代號．我們可以編出兩個氣缸程式為：A＋，B＋，A-，B-。為動作的程式．
現在產生了這樣的問題，即這些主控信號來自何方。這個回答十分簡單：即來自檢測行程端點的滾輪杠杆式機械操作閥，它們同樣需要一個代號，說明如下：
當復位位置“負”（－），稱為“零”（O），用“a0”表示檢測氣缸“A”重定位置關的信號。其相反位置表示為“a1”。為了清楚起見．信號總是用小寫字母表示，被檢測位置用符號標明。
此外，這也是顯然的，即將主控信號（……十）的終端用我們巳把它表示為“a1”的壓力信號來發信等等，用這些信號我們可以將上面所述程式編寫如下：
A+→a1→B+→b1→A→a0→B→b0
我們還需要一個手動操作閥來起動和停止這個程式，它放在這個序列線的第一個主控信號（A＋）的前面。如果程式需要繼續，則起動閥應處於開啟狀態，但是如果該閥在迴圈中間切換為“OFF“，則迴圈將繼續動作直至程式的所有動作已經完成，然後才能終止迴圈。
這意味最後的信號b0出現後不能通過起動開關。這是圖8.13基本的“與”功能的另一個應用。主控信號A＋需要兩個信號“b0”和“S1”來起動。通常寫作常用的代數式為“S1.b0”。
這也可以看作為一個“閉環”回路，這個信號和主控信號的程式表示如下：
上面塊圖的相同程式有ISO圖形符號表示的氣動回路如圖8.20所示。由於我們已經按照滾輪杠杆式機械操作閥的位置對其進行了代號編號，因此不需要畫有行程端點檢測閥的位置顯示，或像圖8.17和圖8.18那樣用數字指示的圖放在氣缸旁。
標準是將所有氣缸畫在頂部，在其下面是功率閥，再下面是提供行程終點信號的閥。在更複雜回路中，在主閥和信號閥之間還有些附加閥。圖8.20就是這種例子，該圖中具有一個附加閥“St”。
單迴圈／重複迴圈
用於起動程式的閥的類型構成了兩種迴圈的不同之處：如果它是一個單穩態閥，當操作它時，將完成一個迴圈。在雙穩態閥的情況下，迴圈將重複進行直至我們使它復位，不論我們什麼時候起動它，回路總是完成迴圈，然後停止。
障礙信號
用脈衝消除障礙信號法
夾緊：壓力控制
短行程單作用氣缸常用作夾緊。雖然它們已經裝上了用於電控的開關，但那是不可靠的。這能提供足夠的夾緊力以承受加工時作用於這上面的力嗎？唯一可靠的信號是活塞後面的足夠的壓力，為了達到這個目的，要使用“順序閥”。操作者可以根據可靠夾緊所需的最小壓力進行調整。
必須測出的壓力是夾緊氣缸的壓力，所以它的輸入必須用一個三通管接頭與氣缸口相連，它的輸出信號再起動加工操作（即氣缸“B”），加工工序結束後，氣缸B必須立即復位，例如：在工作行程結束後，閥“b1”將提供這個信號。
這裏我們面臨一個問題：只要夾緊氣缸A還在受壓，B缸就不能重定，而且在加工裝置回到重定位置前，B缸也能復位和解除夾緊。我們還是利用圖8.9中的基本回路來解決這個問題。這個回路中，來自順序閥的保持信號變成一個脈衝信號。迴圈是由於手動起動的。但實際上，操作人員接入一個用於加工的元件，然後按住按鈕直到工作完成，圖8.21說明了這些。
可是還有不完善的地方：如果加工起動後，操作人員就釋放了按鈕，夾具就鬆開。我們必須防止這一點。解決方法就是利用圖8.16回路來“記億”這個手動起動信號。為使該回路的閥?起作用，我們必須使用一個閥來檢測氣缸B的復位位置“b0”，但該閥必須在復位位置時操作，這時夾緊工序己完成，氣缸B進入推出行程。造就意味著有另一個逆控制，我們不得不通過產生一個反命令脈衝來擺脫逆控制，因此就出現了圖8．22的回路。
用分組供氣系統法
你必須承認在前面例子中的消除障礙信號的方法可能不是最好的一個。一定還有更簡單、更可靠的解決方法。
真正的解決方法要去掉障礙信號（疊加信號），不是用延時手段，而是如圖8.3回路中切換一個選擇閥。問題是要知道這個閥必須在哪里被插入以及它怎樣切換和連接。
有一個畫順序回路的簡單方法，叫“分組供氣系統”。這個工作迴圈被分成兩組或更多。為了進一步說明，我們假定僅有兩組，每一組都有一個來自選擇閥的供氣輸入。
組的劃分，例如迴圈“A十，B十，B-，A-”按下列方法進行：
從左到右看每一個指令。我們可以再把這些指今分成更小的組，其規則是每一組裏僅有一個要麼是“十”，要麼是“一”的指令，例如：
A+，B+，│B－，A－│
組1 組2
當迴圈有三組或更多組，原理同長迴圈是一樣的。迴圈起動不一定是新組；迴圈的末端可以在一個組的中部。“啟動／停止”閥可以簡單地接到線上作為迴圈的第一個指令。有時先要作劃分組的嘗試，直到找到最小限度的組為止。用下面的方塊圖作進一步的說明。
(1)在組1中要被切換的第一個氣缸換向閥。
(2)在組1中所有氣缸行程末端的操作閥，除了在程式中最後一個閥外。
(3)在組1中主控信號到主閥供氣輸入從“組1線”來。
(4)在組1中檢測最後行程末端的閥切換選擇閥，組1線排氣，組2線加壓。
(5)在組2中，形成第一個行程的氣缸的主閥。
(6)在組2中，給所有氣缸行程末端的操作的主控信號，除了最後一個。
(7)在組2中，所有氣缸行程末端的操作閥給出的主控信號，供氣輸入從“組2線”來。
(8)在組2中，檢測最後行程末端的閥切換選擇閥。
現在回路中每一步都很容易進行。起動開關總是插入供氣輸入線以產生迴圈的第一個主控命令。在上面的例子中，迴圈的每個組的末端結束。這不一定，並且也是不必要的。
用一個例子來說明：
給的迴圈是： A＋，B＋，A-，C-，D+，D-，B－，C＋
如果我們從這個迴圈開始分組，就得到下面三組：
│A＋，B＋│A－，C－，D＋│D－，B－，C＋
更好的是從第二步分起，得
A＋，│B＋，A－，C－，D＋, │D－，B－，C＋
得到的只有兩組，用a1切換串聯閥，和d1使之退回。啟動／停止閥將從c1連到主控信號輸入A＋。
記住將滾輪杠杆式機械操作閥用符號“零”注明在操作位置劃住。
