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摘要：針對某工程應用中需要控制執(zhí)行器順序動作的情況，設計了順序動作液壓缸。順序動作液壓缸的應用可達到簡化系統(tǒng)設置、提高動作可靠性的目的。
關鍵詞:液壓缸
1 概述
液壓缸是液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行器，隨著液壓缸在液壓傳動中的廣泛應用，其作用也不僅僅局限于實現(xiàn)直線往復運動或回轉擺動，液壓缸的功用在不斷地被開發(fā)利用。對于不同的液壓系統(tǒng)、主機和機構等，我們需要根據(jù)不同的用途和工作要求選擇或設計液壓缸。
隨著液壓用戶對設備要求的提高，設備動作可靠性越來越引起用戶的極大關注。為保證兩個或多個執(zhí)行器按規(guī)定的次序正常動作，可以通過機械裝置、邏輯電路或液壓回路控制液壓缸以及電磁換向閥等液壓元件實現(xiàn)系統(tǒng)需求，但這無疑會使系統(tǒng)變得更為復雜，可靠性降低，成本增加。為此，我們結合某工程設計了順序動作液壓缸，用以控制液壓系統(tǒng)中相關執(zhí)行器液壓回路的通斷，達到各執(zhí)行器按規(guī)定順序動作的目的。
2 工作原理
2.1 構成及功能順序動作液壓缸結構原理見圖1。與普通液壓缸相比，順序動作液壓缸有一個控制油口Ks口，以及在其活塞和上端蓋中分別設置有單向閥。
當活塞運動到上極限位置時，通過設置在活塞及液壓缸上端蓋的機械結構頂開兩單向閥，控制油口與主油路互通，可以完成下一級執(zhí)行器的動作要求；當活塞不在上極限位置時，單向閥組中兩單向閥脫開，控制油口與主油路不通，Ks口沒有壓力油，不能完成下一級執(zhí)行器的動作要求。
順序動作液壓缸可以達到控制下一級執(zhí)行器油路的通斷，實現(xiàn)執(zhí)行器順序動作的目的。
2.2 順序控制
在某工程應用中，啟閉裝置與升降裝置正常工作過程為：啟閉裝置“開”到位->升降裝置“升”->升降裝置“降”到位->啟閉裝置“關”。動作完成后，控制升級裝置和啟閉裝置的電磁換向閥分別回中位。工作時，要求啟閉裝置開到位后，升降裝置才能進行升降動作；只有在升降裝置降到位后，啟閉裝置才能進行關閉動作。
3 硬件系統(tǒng)設計
該檢測系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)設計主要由超聲波換能器、CPLD功能、驅動發(fā)射、接收放大和過零比較等模塊組成。系統(tǒng)工作時，單片機先向CPLD發(fā)送指令，CPLD的內部PULSE功能模塊產生600 ns的驅動脈沖，同時CNT功能模塊開始計時：驅動脈沖進入驅動發(fā)射電路使超聲波換能器1產生超聲波信號；接收到的信號比較微弱，需通過由LF357和LM318組成的三級接收放大電路對其放大；將放大信號再通過由MAX903組成過零比較電路，從而為CLPD中的CNT功能模塊提供一個停止計時的高電平信號。將CNT中所計時的數(shù)據(jù)換算為時間，再由換能器2發(fā)送，換能器1接收。用CNT記錄另外一組時間數(shù)據(jù)，二者相減得到順流和逆流的聲時差△t,計算出系統(tǒng)的流速和流量。該檢測系統(tǒng)的關鍵是要得到準確的驅動脈沖和精確的順逆流時間。所以，選用Aher公司CPLD的MAXⅡ系列EMP240T100C5N,并配有100 MHz的晶體振蕩器，CPLD功能模塊是該系統(tǒng)硬件設計的核心。
3.1 CPLD功能模塊
CPLD功能模塊主要由6個子模塊組成，如圖2所示。它們都是利用VHDL語言編寫，各自的功能：DECODER子模塊是將單片機的指令經(jīng)過解碼傳輸給CPLD內部各個子模塊；CNT子模塊負責計時；PULSE子模塊產生驅動脈沖：CNT_SP子模塊產生CNT的停止計時信號；SEL_2用于選取將CNT中的16位數(shù)據(jù)的前8位和后8位；TRIBUFFER可將SEL_2選擇的8位數(shù)據(jù)傳輸給單片機。
其工作流程如下：通過單片機的P2端口使CPLD工作。由PULSE子模塊發(fā)送特定脈沖信號驅動超聲波換能器，CPLD在發(fā)射脈沖的同時CNT子模塊開始計時，接收放大電路接收信號并經(jīng)過零比較后，向CPLD的PULSE_ACT口提供停止計時的高電平信號。然后CPLD就將CNT中計時的16位數(shù)據(jù)以8位的形式通過SEL_2,TRIBUFFER再通
