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摘要：針對某工程應用中需要控制執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
液壓缸是液壓系統中的執行器，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直線往復運動或回轉擺動，液壓缸的功用在不斷地被開發利用。對于不同的液壓系統、主機和機構等，我們需要根據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行器按規定的次序正常動作，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系統需求，但這無疑會使系統變得更為復雜，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，用以控制液壓系統中相關執行器液壓回路的通斷，達到各執行器按規定順序動作的目的。
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，不能完成下一級執行器的動作要求。
順序動作液壓缸可以達到控制下一級執行器油路的通斷，實現執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 硬件系統設計
該檢測系統的硬件系統設計主要由超聲波換能器、CPLD功能、驅動發射、接收放大和過零比較等模塊組成。系統工作時，單片機先向CPLD發送指令，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中所計時的數據換算為時間，再由換能器2發送，換能器1接收。用CNT記錄另外一組時間數據，二者相減得到順流和逆流的聲時差△t,計算出系統的流速和流量。該檢測系統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位數據的前8位和后8位；TRIBUFFER可將SEL_2選擇的8位數據傳輸給單片機。

其工作流程如下：通過單片機的P2端口使CPLD工作。由PULSE子模塊發送特定脈沖信號驅動超聲波換能器，CPLD在發射脈沖的同時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位數據以8位的形式通過SEL_2,TRIBUFFER再通