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摘要：针对某工程应用中需要控制执行器顺序动作的情况，设计了顺序动作液压缸。顺序动作液压缸的应用可达到简化系统设置、提高动作可靠性的目的。
关键词:液压缸
1 概述
液压缸是液压系统中的执行器，随着液压缸在液压传动中的广泛应用，其作用也不仅仅局限于实现直线往复运动或回转摆动，液压缸的功用在不断地被开发利用。对于不同的液压系统、主机和机构等，我们需要根据不同的用途和工作要求选择或设计液压缸。
随着液压用户对设备要求的提高，设备动作可靠性越来越引起用户的极大关注。为保证两个或多个执行器按规定的次序正常动作，可以通过机械装置、逻辑电路或液压回路控制液压缸以及电磁换向阀等液压元件实现系统需求，但这无疑会使系统变得更为复杂，可靠性降低，成本增加。为此，我们结合某工程设计了顺序动作液压缸，用以控制液压系统中相关执行器液压回路的通断，达到各执行器按规定顺序动作的目的。
2 工作原理
2.1 构成及功能顺序动作液压缸结构原理见图1。与普通液压缸相比，顺序动作液压缸有一个控制油口Ks口，以及在其活塞和上端盖中分别设置有单向阀。
当活塞运动到上极限位置时，通过设置在活塞及液压缸上端盖的机械结构顶开两单向阀，控制油口与主油路互通，可以完成下一级执行器的动作要求；当活塞不在上极限位置时，单向阀组中两单向阀脱开，控制油口与主油路不通，Ks口没有压力油，不能完成下一级执行器的动作要求。
顺序动作液压缸可以达到控制下一级执行器油路的通断，实现执行器顺序动作的目的。
2.2 顺序控制
在某工程应用中，启闭装置与升降装置正常工作过程为：启闭装置“开”到位->升降装置“升”->升降装置“降”到位->启闭装置“关”。动作完成后，控制升级装置和启闭装置的电磁换向阀分别回中位。工作时，要求启闭装置开到位后，升降装置才能进行升降动作；只有在升降装置降到位后，启闭装置才能进行关闭动作。

3 硬件系统设计
该检测系统的硬件系统设计主要由超声波换能器、CPLD功能、驱动发射、接收放大和过零比较等模块组成。系统工作时，单片机先向CPLD发送指令，CPLD的内部PULSE功能模块产生600 ns的驱动脉冲，同时CNT功能模块开始计时：驱动脉冲进入驱动发射电路使超声波换能器1产生超声波信号；接收到的信号比较微弱，需通过由LF357和LM318组成的三级接收放大电路对其放大；将放大信号再通过由MAX903组成过零比较电路，从而为CLPD中的CNT功能模块提供一个停止计时的高电平信号。将CNT中所计时的数据换算为时间，再由换能器2发送，换能器1接收。用CNT记录另外一组时间数据，二者相减得到顺流和逆流的声时差△t,计算出系统的流速和流量。该检测系统的关键是要得到准确的驱动脉冲和精确的顺逆流时间。所以，选用Aher公司CPLD的MAXⅡ系列EMP240T100C5N,并配有100 MHz的晶体振荡器，CPLD功能模块是该系统硬件设计的核心。
3.1 CPLD功能模块
CPLD功能模块主要由6个子模块组成，如图2所示。它们都是利用VHDL语言编写，各自的功能：DECODER子模块是将单片机的指令经过解码传输给CPLD内部各个子模块；CNT子模块负责计时；PULSE子模块产生驱动脉冲：CNT_SP子模块产生CNT的停止计时信号；SEL_2用于选取将CNT中的16位数据的前8位和后8位；TRIBUFFER可将SEL_2选择的8位数据传输给单片机。

其工作流程如下：通过单片机的P2端口使CPLD工作。由PULSE子模块发送特定脉冲信号驱动超声波换能器，CPLD在发射脉冲的同时CNT子模块开始计时，接收放大电路接收信号并经过零比较后，向CPLD的PULSE_ACT口提供停止计时的高电平信号。然后CPLD就将CNT中计时的16位数据以8位的形式通过SEL_2,TRIBUFFER再通