实验13 机电流体传动综合控制

1、实验13 机电流体传动综合控制13.1基础训练13.1.1 实验目的1通过本次实验，使学生熟悉并掌握气动元件，能够使用气动元件搭建基本气动控制回路；2进一步熟悉并掌握气动元件、电动元件在电气动系统中的应用，并能够使用气动及电动元件搭建基本的电气动控制回路；3通过对所搭建控制回路的调试，使学生充分了解各控制元器件的功能和基本的调试方法；4在组建简单回路到复杂回路的过程中，培养学生独立的工作能力，使学生具有一定的创造能力；5训练工程实践动手能力。 13.1.2 实验设备1气动控制实验台1）气泵及三联件；2）气动开关元件；3）气动控制元件；4）气动执行元件；5）仿真软件及计算机。2气电一体控制实验台

2、1）气泵及三联件；2）电气动开关元件；3）电气动控制元件；4）电气动执行元件；5）仿真软件及计算机。13.1.3 实验原理图1气动控制回路实验单作用气缸的换向电路双作用气缸的换向回路双作用气缸的速度调节回路（进口调速回路）双作用气缸的速度调节回路（出口调速回路）缓冲回路单缸连续往复控制回路互锁回路双缸顺序动作回路2电动控制回路实验单电起动串联电路控制并联电路控制记忆电路3电气动控制回路实验自锁电路互锁电路记忆电路13.1.4 实验步骤1计算机回路仿真1）打开计算机，在桌面上找到相应软件，双击鼠标左键打开软件，出现仿真教学软件界面。在文件菜单中选择新建，建立一个新文件图13-1所示；图13-1

3、仿真软件界面2）根据控制回路要求选择所用元件，可在元件库图表上相应元件上按住鼠标左键并将元件拉到新建文件上，也可在插入菜单中进行元件的插入。将所选元件进行合理排列并按控制回路要求连接各元件如图13-2所示；图13-2（a） 气动控制仿真回路图13-2（b） 电路控制仿真回路3）选择菜单执行功能，可点击启动、停止、单步仿真机系统仿真，也可使用快捷键对控制回路进行仿真测试，观察仿真效果。2气动控制回路实验1）打开计算机里的仿真软件，根据控制回路图，连接气动回路； 2）依据实验回路的要求选择所需的气动元件，并检验元器件的使用性能是否正常；3）看懂原理图并按照原理图搭接气动控制实验回路；4）确认气动连

4、接安装正确稳妥，把三联件的调压旋钮旋松，通气，开启气泵。待气泵工作正常，再次调节三联件的调压旋钮，使回路中压力在系统工作压力以内；5）观察并记录实验现象；6）实验完毕后，关闭泵，切断电源，待回路压力为零后，拆卸回路，清理元器件并放回规定的位置。3电气动控制回路实验1）打开计算机里的仿真软件，根据控制回路图，连接好电路；2）依据实验回路的要求选择所需的电气元件，并检验元器件的使用性能是否正常；3）看懂原理图并按照原理图搭接电器控制实验回路；4）确认电气控制回路安装正确稳妥；5）观察并记录实验现象；6）实验完毕后，切断电源，拆卸回路，清理元器件并放回规定的位置。4电气动控制回路实验1）打开计算机里

5、的仿真软件，根据控制回路图，连接电气动回路； 2）依据实验回路的要求选择所需的电气、气动元件，并检验元器件的使用性能是否正常；3）看懂原理图并按照原理图搭接电气动控制实验回路；4）确认控制回路连接安装正确稳妥，把三联件的调压旋钮旋松，通气，开启气泵。待气泵工作正常，再次调节三联件的调压旋钮，使回路中压力在系统工作压力以内；5）观察并记录实验现象；6）实验完毕后，关闭泵，切断电源，待回路压力为零后，拆卸回路，清理元器件并放回规定的位置。13.1.5 实验要求1介绍各个单元控制回路的特点，在气动及电气控制系统中的作用；2简述所搭建回路的作用、功能、特点及所能完成的运动；3画出气动原理图及控制路线图

6、；4写出各控制元件动作过程的逻辑关系。13.1.5 思考题1在气动回路中为什么在气源端要使用空气过滤器，油水分离器？2在气动回路中，常用的控制阀有几种？其在气路中用什么符号表示？3在气动系统中常用的气动元件对气源有什么要求？4气动元件中的换向阀的作用和功能是什么？其工作原理是什么？5气动元件中的节流阀的作用和功能是什么？其工作原理是什么？6在电路中常用的电磁阀有几种？在电路中用什么符号表示？7在电路中常用的电开关有几种？在电路中用什么符号表示？8在自动控制系统中，传感器的作用是什么？常用的传感器有哪几类？13.2拓展训练一13.2.1 实验目的1通过PLC可编程控制器的使用，使工业自动化控制系

7、统的自动化程度提高，并能实现计算机管理；2通过对前述实验组建的系统进行PLC编程，提高学生在编程过程中对实物运动的理解能力，使其所编程序能够结合实践，保证其可用性；3通过对实际系统的编程，提高学生的编程能力和应用能力；4通过各组所编程序的联机，锻炼学生的协调能力和综合利用能力，并对联机过程中出现的故障及不协调部分有分析和解决的能力；5训练工程实践动手能力。 13.2.2 实验设备JL-805物料分拣装置上安装有变频器，色彩分辩器等。装置是应用PLC控制变频传送带、对传送带进行速度调节，并对被传送的物料进行材料、颜色的分辨，将分辨出来的物料推入到设定的仓位内，如图13-3所示。图13-3 JL-

8、805物料分拣装置13.2.3 PLC介绍PLC即可编程序控制器，最初缩写为PC（Programmable Controller），为了与个人计算机相区别，其缩写改为PLC（Programmable Logic Controller），如图13-4所示。可编程序控制器PLC是一种嵌入了继电器、定时器（即时间继电器）、计数器等功能，专为工业环境下应用而设计，用于控制生产设备和工作过程的特殊计算机。PLC需要连接输入设备（如按钮开关、各种传感器等）和输出设备（如指示灯、蜂鸣器等），通过运行用户程序来实现控制功能。图13-5所示为处于工业现场的PLC。图13-4 德国西门子PLC图13-5 工业现场

9、的PLC13.2.4 梯形图及符号在传统电气控制系统中，使用电气原理图进行设计和接线，而在PLC控制系统中，梯形图是用得最多的图形编程语言。梯形图与电气原理图相似，它沿用了触电和线圈等符号，具有直观易懂的优点，很容易被工厂中熟悉传统电气控制系统的技术人员掌握，特别适合用于开关量逻辑控制。梯形图由触电、输出、用方框表示的功能块等符号组成。触电代表逻辑输入条件，输出通常代表逻辑输出结果，功能块用来表示定时器、计数器或者数学运算等指令。另外，梯形图还有左右母线，它是借用传统电气原理图的分析方法而想象的左正右负的直流电源线。以S7-200PLC为例，梯形图部分图形符号及名称如表13-1所示。表13-1

10、 电气原理图符号与梯形图符号的比较电气原理图梯形图名称符号名称符号常开触点“1”闭合触点常闭触点“0”闭合触点线圈输出( )13.2.5 PLC的其他编程语言功能块图（FBD）的图形结构与数字电路中的逻辑门电路结构比较相似，它沿用了数字逻辑电路的逻辑方框图，所有的逻辑运算、算术运算和数据处理指令均用一个功能块图表示，其功能由方框内的符号确定，并通过一定的逻辑关系将它们连接起来。语句表（STL）类似于计算机中的汇编语言，它使用指令的助记符进行编程。对于有计算机编程基础的用户来说，使用语句表编程比较方便，且功能强，使用灵活。13.2.6 实验原理初次上电后，装置进行复位过程。当光电检料开关检测到筒

11、内有料时，报警绿灯指示运行正常。此时在按钮模块上按下启动按钮SB1，由PLC程序触发顶料气缸挡住上层物料，推料气缸则推出底层物料；当触碰到推料气缸前端的感应开关时，气缸随即缩回，顶料气缸也随之失电复位，进入下一次上料动作。当物料被推到传送带上时，PLC触发变频器来驱动三相异步电机顺时针传动物料；安装在传送带上方的颜色传感器、电感式开关对物料的材质、颜色进行分辨。而分拣推料气缸则会把分拣好的物料推入相应的料槽内。13.2.7 调试重点1推料气缸要安装到位，避免推料块与料槽内壁摩擦过大，影响推料动作的顺畅；2所有检料开关（光电开关）的感应区域可以调节，方法是调节灵敏度旋钮，做到来料灯亮显示，无料灯

12、灭不显示；3颜色传感器，做到轻拿轻放、避免重物压打，确保有正常的输入信号；4传送带上的电感、颜色开关的安装位置可以微调，确保物料到来能做出正确的指示；5所有磁性开关的安装位置可以调整，调整方法是松开磁性开关的紧定螺栓，让它顺着气缸滑动，到达指定位置后，再旋紧紧定螺栓；如果磁性开关安装位置不当，则影响设备运行过程。13.2.8 思考题1PLC的基本指令有多少条？各条指令的功能是什么？ 2控制系统的继电器控制图所对应的梯形图如何表述？3物料分拣装置中使用了哪些传感器，分别具有什么功能？13.3拓展训练二13.3.1 实验目的1通过PLC可编程控制器的使用，使工业自动化控制系统的自动化程度提高，并能

13、实现计算机管理；2通过步进电机、光栅尺直线位移定位等的应用，使学生掌握现代工业控制最常用的步进电机控制方法和光栅尺定位等控制技术；3通过对实际系统的编程，提高学生的编程能力和应用能力；4通过各组所编程序的联机，锻炼学生的协调能力和综合利用能力，并对联机过程中出现的故障及不协调部分有分析和解决的能力；5训练工程实践动手能力。 13.3.2 实验设备JL-807机械手模型为一个四自由度机械手，装置中增加了闭环控制的光栅尺、旋转编码器与及手爪转动轴。手爪可对夹取的物料进行旋转摆放，对工件进行搬运、装配、180度任意方向工作、带限位停止功能。JL-807配置了可编程控制器（PLC）、电气控制装置、传感器控制、二维旋转机械手模块及光电编码器和光栅尺定位装置等实训机构。13.3.3 实验原理初次上电后，装置进行复位过程。机械手处于零位（霍尔开关发出信号）。在按钮模块上按下启动按钮，由PLC程序触发步进电机驱动器使机械手向后、向下、旋转到预先设定的角度，抓取料台内的物料。随后机械手通过提升、伸出、旋转指定角度，把物料依次放置在物料平台上。此时机械手复位，等待下次抓料触发信号。13.