plc气动实验指导书要点0001

1、目录 目 录 - 1 - 第一章 结构简介 - 3 - 一、 气动PLC控制实验台 -3 - 二、电气控制器件功能介绍 - 3 - 二、电气控制器件功能介绍 - 4 - PLC 交直流电源： - 4 - PLC 可编程控制器： - 4 - PLC电气控制系统的功能介绍及使用说明： -5 - 继电器控制单元： - 5 - 三、气动元器件的结构原理及功能介绍 - 7 - 1空气压缩机： - 7 - 2空气过滤器、减压阀和油雾器三联件 - 7 - 3减压阀 - 8 - 4顺序阀 - 8 - 5气控换向阀 - 9 - 6电磁换向阀 - 10 - 7手动换向阀 - 12 - 8行程换向阀（机控阀） -

2、13 - 9单向阀 - 13 - 10梭阀（或门型） - 14 - 11单向节流阀 - 14 - 12快速排气阀 - 14 - 13消声器 - 15 - 14气缸 - 15 - 15接头 - 16 - 第二章 气动基本回路的原理及实验 - 18 - 2-1单作用气缸的换向回路 - 18 - 1、 二态运动控制回路 - 18 - 2、 三态运动控制回路 - 18 - 2-2双作用气缸的换向回路 - 19 - 1、 二态运动控制回路 - 19 - 2、 三态运动控制回路 - 19 - 2-3 单作用气缸的速度控制回路 - 20 - 1、 单作用气缸调速回路 - 20 - 2、 单作用气缸快速返回回

3、路 - 20 - 2-4双作用气缸单向调速回路 - 21 - 2-5 双作用气缸的速度控制回路 - 22 - 1、 排气节流调速法 错误！未定义书签。 2、 进气节流调速法 - 22 - 2-6速度换接回路 - 23 - 2-7缓冲回路 - 24 - 2-8二次压力控制回路 - 25 - 1、简单压力控制回路 - 25 - 2、高低压控制回路 - 25 - 2-9计数回路 - 26 - 2-10 延时回路 - 27 - 1、延时回路 - 27 - 2、延时退回路 - 27 - 2-11互锁回路 - 28 - 2-12 单缸单往复控制回路 - 29 - 2、行程开关单往复控制回路 - 29 -

4、2-13 单缸连续往复动作回路 - 30 - 2-14 直线缸、旋转缸顺序动作回路 - 31 - 2-15 多缸顺序动作回路 - 32 - 2-16 双缸同步动作回路 - 33 - 2-17 四缸联动回路 - 34 - 2-18 卸荷回路 - 35 - 2-19 或门型梭阀的应用回路 - 36 - 2-20 快速排气阀的应用回路 - 37 - 2-21 高低压切换控制回路 - 38 - 2-22 过载保护回路 - 39 - 附图一： PLC 电器控制接线原理图 - 40 - 附图二：继电器电器控制接线原理图 - 41 - - 2 - 第一章结构简介 气动PLC控制实验台是根据液压与气压传动、气

5、动控制技术等通用教材内容要求，参考广大师生的 建议，精心设计而成。该系统除了可以进行常规的气动基本控制回路实验外，还可进行模拟气动控制技术应用 实验、气动技术课程设计，以及可编程控制器（PLC）学习及其基本应用实验等，是机电完美结合的典型实验设 备。 该系统适应于大中专院校、职业学校中机械工程、机电一体化和自动化专业开设液压与气压传动、气 动控制技术和PLC可编程序控制器原理及应用等相关课程的教学实验，同时也可作为机、电、气一体化 的综合实验台。学生通过操作实验及课程设计，可以更准确、形象地深入了解，掌握气动元件的结构，气动回 路的控制原理及设计方法等。还能通过实验，掌握PLC可编程序控制的功

6、能，控制原理及编程技巧等。 、气动PLC控制实验台 气动PLC控制实验台主要由实验桌及实验支架、气动元器件和电气控制器件等组成: 实验桌及实验支架采用“二合一”设计结构，内部元件配置更是根据校方的不同要求提供了双面双套、双面合 一等数种不同的配置，提高产品的性能价格比。整体结构简单，实用性强。如图1-1所示。 I堆削卸界制凯元 2 ft ift电谆 3.PLCi|i A* 元 4 PLC増軒幵制单冗 5 PLCit號输出单元 %敗电越棲白調 LO.f 13 .f| 1.2. 4ft 13飞网tlIH堆W址Bi m tifiuirtir （图1-1 ）气动PLC控制实验台 、电气控制器件功能介绍

7、 PLC交直流电源单元如图1-2 , PLC可编程序控制器（日本西门子S7-CPU224, PLC电气控制输入单元，PLC 电气控制输岀单元，继电器控制单元，行程开关（常闭、常开）。 PLC交直流电源： 输入电压： AC 220V 50HZ 输 出：DC 24V/2A AC 220V （220V输岀用于本公司液压产品中电磁阀的控制） PLC可编程控制器： 可编程控制器 PLC电源接口 运行状态指示灯 运行编程切换开关 （图1-3） PLC模块 采用日本西门子S7-CPU224型可编程控制器。如图1-3所示（图1-2） PLC交直流电源 PLC电气控制系统的功能介绍及使用说明: PLC电气控制系

8、统由PLC可编程序控制单元、电气输入单元如图1-4所示、电气输出单元如图1-5所示二 部分组成。由直流电压单元（DC 24V）供给电源。使用时通过连接线将各部分连接起来。其电气控制接线原理 图见附图一。 當开启动【 常开启动】 换向i 扩展埔入匸 停止 换向】I 换向1 停止 换向II （图1-4 ）输入单元 电磁阀组一电磁阀组二电雄刑组三 （图1-5）输出单元 -12 - 通过编写PLC控制程序可以实现所需要的控制功能，因而通过改变控制程序，很容易得到自己所需的控制 功能。本系统的岀厂设置功能是：通过按钮信号或行程开关信号来控制电磁换向阀。 电气输入单元的控制分为三个独立的控制部分：控制组一

9、、控制组二和扩展控制。对应的分别控制输岀： 电磁阀组一、电磁阀组二和电磁阀组三。其控制方式为： “控制组一”中按下“换向I”按钮或常开启动I”有信号，则对应电磁阀组一的“输出I”有输出； 按下“换向H”按钮或常开启动H”有信号，则对应电磁阀组一的“输出H”有输出，同时“输出I”无输 岀，即“输岀I”与“输岀互锁，此主要是因为双电磁换向阀的两个电磁铁不能同时得电（注：双电磁换 向阀的两个电磁铁必须接在同一电磁阀组的“输岀I”、“输岀H”）。按下“停止”按钮或“常闭停止”有信号， 则“输出I”、“输出H”均停止输出。 “控制组二”的控制方式同上。 “扩展控制”是由用户根据需要，自行编程控制“电磁阀

10、组三”的动作方式。 程序输入可编程控制器 （PLC），利用FP手持编程器H通过通讯电缆与 PLC上的通讯接口连接，直接进行 指令程序输入；通过通讯电缆和适配器将计算机的串行口与PLC的通讯接口连接，利用 NPST或FPWIGR软件 编程，通讯输入。编程写入 PLC时，注意设置PLC的工作方式！ 继电器控制单元： 继电器控制单元其功能和 PLC电气控制系统的基本控制功能相同，两组功能相同且独立的控制信号分别控 制相应的电磁阀组。如图 1-6所示。继电器控制系统包括相对独立的两个控制组，使用时“控制组一”中按下 ，则对应电磁阀组一的“输出U”输出，相应 “换向I”按钮或“常开启动”有信号（行程开关

11、常开触点闭合） 输岀指示灯亮：按下“换向H”按钮或“常闭停止”有信号（行程开关常闭触点断开），则对应电磁阀组一的“输 出H”输出，相应输出指示灯亮，同时“输出I”停止输出，输出指示灯灭，即“输出I”与“输出H”互锁， 此主要是因为双电换向阀的两个电磁铁不能同时得电。（注：双电磁换向阀的两个电磁铁必须接在同一电磁阀组 的“输岀I”、“输岀上）。按下“停止”按钮，则“输岀I” 、“输岀均停止输岀 24V电源接入，输入、输岀接到相 “控制组二”的控制方式同上。继电器控制系统在使用时，只需将直流 应的位置上，即可进行控制操作（要确保线路连接正确） 输岀|【输出II 插孔指示灯 输出1 插孔 控制组一

12、常闭停止 常开启动 尊暮J 电源输入接口 常开启动 常闭停止 换向II 停止 换向I 换向II 停止 （图1-6 ）继电器控制单元 J3 I 帑厨停止二3 、气动元器件的结构原理及功能介绍 气动元器件配置包括：空气压缩机、空气过滤、减压、油雾器三联件，减压阀、手动换向阀、电磁换向阀、气 控换向阀、行程阀、单向阀、节流阀、单向节流阀、快速排气阀、或门框梭阀、单作用气缸，双作用气缸和旋 转气缸等。 1.空气压缩机: 空气压缩机见图1-7是将电动机的机械能转化为气体压力能的装置。本实验台采用的“亚达”牌微型空气 压缩机，其具有造型美、重量轻、耗电省、嗓音低和搬运方便等优点。 *）使用时，应先将出气口

13、的阀门关闭，将气源充足后再打开使用，气源充足后，电机自动关闭，待气压 降到0.4MPa时，电机又会自动开始补充气源。因其供给的气源容量不是太大，在使用时，应注意如果需 大容量气源的回路实验，不要长时间连接进行。若有必要，可考虑用大容量的压缩机。 *）压缩机运转时间过长时会产生热量，因而使用时应将空气压缩机放置在阴凉透风处，切勿放在阳光爆 晒或潮湿的位置。 技术参数： 电 源：AC 220V 50HZ 电机功率：2 x 175w 转速：2880r/min 气罐容量：18L气罐压力：1Mpa气罐重量：19Kg 压力表 （图1-7 ） WY5.2双头空气压缩机 2.空气过滤器、减压阀和油雾器三联件

14、由空气压缩机岀来的空气中，含有水雾灰尘等杂质，因而不能直接供给气动系统使用，必须经过气源处理 装置处理，使之符合气动装置的使用要求。 利用气源处理组合三联件（空气过滤器、减压阀和油雾器），对压缩机岀来的压缩气体进行净化、减压和添 加雾化润滑油提供气动装置以洁净、压力适宜、含有雾化润滑油的压缩空气。 本实验台所用三联件是由AF2000空气过滤器、AR2000减压阀和AL2000油雾器组合而成，采用模式结构， 本体为铝合金压铸成形，结构紧凑，拆装方便，容杯采用PE材料制成。见图1-8所示 * ）使用时，应注意不要将进气口出气口接反，为了回路安全起见，调节减压阀使其输出气体压力在0.4MPa 左右，

15、使用中应定期放水，清洗或更换滤芯。 技术参数: 型号：AC2000 接管螺纹：G 1/4 过滤度：40 g m 保持耐压力：1.5MPa 最大可调压力：0.95Mpa 压力调节范围：0.05 MPa-0.85MPa 空气过滤諾 压力表 进孔 出气孔 外观结构 介质及环境温度：5-60 C 水杯容量：15cm3 油杯容量：25cm3 （图1-8 ） 三联件 润滑油：VG32或同级油 3.减压阀 减压阀采用与三联件减压阀同种型号规格。见图1-9所示 *）其应用主要是作为回路中的一次减压器件。使用时，应注意不要将进气口与岀气口接反。为了回路安全 起见，调节减压阀使其输出气体压力在0.4MPa左右 技

16、术参数: 型号：AR2000 接管螺纹：G1/4 过滤度：40 g m 压力调节范围： 0.05-0.8MPa 最大可调压力： 0.95MPa 保持耐压力：1.5 MPa 介质及环境温度： 5-60 C 送气孔 固定插板 调节旋钮 A）外观结构 内圈为中国惯用的压力，单位为Kg/cm2 （图1-9 ）减压阀 出气孔 lJ 0 S）符号 Kg/cm2 与 Pa 的关系:Kg/cm 2=10Pa 1MPa=145PSI PSI压力单位：磅/平方英寸（欧美国家惯用） 4.顺序阀 顺序阀是一种单向压力控制元件，当进气压力达到阀的开启压力时，阀便打开，接通气路，进气压力低于阀的开启压力时，阀即关闭，气流

17、打开单向阀逆向流动, *）阀的开启压力可通过调整弹簧的压力来调定。 *）顺序阀在不使用时应松开调节手柄。 主要技术参数： 公称通径：8mm 工作压力：0.15-0.80MPa 有效截面积：20mm 接管螺纹：G 1/4 工作温度：5-30 C 该阀是气动压力控制回路中常用的元件之一。见图1-10 （图1-10）顺序阀 耐久性：200万次 5气控换向阀 气压控制是利用空气压力差或作用面积差使阀芯运动，达到换向目的的控制。按其作用原理，可分为加压 控制、卸压控制和差压控制三种类型。一般采用滑柱式和截止式两种结构，阀位换向由气压信号控制阀芯的位 移来实现，单气控阀无记忆性能，双气控阀有记忆性能。用来

18、直接操纵气缸等气动执行元件或在气动系统中做 控制其它元件使用。 实验均采用二位五通气控换向阀，其结构及符号见图1-11和1-12所示。 *）在使用时应注意各进岀口的作用，不要混淆、乱接。 *）所施加工作压力及控制信号值在其参数范围内，否则不能正常工作。 * ）本实验台提供的单（双）气控阀均为二位五通换向阀，使用时用气孔塞头塞住其中某一或几个气孔， 则可以改变换向阀的通口数。 * ）对于双气控，由于其具有记忆性能，因而所谓常通还是常断，不是确定的，使用时应注意这点。使用 时可根据需要，改变其通口方式。 符号 A）外观结构 （图1-11 ）单气控换向阀 其技术参数为： 工作介质：洁净压缩空气 有效

19、截面积：16mrfi 接管螺纹：进出气G1/4排气G1/8 工作压力范围：0.15 - 0.8MPa 最大耐压力：1.05Mpa 换向频率：5Hz 换向时间：w 0.05S 最低控制压力：0.2MPa 介质及环境温度：5 - 60 C 0,P0. A）外观结构 （图1-12 ）双气控换向阀 几种堵塞方式图1-13所示： （a）堵住气孔B,则改变为二位三通（常断型） （b）堵住气孔A,则改变为二位三通（常通型） （c）堵住气孔B和01, （d）堵住气孔A和02 则改变为二位二通（常断型） 则改变为二位二通（常通型） P划 (b) p (c) （图1-13 ）单气控换向阀堵塞方式 6. 电磁换向阀

20、 单电磁换向阀（二位五通）是由电信号控制电磁先导阀，先导阀起放大作用。由它来控制压缩空气去推 动主阀阀芯换向，切换主气路换向。单电磁换向阀无记忆性能。见图1-14所示。 山气孔塞头 A）外观结构 （图1-14 ） 二位五通单电磁换向阀 双电磁换向阀（二位五通/三位五通）是由两个电磁先导阀信号交替推动主阀阀芯，使气路换向。其中, 位五通（如图1-15所示）设有定位功装置，此系列有记忆性能。三位五通（如图1-16所示）为中封式结构, 中间有个封闭位置，整个系统中不允许有内泄漏，此系列没有记忆性能。 *）使用时可根据需要，改变其通口方式； * ）在使用时应注意各进岀口的作用，不要混淆、乱接。 * ）

21、所施加工作压力值应在其参数范围内，否则不能正常工作。 * ）电磁铁所用的电压不要加错，否则会烧坏元件，甚至岀事故。 * ）本实验台提供的二位五通单（双）电磁换向阀，使用时用气孔塞头塞住其中某一或几个气孔，则可以 改变换向阀的通口数。 * ）对于双电控，由于其具有记忆性能，因而所谓常通还是常断，不是确定的，使用时应注意这点。 技术参数: 接管螺纹：进出气 G1/4排气G1/8 有效截面积：16mm2（二位五通）12mm2 （三位五通） 工作介质：洁净压缩空气工作压力范围：0.15 - 0.8MPa 最大耐压力：1.05MPa介质及环境温度：5 - 60 C 换向频率：5Hz换向时间：w 0.05

22、S 电源电压：DC 24V耗电功率：3W 阀体 AB 电磁铁及其iS线电磁鉄歴梵连线 0. P 0r A）外观结构 B）符号 （图1-15 ）二位五通双电磁换向阀 M 丄丄 II/J M A l TTT A B 0 p a A）外观结构 （图1-16 ）三位五通双电磁换向阀 几种堵塞方式图1-17所示： （a）堵住气孔B,则改变为二位三通（常断型） （b）堵住气孔A,则改变为二位三能（常通型） （c）堵住气孔B和01,则改变为二位二通（常通型） （d）堵住气孔A和02则改变为二位二通（常断型） A T 徒P (a (b) EJ （图1-17 ）堵塞方式 7. 手动换向阀 手动换向阀又称人控换向

23、阀，可用来直接控制执行元件，或做其它气动元件的信号阀使用。见图1-18 * ）在使用时应注意进岀口的作用，不要混淆、乱接。 * ）所施加工作压力值应在其参数范围内，否则不能正常工作。 * ） 与上述二位五通单（双）电磁（气控）换向阀一样，二位五通手动换向阀，在使用时用气孔塞住其中 某一或几个气孔，可以改变换向阀的通口数。 * ）使用时可根据需要，改变其通口方式。 * ）同样，由于手动换向阀的操纵手柄的原始位置不是确定，因而所说的常断常通都是相对的，应用时应 固定插板 （图1-18 ）二位五通手动换向阀 技术参数： 型号：4H210-08 （二位五通阀） 公称通径：8mm 工作压力：0-10MP

24、a 接管螺纹；G1/4操作力：7N 介质及环境温度：5-60 C 几种堵塞方式图1-19所示： a） 堵住气孔B,则改变为二位三通（常断型）; b） 堵住气孔 A则改变为二位三通（常通型）; c ）堵住气孔B和01,则改变二位二通（常通型） d）堵住气孔A和02,则改变二位二通（常断型） E13 叮P (a) (b) （图1-19 ） 堵塞方式 8行程换向阀（机控阀） 行程换向阀又称机控阀，行程换向阀是利用执行机构或其它机械运动，借助凸轮、滚轮、杠杆撞块等机构 使阀换向的，主要用于行程程序控制系统，常用作为信号阀，如行程阀。常用的形式有直动式，滚动式和通过 式。本实验配置的是单向滚轮杠杆方式行

25、程阀。如图1-20所示。 单向滚轮杠杆式行程阀在应用中主要起到开关控制作用，用来控制回路中气路的通断。通过气缸的行程 撞块来控制其通断状态。 使用时应注意其进气口与岀气口不要接反。 技术参数： 接管口径：G1/4 有效截面积：2.5mn? 工作介质：洁净压缩空气 环境及介质温度：5-60 C 操作力：10N （进口压力为0.5MPa时完全打开阀） 杠杆及滚轮 岀气口 进气口 （图1-20 ）行程换向阀 阀门行程：5.5mm （从自由位置到阀完全打开的总行程） 单向阀是控制气流只向一个方向流动不能反向流动的气动元件、 也用于防止回路中空气倒流的现象。如图 1-21所示。 技术参数: 公称通径:

26、8mm 工作压力： 0.05-1.00MPa 开启压力: 200万次 工作温度： 5-50 C P2 B-外现结构 （图 1-22）或门型梭阀 -22 - 11 .单向节流阀 单向节流阀是由单向阀和节流阀并联而成的组合式流量控制阀，当气体沿正向流动时，节流阀节流，而反 向流动时，气体直接从单向阀通过，不发生节流。单向节流阀一般安装在气缸和换向阀之间，可有两种不同接 法，一为进气节流阀，二为排气节流阀。当要求气缸运动速度较慢且平稳时，可用排气节流阀，这时可使气缸 排气腔形成一定的背压，使气缸运动更加平稳。如图 1-23所示。 单向节査脸 （图1-23）单向节流阀 技术参数： 公称L/min 工作

27、压力：0.05-0.80 MPa 接管螺纹：G1/8 : G1/4 工作温度：5-60 C （压力为0.5MPa,温度为20 C时的最大流量） 12 快速排气阀 速排气阀主要应于将气缸等元件中的气体直接排入大气，从而减少气缸的背压，加快气缸的动作速度。它 常设置在气缸和换向阀之间，使气缸排气腔的气体不通过换向阀而由快排阀直接排岀，对于远距离控制而又有 速度要求的回路，选用快排阀最为适合。快排阀应配置在需要快速排气的气动执行元件附近。如图1-24所示 *）接管时应注意，P为进气口，0为排气口 阀体 固定插板 技术参数： 公称通径：8mm 有效截面积：P-A 20mm2 A-0 40mm2 工作压

28、力：0.12-1.00MPa 工作温度：5-60 C A A 口 8）帅观结构 （图1-24 ）快速排气阀 13 消声器 本消声器是采用铜珠烧结杯作为吸合材料的吸收型消声器，对空气动力性噪声的中高频范围具有良好的降 噪效果，它直接安装在气动元件或装置的排气口上。如图 1-25所示。 主要技术参数： 公称通径： 8mm( G1/4) ,10mm (G3/8) 消声效果： 20dB 工作压力； 0-0.8MPa A 工作温度： 25-80 C A) 符号 14.气缸 单作用气缸：如图1-26所示 双作用气缸：如图1-27所示 * ）气缸的安装采用弹性插脚的组合安装方式， 在其背后安装有多只定位弹性插脚，使用时， 应将所有插脚对准插孔，然后平行推入，可 靠地安装在所需位置。*）由于气压传动的动 作较快，使得气缸活塞杯的撞击力比较大， 为使其动作较为平缓，其进岀气孔均装有一 只单向节流阀，调节节流阀，可改变气缸的 动作速度。*）行程开关或行程阀与气缸的行 程撞块相配合使用，在其固定行程内，可调节 行程开关或行程阀的位置。 （图1-25 ）消声器 8）外规结构 气管插孔E活塞顶杆 固定底座A）外形结构 A A A J P2,P1会使P2端的单向阀截止只输出 P1. 实验注意事项： * ）二位三通阀可