实验15机电流体传动综合控制

1、实验实验1515 机电流体传动综合控制机电流体传动综合控制实验目的实验目的教学内容教学内容 1) 1) 工业自动化系统的组成工业自动化系统的组成15.15.1 1 实验目的实验目的1 1、使机械专业的学生对现代化机械制造业有一个全新的概、使机械专业的学生对现代化机械制造业有一个全新的概念。感受到现代机械设计和机械制造业的发展和进步；念。感受到现代机械设计和机械制造业的发展和进步；2 2、了解现代工业控制的一些基础知识及机、电在自动化控、了解现代工业控制的一些基础知识及机、电在自动化控制中的相互关系和作用。使学生掌握一些自动化生产及控制制中的相互关系和作用。使学生掌握一些自动化生产及控制的基本知

2、识；的基本知识；3 3、掌握现代工业控制中最基本的气动回路、电气回路及控、掌握现代工业控制中最基本的气动回路、电气回路及控制方式的设计和应用。制方式的设计和应用。4 4、自己进行基本回路的组建和调试，具有自动化系统中最、自己进行基本回路的组建和调试，具有自动化系统中最基本的气动及电气动控制回路的实践能力。基本的气动及电气动控制回路的实践能力。5 5、掌握电气控制系统中最基本的控制方式。、掌握电气控制系统中最基本的控制方式。6 6、通过现代化教学手段及方法的使用，提高机械专业学生、通过现代化教学手段及方法的使用，提高机械专业学生的学习兴趣和创新意识。的学习兴趣和创新意识。 15.2 15.2 教

3、学内容教学内容1. 1. 工业自动化系统的组成工业自动化系统的组成要使机械制造业全自动化的生产，必须具备以下条件：要使机械制造业全自动化的生产，必须具备以下条件：1 1）具有先进的机械传动系统和机械执行系统，这就是机）具有先进的机械传动系统和机械执行系统，这就是机械基础教学基地的前期教学内容。械基础教学基地的前期教学内容。2 2）具有先进的控制系统（包括机械控制和电气控制）；）具有先进的控制系统（包括机械控制和电气控制）；3 3）具有优化的机电一体化的转换功能；）具有优化的机电一体化的转换功能；4 4）具有高精度的在线检测手段及监控系统。）具有高精度的在线检测手段及监控系统。机械传动控制传感监

4、控数据处理执行系统返回首页返回首页MPSMPS模块化自动生产系统组成模块化自动生产系统组成1. 自动送料系统自动送料系统 2. 动检测系统动检测系统 3. 自动加工系统自动加工系统 4. 自动传送系统自动传送系统 5. 自动分料检验储存系统自动分料检验储存系统 6. PLC可编程序控制器可编程序控制器 7. 气源气源 2. 2. 元件的类型及使用元件的类型及使用1 1）气源）气源 压缩空气的指标：含水量、含油量、固体杂质等。压缩空气的指标：含水量、含油量、固体杂质等。水份的影响水份的影响气源中混入水份后，会使气动元件等因生锈而气源中混入水份后，会使气动元件等因生锈而动作迟缓，喷漆时因气动喷雾器

5、中含有的水份而影响喷漆质量。动作迟缓，喷漆时因气动喷雾器中含有的水份而影响喷漆质量。在寒冷地区，水凝结后会使管道及附件损坏，或气流不能流通。在寒冷地区，水凝结后会使管道及附件损坏，或气流不能流通。油份的影响油份的影响油蒸气聚集在贮存罐中，形成易燃物甚至爆炸油蒸气聚集在贮存罐中，形成易燃物甚至爆炸混合物。另外，油分经高温氧化后形成的一定有机酸，会腐蚀混合物。另外，油分经高温氧化后形成的一定有机酸，会腐蚀金属。此外，食品、药品和微电子等行业对环境有特殊需要。金属。此外，食品、药品和微电子等行业对环境有特殊需要。固体尘埃的影响固体尘埃的影响固体尘埃进入气动元件的可动部分后，会固体尘埃进入气动元件的可

6、动部分后，会加速该部件的磨损，导致动作不良，功能下降，进而失效。颗加速该部件的磨损，导致动作不良，功能下降，进而失效。颗粒大的固体尘埃沉积在管道内，减小了管道的可流通截面积。粒大的固体尘埃沉积在管道内，减小了管道的可流通截面积。返回首页返回首页气源的组成气源的组成油雾器空气压缩机干燥器分水过滤器（1 1）空气压缩机）空气压缩机空压站的主要组成空压站的主要组成: :空气压缩机、贮存罐和后冷却器。空气压缩机、贮存罐和后冷却器。空压机空压机将机械能转变成气体压力能的转换置。将机械能转变成气体压力能的转换置。贮存罐贮存罐用于贮存一定量的压缩空气。用于贮存一定量的压缩空气。当出现空压机当出现空压机停机，

7、可用贮气罐中贮存的压缩空气实施紧急处理。停机，可用贮气罐中贮存的压缩空气实施紧急处理。减小减小空压机输出气流脉动，稳定空压站管道中的压力。空压机输出气流脉动，稳定空压站管道中的压力。后冷却器后冷却器使温度高达使温度高达120-180120-180的空压机排出气体冷却的空压机排出气体冷却到到40-5040-50，并使其中的水蒸气和油雾冷凝成水滴和油滴，并使其中的水蒸气和油雾冷凝成水滴和油滴，以便对压缩空气实施进一步净化处理。以便对压缩空气实施进一步净化处理。返回首页返回首页（2 2）空压站机组的控制）空压站机组的控制 空压站机组的控制主要是对排气量、排气压力和排气空压站机组的控制主要是对排气量、

8、排气压力和排气温度的控制和调节。温度的控制和调节。（3 3）空气净化处理装置）空气净化处理装置 a a）过滤器：压缩空气进）过滤器：压缩空气进入过滤器后，因导流板的入过滤器后，因导流板的导向，产生强效的旋转，导向，产生强效的旋转，在离心力作用下，空气中在离心力作用下，空气中的颗粒固体杂质和液态水的颗粒固体杂质和液态水滴等被甩到滤杯内表面上滴等被甩到滤杯内表面上，在重力作用下沿壁面沉，在重力作用下沿壁面沉降至底部。经过滤芯流出。降至底部。经过滤芯流出。水水流入流入流出流出返回首页返回首页b b）油雾器：对压缩空气的润滑进）油雾器：对压缩空气的润滑进行限制。行限制。作用：把雾化后的油雾全部随压缩作

9、用：把雾化后的油雾全部随压缩空气输出，油雾粒径约空气输出，油雾粒径约20m20m。c c）减压阀：减压阀都可以保持工）减压阀：减压阀都可以保持工作压力恒定不变。当耗气量增加时，作压力恒定不变。当耗气量增加时，工作压力降低，在调压弹簧作用下，工作压力降低，在调压弹簧作用下，减压阀阀口开大。若工作压力增大，减压阀阀口开大。若工作压力增大，则中间膜片打开，压缩空气就经阀则中间膜片打开，压缩空气就经阀体上的溢流孔排出。体上的溢流孔排出。调节开关调节开关进气进气出气出气出气出气油油进气进气返回首页返回首页2 2）气动执行元件）气动执行元件a a）单作用气缸：只有一个活塞一个活杆。压缩空气仅作用）单作用气

10、缸：只有一个活塞一个活杆。压缩空气仅作用在气缸活塞的一侧，另一侧则与大气相通。气缸在一个方向在气缸活塞的一侧，另一侧则与大气相通。气缸在一个方向上作功，气缸活塞在复位弹簧或外力作用下复位上作功，气缸活塞在复位弹簧或外力作用下复位. .b b）双作用气缸：在两个运动方向上均可作功。）双作用气缸：在两个运动方向上均可作功。c c）摆动气缸：在压缩空气作用下，摆动气缸可以实现摆动）摆动气缸：在压缩空气作用下，摆动气缸可以实现摆动运动。运动。d d）气动马达：将压力能转变）气动马达：将压力能转变成机械能。气动马达是将压成机械能。气动马达是将压缩空气的能量转换成连续回缩空气的能量转换成连续回转运动的气动

11、执行件。转运动的气动执行件。返回首页返回首页3 3）气动控制元件）气动控制元件（1 1）气动控制元件的分类）气动控制元件的分类伺服控制阀气动控制阀断续控制压力控制阀流量控制阀方向控制阀连续控制逻辑控制元件压力比例控制阀流量比例控制阀返回首页返回首页（2)2)控制阀符号标示方法控制阀符号标示方法a)a)位的识别：位是指气体在阀体内所通过的气腔数。位的识别：位是指气体在阀体内所通过的气腔数。b b）按通口数识别：通口数是阀的切换通口数目。）按通口数识别：通口数是阀的切换通口数目。按切换通口数目分有：按切换通口数目分有：二通阀、三通阀、四通阀和五通阀等。二通阀、三通阀、四通阀和五通阀等。返回首页返回

12、首页（3 3）方向控制阀）方向控制阀 按阀内气流的作用方向分类：按阀内气流的作用方向分类： 换向型方向控制阀换向型方向控制阀可以改变气流流动的方向。可以改变气流流动的方向。 单向型方向控制阀单向型方向控制阀气流只能沿着一个方向流动。气流只能沿着一个方向流动。 按控制方式分类：按控制方式分类： 气压控制：电磁控制：人力控制；机械控制。气压控制：电磁控制：人力控制；机械控制。a a）气压控制阀）气压控制阀 阀用气压力控制的阀。简称气控阀。气控阀在易燃、阀用气压力控制的阀。简称气控阀。气控阀在易燃、易暴、潮湿、粉尘大的工作环境中，工作安全可靠。又分易暴、潮湿、粉尘大的工作环境中，工作安全可靠。又分为

13、：加压控制、卸压控制、差压控制和延时控制等。为：加压控制、卸压控制、差压控制和延时控制等。返回首页返回首页 单向阀只允许气流在一个单向阀只允许气流在一个方向上通过，而在相反方向方向上通过，而在相反方向上则完全关闭。上则完全关闭。 单向阀的基本要求是正向单向阀的基本要求是正向流动，阀的流动阻力要小，流动，阀的流动阻力要小，即流通能力大。反向流动时，即流通能力大。反向流动时，要求密封性能好，即泄漏小。要求密封性能好，即泄漏小。按钮按钮进气进气出气出气气控按钮气控按钮进气进气出气出气单气控阀单气控阀返回首页返回首页双气控阀双气控阀 梭阀梭阀 梭阀的作用相当于或门逻辑梭阀的作用相当于或门逻辑功能。相当

14、于两个单向阀组合功能。相当于两个单向阀组合而成。无论是而成。无论是X X口或口或Y Y口进气，口进气，A A口总是有输出的。口总是有输出的。进气进气排气排气控制口控制口控制口控制口出气出气出气出气排气排气进气进气进气进气出气出气返回首页返回首页双压阀双压阀 双压阀的作用相当于与双压阀的作用相当于与门逻辑功能，有两个输入口门逻辑功能，有两个输入口X X和和Y Y，一个输出口，一个输出口A A。只有。只有X X、Y Y口同时有输入时，口同时有输入时，A A才有输才有输出。出。节流阀节流阀 可调单向节流阀能够调可调单向节流阀能够调节压缩空气流量，对流量进节压缩空气流量，对流量进行控制。行控制。出气出

15、气进气进气进气进气进气进气出气出气调节开关调节开关返回首页返回首页电磁控制电磁控制 利用电磁线圈通电时，静铁芯对动铁芯产生电磁吸利用电磁线圈通电时，静铁芯对动铁芯产生电磁吸力力使阀切换以改变气流方向的阀，称为电磁控制换向阀。使阀切换以改变气流方向的阀，称为电磁控制换向阀。人力控制人力控制 依靠人力使阀切换的换向阀称为人力阀。依靠人力使阀切换的换向阀称为人力阀。机械控制阀机械控制阀 指用凸轮、撞块或其它机械外力使阀换向的称为指用凸轮、撞块或其它机械外力使阀换向的称为机械阀。这种阀常用于信号阀机械阀。这种阀常用于信号阀。返回首页返回首页1 1）电）电- -气逻辑回路气逻辑回路（1 1）是门电路（通

16、断电路）是门电路（通断电路） 是门电路简单的通断电路，能实是门电路简单的通断电路，能实现是门逻辑功能。按下按钮，现是门逻辑功能。按下按钮，1-21-2电电路导通，继电器线这里指示灯用以路导通，继电器线这里指示灯用以代替电路中的负载。代替电路中的负载。 是门电路是门电路（2 2）或门电路（并联电路）或门电路（并联电路） 在两个手动按钮中有一个按下去，就能使在两个手动按钮中有一个按下去，就能使1313电路的继电路的继电器线圈电器线圈J3J3励磁，励磁，J3J3触点吸合，指示灯亮。即触点吸合，指示灯亮。即S=a+b S=a+b 。1 12 2返回首页返回首页（3 3）与门电路（串联电路）与门电路（串

17、联电路） 在两个开关都被按下去，在两个开关都被按下去，1212合，使合，使1313导通，导通，继电器线圈继电器线圈J3J3励磁，励磁，J3J3触点吸合才能使指示灯亮。即触点吸合才能使指示灯亮。即S=a.bS=a.b。3 3或门电路或门电路与门电路与门电路1 12 21 12 23 3返回首页返回首页（4 4）记忆电路（自锁电路）记忆电路（自锁电路） 当按钮当按钮A A导通时，导通时，J J励磁，其动励磁，其动合触点合触点J J吸合，指示灯亮。若信号吸合，指示灯亮。若信号A A消失，由于消失，由于1313电路中有触点电路中有触点J J动合接通动合接通, ,故中间继电器线圈能自故中间继电器线圈能自

18、保持而继续励磁指示灯继续亮。保持而继续励磁指示灯继续亮。 按钮按钮B B导通时，导通时，1313电路断开，电路断开， J J线圈消磁，线圈消磁，1212、1313电路中触电路中触点点J J断开释放，指示灯灭；断开释放，指示灯灭； 即使信号即使信号A A消失，消失，1212电路中电路中的触点已将信号的触点已将信号“记忆记忆”了。了。1 12 23 31 12 23 3记忆电路记忆电路返回首页返回首页2 2）气动、电气动系统的基本控制方法）气动、电气动系统的基本控制方法（1 1）单作用气缸的直接启动）单作用气缸的直接启动 按下单气控阀的手动开关，则气缸运动。按下单气控阀的手动开关，则气缸运动。（2

19、 2）单作用气缸间接启动）单作用气缸间接启动气动回路；气动回路；电气动回路电气动回路返回首页返回首页（3 3）双作用气缸的直接启动）双作用气缸的直接启动a ab b按下开关按下开关a a，双电控换向，双电控换向阀导通，气缸产生运动。阀导通，气缸产生运动。按下开关按下开关b b，换向阀换向，换向阀换向，气缸向反方向运动。气缸向反方向运动。返回首页返回首页（4 4）双作用气缸的间接启动）双作用气缸的间接启动气控自动往复运动气控自动往复运动电控自动往复运动电控自动往复运动返回首页返回首页（5）双作用气缸的调速双作用气缸的调速返回首页返回首页（6 6）梭阀的应用（或门逻辑）梭阀的应用（或门逻辑）返回首

20、页返回首页（7 7）双压阀的应用（与门逻辑）双压阀的应用（与门逻辑）返回首页返回首页15.3 15.3 工作实例工作实例 I1.1.多缸平行或交替运动的控制多缸平行或交替运动的控制1 1）传输分送装置）传输分送装置 用一个主控阀控制两个双作用气缸的一进一退的交用一个主控阀控制两个双作用气缸的一进一退的交替运动。替运动。运动过程：火花塞的园柱将两个、两个地送到多刀具加工运动过程：火花塞的园柱将两个、两个地送到多刀具加工机上加工，为此，采用两个双作用气缸在一个控制器控制机上加工，为此，采用两个双作用气缸在一个控制器控制下作一进一退的交替运动。下作一进一退的交替运动。返回首页返回首页15.3 15.

21、3 工作实例工作实例 IIa）在初始位置，上方的气缸（）在初始位置，上方的气缸（1.0/1）位于尾端，下方的）位于尾端，下方的气缸（气缸（1.0/2)位于前端，园柱栓被气缸（位于前端，园柱栓被气缸（1.0/2)的活塞杆拦的活塞杆拦住。住。b）启动信号使气缸）启动信号使气缸（1.0/1)作前向运动，气作前向运动，气缸缸(1.0/2)作反向运动。两作反向运动。两个火花塞栓滚入加工机。个火花塞栓滚入加工机。在设定的时间（加工时间）在设定的时间（加工时间）完成后，气缸完成后，气缸1.0/1)回程，回程，气缸气缸(1.0/2)同时进程。完同时进程。完成一个加工周期。下个周成一个加工周期。下个周期按设定时

22、间进行。期按设定时间进行。返回首页返回首页C C）操作步骤：）操作步骤：初始位置：气缸的初始位置在尾端，气缸在前端位置。初始位置：气缸的初始位置在尾端，气缸在前端位置。阀门的滚轮杆被压下，双压阀一端有号。阀门的滚轮杆被压下，双压阀一端有号。按下启动按纽开关，阀门换向，这样双压阀左右两端都按下启动按纽开关，阀门换向，这样双压阀左右两端都有信号，主控阀换向，两气缸同时作反相运动达到终端，有信号，主控阀换向，两气缸同时作反相运动达到终端，两火花塞栓被送入加工机。这时由于滚轮杆行程阀（两火花塞栓被送入加工机。这时由于滚轮杆行程阀（1.31.3）被压下，输出信号到延时阀压缩空气经节流阀进入储气室被压下，

23、输出信号到延时阀压缩空气经节流阀进入储气室产生延时时间。产生延时时间。当加工完毕（即气储满）则三通阀动作，主控阀换向，当加工完毕（即气储满）则三通阀动作，主控阀换向，两气缸又运动到各自的相反终端位置。重力使火花塞滚下。两气缸又运动到各自的相反终端位置。重力使火花塞滚下。滚轮杆行程阀被压下，输出信号到延时阀，经延时后，双滚轮杆行程阀被压下，输出信号到延时阀，经延时后，双压阀右端收到压力信号。这时可以开始循环工作。压阀右端收到压力信号。这时可以开始循环工作。返回首页返回首页自动控制系统图自动控制系统图返回首页返回首页2 2、转向设备、转向设备 用两端的电磁接近开关控制气缸活塞杆往复运动。用两端的电

24、磁接近开关控制气缸活塞杆往复运动。转向设备将部件按节拍地从一条传送带转到另一条传动带转向设备将部件按节拍地从一条传送带转到另一条传动带上。上。操作过程：操作过程：1 1）按下一个按钮，往返运动的气缸活塞杆通）按下一个按钮，往返运动的气缸活塞杆通过一个定位销带动转盘按节拍转动。按下另一个开关则停过一个定位销带动转盘按节拍转动。按下另一个开关则停止运行。止运行。转向设备转向设备返回首页返回首页2 2、转向设备、转向设备 按下按下S1S1使继电器使继电器K1K1线圈通电，触点线圈通电，触点K1K1动作。松开动作。松开S1S1，K1K1自锁，继电器自锁，继电器K2K2通过通过K1K1触点闭合若传感器触

25、点闭合若传感器B1B1通电，则通电，则K2K2闭合，闭合，Y1Y1线圈通电，气缸动作。向前运动。当气缸运动到线圈通电，气缸动作。向前运动。当气缸运动到前端时，前端时，B2B2有信号，则有信号，则K3K3导通，导通，Y2Y2通电，气缸向回程运动。通电，气缸向回程运动。转向设备转向设备返回首页返回首页转向设备自动控制系统图转向设备自动控制系统图返回首页返回首页1. 1. 完成二个电动控制回路的组合及验证；完成二个电动控制回路的组合及验证；2. 2. 完成三个气动控制回路的组合及验证。完成三个气动控制回路的组合及验证。要求要求: :（1 1）画出所做回路的线路图；）画出所做回路的线路图； （2 2）对所做回路进行功能描述；）对所做回路进行功能描述； （3 3）对所做回路进行运动描述；）对所做回路进行运动描述；15.4 15.4 实验任务一实验任务一返回首页返回首页1. 1. 设计两气缸同时运动的气动控制回路；设计两气缸同时运动的气动控制回路；要求：要求：1 1）两双作用气缸交替运动（不同方向）；）两双作用气缸交替运动（不同方向）；2 2）两双作用气缸同时运动（同方向）；）两双作用气缸同时运动（同方向）；2. 2. 设计两气缸同时运动的电气动控制回路设计两气缸同