项目五 出料装置电气-气动系统的安装与调试

项目五自动生产线电气动旋转轮盘装置气动系统的安装与调试以自动生产线电气动旋转轮盘装置为例，分析其气动系统的功能，认识电动气控阀的原理与结构，了解其应用，并设计自动生产线电气动旋转轮盘装置原理图，最后对自动生产线电气动旋转轮盘装置气动系统进行安装调试。(1)了解电动气控阀的结构及原理并认识电动气控阀的应用回路； (2)能够绘制自动生产线电气动旋转轮盘装置气动回路，并能够对类似设备气动系统进行合理设计。(3)能够用FLUIDSIM仿真软件对自动生产线电气动旋转轮盘装置气路进行仿真验证。 (4)能够合理选用气压元件对自动生产线电气动旋转轮盘装置气动回路进行组装与调试；(5)能够分析自动生产线电气动旋转轮盘装置气动系统回路及元件故障。 任务一电动气控阀认知任务二自动生产线电气动旋转轮盘装置气动回路原理图绘制任务三自动生产线电气动旋转轮盘装置气动回路仿真调试；任务四自动生产线电气动旋转轮盘装置气动回路安装调试电气VS气动传导性好、迅速不易储存存在潜在危险传导缓慢存储方便安全正确地选择控制系统工作介质的性质电气液压气压系统选择的评定力量行程运动种类速度尺寸寿命敏感度合理的选择是达到目的的关键！任务一电动气控阀认知电气气动控制系统(Electropneumatics)主要控制电磁阀的换向。其特点是响应快，动作准确，在气动自动化中应用广泛。

电气气动控制回路包括气动回路和电气回路两部分。气动回路一般指动力部分，电气回路指控制部分。通常在设计电气回路之前，一定要先设计出气动回路，按照动力系统的要求，选择采用何种形式的电磁阀来控制气动执行元件的运动，从而设计电气回路。在设计中，气动回路图和电气回路图必须分开绘制。在整个系统设计中，气动回路图按照习惯放置于电气回路图的上方或左侧。电气控制回路主要由按钮开关、行程开关、继电器及其触点、电磁铁线圈等组成。通过按钮或行程开关使电磁铁通电或断电来控制触点接通或断开的被控制主回路，称为继电器控制回路。电路中的触点有常开触点和常闭触点两种。控制继电器

控制继电器是一种当输入量变化到一定值时，电磁铁线圈通电励磁，吸合或断开触点的交、直流小容量的自动化电器。它被广泛应用于电力拖动、程序控制、自动调节与自动检测系统中。控制继电器的种类繁多，常用的有电压继电器、电流继电器、中间继电器、时间继电器、热继电器、温度继电器等。在电气气动控制系统中常用中间继电器和时间继电器。图示为中间继电器的外观。中间继电器中间继电器由线圈、铁芯、衔铁、复位弹簧、触点及端子组成，如图示，由线圈产生的磁场来接通或断开触点。当继电器线圈流过电流时，衔铁就会在电磁力的作用下克服弹簧压力，使常闭触点断开，常开触点闭合；当继电器线圈无电流时，电磁力消失，衔铁在返回弹簧的作用下复位，使常闭触点闭合，常开触点打开。图示为其线圈及触点的职能符号。

因为继电器线圈消耗电力很小，所以用很小的电流通过线圈即可使电磁铁励磁，而其控制的触点可通过相当大的电压电流，此乃继电器触点的容量放大机能。时间继电器(1)延时闭合继电器(Ondelaytimer)：当继电器线圈流过电流时，经过预置时间延时，继电器触点闭合；当继电器线圈无电流时，继电器触点断开。

(2)延时断开继电器(Offdelaytimer)：当继电器线圈流过电流时，继电器触点闭合；当继电器线圈无电流时，经过预置时间延时，继电器触点断开。电气回路图绘图原则电气回路图通常以一种层次分明的梯形法表示，也称梯形图。它是利用电气元件符号进行顺序控制系统设计的最常用的一种方法。梯形图表示法可分为水平梯形回路图及垂直梯形回路图两种。图示为水平梯形回路图，图中上、下两平行线代表控制回路图的电源线，称为母线。梯形图的绘图原则如下：

(1)图中上端为火线，下端为接零线。

(2)电路图的构成是由左向右进行的。为便于读图，接线上要加上线号。

(3)控制元件的连接线接于电源母线之间，且尽可能用直线。

(4)连接线与实际的元件配置无关，由上而下依照动作的顺序来决定。

(5)连接线所连接的元件均用电气符号表示，且均为未操作时的状态。

。1．是门电路(YES)

是门电路是一种简单的通、断电路，能实现是门逻辑电路。图为是门电路，按下按钮PB，电路1导通，继电器线圈K励磁，其常开触点闭合，电路2导通，指示灯亮。若放开按钮，则指示灯熄灭基本电气回路

2．或门电路(OR)

图示的或门电路也称为并联电路。只要按下三个手动按钮中的任何一个开关，使其闭合，就能使继电器线圈K通电。例如，可实现在一条自动生产线上的多个操作点可以作业。或门电路的逻辑方程为S＝a＋b＋c。

3．与门电路(AND)

图示的与门电路也称为串联电路。只有将按钮a、b、c同时按下，电流才通过继电器线圈K。例如，一台设备为防止误操作，保证安全生产，安装了两个启动按钮，只有操作者将两个气动按钮同时按下时，设备才能运行。与门电路的逻辑方程为S＝a·b·c。

4．自保持电路

自保持电路又称为记忆电路，在各种液、气压装置的控制电路中很常用，尤其是使用单电控电磁换向阀控制液、气压缸的运动时，需要自保持回路。图示列出了两种自保持回路。在图(a)中，按钮PB1按一下即放开，是一个短信号，继电器线圈K得电，第2条线上的常开触点K闭合，即使松开按钮PB1，继电器K也将通过常开触点K继续保持得电状态，使继电器K获得记忆。图(a)中的PB2是用来解除自保持的按钮。当PB1和PB2同时按下时，PB2先切断电路，PB1按下是无效的，因此这种电路也称为停止优先自保持回路。图14－9(b)所示为另一种自保持回路，在这种电路中，当PB1和PB2同时按下时，PB1使继电器线圈K得电，PB2无效，这种电路也称为启动优先自保持回路。

(a)停止优先自保持回路；(b)启动优先自保持回路

5．互锁电路

互锁电路用于防止错误动作的发生，以保护设备、人员安全，如电机的正转与反转，气缸的伸出与缩回。为防止同时输入相互矛盾的动作信号，使电路短路或线圈烧坏，控制电路应加互锁功能。如图14－10所示，按下按钮PB1，继电器线圈K1得电，第2条线上的触点K1闭合，继电器K1形成自保，第3条线上K1的常闭触点断开，此时若再按下按钮PB2，则继电器线圈K2一定不会得电。同理，若先按下按钮PB2，则继电器线圈K2得电，继电器线圈K1一定不会得电。

6．延时电路

随着自动化设备的功能和工序越来越复杂，各工序之间需要按一定的时间紧密、巧妙地配合，要求各工序时间在一定时间内调节，这需要利用延时电路来加以实现。延时控制分为两种，即延时闭合和延时断开。图(a)所示为延时闭合电路，当按下开关PB后，延时继电器T开始计时，经过设定的时间后，时间继电器触点闭合，电灯点亮。放开PB后，延时继电器T立即断开，电灯熄灭。图(b)所示为延时断开电路，当按下开关PB后，时间继电器T的触点也同时接通，电灯点亮；当放开PB后，延时断开继电器开始计时，到规定时间后，时间继电器触点T才断开，电灯熄灭。(a)延时闭合；(b)延时断开ABSR电磁阀的基本结构和动作原理：电磁阀不通电状态PABSPR电磁阀通电状态电磁操作用电磁力来获得轴向力，使阀心迅速移动的换向控制方式称为电磁操作。它按电磁力作用于主阀阀心的方式分为直动式和先导式两种。直动式电磁控制是用电磁铁产生的电磁力直接推动阀心来实现换向的一种电磁控制阀。根据阀芯复位的控制方式可分为单电控和双电控，其控制原理如图所示。1)直动式断电状态b)通电状态c)电磁铁a通电b断电d)电磁铁b通电a断电电磁操作先导式电磁控制是指由先导式电磁阀(一般为直动式电磁控制换向阀)输出的气压力来操纵主阀阀芯实现阀换向的一种电磁控制方式。它实际上是一种由电磁控制和气压控制(加压、卸压、差压等)的复合控制，通常称为先导式电磁气控。符号5/2单控电磁阀5/2双控电磁阀5/3中封电磁阀5/2单控电磁阀电磁阀配线连接：1）关于极性：直流规格的电磁阀因为带有极性的指示灯，在接线的时候要注意正负极，如接反，则指示灯不会亮，阀仍能作动。2）外加电压：电磁阀接电前要仔细查看线圈上的电压参数，以免造成阀动作不良或线圈烧毁。电磁阀的安装尽管电磁阀可以安装在任何方向，但因为装置的振动或冷凝水、油等液体流向电磁阀的线圈部位，会造成电磁阀不良，所以在安装时需要注意1、振动的应对措施安装时可使振动方向与电磁阀的滑柱的动作方向(轴向)成直角。2、为了防止冷凝水、油等流入电磁阀的线圈中，最好将线圈朝上或横向安装。安装图例：3、内部先导式电磁阀进口不得节流，以防止换向时压力降太大出现误动作。4、换向阀尽可能靠近气缸安装：一是减少耗气量，二是响应快。5、请切实地将配管插到底，并在确认配管不能拔出之后再使用。☆单电控电磁阀○最好将线圈部分朝上或横向安装。☆双电控电磁阀○最好将线圈部分横向安装。振动方向×○注意冷凝水○×振动强弱强振动方向×○注意冷凝水×半管式连接/板式连接电磁阀的使用环境：1、配管内部应使用不会发生水滴的干燥压缩空气。2、不要用于有腐蚀性气体、化学药品、海水、水、水蒸气的环境或带有上述物质的场所。3、电磁阀不得用于有爆炸性气体的场所，要注意防爆。4、周围有热源的场所，应遮断辐射热。5、不要用于有强磁场的环境中。有可能造成无法作动或误动作。6、双线圈电磁阀不可两端同时通电，故在设计电气回路时建议加互锁电路。电磁阀的故障与排除故障原因因对措施电磁阀无法切换○无切换信号○检查控制回路，改正控制装置的故障、错误配线及断线○无额定信号○检查使用电压是否过低？

电压是否不对？

调整到使用范围内○线圈烧毁○更换线圈，消除烧损原因○阀体滑动部位卡进了污物○更换或清洗阀体○阀体中混进了油的老化物○更换或清洗阀体，设置油雾分离器○阀体橡胶膨胀

润滑油不合适

混进油的老化物○调查润滑油，换上合适的透平油。

调查阀体中混入的油的老化物，设置油雾分离器○弹簧折损、生锈、已到使用寿命○更换弹簧

去除冷凝水○压力低○调高到最低使用压力以上○压力降大○更换为有效截面积大的电磁阀○阀体冻结○去除冷凝水、设置干燥机电磁阀的故障与排除故障原因因对措施线圈烧毁○环境温度过高○调整到正常范围○过载电流○为直动电磁阀的AC线圈时，线圈没有吸附。检查线圈、阀并调整到正常

电压过高为双线圈时，检查两侧的线圈是否通相同的电，并调整到正常动作不良○无额定信号○检查使用电压是否太低？

电压不对？调整到额定范围内○阀体橡胶膨胀

润滑油不合适

混入了油的老化物○调查润滑油，换上合适的透平油。

调查阀体中混入的油的老化物，设置油

雾分离器○压力低○调高到最低使用压力以上○背压高排气不畅○使用可进行排气节流的电磁阀○振动○将振动调整到容许范围内，使振动方向与阀的切换方向成直角。○控制回路的漏电比复位电流值大○采取应对漏电的措施电磁阀的故障与排除故障原因因对措施漏气○阀部位卡进了污物切屑、密封材○拆卸、清扫○密封圈破损

切口、损伤○拆卸、清扫、更换密封圈○高温导致密封圈变形○调整到容许范围内。更换橡胶材质(氟橡胶)○密封不严○规范密封○阀体切换不足、电压、压力○调整到规格范围内蜂鸣音、振动○线圈破损、脱落○更换线圈○线圈的吸附面卡进了污物○去除污物○吸引力不足

电压低、线圈短路○调整到规格范围内

更换线圈任务二电气动旋转轮盘装置气动回路原理图绘制典型回路-经验法设计单气缸自动单往复回路(a)气动回路图；(b)动作流程图；(c)电气回路图设计步骤

(1)将启动按钮PB1及继电器K置于1号线上，继电器的常开触点K及电磁阀线圈YA置于3号线上。这样，当PB1被按下时，电磁阀线圈YA通电，电磁阀换向，活塞前进，完成图(b)中方框1、2的要求，如图(c)所示的1号和3号线。

(2)由于PB1为一点动按钮，手一放开，电磁阀线圈YA就会断电，活塞后退。为使活塞保持前进状态，必须将继电器K所控制的常开触点接于2号线上，形成一自保电路，完成图(b)中方框3的要求，如图(c)所示的2号线。(3)将行程开关a1的常闭触点接于1号线上，当活塞杆压下a1时，切断自保电路，电磁阀线圈YA断电，电磁阀复位，活塞退回，完成图(b)中方框5的要求。图(c)中的PB2为停止按钮。动作说明如下：

(1)将启动按钮PB1按下，继电器线圈K通电，控制2号和3号线上所控制的常开触点闭合，继电器K自保，同时3号线接通，电磁阀线圈YA通电，活塞前进。

(2)活塞杆压下行程开关a1，切断自保电路，1号和2号线断路，继电器线圈K断电，K所控制的触点恢复原位。同时，3号线断开，电磁阀线圈YA断电，活塞后退。典型回路-经验法设计单气缸自动连续往复回路(a)气动回路图；(b)动作流程图；(c)电气回路图设计步骤

(1)将启动按钮PB1及继电器K1置于1号线上，继电器的常开触点K1置于2号线上，并与PB1并联，和1号线形成一自保电路，在火线上加一继电器K1的常开触点。这样，当PB1被按下时，继电器K1线圈所控制的常开触点K1闭合，3、4、5号线上才接通电源。(2)为得到下一次循环，必须多加一个行程开关，使活塞杆退回压到a0后再次使电磁阀通电。为完成这一功能，a0以常开触点形式接于3号线上，系统在未启动之前活塞杆压在a0上，故a0的起始位置是接通的。

动作说明如下：

(1)将启动按钮PB1按下，继电器线圈K1通电，2号线和火线上的K1所控制的常开触点闭合，继电器K1形成自保。

(2)3号线接通，继电器K2通电，4号和5号线上的继电器K2的常开触点闭合，继电器K2形成自保。(3)5号线接通，电磁阀线圈YA通电，活塞前进。

(4)当活塞杆压下a1时，继电器线圈K2断电，K2所控制的常开触点恢复原位，继电器K2的自保电路断开，4号和5号线断路，电磁阀线圈YA断电，活塞后退。

(5)活塞退回压下a0时，继电器线圈K2又通电，电路动作由3号线开始。

(6)若按下PB2，则继电器线圈K1和K2断电，活塞后退。PB2为急停或后退按钮。典型回路-经验法设计延时单往复运动回路(a)气动回路图；(b)位移—步骤图；(c)动作流程图；(d)电气回路图设计步骤

(1)将启动按钮PB1及继电器K置于1号线上，继电器的常开触点K及电磁阀线圈YA置于4号线上，这样，当PB1被按下时，电磁阀线圈通电，完成图(c)中方框1和2的要求。(2)当PB1被松开时，电磁阀线圈YA断电，活塞后退。为使活塞保持前进，必须将继电器K的常开触点接于2号线上，且与PB1并联，和1号线构成一自保电路，从而完成图(c)中方框3的要求。

(3)将行程开关a1的常开触点和定时器线圈T连接于3号线上。当活塞杆前进压下a1时，定时器动作，计时开始，如此，完成图(c)中方框4的要求。

(4)定时器T的常闭触点接于1号线上。当定时器动作时，计时终止，定时器的触点T断开，电磁阀线圈YA断电，活塞后退，从而完成方框5、6和7的要求，如图(d)所示。动作说明如下：

(1)按下按钮PB1，继电器线圈K通电，2号和4号线上K所控制的常开触点闭合，继电器K形成自保，且4号线通路，电磁铁线圈YA通电，活塞前进。

(2)活塞杆压下a1，定时器动作，经过设定时间t，定时器所控制的常闭触点断开，继电器K断电，继电器所控制的触点复位。

(3)4号线开路，电磁铁线圈YA断电，活塞后退。

(4)活塞杆一离开a1，定时器线圈T断电，其所控制的常闭触点复位。典型回路-经验法设计单气缸自动单往复回路(a)气动回路图；(b)动作流程图；(c)电气回路图设计步骤

(1)将启动按钮PB1和电磁阀线圈YA1置于1号线上。当按下PB1后立即放开时，线圈YA1通电，电磁阀换向，活塞前进，达到图(b)中方框1、2和3的要求。

(2)将行程开关a1以常开触点的形式和线圈YA0置于2号线上。当活塞前进时，压下a1，YA0通电，电磁阀复位，活塞后退，完成图(b)中方框4和5的要求。其电路如图(c)所示。典型回路-经验法设计单气缸自动连续往复回路(a)气动回路图；(b)动作流程图；(c)电气回路图设计步骤

(1)将启动按钮PB1和继电器线圈K置于1号线上，K所控制的常开触点接于2号线上。当按下PB1后立即放开时，2号线上K的常开触点闭合，继电器K自保，则3号和4号线有电。

(2)电磁铁线圈YA1置于3号线上，当按下PB1时，线圈YA1通电，电磁阀换向，活塞前进，完成如图(b)所示方框1、2和3的要求。

(3)行程开关a1以常开触点的形式和电磁铁线圈YA0接于4号线上。当活塞杆前进压下a1时，线圈YA0通电，电磁阀复位，气缸活塞后退，完成如图(b)所示方框4的要求。(4)为得到下一次循环，必须在电路上加一个起始行程开关a0，使活塞杆后退，压下a0时，将信号传给线圈YA1，使YA1再次通电。为完成此项工作，a0以常开触点的形式接于3号线上。系统在未启动之前，活塞在起始点位置，a0被活塞杆压住，故其起始状态为接通状态。PB2为停止按钮。电路如图(c)所示动作说明如下：

(1)按下PB1，继电器线圈K通电，2号线上的继电器常开触点闭合，继电器K形成自保，且3号线接通，电磁铁线圈YA1通电，活塞前进。

(2)当活塞杆离开a0时，电磁铁线圈YA1断电。

(3)当活塞杆前进压下a1时，4号线接通，电磁铁线圈YA0通电，活塞退回。当活塞杆后退压下a0时，3号线又接通，电磁铁线圈YA1再次通电，第二个循环开始。任务二电气动旋转轮盘装置气动回路设计使用一个旋转轮盘使塑料容器分离。按下启动按钮后，气缸活塞杆的振荡驱动轮盘旋转。当再次按下按钮后，运动停止。气动回路设计电气回路设计方案描述按下按钮S1后，电气回路中的继电器K1闭合。线圈1Y1闭合，5/2双电控电磁阀被触发。双作用气缸的活塞杆前进到末端位置，并触发行程开关1S2。当离开末端位置后，继电器K1打开。通过行程开关1S2，电气回路中的继电器K2闭合。线圈1Y2闭合，5/2双电控电磁阀回到初始位置。双作用气缸的活塞杆返回到末端位置，并触发行程开关1S1。当离开末端位置后，线圈1Y2打开。通过按钮S1和触点K1，集电器K1再次闭合。线圈1Y1闭合，5/2双电控电磁阀被触发。双作用气缸的活塞杆再次前进到末端位置任务三电气动旋转轮盘装置气动回路仿真调试在FLUISIM软件中，新建电气回路图。启动仿真，观察指示灯是否亮。有些电气元件可将电气回路与气动回路连接在一起，如气/电转换器和电磁线圈。由于电气回路图可以被单独绘制，因此，在电气元件（如电磁线圈）与气动元件（如换向阀）之间应建立确定联系。标签是建立上述两种回路之间联系的桥梁。标签具有特定名称，其可以赋予给元件。如果两个元件具有相同标签名，则二者可以进行连接，不过，这两个元件之间并无连接线。双击元件，或选定元件，在“编辑”菜单下，执行“属性”命令，弹出元件属性对话框，在此键入标签。与单击阀体相反，双击换向阀左端和右端可建立相应标签因换向阀由电磁线圈驱动，所以应采用标签建立电气元件与气动元件之间联系。双击电磁线圈，或选定电磁线圈，在“编辑”菜单下，执行“属性”命令。弹出下列对话框：在文本区域给出标签名。标签名最多含有32个字符，其由字母、数字和符号组成。键入标签名，如“Y1”。双击换向阀电磁线圈，弹出键入标签名对话框。键入与电磁线圈相同的标签名，如“Y1”。现已建立电磁线圈与换向阀之间联系。启动仿真。计算电流以及压力和流量分布，压力以颜色显示。如果查看物理量精确值，则您可在“视图”菜单下，执行“物理量值”命令，对这些物理量进行标注，被标注物理量显示于下一个元件接口处（见“显示物理量值”）。驱动电气开关动作。结果换向阀换向，气缸活塞杆伸出：继电器采用继电器可同时驱动多个触点，因此，应将继电器与相应触点结合。在FluidSIM软件中，继电器也有标签，其按先前方式将继电器和触点结合。双击继电器，弹出用于标签名的对话框。一个继电器同时驱动两个常闭触点和两个常开触点的情况

除了简单继电器外，还有通电延时继电器、断电延时继电器和计数器。这些继电器常用于达到预置时间或预置脉冲数后，驱动相应触点动作的场合。双击继电器，弹出继电器对话框，在此可以键入预置值。

电气动旋转轮盘FLUIDSIM仿真启动状态气缸伸出气缸缩回电气动旋转轮盘装置气动回路安装调试气动安装图电气安装图元件清单气动元件电气元件当施加电压到电磁线圈（1→4）时电磁阀切换，当信号移除时，在回位弹簧作用下返回到其初始位置（1→2），通断状态由阀体端部的LED显示。该阀配备了手动换向。技术参数气动介质

过滤压缩空气（润滑或未润滑）设计滑阀，先导式驱动，弹簧回位压力范围300-800千帕（3–8巴）600千帕时的切换时间开：25毫秒关：40毫秒标准额定流量500升/