自动化生产线控制与维护（基于数字孪生）课件 2.2.2气动控制元件

任务2.2.2气动控制元件任务描述气动执行元件需要执行相应的动作，需要气动控制元件的控制下才能进行相应的动作。绘制所选设备的气动控制系统；找出自动化生产线中设备单元的PLC输出控制功能及相应地址。这节课我们将学习：气动控制系统中，气动控制元件是通过它们能改变工作介质的压力、流量或流动方向来实现执行元件所规定的运动，如各种压力、流量、方向控制阀和各种气动逻辑元件。气动控制元件分类如图2-32所示。图2-32气动控制元件分类控制元件压力控制阀流量控制阀方向控制阀2.2.2气动控制元件认知及应用2.2.2气动控制元件认知及应用气动压力控制阀用来控制气动控制系统中压缩空气的压力，以满足各种压力需求或节能，将压力减到每台装置所需的压力，并使压力稳定保持在所需的压力值上。压力控制阀包括减压阀、安全阀和顺序阀。图2-33为几种常用压力控制阀。图2-33为几种常用压力控制阀（d）气动三联件（a）安全阀（b）顺序阀（c）减压阀注意压力控制阀上面一般都有一个旋钮可以通过旋转旋钮调节供给气源的压力，实验室设备的气压一般设定在0.3MPa到0.6MPa，控制在1MPa以下。表2-9压力控制阀的作用及应用特点类型应用特点减压阀对来自供气气源的压力，进行二次压力调节，使气压减小到各气动装置需要的压力，并保证压力值保持稳定。安全阀也称为溢流阀，在系统中起到安全保护作用。当系统的压力超过规定值时，安全阀打开，将系统中一部分气体排入大气，使得系统压力不超过允许值，从而保证系统不因压力过高而发生事故。顺序阀依靠气路中压力的作用来控制执行元件按顺序动作的一种压力控制阀，顺序阀一般与单向阀配合在一起，构成单向顺序阀。2.2.2气动控制元件认知及应用气动压力控制阀压力控制阀在气动控制系统中有不同的作用和应用场合，表2-9几种压力控制阀的作用及应用特点。2.2.2气动控制元件认知及应用1.气动压力控制阀压力控制阀在气动控制系统中有不同的作用和应用场合，如图所示为几种常用的压力控制阀。（a）调速阀（b）单向节流阀（c）带消声器的排气节流阀注意一般气缸两端都有安装流量控制阀，流量控制阀一般都有一个旋钮可以通过旋转旋钮调节供给气源的压力而实现速度控制，如需要进行气缸速度控制可以进行微调。2.2.2气动控制元件认知及应用2.气动方向控制阀方向控制阀是气动系统中通过改变压缩空气的流动方向和气流通断，来控制执行元件启动、停止及运动方向的气动元件。方向控制阀常用的是电磁控制换向阀，简称电磁阀。电磁阀是气动控制中最主要的元件，它的工作原理是利用电磁线圈通电时，静铁心对动铁心产生电磁吸引力使得阀切换从而改变气流方向，根据阀心复位控制方式，又可以分为单电控和双电控两种。图2-35为两种电磁阀的外形图。（a）单电控（b）双电控2.2.2气动控制元件认知及应用2.气动方向控制阀电磁阀可以配合不同的电路来实现预期的控制，而控制的精度和灵活性都能够保证。电磁换向阀易于实现电—气联合控制，能够将电信号的输出用来控制气源的通断实现对气缸的控制，实现了远距离操作，在气动控制广泛使用。注意电磁阀两侧的电磁铁不能同时得电，否则将会使电磁阀线圈烧坏。为此，在电气控制回路上，通常设有防止同时得电的联锁电路。图2-36部分电磁换向阀的图形符号

APR

ABPR

ABR

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P

ABR

R

P

二位三通阀二位四通阀二位五通阀三位五通阀2.2.2气动控制元件认知及应用2.气动方向控制阀常用的电磁阀根据切换通道数目的不同可以分为二位三通、二位四通、二位五通等，部分图形符号如图2-36所示。这里先说说二位的含义：对于电磁阀来说就是带电和失电，对于所控制的阀门来说就是开和关。三位的含义在于在一个中间位，这个中间位当电磁阀两边不得电时，能够保持原来的状态。所以在一些需要保持中间位置的长距离控制中需要用到三位电磁阀，最常用于无杆气缸。电磁阀按阀切换通道数目的不同又可以分为切换通道数目二通阀三通阀四通阀五通阀同时，按阀心的切换工作位置数目的不同又可以分为按阀心二位阀三位阀2.2.2气动控制元件认知及应用2.气动方向控制阀有2个通口的二位阀有3个通口的二位阀用于推动双作用气缸的回路中010203二位二通阀二位五通阀二位三通阀2.2.2气动控制元件认知及应用2.气动方向控制阀

二位五通单电控电磁阀二位五通双电控电磁阀三位五通双电控电磁阀图3-38不同形状的电磁阀的辨别图2-37常用的电磁阀岛的实物图气管接头

汇流板消声器手控旋钮电气接口电磁线圈2.2.2气动控制元件认知及应用2.气动方向控制阀在工程实际应用中，为了简化控制阀的控制线路和气路的连接，优化控制系统结构通常将多个电磁阀及相应的气控和电控信号接口、消声器和汇流板等集中在一起组成控制阀的集合体使用，此集合体称为电磁阀岛。为了方便控制系统的功能调试，各电磁阀均带有手动换向和加锁功能的手控旋钮。注意由于手控旋钮手动换向的次数越多，旋钮的橡胶容易损坏，所以尽量不要手动进行电磁阀调节，用PLC控制器给出电信号进行电磁阀功能测试和调试。2.2.3气动控制回路分析与绘制每个电磁阀的侧边都绘制有图形符号。单电控电磁阀一般用来控制单作用气缸，对应其PLC地址电信号置“1”时动作，置“0”能够自行回到复位状态。双电控电磁阀一般用于双作用气缸，当需要保持一个状态或者长行程的气缸控制（如无杆气缸）控制需求时需要用到三位五通双电控电磁阀。图3-38不同形状的电磁阀的辨别二位五通单电控电磁阀二位五通双电控电磁阀三位五通双电控电磁阀图3-38不同形状的电磁阀的辨别二位五通单电控电磁阀二位五通双电控电磁阀三位五通双电控电磁阀2.2.3气动控制回路分析与绘制2.2.4找出电磁阀与PLC的接口地址因为手动操作电磁阀的手动旋钮容易损坏电磁阀，实验室设备的每个工作单元配备单独的PLC控制器，可以通过PLC控制电信号的方式找出电磁阀所控制的执行元件，也就是各种气缸。根据任务2.3中找出按钮的地址，测试的程序PLC程序如图3-39所示。图3-39PLC输出口地址控制功能调试2.2.3气动控制回路分析与绘制通过对输出口地址逐一测试，可以找出单元设备所有输出口“O”的地址所控制的功能。图3-40所示为输出口“O”的地址所控制的功能所包含的功能分类。图3-40输出口“0”的地址所控制的功能分类PLC“O”口地址电机指示灯电磁阀信号表2-11搬运单元的输出口“0”地址分配序号地址设备符号设备名称设备功能1Q0.02Q0.13Q0.24Q0.35Q0.46Q0.57Q0.62.2.3气动控制回路分析与绘制经过测试，实验室设备中搬运单元的输出口的地址及对应的控制功能如表2-11所示。图3-41搬运单元气动控制原理图气动控制回路分析与绘制找出设备单元电磁阀的控制功能后，就可以对设备单元的气动控制原理图进行绘制了。如图3-41为搬运单元气动控制原理图。学以致用操作题找出所选设备的操作面板的输入口地址。找出所选设备的输出口“O”口地址，根据实际情况完成表2-11。绘制所选设备的气动原理图。实验过程中问题思考与处理故障1：电磁阀通电指示灯亮，气缸却不动作？解决方法：有无上气，是否漏气?电磁阀损坏？故障2：程序成功下载到PLC，设备没有动作?解决方法：PLC输出口“O”地址没有接电气设备?电磁阀接