實驗13 機電流體傳動綜合控制

1、實驗13 機電流體傳動綜合控制13.1基礎(chǔ)訓練13.1.1 實驗?zāi)康?通過本次實驗，使學生熟悉并掌握氣動元件，能夠使用氣動元件搭建基本氣動控制回路；2進一步熟悉并掌握氣動元件、電動元件在電氣動系統(tǒng)中的應(yīng)用，并能夠使用氣動及電動元件搭建基本的電氣動控制回路；3通過對所搭建控制回路的調(diào)試，使學生充分了解各控制元器件的功能和基本的調(diào)試方法；4在組建簡單回路到復雜回路的過程中，培養(yǎng)學生獨立的工作能力，使學生具有一定的創(chuàng)造能力；5訓練工程實踐動手能力。 13.1.2 實驗設(shè)備1氣動控制實驗臺1）氣泵及三聯(lián)件；2）氣動開關(guān)元件；3）氣動控制元件；4）氣動執(zhí)行元件；5）仿真軟件及計算機。2氣電一體控制實驗臺

2、1）氣泵及三聯(lián)件；2）電氣動開關(guān)元件；3）電氣動控制元件；4）電氣動執(zhí)行元件；5）仿真軟件及計算機。13.1.3 實驗原理圖1氣動控制回路實驗單作用氣缸的換向電路雙作用氣缸的換向回路雙作用氣缸的速度調(diào)節(jié)回路（進口調(diào)速回路）雙作用氣缸的速度調(diào)節(jié)回路（出口調(diào)速回路）緩沖回路單缸連續(xù)往復控制回路互鎖回路雙缸順序動作回路2電動控制回路實驗單電起動串聯(lián)電路控制并聯(lián)電路控制記憶電路3電氣動控制回路實驗自鎖電路互鎖電路記憶電路13.1.4 實驗步驟1計算機回路仿真1）打開計算機，在桌面上找到相應(yīng)軟件，雙擊鼠標左鍵打開軟件，出現(xiàn)仿真教學軟件界面。在文件菜單中選擇新建，建立一個新文件圖13-1所示；圖13-1

3、仿真軟件界面2）根據(jù)控制回路要求選擇所用元件，可在元件庫圖表上相應(yīng)元件上按住鼠標左鍵并將元件拉到新建文件上，也可在插入菜單中進行元件的插入。將所選元件進行合理排列并按控制回路要求連接各元件如圖13-2所示；圖13-2（a） 氣動控制仿真回路圖13-2（b） 電路控制仿真回路3）選擇菜單執(zhí)行功能，可點擊啟動、停止、單步仿真機系統(tǒng)仿真，也可使用快捷鍵對控制回路進行仿真測試，觀察仿真效果。2氣動控制回路實驗1）打開計算機里的仿真軟件，根據(jù)控制回路圖，連接氣動回路； 2）依據(jù)實驗回路的要求選擇所需的氣動元件，并檢驗元器件的使用性能是否正常；3）看懂原理圖并按照原理圖搭接氣動控制實驗回路；4）確認氣動連

4、接安裝正確穩(wěn)妥，把三聯(lián)件的調(diào)壓旋鈕旋松，通氣，開啟氣泵。待氣泵工作正常，再次調(diào)節(jié)三聯(lián)件的調(diào)壓旋鈕，使回路中壓力在系統(tǒng)工作壓力以內(nèi)；5）觀察并記錄實驗現(xiàn)象；6）實驗完畢后，關(guān)閉泵，切斷電源，待回路壓力為零后，拆卸回路，清理元器件并放回規(guī)定的位置。3電氣動控制回路實驗1）打開計算機里的仿真軟件，根據(jù)控制回路圖，連接好電路；2）依據(jù)實驗回路的要求選擇所需的電氣元件，并檢驗元器件的使用性能是否正常；3）看懂原理圖并按照原理圖搭接電器控制實驗回路；4）確認電氣控制回路安裝正確穩(wěn)妥；5）觀察并記錄實驗現(xiàn)象；6）實驗完畢后，切斷電源，拆卸回路，清理元器件并放回規(guī)定的位置。4電氣動控制回路實驗1）打開計算機里

5、的仿真軟件，根據(jù)控制回路圖，連接電氣動回路； 2）依據(jù)實驗回路的要求選擇所需的電氣、氣動元件，并檢驗元器件的使用性能是否正常；3）看懂原理圖并按照原理圖搭接電氣動控制實驗回路；4）確認控制回路連接安裝正確穩(wěn)妥，把三聯(lián)件的調(diào)壓旋鈕旋松，通氣，開啟氣泵。待氣泵工作正常，再次調(diào)節(jié)三聯(lián)件的調(diào)壓旋鈕，使回路中壓力在系統(tǒng)工作壓力以內(nèi)；5）觀察并記錄實驗現(xiàn)象；6）實驗完畢后，關(guān)閉泵，切斷電源，待回路壓力為零后，拆卸回路，清理元器件并放回規(guī)定的位置。13.1.5 實驗要求1介紹各個單元控制回路的特點，在氣動及電氣控制系統(tǒng)中的作用；2簡述所搭建回路的作用、功能、特點及所能完成的運動；3畫出氣動原理圖及控制路線圖

6、；4寫出各控制元件動作過程的邏輯關(guān)系。13.1.5 思考題1在氣動回路中為什么在氣源端要使用空氣過濾器，油水分離器？2在氣動回路中，常用的控制閥有幾種？其在氣路中用什么符號表示？3在氣動系統(tǒng)中常用的氣動元件對氣源有什么要求？4氣動元件中的換向閥的作用和功能是什么？其工作原理是什么？5氣動元件中的節(jié)流閥的作用和功能是什么？其工作原理是什么？6在電路中常用的電磁閥有幾種？在電路中用什么符號表示？7在電路中常用的電開關(guān)有幾種？在電路中用什么符號表示？8在自動控制系統(tǒng)中，傳感器的作用是什么？常用的傳感器有哪幾類？13.2拓展訓練一13.2.1 實驗?zāi)康?通過PLC可編程控制器的使用，使工業(yè)自動化控制系

7、統(tǒng)的自動化程度提高，并能實現(xiàn)計算機管理；2通過對前述實驗組建的系統(tǒng)進行PLC編程，提高學生在編程過程中對實物運動的理解能力，使其所編程序能夠結(jié)合實踐，保證其可用性；3通過對實際系統(tǒng)的編程，提高學生的編程能力和應(yīng)用能力；4通過各組所編程序的聯(lián)機，鍛煉學生的協(xié)調(diào)能力和綜合利用能力，并對聯(lián)機過程中出現(xiàn)的故障及不協(xié)調(diào)部分有分析和解決的能力；5訓練工程實踐動手能力。 13.2.2 實驗設(shè)備JL-805物料分揀裝置上安裝有變頻器，色彩分辯器等。裝置是應(yīng)用PLC控制變頻傳送帶、對傳送帶進行速度調(diào)節(jié)，并對被傳送的物料進行材料、顏色的分辨，將分辨出來的物料推入到設(shè)定的倉位內(nèi)，如圖13-3所示。圖13-3 JL-

8、805物料分揀裝置13.2.3 PLC介紹PLC即可編程序控制器，最初縮寫為PC（Programmable Controller），為了與個人計算機相區(qū)別，其縮寫改為PLC（Programmable Logic Controller），如圖13-4所示?？删幊绦蚩刂破鱌LC是一種嵌入了繼電器、定時器（即時間繼電器）、計數(shù)器等功能，專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計，用于控制生產(chǎn)設(shè)備和工作過程的特殊計算機。PLC需要連接輸入設(shè)備（如按鈕開關(guān)、各種傳感器等）和輸出設(shè)備（如指示燈、蜂鳴器等），通過運行用戶程序來實現(xiàn)控制功能。圖13-5所示為處于工業(yè)現(xiàn)場的PLC。圖13-4 德國西門子PLC圖13-5 工業(yè)現(xiàn)場

9、的PLC13.2.4 梯形圖及符號在傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)中，使用電氣原理圖進行設(shè)計和接線，而在PLC控制系統(tǒng)中，梯形圖是用得最多的圖形編程語言。梯形圖與電氣原理圖相似，它沿用了觸電和線圈等符號，具有直觀易懂的優(yōu)點，很容易被工廠中熟悉傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)的技術(shù)人員掌握，特別適合用于開關(guān)量邏輯控制。梯形圖由觸電、輸出、用方框表示的功能塊等符號組成。觸電代表邏輯輸入條件，輸出通常代表邏輯輸出結(jié)果，功能塊用來表示定時器、計數(shù)器或者數(shù)學運算等指令。另外，梯形圖還有左右母線，它是借用傳統(tǒng)電氣原理圖的分析方法而想象的左正右負的直流電源線。以S7-200PLC為例，梯形圖部分圖形符號及名稱如表13-1所示。表13-1

10、 電氣原理圖符號與梯形圖符號的比較電氣原理圖梯形圖名稱符號名稱符號常開觸點“1”閉合觸點常閉觸點“0”閉合觸點線圈輸出( )13.2.5 PLC的其他編程語言功能塊圖（FBD）的圖形結(jié)構(gòu)與數(shù)字電路中的邏輯門電路結(jié)構(gòu)比較相似，它沿用了數(shù)字邏輯電路的邏輯方框圖，所有的邏輯運算、算術(shù)運算和數(shù)據(jù)處理指令均用一個功能塊圖表示，其功能由方框內(nèi)的符號確定，并通過一定的邏輯關(guān)系將它們連接起來。語句表（STL）類似于計算機中的匯編語言，它使用指令的助記符進行編程。對于有計算機編程基礎(chǔ)的用戶來說，使用語句表編程比較方便，且功能強，使用靈活。13.2.6 實驗原理初次上電后，裝置進行復位過程。當光電檢料開關(guān)檢測到筒

11、內(nèi)有料時，報警綠燈指示運行正常。此時在按鈕模塊上按下啟動按鈕SB1，由PLC程序觸發(fā)頂料氣缸擋住上層物料，推料氣缸則推出底層物料；當觸碰到推料氣缸前端的感應(yīng)開關(guān)時，氣缸隨即縮回，頂料氣缸也隨之失電復位，進入下一次上料動作。當物料被推到傳送帶上時，PLC觸發(fā)變頻器來驅(qū)動三相異步電機順時針傳動物料；安裝在傳送帶上方的顏色傳感器、電感式開關(guān)對物料的材質(zhì)、顏色進行分辨。而分揀推料氣缸則會把分揀好的物料推入相應(yīng)的料槽內(nèi)。13.2.7 調(diào)試重點1推料氣缸要安裝到位，避免推料塊與料槽內(nèi)壁摩擦過大，影響推料動作的順暢；2所有檢料開關(guān)（光電開關(guān)）的感應(yīng)區(qū)域可以調(diào)節(jié)，方法是調(diào)節(jié)靈敏度旋鈕，做到來料燈亮顯示，無料燈

12、滅不顯示；3顏色傳感器，做到輕拿輕放、避免重物壓打，確保有正常的輸入信號；4傳送帶上的電感、顏色開關(guān)的安裝位置可以微調(diào)，確保物料到來能做出正確的指示；5所有磁性開關(guān)的安裝位置可以調(diào)整，調(diào)整方法是松開磁性開關(guān)的緊定螺栓，讓它順著氣缸滑動，到達指定位置后，再旋緊緊定螺栓；如果磁性開關(guān)安裝位置不當，則影響設(shè)備運行過程。13.2.8 思考題1PLC的基本指令有多少條？各條指令的功能是什么？ 2控制系統(tǒng)的繼電器控制圖所對應(yīng)的梯形圖如何表述？3物料分揀裝置中使用了哪些傳感器，分別具有什么功能？13.3拓展訓練二13.3.1 實驗?zāi)康?通過PLC可編程控制器的使用，使工業(yè)自動化控制系統(tǒng)的自動化程度提高，并能

13、實現(xiàn)計算機管理；2通過步進電機、光柵尺直線位移定位等的應(yīng)用，使學生掌握現(xiàn)代工業(yè)控制最常用的步進電機控制方法和光柵尺定位等控制技術(shù)；3通過對實際系統(tǒng)的編程，提高學生的編程能力和應(yīng)用能力；4通過各組所編程序的聯(lián)機，鍛煉學生的協(xié)調(diào)能力和綜合利用能力，并對聯(lián)機過程中出現(xiàn)的故障及不協(xié)調(diào)部分有分析和解決的能力；5訓練工程實踐動手能力。 13.3.2 實驗設(shè)備JL-807機械手模型為一個四自由度機械手，裝置中增加了閉環(huán)控制的光柵尺、旋轉(zhuǎn)編碼器與及手爪轉(zhuǎn)動軸。手爪可對夾取的物料進行旋轉(zhuǎn)擺放，對工件進行搬運、裝配、180度任意方向工作、帶限位停止功能。JL-807配置了可編程控制器（PLC）、電氣控制裝置、傳感器控制、二維旋轉(zhuǎn)機械手模塊及光電編碼器和光柵尺定位裝置等實訓機構(gòu)。13.3.3 實驗原理初次上電后，裝置進行復位過程。機械手處于零位（霍爾開關(guān)發(fā)出信號）。在按鈕模塊上按下啟動按鈕，由PLC程序觸發(fā)步進電機驅(qū)動器使機械手向后、向下、旋轉(zhuǎn)到預(yù)先設(shè)定的角度，抓取料臺內(nèi)的物料。隨后機械手通過提升、伸出、旋轉(zhuǎn)指定角度，把物料依次放置在物料平臺上。此時機械手復位，等待下次抓料觸發(fā)信號。13.