气动技术实验指导书 new.doc

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《气动技术》实验指导书武汉理工大学物流工程学院物流自动化系液压气动实验室二OO六年十一月前言 “气动技术”是流体传动及控制专业的主干专业课程、机械设计制造及其自动化和物流工程等相关专业的选修课程。气动技术适用面广，综合性强，广泛应用于现代工业各领域的自动化系统中以替代人手操作，提高作业自动化水平和效率。目前，气动技术已发展成为各类系统中必备的传动控制集成技术，被誉为工业自动化的“肌肉”，在国际上公认为是不可多得的机电气液一体化综合教学首选课程。气动技术实验教学是课堂教学的一个重要环节，它不仅仅能帮助学生进一步明确专业应用方向和加深对课程的理解、巩固和深化，而且更是对学习和运用气动技术，提高工程实践和分析解决实际工程问题的能力至关重要，也更能培养和激发学生对新知识领域的探索、研究和创新实践。同时，还培养学生结合实际勤于思考、勇于实践、实事求是的科学作风，正确处理好知识、能力和工程素养间的关系，编写本试验教学指导书的目的也在于此。本实验教学包括认识性基础实验、验证性工作原理实验和设计性系统综合构建实验，可以对气动系统和气动元件的工作原理，气动系统回路的设计实现及操作控制方法有一个系统地学习和实践，在此基础上也可对复杂的电气综合系统进行研究性的创新实践。本实验指导书，介绍实验原理和实验要求及方法，要求学生针对实验项目和要求，先结合课程知识预习并规划实验方案，再掌握实验的具体方法与步骤，独立完成实验。本指导书由吴洪明老师编写，由于时间有限，书中不免有欠妥和不完善之处，恳请批评指正。编者 2006年11月目录实验一气动技术实际应用介绍和演示（2）实验二空气净化设备及辅件实物现场教学（2）实验三气动元件结构及工作原理实物现场教学（3）实验四气动系统设计实践（4）附录1 基本气动逻辑控制气动、电控回路和PLC程序（5）附录2 气动技术实验报告（7）实验注意事项 1. 实验预习： 1) 实验前复习有关理论课的章节，熟悉有关理论知识。掌握常用的气动、电控元件的原理和接线方法，基本逻辑控制功能的气控和电控回路、PLC的编程方法和接线要求。 2) 认真阅读实验指导书及有关实验装置介绍，了解实验目的，内容，方法，和参数要求，明确实验中应注意的问题。 3) 画出实验线路，明确气管和电路的接线方法，拟出实验步骤，列出实验时需要的气动和电控元器件。 2. 实验接线前必须断开总电源与进气源，严禁带电、带压接线。接线完毕，经实验指导老师检查无误后，才可通电、通气进行运行实验。 3. 实验前了解PLC的使用方法，在给PLC输入正确的控制程序，并按设计好的系统连接气管和电路，经指导老师检查后，方可运行。 4. 运行实验前检查输入到系统的气压不超过0.5MPa。 5. 接拔气管和电线时按指导老师要求的方法进行，以免损坏接头，拆装系统和元件时，不得造成部件缺失和损坏，接线前务必熟悉实验系统线路的原理及实验方法。 6. 实验自始至终，实验台上要保持整洁，不可随意放置杂物，特别是导电的工具和多余的导线等，以免发生短路等故障。 7. 实验完毕，应及时关闭各电源和气源开关，并排空系统内各处的残余压力，及时清理实验台面板，整理好连接管线和气动元件，并放置到规定的位置。 8. 没有按要求熟悉实验指导书中的有关实验步骤，及正确操作方法，造成气动和电控元器件及控制器损坏，追究当事人应负责任。实验一气动技术实际应用介绍和演示一，实验目的：明确气动技术的特性及在现代工业自动化中的作用，了解气动在实际应用中的形式和特点，气动系统的构成和工作原理。二，实验内容：集中观看教学录象，内容包括： 1，生产线中物件传送、包装、搬运、检测； 2，物流自动化系统中自动分拣； 3，汽车生产线中车身焊装； 4， IC电子生产线气动机器手； 5，工业机器人中气动应用； 6，气动技术介绍； 7，参观气动实验室和气动系统演示；三，实验系统元器件：用多媒体教室和教学录象，气动实验室气动机械手演示实验系统。四，实验原理和步骤：由指导教师安排组织，以班为单位集中进行。五，实验报告要求：见附录2 实验二空气净化设备及辅件实物现场教学一，实验目的：了解压缩空气污染物的来源、危害及其净化方法，气源及其净化系统的组成和作用，空气净化设备及辅件的结构及工作原理，设备和元件的选择与压缩空气品质的实现，气动辅件的实际类型和作用。二，实验内容： 1，集中观看气源及其净化技术教学录象； 2，空气过滤器、油雾分离器、调压阀、油雾器实物拆装； 3，气动快速接头、气动系统配管实验； 4，气动压力开关、气缸自动开关、位置开关及传感器原理和使用；三，实验系统元器件：用多媒体教室和教学录像，气动实验室气动三联件、快速接头和气管、磁性开关、EP实验台上的电感式传感器、光电传感器、限位开关等；四，实验原理和步骤：先由指导教师安排组织，以班为单位集中观看教学录像，气动辅件和传感器工作原理演示，再以9人为一组进行元件实物拆装和配管实验，可4组同时进行。实验元器件的结构原理见教材插图所示：五，注意事项： 1，不得在带电或带气压时进行元件实物拆装和配管实验； 2，传感器和电气开关、继电器等电器元件应断电接线，且每次只能进行一种元件的接线和实验操作；六，实验报告要求：见附录2 实验三气动元件结构及工作原理实物现场教学一，实验目的：掌握气动三联件、节流阀及各种方向控制阀的结构和工作原理，各类气缸的结构和工作原理，理解元件工作性能和结构及安装方式间的关系，学会如何根据实际工况选择和使用气缸和控制阀。二，实验内容： 1，各类气缸的结构和工作原理实物现场教学，元件工作原理实验； 2，气动三联件、节流阀及各种方向控制阀结构和工作原理实物现场教学，元件控制调节功能的原理实验；三，实验系统元器件： 1，气动实验室气动实验教学系统中的气缸（包括：活塞式往复气缸、无杆气缸、摆动气缸、滑台、转台、气动手爪和真空吸盘等）； 2，气动实验室实验教学系统中的气动控制阀（包括：调压阀、节流阀、手动换向阀、行程阀、气控阀、电磁换向阀）； 3，纯气动基础实验台，电—气动实验台；四，实验原理和步骤： 1，实物现场教学，对各元件的结构原理有更感性的认识； 2，用一个3/2手动换向阀串接一个调压阀，调压阀出口接一压力表和气缸，接通压力气源，调节调压阀，观察压力表读数变化；调节其进气压力（系统入口三联件上的调压阀），观察压力表读数变化； 3，在气缸排气口接一节流阀，改变其开口大小，观察气缸运动速度的变化和压力表读数变化； 4，用一个3/2手动换向阀分别接通各种气缸的P1口或P2口，进行气缸工作原理实验； 5，分别用5/2气控或电磁换向阀控制一气缸运动及换向，在气缸伸出端头，由活塞杆操控行程阀，行程阀输出口接一气压显示元件，进行气动控制阀工作原理实验；五，注意事项： 1，不得在带电或带气压时进行元件原理实验和操作； 2，每次只能进行一种元件的接线和实验操作，更换实验对象时，须先清除前一系统； 3，每班分4组实验，每组9人进行实际操作实验。六，实验任务及实验报告要求：见附录2 实验四气动系统设计实践一，实验目的：掌握气动系统设计和构建的实际过程及方法，对气动基本回路、基本逻辑控制、行程程序控制系统能采用纯气动、电气动和PLC控制三种方法分别实现，积累系统设计、接线组装和故障信号分析排除的实践经验。二，实验内容： 1，气动基本回路实验，主要实现单缸自往复、连续往复、双手安全操作 2，气动基本逻辑控制实验，主要实现“或”、“与”、“非”、“双稳记忆”、“延时”、“计数” ； 3，用X/D线路图法或卡偌图法设计组装有2～3个执行元件的气动行程程序控制系统；三，实验系统元器件：气动实验室SMC纯气动、电气动和PLC控制实验台。四，实验原理和步骤： 1，基本气动逻辑控制的气动、电控回路和PLC程序见附录1； 2，明确要实现的气动动作程序系统要求，列明工作程序或按指定工作程序来设计构建系统； 3，根据工作程序绘制信号—动作线图或卡诺图； 4，分析并排除控制障碍信号，确定各工序的最终执行信号； 5，绘制系统逻辑原理图，并由此设计出电控梯形图，气动系统原理图； 6，由电控梯形图编写PLC控制程序； 7，如果采用纯气动，则按以行程阀为控制信号的气动系统原理图配管组装系统；如果采用继电器电控，则按电控梯形图接线，按去掉行程阀改为限位开关的气动系统原理图配管组装；如果采用PLC控制，则确定系统的输入输出信号，并正确接到PLC的I/O端子座上，气动系统按去掉行程阀改为限位开关的气动系统原理图配管组装； 8，运行前，须由指导教师检查接线配管无误，再进行逐步单步调试确认信号和程序后，方可通电接气运行。五，注意事项： 1，不得在带电或带气压条件下接线配管，组装系统； 2，运行前，须由指导教师检查接线配管无误后，方可通电接气运行； 3，出现故障时，紧急断电、断气； 4，组装系统时，注意用力和元器件的平衡受力，不得造成部件缺失和损坏，； 5，实验完毕，应及时关闭各电源和气源开关，并排空系统内各处的残余压力，及时清理实验台面板，整理好连接管线和气动元件，并放置到规定的位置。六，实验问题及实验报告要求：见附录2 附录1 基本气动逻辑控制气动、电控回路和PLC程序 1，基本接线和配管举例： A为单动缸，以单边电磁阀控制当按钮开关PB ON，则气压缸前进A+ 当按钮开关PB OFF，则气压缸后退A 信号控制流程气动回路 PLC输入/输出接线输入：PB=X0 输出：A+=Y0 电控梯形图 PLC梯形图和控制程序 LD X0 OUT Y0 END 2，逻辑“与”，“或”，“自保持”功能综合举例：工作要求：A、B皆为单动缸，分别以单边电磁阀控制动作顺序如图 PB ON (Pulse) ，则系统激活一次循环后自动停止 A) 信号控制流程 B）气动回路 D) PLC输入/输出接线 C) 输入/输出信号设定输入：PB=X0 a1=X1 b1=X2 输出：A+=Y1 B+=Y2 E）电控梯形图 F）PLC控制程序 LD X0 OR M0 ANI X2 OUT M0 LD M0 OUT Y1 LD X1 OUT Y2 END G）PLC控制梯形图附录2 气动技术实验报告气动技术实验报告（1）日期: 年月日班级课题气动技术实际应用介绍和演示学时数第 1 页姓名 2 共 1 页实验记录实习内容主要步骤要求 1 认识气动技术的特点 2 认识气动系统的组成和各部分的作用 3 认识气动技术在工业自动化系统中的应用特点 4 了解气动技术主要的应用领域思考题 1 简述气动技术的特点 2 简述气动系统的组成及各组成部分的作用 3 简述气动技术在工业自动化系统中的应用特点教师签名：评分气动技术实验报告（3）日期: 年月日班级课题气动元件结构及工作原理实物现场教学学时数第 1 页姓名 2 共 1 页实验记录实习内容主要步骤要求 1 气动三联件的作用及各元件的原理掌握调压阀和油雾器工作原理及使用 2 气动换向阀的分类及其工作原理掌握各种类型换向阀的工作特性及选择 3 各种气缸的结构和工作原理调节节流阀的开口，观察气流的变化 4 气动元件在实际系统中连接和作用调节压力阀的开口，观察压力表的压力变化 5 6 7 8 9 思考题 1 控制气源与主气路气源能否是同一气源？ 2 快速接头不到位时会带来什么问题？ 3 画出双气控和双电控二位四通换向阀的职能符号教师签名：评分气动技术实验报告（4）日期: 年月日班级课题简单气动回路的连接学时数第 1 页姓名 2 共 1 页原理图实习内容主要步骤要求 1 直接手动控制A1A0的连接画出气动原理图，按原理图接线 2 手动单气控阀控制A1A0的连接画出气动原理图，按原理图接线 3 手动双气控阀行程控制A1A0的连接画出气动原理图，按原理图接线 4 手动双气控阀行程控制A1B1A0B0的连接画出气动原理图，按原理图接线 5 6 7 8 思考题 1 简述气动系统连接的步骤 2 A1、A0、B1、B0各代表什么含义？ 3 连接中最容易出现什么样的故障？教师签名：评分气动技术实验报告（4）日期: 年月日班级课题用原始信号消障学时数第 1 页姓名 2 共 1 页原理图实习内容主要步骤要求 1 纯气控行程控制A1B1C1B0A0C0系统连线画出气动原理图，按原理图接线 2 纯气控行程控制A1C1B1C0B0A0系统连线画出气动原理图，按原理图接线 3 4 5 6 7 8 思考题 1 简述什么是行程控制？ 2 什么是障碍？ 3 简述用原始信号消障的原理教师签名：评分气动技术实验教学（5）日期: 年月日班级课题用中间记忆元件消障学时数第 1 页姓名 2 共 1 页原理图实习内容主要步骤要求 1 纯气控行程控制A1B1B0A0系统连线画出气动原理图，按图接线 2 纯气控行程控制A1A0 B1B0系统连线画出气动原理图，按图接线 3 纯气控行程控制A1B1C1C0B0A0系统连线画出气动原理图，按图接线 4 5 6 7 8 思考题 1 控制中间记忆元件动作的信号有什么特点？ 2 中间记忆元件的输出信号起什么作用？ 3 简述系统调试过程中的故障及排除方法教师签名：评分气动技术实验报告（6）日期: 年月日班级课题基本电子气动系统学时数第 1 页姓名 2 共 1 页原理图实习内容主要步骤要求 1 按钮控制的A1A0的接线画出电控原理图 2 按钮控制的A1B1A0B0的接线画出电控原理图 3 按钮控制的A1B1C1B0A0C0的接线画出电控原理图 4 5 6 7 8 思考题 1 什么是电子气动？ 2 在电子气动系统中，电子信号起什么作用？ 3 在电子气动系统中的障碍是用电子信号消除的吗？教师签名：评分气动技术实验教学（7）日期: 年月日班级课题电气动系统PLC控制学时数第 1 页姓名 2 共 1 页原理图实习内容主要步骤要求 1 按钮控制A1B1C1C0B0A0系统的接线画出电控原理图，编写PLC控制程序 2 按钮控制A1A0B1B0C1C0系统的接线画出电控原理图，编写PLC控制程序 3 4 5 6 7 8 思考题 1 什么是多缸单往复？ 2 简述你的调试方法和体会 3 你对气动系统设计用PLC控制的体会教师签名：评分

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