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1、 《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
2、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
3、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
4、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
5、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
6、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
7、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；
8、 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
9、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：
10、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，
11、 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
12、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
13、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；
14、 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
15、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
16、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
17、 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
18、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
19、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
20、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
21、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
22、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
23、 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
24、 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
25、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
26、 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
27、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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