气动与PLC实验指导书给学校.docx

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气动与PLC实验指导书给学校

实验一压力控制回路

一、实训目的

1、使学生了解常见的压力控制回路，各元件在系统中的作用。

2、了解气压传动中，压力控制的基本知识。

二、实训要求

对下例各回路，学生可自选取其中几项，来完成相应的实训报告，

实训报告内容：

1、动作要求

2、整个系统采用的气动元件的名称、数量

3、按动作要求模拟出气动系统图（见下例系统图）

4、绘制气缸动作控制的位移—步骤图

5、选择控制方式：

点动、继电器控制、PLC控制、手动控制

（1）对点动，列出电磁铁动作顺序图

（2）对继电器控制，绘出电气线路图

（3）对PLC控制，给出PLC外部接线图，并编出相应的程序

6、实训步骤即操作过程（动作过程的简述）

三、实训选用的压力控制回路图

1、高低压转换回路

图4

2、气缸单向压力回路

图5

3、气缸双向压力回路

图6

四、实训实例

例一以高低压转换回路为例

1、动作要求，气缸4的夹紧力可以高低压转换。

2、采用元件及数量，气泵及三联件1套、减压阀2只、手旋阀1只、单作用气1只。

3、气缸动作控制位移—步骤图

4、气动系统图，见图3

5、控制方式，本实训只能用手动方式

6、操作过程，

（1）把所需的气动元件有布局的卡在铝型台面上，并用气管将它们连接在一起，组成回路。

（2）仔细检查后，打开气泵的放气阀，压缩空气进入三联件，调节减压阀，使压力为0.4MPa后，当把减压阀1和2调到不同压力时，通过手旋旋钮式二位三通阀3便可使系统得到不同的压力，来满足系统的不同需求。

例二以气缸单向压力回路为例

1、动作要求到控制方式本实训省略

2、操作过程（实训采用继电器控制方式）

（1）把所需的气动元件有布局的卡在铝型台面上，并用气管将它们连接在一起，组成回路。

（2）仔细检查后，打开气泵的放气阀，压缩空气进入三联件，调节减压阀，使压力为0.4MPa后，由图可知，气缸首先将被压回气缸的初始位置，然后按下图连接好电气线路：

按下主面板上的启动按钮，然后，按下SB2，CT1得电，压缩空气进入双作用气2的无杆腔，因为有单向节流阀的存在，双作用气缸前进的速度较快，当按下SB1后，气缸退回，此时减压阀起作用，调节减压阀的调节手柄，使压差发生变化，气缸退回的速度将变化，

实验二、速度控制回路

本实训分四个部分：

a：

单作用气缸速度控制回路b：

双作用气缸速度控制回路

c：

快速回路d：

缓冲回路

一：

实训目的

1、了解速度可变的意义。

2、了解气缸实现速度可变的手段和方法。

3、了解节流阀在速度控制回路中的应用及工作原理。

二：

实训要求

对下列各气动回路，选取几种，对每项实训完成实训报告的内容。

三：

实训选用的速度控制系统回路图

a：

单作用气缸

1、单向节流阀调节单作用气缸进气速度回路

图22

2、单向节流阀调节单作用气缸回气速度回路

图23

3、手动阀控制双向速度调节回路

图24

4、电控阀控制双向速度调节回路

图25

5、快速排气阀速度控制回路

图26

6、电控快速排气阀速度控制回路

图27

b：

双作用气缸

1、单向节流阀实现排气调速

图28

2、单向节流阀实现进气调速

图29

3、慢进快退调速回路

图30

4、快进慢退调速回路

图31

6、电气控控制实现单向节流阀进气调速

图32

7、机械阀控制实现单向节流阀进气调速

图33

8、电气控制实现快进慢退调速回路

图34

9、电气控制实现慢进快退调速回路

图35

c：

快速回路

1、高速动作回路

图36

2、电气控制实现高速动作回路

图37

3、手控阀实现高速动作回路

图38

d：

缓冲回路

1、二位五通阀缓冲回路

图39

四、实训实例

例一：

以手动阀控制双向速度调节回路为例

1、根据回路图，选择所需的气动元件，把它们有布局的卡在铝型台面上，再用气管将它们连接在一起，组成回路。

2、仔细检查后，打开气泵的放气阀，压缩空气进入三联件，调节减压阀，使压力为0.4MPa后，通过手旋旋钮式阀3，此时单向节流阀1起作用，调节阀1单作用气缸4的前进速度可变，当旋钮式阀复位后，此时单向节流阀2起作用，调节阀2气缸4在弹簧的作用下，退回的速度也可变。

这就实现了双向可调速的目的。

例二、以高速动作回路为例

1、根据回路图，选择所需的气动元件，把它们有布局的卡在铝型材上，再用气管将它们连接在一起，组成回路。

2、仔细检查后，打开气泵的放气阀，压缩空气进入三联件，调节减压阀，使压力为0.4MPa后，由图可知，气缸首先将被压回气缸初始位置，然后按下图连接好电气线路：

按下主面板上的启动按钮，按下SB2，CT1得电，双作用气缸4的有杆腔通过排气口把快排阀3顶开，气体快速的被排出，气缸快速前进，当按下SB1后，CT1失电，双作用气缸换向，气缸退回时，压缩空气把快排阀2顶开，气体快速排出，气缸4快速退回。

例三、以二位五通阀缓冲回路为例

1、根据回路图，选择所需的气动元件，把它们有布局的卡在铝型台面上，再用气管将它们连接在一起，组成回路。

2、仔细检查后，打开气泵的放气阀，压缩空气进入三联件，调节减压阀，使压力为0.4MPa后，由图可知，气缸首先将被压回气缸初始位置，然后按下图连接好电气线路：

按下主面板上的启动按钮，按下SB2，CT1得电，压缩空气经单向节流阀2进入双作用气缸5的无杆腔，气缸前进，前进速度较快，当需要缓冲时，按下SB7，电磁阀4得电，双作用气缸通过单向节流阀3节流排气，速度放慢，起到缓冲的作用。

当不需要缓冲时，复位SB7即可。

实验三、方向控制回路

一、实训目的

1、了解常见的方向控制回路，各元件在回路中的作用。

2、了解换向回路的基本知识，能绘制气缸运动位移—步骤图。

二、实训要求

对下列各回路，选取几种，对每项实训完成实训报告内容。

（见压力回路列举）

三、实训选用的方向控制回路图

1、手控二位三通阀控制单作用气缸换向回路

图7

2、电控二位三通阀控制单作用气缸换向回路

图8

3、气控二位三通阀控制单作用气缸换向回路

图9

4、手动控制单气控二位五通阀实现双作用气缸换向回路

图10

5、单电控控制单气控二位五通阀实现双作用气缸换向回路

图11

6、单电控二位五通阀控制双作用缸换向回路

图12

7、双电控二位五通阀控制双作用缸换向回路

图13

8、双气控二位五通阀控制双作用缸换向回路

图14

9、二个单电控二位三通阀控制双作用缸换向回路

图15

两个电磁阀必须同时动作

10、二个单气控二位三通阀控制双作用缸换向回路

图16

11、差动气缸的换向回路

图17

12、利用手动阀实现双作用气一次往返回路

手旋阀动作后，必须复位

图18

13、双缸顺序动作回路

图19

四、实训实例

例一、以手动控制单气控二位五通阀实现双作用气缸换向回路为例

操作过程：

1、根据系统回路图，把所需的气动元件有布局的卡在铝型台面上，再用气管将它们连接在一起，组成回路。

2、仔细检查后，打开气泵的放气阀，压缩空气进入三联件，调节减压阀，使压力为0.4MPa后，由图可知，气缸将首先退回，通过手旋旋钮式阀1，气路到二位五通阀2的控制端，使二位五通阀2换向，气缸则前进，复位阀1，气缸则退回。

例二、以利用手动阀实现双作用气一次往返回路为例

操作过程：

1、根据系统回路图，把所需的气动元件有布局的卡在铝型台面上，再用气管将它们连接在一起，组成回路。

2、仔细检查后，打开气泵的放气阀，压缩空气进入三联件，调节减压阀，使压力为0.4MPa后，由系统图可知，气缸将首先退回，通过手旋旋钮式阀1，使双气控二位五通阀2换位，气缸前进，此时必须将手旋阀1复位，否则将不能工作，当气缸运动到碰到机械阀3后，阀3换位，控制气使阀2换位，气缸退回到底停止运动，气缸一次往返结束。

例三、以双缸顺序动作回路为例

该回路可完成（其中有一些实训需要采用PLC来控制）

1、3进→4进→4退→3退

2、3进→3退→4进→4退

3、3进→4进→3退→4退

4、3进→4进→34退等实训

本实例ⅰ：

以“3进→4进→4退→3退”为例，控制方式采用继电器方式。

操作过程如下：

1、根据系统回路图，把所需的气动元件有布局的卡在铝型台面上，再用气管将它们连接在一起，组成回路。

2、仔细检查后，打开气泵的放气阀，压缩空气进入三联件，调节减压阀，使压力为0.4MPa后，然后按下图连接好电气线路：

按下主面板上的启动按钮，按下SB1，气缸便按“3进→4进→4退→3退”工作一次，停止。

实验四、常用气动回路

一、选用的常用气动回路

1、手动自动选用回路

图40

2、互锁保护回路

图41

3、双缸并联同步回路

图42

4、双缸串联同步回路

图43

5、逻辑非门

图44

6、逻辑与门

图45

7、逻辑或门

图46

8、逻辑与非门

图47

9、逻辑与或门

图48

10、计数回路

图49

在上图所示回路中，使阀1换位，则气管信号经阀2至阀4的左或右控制端使气缸推出或退回。

阀3的换向位置，取决于阀2的搁置，而阀2的换位又取决于阀4和阀5的搁置。

如图所示：

阀1换位，气信号经阀2至阀3的右端气缸后退，同时阀5换位至左位，当阀1复位后，原通入阀3右控制端的气信号经阀1排空，阀5复位，于是气缸无杆腔的气经阀5至阀2左端，使阀2换至左位等待阀1的下一次信号输入。

当阀1第二次按下后，气信号经阀2的左位至阀4左控制端使阀4换至左位，气缸前进，同时阀4将气路切断。

待阀1复位后，阀3右控制信号经阀2、阀1排空，阀4复位并将气导至阀2左端使其换至右位，又等待阀1下一次信号输入。

这样，第1、3、5…次（奇数）按压阀1，则气缸退回；第2、4、6…次（偶数）按压阀1，则使气缸前进。

二、实训实例

例一、以手动自动选用回路为例

1、根据回路图，选择所需的气动元件，将它们有布局的卡在铝型材上，再用气管将它们连接在一起，组成回路。

2、仔细检查后，打开气泵的放气阀，压缩空气进入三联件，调节减压阀，使压力为0.4MPa后，由图可知，气缸首先被压回气缸初始位置，然后按下图连接好电气线路：

按下主面板上的启动按钮，当需要自动控制时，就按下SB2，CT1得电，压缩空气便通过单电控二位三通阀1，顶开梭阀3，进入单气控二位五通阀4的气控端，阀4换位，气缸前进，按下SB1，气缸退回。

当需要手动控制时，通过手旋手动阀2，压缩空气通过手动阀到达阀4的气控端，闪阀4换位，气缸前进，复位手动阀，气缸退回。

例二、以逻辑或门为例

1、根据回路图，选择所需的气动元件，将它们有布局的卡在铝型材上，再用气管将它们连接在一起，组成回路。

2、仔细检查后，按下启动按钮，打开气泵的放气阀，压缩空气进入三联件，调节减压阀，使压力为0.4MPa后，由系统图可知，气缸首先将被压回气缸初始位置，当两只手动阀都不动作时，单气控二位五通阀不会动作，当两只手动阀任何一个动作，气路便顶开或阀，进入单气控二位五通阀控制端，五通阀动作，气缸前进。

实验五、气动系统综合实训

一、继电器控制的气动回路：

实训一电车、汽车自动开门装置

实训回路图如下：

图50

当气缸3退回时，关门，气缸3前进时，开门

电磁铁动作顺序如下：

CT1–气源关

CT1+CT2–关门

CT1+CT2+开门

实训操作过程：

1、根据回路图，选择所需的气动元件，将它们有布局的卡在铝型材上，再用气管将它们连接在一起，组成回路。

2、按下图，把电气连线接好：

3、仔细检查后，按下启动按钮，打开气泵的放气阀，压缩空气进入三联件，调节减压阀，使压力为0.4MPa后，当按下SB2后，CT1、KZ2、KZ1得电，同时相应的触点也动作，电磁阀1动作，由系统图可知，气缸首先退回（关门），当按下SB3后，CT2、KZ3得电，系统变成差动前进（开门），当再次按下SB2后，KZ1的常闭触点断开，SB3回路断电，CT2复位，气缸退回（关门），这样就周而复始的开关门啦。

当按下SB1后，气源关。

思考题

1、此系统用PLC可以实现吗？

如何编程？

实训二、鼓风炉加料装置

实训回路图如下：

图51

电磁铁动作顺序如下：

CT1–CT2–缸5、6退回到底，上下门关

CT1+缸5开门

CT1–缸5关门

CT2+缸6开门

CT2–缸6关门

实训操作过程：

1、根据回路图，选择所需的气动元件，将它们有布局的卡在铝型材上，再用气管将它们连接在一起，组成回路。

2、按下图，把电气连线接好：

3、仔细检查后，按下主面板上的启动按钮，打开气泵的放气阀，压缩空气进入三联件，调节减压阀，使压力为0.4MPa后，当按下SB2后，CT1、KZ1得电，同时相应的触点也动作，气缸5前进（模拟上加料门打开），当按下SB4后，气缸6前进（模拟下加料门打开）。

当需要关任何一个加料门时，只需相应的按下SB1或SB3即可。

思考题

1、此系统用PLC可以实现吗？

如何编程？

实训三、气缸给进（快进→慢进→快退）系统

实训回路图如下：

图52

电磁铁动作顺序如下：

CT1+CT2+气缸快速前进

CT1+CT2–气缸慢速前进

CT1–CT2–气缸快退

实训操作过程

1、根据原理图，选择所需的气动元件，将它们有布局的卡在铝型材上，再用气管将它们连接在一起，组成回路。

2、按下图，把电气连线接好：

3、仔细检查后，按下主面板上的启动按钮，打开气泵的放气阀，压缩空气进入三联件，调节减压阀，使压力为0.4MPa后，当按下SB2后，CT1、CT2、KZ1得电，同时相应的触点也动作，气缸4快速前进，当碰到磁性开头A后，A触发，CT2失电，气缸的回气经单向节流阀2回气，阻力加大，气缸慢进。

当按下SB1后，CT1、CT2、KZ1均失电，相应的阀均复位，气缸经单向节流阀快退。

实训四、双缸动作回路

实训回路图如下：

图53

动作要求：

3进→4进→4退→3退

实训操作过程

1、根据回路图，选择所需的气动元件，将它们有布局的卡在铝型材上，再用气管将它们连接在一起，组成回路。

2、按上图，将电气连线接好

3、仔细检查后，打开气泵的放气阀，压缩空气进入三联件，调节减压阀，使压力为0.4MPa后，由系统图可知，两只气缸首先将被压回气缸初始位置，然后按下SB1按钮，此时CT1得电，双电控二位五阀1换位，气缸3前进，当磁性开关A发讯后，CT3得电，双电控二位五通阀2换位，气缸4前进，当磁性开关C发讯后，CT4得电，双电控二位五通阀2又换位，气缸4后退，当磁性开关D发讯后，CT2得电，双电控二位五通阀1又换位，气缸3后退，到头后，系统停止。

当需要再次启动时，只需再次按下SB1按钮即可。

二、PLC控制的气动系统

实训一模拟钻床上占孔动作

实训回路图如下：

图54

动作过程如下：

工件夹紧后，占头下占，占好后，占头退回，松开工件

电磁铁动作如下：

CT1+工件夹紧，当磁性开关A发迅后

CT2+占头下占，当磁性开关C发迅后

CT2–占头退回，当磁性开头D发迅后

CT1–松开工件，等待下一个工件的加工

实训操作过程：

PLC外部接线图如下：

1、根据系统回路图，把所需的气动元件有布局的卡在铝型台面上，再用气管将它们连接在一起，组成回路。

2、待老师检查后，按下主面板上的启动按钮，用下载电缆把计算机和PLC连接在一起，将PLC状态开关拔向“STOP”端，然后在开启PLC电源开关。

把以下程序下载到PLC主机里：

3、待老师检查后，按下主面板上的启动按钮，打开气泵的放气阀，压缩空气进入三联件，调节减压阀，使压力为0.4MPa后，按下SB1后，气缸5前进，夹紧，到头后，磁性开关A发迅，，缸6前进，占孔，到头后，磁性开关C发迅，缸6退回，点头退回，到头后，磁性开关D发迅，缸5退回，松开工件。

并等待下一个工件的加工。

实训二雨伞试训机

实训回路图如下：

图55

动作过程如下：

缸4后退，关伞；缸3前进，开伞；缸4前进，撑伞。

电磁铁动作如下：

CT1+关伞，到底后，磁性开关A发迅

CT2+CT1–开伞，延时0.5S

CT2–撑伞

实训操作过程：

PLC外部接线图如下：

1、根据系统回路图，把所需的气动元件有布局的卡在铝型台面上，再用气管将它们连接在一起，组成回路。

2、待老师检查后，按下主面板上的启动按钮，用下载电缆把计算机和PLC连接在一起，将PLC状态开关拔向“STOP”端，然后在开启PLC电源开关。

把以下程序下载到PLC主机里：

3、待老师检查后，打开气泵的放气阀，压缩空气进入三联件，调节减压阀，使压力为0.4MPa后，按下SB1后，气缸便按程序里的时间顺序工作，当到了计数值后，自动停止，中途按下CB2，气缸复位后，停止。

实训三家具试训机

1、按国标GB10357.3—89规定，家具椅座、靠背耐久性及静荷试训，包括：

（1）座面静荷试训

（2）椅背静荷试训（3）座面椅背联合耐久性试训。

下图所示为椅背载荷试训，如需进行座面静荷试训时，座面上75Kg的法码应改为一加载气缸，调压力使

为75Kg,同样加载靠背的气缸

。

测试方法为用气缸通过加载垫，以规定的力对座面和椅背的规定加载位施力加载，对静荷试训加力十次，每次10秒，对联合耐久性试训要反复加载到规定次数，加载速率为每分钟不超过40次，联合试训时，座面加载气缸压下，椅背加载一次，退回，座面加载缸退回，此为一个循环。

试训所需元件为气泵、三联件、减压阀、电磁换向阀、PLC等。

实训回路图如下：

图56

实训操作过程：

PLC外部接线图如下：

1、根据系统回路图，把所需的气动元件有布局的卡在铝型台面上，再用气管将它们连接在一起，组成回路。

2、待老师检查后，按下主面板上的启动按钮，用下载电缆把计算机和PLC连接在一起，将PLC状态开关拔向“STOP”端，然后在开启PLC电源开关。

把以下程序下载到PLC主机里：

3、待老师检查后，打开气泵的放气阀，压缩空气进入三联件，调节减压阀，使压力为0.4MPa后，按下SB1后，气缸便按程序顺序工作，当到了计数值后，自动停止，中途按下CB2，气缸复位后，停止。

实训四双缸顺序动作回路

实训回路图如下：

以“3进→4进→3退→4退“循环动作为例，控制方式采用PLC方式。

操作过程如下：

PLC接线图如下：

1、根据系统回路图，把所需的气动元件有布局的卡在铝型台面上，再用气管将它们连接在一起，组成回路。

2、待老师检查后，按下主面板上的启动按钮，用下载电缆把计算机和PLC连接在一起，将PLC状态开关拔向“STOP”端，然后在开启PLC电源开关。

把以下程序下载到PLC主机里：

3、检查好后，打开气泵的放气阀，压缩空气进入三联件，调节减压阀，使压力为0.4MPa后，二只气缸首先按电磁阀初始工作位，分别动作到位后，按下SB1后，跟据电磁阀阀芯初始位置的不同，动作顺序情况不同，但首次气缸动作过后，气缸便按“A进→B进→A退→B退循环”动作，按下SB2，气缸按最后电磁铁位，运动到底后，停止。

附录

气动元器件的结构原理及功能介绍

气动元器件配置：

空气压缩机、空气过滤、减压、油雾器三联件，减压阀、电磁换向阀、气控换向、行程阀、单向阀、节流阀、单向节流阀、快速排气阀、或门框梭阀、单作用气缸，双作用气缸和旋转气缸等。

1、空气压缩机：

空气压缩机（见图1-7）是将电动机的机械能转化为气体能的装置。

本实验台采用的“捷豹”牌微型空气压缩机，其具有造型美、重量轻、耗电省、嗓音低和搬运方便等优点，特别迁用于工矿企业，机关学校……

技术参数：

电源：

AC220V50HZ电机功能：

150W转速：

2880r/min

噪声：

≤分贝公称容量：

10L

最大气压：

1.3Mpa总重量：

21Kg

使用时，应将出气口的阀门关闭，将气源充足后再打开使用，气源充足后，电机关闭，待气压降到0.5Mpa时，电机又自动开始补充气源。

因其供给的气源容量不是太大，在使用时，应注意如果需大容量气源的回路实验，不要长时间连接进行。

若有必要，可考虑用大容量的压缩机（电机功率：

380W*2公称容量：

18L）。

因压缩而运转时间过长时会产生热量，因而使用时应将空气压缩机放置在阴凉透风处，切勿放在阳光爆晒或潮湿的位置。

图1-7空气压缩机

2、空气过滤器、减压阀和油雾器三联件

由空气压缩机出来的空气中，含有水雾灰尘等杂质，因而不能直接供给气动系统使用，必须经过气源处理装置处理，使之符合气动装置的使用要求。

利用气源处理组合三联件（空气过滤器、减压阀和油雾器），对压缩机出来的压缩气体进行净化、减压和添加雾化润滑油提供气动装置以洁净、压力适宜、含有献身四化经润滑油的压缩空气。

本实验台所用三联件是由AF2000空气过滤器、AR2000减压阀和AL2000油雾器组合而成，采用模式结构，本体为铝合金压铸成形，结构紧凑，拆装方便，容杯采用PE材料制成。

见图1-8所示

其技术参数为：

型号：

AC2000接管螺纹：

G1/4

过滤度：

40μm水杯容量：

15cm3

压力调节范围：

0.05-0.85Mpa油杯容量：

25cm3

最大可调压力：

0.95Mpa介质及环境温度：

5-60℃

保持耐压力：

1.5Mpa润滑油：

VG32或同级油

*）使用时，应注意不要将进气口出气口接反，为了回路安全起见，调节减压阀使其输出气体压力在0.4Mpa左右，使用中应定期放水，清洗或更换滤芯。

A）外观结构B）符号

图1-8三联件

3、减压阀

减压阀采用与三联件减压阀同种型号规格。

见图1-9所示

其技术参数：

型号：

AR2000

过滤度：

40μm

压力调节范围：

0.05-0.8M

最大可调压力:

0.95Mpa

保持耐压力:

1.5Mpa

介质及环境温度:

5-60℃

*）其应用主要是作为回路中的一次减压器件。

使用时，应注意不要将进气口与出气口接反。

为了回路安全起见，调节减压阀使其输出气体压力在0.4Mpa左右。

A）外观结构B）符号

图1-9减压阀

4、气控换向阀

气压控制是利用空气压力差或作用面积使阀芯运动，达到换向目的控制。

按其作用原理，可分为加压控制、和差压控制三种类型。

一般采用滑柱式和截止式两种结构，阀位换向由气压信号控制阀芯的位移来实现，单控制阀无记忆性能，双气控阀有记忆性能。

用来直接操纵缸等气动执行元件或在气动系统中做控制其它元件使用。

1）单气控换向阀和双气近代换向阀：

实验均采用二位五通气近代换向阀，其结构及符号见图1-11和1-12所示

其技术参数为：

工作介质：

洁净压缩空气有效截面积：

16mm2

接管螺纹：

进出气G1/4排气G1/8工作压力范围：

0.15-0.8Mpa

最大耐压力:

1.05Mpa换向频率:

≥5Hz

换向时间:

≤0.05S最你控制压力:

0.2Mpa

介质及环境温度:

5-60℃

※在使用时应注意各进出口的作用，不要混淆、乱接。

※所施加工压力及控制信号什在其参数范围内，否则不能正常工作。

A）外观结构B）符号

图1-10二位五通单气控换向阀

A）外观结构B）符号

图1-11二位五通双气控换向阀

（a）二位三通（常断型）：

亚德