PLC控制气压传动实验装置

PLC控制气压传动实验装置

一、概述

本 PLC 控制气压传动实验装置依据《液压与气压传动》《气动控制技术》《PLC 可编程控制技术实验与应用》等课程教学实验大纲精心设计，专为大中专院校、职业学校、技校机械工程、机电一体化和自动化专业等相关课程的教学实验打造，也可作为机电和电气一体化的综合实验台。学生借助该装置实验，能够掌握气动元件的结构、气动回路的控制原理及设计方法，同时熟悉 PLC 可编程控制器的控制原理及编程技巧。

二、产品特点

1. 实验桌及实验支架具备单组和双组二合一设计结构。单组即一张实验桌配备一套实验器材；双组则为一张实验桌配置两套实验器材，支持两组学生在实验桌前后同时开展实验，实现资源共享，提高产品利用率。整体结构简洁，安装拆卸灵活，实用性强。

2. 气动实验组件采用活动按插结构，可同时进行一组或多组实验。实验所需气源及交直流电源为固定形式，简单连接即可完成实验组合。设备还配备继电器控制和 PLC（可选配）控制单元，便于学校选择低成本实验设备。

3. 实验气源压力低，电气控制采用低压直流 24V 开关电源，保障实验安全可靠。

4. 电气主控单元可采用继电器或可编程控制器（PLC）控制，能与计算机通讯，实现计算机智能控制，也可使用独立继电器控制单元进行电气控制。通过对比，可深刻体会 PLC 控制器在自动化控制中的优越性和先进性，助力深入理解 PLC。

三、产品构成

本装置由实验桌、实验屏、气动元件、电气控制器件、可编程控制器（PLC）组成。

1. 实验桌 ：采用三聚氰胺饰面板制作。

2. 气动元件 ：配备空气压缩机、空气过滤、减压、油雾器三联件，减压阀，手动换向阀，电磁换向阀，气控换向阀，节流阀，单向节流阀，快速排气阀，或门型梭阀，单作用气缸，双作用气缸，旋转气缸等。

3. 电器控制件 ：包含直流 24V（2A）电源单元，可编程控制器（PLC 日本松下 FP1-C14），PLC 电气控制输入单元，PLC 电气控制输出单元，继电器控制单元，行程开关（常闭、常开）。

4. PLC 可编程控制器 ：采用松下 FP1-C14 主机。

四、主要技术指标

1. 可编程控制器（PLC） ：日本松下 FP1-C14 型主机，8 输入、6 输出（继电器输出型），直流电源输入 AC220V，输出 DC24V/2A。

2. 空气压缩机（基本配置小型机） ：电机功率 360W，电源 AC220V，公称容积 10L，额定输出气压 0.7Mpa。

3. 实验台外形尺寸 ：单组实验台为 1500mm×700mm×760mm；双组实验台为 1500mm×1210mm×760mm。

4. 实验屏尺寸 ：单组实验支架为 1210mm×960mm；双组实验支架为 1210mm×960mm。

五、气动基本实验回路举例

1. 单作用气缸的换向回路 ：通过手动换向阀控制单作用气缸的伸出和缩回，实现简单的气缸换向操作，帮助学生理解换向阀对气缸运动的控制原理。

2. 双作用气缸的换向回路 ：利用电磁换向阀控制双作用气缸的往复运动，展示双作用气缸在不同进气和排气方式下的工作状态，使学生掌握电磁换向阀的控制方法和双作用气缸的应用。

3. 单作用气缸速度控制回路 ：在单作用气缸的进气或排气管路上安装节流阀，调节节流阀的开度来控制气缸的运动速度，让学生了解速度控制回路的组成和工作原理，学会根据实际需求调整气缸的运动速度。

4. 双作用气缸单向调速回路 ：对双作用气缸的一个工作腔进行调速控制，使学生掌握单向调速回路的连接方式和控制原理，能够根据不同的工作要求实现气缸的单向速度调节。

5. 双作用气缸双向调速回路 ：分别对双作用气缸的两个工作腔进行调速控制，使气缸在伸出和缩回两个方向上都能实现速度调节。帮助学生深入理解双向调速回路的结构和控制方法，提高对复杂气动系统的控制能力。

6. 速度换接回路 ：通过不同规格的节流阀或采用其他速度控制元件，实现气缸在不同阶段的速度切换。让学生了解速度换接回路的应用场景和实现方式，能够在实际生产中根据工艺要求设计出合理的速度换接控制系统。

7. 缓冲回路 ：在气缸的端部设置缓冲装置，通过调节缓冲阀来控制气缸活塞在终点位置的缓冲效果。使学生掌握缓冲回路的组成和工作原理，避免气缸在行程终点产生冲击和噪音，提高气动系统的可靠性和使用寿命。

8. 二次压力控制回路 ：利用减压阀对气源压力进行二次调节，得到不同的工作压力。帮助学生理解二次压力控制回路的作用和控制方法，满足气动系统中不同执行元件对压力的不同要求，实现压力的精确控制。

9. 高低压转换回路 ：通过电磁阀或气控阀的切换，实现系统在高低压之间的转换。让学生了解高低压转换回路的工作原理和应用，提高气动系统在不同工作阶段对压力的适应性和节能效果。

10. 计数回路 ：采用行程开关或磁性开关等计数元件，配合 PLC 或继电器控制电路，实现对气缸往返次数的计数功能。使学生掌握计数回路的组成和控制逻辑，能够在自动化生产线上实现对工件加工数量或传送次数的精确计数。

11. 延时回路 ：利用时间继电器或 PLC 的定时功能，实现气动动作的延时控制。帮助学生理解延时回路的工作原理和应用场景，确保气动系统的动作顺序和时间间隔符合工艺要求，提高生产的稳定性和可靠性。

12. 过载保护回路 ：通过压力继电器或压力传感器等元件，实时监测气动系统的压力变化，当压力超过设定值时，及时发出信号切断电源或停止气源供应，实现过载保护功能。让学生掌握过载保护回路的组成和工作原理，保障气动设备在过载情况下能够得到有效的保护，避免设备损坏和安全事故的发生。

13. 互锁回路 ：在多个气动执行元件同时工作时，为防止相互干扰和误动作，采用互锁回路实现各执行元件之间的相互制约和协调控制。使学生了解互锁回路的连接方式和控制逻辑，确保气动系统的安全运行和可靠操作。

14. 单缸单往复控制回路 ：控制单个气缸完成一次往复运动，让学生掌握基本的气缸控制回路的连接和控制方法，为后续复杂气动回路的学习打下基础。

15. 单缸连续往复动作回路 ：使气缸能够连续地进行往复运动，通过调节控制元件的参数，实现气缸运动速度和行程的稳定控制。帮助学生理解连续往复动作回路的工作原理和控制要点，满足一些自动化生产线中对气缸连续工作的需求。

16. 直线缸、旋转缸顺序动作回路 ：实现直线缸和旋转缸按照一定的先后顺序进行动作，培养学生对多个气动执行元件进行时序控制的能力，使学生能够根据实际生产流程设计出合理的顺序动作回路，提高气动系统的自动化程度。

17. 多缸顺序动作回路 ：控制多个气缸按照预定的顺序依次动作，让学生掌握多缸顺序控制回路的组成和控制方法，学会运用 PLC 或继电器控制电路实现复杂的气动系统的自动化控制，提高生产效率和产品质量。

18. 双缸同步动作回路 ：通过一定的同步控制措施，使两个气缸在运动过程中保持相同的位移或速度，让学生了解同步控制回路的原理和实现方法，解决实际生产中多气缸协同工作时的同步问题，确保产品的装配精度和质量。

19. 四缸联运回路 ：实现四个气缸的联合动作，根据不同的工作要求，设计出多种四缸联运的控制方式，培养学生对复杂气动系统的综合分析和设计能力，使学生能够满足不同生产工艺对多气缸同步、顺序等控制的要求。

20. 卸荷回路 ：在气动系统不需要工作时，通过卸荷回路将气源与负载断开，使气源处于空载运行状态，降低能源消耗。帮助学生理解卸荷回路的作用和控制原理，提高气动系统的节能效果和经济性。

21. 或门型梭阀的应用回路 ：利用或门型梭阀的逻辑功能，实现多个气路信号的输入和输出控制，让学生掌握或门型梭阀的应用场景和回路设计方法，拓宽学生对气动控制元件的认识和应用范围，为解决实际生产中的复杂控制问题提供更多的思路和方法。

22. 快速排气阀应用回路 ：通过快速排气阀的安装和使用，加快气缸的排气速度，从而提高气缸的运动速度和工作效率。使学生了解快速排气阀的工作原理和应用技巧，能够在实际气动系统中合理选用和安装快速排气阀，优化气动系统的性能。

六、升级功能

本装置可升级为计算机联网型，将实验室多台实验装置通过网络连接，每台实验装置的实验数据可传送到计算机进行处理。教师能借助计算机模拟仿真还原学生实验的真实结果，显著提升实验效率。