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2024-04-25 20:22

氣動PLC控制實驗室配置方案

 
  1、項目建設的必要性
  1.學院評建和教學的需要
  氣動控制實訓室是一個專業實訓室,主要用于機電一體化技術專業和其他相關專業的實踐教學和技能培訓。該實訓室配備了各種氣動控制設備和教學實驗臺,如氣源處理設備、氣信號輸入及處理組合單元、穩壓電源、電信號輸入及處理組合單元、電信號處理單元等。
  在氣動控制實訓室內,學生可以進行電氣控制、交互控制等實訓項目,學習氣動控制系統的組成和工作原理,掌握氣動元件的選型、氣路的連接和閥門控制等技能。此外,學生還可以進行氣動換向控制回路、氣動邏輯控制回路、氣動行程控制回路等多種氣動控制回路的搭接與調試,培養動手能力和線路設計能力。
  氣動控制實訓室還承擔著為各類電氣控制類技能大賽提供訓練支持的任務,同時也為電氣自動化技術專業各年級學生提供氣動控制技術實訓的機會。通過實訓,學生可以更好地理解和掌握氣動控制設備結構、方法、作用和工作原理方面的知識,為將來從事與電氣自動化、機械相關的設計、制造、維修等工作打下良好的基礎。
  目前,學校實踐教學條件遠遠不能滿足評建的需要,因此需要增補建設相關實驗實訓室,同時,本項目的建設也能夠滿足電氣自動化設備安裝與維修、機電設備安裝與維修2個預備技師專業的教學基本要求。
  堅持學習培訓與社會實踐相結合、與生產勞動相結合的教育思想,奉行服務于學生成才,服務于勞動就業、服務于社會和企業用工需求的宗旨。特別是近幾年來,我校以關于加快技能人才培養的精神為指導,從思想上、思路上、舉措上保證專業方向,立足職教,緊貼市場需求。
  2.高技能型人才培養的需要
  氣壓傳動是一門理論性和實踐性很強的機械類專業課程,具體教學過程會涉及流體力學,工程熱物理,控制系統等專業知識,是培養學生工程能力,創新能力以及解決復雜問題能力的一個有效載體。在教學過程中,基于對卓越工程師的要求,通過教學內容,教學方式,考核方式的改革以及實驗內容的設置,發揮學生的主體地位,引導其積極的思考,培養其工程創新能力。有效的利用課程設計及實踐環節,培養學生協同溝通能力,解決實際問題的能力。
  氣壓傳動是應用較為多的專業之一,針對新的專業課程體系等情況,我校圍繞《液壓與氣壓傳動》課程,根據長期的教學實踐從教學方法、實踐教學環節和教學考核等方面進行了改革,以學生能力成長為核心,運用現代化的教學手段改革教學模式和方法,構建技能訓練與研究能力培養相結合的教學內容和實驗訓練,多元化的新型考核評價體系,激發學生的求知欲,促進學生創新意識和實踐能力提高。
  在數控技術、工業機器人、電氣設備安裝與維修等專業人才需求中,需求量最大的是基礎的操作及維護人員以及掌握基本液壓與傳動應用技術的調試工程師和更高層次的應用工程師,中國機械工業聯合會的統計數據表明,中國當前機液壓與傳動應用人才缺口大,增速高。因此,液壓與傳動技術專業人才的培養,要更加著力于應用型人才的培養。
  2、項目建設的可行性
  (1)項目預算的合理性及可靠性分析
  項目的主要工作思路與設想:經過前期充分調研、考察,聽取專家意見,已經形成了可行的技術方案。
  (2)項目預算的合理性及可靠性分析
  項目經費支出主要包括軟件開發和購置費等。預算金額都是根據相關的文件標準確定。學校有專門的專項經費審計監督制度。
  此項目在實施上目標明確,措施得當,具有很強的可操作性。
  (3)項目預期效益的持久性分析
  項目實施后能在8年以上滿足學校持續性使用要求。
  3、項目建設的預期效果
  預期經濟效益,實訓基地建成后將促進本單位教學、研究與實際應用接軌,為進一步提高教學質量和課程革新打下堅實的基礎,培養符合企業要求的合格畢業生100人/年。
  預期社會效益,開設公共選修課程,為學生提供實驗實訓和畢業研究的場地,學生可以通過這個平臺接觸液壓與氣動傳動設備,讓學生更為直觀的掌握液壓與氣動原理,為以后學生就業工作提供技術支持。進一步提高我院的科學研究體系、教學研究體系和教學實驗能力。為社會提供技術服務和下崗職工再就業培訓、農村勞動力轉移培訓服務等,以期獲得顯著的社會效益。
  可進行的實驗項目有:
  氣壓傳動類:雙作用氣缸手動換向回路、雙作用氣缸電磁換向回路、單作用氣缸速度控制回路、雙作用氣缸節流調速回路、電氣聯鎖往復動作回路等實驗項目。


一、概述
  氣動PLC控制教學實驗臺是根據《液壓氣動傳動技術與實訓》、《氣動控制技術》等通用教材設計而成,適用于機械類、機電類本科生課程實驗和畢業設計(論文)。氣動PLC控制教學實驗臺采用可編程控制器(PLC)和工業氣動元件、執行模塊為一體,除可進行常規的氣動基本控制回路實驗外,還可以進行氣動-電氣控制回路應用實驗、氣動-PLC控制回路等氣動技術課程設計。
氣動PLC控制教學實驗臺
氣動實驗臺

氣動PLC教學實驗臺
二、主要特點:
1.元件模塊化:每個氣動元件成獨立模塊,配有方便安裝的底板,可隨意在“T”型槽通用鋁合金型材板上組建各種實驗回路,操件簡單快捷。
2.連接方式:接頭采用快速式,安裝、拆卸時可靠簡便省時。
3.氣動元件:工業氣動元件,性能可靠、安全。精度高、使用壽命長。
4.系統環境:低噪音(超靜音)的工作泵站,提供一個安靜的實驗環境(噪聲< 50 分貝)。
5.可擴展實驗:
為了適應學校實驗教學改革的要求,減少驗證性實驗,增加設計性、綜合性、探索性實驗,開發學生自主創新思維,除了可以完成氣壓的基礎實驗以外,還應與機械類實驗項目結合起來;在保證設備穩定的情況下提供極強的可擴展性,大鋁合金面板組裝平臺為擴展提供了必要的硬件基礎。
該設備能適應現代實驗教學的先進性、開放性和可擴展性三個層次的實驗教學要求。充分體現該設備的機電一體化教學的多功用性。
A.在保證現有實驗的前提下還可進行液壓元件的搭接,進行相應的液氣綜合實驗;
B.在硬件支撐下還可實現送料機構、挖掘機機構等擴展實驗。
6.兼容性
A. 
氣動PLC控制教學實驗臺可同MPS自動化物流系統、FMS柔性系統進行兼容組合。
B.實驗臺電控部分、硬件部分可方便的進行升級及拓展模塊的搭接、連接方式友好可供多類機電模塊、液、氣模塊進行組合實驗。如:回轉送料機構,機械手、運輸線自動化;與電子仿真軟件相接合,可模擬各類機械應用,如風力發電機中比例閥的應用、插裝閥的工作原理及應用機械升降機的應用等等,并且可以根據老師上課的內容進行編輯
8.多種控制方式:純氣動(手動)控制回路、采用繼電器的電控氣動回路、采用可編程控制器的電控氣動回路、組態控制回路(需搭接相應軟件、硬件)
9.系統安全性能:額定工作壓力為1.0Mpa,是安全的低壓實驗系統。電源帶漏電保護,漏電(漏地電流超30mA自動斷電),缺相,自動斷開總電源,控制電路均為24V直流安全電壓
三、技術性能
1、輸入電源:單相三線制~220V±10%  50Hz
2、溫度:-5℃~+40℃,相對濕度<85%
3、裝置容量:<1.5KVA
4、外形尺寸:1600mm×700mm×1760mm
四、實驗項目:
1、單作用氣缸的換向回路
2、雙作用氣缸的換向回路
3、單作用氣缸速度控制回路
4、雙作用氣缸單向調速回路
5、雙作用氣缸雙向調速回路
6、速度換接回路
7、緩沖回路
8、二次壓力控制回路 
9、高低壓轉換回路
10、計數回路
11、延時回路
12、過載保護回路
13、互鎖回路
14、單缸單往復控制回路
15、單缸連續往復動作回路
16、直線缸順序動作回路
17、多缸順序動作回路
18、雙缸、同步動作回路
19、多缸聯動回路
20、卸荷回路
21、或門型梭閥的應用回路
22、快速排氣閥應用回路
23、PLC的指令編程,梯形圖編程的學習及應用
24、PLC編程軟件的學習和使用
25、PLC與計算機的通訊,在線調試、監控
26、PLC控制的液壓基本回路(優化控制)
五、部分Festo 軟件回路及圖庫

Festo 軟件

六、實驗臺組成:
   實驗臺由實驗臺架、工作泵站、氣動元件、主機箱等幾部分組成。
1.實驗臺架:
實驗臺架規格為1600(長)*700(寬)*1760(高),實驗臺架主體結構全部采用高性能表面氧化的鋁型材及一次成型鋁壓鑄框架連接構件,連接構件采用壓鑄成型工藝(非焊接工藝),經機加工、拋丸、噴砂、表面靜電噴涂工藝,安裝方便、快捷,用戶可自行DIY組裝。桌體立柱采用工業鋁型材成型工藝,表面氧化處理,截面尺寸:70×70mm,四面帶槽,槽寬約8mm,端部配套模具成型塑料堵頭。桌面采用25mmE1級三聚氰胺飾面板,桌面板下設支撐框架,承受力不少于200kg。配備儲存柜,存放實訓掛箱等,儲存柜底部4只高強度萬向可制動PU腳輪,方便移動。實驗臺架整體簡約不簡單,高端大氣,符合現代化產品審美和發展趨勢。
實驗桌后面二支桌腳向上延伸,配上側面三角形斜面鈑金框架及帶T槽鋁合金操作面板組成實訓操作屏,實訓時固定氣動控制模塊等,實驗臺架頂部安裝實驗主機箱,主機箱提供實驗時的時間繼電器、可編程控制器、控制按鈕、接近開關、直流電源等。
          
2.主機箱:
① 安全保護:外部電源經漏電開關與熔斷器輸入,經實驗臺供電。
② 時間繼電器模塊:提供一組數顯0-999S時間繼電器,根據實驗需要設定常開常閉時間。
③ 繼電器控制模塊:提供二路繼電器控制模組。
④ 可編程序控制器(PLC):三菱FXS20MR系列,I/O口20點,繼電器輸出形式,電源電壓:AC 220V/50Hz,控制電壓為DC24V,設有手動,自動,順序等控制功能.
3.靜音工作泵站:
① 氣泵輸入電壓:AC 220V/50Hz
② 電機功率:550W
③ 額定輸出壓力:1.0Mpa
④ 氣泵容積:20L
⑤ 工作噪聲:< 40分貝
4.氣動元件:
   以圣大氣動元件為主,配置詳見附件。
氣動元件均配有過渡底板,可方便、隨意地將元件安放在實驗面板(面板帶“T”溝槽形式的鋁合金型材結構)上。回路搭接采用快換接頭,拆接方便快捷。  
五、氣動PLC控制教學實驗臺配置清單
(一)操作臺基礎硬件
 

序號 名  稱 規 格 型 號 數 量 備 注
1 實驗臺(鋁合金“T”型槽面板) 1600mm x 700mm x 1760mm
 
1套 自制
2 過渡底板 化纖ABS 精制模具壓注成型 1套 附在閥上
3 專用鋁合金面板 鋁合金帶“T”型配合過渡底板進行搭接 1套 安裝在實驗臺上
4 靜音空氣壓縮機 氣泵輸入電壓:AC 220V/50Hz
電機功率:125W
額定輸出壓力:1.0Mpa
氣泵容積:10L
工作噪聲:< 40分貝
帶自動斷電保護裝置
1臺 奧突斯
5 過濾、調壓組件 接管口徑:1/8”
額定流量: 650L/min
濾心精度 40ū
調節壓力0.05-0.85MPa
最大可調壓力0.9 MPa
濾水容量15cc
給油容量25cc
1套 品牌: 圣大
AC200
 
6 帶壓力表調壓閥 接管口徑:1/8”
額定流量: 650L/min
調節壓力范圍:0.05-0.85MPa
最大可調壓力:0.95 MPa
本體材質:鋁合金壓鑄成型
1只 品牌:圣大
AR2000
 
 
(二)元件基本配置

序號 名  稱 參 數 規 格 數 量 備 注
1 復動式不銹鋼單作用氣缸 動作形式:活塞復動式 
使用壓力范圍:1-9.0 kgf/cm2 
速度范圍:50 – 800mm/s
行程 :75mm
接管口徑:1/8”
1只 品牌:圣大
MSAL20-75-S
2 復動型不銹鋼單出桿雙作用氣缸 動作形式:活塞復動式 
使用壓力范圍:1-9.0 kgf/cm2 
速度范圍:50 – 800mm/s
行程 :100mm接管口徑:1/8”
2只 品牌:圣大
MAL20-75-S
3 氣缸固定腳座 MA20-LB 6只 自制           
4 二位三通單電磁換向閥常開 線圈位數:單頭雙位置 彈簧復位
動作方式:內部先導式
工作壓力:0.15-0.85 MPa
耗電量:AC2.5VA DC2.5W
最高動作頻率:5次/秒
最短勱磁時間:0.05秒
接管口徑:進氣=出氣=排氣=1/8”
1只 品牌:圣大
3V210-08-NO
5 二位五通單電磁換向閥 線圈位數:單頭雙位置 彈簧復位
動作方式:內部先導式
工作壓力:0.15-0.85 MPa
耗電量:AC2.5VA DC2.5W
最高動作頻率:5次/秒
最短勱磁時間:0.05秒
接管口徑:進氣=出氣=1/8”
2只 品牌:圣大
4V210-08
6 二位五通雙電磁換向閥 線圈位數:雙頭雙位置 電控復位
動作方式:內部先導式
工作壓力:0.15-0.85 MPa
耗電量:AC2.5VA DC2.5W
最高動作頻率:5次/秒
最短勱磁時間:0.05秒
接管口徑:進氣=出氣=排氣=1/8”
1只 品牌:圣大
4V220-08
7 中封式三位五通電磁換向閥 線圈位數:雙頭三位置封閉型
動作方式:內部先導式
工作壓力:0.15-0.85 MPa
耗電量:AC2.5VA  DC2.5W
最高動作頻率:5次/秒
最短勱磁時間:0.05秒
接管口徑:進氣=出氣=排氣=1/8”
1只 品牌:圣大
4V230-08
8 二位五通單氣控換向閥 結構:滑閥, 單向氣控, 彈簧復位
壓力范圍:0.15-0.85 MPa
額定流量 1 (p)→4 (A)500 l/min
2只  
品牌:圣大
4A210-08
 
9 二位五通雙氣控換向閥 結構:滑閥, 雙向氣控
壓力范圍:0.15-0.85 MPa
額定流量: 1(p)→2 (A)500 l/min
1(p→4 (A) 500 l/min
2只 品牌:圣大
4A220-08
10 中封型二位五通雙氣控換向閥 結構:滑閥, 雙向氣控
壓力范圍:0.15-0.85 MPa
額定流量: 1(p)→2 (A)500 l/min
1(p→4 (A) 500 l/min
1只 品牌:圣大
4A230-08
11 二位五通手動換向閥 動作方式:直動式
使用壓力范圍:0-0.8MPa
拉口口徑:進氣=出氣=排氣=1/8”
1只 品牌:圣大
4H210-08
12 可調單向節流閥 接管口徑:1/8”
標準額定流量: (p)→ (A)400L/min
調節壓力范圍:0.05-0.95MPa
2只 品牌:亞德克
ASC-08V
13 或門邏輯閥(梭閥) 接管口徑:1/8”
使用壓力范圍0-1.0MPa
額定流量X, Y→A  500 l/min
2只 品牌:圣大
ST-01
14 與門邏輯閥(雙壓閥) 接管口徑:1/8”                                                                                
使用壓力范圍0-1.0MPa
額定流量X, Y→A  500 l/min
2只 新恭
15 快速排氣閥 接管口徑:1/8”
使用壓力范圍0-1.0MPa
額定流量1(p)→2 (A)    300 l/min
2 (A)→3(R)     390 l/min
1只 品牌:圣大
QE-01
16 平圓型按鈕式機械閥常閉式 位通數:二位五通
動作方式:直動式 彈簧復位
使用壓力范圍:0-0.8MPa
接管口徑:1/4”
額定流量(p)→ (A) 60 l/min
2只  
品牌:圣大
MP5
 
17 滾輪型杠桿式機械閥常開式 位通數:二位五通
動作方式:直動式 彈簧復位
使用壓力范圍:0-0.8MPa
接管口徑:1/4”
額定流量(p)→(A)  60 l/min
2只  
品牌:圣大
MP5
 

(三)電氣模塊
1 時間繼電器模塊 顯示     LED顯示三位,0-999S
輸出       常閉開關一組
常開開關一組
暫停一組
工作電壓:AC220V
1套  
ZN48
 
2 可編程序控制器 FX1S-20MR 1個 三菱
3 可編程序控制通訊電纜 SC-09 1條 三菱
4 中間繼電器模塊 3組(每組3常開1常閉);接線插座為φ10mm安全性插座,面板為5mm進口絕緣板 3組  
Omron歐姆龍
5 接近開關電感式(帶插頭線) 開關電壓                       5-30 VDC
殘余波紋                       最大 10%
額定開關距離                     4 mm
開關頻率                       最大100 Hz
輸出:    無接點/電晶體NPN輸出
輸出電流                       最大200 Ma
開關容量                       最大 4.8 W
4個  
 
滬光
6 啟停模塊 220V 50HZ交流電壓帶漏電保護斷路器
帶上電指示
1套  HGG(海格)
7 按鈕模塊 φ16mm大按鈕 紅綠黃各4 1套 上海遠大
8 穩壓電源模塊 臺灣 DC24V 5A ;接線插座為φ10mm安全性插座,面板為5mm進口絕緣板 1套 臺灣明緯
(四)配件
1 L型支架 自制 4只 自制
2 過渡接頭 轉換接頭 1只 PG8-6
3 “T”型三通 T型 10只 PE-4
4 四通 十字型 4只 PZA-4
5 氣管 PUO0425(桔) 50米  4
6 管塞 PP-4 15只 PP-4
7 專用工具 活口扳手、螺絲刀、六角扳手、剪刀等 1套 滬工等