空气过滤器检测台气动夹具的自动控制设计
毕业设计---实验气动夹紧装置控制面板设计与制作
先进制造技术工程中心本科毕业设计说明书（论文）题目：实验气动夹紧装置控制面板设计与制作专业：机械设计制造及其自动化毕业设计说明书（论文）中文摘要摘要：本文主要对实验气动夹紧装置的控制面板作了设计和制作。
该设计的控制系统主要以STC89C52单片机为核心，取代了原有PLC的控制。
控制系统主要由控制电路和程序两部分组成。
控制电路主要由控制模块、输入输出模块和LCD显示模块构成。
程序部分主要是在控制电路的基础上通过编写的程序来实现各个操作及状态的显示。
主要实现的功能包括执行、计数、当前状态的LCD显示。
执行的动作包括机械手臂的伸缩、升降、旋转、抓取等。
面板的设计简单，易操作，在单片机的控制下最终完成预期的动作，给学生以直观的印象，达到教学演示的目的。
关键词：单片机控制电路机械手毕业设计说明书（论文）英文摘要Title The design and production of the controlpanel of the pneumatic test clamping deviceAbstractThis paper is intended for experimental pneumatic clamping device of the control panel for the design and production.The design of the control system is mainly controlled by STC89C52 SCM,Replaced the control of PLC .The control system consists of control circuit and program.The control circuit is mainly composed of a control module, an input and output module and LCD display module.The procedure part mainly realizes each operation and the condition demonstration in the control circuit foundation through the compilation procedure.The main function includes performing,count,and the current status of the LCD display.Execution of movements including mechanical arm stretching, lifting, rotating and grabbing.The design of the panel is simple,it is easy to be operated.And completed the expected action in final,under the control of the MCU.It gives the students a visual impression,and has achieved the purpose of teaching objective of the presentation.Keywords SCM; Control circuit; Manipulator目录前言 (1)第一章绪论 (3)1.1引言 (3)1.2单片机的发展背景 (3)1.2.1单片机的应用领域 (4)1.2.2单片机的发展趋势 (5)1.3单片机课程实验现状 (6)1.4课题研究的内容及意义 (7)第二章实验用机械手的结构原理及控制方案 (8)2.1机械手的组成 (8)2.2 气压传动系统的工作原理 (10)2.3电磁阀 (10)2.3.1电磁阀的结构原理 (10)2.3.2 性能分析 (11)2.4实验机械手总体控制设计方案 (12)2.4.1气缸的控制设计 (13)2.4.2 机械手的控制要求 (14)第三章主控制器和外围器件 (15)3.1 AT89S52单片机 (15)3.2继电器 (16)3.2.1继电器工作原理 (17)3.2.2继电器主要产品技术参数 (17)3.2.3继电器驱动电路设计 (18)3.3 ULN2003双极型线性集成电路 (18)3.4 HD74LS04P反相器 (19)第四章硬件电路及PCB图设计 (21)4.1硬件电路设计软件 (21)4.2电路设计框图 (22)4.3单片机最小电路设计 (22)4.3.1复位电路 (23)4.3.2晶振电路 (23)4.4工作方式的选择和执行电路设计 (24)4.5信号输入端的电路设计 (25)4.6 LCD液晶显示电路 (25)4.6.1液晶显示简介 (26)4.6.2 1602LCD的基本参数及引脚功能 (26)4.6.3显示电路设计 (28)4.7电源模块 (28)4.8 PCB板的制作 (29)第五章软件设计与调试 (32)5.1手动子程序设计 (33)5.2 LCD显示程序流程设计 (33)5.3软件调试 (34)5.3.1 面板实物介绍 (34)5.3.2 面板接线与通电 (35)5.3.3面板调试 (36)第六章结论 (39)6.1结论 (39)6.2展望 (39)致谢 (40)参考文献 (41)附录A附录B附件：光盘前言单片机在一块半导体材料上集成了CPU、存储器、I/O接口等各种功能部件，具有体积小、功耗低、价格便宜、功能强、可靠性好和使用方便灵活的特点。
使用气动系统的自动化控制技巧研究
使用气动系统的自动化控制技巧研究1. 引言气动系统是工业自动化控制领域中常用的一种控制系统，其高效、可靠、稳定的特点使其在许多工业领域中被广泛应用。
在本文中，我们将探讨使用气动系统的自动化控制技巧，包括气动元件的选择与应用、气动电路设计、气动系统的故障诊断与排除等方面的内容。
2. 气动元件的选择与应用在设计气动系统时，正确选择与应用气动元件是至关重要的。
常见的气动元件包括气缸、气源处理装置、电磁阀等。
在选择气缸时，需要考虑工作压力、工作温度和负载要求等因素。
对于气源处理装置，根据气动系统的要求选择适当的滤波器、减压阀和润滑器。
在安装和使用电磁阀时，应注意其额定压力和流量等参数，并根据实际需求选择适当的接线方式。
3. 气动电路设计气动电路设计是研究气动系统的重要一环。
在设计过程中，需要考虑气动元件的安装位置、气源的布置以及控制回路的设计等因素。
其中，安装位置的选择要保证气动元件的正常运行，并尽可能减小压力损失。
气源的布置要合理，将气源分配到各个需要的位置，并在需要时做好增压和分级压缩。
控制回路的设计要考虑气动元件的操作顺序和动作方式，合理选择定位和执行元件，并设计相应的控制逻辑。
4. 气动系统的故障诊断与排除气动系统在使用过程中可能会出现各种故障，因此及时的故障诊断与排除是非常重要的。
常见的气动系统故障包括漏气、阀门卡死、气缸无法运动等。
针对这些故障，我们可以通过检查气路连接是否松动、更换漏气元件、清洁阀门等方法进行排查和修复。
在故障诊断中，可以借助压力表、流量计等工具进行定位和判断。
5. 气动系统的优化与改进随着科技的不断进步，对气动系统的优化与改进也成为工程师们关注的焦点。
例如，通过使用先进的气动元件和传感器，可以提高气动系统的控制精度和可靠性。
另外，使用计算机辅助设计和仿真软件，可以帮助工程师们更好地进行气动系统的设计和优化。
此外，在系统运行过程中，合理调整气路参数、减小压力损失和能耗，也是气动系统优化的重要方面。
气动装置控制系统设计及应用
气动装置控制系统设计及应用随着工业自动化技术的发展，气动装置逐渐成为了各个行业中不可或缺的一部分。
气动装置通过空气压缩来实现动力传输，具有刚性强、承受冲击与振动能力好、速度可调节以及成本低等优点。
而气动装置的使用离不开一个稳定和精准的控制系统，本文就介绍气动装置控制系统的设计及其应用。
一、气动控制的基本原理气动控制是指使用空气压缩来实现对机械装置的控制调节。
其控制原理主要包括气源、执行元件、信号转换元件和控制器等几个部分。
首先，气源是气动控制系统的重要组成部分。
它一般由空气压缩机、空气处理和气管组成。
其中，空气压缩机是将大气压力压缩为所需的气源压力，而空气处理则是对气源进行过滤、减压、降湿、润滑和分配等处理，从而保证气源质量的稳定性，并不断维持所需的气源压力。
其次，执行元件是气动控制系统中的另一重要组成部分。
常用的执行元件主要有气缸、气动执行机构和气动阀门等。
最常用的是气缸，大量应用于机械操作、运输、加工、测试和检验等领域，具有结构简单、使用方便、可靠性高、承受负荷大等优点。
第三，信号转换元件是气动控制系统控制信号的中间转换部分。
它主要由传感器、信号调理模块和信号输出模块组成。
传感器是气动控制系统中的重要组成部分，它能够将机械量、电磁量或化学量等转化为电信号，进而通过信号调理和输出模块，输出符合气动执行器要求的控制信号，在实现气动控制过程中具有十分重要的作用。
最后，控制器则是气动控制系统中的核心部分，它能够不间断地读取输入信号并对其进行处理，输出所需的控制信号，以实现目标化的控制效果。
二、气动控制系统的优势相对于传统的机电控制系统，气动控制系统具有以下优势：1. 性价比高。
气动控制系统成本相对较低，同时操作简单，易于维护和保养。
其使用寿命较长，更容易实现长时间的自动化操作。
2. 安全性高。
气动控制系统在操作时，会产生诸如压缩空气、氧气、惰性气体等，从而避免了因电器产生的蓄电荷、电磁波等影响，可靠性更高。
气动控制实验报告
一、实验目的1. 理解气动控制系统的基本组成和原理。
2. 掌握气动控制元件的功能和使用方法。
3. 培养实验操作能力和分析问题能力。
二、实验原理气动控制系统是利用压缩空气作为动力源，通过气动元件实现各种机械动作的控制系统。
本实验主要研究气动控制系统的基本组成、工作原理以及各元件的功能。
三、实验器材1. 气动控制实验台2. 气源处理装置（空气过滤器、减压阀、油雾器）3. 气动执行元件（气缸、气爪）4. 气动控制元件（单向阀、换向阀、节流阀、延时阀、压力继电器）5. 辅助元件（气管、接头、三通、四通）四、实验步骤1. 搭建实验回路：根据实验要求，按照原理图连接气动元件，确保连接牢固、无漏气现象。
2. 启动气源：打开气源处理装置，调节压力至所需值。
3. 检查气路：观察各气动元件工作状态，确保气路畅通。
4. 实验操作：（1）验证单向阀功能：将单向阀的输入端连接气源，输出端连接气缸，观察气缸是否能够正常工作。
（2）验证换向阀功能：将换向阀的输入端连接气源，输出端连接气缸，通过操作换向阀的手柄，观察气缸的换向动作。
（3）验证节流阀功能：将节流阀连接在气缸进气管上，调节节流阀的开度，观察气缸速度的变化。
（4）验证延时阀功能：将延时阀连接在气缸进气管上，通过调节延时时间，观察气缸动作的延迟效果。
（5）验证压力继电器功能：将压力继电器连接在气缸进气管上，调节压力值，观察压力继电器的工作状态。
5. 实验结束：关闭气源，拆除实验回路，清理实验场地。
五、实验数据1. 单向阀：气缸输入端连接气源，输出端连接气缸，气缸正常工作。
2. 换向阀：操作换向阀手柄，气缸能够实现左右换向。
3. 节流阀：调节节流阀开度，气缸速度随之变化。
4. 延时阀：调节延时时间，气缸动作延迟效果明显。
5. 压力继电器：调节压力值，压力继电器能够正常工作。
六、结果分析1. 通过实验，验证了气动控制系统中各元件的功能，了解了气动控制系统的工作原理。
2. 实验过程中，掌握了气动元件的使用方法，提高了实验操作能力。
气动式自动化控制系统的设计与优化
气动式自动化控制系统的设计与优化随着科技的不断发展，自动化技术已经成为现代工业生产中不可或缺的一部分。
在众多自动化技术中，气动控制技术因其简单可靠、易于维护、成本低廉等特点而备受青睐。
本文将围绕气动式自动化控制系统的设计与优化展开论述。
一、气动控制基础气动控制系统包括气源、气路、控制元件、控制器以及执行器等几个部分。
其中，气源一般采用压缩空气，气路由油雾器、快速接头、气管、杀气器等组成。
控制元件包括电磁阀、气缸、旋塞、换向阀等，而控制器则根据所需要的功能选择PLC控制器、温控器、计数器等不同类型。
执行器一般由气缸或电动执行器组成。
在这个基础上，气动控制系统可以实现多种操作，如开关、调速、振荡等。
二、气动控制系统的设计在气动控制系统的设计中，需要根据实际应用场景制定相应方案。
具体来说，需要从以下几个方面入手。
1.功率要求在设计气动控制系统时，首先需要考虑的是所需要的功率。
这与系统的操作对象和操作环境有关。
例如，在车间内需要装载重物的场合，需要选用较大的气缸，以便提供足够的力量；而在机械加工环境中，由于需要频繁地调整工件位置，因此需要选用速度快、响应灵敏的气缸。
2.气源压力在设计气动控制系统时，气源压力也是一个重要的考虑因素。
一般而言，气源压力越高，能提供的力量也就越大。
但同时也需要注意，过高的气源压力会导致系统泄气、失控等问题，需要认真考虑。
3.气路设计气路的设计对气动控制系统的稳定性和可靠性有很大影响。
需要根据实际情况选择合适的快速接头、气管、杀气器等，以确保气路畅通无阻、气路压力平稳。
此外，需要根据系统需求选择相应的控制元件，保证系统可以完成所需要的操作。
4. 控制器选型控制器是气动控制系统的核心部分，直接决定系统的性能和稳定性。
在控制器的选型中，需要考虑系统的需求，选择PLC控制器、计数器、温控器等不同类型和精度的控制器。
还需要考虑控制器的工作温度、可靠性、防护等，以保证控制器能够长期稳定地工作。
FFU控制系统设计2024
FFU控制系统设计2024FFU控制系统设计2024随着科技的不断进步，工业自动化逐渐取代了传统的人工操作。
在工业领域，控制系统是自动化生产的核心。
本文将介绍一种名为FFU（Fan Filter Unit）的控制系统的设计。
首先，我们需要设计一个基本的控制逻辑。
洁净室内的空气质量可以通过测量室内空气中的微粒浓度来评估。
当浓度超过一些阈值时，我们需要打开FFU的风机，使其将空气吸入过滤器进行净化。
如果浓度低于阈值，我们可以关闭风机以节省能源。
其次，我们需要设计一个可靠的传感器系统，用于实时监测室内微粒浓度。
一种常用的传感器是激光粒子计数器。
它使用激光束来统计单位体积内的微粒数量，并将结果传输给控制系统。
传感器数据经过处理后，可以准确地反映室内的空气质量。
为了控制FFU的风机和过滤器，我们需要一台支持自动控制的设备，例如PLC（可编程逻辑控制器）。
PLC是一种专用的计算机，具有高速运算能力和稳定性，非常适合工业自动化领域。
我们可以使用PLC来接收传感器数据并执行相应的控制策略。
在编写程序时，我们需要考虑到风机运行的效率问题。
为了尽量减少能源消耗，我们可以设置一个最低运行时间，例如10分钟。
这意味着即使浓度低于阈值，风机也会持续运行10分钟，以确保室内的空气质量得到彻底净化。
另外，为了确保控制系统的稳定性和可靠性，我们还需要考虑到一些异常情况，例如传感器故障或风机故障。
如果传感器发生故障，我们可以设置一个默认阈值，保持风机的运行状态。
如果风机故障，则需要及时报警，并采取相应的维修措施。
最后，为了实现对FFU控制系统的远程监控和管理，我们可以将控制器与网络连接，并使用远程监控软件进行远程访问。
通过这种方式，我们可以随时随地监控洁净室的空气质量，并对控制系统进行调整和维护。
综上所述，FFU控制系统设计需要考虑到基本的控制逻辑、传感器系统、PLC编程、异常情况处理和远程监控等方面的问题。
只有设计合理、功能完善的控制系统，才能够实现洁净室的自动化管理和精确控制，提高生产效率和空气质量。
空气过滤器检测台气动夹具的自动控制设计
图１ 空气 过滤器检测 台气动夹具的工艺流程
２ ． ３ 系统的硬件配置 本系统采用德 国 Ｓ Ｉ Ｍ Ｅ Ｎ ｓ 公司 的 ｓ ７ — ２ ０ ０可编程 控制器为控制核 心． 实现空气过滤器检测台气 动夹具 的 自 动操作 。 系统共有 ２ ２ 个开关 量输入点 ． １ ６ 个开关量输 出点 ． 参 照西门子 ｓ ７ — ２ ０ ０ 产品 目录和 之前 的工程经 验 ， 选用 主机为 Ｃ Ｐ Ｕ ２ ２ ４ ． 带一 个 Ｒ Ｓ 一 ４ ８ ５ 接 口。 １ ４ 个数 字量 输入点 ， １ Ｏ 个数字量输出点 ．扩展一 台数字量输 入输 出模块 Ｅ Ｍ ２ ２ ３ ， 带８ 个数字量输入 点和 ８ 个数字量输 出点 ， 满足系统控制要求。 ２ ． ４ 系统 的软件设 计 ２ 气动夹具 的自动化控制设计 软件设计是控制系统设计 的重要组成部分 ． 要综合参考 气动夹具 ２ ． １ 气动夹具 自 动化控制分 析 的工作过程 、 工艺流程 图、 硬件配置情况及 电器控制逻辑来实现 。 Ｐ Ｌ Ｃ 从上述气动夹具 的工作过程可 以看 出． 气 动夹具 的 自动化控制 主 的软件开发 环境采用 德 国西 门子专为 ｓ ７ — ２ ０ ０ 系列 Ｐ Ｌ Ｃ设 计开发 的 要是通过气缸 的运动来 实现对 空气 过滤器 的各种 操作 ． 因此本控制 系 编程软件一 Ｓ Ｔ Ｅ Ｐ ７ 一 Ｍ ｉ ｃ ｍ Ｉ Ｎ Ｖ ４ ． ０ Ｓ Ｐ ５ ． 运行环境为 Ｗｉ ｎ ｄ ｏ ｗ ｓ ２ ０ ０ ０ 统 的难点就是如何利用气缸 的运动实 现系统 的逻 辑控制操作 ， 并保证 Ｓ Ｐ ３以 上 。 系统的安全性 。 系统软件设计采用梯形 图方式 ． 根据 电气控制逻辑 ． 按继 电器顺 气动 夹具的 自动化控 制主要是 通过气缸 的运动来实现 对空气过 序控制方式进行 编程设计 。在编程过程 中， 根据气动夹具 的工作过 程 滤器 的各种操作 ． 每个 气缸的运 动状 态都是 可以控制 的 。 都 应有相应 和工艺流程 图要求 ， 利用 Ｐ Ｌ Ｃ内的基本指令 、 逻辑 运算、 计时器 、 计 数 的信号输 出 ． 经过 网上调 研和与气 动厂家 的沟通 ， 选用带有 磁性环 的 器等功能进行 编程 ． 实现空气过滤器检测台气动夹具 的自动化控制设 气缸 和磁 性开关配合使用 ， 通过气缸 活塞带动磁 性环运动 ， 实现气缸 计 。 手动 状态时 ， 可手动调试检测 台夹具 中的每个气缸 ， 并 通过气缸的 的原位 和到位信号 ， ５ 个气缸 Ｑ １ 一 Ｑ ５ 需１ Ｏ 个磁性开关 Ｋ １ 一 Ｋ １ ０ 。 动作查 看动作状态 ：自动状态时 ． Ｐ Ｌ Ｃ按预定的参数设置要求实现 空 气动夹具 自动化控制 系统 的安 全性主要考 虑设备安装 的安全性 气过滤器检测 台气动夹具 中的一系列 自动化程序操作 ． 使动作流程按 和操作人员的安全性 ． 设备安装 的安全性 主要考虑方形 和圆形过滤器 工作过程逐步 完成 。 是否准确 对位 ． 系统是否 可以顺利进 行下一步操 作 ， 因此需 在方形 和 结合硬件设计 ． 软件设计时还应充分考虑系统故障时 的紧急停 车 圆形过滤器准确对位后有相应 的信号输 出， 考虑 系统 安全性和安装空 和气缸 防夹手事故功能 ． 并对各种报警进行及时处 理。 任何情况下 。 当 间要求 ． 设置 ３ 个光 电开关 ． 分别为 Ｋ １ Ｉ － Ｋ １ ３ ； 操作人员安全性主要考 系统故 障时 ， 按下紧急停车按钮 ， 所有设备将停 止运 （ 下 转第 １ １ １ 页）
空气监测站的自动化监测系统设计
空气监测站的自动化监测系统设计在现代城市中，环境污染成为了一个严重的问题，其中空气质量是
人们普遍关注的焦点之一。
为了及时监测空气质量并采取必要的措施，空气监测站的自动化监测系统设计显得尤为重要。
自动化监测系统的设计需要考虑到多个方面，包括传感器选择、数
据采集与处理、远程监控和报警系统等。
首先，选择合适的传感器是
确保监测数据准确性的关键。
针对不同的污染物，如PM2.5、PM10、
二氧化硫、一氧化碳等，需要选择相应的传感器，并保证其灵敏度和
稳定性。
其次，数据采集与处理是自动化监测系统的核心部分。
通过传感器
实时采集到的数据需要经过处理和分析，得出空气质量指数（AQI）等关键参数，并将数据上传至数据库或云平台进行存储和管理。
为了提
高数据处理效率，可以采用嵌入式系统或微控制器来实现数据的实时
采集和处理。
此外，远程监控和报警系统能够及时反馈监测数据并发出预警信息，帮助相关部门及时采取应对措施。
通过网络连接，监测站的数据可以
实现远程监控，监测站工作人员或相关部门可以随时查看监测数据和
系统运行状态。
当监测数据超过预设阈值时，系统能够自动发出报警
信息，提醒相关人员及时处理。
综上所述，空气监测站的自动化监测系统设计应综合考虑传感器选择、数据采集与处理、远程监控和报警系统等多个方面，以实现对空
气质量的准确监测和及时预警，为城市环境保护提供有力支持。
气动夹具实验报告总结(3篇)
第1篇一、实验背景随着工业自动化程度的不断提高，气动夹具在机械加工领域的应用越来越广泛。
本次实验旨在通过设计和制作气动夹具，深入了解其工作原理、性能特点以及在实际生产中的应用。
二、实验目的1. 理解气动夹具的工作原理和结构特点。
2. 掌握气动夹具的设计、制作和调试方法。
3. 分析气动夹具在实际生产中的应用优势。
三、实验内容1. 气动夹具原理分析2. 气动夹具设计3. 气动夹具制作4. 气动夹具调试5. 气动夹具应用分析四、实验过程1. 气动夹具原理分析通过查阅资料和理论学习，了解气动夹具的工作原理和结构特点。
气动夹具是利用压缩空气作为动力源，通过气缸产生推力或拉力，实现对工件的夹紧和松开。
2. 气动夹具设计根据实验要求，设计一款适用于特定工件的气动夹具。
设计内容包括夹具结构、气路设计、元件选型等。
3. 气动夹具制作根据设计图纸，选用合适的材料制作气动夹具。
制作过程中，注意夹具的精度和加工质量。
4. 气动夹具调试将制作好的气动夹具安装到实验台上，进行调试。
调试内容包括气路连接、压力调整、夹紧力测试等。
5. 气动夹具应用分析针对实验中制作的气动夹具，分析其在实际生产中的应用优势。
例如，提高生产效率、降低劳动强度、提高产品质量等。
五、实验结果与分析1. 实验结果通过实验，成功制作了一款适用于特定工件的气动夹具。
在调试过程中，夹具的夹紧力稳定，能够满足生产要求。
2. 实验分析（1）气动夹具具有操作简单、响应速度快、可重复性好等优点，适用于自动化生产线。
（2）气动夹具在设计和制作过程中，需要注意以下几点：a. 选择合适的气缸和气源，保证夹具的夹紧力；b. 合理设计气路，确保气缸的正常工作；c. 选择合适的元件，提高夹具的可靠性和稳定性。
（3）气动夹具在实际生产中具有以下优势：a. 提高生产效率：气动夹具能够快速夹紧和松开工件，减少换刀、装夹等辅助时间；b. 降低劳动强度：操作人员无需手动进行夹紧操作，降低劳动强度；c. 提高产品质量：气动夹具能够保证工件在加工过程中的稳定性和定位精度，提高产品质量。
编程气动夹具实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解气动夹具的结构和工作原理。
2. 掌握编程气动夹具的基本方法和步骤。
3. 通过实验，验证编程气动夹具的稳定性和可靠性。
二、实验原理气动夹具是一种利用气压作为动力源的夹具，主要由气缸、气阀、管道、接头等组成。
其工作原理是利用气压使气缸产生推力或拉力，实现对工件夹紧和松开的操作。
三、实验设备1. 气动夹具一套2. 气源一台3. 气动控制台一套4. 工件若干5. 计时器一台四、实验步骤1. 连接气源和气动夹具（1）将气源连接到气动夹具的进气口，确保连接牢固。
（2）将气源的压力调至适当值，一般为0.6-0.8MPa。
2. 编程气动夹具（1）打开气动控制台，进入编程界面。
（2）根据实验要求，设置夹具的动作顺序、时间、压力等参数。
（3）编写夹具的动作程序，包括夹紧、松开、保持等动作。
3. 实验操作（1）将工件放置在夹具的夹持部位。
（2）启动气动控制台，运行编程好的动作程序。
（3）观察夹具的动作过程，确保动作准确、稳定。
4. 实验数据记录（1）记录夹具的动作时间、压力等参数。
（2）记录夹具在夹紧和松开过程中的动作状态。
五、实验结果与分析1. 实验结果通过实验，编程气动夹具能够按照预设的动作程序进行夹紧和松开操作，动作准确、稳定。
2. 实验分析（1）编程气动夹具的动作时间、压力等参数符合实验要求。
（2）夹具在夹紧和松开过程中的动作状态良好，未出现异常情况。
（3）实验过程中，夹具的稳定性和可靠性得到验证。
六、实验结论1. 编程气动夹具能够满足实际生产需求，具有较好的应用前景。
2. 通过实验，掌握了编程气动夹具的基本方法和步骤。
3. 实验结果证明，编程气动夹具具有稳定性和可靠性，能够保证生产过程的顺利进行。
七、实验心得1. 在实验过程中，要注意气源的压力和夹具的动作顺序，确保动作准确。
2. 编程气动夹具时，要充分考虑实际生产需求，优化动作程序。
3. 实验过程中，要善于总结经验，不断提高编程技能。
基于气动调节阀的试车台空气流量调节的自动控制方法[发明专利]
![基于气动调节阀的试车台空气流量调节的自动控制方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/e26524f12dc58bd63186bceb19e8b8f67c1cef11.png)
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202011605940.5(22)申请日 2020.12.29(71)申请人 北京动力机械研究所地址 100074 北京市丰台区云岗西路17号院(72)发明人 郭洪业 张海洲 李俊杰 王伟丽 史向前 (74)专利代理机构 北京理工大学专利中心11120代理人 梁倩 廖辉(51)Int.Cl.G05D 7/06(2006.01)(54)发明名称基于气动调节阀的试车台空气流量调节的自动控制方法(57)摘要本发明公开了一种基于气动调节阀的试车台空气流量调节的自动控制方法，具体步骤如下：建立所述气动调节阀所在管路的控制模型；将通过临界喷管的空气流量调节转化为对临界喷管内的空气压力调节，进而转化为对临界喷管前的管路内的压力调节；计算当次试验的通过临界喷管的空气流量的目标值对应的每个阀门的目标开度，每个阀门的目标开度均为L，令阀门的开口减小△L后，即L ‑△L作为每个阀门的预开度；调节每个阀门的开度至所述预开度L ‑△L后，通过工业控制器PLC对阀门的开度进行PID控制，控制阀门的开度逐渐增加，直到达到目标开度L；本发明通过预开度和PID调节相结合的方式快速精准地达到流量调节的目的，可大幅度减少调试时间和气源消耗。
权利要求书1页 说明书3页 附图1页CN 112764437 A 2021.05.07C N 112764437A1.一种基于气动调节阀的试车台空气流量调节的自动控制方法，其特征在于，该方法的具体步骤如下：步骤一，建立所述气动调节阀(1)所在管路的控制模型，所述控制模型包括：高压气源、临界喷管(3)及气动调节阀(1)；所述高压气源通过管路与与临界喷管(3)的入口端连接，所述管路的高压气源所在端分为两个以上支路，每个支路上均安装有一个气动调节阀(1)；步骤二，将通过临界喷管(3)的空气流量调节转化为对临界喷管(3)内的空气压力调节，进而转化为对临界喷管(3)前的管路内的压力调节；步骤三，计算当次试验的通过临界喷管(3)的空气流量的目标值对应的每个阀门的目标开度，每个阀门的目标开度均相等，均为L，令阀门的开口减小△L后，即L ‑△L作为每个阀门的预开度；步骤四，调节每个阀门的开度至所述预开度L ‑△L后，通过工业控制器PLC对阀门的开度进行PID控制，控制阀门的开度逐渐增加，直到达到目标开度L。
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空气过滤器检测台气动夹具的自动控制设计
【摘要】本文主要讲述空气过滤器检测台气动夹具的自动化控制设计，通过采用PLC软件编程，实现了对空气过滤器检测台气动夹具的逻辑控制、计时转换等功能，提高系统的操作性、可靠性和自动化水平，保证操作人员安全。
【关键词】PLC；空气过滤器；气动夹具；自动化控制
0 引言
空气过滤器检测台是相关生产企业和科研机构最常用的试验台架，在传统的空气过滤器检测台上，被测过滤器的安装过程需人工干涉，自动化程度低，最常见的核级高效空气过滤器重量达25kg，操作人员的劳动强度大；检测夹具形式单一，测试不同规格形式的过滤器需要频繁更换夹具；空气过滤器定位困难，检测过程长，工作效率低；夹具的安全措施不足。
为解决空气过滤器检测过程中的种种问题，设计出多功能气动空气过滤器夹具，通过气缸的逻辑运动控制，实现对多种形式、规格空气过滤器的气动夹紧操作。
多功能气动空气过滤器夹具的自动化控制主要通过可编程控制器作为核心控制器，通过气缸两端的原位或到位磁性开关检测信号来控制气缸动作，实现空气过滤器的准确定位、自动加紧等功能，缩短检测过程时间，减少操作人员的劳动强度，提高系统的自动化水平；通过光电开关检测，保护操作人员的人身安全，防止夹手事故，增强系统的操作性和可靠性，提高操作人员的安全保障。
1 气动夹具的工作过程
空气过滤器检测台气动夹具主要由圆形检测装置、静压箱、大小头箱和滚道台等几部分组成，圆形检测装置主要为检测圆形空气过滤器，静压箱为缓冲气流，并配合多功能空气过滤器夹具使用，大小头箱用来夹紧被检测的空气过滤器，滚道台为方便被测空气过滤器的安装。
检测方形空气过滤器时，将方形空气过滤器放在滚道台上，移动至空气过滤器检测口，通过定位气缸Q3动作，使方形空气过滤器准确定位，延时3秒后，夹紧气缸Q5动作，带动大小头箱气动夹紧被检测的空气过滤器，然后进行空气过滤器检测，检测结束后，夹紧气缸Q5动作，带动大小头箱气动复位，延时3秒后，顶出气缸Q4动作，将方形空气过滤器顶出，检测结束。
检测圆形空气过滤器时，将圆形检测装置放置在滚道台上，把圆形空气过滤器装入圆形检测装置，通过滚道台移动至空气过滤器检测口，通过定位气缸Q1动作，使圆形空气过滤器准确定位，延时3秒后，夹紧气缸Q5动作，带动大小头箱气动夹紧被检测的空气过滤器，然后进行空气过滤器检测，检测结束后，夹紧气缸Q5动作，带动大小头箱气动复位，延时3秒后，顶出气缸Q2动作，将圆形空气过滤器顶出，检测结束。
同时，为保护操作人员的人身安全，在空气过滤器检测口一定距离内设置光电开关，当操作人员在安装和取出空气过滤器时，通过光电开关检测，切断控制电路，防止气缸夹手事故，提高操作人员的安全保障。
2 气动夹具的自动化控制设计
2.1 气动夹具自动化控制分析
从上述气动夹具的工作过程可以看出，气动夹具的自动化控制主要是通过气缸的运动来实现对空气过滤器的各种操作，因此本控制系统的难点就是如何利用气缸的运动实现系统的逻辑控制操作，并保证系统的安全性。
气动夹具的自动化控制主要是通过气缸的运动来实现对空气过滤器的各种操作，每个气缸的运动状态都是可以控制的，都应有相应的信号输出，经过网上调研和与气动厂家的沟通，选用带有磁性环的气缸和磁性开关配合使用，通过气缸活塞带动磁性环运动，实现气缸的原位和到位信号，5个气缸Q1-Q5需10个磁性开关K1-K10。
气动夹具自动化控制系统的安全性主要考虑设备安装的安全性和操作人员的安全性，设备安装的安全性主要考虑方形和圆形过滤器是否准确对位，系统是否可以顺利进行下一步操作，因此需在方形和圆形过滤器准确对位后有相应的信号输出，考虑系统安全性和安装空间要求，设置3个光电开关，分别为K11-K13；操作人员安全性主要考虑在操作人员进行空气过滤器检测时，防止由于气缸动作引起的操作人员人身伤亡，因此需在操作人员完成相应操作后，发出安全信号，进行相应操作，考虑安装空间和系统安全性，在空气过滤器检测台气动夹具的操作面设置2个光电开关，分别为K14、K15；另外考虑在系统故障和误操作时，减少系统损坏，停止系统动作，在空气过滤器检测台操作面板上合适位置设置急停按钮，当操作过程中出现故障时，按下按钮，保护系统和人身安全。
2.2 气动夹具的工艺流程图
2.3 系统的硬件配置
本系统采用德国SIMENS公司的S7-200可编程控制器为控制核心，实现空气过滤器检测台气动夹具的自动操作。
系统共有22个开关量输入点，16个开关量输出点，参照西门子S7-200产品目录和之前的工程经验，选用主机为CPU224，带一个RS-485接口，14个数字量输入点，10个数字量输出点，扩展一台数字量输入输出模块EM223，带8个数字量输入点和8个数字量输出点，满足系统控制要求。
2.4 系统的软件设计
软件设计是控制系统设计的重要组成部分，要综合参考气动夹具的工作过
程、工艺流程图、硬件配置情况及电器控制逻辑来实现。
PLC的软件开发环境采用德国西门子专为S7-200系列PLC设计开发的编程软件——STEP7-Micro/WIN V4.0 SP5，运行环境为Windows 2000 SP3以上。
系统软件设计采用梯形图方式，根据电气控制逻辑，按继电器顺序控制方式进行编程设计。
在编程过程中，根据气动夹具的工作过程和工艺流程图要求，利用PLC内的基本指令、逻辑运算、计时器、计数器等功能进行编程，实现空气过滤器检测台气动夹具的自动化控制设计。
手动状态时，可手动调试检测台夹具中的每个气缸，并通过气缸的动作查看动作状态；自动状态时，PLC按预定的参数设置要求实现空气过滤器检测台气动夹具中的一系列自动化程序操作，使动作流程按工作过程逐步完成。
结合硬件设计，软件设计时还应充分考虑系统故障时的紧急停车和气缸防夹手事故功能，并对各种报警进行及时处理。
任何情况下，当系统故障时，按下紧急停车按钮，所有设备将停止运行；系统检测情况下，当安装在气动夹具附近测光电开关检测要有人员操作时，迅速切断电路，夹紧气缸复位，保护操作人员安全。
3 结束语
空气过滤器检测台气动夹具自动化控制设计采用了可编程控制器PLC，检测系统的自动化程度明显提高，减少了大部分的人工操作，操作人员的劳动强度明显降低；采用了多功能气动夹具，可随时监测各种规格的空气过滤器，通过气缸和光电开关定位，使空气过滤器的定位更加准确方便，单台空气过滤器的检测时间短，由过去检测一台空气过滤器需7-8分钟缩短到5分钟，检测的效率明显提高；并且在系统中增加了防气缸夹手和紧急停车设计，保护操作人员的人身安全，使系统的可靠性和操作性明显提高。
空气过滤器检测台气动夹具自动化控制设计系统经安装调试后，系统运行稳定、操作方便，现场操作人员非常满意，缩短了空气过滤器的装夹时间，提高劳动生产率，降低了操作人员的劳动强度，具有较好的经济效益和社会效益。
【参考文献】
[1]廖常初.PLC编程及应用[M].机械工业出版社.
[2]ERDA 76-21 空气净化手册[M].时友人，译.北京：原子能出版社.。