气动回路设计及搭接实验模拟加热炉炉门的行程控制
气动回路实验
实验七气动元件认识和气动回路实验
一．实验目的
1．掌握气压元件在气动控制回路中的应用,
2．通过装拆气压回路了解调速回路和手动循环控制回路的组成及性能。
3．能利用现有气压元件拟订其他方案，并进行比较。
二．实验内容
1．认识气动元件，组装具有调速功能的手动循环控制气动回路。
2．认识气动元件，组装逻辑“与”功能的间接控制气动回路。
三．实验装置
FESTO公司BIBB型气压传动回路实验台。
四．实验原理
见系统原理图。
图5－1为用二位五通双气控换向阀1V3控制气缸1A1运动，手动换向阀1S1和1S2控制1V3阀换位，气缸运动速度可用单向节流阀1V1和1V2调节。
图5－2为用二位五通单气控换向阀1V1控制气缸1A1运动，手动换向阀1S1和机动换向阀1S2同时动作时控制1V1阀换位，双压阀1V2用于与逻辑运算。
图5－1 图5－2
五．实验步骤
1．按需要选择气压元件；
2．根据系统原理图联接管道；
3．接通压缩空气源；
4．实现所要求的调速功能和循环动作；
5．拆卸，并将元件放好。
六．实验报告
1．画出回路图；
2．叙述实验所用气动元件的功能特点；
3．叙述气动回路的工作原理；
4．回答思考题。
七．思考题
1．气动系统中为何要有三联件？
2．单向节流阀在气路中如何安装？
3．用单气控换向阀与双气控换向阀控制双作用气缸有什么不同特点？。
气动系统行程程序控制设计
这种能够逻辑“与”关系，可以用一个单独的逻辑“与”元 件来实现，也可以用一个行程阀两个信号的串联或两个 行程阀的串联来实现。
利用逻辑“非”排障法 利用原始信号经逻辑非运算得到反信号来排 除障碍。 为了排除障碍信号 m 中的障碍段，可以引入一 个辅助信号（制约信号）x ， 经逻辑非运算 后得到信号m*。 原始信号作为逻辑非制约信号x 时，其起点 应在障碍信号m 的信号之后，有障碍段之前， 终点则在m的障碍段之后。
行程程序控制
行程程序控制的优点是结构简单，维护容易，动作稳定，特别是当程序运行中某节拍出现故障时， 整个程序动作就停止而实现自动保护。因此，行程程序控制方式在气动系统中被广泛采用。
混合程序控制
混合程序控制通常是在行程程序控制系统中包含了一些时间信号，实质上是把时间信号看作行程信 号处理的一种行程程序控制。
b、脉冲回路法排障
利用脉冲回路或脉冲阀的方法将有障信号 变为脉冲信号。图所示为脉冲信号原理图。 当有障信号a发出后，阀K立即有信号输出。 同时，信号又经气阻、气容延时，当阀K控制 端的压力上升到切换压力后，输出信号a即 被切断，从而使其边变为脉冲信号。
利用常通型延时阀消除障碍信号方法。
下图为工作程序A1B1B0A0 用脉冲信号消障的 X-D线图。
2.画动作（D线）
用横向粗实线画出各执行元件的动作状态线。 动作状态线的起点是该动作程序的开始处，用 符号“Ο”画出； 动作状态线的终点是该动作状态变化的开始 处，用符号“Χ”画出。例如缸A伸出的状态A1 ， 变化成缩回状态A0 ，此时A1 的动作线的终点必 然在A0 的开始处。
3.画主令信号线（X线） 用细实线画出主令信号线
7.2.2 X—D线图法常用的符号 1.用大写A、B、C等表示气缸，用下标1和0分别表示气缸的 伸出和缩回，如A1表示气缸A伸出，A0表示A缸回缩。 2.用带下标的a1、a0等分别表示与A1、A0等相对应的机控阀 及其输出信号。如a1表示气缸活塞杆伸出终端位置的行程 阀和其所发出的信号。 3.控制气缸对应的主控阀也用相对应的控制气缸的文字符号 表示。 4.经过逻辑处理而排除障碍后的执行信号在右上角加“*” 号，如a*, 不加表示原始信号。 5.在工作程序图中，“ ”箭头指向表示控制顺序， “ ”表示信号（或行程阀）b0控制缸A的伸出。
第二篇气动实验实验一、气动互锁回路（PDF-16）
第二篇气动实验五、实验步骤根据试验内容，设计自己要进行实验的基本回路，所设计的回路必须经过认真检查，确保正确无误；按照检查无误的回路要求，选择所需的气压元件，并且检查其性能的完好性；将二位三通单电磁阀换向阀的电源输入口插入相应的控制板输出口；确认连接安装正确稳妥，把三联件的调压旋钮旋松，通电，开启气泵。
待泵工作正常后，再次调节三联件的调压旋钮，使回路中的压力在系统工作压力范围以内；假设初始位置气缸全部缩回，此时没有一个缸可以动作；当左边电磁阀得电时，压缩空气经左边电磁阀使双气控阀动作左边接入。
压缩空气进入左缸的左位，左缸的活塞向右运移动，同时压缩空气经或门梭阀让右边气控阀一直是右位工作，右缸不能伸出，即使使右侧电磁阀电磁铁得电活塞也不能动作，即活塞被锁住。
当左边的电磁铁失电（恢复原位），右边的电磁铁换向阀电磁铁得电工作时，压缩空六、实验报告六、实验操作过程评价表等级评定：A：优（10）B：好（8）C：一般（6）D：有待提高（4）五、实验步骤7.根据试验内容，设计自己要进行实验的基本回路，所设计的回路必须经过认真检查，确保正确无误；8.按照检查无误的回路要求，选择所需的气压元件，并且检查其性能的完好性；9.调理装置已多路接口器—元件（0.2）用二位三通手动滑阀来表示多路接口器（插口），元件（0.1）是调理装置的符合表示；10.初始位置—气缸和阀门的初始位置可以在回路图上被确定，气缸（1.0）的弹簧使得活塞位于尾端，气缸中的空气通过二位三通控制阀（1.1）而排除；11.步骤1至2—按下按钮开关使二位三通控制阀开通，空气被压送到气缸活塞后部，活塞前后运动，将阀门快件推出料斗，如果按钮开关继续按着，活塞杆保持在前端六、实验报告六、实验操作过程评价表等级评定：A：优（10）B：好（8）C：一般（6）D：有待提高（4）四、气压实验回路图根据试验内容，设计自己要进行实验的基本回路，所设计的回路必须经过认真检查，确保正确无误；按照检查无误的回路要求，选择所需的气压元件，并且检查其性能的完好性；压缩空气通过二位五通控制阀（1.1）进入气缸前端，而另一端的空气则被排空，因此气缸位置是在尾端。
加热炉控制系统课程设计
第1章加热炉控制系统1.1加热炉控制系统工程背景及说明加热炉自动控制（automatic control of reheating furnace），是对加热炉的出口温度、燃烧过程、联锁保护等进行的自动控制。
早期加热炉的自动控制仅限控制出口温度，方法是调节燃料进口的流量。
现代化大型加热炉自动控制的目标是进一步提高加热炉燃烧效率，减少热量损失。
为了保证安全生产，在生产线中增加了安全联锁保护系统。
影响加热炉出口温度的干扰因素很多，炉子的动态响应一般都比较迟缓，因此加热炉温度控制系统多选择串级和前馈控制方案。
根据干扰施加点位置的不同，可组成多参数的串级控制。
使用气体燃料时，可以采用浮动阀代替串级控制中的副调节器，还可以预先克服燃料气的压力波动对出口温度的影响。
这种方案比较简单，在炼油厂中应用广泛。
这种控制的主要目的是在工艺允许的条件下尽量降低过剩空气量，保证加热炉高效率燃烧。
简单的控制方案是通过测量烟道气中的含氧量，组成含氧量控制系统,或设计燃料量和空气量比值调节系统,再利用含氧量信号修正比值系数。
含氧量控制系统能否正常运行的关键在于检测仪表和执行机构两部分。
现代工业中都趋向于用氧化锆测氧技术检测烟道气中的含氧量。
应用时需要注意测量点的选择、参比气体流量和锆管温度控制等问题。
加热炉燃烧控制系统中的执行机构特性往往都较差，影响系统的稳定性。
一般通过引入阻尼滞后或增加非线性环节来改善控制品质。
在加热炉燃烧过程中，若工艺介质流量过低或中断烧嘴火焰熄灭和燃料管道压力过低,都会导致回火事故，而当燃料管道压力过高时又会造成脱火事故。
为了防止事故，设计了联锁保护系统防止回火和温度压力选择性控制系统防止脱火。
联锁保护系统由压力调节器、温度调节器、流量变送器、火焰检测器、低选器等部分组成。
当燃料管道压力高于规定的极限时，压力调节系统通过低选器取代正常工作的温度调节系统，此时出料温度无控制，自行浮动。
压力调节系统投入运行保证燃料管道压力不超过规定上限。
气动程序控制回路设计方法 课题设计
课题六气动程序控制回路设计方法一、概述生产实践中，各种自动生产线，大多是按程序工作的。
所谓程序控制，就是根据生产过程中的位移、压力、时间、温度、液位等物理量的变化，使被控制的执行元件，按预先规定的顺序协调动作的一种自动控制方式。
这种控制方式，能在一定范围内满足各种不同程序的需要，实现一机多用。
根据控制方式的不同，程序控制可分为时间程序控制、行程程序控制和混合程序控制三种。
各执行元件的动作顺序按时间顺序进行的控制方式称为时间程序控制。
时间程序控制系统中，各时间信号通过控制线路，按一定的时间间隔分配给相应的执行元件，令其产生有序的动作。
显然，这是一种开环控制系统。
执行元件完成某一动作后，由行程发信器发出相应信号，此信号输入逻辑控制回路中，经放大、转换回路处理后成为主控阀可以接受的信号，控制主控阀换向，再驱动执行元件，实现对被控对象的控制。
执行元件的运动状态经行程发信器检测后，再发出开始下一个动作的控制信号。
如此循环往复，直至完成全部预定动作为止。
显然，这样的回路属于闭环控制系统，它可以在给定的位置准确实现动作的转换，故称为行程程序控制，图1所示为行程程序控制框图。
从框图可看出，行程程序控制主要包括行程发信装置、执行元件、逻辑控制回路、放大转换回路、主控阀和动力源等部分。
行程发信装置是一种位置传感器，其作用是把由执行机构接收来的信号转发给逻辑控制回路，常用的有行程阀、行程开关、逻辑“非门”等，此外，液位、压力、流量、温度等传感器也可看作行程发信装置；常用的执行元件有气缸、气液缸、气动马达等；主控阀为气动换向阀；逻辑控制回路、放大转换回路一般由各种气动控制元件组成，也可以由各种气动逻辑元件等组成；动力源主要包括气压发生装置和气源处理设备两部分。
行程程序控制的优点是结构简单、维修方便、动作稳定，特别是当程序中某节拍出现故障时，通过运行停止程序可以实现自动保护。
为此，行程程序控制方式在气压传动系统中得到广泛应用。
气动实验报告
气动实验报告
班级：
学号：
姓名：
铜陵学院机械工程学院
使用(5/3)三位五通换向阀控制双作用气缸的运动带停止功能
实验目的：
实验任务：
用双作用气缸(Z1)的活塞杆开关淬火炉门。
按钮(S1)用于打开炉门，按钮(S2)用于关闭炉门。
一旦松开按钮，气缸就会停止运动，炉门就会保持在该位置上。
在低速模式下，炉门可以停在任何位置上并锁定。
安装在气缸接口上的两个压力表可以显示作用压力。
气缸活塞杆的工作速度在两个方向可无级调节。
画出带主控元件和执行元件的功能图。
实验器材：
实验结论：
中位带可以用于简单的气动停止回路。
这些阀主要是控的，如果控制口14或12没有控制压力的话，那么，换向阀通过自动地返回到中位。
典型气动程序控制回路的设计与调试
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8. 3模拟钻床上钻孔动作回路调试
• 图８－５所示为模拟钻床上钻孔动作回路。 • 调试步骤如下。
• １.操作仪器设备
• （６）动作过程如下： • 工件夹紧后，钻头下钻，钻好后，钻头退回，松开工件。 • 电磁铁的动作如下：
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8. 3模拟钻床上钻孔动作回路调试
• ＣＴ１＋工件夹紧：当磁性开关Ａ发出信号后； • ＣＴ２＋钻头下钻：当磁性开关Ｃ发出信号后； • ＣＴ２－钻头退回：当磁性开头Ｄ发出信号后； • ＣＴ１－松开工件：等待下一个工件的加工。
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8. 3模拟钻床上钻孔动作回路调试
• （３）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状态开关拨向“ＳＴＯＰ”端，然 后开启ＰＬＣ电源开关。
• （４）把以下程序下载到ＰＬＣ主机里：
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8. 3模拟钻床上钻孔动作回路调试
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，再用气管将它们连接在一起，组成回路。 • （４）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状态开关拨向“ＳＴＯＰ”端，然 后开启ＰＬＣ电源开关。 • 把以下程序下载到ＰＬＣ主机里：
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8. 4靠椅试验机回路调试
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8. 4靠椅试验机回路调试
• ＴＨＰＹＱ型气动实训台。
• ２.操作步骤
• （１）如图８－６所示，对ＰＬＣ外部接线。 • （注意：将磁性开关上的两个插头串在直流继电器上，PLC上的ＡＢ
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。
液压与气动实验指导书
河南工业大学液压与气压传动实验指导书目录实验一液阻特性实验（必修，综合性）一、实验目的1、通过对标准型小孔液流阻力的实验，定量地研究孔口的流量—压力特性，计算出与液阻特性有关的指数ϕ，从而对孔口的液阻特性有比较深入的理解；2、通过测量油液流过标准型细长孔的压力损失，深入了解小孔的节流作用，并分析在实验条件下的压力损失数值的大小，从而建立一种定量的概念；3、掌握测试液阻特性的原理及方法。
二、实验内容及方案液压传动的主要理论基础是流体力学。
油液在系统中流动时，因摩擦和各种不同形式的液流阻力，将引起压力损失，它关系到确定系统的供油压力、允许流速、组件、辅助装置和管道的布局等，对提高效率和避免温升过高有着重要的意义。
另一方面，在液压传动中常会遇到油液流经小孔和缝隙的情况，而它们的流量计算公式是建立节流调速和伺服系统等工作原理的基础，同时也是对液压组件和相对运动表面进行泄漏估算和分析的基础。
本实验装置可完成细长孔Φmm ，l =6mm )的压力-流量特性实验。
在液压系统中，油液流经液阻时，流量Q 与压力损失P ∆的关系可以用通用表达式表示为：ϕp KA Q T ∆=（）K ——节流系数；T A ——节流口通流面积；p ∆——节流口前后压差；ϕ——与液阻特性有关的指数。
令T KA R=1,则 ϕp RQ ∆=1 （） 式中，R ——液阻；与孔口尺寸、几何形状、油液性质和流态有关，在几何尺寸、油液性质、流态不变时，视为定值。
式可以表示为函数关系：)(P f Q ∆=，在函数图像中为一条曲线，为了求出指数ϕ，对上式的两边取对数得：P R Q ∆+=-lg lg lg 1ϕ（）对于一定的液阻，上式为一直线，直线的斜率为ϕ。
式中的ϕ为直线的斜率，即batg ==αϕ（） 在实验中，对一定的液阻，改变通过液阻的流量，可以达到对应的压力降，测得一定数量的对应数据，描绘直线就可以求得ϕ值。
实验证明，对薄壁小孔ϕ=；细长小孔ϕ=1。
实验三 气动基本回路实验
（3）回路运行与调试
（说明回路运行结果）
五、思考题
（1）单作用气缸和双作用气缸的区别何在？各应用何种场合？
（2）若要使用电磁换向阀换向，气缸可实现任意位置停止，请选择换向阀并填写电磁铁动作顺序表。
（3）实验体会
成绩：指导教师签名：
苏州市职业大学实验报告
班级：学号：姓名：
实验项目：气动基本回路实验日期：2016.06.02
一、实验目的
（1）了解气压传动系统组成，识别各元件的职能符号；
（2）了解气动元件的作用和工作原理；
（3）按要求设计气动原理图，选择合适的气压元件，并搭建气动回路；
（培养学习兴趣和动手实践能力，全面掌握气压传动系统原理。
二、实验任务
设计一个气压回路，实现气缸正反向运动且双向速度可调，且运动到位后实现往复运动，按停止按钮，气缸停止运动。
设计气压传动系统原理图如下：
三、实验设备
基本型气压试验台、空压机、双作用气缸、溢流阀、单向阀若干、换向阀若干、节流阀若干、调速阀若干、压力表、管道若干。
四、实验步骤：
（1）按原理图选择合适的气动元件，放置在实验台合适的位置上
气动回路实训报告
一、实训目的本次实训旨在通过实际操作，使学生掌握气动回路的基本原理、元件配置、安装调试以及故障排除方法，提高学生对气动技术的实际应用能力。
二、实训内容1. 气动回路元件认知- 认识并熟悉气动元件，包括气源处理装置、气动执行元件、气动控制元件、气动辅助元件等。
- 了解各元件的结构、功能、性能参数及适用范围。
2. 气动回路设计- 根据实训要求，设计简单的气动回路。
- 选择合适的气动元件，绘制气动回路图。
3. 气动回路安装与调试- 按照气动回路图，安装气动元件。
- 调试气动回路，确保其正常运行。
4. 气动回路故障排除- 分析常见气动回路故障现象。
- 学习故障排除方法，动手解决实际问题。
三、实训过程1. 元件认知- 通过实物观察、查阅资料等方式，了解各气动元件的结构、功能及性能。
- 实验室教师讲解各元件的安装方法和注意事项。
2. 回路设计- 根据实训要求，确定气动回路的功能和组成。
- 选择合适的气动元件，绘制气动回路图。
3. 安装与调试- 按照气动回路图，安装气动元件。
- 连接管道，确保连接牢固、密封。
- 启动气源，观察气动回路是否按照预期运行。
4. 故障排除- 观察气动回路运行过程中出现的异常现象。
- 分析故障原因，进行故障排除。
四、实训结果1. 成功安装并调试了所设计的气动回路，实现了预期功能。
2. 掌握了气动回路元件的安装方法和注意事项。
3. 学会了故障排除的基本方法，能够解决简单的气动回路故障。
五、实训体会1. 气动技术在实际生产中应用广泛，掌握气动技术对于机械、自动化等领域的学生具有重要意义。
2. 实训过程中，动手操作能力得到了锻炼，对气动回路的设计、安装、调试及故障排除有了更深入的了解。
3. 通过本次实训，提高了自己的实践能力和团队合作精神。
六、实训总结本次气动回路实训，使我对气动技术有了更深入的了解，提高了自己的动手操作能力和故障排除能力。
在今后的学习和工作中，我将不断积累经验，努力提高自己的专业水平。
过程控制课程设计-加热炉出口温度控制系统的设计
二○一三～二○一四学年第一学期信息科学与工程学院课程设计报告书课程名称：过程控制与集散系统课程设计班级：自动化2010级4班学号： 2姓名：肖翔指导教师：万恒二○一三年十一月一．设计题目和设计要求；设计题目：加热炉出口温度控制系统的设计图１所示为某工业生产中的加热炉，其任务是将被加热物料加热到一定温度，然后送到下道工序进行加工。
加热炉工艺过程为：被加热物料流过排列炉膛四周的管道后，加热到炉出口工艺所要求的温度。
在加热用的燃料油管道上装有一个调节阀，用以控制燃料油流量，以达到控制出口温度的目的。
被加热物料图1 加热炉出口温度系统但是，由于炉子时间常数大，而且扰动的因素多，单回路反馈控制系统不能满足工艺对炉出口温度的要求。
为了提高控制质量，采用串级控制系统，运用副回路的快速作用，有效地提高控制质量，满足生产要求。
设计要求：1.绘制加热炉出口温度单回路反馈控制系统结构框图。
2.以加热炉出口温度为主变量，选择滞后较小的炉膛温度的副变量，构成炉出口温度对炉膛温度的串级控制系统，要求绘制该串级控制系统结构图。
3.假设主对象的传递函数为0140()(1)(2)G s s s =++，副对象的传递函数为02()(1)G s s =+40，主、副控制器的传递函数分别为sK s G c c 21)(11+=，22)(c c K s G =，1)()(21==s G s G m m ，请确定主、副控制器的参数（要求写出详细的参数估算过程）。
4.利用simulink 实现单回路系统仿真和串级系统仿真，分别给出系统输出 响应曲线。
二．设计任务分析（包括系统建模、控制方案）；单回路反馈控制系统（温度）：单回路反馈控制系统结构框图管式加热炉的控制目标是保证原料的出口温度达到设定值并维持在工艺要求范围内。
在加热炉工作的过程中，原料出口温度To受进入管式加热炉原料的初始温度和进入流量，燃料的流量和燃烧值的影响。
其中，原料的流量和燃料的流量是影响原料出口温度的主要因素。
气动回路的设计与应用实例 ppt课件
K1-——漏损系数， K1 =1.15—1.5 n——用气设备台数
K2——备用系数， K2 =1.2—1.6
qZ ——一台设备在一个周期内的平均用气量
（2）计算空压机的供气压力
ps p p
ps——空压机的供气压力，Pa
p ——系统压力，Pa
链接：16.3.2 气动系统的设计计算举例
PPT课件
1）运动和操作力的要求：主机的动作顺序、动作时间、 运动速度及其可调范围、运动的平稳性、定位精度、操作 力及联锁和自动化程度等。
2）工作环境条件：温度、防尘、防爆、防腐蚀要求及 工作场地的空间等情况必须调查清楚。
3）系统和机、电、液控制相配合的情况，及对气动系 统的要求。
PPT课件
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2 设计气控回路 1）列出气动执行元件的工作程序。 2）对程序进行校核及校正，写出校正后的程序。 3）作X-D线图，写出执行信号的逻辑表达式。 4）画出系统的逻辑原理图。 5）画出系统的气动回路原理图。
1）把系统中每个执行元件的两种状态与主控阀相连后，自 上而下一个个画在图的右侧。
2）把发信器（如行程阀）大致对应其所控制的执行元件， 一个个画在图的左侧。
3）在图上要反映出执行信号的逻辑表达式与逻辑符号之间 的关系，并画出操作必须增加的阀（如启动阀）。
图16-5所示为程序[A1 B1 B0 A0 ]的气动控制系统逻辑原理图
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图16-6所示为程序[A1 B1 B0 A0 ]的气动控制系统回路原理图
图16-6 气动控制系统回路原理图
PPT课件
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16.3 气动系统的设计计算
气动系统的设计与计算是气动系统总体设计的一部分。
16.3.1 气动系统的设计步骤：
1.明确工作要求
气动回路设计及搭接实验模拟加热炉炉门的行程控制
河南工业大学机械工程实验教学中心典型案例视频简介 目 录 １．气动回路设计及搭接实验…………………………………………………………１ ２．带传动的滑差率与效率测定实验………………………………………………１３ ３．在大型工具显微镜上测量螺纹量规……………………………………………１４ 气动回路设计及搭接实验——模拟加热炉炉门的行程控制一、实验特色 本实验为设计性实验。
通过学生对系统功能的理解，结合课堂上所学的理论知识，根据现有的实验设备及元器件，自行设计出完成规定功能的气动系统回路，同时设计ＰＬＣ控制程序，并在实验室进行回路的组装搭接及调试，最终达到实验目的。
该实验具有以下一些特色： １．摆脱了过去实验单一、死板的模式，使实验更具有新意和活力。
２．采用先进的模块化实验教学系统，系统组合更加灵活方便。
３．设计、组装、调试三位一体，既培养了学生的创新意识，也使学生应用知识的能力、设计能力、动手能力、分析问题和解决问题的能力得到了充分的锻炼。
二、实验目的 １．了解和掌握基本气动控制系统的构成及各组成部分的原理。
２．了解常用气动控制元件的结构及性能，掌握单向节流阀的结构及工作原理，掌握气源装置及气动三联件的工作原理和主要作用。
３．学习和掌握气动回路的设计和搭接方法，学习和掌握电控阀及气控阀的原理及ＰＬＣ控制在系统中的应用方法。
４．培养设计、安装、联接和调试气动回路的实践能力。
三、实验内容及要求 采用ＰＬＣ进行气动回路的控制，模拟加热炉门的开闭动作。
其示意图如下： 实验内容及要求如下： １．掌握气动控制回路的设计、组装、调试的基本原理及方法。
２．设计气动回路，选择气动元件并进性回路的搭建、调试，模拟改变限位开关的位置以控制加热炉门的上升或下降，以达到模拟加热炉门的开闭动作。
３．气缸是在高温下工作的，所以密封件要选耐热性好的材料。
如在粉尘多的地力使用还考虑在气缸外部加上保护罩。
４．为了使加热炉内的温度不发生较大的变化，根据被加热物体尺寸的大小，应使炉门可以停止在任意的开度上。
气动控制实验报告
一、实验名称：气动控制综合实验二、实验目的1、进一步熟悉气动系统的组成，掌握气动回路的设计方法；2、掌握气动控制的基本原理及方法；3、熟练PLC的编程。
三、实验仪器：气缸CDM2L25-100-C73CL、移动台MY1C25G-100L-Z73L、回转台MSQB25A-A93L、夹紧台MHS3-25D-F9BL、定位锁紧缸CDLM2L25-100-Y-D-C73CL、加载缸CDM2L25-100-C73CL二位五通VQ1231-5-C6、三位五通VQ1531-5-C6换向阀、减压阀AR20-01BG、AW20-02BG-R、VEX1A33-01-BGN、压力比例阀ITV2050－032CL、节流阀AS1201F-M5-06S、AS2201F-01-06S、AS2211F-01-06S、日本光洋公司的SN32A 型PLC四、实验原理1气动系统气动系统实验台主要由负载缸CDM2L25-100-C73CL、移动台MY1C25G-100L-Z73L、回转台MSQB25A-A93L、夹紧台MHS3-25D-F9BL、定位锁紧缸CDLM2L25-100-Y-D-C73CL、加载缸CDM2L25-100-C73CL等几部分组成，方向控制阀采用了二位五通VQ1231-5-C6、三位五通VQ1531-5-C6换向阀，压力控制阀采用了减压阀AR20-01BG、AW20-02BG-R、VEX1A33-01-BGN，压力比例阀ITV2050－032CL，流量控制阀采用了节流阀AS1201F-M5-06S、AS2201F-01-06S、AS2211F-01-06S。
气动系统的控制采用PLC控制。
图1 1 气动实验台的结构图气动实验台的结构图气动实验台的结构图1.1.平衡缸平衡缸平衡缸2. 2. 2.气爪气爪气爪3. 3. 3.旋转缸旋转缸旋转缸4. 4. 4.气动滑台气动滑台5.5.溢流阀溢流阀溢流阀6. 6. 6.精密锁紧缸精密锁紧缸精密锁紧缸7. 7. 7.电气比例阀电气比例阀电气比例阀8. 8.负载缸负载缸9. 9. 9.手动阀手动阀手动阀 10. 10. 10.过滤减压阀过滤减压阀1111．电磁阀．电磁阀．电磁阀 12. 12. 12.指示灯及按钮指示灯及按钮指示灯及按钮 13.PLC 13.PLC 控制器控制器气动实验台的回路图如下图2所示：所示：图2 2 气动实验台的回路图气动实验台的回路图气动实验台的回路图2控制系统控制系统实验台控制系统采用日本光洋公司的SN32A 型PLC PLC，它有，它有16路输入、路输入、1616路输出，并带一个扩展槽。
气动回路实验
四、实训回路
缸1 缸2
ST1 1YA 2YA
ST2 3YA
ST3 4YA
ST4
双缸顺序动作回路
五、动作要求及操作 ㈠ 继电器自动控制 实验选择开关置于继电器位置 1．动作要求： 当选择开关置于继电器位置，气缸1活塞杆向前伸出，压下ST2 后，气缸2活塞杆向前伸出，压ST4后，缸1活塞杆缩回，压 ST1后，缸2活塞杆缩回，压下ST3后，缸1活塞杆又伸 出，…… 2．实训操作 ⑴ 将2个电控换向伐的插头1YA插入输出插座YA2，将2YA插入 YA1，将3YA插入YA4，将4YA插入YA3。 ⑵ 将4个行程开关的插头ST1插入行程开关插座XS4，将ST2插 入XS3，将ST3插入XS1，将ST4插入XS2。 ⑶ 接通电源，将实验选择开关置于继电器位，按动作要求操作。
四、实训回路
缸2
缸1
A 1YA
B
双缸同步回路 1
缸1
缸2
ST1
ST2
ST3
ST4
1YA
2YA
双缸同步回路 2
缸1
缸2
ST1
ST2
ST3
ST4
1YA
2YA
3YA
4YA
双缸同步回路 3
五、动作要求及操作
㈠ 继电器控制 实验选择开关置于继电器位置 1．动作要求： 实训⑴： 按下SB7，缸1、2同步伸出，再按SB7，缸1、2同步退回。 实训⑵和⑶： 当选择开关置于继电器位置，缸1、2同时伸出，压下ST2、ST4后，缸1、2同时退回， 压下ST1、ST3后，缸1、2同时伸出。 2．实训操作： 实训⑴： ① 将单电控换向阀电磁铁插头1YA插入输出插座YA7。 ② 接通电源，将实验选择开关置于继电器位置，按动作要求操作。 实训⑵： ① 将双电控换向阀电磁铁插头1YA插入输出插座YA2，将2YA插入YA1。 ② 将行程开关的插头ST1和ST2分别插入行程开关插座XS1和XS2。 ③ 接通电源，将实验选择开关置于继电器位置，按动作要求操作。 实训⑶： ① 将双电控换向阀电磁铁插头1YA插入输出插座YA2，将2YA插入YA1，将3YA插入 YA4，将4YA插入YA3。 ② 将行程开关的插头ST1、ST2、ST3、ST4分别插入行程开关插座XS1、XS2、 XS3和XS4。 ③ 接通电源，将实验选择开关置于继电器位置，按动作要求操作。
第十五章-气动程序系统设计
3、计算耗气量。 四、选择控制元件
1、确定控制元件的类型、型号、数量等。 2、确定控制元件的操作方式、通径大小等。 五、选择气动辅助元件
1、选择气动三联件、消声器等类型及型号。 2、确定管径、管长、管接头等形式及型号。 3、验算各种阻力损失，沿程损失和局部损失。 六、根据执行元件的耗气量、确定压缩机的容量
备
用
格
2、画动作状态线
1）动作状态线的起点：动作状态线的起点是该 动作的开始（动作状态线左边的竖线），用符号 “0”画出。
2）动作状态线的终点是该执行元件下一个动作 的开始（该执行元件下一个动作状态线左边的竖 线，即该执行元件下一个动作的起点），用符号 “x”画出。
3）用横向粗实线从左向右连接该执行元件的起点 到终点。
X -D
执行信号
备 用 格
如：执行元件为两个气缸
X-D
执行信号
备 用 格
第三步：在最上边一行从左至右以次填上1、2、3、4等， 并根据动作循环次序，在序号下面填上相应的动作状态。
X-D
1
2
3
4
执行信号
A1 B1 B0 A0
备 用 格
第四步：在X-D下面左边第一列，从上到下依次填上1、2、 3、4等，在 X-D下面左边第二列，根据动作循环次序， 每一行的
（四）气动回路图的绘制 1、根据逻辑原理图画出执行元件、控制阀
2、根据逻辑关系，连接各阀之间的气路。特别要
注意的是哪个行程阀为有源元件（即直接与气源相接），哪个行程间 为无源元件（即不能与气源相连）。其一般规律是无障碍的原始信号为有源 元件，而有障碍的原始信号，若用逻辑回路法排障，则为无源元件；若用辅 助阀排障，则只需使它们与辅助阀、气源串接即可。
7.气动行程程序控制回路设计
选择制约信号x的原则是：使x在m的障碍 段存在，即制约信号x的起点应选在有障信号m 执行段之后，m的障碍段之前；x的终点应选在 障碍信号m的障碍段之后，m的起点之前。
气动技术——7.气动行程程序控制回路设计(66)
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气动技术——7.气动行程程序控制回路设计(66)
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3） 用中间记忆元件排障
气动技术——7.气动行程程序控制回路设计(66)
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1） 采用机械活络挡铁或可通过式行程阀
用此方法不可把行程阀装在行程的末端， 而应留一段距离，以便挡铁或凸轮能通过。所 以此法不能用行程阀限制气缸的行程。
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上述方法排除障碍简单易行，可节省气动 元件及管路，适用于定位精度要求不高，活塞 运动速度不太大的场合。
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若在信号动作线上找不到直接可用来作制 约信号的信号时，可采用中间记忆元件排障。 即用中间记忆元件的输出信号作制约信号和有 障碍的信号m 相“与”排除掉m中的障碍段。 其消障表达式为： m
* t = m⋅ Kd
式中，m——有障碍的信号； m*——排障后的执行信号；
5
7．1．2
行程程序的表示法
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6
设：送(退)料缸为A缸,顶紧(退)缸为B缸，钻 进(退)缸为C缸，则上述程序可表示为 ：
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7
上述程序还可进一 步简化表示为：
A 0 A B C C B 1 1 1 0 0
气动技术——7.气动行程程序控制回路设计(66)
1
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河南工业大学机械工程实验教学中心典型案例视频简介 目 录 １．气动回路设计及搭接实验…………………………………………………………１ ２．带传动的滑差率与效率测定实验………………………………………………１３ ３．在大型工具显微镜上测量螺纹量规……………………………………………１４ 气动回路设计及搭接实验——模拟加热炉炉门的行程控制一、实验特色 本实验为设计性实验。
通过学生对系统功能的理解，结合课堂上所学的理论知识，根据现有的实验设备及元器件，自行设计出完成规定功能的气动系统回路，同时设计ＰＬＣ控制程序，并在实验室进行回路的组装搭接及调试，最终达到实验目的。
该实验具有以下一些特色： １．摆脱了过去实验单一、死板的模式，使实验更具有新意和活力。
２．采用先进的模块化实验教学系统，系统组合更加灵活方便。
３．设计、组装、调试三位一体，既培养了学生的创新意识，也使学生应用知识的能力、设计能力、动手能力、分析问题和解决问题的能力得到了充分的锻炼。
二、实验目的 １．了解和掌握基本气动控制系统的构成及各组成部分的原理。
２．了解常用气动控制元件的结构及性能，掌握单向节流阀的结构及工作原理，掌握气源装置及气动三联件的工作原理和主要作用。
３．学习和掌握气动回路的设计和搭接方法，学习和掌握电控阀及气控阀的原理及ＰＬＣ控制在系统中的应用方法。
４．培养设计、安装、联接和调试气动回路的实践能力。
三、实验内容及要求 采用ＰＬＣ进行气动回路的控制，模拟加热炉门的开闭动作。
其示意图如下： 实验内容及要求如下： １．掌握气动控制回路的设计、组装、调试的基本原理及方法。
２．设计气动回路，选择气动元件并进性回路的搭建、调试，模拟改变限位开关的位置以控制加热炉门的上升或下降，以达到模拟加热炉门的开闭动作。
３．气缸是在高温下工作的，所以密封件要选耐热性好的材料。
如在粉尘多的地力使用还考虑在气缸外部加上保护罩。
４．为了使加热炉内的温度不发生较大的变化，根据被加热物体尺寸的大小，应使炉门可以停止在任意的开度上。
５．为了保证汽缸能在任意位置上停止留，应采用“Ｏ”型中位机能的三位换向阀。
四、实验设备及元器件 该实验采用ＸＩＯＵ．ｃｏｍ气动－ＰＬＣ控制实验台。
ＸＩＯＵ．ｃｏｍ气动－ＰＬＣ控制实验室是根据《液压与气压传动》、《气动控制技术》等通用教材内容要求设计而成。
该系统除了可以进行常规的气动基本控制回路实验外，还可进行模拟气动控制技术应用实验、气动技术课程设计，以及可编程序控制器 （ＰＬＣ）学习及其基本应用实验等，是机电完美结合的典型实验设备。
该系统可作为机、电、气一体化的综合实验台。
学生通过实际操作实验及课程设计，可以准确、形象、深入地了解、掌握气动元件的结构、气动回路的控制原理及设计方法等。
还可以通过实验掌握ＰＬＣ可编程序控制器的功能、控制原理及编程技巧等。
ＸＩＯＵ．ｃｏｍ气动－ＰＬＣ控制 实验台 ＰＬＣ控制气动回路实例 气动元件 电源单元 ＰＬＣ控制单元 输入／输出控制单元 带传动的滑差率与效率测定实验一、实验特色 本实验为模块化教学，实验教学与理论教学相结合、传统实验与现代实验方法相结合。
同时运用多媒体技术同步检查实验数据的正确性，以便及时修正并把正确的曲线绘制出来。
二、实验目的 １． 了解带传动试验台的结构和工作原理。
2. 掌握转矩、转速、转速差的测量方法，熟悉其操作步骤。
3. 观察带传动的弹性滑动及打滑现象。
4. 了解改变预紧力对带传动能力的影响三、实验内容与要求 1、测试带传动转速n1、n2和扭矩T1、T2。
2、计算出输出功率P2、滑动率e、效率h。
3、绘制P2—e滑动率曲线和P2—h效率曲线。
四、带传动实验台的结构及工作原理 带传动实验台是由机械、电器箱和负载箱三部分组成。
其间由航空插座与导线连接。
如图1所示： １—皮带预紧装置 ２—主动带轮 ３—测速传感器 ４—直流电机 ５、７一测转矩 ６—传动带 ８一从动轮 ９一直流发电机 １０—测速传感器 １１一连接电缆（２根） １２—电气箱 Ｉ３一负载箱 １４连接导线（２根） 1．机械部分：包括主动部分和从动部分。
（1）主动部分包括：355W 直流电动机“4”和其主轴上的主动带轮“2”，带预紧装置“l ”，直流电机测速传感器“3”及电动机测矩传感器“5”。
电动机安装在可左右直线滑动的平台上，平台与带预紧力装置相连，改变预紧装置“l ”的砝码重力，就可改变传动带的预紧力。
（2）从动部分包括：355W 直流发电机“9”和其主轴上的从动带轮“8”，直流发电机测速传感器“10”及直流发电机测矩传感器“7”，发电机发出的电量，经连接电缆送进电器控制箱“12”，再经导线“14”与负载箱“13”连接。
2．负载箱：由8只40W 灯泡组成，改变负载箱上的开关，即可改变负载大小。
3 电器箱：实验台所有的控制、测试均由电器控制箱“12”来完成（其原理参见图２），旋转设在面板上的调速旋纽，可改变主动轮和被动轮的转速，并由面板上的转速计数器直接显示。
直流电动机和直流发电机的转动力矩也分别由设在面板上的计数器显示出来。
图1 带传动实验台 ４．实验台的工作原理： 传动带装在主动轮和从动轮上，带传动是依靠带与带轮接触表面产生的摩擦力来传递运动和动力的。
由于工作时带两边的拉力不相等（F1>F2），这样就使得带在沿带轮接触弧上各个位置所产生的弹性变形也各不相同，从而使带（弹性元件）在运转过程中相对于带轮表面必然产生一定的微量滑动。
其滑动量的大小通常用滑动率e%来表示。
实验台直流电动机和发电机均由一对滚动轴承支撑，而使电机的定子可绕轴线摆动，从而通过测矩系统，直接测出主动轮和从动轮的工作转矩T 1和T 2。
主动轮和从动轮的转速n 1和n 2是通过调速旋纽来调控，并通过测速装置直接显示出来。
这样，就可以得到在相应工况下的一组实验结果： 带传动的滑动系数：e =100%式中i 为传动比，由于实验台的带轮直径D 1=D 2＝120mm ，i=1。
所以图２ 电器箱 e =×100%带传动的传动效率：=100% 式中： P 1、P 2—一主动轮的功率随着发电机负载的改变，T 1、T 2和n 1、n 2值也将随之改变。
这样，可以获得几个工况下的e 和h 值，由此可以给出这组带传动的滑动率曲线和效率曲线。
改变带的预紧力F 0，又可以得到在不同预紧拉力下的一组测试数据。
显然，实验条件相同且预紧力F 0一定时，滑动率的大小取决于负载的大小，F 1与F 2之间的差值越大，则产生弹性滑动的范围也随之过大。
当带在整个接触弧上都产生滑动时，就会沿带轮表面出现打滑现象，这时，带传动已不能正常工作。
显然，打滑现象是应该避免的。
滑动曲线上临界点（A 和B ）所对应的有效拉力，在不产生打滑现象时带所能传递的最大有效拉力。
通常，我们以临界点为界 实验证明，不同的预拉力具有不同的滑动曲线。
其临界点对应的有效拉力也有所不同。
从图３可以看出，预紧力增大，其滑动曲线上的临界点所对应的功率Ｐ２也随之增加，因此带传递负载的能力有所提高，但预紧力过分增大势必对带的疲劳寿命产生不利的影响。
五、带传动实验台主要技术参数 直流电机功率为 ３５５Ｗ 调速范围 ５０￣１５００ｒｐｍ 最大负载转速下降率 ≤５％ 初拉力最大值为 ３Ｋｇ 皮带轮直径 Ｄ１＝Ｄ２＝１２０ｍｍ 发电机负载 ０Ｗ、４０Ｗ、８０Ｗ、１２０Ｗ、１６０Ｗ、２００Ｗ、２４０Ｗ、２８０Ｗ、３２０Ｗ 六、安装调试和实验操作 １． 实验台应安装在水平平台上。
图３ 带传动滑动曲线图４滑动曲线及效率曲线 ２．为了安全，请务必接好地线。
３．接通电源前，先将实验台的电源开关置于“关”的位置，检查控制面板上的调速旋钮，应将其逆时针旋转到底，即置于电动机转速为零的位置。
４．将传动带套到主动带轮和从动带轮上，轻轻向左拉移电动机，并在预紧装置的砝码盘上加２Ｋｇ重量的砝码（要考虑摩擦力的影响）。
５．启动电脑，启动带传动测试软件，进入皮带传动实验台软件封面。
６．接通实验台电源（单相２２０Ｖ），打开电源开关。
７． 点击进入皮带传动实验台软件封面非文字去，进入皮带传动实验说明界面。
８． 单击“实验”按钮，进入皮带传动实验分析界面。
９． 单击“运动模拟”按钮，可以清楚观察皮带传动的运动和弹性滑动及打滑现象。
１０．顺时针方向缓慢旋转调速旋钮，使电动机转速由低到高，直到电动机的转速显示为ｎ１≈１１００转／分为止（同时显示出ｎ２），此时，转矩显示器也同时显示出两电机的工作扭矩Ｔ１、Ｔ２。
１１．待稳定后，单击“稳定测试”按钮，实时稳定记录皮带传动的实测结果，同时将这一结果记录到实验指导书的数据记录表中。
１２．点击“加载”按钮，使发电机增加一定量的负载，并将转速调到ｎ１≈１１００转／分，待稳定后，单击“稳定测试”按钮，同时将测试结果ｎ１、ｎ２和Ｔ１、Ｔ２记录到实验指导书的数据记录表中。
重复本步骤，直到ε％≥１６％￣２０％为止，结束本实验。
１３．单击“实测曲线”，显示皮带传动滑动曲线和效率曲线。
１４．增加皮带预紧力到３Ｋｇ（增加砝码重量），再重复以上实验。
经比较实验结果，可发现带传动功率提高，滑动率系数降低。
１５．实验结束后，首先将负载卸去，然后将调速旋钮逆时针方向旋转到底，关掉电源开关，然后切断电源，取下带的预紧砝码；退出测试系统，并关电脑。
１６．整理实验数据，写出实验报告。
七、绘制滑动率曲线和效率曲线 用获得的一系列Ｔ１、Ｔ２ 、ｎ１、ｎ２值，通过计算又可获得一系列e、h和Ｐ２ （Ｐ２＝ Ｔ２ ×ｎ２）的值。
然后可在坐标纸上绘制Ｐ２—e 和Ｐ２—h关系曲线，如图５所示。
1—滑动率曲线 2—效率曲线图５带传动滑动率曲线和效率曲线 从图上可以看出，e 曲线上的Ａ０点是临界点，其左侧为弹性滑动区，是带传动的正常工作区。
随着负载的增加，滑动系数逐渐增加并与负载成线性关系。
当载荷增加到超过临界点Ａ０后，带传动进入打滑区，带传动不能正常工作，所以应当避免。
带传动实验报告 班级学号 姓 名 实验日期 同组人 指导教师 成 绩 （一）计算式滑动率ee =效率h=式中：T1、T2为主、从动轮转矩（N×mm）n1、n2为主、从动轮转速（r/min）（二）思考题１．带传动的弹性滑动和打滑现象有何区别？它们各自产生的原因是什么？ ２．带传动的张紧力对传动力有何影响？最佳张紧力的确定与什么因素有关？ ３．带传动的效率如何测定？试解释传动效率和有效拉力的关系？ ４．带传动的滑动率如何测定？分析滑动率曲线与效率曲线的关系，如何确定有效拉力的最佳值？ ５．测量弹性滑动的精确度如何分析？试提出另一种测量弹性滑动的方法。