基于AirTAC氣動元件實(shí)驗(yàn)臺的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目開發(fā)與研究

引言：利用AirTAC氣動元件實(shí)驗(yàn)臺進(jìn)行實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開發(fā)與研究，包括純氣壓傳動控制項(xiàng)目、傳統(tǒng)繼電器控制氣壓傳動項(xiàng)目、PLC控制氣壓傳動項(xiàng)目。在教學(xué)過程中，學(xué)生可以通過這些實(shí)驗(yàn)，綜合運(yùn)用所學(xué)的機(jī)、電、氣專業(yè)知識，融會貫通，提高自身技能。

隨著我國現(xiàn)代化建設(shè)的推進(jìn)與發(fā)展，自動化技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用。而氣動技術(shù)的采用是實(shí)現(xiàn)低成本自動化的主要途徑，目前氣動技術(shù)已廣泛地應(yīng)用于各種自動化生產(chǎn)線中。隨著高等學(xué)校教育改革的不斷深入，創(chuàng)新能力的培養(yǎng)日益受到人們的重視，高等學(xué)校對學(xué)生的培養(yǎng)要求也在不斷的變化，越來越注重實(shí)踐環(huán)節(jié)的培養(yǎng)?！兑簤号c氣動》是高等院校機(jī)械類大專業(yè)的重要技術(shù)基礎(chǔ)課程之一，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是該課程的重要組成部分。但由于傳統(tǒng)的液壓回路教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺功能單一，采用的控制技術(shù)落后，自動化程度低；元件和管路在實(shí)驗(yàn)臺上的位置改變不方便，不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，也不利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，影響了他們探索創(chuàng)新能力的發(fā)揮。為了使學(xué)生掌握機(jī)電一體化的專業(yè)技能，我們建立了氣壓傳動實(shí)驗(yàn)室，設(shè)備為數(shù)臺氣動元件實(shí)驗(yàn)臺。

一、氣動元件實(shí)驗(yàn)臺的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目示例

在工業(yè)自動化生產(chǎn)中，通常會用到氣缸的順序控制，比如首先氣缸A伸出，到位后氣缸B伸出，到位后氣缸B縮回，到位后氣缸A縮回。以此項(xiàng)目的單周期控制系統(tǒng)為例，分別進(jìn)行如下設(shè)計(jì)。

（一）純氣壓傳動控制

圖1 純氣壓傳動氣動回路

如圖1所示為純氣動控制回路。動作過程如下：按下兩位三通手動閥后，雙氣控閥1處于左位，氣缸A伸出，當(dāng)其活塞桿碰到兩位三通行程閥S2后，雙氣控閥2處于左位，氣缸B伸出，當(dāng)其活塞桿碰到兩位三通行程閥S4后，雙氣控閥2處于右位，氣缸B縮回，當(dāng)其活塞桿碰到兩位三通行程閥S3后，雙氣控閥1處于右位，氣缸A縮回。如果擴(kuò)展其功能為連續(xù)運(yùn)行，則可將兩位三通手動閥換成兩位三通行程閥S1即可。

（二）繼電器控制氣壓傳動

圖2 電控氣動回路

圖3 電氣控制電路圖

如圖2所示為繼電器控制的氣動回路，在A缸的縮回和伸出位置分別裝兩個(gè)磁感應(yīng)開關(guān)LS1和LS2 ，在B缸的縮回和伸出位置分別裝兩個(gè)磁感應(yīng)開關(guān)LS3和LS4。圖4所示為電氣控制電路圖。動作過程如下：按下啟動按鈕SB1，電磁閥1的YV0線圈得電，電磁閥1處于左位。氣缸A伸出，當(dāng)伸出到位被磁感應(yīng)開關(guān)LS2檢測到后，電磁閥2的YV2線圈得電，氣缸B伸出，當(dāng)伸出到位被磁感應(yīng)開關(guān)LS4檢測到后，電磁閥2的YV3線圈得電，氣缸B縮回，當(dāng)縮回到位被磁感應(yīng)開關(guān)LS3檢測到后，電磁閥1的YV1線圈得電，氣缸A縮回。如果擴(kuò)展其功能為連續(xù)運(yùn)行，則可利用磁感應(yīng)開關(guān)LS1和按鈕SB1并聯(lián)實(shí)現(xiàn)。

（三）PLC控制氣壓傳動

PLC具有可靠性高、靈活、抗干擾能力強(qiáng)、環(huán)境適應(yīng)性好等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)控制方面的應(yīng)用越來越廣泛，因此讓學(xué)生熟悉PLC的應(yīng)用非常重要。本項(xiàng)目采用三菱FX32-MR。PLC控制的氣動回路和繼電器控制的氣動回路相同，如圖2所示。

圖4 PLC控制流程圖

二、結(jié)束語

該項(xiàng)目實(shí)例采用了幾種不同的方法對氣壓傳動進(jìn)行控制，可使學(xué)生深入地理解氣壓傳動回路的設(shè)計(jì)方法，掌握繼電器控制、PLC控制在氣壓傳動中的應(yīng)用。在此單周期運(yùn)行基礎(chǔ)上，還可以進(jìn)行功能拓展，實(shí)現(xiàn)連續(xù)的循環(huán)動作。除此之外，氣動元件實(shí)驗(yàn)臺還可以設(shè)計(jì)若干相關(guān)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，比如單作用氣缸換向回路、雙作用氣缸換向回路、壓力控制回路、單作用氣缸速度控制回路、雙作用氣缸速度控制回路（單向調(diào)速、雙向調(diào)速）、緩沖回路、計(jì)數(shù)回路、安全保護(hù)回路、延時(shí)回路等。

在整個(gè)理實(shí)一體化教學(xué)的過程中，機(jī)、電、氣技術(shù)相結(jié)合，學(xué)生所學(xué)的知識可以得到綜合運(yùn)用。這樣不但鞏固了他們的理論知識，而且激發(fā)了他們的創(chuàng)新思維和創(chuàng)造能力，使他們能夠快速掌握先進(jìn)的機(jī)電氣一體化技術(shù)，為現(xiàn)代化建設(shè)培養(yǎng)人才。

參考文獻(xiàn)

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