气动PLC控制实验室配置方案

 　　1、项目建设的必要性
　　1．学院评建和教学的需要
　　气动控制实训室是一个专业实训室，主要用于机电一体化技术专业和其他相关专业的实践教学和技能培训。该实训室配备了各种气动控制设备和教学实验台，如气源处理设备、气信号输入及处理组合单元、稳压电源、电信号输入及处理组合单元、电信号处理单元等。
　　在气动控制实训室内，学生可以进行电气控制、交互控制等实训项目，学习气动控制系统的组成和工作原理，掌握气动元件的选型、气路的连接和阀门控制等技能。此外，学生还可以进行气动换向控制回路、气动逻辑控制回路、气动行程控制回路等多种气动控制回路的搭接与调试，培养动手能力和线路设计能力。
　　气动控制实训室还承担着为各类电气控制类技能大赛提供训练支持的任务，同时也为电气自动化技术专业各年级学生提供气动控制技术实训的机会。通过实训，学生可以更好地理解和掌握气动控制设备结构、方法、作用和工作原理方面的知识，为将来从事与电气自动化、机械相关的设计、制造、维修等工作打下良好的基础。
　　目前，学校实践教学条件远远不能满足评建的需要，因此需要增补建设相关实验实训室，同时，本项目的建设也能够满足电气自动化设备安装与维修、机电设备安装与维修2个预备技师专业的教学基本要求。
　　坚持学习培训与社会实践相结合、与生产劳动相结合的教育思想，奉行服务于学生成才，服务于劳动就业、服务于社会和企业用工需求的宗旨。特别是近几年来，我校以关于加快技能人才培养的精神为指导，从思想上、思路上、举措上保证专业方向，立足职教，紧贴市场需求。
　　2.高技能型人才培养的需要
　　气压传动是一门理论性和实践性很强的机械类专业课程,具体教学过程会涉及流体力学,工程热物理,控制系统等专业知识,是培养学生工程能力,创新能力以及解决复杂问题能力的一个有效载体。在教学过程中,基于对卓越工程师的要求,通过教学内容,教学方式,考核方式的改革以及实验内容的设置,发挥学生的主体地位,引导其积极的思考,培养其工程创新能力。有效的利用课程设计及实践环节,培养学生协同沟通能力,解决实际问题的能力。
　　气压传动是应用较为多的专业之一，针对新的专业课程体系等情况,我校围绕《液压与气压传动》课程,根据长期的教学实践从教学方法、实践教学环节和教学考核等方面进行了改革,以学生能力成长为核心,运用现代化的教学手段改革教学模式和方法,构建技能训练与研究能力培养相结合的教学内容和实验训练,多元化的新型考核评价体系,激发学生的求知欲,促进学生创新意识和实践能力提高。
　　在数控技术、工业机器人、电气设备安装与维修等专业人才需求中，需求量最大的是基础的操作及维护人员以及掌握基本液压与传动应用技术的调试工程师和更高层次的应用工程师，中国机械工业联合会的统计数据表明，中国当前机液压与传动应用人才缺口大，增速高。因此，液压与传动技术专业人才的培养，要更加着力于应用型人才的培养。
　　2、项目建设的可行性
　　（1）项目预算的合理性及可靠性分析
　　项目的主要工作思路与设想：经过前期充分调研、考察，听取专家意见，已经形成了可行的技术方案。
　　（2）项目预算的合理性及可靠性分析
　　项目经费支出主要包括软件开发和购置费等。预算金额都是根据相关的文件标准确定。学校有专门的专项经费审计监督制度。
　　此项目在实施上目标明确，措施得当，具有很强的可操作性。
　　（3）项目预期效益的持久性分析
　　项目实施后能在8年以上满足学校持续性使用要求。
　　3、项目建设的预期效果
　　预期经济效益，实训基地建成后将促进本单位教学、研究与实际应用接轨，为进一步提高教学质量和课程革新打下坚实的基础，培养符合企业要求的合格毕业生100人/年。
　　预期社会效益，开设公共选修课程，为学生提供实验实训和毕业研究的场地，学生可以通过这个平台接触液压与气动传动设备，让学生更为直观的掌握液压与气动原理，为以后学生就业工作提供技术支持。进一步提高我院的科学研究体系、教学研究体系和教学实验能力。为社会提供技术服务和下岗职工再就业培训、农村劳动力转移培训服务等，以期获得显著的社会效益。
　　可进行的实验项目有：
　　气压传动类：双作用气缸手动换向回路、双作用气缸电磁换向回路、单作用气缸速度控制回路、双作用气缸节流调速回路、电气联锁往复动作回路等实验项目。

一、概述
  气动PLC控制教学实验台是根据《液压气动传动技术与实训》、《气动控制技术》等通用教材设计而成，适用于机械类、机电类本科生课程实验和毕业设计（论文）。气动PLC控制教学实验台采用可编程控制器（PLC）和工业气动元件、执行模块为一体，除可进行常规的气动基本控制回路实验外，还可以进行气动-电气控制回路应用实验、气动-PLC控制回路等气动技术课程设计。 二、主要特点：
1.元件模块化：每个气动元件成独立模块，配有方便安装的底板，可随意在“T”型槽通用铝合金型材板上组建各种实验回路，操件简单快捷。
2.连接方式：接头采用快速式，安装、拆卸时可靠简便省时。
3.气动元件：工业气动元件，性能可靠、安全。精度高、使用寿命长。
4.系统环境：低噪音（超静音）的工作泵站，提供一个安静的实验环境（噪声< 50 分贝）。
5．可扩展实验：
为了适应学校实验教学改革的要求，减少验证性实验，增加设计性、综合性、探索性实验，开发学生自主创新思维，除了可以完成气压的基础实验以外，还应与机械类实验项目结合起来；在保证设备稳定的情况下提供极强的可扩展性，大铝合金面板组装平台为扩展提供了必要的硬件基础。
该设备能适应现代实验教学的先进性、开放性和可扩展性三个层次的实验教学要求。充分体现该设备的机电一体化教学的多功用性。
A．在保证现有实验的前提下还可进行液压元件的搭接，进行相应的液气综合实验；
B．在硬件支撑下还可实现送料机构、挖掘机机构等扩展实验。
6．兼容性
A． 气动PLC控制教学实验台可同MPS自动化物流系统、FMS柔性系统进行兼容组合。
B．实验台电控部分、硬件部分可方便的进行升级及拓展模块的搭接、连接方式友好可供多类机电模块、液、气模块进行组合实验。如：回转送料机构，机械手、运输线自动化；与电子仿真软件相接合，可模拟各类机械应用，如风力发电机中比例阀的应用、插装阀的工作原理及应用机械升降机的应用等等，并且可以根据老师上课的内容进行编辑
8．多种控制方式：纯气动（手动）控制回路、采用继电器的电控气动回路、采用可编程控制器的电控气动回路、组态控制回路（需搭接相应软件、硬件）
9.系统安全性能：额定工作压力为1.0Mpa，是安全的低压实验系统。电源带漏电保护，漏电（漏地电流超30mA自动断电），缺相，自动断开总电源，控制电路均为24V直流安全电压
三、技术性能
1、输入电源：单相三线制～220V±10%  50Hz
2、温度：-5℃～+40℃，相对湿度＜85%
3、装置容量：＜1.5KVA
4、外形尺寸：1600mm×700mm×1760mm
四、实验项目：
1、单作用气缸的换向回路
2、双作用气缸的换向回路
3、单作用气缸速度控制回路
4、双作用气缸单向调速回路
5、双作用气缸双向调速回路
6、速度换接回路
7、缓冲回路
8、二次压力控制回路 
9、高低压转换回路
10、计数回路
11、延时回路
12、过载保护回路
13、互锁回路
14、单缸单往复控制回路
15、单缸连续往复动作回路
16、直线缸顺序动作回路
17、多缸顺序动作回路
18、双缸、同步动作回路
19、多缸联动回路
20、卸荷回路
21、或门型梭阀的应用回路
22、快速排气阀应用回路
23、PLC的指令编程，梯形图编程的学习及应用
24、PLC编程软件的学习和使用
25、PLC与计算机的通讯，在线调试、监控
26、PLC控制的液压基本回路（优化控制）
五、部分Festo 软件回路及图库



六、实验台组成：
　  实验台由实验台架、工作泵站、气动元件、主机箱等几部分组成。
1.实验台架：
实验台架规格为1600（长）*700（宽）*1760（高），实验台架主体结构全部采用高性能表面氧化的铝型材及一次成型铝压铸框架连接构件，连接构件采用压铸成型工艺（非焊接工艺），经机加工、抛丸、喷砂、表面静电喷涂工艺，安装方便、快捷，用户可自行DIY组装。桌体立柱采用工业铝型材成型工艺，表面氧化处理，截面尺寸：70×70mm，四面带槽，槽宽约8mm，端部配套模具成型塑料堵头。桌面采用25mmE1级三聚氰胺饰面板，桌面板下设支撑框架，承受力不少于200kg。配备储存柜，存放实训挂箱等，储存柜底部4只高强度万向可制动PU脚轮，方便移动。实验台架整体简约不简单，高端大气，符合现代化产品审美和发展趋势。
实验桌后面二支桌脚向上延伸，配上侧面三角形斜面钣金框架及带T槽铝合金操作面板组成实训操作屏，实训时固定气动控制模块等，实验台架顶部安装实验主机箱，主机箱提供实验时的时间继电器、可编程控制器、控制按钮、接近开关、直流电源等。
          
2.主机箱：
①　安全保护：外部电源经漏电开关与熔断器输入，经实验台供电。
②　时间继电器模块：提供一组数显0-999S时间继电器，根据实验需要设定常开常闭时间。
③　继电器控制模块：提供二路继电器控制模组。
④　可编程序控制器(PLC)：三菱FXS20MR系列，I/O口20点，继电器输出形式，电源电压：AC 220V/50Hz,控制电压为DC24V，设有手动，自动，顺序等控制功能.
3.静音工作泵站：
①　气泵输入电压：AC 220V/50Hz
②　电机功率：550W
③　额定输出压力：1.0Mpa
④　气泵容积：20L
⑤　工作噪声：< 40分贝
4.气动元件：
　  以圣大气动元件为主，配置详见附件。
气动元件均配有过渡底板，可方便、随意地将元件安放在实验面板（面板带“Ｔ”沟槽形式的铝合金型材结构）上。回路搭接采用快换接头，拆接方便快捷。　　
五、气动PLC控制教学实验台配置清单
（一）操作台基础硬件
 

序号	名  称	规 格 型 号	数 量	备 注
1	实验台（铝合金“T”型槽面板）	1600mm x 700mm x 1760mm	1套	自制
2	过渡底板	化纤ABS 精制模具压注成型	1套	附在阀上
3	专用铝合金面板	铝合金带“T”型配合过渡底板进行搭接	1套	安装在实验台上
4	静音空气压缩机	气泵输入电压：AC 220V/50Hz 电机功率：125W 额定输出压力：1.0Mpa 气泵容积：10L 工作噪声：< 40分贝 带自动断电保护装置	1台	奥突斯
5	过滤、调压组件	接管口径：1/8” 额定流量: 650L/min 滤心精度 40ū 调节压力0.05-0.85MPa 最大可调压力0.9 MPa 滤水容量15cc 给油容量25cc	1套	品牌： 圣大 AC200
6	带压力表调压阀	接管口径：1/8” 额定流量: 650L/min 调节压力范围：0.05-0.85MPa 最大可调压力：0.95 MPa 本体材质：铝合金压铸成型	1只	品牌：圣大 AR2000

 
（二）元件基本配置

序号	名  称	参 数 规 格	数 量	备 注
1	复动式不锈钢单作用气缸	动作形式：活塞复动式  使用压力范围：1-9.0 kgf/cm2  速度范围：50 – 800mm/s 行程 :75mm 接管口径：1/8”	1只	品牌：圣大 MSAL20-75-S
2	复动型不锈钢单出杆双作用气缸	动作形式：活塞复动式  使用压力范围：1-9.0 kgf/cm2  速度范围：50 – 800mm/s 行程 :100mm接管口径：1/8”	2只	品牌：圣大 MAL20-75-S
3	气缸固定脚座	MA20-LB	6只	自制
4	二位三通单电磁换向阀常开	线圈位数：单头双位置 弹簧复位 动作方式：内部先导式 工作压力：0.15-0.85 MPa 耗电量：AC2.5VA DC2.5W 最高动作频率：5次/秒 最短劢磁时间：0.05秒 接管口径：进气＝出气＝排气＝1/8”	1只	品牌：圣大 3V210-08-NO
5	二位五通单电磁换向阀	线圈位数：单头双位置 弹簧复位 动作方式：内部先导式 工作压力：0.15-0.85 MPa 耗电量：AC2.5VA DC2.5W 最高动作频率：5次/秒 最短劢磁时间：0.05秒 接管口径：进气＝出气＝1/8”	2只	品牌：圣大 4V210-08
6	二位五通双电磁换向阀	线圈位数：双头双位置 电控复位 动作方式：内部先导式 工作压力：0.15-0.85 MPa 耗电量：AC2.5VA DC2.5W 最高动作频率：5次/秒 最短劢磁时间：0.05秒 接管口径：进气＝出气＝排气＝1/8”	1只	品牌：圣大 4V220-08
7	中封式三位五通电磁换向阀	线圈位数：双头三位置封闭型 动作方式：内部先导式 工作压力：0.15-0.85 MPa 耗电量：AC2.5VA  DC2.5W 最高动作频率：5次/秒 最短劢磁时间：0.05秒 接管口径：进气＝出气＝排气＝1/8”	1只	品牌：圣大 4V230-08
8	二位五通单气控换向阀	结构：滑阀, 单向气控, 弹簧复位 压力范围：0.15-0.85 MPa 额定流量 1 (p)→4 (A)500 l/min	2只	品牌：圣大 4A210-08
9	二位五通双气控换向阀	结构：滑阀, 双向气控 压力范围：0.15-0.85 MPa 额定流量: 1(p)→2 (A)500 l/min 1(p→4 (A) 500 l/min	2只	品牌：圣大 4A220-08
10	中封型二位五通双气控换向阀	结构：滑阀, 双向气控 压力范围：0.15-0.85 MPa 额定流量: 1(p)→2 (A)500 l/min 1(p→4 (A) 500 l/min	1只	品牌：圣大 4A230-08
11	二位五通手动换向阀	动作方式：直动式 使用压力范围：0-0.8MPa 拉口口径：进气＝出气＝排气＝1/8”	1只	品牌：圣大 4H210-08
12	可调单向节流阀	接管口径：1/8” 标准额定流量: （p）→ (A)400L/min 调节压力范围：0.05-0.95MPa	2只	品牌：亚德克 ASC-08V
13	或门逻辑阀（梭阀）	接管口径：1/8” 使用压力范围0-1.0MPa 额定流量X, Y→A  500 l/min	2只	品牌：圣大 ST-01
14	与门逻辑阀（双压阀）	接管口径：1/8”                                                                                 使用压力范围0-1.0MPa 额定流量X, Y→A  500 l/min	２只	新恭
15	快速排气阀	接管口径：1/8” 使用压力范围0-1.0MPa 额定流量1(p)→2 (A)    300 l/min 2 (A)→3(R)     390 l/min	1只	品牌：圣大 QE-01
16	平圆型按钮式机械阀常闭式	位通数：二位五通 动作方式：直动式 弹簧复位 使用压力范围：0-0.8MPa 接管口径：1/4” 额定流量(p)→ (A) 60 l/min	2只	品牌：圣大 MP5
17	滚轮型杠杆式机械阀常开式	位通数：二位五通 动作方式：直动式 弹簧复位 使用压力范围：0-0.8MPa 接管口径：1/4” 额定流量(p)→(A)  60 l/min	2只	品牌：圣大 MP5

（三）电气模块

1	时间继电器模块	显示     LED显示三位，0-999S 输出       常闭开关一组 常开开关一组 暂停一组 工作电压：AC220V	1套	ZN48
2	可编程序控制器	FX1S-20MR	1个	三菱
3	可编程序控制通讯电缆	SC-09	1条	三菱
4	中间继电器模块	3组(每组3常开1常闭)；接线插座为φ10mm安全性插座，面板为5mm进口绝缘板	3组	Omron欧姆龙
5	接近开关电感式（带插头线）	开关电压                       5-30 VDC 残余波纹                       最大 10% 额定开关距离                     4 mm 开关频率                       最大100 Hz 输出：    无接点/电晶体NPN输出 输出电流                       最大200 Ma 开关容量                       最大 4.8 W	4个	沪光
6	启停模块	220V 50HZ交流电压带漏电保护断路器 带上电指示	1套	HGG（海格）
7	按钮模块	φ16mm大按钮 红绿黄各4	1套	上海远大
8	稳压电源模块	台湾 DC24V 5A ；接线插座为φ10mm安全性插座，面板为5mm进口绝缘板	1套	台湾明纬

（四）配件

1	L型支架	自制	4只	自制
2	过渡接头	转换接头	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	气管	PUO0425（桔）	50米	4
6	管塞	PP-4	15只	PP-4
7	专用工具	活口扳手、螺丝刀、六角扳手、剪刀等	1套	沪工等