液压与气动PLC控制综合实训装置

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技术文章

作者：管理员发布时间：2024-05-24 10:52:31

　　 MYYA-12C液压与气动PLC控制综合实训装置是根据用户的需求，在充分利用现有实验设备的基础上，而设计的别具一格的双面组合气动——液压实验台。本实验台提供两组不同的气、液元件，同时进行各自独立的实验。即减低了采购成本和又节约了实验用地，在保证具备两组完整实验的基础上，有效的节约了资源，具有较高的性价比！

A面：透明液压PLC控制部分

一、概述
该实验台所有的透明液压元件均采用进口透明有机玻璃材料应现代加工工艺制作而成，可清晰直观的观察和了解到液压元件的内部结构原理及液压传动回路的工作过程。
该系统既可对单个液压元件的结构、工作原理及性能进行教学，也可以对常见基本回路的实验演示学习，同时也可以进行液压系统的课程设计和毕业设计。
二、主要特点:
1.实验台结构：主体70*70mm特制铝型材制作，表面氧化工艺处理美观大方，桌面由整块钢板制作并预留漏油槽，坚固耐用且清洁方便；为适应可扩展实验的需要，特提供超大面板(铝质“T”型面板尺寸 ) 可供两组同学进行各自的实验。
2.阀体材料：日本进口旭化成（PMMA 80N）光学级注塑级PMMA有机玻璃加工制成，外形尺寸和实物相当，该材料透光率93% 耐温:-30+70度标准:SGS/ROHS环保认证角度:15，优良的耐热性，力学强度好，耐侯性、耐化学药品性能好；无化工污染环境使用十年至二十年的时间不会发黄、龟裂、变形；方便师生清晰的观察到液压传动装置的内部构造和油路。
3．电磁阀：根据电磁阀使用的特性，（电磁阀随着工作时间的延长，温度会逐渐升高，造成由有机玻璃制成的透明阀体产生热效应及久而久之造成的材料局部物理特性发生改变造成泄漏的现象）海川公司的技术部设计了独特的散热模块，将阀体发热部分的温度控制在60度以内，进而避免了由此造成的泄漏事件。
4.插接方式：闭合式防漏快插接头采用JB/ZQ4434-86生产标准的　双开闭式液压快速接头（碳钢镀铬），承压范围５０００ＰＳＩ,密封圈材料为丁腈橡胶ＮＢＲ,耐压温度范围-20℃到+120℃，密封情好，使用寿命长，在实验回路的组装过程中更简便、快捷、清洁、干净。
5.元件模块化：各液压元件成独立模块，配有方便安装的底板，可以随意在“T”型槽式铝合金型材板上组建各种实验回路，操件快捷简单。
6．可扩展实验：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气动硬件的搭接，进行相应的气动实验；
B．在硬件支撑下还可实现送料机构、机械手抓取机构、挖掘机机构等扩展实验。
7．易维护。易维护设计，维护检修工作量小，脱油前和脱油后元件分开放置、并设有回油盘可对资源进行回收实现二次利用。因为独特的防护和易维护设计，需维护的器件特别少且易于维护，运行状态下可以方便简单地维护，整机维护一次最多不超过1小时，工作量极小，且不需要经常维护。极大地提高了系统的灵活性先进性、安全性、稳定性、可管理性以及可扩展性的全面要求
8.系统安全性能：液压元件的最大承受压力为1.2Mpa,额定工作压力为0.8Mpa，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
9.控制多元化： PLC控制、继电器控制、时间继电器控制、手动控制等
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（双面宽）×1760mm
四、实验内容
1、液压原理基础实验
2、可编程序控制器（PLC）电气控制实验，机电液一体控制实验形式
（1）PLC的指令编程，梯形图编程的学习
（2）PLC编程软件的学习及使用
（3）PLC与计算机的通讯，在线调试、监控
（4）PLC对液压传动控制的优化
3、液压10大类30余项基本回路扩展达九十多种
⑴调压控制回路
1.溢流阀压力调定回路；          2.溢流阀限制低压回路；
⑵卸荷回路
3．三位四通换向阀的卸荷回路     4.二位二通阀卸荷回路
5.溢流阀卸荷回路
⑶稳压回路
6.液控单向阀保压回路
⑷卸压回路
7.节流阀卸压回路               8.三位四通卸压回路
9.顺序阀的泄压回路
⑸调速回路
10.进油节流调速回路              11.回油节流调速回路
12.旁路节流调速回路              13.调速阀控制调速回路
14.差动连接增速回路              15.用电磁阀和调速阀的减速回路
16.二位三通控制的差动回路        17.二次进给工作回路
18.差动工作换接回路
⑹同步回路
19.节流调速阀控制的同步回路      20.双缸同步回路
⑺换向回路
21.换向阀控制换向回路         22.液动换向阀控制换向回路
23.行程开关控制的顺序回路     24.压力继电器控制的顺序回路
25.三位四通手动换向回路
⑻锁紧回路
26.换向阀锁紧回路             27.液控单向阀锁紧回路
五、实验台主要组成
　　实验台由实验台架、液压泵站、常用液压元件、主机箱等等几部分组成。
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泵站有装有急停按钮及启动停止按钮，确保泵站工作安全，装有数显转速表与转速控制器。
③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。
④继电器控制模块：提供二路继电器控制模组。
⑤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、液压泵站
系统额定工作压力：0.8 Mpa，最大可至1.5Mpa。
（1）电机—泵装置（台）
泵可选择齿轮泵、摆线泵、叶片泵等任一种。电机：直流电机，从零开始无级调速。功率350W，直流调速器调速。内置于实验台内，离液压台1.5m远处噪声≤48dB.
（2）油箱：公称容积25L；附有液位、油温指示计，吸油、回油滤油器，安全阀等
六、配置清单

	名称	规格型号	数量	备注
实验台	实验台（铝合金“T”型槽面板）台面带U型凹槽油盘	1600mm550mm 1760mm	1套	由国标70*70铝材搭建主体
	过渡底板	模具自制型材+抗磨耐腐蚀材料	1套	附在阀上
	铝合金面板	1.5mm铝合金带“T”型槽，配合过渡底板进行搭接	1套
泵站	油泵电机	直流马达	1只	功率：350W 工作电压：220V	中国福建
	齿轮油泵	工业泵	1只	额定排量≥2.5ml/rev 额定压力≥2.5MPa	中国
	油箱	25L；附有安全阀、滤油器	1个
	滤油器	苏州	1只		苏州
	油温油面计	油升	1只		油升
电气	可编程序控制器（PLC）	FX1S-20MR I/O：12输入，8输出	1只	继电器输出型式	三菱
	PLC下载线缆	SC-09	1套		三菱
	电机调速电路	直流调速	1套	直流调速	中国华能
	继电器组	2组继电器	2组	4NONC	上海
	时间继电器组	常闭开关一组常开开关一组暂停一组电压：AC220V	1套	DC24V LED显示三位，0-999S 输出	上海
透明液压元件	双作用单出杆油缸	1.阀体采用进口有机玻璃加工制成； 2.阀芯高透光率、正常环境使用10年内不会发黄、龟裂、变形； 3.电磁阀特有设计散热模块，彻底解决以往电磁阀发热阀体膨胀发生液压油泄漏的现象。	2只	茂育
	三位四通电磁换向阀（O）		1	茂育
	三位四通电磁换向阀（M）		1	茂育

	二位四通电磁换向阀（单电控）		2	茂育
	三位四通手动换向阀		1	茂育
	液控单向阀		2	茂育
	顺序阀		2	茂育
	溢流阀		1	茂育
	减压阀		1	茂育
	节流阀		２	茂育
	单向阀		１	茂育
	压力表		3	茂育
	压力继电器		1	茂育
辅件	透明液压皮管	两端带闭锁式快插接头	1套	耐压油管
	液压接头	闭锁式快换式	1套	可在不停机的情况下插接回路	自制
	接近开关	二线制	4只	二线	中国上海
	红色液压油	正宗航空红油	25 升	红色便于观看油路
	四通接头	自制	2个	自制	厂配
	活动扳手	10”	1把	10”	厂配
	呆口扳手	14-17	1把		厂配
	内六角扳手	1.5mm – 10mm	1套		厂配
	螺丝刀	一字十字	1套	共2把	厂配
	尖嘴钳		1把		厂配
易损件	垫圈	设备用约6种	各4只		中国上海
	大按钮		2只		厂配
	小按钮		2只		厂配
	生料带		2卷		厂配
	O型圈		若干		厂配
资料	PLC编程软件	三菱	1张		三菱
资料	透明液压演示系统使用说明书		1册	资料	厂配

B面：气动PLC控制部分

一、概述
该实验台是根据《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）。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．该实验台可同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（双面宽）×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）
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
	实验台（铝合金“T”型槽面板）	1600mm x 550mm x 1760mm	1套	自制
	过渡底板	化纤ABS 精制模具压注成型	1套	附在阀上
	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
	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
	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
	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
	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
	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
	气缸固定脚座	MA20-LB	6只	自制
	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
	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
	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
	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
	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
	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
	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
	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
	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
	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
	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
	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
Q	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
	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

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
可编程序控制器	FX1S-20MR	1个	三菱
可编程序控制通讯电缆	SC-09	1条	三菱
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
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
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）
按钮模块	φ16mm大按钮红绿黄各4	1套	上海远大
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

配件

L型支架	自制	4只	自制
过渡接头	转换接头	1只	PG8-6
“T”型三通	T型	10只	PE-4
四通	十字型	4只	PZA-4
气管	PUO0425（桔）	50米	4
管塞	PP-4	15只	PP-4
专用工具	活口扳手、螺丝刀、六角扳手、剪刀等	1套	沪工等