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自動控制實驗(二)

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牛毛

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发表于 2007-6-27 22:21:54 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自 广东省深圳市龙岗区
授課教材
 
 
教師:林宸生
 
自動控制實驗()
 
 
入門型基礎實驗
實驗一
傳統氣導式單一氣壓缸來回運作迴路之組裝
實驗二
傳統氣導式單一雙手安全迴路之組裝
實驗三
傳統電氣式單一氣壓缸運作迴路之組裝
實驗四
傳統電氣式單一雙手安全迴路之組裝
實驗五
PLC連結單一氣壓缸來回運作迴路之組裝(A1 type )
實驗六 PLC連結單一氣壓缸來回運作迴路之組裝(FP1 type )
 
進階型基礎實驗
實驗七
傳統氣導式串級法雙氣壓缸來迴運作回路之組裝
實驗八
傳統電氣式雙氣壓缸來回運作迴路之組裝
實驗九
PLC連結雙氣壓缸來回作迴路之組裝
 
參考資料:
    • 國際牌PLC, FP PROGRAMMER操作手冊
    • 國際牌PLC, FP1 PROGRAMMER操作手冊
    • 曹氏和氣壓控制學習高立書局, 民國79
    • 林有鎰等氣液壓學高立書局, 民國80
    • 李宗禮等氣液壓學實習高立書局, 民國82
    • 許世卿氣液壓實習大揚出版社, 民國82
    • 呂淮熏等氣壓工程學全華書局, 民國82
 
實驗編輯大意:
一、目前除了
PLC實驗外, 尚有氣液壓的實驗, 總共有九個實驗, 而在 前面的六
實驗是屬於驅動單氣壓缸型式。
    • 上課及考試方式:
    • 前兩週是理論課程。
    • 每週一個實驗, 前兩堂課實驗, 第三堂考試且每人考試時間五分鐘。總共有六周。
    • 期中考,每人考試時間十五分鐘。
    • 接者再上兩三周課程。
    • 最後, 兩星期一個實驗, 但其第二個星期的最後兩節課要考試, 且每人考試時間是十五分鐘。
 
  • 希望本學期的實驗課程能夠啟發三上氣液壓理論, 但有關氣液壓理論在本實驗課程中不加以詳述, 而以透過實驗達到行而後知
  • 第一、二、七實驗是純氣壓式。
  • 四、五、六、八、九實驗是電氣式。
在進行實驗時須注意本身的安全, 並且小心使用儀器, 若有疑問時最好是找老師或助教看過。
  • 學生可觀察日常生活和遊樂區之裝置, ; 車門氣壓缸裝置, 電動花燈等一些實際的應用。希望這個實驗可帶給各位實作的信心, “我也能做的到
 
實驗一 傳統氣導式單一氣壓缸來回運作迴路之組裝
  • 實習目的
  • 瞭解五口兩位引導換向閥元件之特性。
  • 瞭解雙動氣壓缸之間接控制方式。
  • 熟練氣壓缸運動時之速度控制。
  • 了解最基本的純氣壓控制原理。
  • 練習最基本的氣壓三點組合、方向閥的使用。
  • 了解氣壓快速接頭的使用方法。
  • 了解常用氣壓元件之作動原理。
 
  • 實習器材:
  • 單動氣壓缸(1.0) 1
  • 五口兩位弔導換向閥(1.1) 1
  • 極限開關 2
  • 單向節流閥(已宜接裝在氣壓缸上) 2
  • 三點組合 1
  • 氣壓源分歧接頭 1
三、實驗原理:
1-1(b)完成照相
 
 
導氣管
- 做為迴路中動力及信號的供輸管作。
快速接頭
-當連接閥體或管路時, 只要將管件直接插入快速接頭內, 即可密
接而不漏氣。而要分離時, 只要將快速接頭的頂蓋環向下壓, 以頂開內部的卡筍, 即可迅速使管路與接頭分開, 是以能夠快速方便的完成導氣管的連接謂之快速接頭, 見圖1-2
 
 
 
 
 
若本氣壓迴路的控制包含元件與控制迴路兩部分
, 元件部分在大三的課程中會詳細介紹, 因此本章的主要目的在經由此基本迴路讓學習者更能了解各種元件之特性、及好幾種元件組合又有那些特性顯現出來並為往後實驗之迴路建立更堅實的迴路概念。
 
氣壓控制迴路之圖形表示法
 
 
氣壓控制迴路圖形表示方式有下述四種
 
1. 符號式迴路圖
以專用統一組合整個氣壓迴路, 為一種簡單、方便、省時及廣為使用之迴路
表示法。見圖1-3
2. 外形()式迴路圖
由氣壓元件的外觀形狀圖形所組合, 但因各廠商之元件外形未必完全相同,
且無法從外形來了解迴路之整體特性, 是較少使用之迴路表示法。見圖1-4
3. 剖面式迴路圖
利用氣壓元件之剖斷面來組合之迴路圖, 是一種功能特性顯示清晰之迴路圖,
但不適合複雜之迴路表示乃因繪圖較費時。見圖1-5
 
 
 
 

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 楼主| 发表于 2007-6-27 22:22:36 | 显示全部楼层 来自 广东省深圳市龙岗区
4. 組合式迴路圖
以專用符號、外形來表示整個系統, 只在重要元件功能部分則以剖斷面顯示
之組合方式表示, 如圖1-6。可以對特定或特殊元件之說明或教學。
 
 
定位與不定位迴路表示
所謂定位與不定位氣壓迴路就是利用元件符號來表示迴路時, 針對元件是否畫在線路所指定的位置上來區分, 若畫在與真實線路相同的地方稱為定位迴路, 反之則稱為不定位迴路, 我們可以比較圖1-7和圖1-8的相異就可以明白。
由圖
1-7和圖1-8可以發現, 極限開關的位址畫法不同, 但我們知道在真實線路組合上極限開關是應該接在氣壓缸活塞桿的行進位置上, 所以圖1-7是定位迴路的圖示法而圖1-8則是不定位迴路的圖示法。圖1-8中以符號” “ 代替其實際位置, 依照在控制中之功能把其繪在迴路圖之下方。
 
 
 
氣壓控制迴路內元件之命名
針對不定位迴路的表示法, 元件未在實際線路的位置上, 為此我們需要對元件命名來區分以利維修或配線。元件之命名一般常用以下二種方式:
  • 用數字(阿拉伯數字)命名。
  • 用英文字母命名。
 
  • 數字命名
控制鏈是由驅動元件和相關的閥件組成並以數字
123…等表示, 在表示各元件的代號中, 第一個數字表示是屬於那一個控制鏈中的元件。而在小數點之後的數字(1.22.12.31.01、…)說明與控制鏈相關之元件, 如圖1-10。此種方法用於直覺法中較方便。
 
 

 
 

  • 驅動元件(如氣壓缸、氣壓馬達)………………以1.0, 2.0, 3.0, 表示。
  • 方向控制元件…………………………………以1.1, 2.1, 3.1, 表示。
  • 與驅動元件前進有關之訊號
    輸入元件
    (小數點後以偶數表示) ……………如1.2, 1.4, .2.2, 2.4,
    3.2, ……

    與驅動元件退回有關之訊號
    輸入元件
    (小數點後以奇數表示) ……………如1.3, 1.5, , 2.3, 2.5, , 3.3, ……
  • 供能元件(如調理組、切斷閥…等) ………以0.1, 0.2, 0.3, ……表示。
  • 速度控制元件(如節流閥、流量控制閥、快速排放閥等) …………以1.01, 1.02 , 2.01, 2.02, ……表示。

  • 英文字母命名
  • 驅動元件以印刷體大寫字母表示, A, B, C, D, …。
  • 配於驅動元件前進端點位置之控制訊號元件以a1, b1, c1, …表示。
  • 配於驅動元件退回端點位置之控制訊號元件以: ……a0, b0, c0, …表示。
舉例: (1-12)
 
閥位置之定義
由於元件閥有不同切換位置, 圖上所有設備(元件)均應按照正常位置表示出來, 若無法做到或有例外的情況, 則必須加以註解。
    • 正常閥位: 操作力或控制訊號無作用時之閥瓣位置(指無記憶特性之閥), 如圖1-13(a)
    • 初期閥位: 由於安裝或主壓力之操作而開始預定運作週期前之閥瓣位置, 如圖1-13(b)
    • 動作閥位: 運作後操作力作用時之閥瓣所處位置, 如圖1-13(c )
    • 例如使用單向輥輪控制閥時, 只會在單方向發生控制訊號輸出, 因此在迴路圖形上, 必須要以箭頭標示其作用方向。 順箭頭表示會產生控制訊號作動, 逆箭頭則無訊號發生不作動, 如圖1-14
舉例: ( 1-14)
 
 
在控制上常遇到的問題之一就是速度的控制, 針對致動器或稱驅動
元件(氣壓缸、氣壓馬達)於行進時, 如欲做速度調節(減慢或加快)則須加
裝速度控制元件(節流閥、流量控制閥、快速排放閥……)
 
速度控制方式
 
  • 降慢速度之控制
依照安裝方向的不同而有所謂的入口節流(meter-in)和出口節流(meter-out )兩種速度控制方式。圖1-15(a)為入口節流即是單向流量控制閥的安裝使得流到驅動器的空氣被節流, 此種方式的速度控制如活塞桿上之負荷有輕微變化, 速度穩定性差, 僅用於單動缸, 小型氣壓缸或短行程氣壓缸。
1-15(b)為出口節流, 即單向流量控制閥的安裝使得空氣可自由進入氣壓缸, 但空氣的排放則加以節流。此種方式提供扺抗運動的背壓來限制速度, 故速度之穩定性差, 常用於小型或短程氣壓的速度控制。
 
  • 增快速度之控制
以空氣壓力來增加氣壓缸運動速度不外乎加大壓力或增加氣閥對空氣充放的速度, 常用的元件為快速排放閥, 以下二例說明。
    • 單動氣壓缸:
當操作按鈕如(b), PA導通, 氣壓缸正常前進,當操作力解除如(a)
, 氣壓缸之排氣經由快速排放閥P口封閉, AR導通, 使氣壓缸快 速排氣, 壓力快速解除(無背壓), 氣壓缸能以較快速度退回。圖1-16
 
2.雙動氣壓缸之前進:
當按鈕開關操作時如(b), 此時氣壓缸之排氣經由快速排放閥AR導通使得氣壓缸前進之阻力減少而增快速度。當按鈕開關操作力解除時如(a), 則氣壓缸以正常情況退回。圖1-17

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 楼主| 发表于 2007-6-27 22:23:21 | 显示全部楼层 来自 广东省深圳市龙岗区
 
    • 氣壓缸的自動退回
 
1-18是加入一個位置元件1.3(過稱為極限開關, limit switch), 如輥輪來幫助我們將進給的氣壓缸收回。動作參看圖1-18, 啟動1.2給它一個脈衝信號, 之後4/2位閥切換使氣壓缸前進, 前進至極限開關後, 就會使它產生一個脈衝信號, 促使氣壓缸回行, 完成自動退回之動作。
 
 
 
 
 
 
    • 氣壓缸的連續往復運動
為了使氣壓缸能連續往後運動, 我們使用兩個輥輪來做為位置元件當1.2打開使氣源供至氣缸, 使活塞桿前進之後1.3把退回信號至4/2位閥, 使氣壓缸退回, 當活塞桿回到1.4, 又產生一脈衝使活塞桿再次前進, 如此即讓往復運動連續不停。(1-19)
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
(常用氣壓元件符號表)
能的轉換
  • 圓形運轉機件
 

空氣壓縮機
    • 圓圈代表圓形運轉機件, 包括壓縮機、真空泵、氣壓馬達。
    • 圓右邊兩平行線代表轉軸。
    • 圓外上下兩短線代表能輸出及輸入接口。
    • 小三角形頂角向外表示能量向外, 空氣經壓縮後向外輸出。
    • 小三角形高度約為圓直徑之1/5
 
 
單向流動的氣壓常速馬達
    • 圓頂三角形頂角向內代表自外接受能(壓縮空氣)
    • 僅一三角形表示此馬達僅作單向運轉。
 
 
氣壓常速馬達雙向流動
    • 圓內上下各一頂角向內小三角形表示此馬達可正逆向運轉。
 
 
氣壓馬達, 可調節位移容積, 單向流動
    • 45度斜穿一箭號表示可變排量之氣壓馬達。
 
氣壓馬達, 可調節位移容積, 雙向流動
 
 
2.往復運動機件
 
原符號 簡化符號
 
單動氣壓缸外力回行
    • 長方形表示氣壓缸壓缸管。
    • 缸管內兩短平行線代表活塞, 兩長平行線 代表活塞桿。
    • 缸管外一短線表空氣壓接口, 僅一接口為 單動氣壓缸。
 
 
原符號 簡化符號
 

單動氣壓缸彈簧回行
    • 缸管內鋸齒狀代表彈簧, 指氣壓缸係利用 彈簧力使活塞桿縮回。
 
 
原符號 簡化符號
 

雙動氣壓缸單桿活塞桿
    • 缸管前後端各一短線代表兩空氣接口, 指往復皆由氣體推動。
 
 
原符號 簡化符號
 

雙動氣壓缸雙桿式
    • 活塞居中, 兩端均有活塞桿為雙桿式。
 
 
 

外力回行單動套筒式氣壓缸
能的控制與調節
  • 方向控制閥
 
二口二位閥(2/2)閉閥位
 
二口二位閥(2/2)開閥位
 
三口二位閥(3/2)閉閥位
 
三口二位閥(3/2)開閥位
 

四口二位閥(4/2)


五口二位閥(5/2)
 
  • 以方塊代表閥, 二方塊以上連接即為方向控制閥, 方塊數目即為閥的接轉位
置數。
  • 方塊內橫斷短線(Â Á )代表入口與出口不流通。方塊內與兩邊連接線表示
入口與出口流通。
  • 箭頭指示流體流動方向。
  • 方塊內與邊線連接點為閥的接口。
  • 方塊外與邊線連接短線為接頭。
 
  • 止回閥
止回閥,無彈簧
  • 流體從A可自由流向B, 而自B卻無法流向A, 僅作AB單向流動, 小圓
代表阻隔物。
 
止回閥,有彈簧
  • 鋸齒狀代表彈簧, 利用彈簧封閉BA通道, 僅作AB單向流動, 同時其
壓力必須大於彈簧力。
  • B亦可流向A, 但是須在某壓力範圍下, 常用於油壓, 氣壓較少使用。
 
梭動閥
  • 氣動邏輯元件, ”OR”閘的功能(又稱雙向止回閥”)
 

雙壓閥
  • 氣動邏輯元件, ”AND”閘的功能, 符號尚為非標準化。
 
快速排氣閥
  • 梭動閥, 二壓閥, 快速排氣閥閥體以長方形表示, 寬度約為長的2/3
 
  • 壓力控制閥
調壓閥可調節無通氣口
  • 壓力控制閥閥體以方塊表示。
  • 鋸齒狀表示彈簧, 斜加一箭號表示可調節。
  • 調壓閥或稱減壓閥。
 
 
4. 流量控制閥
 
可調式節流閥任何方式作動
  • 斜加一箭號表示可調節。
 
可調式節流閥人力作動
  • 右邊為其簡化符號。
 
  • 流量控制閥與止回閥並聯
 
單向流量控制閥, 可調式
  • 流體自A流向B經由可調式節流閥控制, 為節流控制方向。而自B流向A,
可經止回閥通過, 為自由流動, 不受控制方向。
  • 閥體以長方形表示, 寬為長的2/3
 
能的傳送
 
壓力源
  • DIN標準壓力源不分油壓, 氣壓均以此符號表示。
  • JIS規定大圓內一小空心圓為氣壓壓力源, 若大圓內一小實心圓則為油壓
壓力源。
 
 
工作線控制線排放線
 
 
無管路接口的空氣排放口
  • 在閥接口處加一三角表示此排放口無法加接頭, 即排放口無螺紋。
 
有管路接口的空氣排放口
  • 在閥接口處加一短線再連接一頂角向外三角向外三角形表示此排氣口,
有螺紋可加接頭的排氣口。
 
消音器
 
蓄壓器
 
過濾器
  • 中間虛線代表濾芯。
 
潤滑器
  • 上面短線代表滴油嘴。
 
三點組合, 簡化符號(包括過濾器, 調壓閥, 壓力錶, 潤滑器)
 

控制機構
  • 作動方式
  • 人力式
 
一般符號
按鈕
 
手柄
 
腳踏
  • 機械式
 
柱塞
 
彈簧
 
輥輪槓桿
 
單向輥輪槓桿
  • 電氣式
 
電磁, 一組有效線圈
 

電磁, 二相反作用有效線圈
 
  • 氣壓式
 
氣壓直接控制
  • 小三角形代表氣壓控制。
  • 小三角形頂角正對閥表示直接加壓控制。
 
氣壓間接控制
  • 由氣壓作為嚮導控制。
 
其他設備
 
壓力錶
 
壓力開關
  • 左虛線為控制壓力線, 當壓力大於某一定值, 開關作動, 電流由1流至4
當控制壓力低於某一定值, 彈簧使其回復, 電流由12

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