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1、大连理工大学工程训练中心,FMS-50教学设备 MTS基础气动实验教学试验台,机电一体化实验室,FMS-50教学设备,FMS-50系统是一套先进的机电一体化教学设备。FMS-50系统的先进性体现在它的构成体现了当今国际流行的FMS概念，采用FESTO公司先进的气动元件和SIEMENS公司的新型PLC 和现场总线技术。软件采用SIENMENS的WINCC组态监控。FMS-50系统不仅能让学生观摩还能让学生动手操作训练学生的动手能力和创新能力。,FMS 50的构成,立体仓库,完成组装,模拟加工,原料输入,主控计算机,成品输出,物流系统,FMS-50系统由供料、测试、提取1、模拟加工、机器人、组装、
2、立体仓库、提取2、分选、物流等十个分站组成。各站可协调完成气缸的模拟组装和分拣，各分站还可单独进行PLC、机器人和PROFIBUS现场总线的编程教学。各站的结构和功能为：,供料站：供料站由一个双作用气缸、一个双作用摆缸和一个真空发生器、一个三合一阀岛、五个传感器等组成。供料站的控制部分由SIEMENS的S7-300 DP PLC支持完成由供料桶到测试站的供料任务。,测试站：测试站由一个双作用无杆气缸、一个双作用气缸、一个气垫滑轨、一个三合一阀岛、七个传感器等组成。测试站的控制部分由SIEMENS的S7-300 DP PLC支持完成气缸测试并把工件送到物流小车。,提取站：FMS-50有两个提取站
3、结构基本一样由一个无杆双控气缸、一个双控气缸、一个气控抓手、一个三合一阀岛、九个传感器等组成。提取站的控制部分采用SIEMENS的S7-300 DP PLC完成把工件从物流小车送到下一站的任务。,模拟加工站：模拟加工站是FMS-50系统唯一的一个全电动工作站，它由三个电机、三个电磁阀和七个传感器组成。控制部分由SIEMENS S7-300 DP PLC支持完成工件的模拟加工。,机器人和组装站：机器人和组装站是由三菱的RV-2AJ机器人、两个微型双作用气缸、一个二合一阀岛、一个两位五通电控阀、十三个传感器等组成。系统控制由三菱机器人控制器加外部电平转换接口完成气缸的组装功能。,立体仓库站：立体仓
4、库站由两台直流伺服电机、两台直流伺服电机控制器、一个无杆气缸、一个气抓手、一个二合一阀岛等组成。控制部分采用SIEMENS的S7-300 DP PLC加SM 374模块，实现工件的暂存功能。,分选站：分选站是FMS-50的输出站它由两个双控微动作气缸、一个微气缸、一个三合一阀岛、一台直流电机、九个传感器组成。控制部分采用SIEMENS的S7-300 DP PLC实现工件的分选工作。,物流站：物流站也称传送带站是FMS-50系统最复杂的一个站它通过AS-I总线支持整个系统的物流交换，系统包括六套微型气缸和六只单控的两位五通气阀、六套AS-I节点控制器和24只传感器。系统的运行由一台变频器控制四台
5、交流电机实现。控制部分采用SIEMENS的S7-300 DP PLC加CP 342 AS-I总线控制器构成系统控制箱。,FMS 50控制系统,软件,- I / O 方式,- ASI总线,- Profibus 总线,- PLC 编程软件 Setp 7,-机械手编程软件 COSIMIR,-柔性系统控制软件 COSIMIR Control,-系统仿真软件 WinCC,硬件,-气动教学软件 FluidSIM,FMS 50,I/O 控制图,ASi,PLC,PLC,PLC,机械手控制器,PLC,PLC,PLC,PLC,PLC,Profibus-DP,PLC,系统仿真,传送系统,Profibus DP,FM
6、S 50,MTS基础气动实验教学试验台,MTS基础气动实验台是面向本科生的基础气动试验而构建的实验设备。MTS可开设基础气动电气动实验数十个，目前我们开设基础气动电气动实验6个他们分别是：,实验一 气动、电气动实验元器件的认识,一、实验目的 1 、了解气动和电气动有关知识及其在工业上的应用和； 2 、熟悉气动、电气动实验元器件，熟悉各元器件的功能 原理和结构； 3 、掌握基本元件的用法，能根据所学知识，设计简单的气动回路；,二、实验用元器件 1、执行元器件,2、控制元器件,三、 实验原理和内容 1、实验用元器件的功能原理,实验用的空气过滤器和调压器组合在一起，如左图。调压器的调压过程如下：把套
7、圈向上拉起，然后旋转，直到压力表显示的压力值达到所需数值为止。排放装置后面接有一个红色的旋钮，这是一个控制压缩空气进入气动系统的开关。旋钮垂直时，开关打开；反之关闭。此旋钮可用于紧急时候的急停旋钮，一旦出现漏气或其他危险情况，可用此旋,双作用气缸（方形活塞杆）是一种双端充气作用的气缸，其图如下：,当右端进气（即有气信号）而左端无气信号时，方形活塞杆在气压的作用下伸出；反之活塞杆缩回。实验所用的双作用气缸活塞杆的尾端,有环形磁铁，在气缸行程的两端，气缸外部有两个磁感应传感器。这两个磁感应传感器均是常闭型二位三通阀，由气缸活塞杆尾部的磁铁控制其开关。 其它气缸的原理是一样的。在气控回路中，无杆气缸
8、有一对滚轮开关，双端双作用气缸（带吸盘）有一对磁感应传感器，摆动气缸有一对气信号限位开关，都是常闭型二位三通阀。在电气控制回路中，双作用气缸（方形活塞杆）有一对磁-电式接近开关，无杆气缸和双端双作用气缸（带吸盘）有一对接近开关、弹簧片开关，摆动气缸有一对电感式传感器。当开关打开，输出高电压。,负压发生器的作用是产生真空负压，以便吸盘吸取物品。当1口有信号时，即有压缩空气进入，2口产生真空负压。真空开关阀是靠负压作用的开关，1口接气源，3口接真空发生器。当负压发生器作用时，开关打开。其负压值可以通过螺栓调节。,电磁阀组由二位三通单电控电磁阀、二位五通单（双）电控电磁阀组成。每个电控端有两个接口，
9、一个接高电压，另一个接低电压。当电控端有电信号时，阀门打开。 气控阀组由二位三通单气控阀、二位五通单（双）气控阀组成。 单向节流阀的作用是控制气流的速度大小，其调节是通过旋转螺栓来调节的。,四、 实验步骤 1、预习气动和电气动基本知识，对气动和电气动的元器件结构要有初步的了解和认识； 2、在老师的指导下，对各个实验元器件的功能用法要有初步的认，对各种元器件分类记录； 3、拆卸部分元器件，做好对各个拆卸元器件的观察，画好结构简； 4、清点各元器件，写好实验报告。,思考与讨论 1、控制元件在气动系统中起着十分重要的作用，而且控制元件结构复杂，因此需要弄清楚控制元件的结构和原理，请列举几种重要的控制
10、元件（至少三种），要求属于不同类型，画出这些元件的结构简图，并简要的说明各个元件的原理。 2、实验室所用的气动器材是一套工业化培训系统。联系气动技术当前的发展状况，谈一谈你对这套系统的看法。,实验二 单 气 缸 实 验,一、 实验目的： 1、了解单气缸回路实验的基本原理； 2、熟悉气缸的不同控制方式； 3、掌握单气缸回路实验的设计，能够初步读懂步骤位移图,二、实验仪器和设备： 实验中所需元器件主要有： 1、气源装置： 主要包括空气压缩机、气源处理单元（空气干燥器、空气调压器） 、储气罐各一个。 2、执行元件： 主要包括双作用气缸（方形活塞杆）一个、机械耦合式无杆气缸一个、摆动气缸一个； 3、组
11、合元件： 气信号输入单元一个，包括旋钮式、按钮式、限位旋钮式、气控手动二位三通阀个若干个，旋钮式二位五通阀一个，组成一个组合面板。 4、其它元件： 若干气管、实验板、支撑件、连接件,三、 实验原理： 单气缸实验，是最简单、最基本的气动实验。实验过程中，主要运用一个旋钮式二位五通阀来控制另外一个气控式二位五通阀，然后用该二位五通阀来控制气缸的伸出和回缩（思考：为什么要通过两个二位五通阀来控制气缸动作，而不是直接用一个二位五通阀直接控制）。其设计主要回路如下图所示，当旋钮式二位五通阀（1V1）位于初始位置时，1V1的1和2的连通，使气控式二位五通阀（1V2）的右控制端为起源气压；同时1V1的4，5
12、连通排气，1V2的左端气控端为大气压。这时，气控式二位五通阀（1V2）的1，2连通，使双作用气缸杆一端的气压为气源气压，而同时，1V2的4，5连通，使气缸端排气。此时，气缸处于回缩位置。当作用旋钮式二位三通阀时，1V1阀门切换位置，使1，4端连通，1V2的左端为气源气压；同时，1V1的2，3端连通排气，1V2的右控制端为大气压，1V2二位五通阀也切换位置，使得气缸端的气压为气源气压，同时2，3连通，使气缸杆端排气。此时，由于气压差，气缸伸出，完成动作。,图（1） 双作用气缸实验回路图,图（2） 实验步骤位移图,四、实验内容： 1、用旋钮式二位五通阀控制不同的气缸 用气源输入信号上的二位五通阀控
13、制气缸，使其完成气缸伸出和回缩的功能，具体的实验步骤如下： 1）连接气源处理装置输出口和气源输入信号上的二位五通阀的输入口 2）将二位五通阀的两个输出口分别和双作用气缸的输入口相连接 3）检查各个连接是否连接完毕 4）打开气源开关 5） 来回拨动二位五通阀的控制旋钮，观察气缸的位置变化 6）切断气源开关 7）把双作用气缸的两个输入口，改接到节流阀的两个输入端，节流阀的两个分别接到输出端机械耦合式无杆缸的输入口上 8）打开气源开关 9）观察机械耦合式无杆缸的动作情况，并同双作用气缸的动作相比较，分析不同点和原因 10）调节节流阀的流通量，观察机械耦合式无杆缸的动作变化 11）切断气源开关 12）
14、再将机械耦合式无杆缸两端的输入口改接到摆动气缸的两端 13）打开气源开关 14）观察摆动气缸的动作情况，注意摆动气缸的限位和角度的调节 15）拆卸各个连接，整理元器件，清理实验台。,2、设计不同的控制方式来控制双作用气缸 设计不同的控制方式来控制同一气缸的动作，可以通过实验，比较不同的控制方式的作用和应用场合，具体的实验步骤如下： 1）连接气源处理装置输出口和气源输入信号上的旋钮式二位五通阀的输入口 2）将二位五通阀的两个输出口分别和双作用气缸的输入口相连接 3）打开气源开关 4）操作旋钮式二位五通阀，观察双作用气缸的动作 5）切断气源开关 6）分别将旋钮式二位五通阀换成按钮式和限位式按钮开关
15、阀，观察气缸的动作情况，了解各个阀的不同应用场合 7）切断气源开关 拆卸各个连接，整理元器件，清理实,五、实验讨论： 1. 在实验过程中，用相同的控制阀们控制不同的作用气缸，为什么气缸的速度会有明显的差别？ 2. 怎样调节摆动气缸的进出速度和摆动角度的大小？为什么不能像单向节流阀那样，通过单独的调节一端的大小，来控制相应一端的速度（即同时对另外一端的速度也会有影响）？ 3. 在气动实验的回路图中，为什么要通过一个手动式二位五通阀来控制气控式二位五通阀，通过气控式二位五通阀来控制气缸的动作，而不是直接通过一个手动式二位五通阀来控制气缸的动作？在实验时，通过直接连接二位五通阀和双作用气缸，观察有什
16、么不同，并分析原因。,实验三 气动逻辑元件的简单实验,一、 实验目的 1、了解气动逻辑元件基本结构和工作原理； 2、熟悉气动逻辑元件的作用及用法； 3、掌握逻辑回路的设计,二、实验仪器和设备： 1、气源元件： 主要包括空气压缩机、气源处理单元（包括空气干燥 器、空气调压器）、储气罐 2、执行元件： 双作用气缸一个 3、控制元件： 气控阀组一个、磁感应控制开关 1、组合元件 气信号输入元件、逻辑信号单元。其中逻辑信号单元包括“与”逻辑（ 双压阀）三个、“或”逻辑（梭阀）三个、压力开关阀一个、常开气控延时阀一个、常闭气控延时阀一个。其实物图如下所示： 2、其他元件： 若干气管、试验台、支撑件、连接件等,三、 实验原理： 实验中用到的逻辑元件主要是梭阀和双压阀，所以这里主要介绍这两种逻辑器件。 梭阀：主要实现“或”逻辑的逻辑器件，即当两个输入端只要有一个有高压信号输入时，输出端就有信号输出。其结构和实物图示如下所示：应用时，1为输入端，2为输出端。当有一端
