一种实训气动试验台结构及控制系统设计

　　1 试验台概述

　　气动试验台作为大中院校的实训考核装置，主要由导轨式传输系统、计算机控制模块、PLC 模块、变频器模块、各种传感器及各类附件等组成。其整体结构采用开放式和拆装式两种，操作者可以自由组装和调试试验台各部分功能，同时各部件及模块可任意调换与组合，并进行安装调试，从而满足教学与实训要求，达到检验学生专业知识与技能的目的。该实验装置采用插拔线连接电路与端子牌连接电路相结合，将各功能部件的接线端子相互连接，既能保证学生基本技能的训练、形成和巩固，又可以保证电路连接的快速、安全和可靠。该气动验台结构如图 1 所示。

　　实试验台在工作过程主要实现物料检测功能、物料搬运功能和物料分拣功能等多种动作，该装置既能进行机电设备安装、PLC 应用技术、电气控制技术、自动控制技术、机电一体化技术等专业知识模块的单项实训项目的教学，也能进行机电一体化设备、气动系统、自动控制系统的综合技能训练，对提高教学质量，提升学生技能具有重要作用。

　　2 工作流程

　　试验台启动后，首先，系统启动送料电机驱动存料盘旋转，物料由输送槽滑到物料提升位置，然后物料检测传感器开始检测，一旦送料电机运行一定时间，且物料检测传感器仍未检测到物料，则说明存料盘已无物料，此时系统将自动停机并报警。其次，当物料检测传感器检测到物料，将给控制系统发出信号，控制系统便会驱动上料电磁阀上料，此时机械手臂将伸出手爪取回物料，并将其放到指定位置。实际工作时，传感器会根据物料性质———金属或非金属，分别控制相应电磁阀使气缸动作，对物料进行分拣。最后机械手返回原位重新开始下一个工作循环。试验台完整的工作流程如图 2 所示。

　　3 气动原理及 PLC 接线图

　　通过对气动试验台的结构和功能的分析，同时结合该试验台的工作流程，可以得知该系统包括 7 个气缸，分别实现物料的夹取、装载、移送等动作，根据分析过程给出系统气动原理图如图 3 所示。

　　在整个运行过程中还包括对各个动作的控制操作，该试验台中均通过 PLC 编程控制的方式来实现，此种控制方法简单实用、易于掌握。通过 PLC 的控制实现各种输入输出信号的相互作用，满足整个试验系统的控制要求，图 4 为该试验系统的 PLC 控制接线图。

　　4 执行机构局部功能分析

　　在整个试验控制系统中，物料的抓取及转运过程最为复杂，通过对气动系统的认真解析，以及对运动过程的了解，给出了抓取过程的动作及控制过程示意图如图 5 所示。