職業(yè)能力B-6-1能搭建與調試點動往復電-氣控制回路一、核心概念1）電-氣控制回路：在氣動控制系統(tǒng)中，為了使控制回路響應速度更快、動作更準確、自動化程度更高，一般要加入電信號和電控元件，與氣控元件一起組成電-氣控制系統(tǒng)。2）二位三通單電磁換向閥：屬于氣動控制元件，它依靠電磁力和彈簧力實現(xiàn)換向。1）具有機電行業(yè)安全生產、節(jié)約資源、保護環(huán)境意識。2）能描述電磁換向閥的原理，并繪制圖形符號。3）能識讀沖壓裝置電-氣控制回路，并能說出其控制回路的動作過程。4）會正確使用相關氣動設備，并能根據(jù)控制要求調節(jié)壓力控制參數(shù)。5）能根據(jù)控制回路圖進行元件選型，能進行回路抄繪仿真，驗證功能。6）能根據(jù)控制回路圖正確安裝氣動控制回路并設置系統(tǒng)參數(shù)。7）能獨立完成設備的調試，并進行相關故障的排除。

學習目標二、學習目標

在氣動控制系統(tǒng)中，為了使控制回路響應速度更快、動作更準確、自動化程度更高，一般要加入電信號和電控元件，與氣控元件一起組成電-氣控制系統(tǒng)。如圖B6-1-1所示，氣動沖床是一種采用光電保護技術，配合電-氣控制或程序控制，能大大提高安全性能的設備。沖床采用機械起動的雙按鈕開關（或腳踏開關）設計，不僅大大提高了工作效率，降低了生產成本，還可添加加熱模具和智能溫度控制器，適用于熱壓、貼牌、壓花等工藝。三、工作情境

圖B6-1-2所示為氣動沖床電-氣控制回路，是通過兩個電氣開關的邏輯“與”來實現(xiàn)安全控制的，這也是最簡單的電-氣控制系統(tǒng)。

請完成氣動沖床電-氣控制回路的識讀，并在實訓設備上完成該回路的搭建與調試，驗證控制功能。三、工作情境四、基本知識1.二位三通單電磁換向閥（1）實物及圖形符號二位三通單電磁換向閥屬于氣動控制元件，它依靠電磁力和彈簧力實現(xiàn)換向。二位三通單電磁換向閥由進氣口1、出氣口2、排氣口3和一個電磁線圈組成，分為常閉型和常開型兩種。二位三通單電磁換向閥實物與圖形符號如圖B6-1-3所示。四、基本知識1.二位三通單電磁換向閥（2）工作過程常開型二位三通單電磁換向閥如圖B6-1-3b所示，在電磁線圈沒加電壓作用時，1口關閉，2口和3口接通；電磁線圈得電，1口與2口接通；電磁線圈失電，二位三通單電磁換向閥在彈簧作用下復位，則1口關閉。如果沒有電壓作用在電磁線圈上，則二位三通單電磁換向閥可以手動驅動。常閉型二位三通單電磁換向閥動作過程與此相反。四、基本知識1.二位三通單電磁換向閥（3））特點及適用場合

電磁閥具有換向頻率高、響應速度快和動作準確的特點，但由于受電磁吸力的影響，只用于小型閥。適用于小型自動化電-氣控制系統(tǒng)，也可用作大型電-氣控制系統(tǒng)的信號控制元件。四、基本知識2.相關電氣常識介紹四、基本知識2.相關電氣常識介紹四、基本知識2.相關電氣常識介紹四、基本知識2.相關電氣常識介紹四、基本知識2.相關電氣常識介紹四、基本知識2.相關電氣常識介紹

（一）操作條件五、能力訓練1.元器件準備在操作前應根據(jù)任務要求制定操作計劃，并參照表B6-1-7準備相應的設備和工具。

（一）操作條件五、能力訓練2.氣動沖床回路分析如圖B6-1-2所示，氣源送到主閥1V1進氣口1，由于為常開型單電磁換向閥，此時進氣口1關閉，出氣口2與排氣口3接通（換向閥處于零位狀態(tài)），主閥1V1不動作，單作用氣缸1A1的活塞桿在彈簧的作用下處于縮回狀態(tài)。

（一）操作條件五、能力訓練2.氣動沖床回路分析當同時按下按鈕SB1和SB2時，電磁線圈1YA得電，主閥1V1上的電磁鐵動作，主閥換向，進氣口1與出氣口2接通，壓縮空氣從1口進，從2口出，驅動單作用氣缸1A1活塞桿伸出，實行沖壓，如圖B6-1-4所示。當釋放SB1或SB2任意一個時，電磁線圈1YA失電，主閥1V1在彈簧的作用下復位，驅動單作用氣缸1A1的操作力消失，1A1的活塞桿在彈簧的作用下縮回，沖壓結束。

（二）安全及注意事項五、能力訓練1）根據(jù)任務要求制定操作計劃，合理安排任務進度，做到在規(guī)定時間內完成操作訓練。2）電源為直流，注意電壓等級。3）氣缸安裝牢靠，且活塞桿伸出時保持安全距離。4）元件安裝距離合理，氣管不交叉，不纏繞，氣管和導線連接完畢后整理，按約10cm的間距用扎帶束緊。5）氣源壓力設置在合理范圍，一般為0.4～0.6MPa。6）打開氣源，注意觀察，以防管路未連接牢固而崩開。7）觀察、記錄回路運行情況，對設備使用中出現(xiàn)的問題進行分析和解決。8）完成后要先關閉氣源和電源，再進行氣路和電路的拆卸，拆下的元件和管路放回原位，對破損老化元件及時維護或更換。9）檢查、處理氣管和導線的破損情況。

（三）操作過程五、能力訓練操作步驟及要求

（三）操作過程五、能力訓練問題情境一自鎖回路：試識讀單作用氣缸自鎖回路（見圖B6-1-5），并描述工作過程。情境提示：1）按下按鈕SB2，中間繼電器KA線圈得電，KA常開觸點閉合自鎖，二位三通換向閥電磁線圈1YA得電，壓縮空氣從進氣口進氣，克服彈簧力推動氣缸活塞桿伸出，停在最前端。2）按下按鈕SB1，中間繼電器KA線圈失電，KA常開觸點斷開，二位三通換向閥電磁線圈1YA失電，氣缸開始排氣，在彈簧力的作用下，氣缸活塞桿恢復原狀。

（三）操作過程五、能力訓練問題情境二延時回路：請識讀圖B6-1-6所示單作用氣缸延時回路，并描述工作過程。情境提示：當按下按鈕SB2時，電磁線圈1YA通電，壓縮空氣經節(jié)流閥進入氣囊，經過一段時間儲氣罐中氣壓升高到一定值后，二位三通換向閥換向，活塞桿伸出；當按下按鈕SB1后，活塞桿縮回。

（三）操作過程五、能力訓練問題情境三互鎖回路：識讀圖B6-1-7所示互鎖回路，分析動作過程，請描述該回路是如何實現(xiàn)互鎖的？

（四）學習結果評價五、能力訓練

（四）學習結果評價五、能力訓練1.先導式機控換向閥先導式二位三通換向閥實物如圖B6-1-9a所示，為避免換向閥開啟時驅動力過大，可將機控閥與氣控閥組合，以構成先導式機控換向閥，其中機控閥為導閥，氣控閥為主閥，控制氣信號取自進氣口。若驅動滾輪動作，導閥打開，壓縮空氣進入主閥中，使主閥口打開。其圖形符號如圖B6-1-9b所示。拓展知識圖形符號中含有滾輪，表示驅動滾輪可產生控制氣信號。2.先導式電控換向閥先導式電控換向閥由小型直動式電磁閥和大型氣控換向閥構成。它是利用直動式電磁閥輸出的先導氣壓來操縱大型氣控換向閥（主閥）換向的，控制信號取自電信號。其圖形符號如圖B6-1-9c所示。當需要驅動大流量的換向閥時，可以選擇先導式電磁閥，工業(yè)中大多使用先導式電磁閥。圖形符號中含有電磁線圈，表示電磁閥產生控制信號。拓展知識Thankyou職業(yè)能力B-6-2能設計與裝調行程控制的電-氣控制回路一、核心概念1）電-氣控制系統(tǒng)中可以使用行程開關或磁控接近開關來實現(xiàn)對氣缸活塞位置的檢測。2）通過中間繼電器，電-氣控制系統(tǒng)可以完成更復雜的控制。1）能繪制氣動和電氣元件圖形符號，并能表述在回路中發(fā)揮的功能。2）能識讀氣動速度控制回路圖，具有回路修改或局部設計的能力。3）能正確按照氣動速度控制回路圖完成元件選擇，并安裝。4）能以經濟適用的原則進行管路連接，獨立調試達到回路控制功能。

學習目標二、學習目標

圖B6-2-1所示為氣動工作臺，它利用一個雙作用雙桿氣缸作為執(zhí)行元件，帶動工作臺往復運動。在低載情況下有著廣泛的運用，相較于通過絲杠螺母帶動的機械式工作臺，氣動工作臺結構更簡單，運行更迅速，維護保養(yǎng)更簡便。三、工作情境

可以通過對氣缸活塞位置的檢測，運用電-氣控制系統(tǒng)使其實現(xiàn)自動的往復運動。其電-氣控制回路如圖B6-2-2所示。

請完成氣動工作臺電-氣控制回路的識讀，并在實訓平臺上完成該回路的搭建，進行控制功能驗證。三、工作情境四、基本知識1.雙作用雙桿氣缸（1）實物及圖形符號雙作用雙桿氣缸與普通的雙作用氣缸相比，其活塞桿從缸蓋的兩側均伸出氣缸外。能夠承受更大的徑向力，因此多用于需要承載上方裝置并帶動其運動的應用場景，氣動工作臺就是一個典型的應用。其實物與圖形符號如圖B6-2-3所示。四、基本知識1.雙作用雙桿氣缸（2）結構及工作過程雙作用雙桿氣缸與普通雙作用氣缸結構相似，如圖B6-2-4所示，由壓縮空氣驅動氣缸動作。當壓縮空氣從氣口A或氣口B進入時，在壓縮空氣作用下，活塞動作。在實際使用中，常分為缸固定式和活塞桿固定式。四、基本知識2.行程開關行程開關也稱為限位開關，包括無機械觸點的接近開關和有機械觸點的行程開關。圖B6-2-5所示為常見的機械接觸式行程開關實物與圖形符號。四、基本知識3.磁控接近開關磁控接近開關是氣動系統(tǒng)所特有的，直接安裝在缸筒上，通過檢測安裝在氣缸活塞上的磁環(huán)來確定氣缸活塞的位置，以達到控制氣缸動作行程的目的。磁控接近開關省去了安裝其他類型傳感器時所需要的支架連接件，節(jié)省了空間，安裝調試也簡單得多。磁控接近開關根據(jù)其內部電路結構的不同，可以分為兩線型磁控接近開關、三線PNP型磁控接近開關和三線NPN型磁控接近開關三種。其實物與圖形符號如圖B6-2-6所示。四、基本知識4.行程開關控制的氣動工作臺電-氣控制回路通過行程開關對氣缸工作位置的檢測，結合繼電器控制，可以使工作臺自動地實現(xiàn)往復運動，如圖B6-2-2所示。按下按鈕SB1，繼電器KA1通電，開啟工作臺的運動。工作臺左行壓下行程開關SQ1后，換向閥電磁線圈1YA通電，換向閥換向，氣缸活塞桿帶動工作臺右行。右行壓下行程開關SQ2后，換向閥電磁線圈1YA斷電，換向閥復位，氣缸活塞桿帶動工作臺左行。如此周而復始，不斷循環(huán)。直至按下按鈕SB2，繼電器KA1斷電，換向閥電磁線圈斷電，氣缸活塞桿帶動工作臺左行到終點后停止運動。

（一）操作條件五、能力訓練1.元器件準備在操作前應根據(jù)任務要求制定操作計劃，并參照表B6-2-1準備相應的設備和工具。

（二）安全及注意事項五、能力訓練1）根據(jù)任務要求制定操作計劃，合理安排任務進度，做到在規(guī)定時間內完成操作訓練。2）電源為直流，注意電壓等級。3）氣缸安裝牢靠，且活塞桿伸出時保持安全距離。4）元件安裝距離合理，氣管不交叉，不纏繞，氣管和導線連接完畢后整理，按約10cm的間距用扎帶束緊。5）氣源壓力設置在合理范圍，一般為0.4～0.6MPa。6）打開氣源，注意觀察，以防管路未連接牢固而崩開。7）觀察、記錄回路運行情況，對設備使用中出現(xiàn)的問題進行分析和解決。8）完成后要先關閉氣源和電源，再進行氣路和電路的拆卸，拆下的元件和管路放回原位，對破損老化元件及時維護或更換。9）檢查、處理氣管和導線的破損情況。

（三）操作過程五、能力訓練操作步驟及要求

（三）操作過程五、能力訓練問題情境一如果需要使用雙電控二位五通換向閥，液壓輥軋機裝置控制回路圖如圖B6-2-7所示。請補充繪制電氣回路。

（三）操作過程五、能力訓練問題情境二為什么氣缸要帶磁性？帶磁性的氣缸與普通氣缸有何不同？情境提示：帶磁性氣缸和不帶磁性氣缸的區(qū)別在于氣缸是否帶磁環(huán)，是否可以與外部傳感器配合進行氣缸行程控制。

（四）學習結果評價五、能力訓練

（四）學習結果評價五、能力訓練Thankyou職業(yè)能力B-6-3能設計與裝調時間控制的電-氣控制回路一、核心概念1）時間繼電器：當加入（或去掉）輸入的動作信號時，時間繼電器輸出電路需經過規(guī)定的準確時間才產生跳躍式變化（或觸點動作），時間繼電器是一種使用在較低電壓或較小電流的電路上，用來接通或切斷較高電壓或較大電流的電路的電氣元件。2）時間繼電器根據(jù)其延時方式的不同，分為通電延時型和斷電延時型。1）能描述時間繼電器的作用，繪制其圖形符號。2）會正確使用相關氣動設備，并能根據(jù)控制要求調節(jié)時間控制參數(shù)。3）能根據(jù)控制回路圖進行元件選型，能進行回路抄繪仿真，驗證功能。4）能獨立完成設備的調試，并進行相關故障的排除。

學習目標二、學習目標

圖B6-3-1所示為氣動金屬薄片焊接機，通過雙作用氣缸活塞桿頭部安裝的焊接組件，對待焊薄片壓緊、焊接。焊接過程中，需要活塞桿在壓緊、加熱保持一段時間后自行縮回。這種需要延時的控制功能，可以運用延時閥來實現(xiàn)。但是由于焊接需要加熱，要配備相應的電源。因此，采用電路元件實現(xiàn)時間控制，能夠利用現(xiàn)有電源的同時，簡化氣動系統(tǒng)的復雜度，從而提高設備的穩(wěn)定性。請完成氣動金屬薄片焊接機電-氣控制回路的設計，并在實訓設備上完成該回路的安裝與調試。三、工作情境四、基本知識1.時間繼電器時間繼電器是繼電器控制中常用的定時元件，當加入（或去掉）輸入的動作信號時，其輸出電路需經過規(guī)定的準確時間才產生跳躍式變化（或觸頭動作），是一種使用在較低電壓或較小電流的電路上，用來接通或切斷較高電壓或較大電流電路的電氣元件。四、基本知識1.時間繼電器時間繼電器根據(jù)其延時方式的不同，分為通電延時型時間繼電器和斷電延時型時間繼電器。通電延時型時間繼電器獲得輸入信號后立即開始延時，待延時完畢，其執(zhí)行部分輸出信號以操縱控制電路，信號消失后，繼電器立即恢復到動作前的狀態(tài)。斷電延時型時間繼電器恰恰相反，當獲得輸入信號時，執(zhí)行部分立即有輸出信號，在輸入信號消失后，繼電器卻需要經過一定的延時，才能恢復到動作前的狀態(tài)。電子式時間繼電器由于時間設置方便，定時精確，能夠實時觀察時間等顯著優(yōu)勢，是目前使用的主要類型。圖B6-3-2和B6-3-3所示為時間繼電器及其圖形符號。四、基本知識2.氣動金屬薄片焊接機的電-氣控制回路根據(jù)焊接機的工作過程，可以將加熱器和換向閥的電磁線圈1YA并聯(lián)接入電路中，使氣缸活塞桿伸出時加熱器同步開始工作。調定的時間過后，活塞桿縮回，加熱器同步停止工作。電-氣控制回路圖如圖B6-3-4所示。

（一）操作條件五、能力訓練1.元器件準備在操作前應根據(jù)任務要求制定操作計劃，并參照表B6-3-1準備相應的設備和工具。

（二）安全及注意事項五、能力訓練1）根據(jù)任務要求制定操作計劃，合理安排任務進度，做到在規(guī)定時間內完成操作訓練。2）電源為直流，注意電壓等級。3）氣缸安裝牢靠，且活塞桿伸出時保持安全距離。4）元件安裝距離合理，氣管不交叉，不纏繞，氣管和導線連接完畢后整理，按約10cm的間距用扎帶束緊。5）氣源壓力設置在合理范圍，一般為0.4～0.6MPa。6）打開氣源，注意觀察，以防管路未連接牢固而崩開。7）觀察、記錄回路運行情況，對設備使用中出現(xiàn)的問題進行分析和解決。8）完成后要先關閉氣源和電源，再進行氣路和電路的拆卸，拆下的元件和管路放回原位，對破損老化元件及時維護或更換。9）檢查、處理氣管和導線的破損情況。

（三）操作過程五、能力訓練操作步驟及要求

（三）操作過程五、能力訓練問題情境一如圖B6-3-5所示，如果采用純氣動控制方式，應如何設計本任務中的氣動控制回路？情境提示：1）活塞桿需要滿足不同速度的進程、回程控制；2）活塞桿到達相應位置后，活塞桿壓緊、加熱的功能，需要考慮位置信號和延時功能。

（四）學習結果評價五、能力訓練

（四）學習結果評價五、能力訓練拓展知識

隨著氣動技術的普遍使用，一臺機器上往往需要大量的電磁閥，由于每個閥都需要單獨的連接電纜，因此如何減少連接電纜就成為一個不容忽視的問題。由于氣路板方式無法實現(xiàn)閥的電信號傳輸，因此Festo公司在已解決氣路簡化的基礎上又嘗試著對電路進行簡化，致力于電-氣組合體—閥島的研究，即電控部分通過一個接口方便地連接到氣路板并對其上的電磁閥進行控制，不再需要對單個電磁閥獨立地引出信號控制線，在減少接線工作量的同時提高操作的準確性。

閥島（ValveTerminal）是由多個電磁閥構成的控制元件，它集成了信號輸入/輸出及信號的控制，猶如一個控制島嶼，如圖B6-3-6所示。拓展知識

閥島是新一代氣電一體化控制元件，已從最初帶多針接口的閥島發(fā)展為帶現(xiàn)場總線的閥島，繼而出現(xiàn)可編程閥島及模塊式閥島。閥島技術和現(xiàn)場總線技術相結合，不僅使電磁閥的布線變得容易，而且也大大簡化了復雜系統(tǒng)的調試、性能檢測、診斷及維護工作，使兩者的優(yōu)勢得到充分發(fā)揮，具有廣泛的應用前景。（1）帶多針接口的閥島

可編程控制器的輸入和輸出控制信號均通過一根帶多針插頭的多股電纜與閥島相連，而傳感器輸出的信號則通過一根多股電纜連接到閥島的電信號輸入口上。因此，可編程控制器與電磁閥、傳感器輸入信號之間的接口簡化為只有一個多針插頭和一根多股電纜。與傳統(tǒng)方式實現(xiàn)的控制系統(tǒng)比較可知，采用多針接口的閥島后，系統(tǒng)不再需要接線盒。同時，所有電信號的處理、保護功能（如極性保護、光電隔離、防水等）都已在閥島上實現(xiàn)。（2）帶現(xiàn)場總線的閥島

使用多針接口的閥島使設備的接口大為簡化，但用戶還必須根據(jù)設計要求自行將可編程控制器的輸入/輸出口與來自閥島的電纜進行連接，而且該電纜隨著控制回路的復雜程度而加粗，隨著閥島與可編程控制器間的距離增大而加長。為克服這一缺點，出現(xiàn)了新一代閥島—帶現(xiàn)場總線的閥島。Thankyou職業(yè)能力B-6-4能設計與裝調PLC控制的電-氣控制回路一、核心概念1）控制要求較復雜時，繼電器控制往往會過于龐大和復雜，因此工業(yè)中常使用PLC（可編程控制器）作為控制核心。2）FX3U型可編程控制器結構緊湊、功能強大，適合于小型設備的控制。1）能描述可編程控制器的結構和功能。2）能繪制可編程控制器的外部輸入、輸出接線圖。3）會正確使用相關氣動設備，并能根據(jù)控制要求調節(jié)壓力控制參數(shù)。4）能根據(jù)控制回路圖進行元件選型，能進行回路抄繪仿真，驗證功能。5）能根據(jù)控制回路圖正確安裝氣動控制回路，并設置系統(tǒng)參數(shù)。6）能獨立完成設備的調試，并進行相關故障的排除。

學習目標二、學習目標

圖B6-4-1所示為氣動折彎機，它有一個主沖頭，由雙作用氣缸1A1驅動；有兩個次級折彎沖頭，由雙作用氣缸2A1和3A1驅動。主沖頭將板材壓下，實現(xiàn)第一步折彎。次級折彎沖頭在之后伸出，對板材進行第二步折彎。這是一個具有順序動作要求的工作過程，如使用繼電器，控制回路將會變得非常龐大和復雜，不利于設備的檢修和維護，且會降低系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性。三、工作情境

此時，可以使用可編程控制器（PLC）來對氣動折彎機進行控制，氣動折彎機氣動控制回路如圖B6-4-2所示。三、工作情境四、基本知識1.PLC簡介PLC是計算機技術和繼電器常規(guī)控制概念相結合的產物，是一種以微處理器為核心，用于數(shù)字控制的特殊計算機。圖B6-4-3是FX3U型可編程控制器，其結構緊湊、功能強大，非常適合于小型設備的控制。四、基本知識2.PLC的輸入、輸出FX3U根據(jù)機型不同，配備了不同數(shù)量的輸入、輸出端子，并可根據(jù)需要通過擴展模塊進行靈活配置。其中，輸入端子的編號用X開頭，輸出端子的編號用Y開頭，后面為端子序號的八進制數(shù)，見表B6-4-1。四、基本知識2.PLC的輸入、輸出按鈕、行程開關等作為PLC的輸入信號，接入PLC的輸入端子；指示燈、換向閥電磁線圈等作為PLC的輸出信號，接入PLC的輸出端子，如圖B6-4-4所示。四、基本知識3.順序功能圖順序功能圖將工作過程劃分為若干個步驟，各步驟之間通過轉換條件進行轉換，實現(xiàn)逐步運行。順序功能圖的繪制通常遵循GB/T21654—2008《順序功能表圖用GRAFCET規(guī)范語言》的規(guī)范。圖B6-4-5為氣動折彎機工作過程的順序功能圖。四、基本知識3.順序功能圖折彎機的工作可劃分為以下五個步驟。步驟一：停止狀態(tài)，等待啟動信號。三個氣缸全部縮回，同時按下按鈕SB1和SB2后，轉入下一步。步驟二：主沖頭落下，執(zhí)行折彎步驟一。主沖頭落下到位，SQ2被壓下后，延時2s，轉入下一步。步驟三：兩個折彎氣缸伸出，執(zhí)行折彎步驟二。兩個氣缸伸出到位，SQ4、SQ6均被壓下后，延時2s，轉入下一步。步驟四：兩個折彎氣缸縮回。兩個氣缸縮回到位，SQ3、SQ5均被壓下后，延時2s，轉入下一步。步驟五：主沖頭退回。主沖頭退回到位，SQ1被壓下后，轉回步驟一，等待下一次循環(huán)。四、基本知識4.PLC程序編寫FX3U型PLC可用指令語句表、梯形圖、順序功能圖等方式進行程序編寫。其中，順序功能圖對于描述有順序控制要求的程序具有顯著的優(yōu)勢。FX3U的編程軟件有GXDeveloper和GXWorks2。圖6-4-6為在GXWorks2中編寫順序功能圖。程序編輯界面的左邊欄為順序功能圖總覽，右邊欄為當前選中步（或轉換條件）的詳細內容，采用梯形圖編寫。

（一）操作條件五、能力訓練1.元器件準備在操作前應根據(jù)任務要求制定操作計劃，并參照表B6-4-2準備相應的設備和工具。