在工业自动化的控制中,气动技术的应用越来越多。相对于机械传动、液压传动等其他形式的传动,气压传动的动力源来自取自不尽的空气,用于传动的气动装置的结构相对简单,气动系统可靠性较高,而且使用空气比较安全,可以防爆、防火[2]。基于这些优点,气动技术常用于工业过程中实现机械自动化。
气动实验台是一个提供学生设计、安装和调试气动系统的平台,按照对气动回路的控制方式的不同,可以分为手控式、机控式、全气控式和电控式。计算机技术在实验台中的运用越来越广泛,应用较多的有单片机技术和PLC技术。目前实验台大都采用PLC控制,将微电子技术直接用于自动控制[3]。气动技术和计算机技术的优点在实验台结合,使实验台可靠性提高,抗干扰性强,功能更加齐全。
不同实验台的构建原理不同,其在结构组成上也各有差异, 最初的实验台仅仅是多个实验元件的简单组合,随着计算机技术越来越多地应用于实验台中,实验台的功能得到提高。目前先进的实验台大都由计算机模块、软件模块、实验元件模块组成,网络技术和实验仿真技术的运用使实验台的功能进一步变得强大。
1.2 气动实验平台发展现状
1.2.1 国外气动实验台的发展状况
1.2.2 国内气动实验台的发展状况
1.3 本课题研究的内容
随着工业自动化发展进程的加快,对气动技术领域发展的要求也越来越高。气动控制技术广泛应用于工业自动化中,机械类本科课程《液压与气动技术》是一门实践性要求很强的专业必修基础课程,为了提高教学效果,培养具有创新能力的人才,必须加强实践教学[8]。有必要设计一种气动实验台,可以让学生动手对气动回路设计并连接实际气动系统,操作并调试气动回路,提高学生的学习积极性,培养学生综合的能力。
课题研究的目的在于针对传统的气动教学实验台功能单一、学生不能对气动回路自由设计并连接实际气动实验系统的问题,研制一种新型的开放式气动实验教学平台。在开放式气动教学实验平台上,可以完成液压与气动课程要求的实验项目。而且由于其所具有的强大灵活的开放性,学生将可以自由设计组合,在一个实验台上完成方向控制、压力控制、速度控制、位置控制、同步控制、缓冲控制等多种气动控制实验。学生可以亲自动手在实验台上对气动回路自由设计,自由布置与连接气动元件,利用最少的元件,在一个实验平台上可以完成多种气动控制实验;采用全气控、手控和PLC 控制方式,将可编程控制技术与气动控制技术结合,在实验中直观地认识机、电、气一体化。
为了达到新时期下的创新型人才的要求,机械专业学生对气动技术知识的掌握已经非常必要。气动实验台的不断发展有助于提高学生的实验操作能力和创新能力,使学生将理论与实践结合,更全面深入地理解气动技术。随着计算机技术的发展与应用,功能完善的新型气动实验台将陆续出现,在气动教学中发挥重要作用[9]。
2 开放式实验教学平台的总体方案设计
在开放式气动教学实验平台上,可以完成液压与气动课程要求的实验项目。而且由于其所具有的强大灵活的开放性,学生将可以自由设计组合,在一个实验台上完成方向控制、压力控制、速度控制、位置控制、同步控制、缓冲控制等多种气动控制实验。可以在该实验平台上设计成手控、气控和 PLC 控制,充分发挥学生的创造力。
2.1 实验平台设计任务
气动控制技术开放式实验教学平台的设计任务具体如下: PLC气动控制技术开放式实验教学平台的开发研制(2):http://www.youerw.com/jixie/lunwen_50348.html