4.1.2 供料单元气动控制回路连接与调试
1.任务引入
本任务主要是认识智能生产线中相关气动元件的使用方法，并将其正确安装到设备上；根据供料单元的气动控制回路图连接气路，并进行调整，使设备能够满足初始状态的要求；调节节流阀、气源气压等，使设备能够平稳运行，各气缸速度适中。
2.任务目标
1）知识目标
识别供料单元的气动元件。
2）技能目标
能够对供料单元的气动控制回路进行连接和调试。
3）素养目标
培养学生爱岗敬业、吃苦耐劳、遇到故障能够沉着应变的工作作风，增强岗位认同感和责任感。
3.任务分析
供料单元的气动控制回路及其技术要求介绍如下。
按照系统控制要求，将各气动元件用图形符号来表示，可构成一个可解决实际问题的气动控制回路图。正确地阅读气动控制回路图是进行气动控制回路与调试的基础。气动控制回路是供料单元的执行机构，该执行机构的逻辑控制功能是由PLC实现的。
供料单元的气动控制回路如图4-3所示。图中1A和2A分别为推料气缸和顶料气缸。1B1和1B2为安装在推料气缸上的两个极限工作位置的磁感应接近开关，2B1和2B2为安装在顶料气缸上的两个极限工作位置的磁感应接近开关。1Y1和2Y1分别为控制推料气缸和顶料气缸电磁阀的电磁控制端，气缸和电磁阀中间是各个气缸上两个排气型单向节流阀。通常，这两个气缸初始均设定在缩回状态。
按照气动控制回路图连接气动控制回路时，应满足以下要求。
第一，气缸的安装和连接正确，速度调整合理，气缸运行平稳，没有卡阻现象。
第二，气管切口平整，切面与气管轴线垂直，否则可能漏气。
第三，走线避开设备工作区域，防止对设备动作产生干扰。
图4-3 供料单元的气动控制回路
第四，气缸与换向阀之间的连接气管走向一致，不交叉。
第五，气管避免过长和过短。过长，会影响美观、浪费；过短，会造成气管弯折，阻碍气路通行。
第六，所有气管要用尼龙绑扎带绑扎，绑扎不宜过紧，以免造成气路不通，绑扎的间距以5～8 cm为宜，间距要均匀、统一。绑扎带切口处要剪平，凸出长度不超过1 mm。连接好气路后，要进行气路的调试，调试过程应遵循一定的原则。首先接通气源，将气源处理组件的压力调整至合理范围（0.4～0.5 MPa），接下来对气动执行元件进行单独调试，这个过程和气动控制元件是一起操作的，利用气动控制元件的手动控制功能来调试气动执行元件。调试方法是：先检查在电磁阀都没有得电时，两个气缸的初始状态对不对，这时两个气缸都应处于缩回的状态；然后手动控制每个气缸的动作，看每个电磁阀手动控制得电时，相应的气缸动作是否正确、合理。这里，推料气缸、顶料气缸都要单独控制，如果有错误，需要检查气路问题，逐个排查，直到调试好为止。
4.相关知识
供料单元的气动执行元件
气动执行由气缸、电磁换向阀和调速阀共同完成。供料单元的气动执行元件有推料气缸和顶料气缸，其动作方向由两个电磁换向阀分别进行控制，气缸的速度调节则由安装在气管接口处的单向节流阀进行调节。在选用所有器件时，都要满足设备对动力和控制的要求。
1）推料气缸和顶料气缸
（1）类型：供料单元需要两个直线型气缸来执行推料功能，一个是顶料气缸，另一个是推料气缸。在实际使用时，要求切断气源后，气缸不复位，以免工件中途卡住、弹出，发生危险。其对行程要求较长，对出力和精度要求不高，基于此标准使用双作用直线型气缸，其体积小、质量小。
（2）缸径：顶料气缸工作时要求输出的力能够利用工件与料仓底座的摩擦力将工件固定、不下滑。
（3）行程：供料单元推料气缸的行程不超过100 mm。行程太长会使物料超出物料台，物料与挡料块碰撞发生事故；行程太短，则需要较长的连接头，导致气缸运行稳定性变差。顶料气缸的行程则更短，约小于40 mm。
（4）其他参数：使用杆不回转、安装方式为基本型、内置磁环的气缸。设备提供气源的压力为0.3～0.8 MPa，标准缸径为16 mm，行程分别为30 mm和85 mm，见表4-4。
表4-4 供料单元的气缸
2）电磁换向阀
智能生产线上所有工作单元的执行气缸都是双作用气缸，工作压力为0.1～0.8 MPa。双作用气缸通常用二位五通阀，本设备上所有换向阀的控制方式为电控，电源为直流24 V或交流220 V。这里使用的是亚德客的4 V100系列电磁阀，电源为直流24 V，使用压力范围为0.15～0.8 MPa，耐压力为1.5 MPa，动作方式为内部引导式或外部引导式，空载时的最高动作频率为5次/s。电磁阀型号说明如图4-4所示。
图4-4 电磁阀型号说明
电磁换向阀实物如图4-5所示。图（a）中电磁换向阀的A、B口接气管的快速接头，连接欧4气管，进气口和两个排气口在阀的底部，这种电磁阀需要集中安装到汇流板上，构成一个电磁阀组，电磁阀组上每个阀的功能是彼此独立的，它们都是通过汇流板集中供气和排气，汇流板中两个排气口末端均连接了消声器。消声器的作用是减少在向大气排放压缩空气时的噪声。电磁阀组的结构如图4-6所示。
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图4-5 电磁换向阀实物
（a）单控电磁换向阀；（b）双控电磁换向阀
电磁换向阀有单控和双控两种可供选择，供料单元只需单控电磁换向阀即可。单控和双控电磁换向阀都带有手动按钮和加锁钮，有锁定（LOCK）和开启（PUSH）两个位置。用小螺丝刀把加锁钮旋到“LOCK”位置时，手动按钮向下凹进去，不能进行手控操作。只有在“PUSH”位置，才可用工具向下按，信号为“1”，等同于该侧的电磁信号为“1”。常态时，手动按钮的信号为“0”。在进行设备调试时，可以使用手动按钮对电磁换向阀进行控制，从而实现对相应气路的控制，以改变推料气缸等执行机构的动作，达到调试的目的。
电磁换向阀安装到汇流板上时，在电磁换向阀与汇流板的接触处需要放置软垫片密封，防止漏气。
图4-6 电磁阀组的结构
（电磁换向阀线圈的引出线接法：1脚+24 V，2脚接0 V）
3）单向节流阀
单向节流阀选用排气节流型单向节流阀，L形单向节流阀可以向任意方向旋转。安装单向节流阀时通过螺纹直接连接到气缸的进/排气口上，根据气缸的螺纹规格，使用相应螺纹的单向节流阀。单向节流阀气管接头处连接进/排气管，单向节流阀上带有气管的快速接头，只要将合适外径的气管插到快速接头上，接头中的弹性卡环就将其自行咬合固定，并由内部的密封圈密封，这样就连接好了。拆气管时，只需将弹性卡环向下压，即可拔出气管。
图4-7所示为在双作用气缸装上两个单向节流阀的连接示意。当压缩空气从A端进气，从B端排气时，单向节流阀A的单向阀开启，向气缸无杆腔快速充气；由于单向节流阀B的单向阀关闭，所以有杆腔的气体只能经节流阀排气，调节单向节流阀B的开度，便可改变气缸伸出时的运动速度。反之，调节单向节流阀A的开度则可改变气缸缩回时的运动速度。在这种控制方式下，活塞运行稳定。图4-8所示为安装带快速接头的限出型单向节流阀后的气缸外观。
图4-7 在双作用气缸装上两个单向节流阀的连接示意
图4-8 安装带快速接头的限出型单向节流阀后的气缸外观
5.任务准备
1）清理安装平台
确认安装平台已放置平衡，安装平台下的滚轮已锁紧，保障安装平台平稳，四角无落差，不晃动。确认安装平台上的安装槽内没有遗留的螺母、小配件或其他杂物，然后用软毛刷将安装平台清扫干净，确保导轨内没有杂物和零部件等。
2）准备器材和工具
供料单元气动控制部分所需的元器件清单见表4-5。熟读相关元器件的技术文件，理解其功能和使用方法，并检查其是否完好无损，如有损坏，应及时更换。在清点器材的同时，将器材放置到合适的位置。整理所需的螺栓和螺母，并将其放在一个固定的容器中，以方便安装时快速找到。表4-5中给出了参考型号，也可根据控制要求和使用环境，自行选择其他品牌和型号的元器件。
表4-5 供料单元气动控制部分所需的元器件清单
6.任务实施
1）元器件安装
在机械结构安装中若已将气缸顶料和推料气缸及其连接头安装好，则可根据其铭牌参数进一步熟悉气缸的功能和其他特性参数。接下来在气缸的前、后两端单向节流阀安装孔位置安装相应尺寸的单向节流阀。
步骤1：将顶料和推料两个气缸的电磁换向阀安装到已装有消声器的汇流板上，安装时，注意塑料密封垫片不要放歪，以免电磁换向阀漏气，电磁换向阀与汇流板要垂直紧贴，然后用螺栓进行固定。
步骤2：将组装好的电磁换向阀组固定到黄色底板上。
2）气路连接
在理解气动控制回路原理的基础上，按照供料单元气动控制回路工作原理图进行气路连接，使气缸在电磁换向阀的控制下能正确地顶料、推料。气源先经过气源处理组件到汇流板，然后经过电磁换向阀和气缸。气管要在快速接头中插紧，不能有漏气现象。
3）气路调试
连接气动控制回路后，清理设备，检查机械装配、气路连接等情况，并手动调试供料单元的气动控制回路确认其安全性和正确性。
（1）接通气动二联件上的阀门给设备供气，将气源气压的压力调整到0.4～0.5 MPa，设备的气路调试工作要在无气体泄漏的情况下进行，调试时应仔细观察系统气路有无漏气现象，若有，应立即解决，解决后再继续调试。
（2）调试气路时用电磁换向阀上的手动按钮进行操作，调试前首先验证顶料气缸与推料气缸的初始位置和动作位置是否正确，在初始位置两个气缸都缩回。
（3）调试速度时调整单向节流阀的开度，使推料气缸和顶料气缸的运动速度合理，避免速度过快而打飞物料或速度过慢而动作执行不到位。调节完成后，单向节流阀调节旋钮下方要锁紧。在调试气缸速度的过程中，通过微调气缸上的塑料连接头进行行程的调节，保障顶料气缸能够顶住工件，推料气缸工件推出正好到位。
气路调整好后，需进行气管绑扎，绑扎时从距离气管接口约50 mm处开始绑扎，然后每隔80 mm左右绑扎一次，绑扎要均匀。剪切绑扎带时，剪切点凸出不大于1 mm，使气路干净利落、捆扎有序。
7.任务评价
任务评价见表4-6。
表4-6 任务评价
