机电一体化三菱系统实验指导书

1、机电一体化柔性实训教学系统44天津市龙洲科技仪器有限公司TEL23673598 E-mail:longzhou目 录第一章 机电一体化柔性实训系统说明1机电一体化柔性加工系统的功能1开创任意的组合与开发理念1同一任务，不同方法的综合分析（毕业设计）2项目设计目标与任务2项目的技术内容2项目可以提供的工位和实训内容4第二章 机电一体化系统具体说明6第一节 ME093399型机电一体化系统总体概括6第二节 控制系统的组成6第三节 系统整体选型概况8第四节 CC-Link技术特性9第五节 总控电气部分12一、 主控平台12二、 总控编程要求13三、 问 题14第三章 机电

2、柔性自动循环部分16第一节 上 料 单 元16一、 实验目的16二、 实验材料16三、 实验内容16四、 上料单元硬件名称及型号17五、 上料单元硬件线路连接原理图17六、 系统连接的I/O分配情况17七、 编程要求18八、 问 题19第二节 下料单元20一、 实验目的20二、 实验材料20三、 实验内容20四、 下料单元硬件名称及型号21五、 下料单元硬件线路连接原理图21六、 系统连接的I/O分配情况21七、 编程要求22八、 问 题23第三节 加 盖 单 元24一、 实验目的24二、 实验材料24三、 实验内容24四、 加盖单元硬件名称及型号25五、 加盖单元硬件线路连接原理图25六、

3、系统连接的I/O分配情况25七、 编程步骤26八、 问 题27第四节 穿 销 钉 单 元28一、 实验目的28二、 实验材料28三、 实验内容28四、 穿销单元硬件名称及型号29五、 穿销单元硬件线路连接原理图30六、 系统连接的I/O分配情况30七、 编程步骤30八、 问 题31第五节 模 拟 单 元32一、 实验目的32二、 实验材料32三、 实验步聚32四、 检测单元硬件名称及型号32五、 检测单元硬件线路连接原理图33六、 系统连接的I/O分配情况33七、 编程要求34八、 问 题35第六节 检测单元36一、 实验目的36二、 实验材料36三、 实验基本知识介绍36四、 实验内容37五

4、、 检测单元硬件名称及型号37六、 检测单元硬件线路连接原理图38七、 系统连接的I/O分配情况38八、 编程要求38九、 问 题38第七节 气动机械手分拣单元40一、 实验目的40二、 实验材料40三、 实验内容40四、 气动机械手分拣单元硬件名称及型号41五、 气动机械手分拣单元硬件线路连接原理图42六、 系统连接的I/O分配情况42七、 编程要求43八、 问 题44第八节 升降梯与高架叠层立体仓库单元45一、 叠层立体仓库单元设计的思路及目的45二、 实验目的46三、 实验材料46四、 实验内容46五、 升降梯及叠层立体仓库单元的系统运行过程简图46六、 升降梯及叠层立体仓库单元中各硬件

5、名称及型号47七、 升降梯及叠层立体仓库单元中硬件设备的说明47八、 升降梯及叠层立体仓库单元中硬件线路连接原理图53九、 系统连接的I/O分配情况53十、 编程要求54十一、 问 题55第九节 废料处理单元57一、 实验目的57二、 实验材料57三、 实验内容57四、 编程要求57第十节 各站移动配电平台操作面板说明58一、 控制面板的组成：58二、 控制面板详细说明：58第一章 机电一体化柔性实训系统说明现代工业是计算机、信息技术、现代管理技术、先进工艺技术的综合与集成，涵盖了产品设计、生产准备、制造执行等多方面，是国家建设和社会发展的重要支柱之一。为了加强学生面向新世纪的挑战能力，提高机

6、、光、电一体化的理论水平与实践能力刻不容缓，重点建设机电类工程，柔性加工综合实验平台，更具有迫切性和现实意义。机、电一体化柔性系统是一套完整，灵活、模块化，易扩展的教学系统，根据学生的实际水平研发并制造，从简单到复杂，从零部件到整机。采用铝合金结构件为主体，利用多种机械传动方式模拟完成现代化装配过程的柔性生产系统，把实际工业生产中的典型部分：电气控制部分、各种传感器的应用、组态控制，工业总线，充分展示在该系统中。目的就是使不同层次的学生在校期间就了解现代化生产过程的实际情况，学习并实际组装，开发设计，包括机械、电气、测量等多方面在实际工业生产中的应用技术，学生可以学到更多的实践知识，拓展思维，

7、提高动手和实际操作的能力，以便使学生毕业后就可直接进行生产实践，缩短传统毕业生动手能力差的缺点，以适应现代机电一体化技术的要求。 机电一体化柔性加工系统的功能涵盖课程：微机、组态编程、工业总线、测试与控制技术、气动、机械制动、传感器、气动机器人等课程特 点：以自动化物料传输和加工装置为对象体现常用的控制，机械传动原理的应用，装置的选择、调试和系统的总调。 开创任意的组合与开发理念涵盖课程：机械原理、装配设计、质量控制、加工技术等课程特 点：展示制造过程的本质，包含装置的优化、不同的组合、位置的检测等内容。 同一任务，不同方法的综合分析（毕业设计）涵盖课程：机、光、电全课程的综合特 点：根据不同

8、层次，提出一个课题让学生分别设计，最后全体进行集体论证、分析，达到共同受益的目的。 项目设计目标与任务解决学生的三方面能力：i. 掌握工科设计制造基本知识和基本技能问题（动手能力）。ii. 具备设计制造机、光、电一体化中的设计与创新能力问题（创新能力）。iii. 使学生拥有解决实际问题，排除故障和整套系统的分析能力（故障排除能力）。解决工程中的实际问题是目前国内一个难点，在校期间没有建立整套生产过程的概念，本项目的建成和使用将起到现代化生产过程和现代化教学手段的示范性和实训性，也是目前国内唯一综合机、光、电一体化的实训系统。 项目的技术内容基本机械传动原理包括： “O”型皮带传动 齿轮齿条差动

9、升降机构 丝杠丝母机构 螺杆调节机构 间歇机构 链轮链条差动机构 同步齿型带动机构 滚珠丝杠传动机构 链条长度补偿机构 蜗轮蜗杆减速机构电气技术包括: 机电一体化柔性实训教学系统 总线技术 变频调速技术 可编程控制器的应用 电机传动 各种传感器的应用 步进电机控制 气动控制 伺服电机控制 继电器控制 计算机组态、计算机控制的技术 项目可以提供的工位和实训内容系统平台由铝合金、T型槽拼装而成，可以单独使用，也可以四面相互连成一体作为实验平台，整套生产线以此铝合金为基础平台进行各种实验，采用集中、分散两种不同的控制方式，并设置控制方式选择开关。也可自行组合，先进行机械连接，再编程、调试。整套装置

10、可提供18位学生（两人一组）同时分组进行机械零件的组装，编程。利用plc来完成整个系统的全程运行。该PLC支持总线功能。此类控制方式主要用于生产系统的全程演示。独立组 可提供16位学生（两人一组）同时分组进行机械零件的组装，编程。将plc分别与各个分站设置的探测器和执行器接口连接便可对相应设备实现单独控制。自行选定方案 工业自动化、机电一体化专业的学生可进行毕业设计，重新设计方案。例：直线型 “L”型、“U”型u 工业电气自动化工业电气自动化学生可进行编程外还可以进行组态画面的编程，通过触摸屏进行控制，真正把计算机与控制对象连接，还可进行总线控制（CANBUS、PROFIBUS、CC-LINK

11、），总线连接。u 机械自动化机械自动化的学生可以进行自行设计新方案，在自动生产线上按照自己想象设计制造、加工、装配等新的制造工艺，创新自己的设想，实现整体的设计方案，同时教师可在机械传动中、电气传动中设置故障，让学生排查，锻炼和培养学生解决问题的能力和与同学合作能力，达到培养21世纪实际高级技能型的人才。高级人才的目标：坚实的基础理论知识；创新开发的进取理念；具有定性和定量的检测与分析能力；具备动手和排除故障的判断能力；能与他人合作共创共建的交往能力。第二章 机电一体化系统具体说明第一节 ME093399型机电一体化系统总体概括该自动化模拟生产线，较好地解决了在学校期间，只接触到以单元实验或校

12、外参观实习为主，一些大型的自动化控制站只能看不能操作，达不到理想的教学效果的这个实际接触问题。在设计该模拟生产线时，为了能反映计算机网络技术的迅猛发展及在控制系统中的应用，采用了MITSUBISHI公司的CC-LINK现场总线控制系统，选用了MITSUBISHI的Q系列PLC作主站、Fx-2n系列作从站，配备了相应的编程软件和监控软件。控制系统中包括8个从站点：上料单元、送料单元、加盖单元、穿销单元、模拟单元（温度控制系统）、检测单元、分检单元（气动机械手）、叠层立体仓库。该套控制系统，建立了以工业现场控制为对象的实物模拟仿真系统，可很好地解决自动化及相关专业的在动手实践中所遇到的难题。第二节

13、 控制系统的组成这条多站点连续生产线上的工艺过程如下：上料单元（站点1）：将工件主体送入下料单元入口。下料单元（站点2）：托盘是整个模拟生产过程的载体，托盘经传送带从此站前端开始进入下料仓出口，先得到工件主体，沿传送带向下站运行。加盖单元（站点3）：托盘带装配主体进入本站后，通过摆臂机构摆动将上盖装在主体中，放行，托盘带装配主体沿传送带向下站运行。穿销单元（站点4）：托盘带装配主体进入本站后，经直线推动机构，将销钉准确装配到上盖与工作主体中，使三者成为整体，成为工件。销钉分为金属和非金属两种。模拟单元（站点5）：工件进入本站检测到位后，进行加热和温度控制，完成后，工件沿传送带向下站运行。检测单

14、元（站点6）：工件进入本单元，进行销钉材质的检测（金属、塑料）和工件标签的检测以确定工件是否合格，其中，贴标签为合格品，其余为不合格品。本站的检测结果作为下两站动作的依据。分检单元（站点7）工件进入本站后，首先由短程气缸下落，皮碗压紧工件，真空泵开关动作，排除皮碗内的空气，短程气缸上升，吸起工件让托盘继续前进，工件由摆动缸转动90°，若是合格品则工件下落到传送带继续沿传送带向下站运行；若是废品，则无杠缸横移将其投入废品槽。叠层立体仓库（站点8）由升降梯与立体叠层仓库两部分组成，升降梯由升降台和链条提升部分组成，由步进电机做驱动。可根据检测单元检测结果（金属、塑料），按类将工件传送到立

15、体叠层仓库中。连续生产线示意图如图1所示。叠层立体仓库站点8分检单元站点7检测单元站点6模拟单元站点5穿销单元站点4加盖单元站点3废品道备料单元站点1下料单元站点2图1 连续生产线示意图由上边的工艺过程知，整条生产线共有8个站点，站点1、2、3、4主要完成顺序逻辑控制，站点5实现对温度的调节，站点7为气动机械手的控制，站点8则实现光电编码的检测和步进电机的控制。每个站点都独立地完成一套动作，彼此又有一定的关联。为此，采用了CC-LINK总线技术，通过1个主站Q系列PLC和8个从站Fx-2n系列PLC，并通过MCGS监控软件实现对整个模拟生产线的控制。第三节 系统整体选型概况根据系统设计与三菱工

16、控产品的特点，主站采用Q系列PLC扩展16个输入、16个输出构成。Q00J最大可支持256个IO。从站采用FX2N系列FX2N-48MR PLC构成，该系列产品可支持24输入、24输出。主、从站间通过三菱的开放式现场总线系统CC-LINK联网，因此主、从各站扩充CC-LINK接口模块。变频调速器采用三菱FR-E520S+FR-PA02-02产品，通过RS-485总线与从站7 PLC连通。系统组成如下：机电一体化柔性实训教学系统主站 基本单元Q00JCPU+Q6BAT电池+输入模块QX40-S1+输出模块QY40P+CC-LINK模块+GPPW编程软件CC-LINK开放式现场总线从站1 基本单元

17、 FX2N-48MR +CC-LINK模块FX2N-32CCL从站2 基本单元 FX2N-48MR +CC-LINK模块FX2N-32CCL从站3 基本单元 FX2N-48MR +CC-LINK模块FX2N-32CCL从站5 基本单元FX2N-48MR+CC-LINK模块FX2N-32CCL+温度调节模块 FX2N-2LC从站 6 基本单元 FX2N-48MR +CC-LINK模块FX2N-32CCL 从站 7 基本单元 FX2N-48MR +CC-LINK模块FX2N-32CCL终端电阻终端电阻从站 8 基本单元 FX2N-48MR +CC-LINK模块FX2N-32CCL +脉冲-发生器F

18、X2N-1PG从站4 基本单元 FX2N-48MR +CC-LINK模块FX2N-32CCL系统组成框图第四节 CC-Link技术特性开放式现场总线CC-Link特性：1996年，三菱电机以“多厂家设备环境、高性能、省配线”理念开发、公布和开放了现场总线CC-Link。CC-Link是Control&Communication Link (控制与通信链路系统)的简称。具有性能卓越、应用广泛使用简单节省成本等突出优点。一般而言，我们将网络系统分为3至4个层次：管理层、控制器层、部件层，部件层也就是指装置层和传感器层。由于CC-Link的数据容量大，通信速度多级可选择，CC-Link是一个

19、复合的、开放的、适应性强的网络系统，能够适应于较高的管理层网络到较低的传感器层网络的不同范围。由于它的数据容量大，通讯速度广泛。一、CC-Link的卓越性能：CC-Link是一种高可靠性、高性能的网络。CC-Link的优势如下：1） 高速度大容量的数据传送可设定介于156Kbps到10Mbps间可选择的5种通信速度之一。² 总长度由最大通信速度决定。² 每个循环传送数据为24字节，有150字节用于通信传送。² 8字节（64位）用于位数据传送，16字节（4点RWr、4点RWw）用于字传送，（L=>M 34字节）。² 每次链接扫描的最大容量是2048位

20、和512字。² 在64个远程I/O站的情况下，链接扫描时间为3.7毫秒。² 稳定快速的通信速度是CC-Link的最大优势。² CC-Link有足够卓越的性能应用于大范围的系统。² 当应用10Mbps的通信速度时，最大通信距离是100米；当通信速度为156Kbps时，最大通信距离为1200米。² 如果应用中继器，还可以扩展网络的总长度。通信电缆的长度可以延长到13.2KM。2） 拓扑结构有多点接入、T型分支、星型结构 3种型号的电缆及连接器可以支持将CC-Link元件接入任何机器和系统。3） CC-Link使分布控制成为现实CC-Link同样用于

21、低价的中间控制层网络。所有的本地站和智能站可以访问循环数据，如到达从站或来自从站的RX、RY、RWr、RWw。（但不可改变这些数据）如果使用这些循环数据，可以保证高速的应答和稳定的刷新时间，使中间控制通信、中央控制系统变成现实。有些应用中要求有控制层和元件层2种网络，这样的系统可以仅仅只用CC-Link。由于CC-Link每个站有固定的循环数据的范围，可能使循环数据受到限制，但，它毕竟是一个低价的网络。4） 自动刷新功能、预约站功能 以PLC作为CC-Link的主站为例，由主站模块管理整个网络的运行和数据刷新，主站模块与PLC的CPU的数据刷新可在主站参数中设置刷新参数，便可以将所有的网络通信

22、数据和网络系统监视数据自动刷新到PLC的CPU中，不需要编写刷新程序，这样，也不必要考虑CC-Link主站模块缓冲寄存区的结构和数据类型与缓冲区的对应关系，简化编程指令，减少程序运行步骤，缩短扫描周期，保证系统运行实时性。预约站功能在系统的可扩展性上显示出极大的优越性，也给我们系统开发提供很大的方便。预约站功能指CC-Link在网络组态时，可以将现在不挂上网络而计划将来挂接到CC-Link的设备，在网络组态时事先将这些设备的系统信息（站类型、占用数据量、站号等）在主站中登录，而且可以将相关程序编写好，这些预约站挂接到网络中后，便可以自动投入运行，不需要重新进行网络组态。而且在预约站没有挂接到网

23、络中时CC-Link同样可以正常运行。5） 完善的RAS功能 RAS是Reliability（可靠性）、Availability（有效性）、Serviceability（可维护性）的缩写。备用主站功能、在线更换功能、通信自动恢复功能、网络监视功能、网络诊断功能提供了一个可以信赖的网络系统，帮助用户在最短时间内恢复网络系统。6） 优异抗噪性能和兼容性为了保证多厂家网络的良好的兼容性，一致性测试是非常重要的。通常只是对接口部分进行测试。而且，CC-Link的一致性测试程序包含了噪音测试。因此，所有CC-Link兼容产品具有高水平的抗噪性能。正如我们所知，能做到这一点的只有CC-Link。除了产品本

24、身具有卓越的抗噪性能以外，光缆中继器给网络系统提供了更加可靠、更加稳定的抗噪能力。至今还未收到过关于噪音引起系统工作不正常的报告。7） 互操作性和即插即用CC-Link提供给合作厂商描述每种类型产品的数据配置文档。这种文档称为内存映射表，用来定义控制信号和数据的存储单元（地址）。然后，合作厂商按照这种映射表的规定，进行CC-Link兼容性产品的开发工作。以模拟量I/O映射表为例，在映射表中位数据RX0被定义为“读准备好信号”，字数据RWr0被定义为模拟量数据。由不同的A公司和B公司生产的同样类型的产品，在数据的配置上是完全一样的，用户根本不需要考虑在编程和使用上A公司与B公司的不同，另外，如果

25、用户换用同类型的不同公司的产品，程序基本不用修改。可实现“即插即用”连接设备8） 瞬时传送功能CC-Link的通信形式可分为2种方式：循环通讯和瞬时传送。循环通讯意味着不停地进行数据交换。各种类型的数据交换即远程输入RX，远程输出RY和远程寄存器RWr、RWw。一个子站可传递的数据容量依赖于所占据的虚拟站数。占据一个子站意味着适合32位RX和/或RY，并以每四个字进行重定向。如果一个装置占据两个虚拟站，那么它的数据容量就扩大了一倍。除了循环通信，CC-Link还提供主站、本地站及智能装置站之间传递信息的瞬时传送功能。信息从主站传递到子站，信息数据将以150字节为单位分割，并以每批150字节传递

26、。若从子站传递到主站或其他子站，每批信息数据最大为34字节。瞬时传送需要由专用指令来完成。瞬时传送不会影响循环通信的时间。第五节 总控电气部分一、 主控平台主控平台由铝合金、T型槽拼装而成，可以单独使用，也可以四面相互连成一体，作为实验平台，整套生产线以此铝合金为基础平台进行各种实验。1、 总电源箱1.1 单相断电路器： 电压 220V 电流 30A1.2 漏电保护开关： 30mA 0.1S1.3 单相国产插座： 220V 5A1.4 急停按钮：1.5 24V直流电源： 24V直流 棕为正；黑为负2、 总控制器采用三菱Q系列可编程控制器基本单元Q00JCPU电池Q6BATCC-LINK模块输入

27、/输出模块3、 总电控按钮组合1）复位按钮2）启动按钮3）停止按钮4）急停按钮4、 总气源开关及气泵气泵电源插入总电源箱单相220V插座，上电（合闸）气泵开始工作，通过气泵上的总的气门开关调节气体通断，当气压达到6Mpa时，可以使用，打开电源总气源开关，红色旋钮，气压达到4Mpa时，可以正常工作。5、 总报警指示灯当黄灯亮时表示运行故障、紧急停车当红灯亮时表示停止运行当绿灯亮时表示正常运行注：出现故障显示时应检查每个分站的情况，是否出现故障，有则排除，排除后应再重新运行。二、 总控编程要求按照总控制屏的接线图，电路图，检查电路连接是否正确，并再一次检查各分站的总线通讯地址是否正确，根据前面实验

28、的结果，编写整个生产线的程序。PC机通过CC-LINK总线实现Q系列PLC与FX2N系列PLC的直接通讯。本系统为单主多从型系统，由Q系列PLC作为系统主站，在工作时间内一直占有总线的控制权，与网中的从站进行通讯，为主、从式通讯。首先编写总站开关盒的控制功能：“复位按钮”：对各个分站进行初始化复位，所有标志位或计数器都将清零，从新计算。“启动按钮”：首先启动本套柔性生产线的底层传送电机，此时所有单元都处于工作状态，然后根据托盘的位置，按顺序和各种传感器的检测情况，进行相应的动作。当按下此按钮时总站的三色指示灯的绿灯亮。“停止按钮”：当按下此按钮时所有站的动作均处于停止状态，总站的三色指示灯的红

29、灯亮，按启动按钮可继续工作。“急停按钮”：当遇到紧急情况，按下此按钮强制性的将各种设备处于停止工作状态，总站的三色指示灯的黄灯亮，此时按其它按钮均不起作用，只有当急停按钮旋起时，各种设备才能正常工作。三、 问 题本系统是否存在不足？答：实际使用中本系统也存在一些不足，如：若向整套生产线中增加或删除部分站点是就要重新初始化整套系统，这一过程相对来说比较麻烦。机电一体化柔性实训教学系统MITSUBISHI Q系列PLC通讯演示程序第三章 机电柔性自动循环部分第一节 上 料 单 元一、 实验目的1. 了解本站的装配过程2. 机械传动的全过程3. 光电传感器的功能和在此站的作用4. 继电器在本站中的应

30、用5. 微动开关对电机进行控制的原理6. 用PLC控制整站过程并编程7. 熟悉电器接线过程二、 实验材料一、 整套备料单元机械设备、移动配电平台二、 万用表三、 电工工具四、 备料单元接线图，电气原理图三、 实验内容1. 检查机械传动部分及PLC上输入输出点是否与图纸完全一致。检测本站中FX-2N PLC的通讯地址是否与Q系列PLC中硬件通讯中设置的地址相同，以便使用总线控制。2. 进行工件手动测试。3. 将电控手动/自动转换开关：拨到“手动”。4. 按下电控按钮，将工件放在工件槽中，光电传感器检测到有工件，启动气缸，气缸终端连接电磁吸铁，将工件吸起。5. 电机带动摆臂旋转90度将工件与下料单

31、元的工件入口同方向，通过调节摆臂两侧的微动开关控制摆臂的旋转角度。6. 控制摆臂上下动作的电机将摆臂抬起使其工件高于下料单元的工件入口，同样可通过调节摆臂中间的微动开关调节摆臂的扬程。7. 摆臂的高度和方向都对准后底层电机将通过齿条将工件前送到下料单元工件入口的正上方，将工件放下，然后进行复位，通过调节下放微动开关调节摆臂送件的前后位置。8. 工件进入下料单元，启动下料电机使工件进入，传感器检测到有工件时，下料电机停。9. 按输入/输出分配表检查接线（或自行接线）10. 根据以上功能的全过程，编写PLC程序。（附原程序）序号名 称型 号数量厂商1直流减速电机70ZYNJ 55r/min3无锡红

32、湖2继电器MY2N-DC24V7欧姆龙3双作用气缸19203 DSNU-16-100-PA1费斯托4单向截流阀197578 GRLA-M5-QS-6-D2费斯托5舌簧开关164595 SMEO-4-K-LED-24-B2费斯托6行程开关安装附件19275 SMBR-162费斯托7截止阀162807 HE-1/4-D-MINI1费斯托8单电控电磁阀173127 MEH-5/2-1/8-B1费斯托9"1"型螺纹接头153002 QS-1/8-63费斯托10"1"型螺纹接头153005 QS-1/4-81费斯托11"1"型螺纹接头15300

33、3 QS-1/4-61费斯托12消音器2307 U-1/82费斯托13警灯TH-DC24V 1浙江14微动开关12海源自控四、 上料单元硬件名称及型号系统中主要硬件设备的名称及型号如下表所示：五、 上料单元硬件线路连接原理图 电路原理图见附录一。六、 系统连接的I/O分配情况要实现使用PLC对上料单元运行过程的控制，首先要进行基本的输入输出口定义的设置，然后进行FX2N软件程序的编制。形式序号名称地址备注输入1上限位1X0002下限位1（复位）X0013左限位1X0024右限位1（复位）X0035正转限位1X0046反转限位1（复位）X0057止动气缸至位1X0068止动气缸复位1X0079备

34、料检测1X01010手动/自动按钮1X02611启动按钮1X02412停止按钮1X02513急停按钮1X027输出1上行电机1Y0002下行电机1（复位）Y0013左行电机1Y0024右行电机1（复位）Y0035正行电机1Y0046反行电机1（复位）Y0057止动气缸1Y0068直流电磁吸铁1Y0079工作指示灯1Y010七、 编程要求1. 工件槽上的传感器检测到有工件，工作指示灯亮，启动电磁阀，气缸伸出，同时气缸终端的电磁阀得电，将工件吸起。2. 摆臂旋转90度3. 摆臂扬起4. 摆臂前进，对准下料单元送料口将工件放下，摆臂复位，工作指示灯灭。5. 由于系统在整体控制过程中要和下料单元配合使

35、用，所以在编程过程中应该注意下料单元料仓内的情况，在给出的程序中采用上料单元入一个工件，启动下料电机带动工件向下，当料仓外的传感器检测到工件后进行3秒延时，下料电机停止。当底层有托盘时工件下落，此时可继续放入工件。如果料仓中工件未出，则上料单元吸起工件运动到料仓上方等待。八、 问 题1该站使用了哪些机械传动机构？答：齿轮传动“O”型带传动，齿轮齿条传动，行星齿轮传动，电磁吸铁。第二节 下料单元一、 实验目的1. 了解本站的装配过程2. 间歇机构、螺杆调节机构、同步齿型带等机械结构传动的原理及过程3. 每种传感器的功能和在此站的作用4. 用PLC控制整站过程并编程5. 熟悉电器接线过程二、 实验

36、材料Ø 整套下料单元机械设备Ø 整机配套，三菱“FX2N-48MR”可编程序控制器Ø 万用表Ø 电工工具Ø 下料单元接线图，电气原理图三、 实验内容1. 检查机械传动部分及PLC上的输入输出点是否与图纸完全一致。检测本站中总线模块 “FX2N-32CCL”通讯中设置的地址与总站中的相同，以便使用总线控制。2. 进行无工件手动测试。3. 将电控手动/自动转换开关：拨到“手动”。4. 按下启动按钮将电机启动，同步带同向转动，观察间歇机构，电机每一转，同步带下降一次每两转同步带下降一个工件。5. 如一切正常，先将工件主体装入下料箱，装好一个工件后按启

37、动按钮，工件下降，按停止键装第二个工件，依次可装进七个主体模块即满。6. 检测传感器位置，手动测试，托盘到位时托盘下传感器是否有输出信号（看传感器本身指示灯的情况或用万能表检测）。移开托盘，传感器无输出信号（灯灭）。7. 托盘到位后，托盘下面传感器有信号，检测直流电磁吸铁是否竖起处于禁止状态。8. 检测主体的传感器检测到托盘上并无主体时，工件下降到托盘，主体被检测到后，直流电磁吸铁放行，托盘带工件下行，工作指示灯灭。9. 按输入/输出分配表检查接线（或自行接线）10. 根据以上功能的全过程，编写PLC程序。（附原程序）四、 下料单元硬件名称及型号系统中主要硬件设备的名称及型号如下表所示：序号名

38、 称型 号数量厂商1电感式接近开关NI10-Q25-AP6X1图尔克2电容式接近开关BC5-S18-AP4X1图尔克3光电式接近开关LZ-FT03181龙洲4直流减速电机70ZYNJ 55r/min2国产5直流减速电机24V DC 180r/min1国产6直流电磁铁MQ405 24VDC1国产7指示灯AD16-22B1国产8三通接头QST-81费斯托五、 下料单元硬件线路连接原理图 电路原理图见附录二 。六、 系统连接的I/O分配情况要实现使用PLC对下料单元运行过程的控制，首先要进行基本的输入输出口定义的设置，然后进行FX2N软件程序的编制。形式序号名称地址备注输入1工件检测2X0002托盘

39、检测2X0013入料检测2X0024手动/自动按钮2X0265启动按钮2X0246停止按钮2X0257急停按钮2X027输出1下料电机2Y0002工作指示灯2Y0013直流电磁吸铁2Y0024传送电机2Y0035转角单元电机2Y004七、 编程要求工作步骤：首先设计本站移动配电平台上每个按钮的作用，同时总站开关盒可对各站进行控制（总站开关盒的详细说明见总站编程），此要求为每站必须编写内容，以后各站将不在详述。1. 初始状态：下料电机处于停止状态；直流电磁限位杆竖起处于禁止状态；传送电机处于停止状态，工作指示灯熄灭。2. 系统运行期间：底层传送电机工作，传送带转动，当托盘到达定位口时，底层的电感

40、式传感器发出检测信号，工作指示灯亮；经过两秒时间确认，启动下料电机执行将工件主体下落动作。3. 当工件主体下落到定位口时，工件检测传感器发出信号停止下料电机运行；2秒后直流电磁吸下，放行托盘。4. 放行3秒后，电磁吸铁释放处于禁止状态，工作指示灯熄灭。5. 根据上述要求编程、调试、接线、实现带负载运行。控制方式说明：系统具有手动、自动两种运行方式。当系统处于自动工况时，按下总控按钮的启动按钮，系统按上述步骤运行，在此期间若按下停止按钮，应完成本次下料动作，即直流电磁得到输出信号后吸下，在进行释放，恢复止动状态，停止。系统处于手动工况时，采用一对一的控制方式，即分别设置下料电机，直流电磁吸铁，传

41、送电机，工作指示灯的控制；无论在何种工况下，若按下急停按钮，本单元立即停止运行。若托盘到位后，下料电机启动，同步带转动一周，下料箱内并无工件，此时装在电路板上的报警器报警，需加入工件。（报警输出为Y016、Y017）八、 问 题1该站使用了哪些机械传动机构？答：齿轮传动“O”型带传动，间歇机构，同步带传动交叉同步传动。气缸摆臂限位机构、螺杆调节结构、螺杆锁紧结构2本站为什么采用有机玻璃作为主体结构？现实生活中应采用什么材料？答：采用有机玻璃作主体结构，易于观察主体内工件的放置情况。而一般的与本功能相似的生产线中采用钢材或根据具体要求选材。机电一体化柔性实训教学系统第三节 加 盖 单 元一、 实

42、验目的1. 了解翻转定位装置的工作原理2. 观察蜗轮蜗杆减速机的运动3. 了解连杆机构及连轴器的工作原理4. 用PLC控制该站并学习编程5. 熟悉电器接线二、 实验材料1. 整套装配二站机械设备2. 整机配套，三菱“FX2N-48MR”可编程序控制器3. 万用表4. 电工工具5. 装配二站接线图，电气原理图三、 实验内容1、检查机械传动部分是否与图纸完全一致，检查编程器输入/输出点的接线情况，核对总线的通讯地址。2、进行无工件手动测试。3、将手动/自动转换开关：扭向“手动”。4、按下启动按钮，电机启动，带动涡轮涡杆减速机转动（减速比为1：10），观察连杆机构，主摆臂动作，进行取、放工件。5、如

43、一切正常，开始将工件放在料槽内，工件靠本身自重滑行到位。6、检测传感器位置，手动测试，托盘带主体件到位后，传感器是否有输出信号。7、托盘到位后，托盘下传感器有信号，检测直流电磁阀定位是否到位，若到位，工作指示灯亮。8、当托盘带主体到达定位口，开始装配上盖。将上盖与主体准确装配后，定位气缸放行，托盘带工件下行，工作指示灯灭。9、 按输入/输出分配表，检查接线（或自行按图接线）10、 根据手动功能的全过程。编写FX2N的程序。（附原程序）四、 加盖单元硬件名称及型号系统中主要硬件设备的名称及型号如下表所示：序号名 称型 号数量厂商1电感式接近开关LZ-EI03151龙洲2电容式接近开关BC5-S1

44、8-AP4X1图尔克3直流减速电机70ZYNJ 55r/min2国产4蜗轮蜗杆减速电机1上海5直流电磁铁MQ405 24VDC1国产6指示灯AD16-22B1国产7继电器MY2N-DC24V2欧姆龙8微动开关4国产五、 加盖单元硬件线路连接原理图 电路原理图见附录三。六、 系统连接的I/O分配情况要实现使用PLC对加盖单元运行过程的控制，首先要进行基本的输入输出口定义的设置，然后进行FX2N软件程序的编制。形式序号名称地址备注输入1上盖检测 3X0002托盘检测3X0013外限位3X0024内限位3X0035手动/自动按钮3X0266启动按钮3X0247停止按钮3X0258急停按钮3X027输

45、出1下料电机取件3Y0002下料电机放件3Y0013工作指示灯3Y0024直流电磁吸铁3Y0035传送电机3Y004七、 编程步骤（一）工作步骤1. 初始状态：加盖单元主摆臂处于原位状态；直流电磁阀的限位杆竖起处于止动状态；工作指示灯吸灭；直线单元的传送带处于静止状态。2. 系统运行期间：直线单元上的电机带动传送带开始工作，当托盘载工作主体到达定位口时，由电感式传感器检测托盘，发出检测信号；工作指示灯亮；由电容式传感器检测上盖，确认无上盖信号后，经三秒确认后启动主摆臂执行加盖动作。 3. PLC通过两个继电器控制电机正反转，电机带动减速机使摆臂动作，主摆臂从料槽中取出上盖，翻转180度，当碰到

46、放件控制板时复位弹簧松开，此时摆臂碰到外限位开关后停止，上盖靠自重落入工件主体内。4. 加盖动作到位后，外限位开关发出加盖至位信号，主摆臂结束加盖动作，2秒后启动摆臂，执行返回原位动作。5. 返回原位动作后内限位发出返回至位信号，主摆臂结束返回动作；此时若上盖安装到位后，即上盖检测传感器发出检测信号，则同时启动直流电磁阀动作，电磁阀吸下，将托盘放行，（若上盖安装为空操作，即上盖传感器无检测信号，主摆臂应再次执行加装上盖动作，直到上盖安装到位）。6. 放行2秒后，电磁阀释放，恢复止动状态，工作指示灯灭，该站恢复预备工作状态。摆臂取往复三次并没有取到上盖时，此时报警器发出警报，示意应在料槽内加入上

47、盖。（报警器焊接在电路板上，输出点为Y017。）（二）控制方式说明：系统具有手动、自动两种运行方式，当系统处于自动工况时，按下总控平台上的启动按钮系统按上述步骤运行，若按下停止按钮，则传送带停止工作，按下复位按钮，所有动作回到初始状态；系统处于手动工况时，按下本站的启动按钮，则启动传送带，执行上述步骤，按下停止按钮传送带停止动作，无论在何种工况，若按下急停按钮，本单元立即停止运行。八、 问 题1、该站使用了哪些机械传动原理？答：取件控制板与小臂相互配合抓取零件；大臂与取件控制板间工作中的让位关系；料槽的零件自重滑行到位，作好动作前的准备工作2、摆臂两侧采用限位开关的作用是什么？答：采用限位开关

48、作为PLC中控制电机正反转的条件，当摆臂取、放件时只有碰到行程开关时才认为摆臂到位，（且PLC上有相应的输入指示灯显示）方可启动电机或控制电机正反转。同时也启到保护电机的作用。第四节 穿 销 钉 单 元一、 实验目的1、 了解旋转装配的机械传动结构2、 销钉的存放和下降原理3、 全部电器接线与功能4、 用PLC控制该站全过程并学习编程5、 了解本站气动控制过程和气路的原理二、 实验材料1、 自动装销钉单元2、 整机配套，三菱“FX2N-48MR”可编程序控制器3、 万用表4、 电工工具一套5、 电器接线图，电气原理图、气动原理图三、 实验内容过程说明：旋转料仓为特殊机械传动方式，将差动机构旋转

49、动作，综合直线推动功能，通过光纤传感器检测销钉，将销钉准确装配到上盖与工作主体中间，使三者成为整体，销钉分为金属与非金属二种。1、 将本站气源入口处的截止阀旋转至截止状态，用于推、拉旋转装配体，观察运动过程，与销钉连动原理。2、 将截止阀旋转至通路状态，用手动开关控制二位三通阀门推动气缸往返活动。（注意：应在无销钉时检测工件主体中孔的位置与本站销钉穿入的位置是否吻合。）3、 以上步骤进行完后，将“手动/自动”控制按钮转换开关打到手动，按“启动按钮”，用来控制电磁阀，观察运动过程。4、 根据本单元动作过程和传感器的功能止动气缸到位 止动气缸复位销钉气缸到位 销钉气缸复位托盘检测 销钉检测根据PL

50、C的I/O分配情况表检查与FX2N的输入连接是否连接正确。5、 编写程序（附原程序）。四、 穿销单元硬件名称及型号系统中主要硬件设备的名称及型号如下表所示：序号名 称型 号数量厂商1电感式接近开关NI10-Q25-AP6X1图尔克2电容式接近开关BC5-S18-AP4X1图尔克3直流减速电机70ZYNJ 55r/min1国产4指示灯AD16-22B1上海二工5双作用气缸19203 DSNU-16-100-PA1费斯托6双作用气缸19206 DSNU-16-200-PA1费斯托7单向截流阀197578 GRLA-M5-QS-6-D4费斯托8舌簧开关164595 SMEO-4-K-LED-24-B

51、4费斯托9行程开关安装附件19275 SMBR-164费斯托10截止阀162807 HE-1/4-D-MINI1费斯托11气路板33408 PRS-ME-1/8-21费斯托12单电控电磁阀173129 MEH-5/2-1/8-P-B2费斯托13直角插座14098 MSSD-E2费斯托14"1"型螺纹接头153005 QS-1/4-83费斯托15"1"型螺纹接头153002 QS-1/8-64费斯托16消音器2307 U-1/81费斯托17消声器2316 U-1/42费斯托18三通接头153130 QST-81费斯托五、 穿销单元硬件线路连接原理图 电路原理图见附录四。六、 系统连接的I/O分配情况要实现使用PLC对穿销钉单元运行过程的控制，首先要进行基本的输入输出口定义的设置，然后进行FX2N软件程序的编制。形式序号名称地址备注输入1销钉检测4X0002托盘检测4X0013销钉气缸至位4X0024销钉气缸复位4X0035止动气缸至位4X0046止动气缸复位4X0057手动/自动按钮4X0268启动按钮4X0249停止按钮4X02510急停按钮4