机电一体化专业毕业论文

1、江西机电职业技术学院江西机电职业技术学院毕毕 业业 论论 文文题 目：YL235A设备设计机械手传送带物料分拣任务五学 校： 专 业： 机电一体化 班 级： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 起止日期； 2011 年 9 月-2012 年 5 月 江西机电职业技术学院（论文） 200910908462前言前言 作为自动化专业的学生，PLC 是我们最基础的专业课。众所周知，PLC 自从问世以来就在自动控制各个行业发挥着难以取代的核心控制作用。PLC 运行可靠，适用于各种恶劣的工业环境，PLC 和工控机（IPC）相比，其运行可靠、可扩展性好、便于电气连接、控制更专业，但是工控机良好的人机界面，方便

2、高级语言都是 PLC 所不能比拟的。组态软件在很多场合应用于控制，可整个控制的中心往往还是 PLC，组态软件（上位机）所起的控制作用很小。人机界面一般用于简单的动作控制，工艺参数的编制，配方的设定等等，虽然在概念上属于控制范畴，但它并未真正起到核心控制作用，因为真正长期的自动运行控制是由 PLC 完成。我们不经常使用工控机作为核心控制部分的原因有两点：第一，工控机不适于在很恶略的环境下运行；第二，工控机经常采用的 WINDOWS系统并不能够让人放心，其长期运行效果并不好。尽管 PLC、IPC 在自动化控制中扮演不同角色，在许多运行连续时间较短，环境相对比较好的地方，人们还是希望使用 IPC 进

3、行核心控制。使用 IPC 进行核心控制有很多种实现方式，当然其中最为简单的办法就是使用组态软件。在工厂和企业里面 PLC一直是实现自动化的有效方式，而且目前国内真正懂得 PLC 的人才太少，希望针对本次实训对我们自动化的人大有裨益。江西机电职业技术学院（论文） 200910908463目 录1.1 外观.51.2 概述.51.3 实训项目.61.4 配置.61.5 配置清单.71.5.1 PLC 及变频器选配表.81.6 技术参数.9第第 2 章章 亚龙亚龙 YL-235A 型光机电一体化实训考核装置机构说明型光机电一体化实训考核装置机构说明.102.1 整机工作流程.102.2 工作原理.1

4、02.3 送料机构.112.4 机械手搬运机构.122.5 物料传送和分拣机构.132.6气动原理.142.7 气缸电控阀使用.152.8 传感器应用说明.172.8.1 常用传感器的使用说明.172.8.2 磁性开关的使用说明.17第第 3 章章 亚龙亚龙 YL-235A 光机电一体化实训考核装置电气电路说明光机电一体化实训考核装置电气电路说明.183.1 电气电路组成.183.2 西门子 PLC 主机、变频器.183.2.1 端子接线图.193.2.2 西门子 PLC 控制原理图.203.2.3 西门子 I/O 分配图.213.2.4 西门子变频器操作.223.2.5 西门子变频器参数设置

5、.25江西机电职业技术学院（论文） 200910908464小结.26参考文献.27附录西门子控制原理图.电气图.梯形图.指令表.江西机电职业技术学院（论文） 200910908465第第 1 1 章章 亚龙亚龙 YL-235AYL-235A 型光机电一体化实训考核型光机电一体化实训考核装置装置1.1 外观图 1-1 亚龙 YL-235A1.2 概述亚龙 YL235A 型光机电一体化实训考核装置，由铝合金导轨式实训台、上料机构、上料检测机构、搬运机构、物料传送和分拣机构等组成。各个机构紧密相连，学生可以自由组装和调试。控制系统采用模块组合式，由触摸屏模块、PLC 模块、变频器模块、按钮模块、电

6、源模块、接线端子排和各种传感器等组成。触摸屏模块、PLC 模块、变频器模块、按钮江西机电职业技术学院（论文） 200910908466模块等可按实训需要进行组合、安装、调试。该系统包含了机电一体化专业学习中所涉及的诸如电机驱动、机械传动、气动、触摸屏控制、可编程控制器、传感器，变频调速等多项技术，为学生提供了一个典型的综合实训环境，使学生对过去学过的诸多单科的专业和基础知识，在这里能得到全面的认识、综合的训练和实际运用。1.3 实训项目1.自动检测技术使用实训2.气动技术应用实训3.可编程控制器编程实训4.电气控制电路实训5.变频器应用实训6.触摸屏应用实训7.自动控制技术教学与实训8.机械系

7、统安装和调试实训9.系统维护与故障检测实训1.4 配置该装置配置了触摸屏模块、可编程控制器（PLC） 、变频器装置、气动装置、传感器、气动机械手装置、上料器、送料传动和分拣装置等实训机构。整个系统为模块化结构提供开放式实训平台，实训模块可根据不同的实训要求进行组合；同时学校还可以根据教学需要，配置不同品牌的（PLC）模块和变频器模块以及触摸屏模块，也可以增加其它实训模块。系统的控制部分采用触摸屏模块和可编程控制器（PLC） ，执行机构由气动电磁阀-气缸构成的气压驱动装置，实现了整个系统自动运行，并完成物料的分拣。整个实训考核装置的模块之间连接方式采用安全导线连接，以确保实训和考核的安全。江西机

8、电职业技术学院（论文） 2009109084671.5 配置清单序序号号名称名称主要元件或型号、规格主要元件或型号、规格数量数量单位单位备注备注1 1实训桌1190800840 MM1张2 2触摸屏模块1块3 3PLC 模块1台4 4变频器模块1台用户可在清单内选择，详见附表一5 5电源模块三相电源总开关（带漏电和短路保护）1个，熔断器 3 只，单相电源插座 2 个，安全插座 5 个；1块6 6按钮模块24 V/6 A、12 V/2 A 各一组；急停按钮 1只，转换开关 2 只，蜂鸣器 1 只，复位按钮黄、绿、红各 1 只，自锁按钮黄、绿、红各 1 只，24V 指示灯黄、绿、红各 2 只；1套

9、7 7物料传送机部件直流减速电机（24 V，输出转速 6 R/MIN）1 台，送料盘 1 个，光电开关 1 只；1套8 8气动机械手部件单出双杆气缸 1 只，单出杆气缸 1 只，气手爪 1 只，旋转气缸 1 只，电感式接近开关 2 只，磁性开关 5 只，缓冲阀 2 只，非标螺丝 2 只，双控电磁换向阀 4 只；1套9 9皮带输送机部件三相减速电机（380 V，输出转速40R/MIN）1 台，平皮带 1355492 MM 1条；1套1010物件分拣部件单出杆气缸 3 只，金属传感器 1 只，光纤1套江西机电职业技术学院（论文） 200910908468传感器 2 只，光电传感器 1 只，磁性开关

10、6 只，物件导槽 3 个，单控电磁换向阀 3只1111接线端子模块接线端子和安全插座1块1212物料金属 5 个，尼龙黑白各 5 个15个1313安全插线1套1414气管461套1515PLC 编程线缆亚龙1条1616PLC 编程软件1套拷贝版1717触摸屏与计算机通信线1条1818触摸屏与 PLC 通信线1条1919配套工具1套2020产品配套光盘程序及相关资料1套2121线架1个2222实训指导书1套2323电脑推车亚龙1台可选2424计算机品牌机1台可选2525空气压缩机1台可选2626塑料泡沫盒1套图 1-21.5.11.5.1 PLCPLC 及变频器选配表及变频器选配表序号序号名称名

11、称型号及规格型号及规格单位单位数量数量三菱 PLC 主机FX2N-48MR台11 1三菱变频器E540，0.75KW台1西门子 PLC 主机CPU226CN+EM222CN，AC/DC/RLY台12 2西门子变频器MM420，0.75KW， （三相输入）台13 3欧姆龙 PLC 主机CPM2AH-40CDR+CPM1A-8ER台1江西机电职业技术学院（论文） 200910908469欧姆龙变频器3G3JV-A4007，0.75KW台1松下 PLC 主机FPX-L60台14 4松下变频器BFV00074，0.75KW台15 5其它图 1-31.61.6 技术参数技术参数 1、交流电源：三相 AC

12、 380V10% 50 HZ；2、温度：-1040；环境湿度：90%（25） ；3、实训桌外形尺寸：长宽高=1200MM800MM840MM；4、整机消耗：1.5KVA；5、安全保护措施：具有接地保护、漏电保护功能，安全性符合相关的国家标准。采用高绝缘的安全型插座及带绝缘护套的高强度安全型实验导线。江西机电职业技术学院（论文） 2009109084610第第 2 2 章章 亚龙亚龙 YL-235AYL-235A 型光机电一体化实训考核型光机电一体化实训考核装置机构说明装置机构说明2.12.1 整机工作流程整机工作流程图 2-12.22.2 工作原理工作原理 在触摸屏上按启动按扭后，装置进行复位

13、过程，当装置复位到位后，由 PLC 启动江西机电职业技术学院（论文） 2009109084611送料电机驱动放料盘旋转，物料由送料盘滑到物料检测位置，物料检测光电传感器开始检测；如果送料电机运行若干秒钟后，物料检测光电传感器仍未检测到物料，则说明送料机构已经无物料，这时要停机并报警；当物料检测光电传感器检测到有物料，将给 PLC 发出信号,由 PLC 驱动机械手臂伸出手爪下降抓物，然后手爪提升臂缩回，手臂向右旋转到右限位，手臂伸出，手爪下降将物料放到传送带上，落料口的物料检测传感器检测到物料后启动传送带输送物料，同时机械手按原来位置返回进行下一个流程；传感器则根据物料的材料特性、颜色特性进行辨

14、别，分别由 PLC 控制相应电磁阀使气缸动作，对物料进行分拣。2.32.3 送料机构送料机构图 2-2 1 1转盘转盘 2 2调节支架调节支架 3 3直流电机直流电机 4 4物料物料 5 5出料口传感器出料口传感器 6 6物料检测支架物料检测支架放料转盘：放料转盘： 转盘中共放三种物料：金属物料、白色非金属物料、黑色非金属物料。驱动电机：驱动电机： 电机采用 24V 直流减速电机，转速 6R/MIN；用于驱动放料转盘旋转。物料支架：物料支架： 将物料有效定位，并确保每次只上一个物料。出料口传感器：出料口传感器： 物料检测为光电漫反射型传感器，主要为 PLC 提供一个输入信号，如果运行中，光电传

15、感器没有检测到物料并保持若干秒钟，则应让系统停机然后报警。江西机电职业技术学院（论文） 20091090846122.42.4 机械手搬运机构机械手搬运机构图 2-31 1旋转气缸旋转气缸 2 2非标螺丝非标螺丝 3 3气动手爪气动手爪 4 4手爪磁性开关手爪磁性开关 Y59BLSY59BLS 5 5提升气缸提升气缸 6 6磁性开关磁性开关 D-C73D-C73 7 7节流阀节流阀 8 8伸缩气缸伸缩气缸 9 9磁性开关磁性开关 D-Z73D-Z73 1010左右限位传感器左右限位传感器 1111缓冲阀缓冲阀 1212安装支架安装支架整个搬运机构能完成四个自由度动作，手臂伸缩、手臂旋转、手爪上

16、下、手爪松整个搬运机构能完成四个自由度动作，手臂伸缩、手臂旋转、手爪上下、手爪松紧。紧。手爪提升气缸：手爪提升气缸：提升气缸采用双向电控气阀控制。磁性传感器：磁性传感器：用于气缸的位置检测。检测气缸伸出和缩回是否到位，为此在前点和后点上各一个，当检测到气缸准确到位后将给 PLC 发出一个信号；（在应用过程中棕色接 PLC 主机输入端，蓝色接输入的公共端）手爪手爪: : 抓取和松开物料由双电控气阀控制，手爪夹紧磁性传感器有信号输出，指示灯亮，在控制过程中不允许两个线圈同时得电。旋转气缸：旋转气缸：机械手臂的正反转，由双电控气阀控制。接近传感器：接近传感器：机械手臂正转和反转到位后，接近传感器信号

17、输出。 （在应用过程中 棕棕色线接直流色线接直流 24V24V 电源电源“+”“+”、蓝色线接直流、蓝色线接直流 24V24V 电源电源“-”“-”、黑色线接、黑色线接江西机电职业技术学院（论文） 2009109084613PLCPLC 主机的输入端）主机的输入端）双杆气缸：双杆气缸：机械手臂伸出、缩回，由电控气阀控制。气缸上装有两个磁性传感器，检测气缸伸出或缩回位置。缓冲器：缓冲器： 旋转气缸高速正转和反转时，起缓冲减速作用。2.52.5 物料传送和分拣机构物料传送和分拣机构图 2-41 1磁性开关磁性开关 D-C73D-C73 2 2传送分拣机构传送分拣机构 3 3落料口传感器落料口传感器

18、 4 4落料口落料口 5 5料槽料槽 6 6电感式传感器电感式传感器 7 7光纤传感器光纤传感器 8 8过滤调压阀过滤调压阀 9 9节流阀节流阀 1010三相异步电机三相异步电机 1111光纤放大器光纤放大器 1212推料气缸推料气缸落料口传感器：落料口传感器：检测是否有物料到传送带上，并给 PLC 一个输入信号。落料孔：落料孔：物料落料位置定位。料槽：料槽：放置物料。电感式传感器：电感式传感器：检测金属材料，检测距离为 35MM。光纤传感器：光纤传感器：用于检测不同颜色的物料，可通过调节光纤放大器来区分不同颜色的灵敏度。三相异步电机：三相异步电机：驱动传送带转动，由变频器控制。江西机电职业技

19、术学院（论文） 2009109084614推料气缸：推料气缸：将物料推入料槽，由电控气阀控制。2.62.6气动原理气动原理 本装置气动主要分为两部分：一、气动执行元件部分有单出杆气缸、单出双杆气缸、旋转气缸、气动手爪。二、气动控制元件部分有单控电磁换向阀、双控电磁换向阀、节流阀、磁性限位传感器。 图图 2-52-5 气气 路路 原原 理理 图图2.72.7 气缸电控阀使用气缸电控阀使用图图 2-62-6 气缸示意图气缸示意图注：注：气缸的正确运动使物料分到相应的位置，只要交换进出气的方向就能改变气缸的伸出（缩回）运动，气缸两侧的磁性开关可以识别气缸是否已经运动到位。江西机电职业技术学院（论文）

20、 2009109084615 图图 2-72-7双向电磁阀示意图双向电磁阀示意图注：注：双向电控阀用来控制气缸进气和出气，从而实现气缸的伸出、缩回运动。电控阀内装的红色指示灯有正负极性，如果极性接反了也能正常工作，但指示灯不会亮。图图 2-82-8 单相电磁阀示意图单相电磁阀示意图注：注： 单向电控阀用来控制气缸单个方向运动，实现气缸的伸出、缩回运动。与双向电控阀区别在双向电控阀初始位置是任意的可以随意控制两个位置，而单控阀初始位置是固定的只能控制一个方向。气动手爪控制图：气动手爪控制图：江西机电职业技术学院（论文） 2009109084616图图 2-92-9 手爪控制示意图手爪控制示意图

21、当手爪由单向电控气阀控制时，如上图所示，当电控气阀得电，手爪夹紧。当电控气阀断电后手爪张开。当手爪由双向电控气阀控制时，手爪抓紧和松开分别由一个线圈控制，在控制过程中不允许两个线圈同时得电。2.82.8 传感器应用说明传感器应用说明2.8.12.8.1 常用传感器的使用说明常用传感器的使用说明 电感式接近传感器由高频震荡、检波、放大、触发及输出电路等组成。震荡器在传感器检测面产生一个交变电磁场，当金属物料接近传感器检测面时，金属中产生的涡流吸收了震荡器的能量。使震荡减弱以至停滞。震荡器的震荡及停振这两种状态，转换为电信号通过整形放大器转换成二进制的开关信号，经功率放大后输出。光电传感器是一种红

22、外调制型无损检测光电传感器。采用高效果红外发光二极管光敏三极管作为光电转换元件。工作方式有同轴反射和对射型。在本实训装置中均采用同轴反射型光电传感器，它们具有体积小，使用简单，性能稳定，寿命长，响应速度快，抗冲击，耐震动，接受不受外界干扰等特点。江西机电职业技术学院（论文） 20091090846172.8.22.8.2 磁性开关的使用说明磁性开关的使用说明磁性开关是用来检测气缸活塞位置的，即检测活塞的运动行程的。它可分为有触点式和无触点式两种。本装置上用的磁性开关均为有触点式的。它是通过机械触点的动作进行开关的通（ON）断（OFF） 。用磁性开关来检测活塞的位置，从设计、加工、安装、调试等方

23、面，都比使用其他限位开关方式简单、省时。触点电阻小，一般为 50200M，吸合功率小，过载能力较差，只适合低压电路。响应快，动作时间为 1.2MS。耐冲击，冲击加速度可达 300,无漏电流存在。2/m s使用注意事项：1）安装时，不得让开关受过大的冲击力，如将开关打入、抛扔等；2）不要把连接导线与动力线（如电动机等） 、高压线并在一起；3）磁性开关的配线不能直接接到电源上，必须串接负载。且负载绝不能短路，以免开关烧坏；4）带指示灯的有触点磁性开关，当电流超过最大电流时，发光二极管会损坏；若电流在规定范围以下，发光二极管会变暗或不亮。江西机电职业技术学院（论文） 2009109084618第第

24、3 3 章章 亚龙亚龙 YL-235AYL-235A 光机电一体化实训考核装置电气电路说明光机电一体化实训考核装置电气电路说明 3.13.1 电气电路组成电气电路组成本装置电气部分主要有电源模块、按钮模块、可编程控制器（PLC）模块、变频器模块、三相异步电动机、接线端子排等组成。所有的电气元件均连接到接线端子排上，通过接线端子排连接到安全插孔，由安全接插孔连接到各个模块，提高实训考核装置安全性。结构为拼装式，各个模块均为通用模块，可以互换，能完成不同的实训项目，扩展性较强。3.23.2 西门子西门子 PLCPLC 主机、变频器主机、变频器电源模块：电源模块：三相电源总开关（带漏电和短路保护）

25、、熔断器、单相电源插座用于模块电源连接和给外部设备提供电源，模块之间电源连接采用安全导线方式连接。按钮模块：按钮模块：提供了多种不同功能的按钮和指示灯（DC24V） ，急停按钮、转换开关、蜂鸣器。所有接口采用安全插连接。内置开关电源（24V/6A 一组，12V/2A 一组）为外部设备工作提供电源。PLCPLC 模块：模块：主机采用西门子 S7-200 226 继电器输出型+EM222CN（I/O 扩展模块） ，所有接口采用安全插连接。变频器模块：变频器模块：变频器采用西门子 MM420（三相输入） ，所有接口采用安全插连接。警示灯：警示灯：共有绿色和红色两种颜色。引出线五根，其中并在一起的两根

26、粗线是电源线（红线接“+24” ，黑红双色线接“GND” ） ，其余三根是信号控制线（棕色线为控制信号公共端，如果将控制信号线中的红色线和棕色线接通，则红江西机电职业技术学院（论文） 2009109084619灯闪烁，将控制信号线中的绿色线和棕色线接通，则绿灯闪烁） 。3.2.23.2.2 西门子西门子 PLCPLC 控制原理图控制原理图江西机电职业技术学院（论文） 20091090846203.2.23.2.2 西门子西门子 PLCPLC 控制原理图控制原理图江西机电职业技术学院（论文） 20091090846213.4.33.4.3 西门子西门子 I/OI/O 分配图分配图输输 入入 地地

27、 址址输输 出出 地地 址址序号序号地址地址备注备注序号序号地址地址备注备注1 1I0.0启动1 1Q0.0驱动手臂正转2 2I0.1停止2 2Q0.1驱动手臂反转3 3I0.2气动手爪传感器3 3Q0.2驱动转盘电机4 4I0.3旋转左限位传感器4 4Q0.3驱动手爪抓紧5 5I0.4旋转右限位传感器5 5Q0.4驱动手爪松开6 6I0.5气动手臂伸出传感器6 6Q0.5驱动提升气缸下降7 7I0.6气动手臂缩回传感器7 7Q0.6驱动提升气缸上升8 8I0.7手爪提升限位传感器8 8Q0.7驱动臂气缸伸出9 9I1.0手爪下降限位传感器9 9Q1.0驱动臂气缸缩回1010I1.1物料检测传

28、感器1010Q1.1驱动推料一伸出1111I1.2推了一伸出限位传感器1111Q1.2驱动推料二伸出1212I1.3推了一缩回限位传感器1212Q1.3驱动推料三伸出1313I1.4推了二伸出限位传感器1313Q1.4驱动报警1414I1.5推了二缩回限位传感器1414Q1.5驱动变频器1515I1.6推了三伸出限位传感器1515Q1.6运行指示1616I1.7推了三缩回限位传感器1616Q1.7停止指示1717I2.0启动推料一传感器1818I2.1启动推料二传感器1919I2.2启动推料三传感器2020I2.3启动传送带江西机电职业技术学院（论文） 20091090846223.4.43.

29、4.4 西门子变频器操作西门子变频器操作江西机电职业技术学院（论文） 2009109084624江西机电职业技术学院（论文） 2009109084625江西机电职业技术学院（论文） 20091090846263.4.53.4.5 西门子变频器参数设置西门子变频器参数设置序号序号参数代号参数代号设置值设置值说明说明1 1P001030调出出厂设置参数2 2P09701恢复出厂值3 3P00033参数访问级4 4P00040参数过滤器5 5P00101快速调试6 6P01000工频选择7 7P0304380电动机的额8 8P03050.17电动机的额定电流9 9P03070.03电动机的额定功率1010P031050电动机的额定频率1111P03111500电动机的额定速度1212P07002选择命令源1313P10001选择频率设定值1414P10800电动机最小频率1515P108250.00电动