机电一体化综合实训.doc

苏州市职业大学毕 业 实 训 报 告题目： 机电一体化综合实训 院 系 机电工程系 专业班级 08机电 （3） 姓 名 范河松 学 号 085301320 指导教师 王锋 2010年12月2525目录第1章 机电一体化简介31.1机电一体化技术31.2 机电一体化系统构成与特点31.2.1 机电一体化系统构成31.2.2 机电一体化系统的特点313机电一体化现状及发展趋势4第2章 PCB的测绘52.1 PCB原理图手工测绘52.2 Protel99SE52.3 PCB的设计流程52.4 PCB的绘制62.4.1 Protel中原理图的绘制62.3.2网络表的生成82.3.3 PCB的设计9第3章 机床电路连接与调试123.1 三相异步电动机正反转控制线路123.1.1 三相异步电动机的简介123.1.2 三相异步电动机的工作原理133.1.3 三相异步电动机正反转控制的工作过程133.2 三相异步电动机反接制动控制线路143.2.1 时间继电器的简介143.2.2 时间继电器的工作过程143.2.3 三相异步电动机反接制动控制的工作过程153.3 时间继电器自动切换星形-三角形降压起动控制线路163.3.1 形-三角形降压起动的简介163.3.2 星形三角形的注意事项163.3.3 时间继电器自动切换星形-三角形降压起动控制的工作过程16第4章 液压、气动回路连接与调试184.1 液压压力控制回路184.1.1 调压回路184.1.1.1 远程调压回路184.1.1.2 多级调压回路194.1.2 卸荷回路194.1.2.1 用换向阀的卸荷回路194.1.3 减压回路204.2 速度控制回路204.2.1 节流调速回路214.2.2 容积调速回路224.2.3 容积节流调速回路224.3 顺序动作回路234.3.1 行程控制顺序动作回路234.3.2 压力控制的顺序动作回路234.4 FESTO FluidSIM软件244.5液压压力控制回路的设计、仿真及工作原理254.5.1回路一的设计仿真254.5.2回路2设计仿真264.5.3回路三的设计仿真27第5章 单片机程序设计与调试305.2Proteus仿真软件的使用305.3调试和仿真325.3.1 程序流程图325.3.2HEX文件的生成335.3.3原理图的绘制335.3.4仿真结果33第6章自动线MPS控制与调试356.1 MPS功能356.2 MPS系统技术构成与控制方式356.4系统结构及各站功能356.4上料检测站的程序设计与运行调试366.4.1设备组成366.4.2 I/O配置376.4.3 程序设计386.4.3.1动作流程分析386.4.3.2程序的设计与编写396.5程序的调试41实训小结42参考文献42第1章 机电一体化简介1.1机电一体化技术机电一体化技术是在以微型计算机为代表的微电子技术、信息技术迅速发展向机械工业领域迅猛渗透并与机械电子技术深度结合的现代工业的基础上，综合应用机械技术、微电子技术、信息技术、自动控制技术、传感测试技术、电力电子技术、接口技术及软件编程技术等群体技术，1.2 机电一体化系统构成与特点机电一体化技术是将机械技术、电工电子技术、微电子技术、信息 机电一体化技术、传感器技术、接口技术、信号变换技术等多种技术进行有机地结合，。1.2.1 机电一体化系统构成当今世界电子技术迅速发展，微处理器、微型计算机在各技术领域得到了广泛应用，对各领域技术的发展起到了极大的推动作用。1.2.2 机电一体化系统的特点机电一体化是从系统的观点出发，综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术、电力电子技术、13机电一体化现状及发展趋势国内机电一体化的发展现状机电一体化的发展大致可分为三个阶段：20 世纪60 年代以前称为初级阶段。这个阶段，人们利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能，尤其是在二战期间，战争刺激了机械产品与电子技术的结合，使机电结合的军用技术，战后转为民用，对战后经济的恢复起了积极的作用。机电一体化的发展趋势机电一体化是集机械、电子、光学、控制、计算机、信息等多学科的交叉综合。因此，机电一体化的主要发展方向如下：(1) 数字化数字化技术是基于产品描述的数字化平台，建立基于计算机的数字化产品模型，并在产品开发全程采用。第2章 PCB的测绘2.1 PCB原理图手工测绘根据电路板上的丝印层可以看出各个元器件，根据元器件的形状来猜测出大概是什么元器件。2.2 Protel99SEProtel99SE是应用于Windows9X/2000/NT操作系统下的EDA设计软件，采用设计库管理模式，可以进行联网设计，具有很强的数据交换能力和开放性及3D模拟功能，2.3 PCB的设计流程一般PCB基本设计流程如下：前期准备PCB结构设计布线线优化和丝印 网络和DRC检查和结构检查制版。 第一：前期准备。这包括准备元件库和原理图。在进行PCB设计之前，首先要准备好原理图SCH的元件库和PCB的元件库。元件库可以用Protel自己带的库。第三：PCB布局。 第七：制版。在此之前，最好还要有一个审核的过程。图2.1 PCB设计流程图2.4 PCB的绘制2.4.1 Protel中原理图的绘制PCB绘制是根据已有的一片PCB板子进行绘制。原理图的绘制可根据以下步骤进行：（1）打开Protel 99SE 软件（2）新建文件 点击New图2.3 新建文件（3）选择路径并命名图2.4 选择路径并命名（4）新建原理图文件图2.5 新建原理图文件（5）添加元件库图2.6 添加元件库（6）添加元件图2.7 添加元件到原理图中（7）通过添加元件和连接导线图2.8 通过添加元件和连接导线绘制原理图2.3.2网络表的生成点击DesignCreate NetlistOK 这样就生成了网络表 图2.9 生成网络表 图3.0 网络表2.3.3 PCB的设计(1) 通过向导生成PCB板子图2.11 通过向导生成 （2）向导设置完成后，点击DesignLoad NetsBrowse添加网络表 图2.12添加网络表图2.13导入网络表（3）如果没有错误就可以生成PCB，击Execute按钮。图2.14 导入后没有错误 点击Execute（4）把元件排列整齐，并且要保证交叉线尽量的少。图2.15 排列元器件（5）进行布线 图2.16开始布线 图2.17布线操作 图2.18 生成完成PCB绘制第3章 机床电路连接与调试我们要通过机床电路的实训进一步熟悉机床控制电路的基本环节，学会设计和安装简单的机床电气控制系统，。如图3.1图示。图3.1 接线板及各个元器件3.1 三相异步电动机正反转控制线路三相异步电动机的正反转控制线路作为一个基本控制环节在电气控制线路中用的非常广泛。如果想让实现电动机的正反转，要将接至电动机三相电源进线中的任意两相对调接地，即可达到反转的目的。电动机正反转电路在生活中的应用比如电梯等。3.1.1 三相异步电动机的简介与单相异步电动机相比，三相异步电动机运行性能好，并可节省各种材料。3.1.2 三相异步电动机的工作原理当电动机的三相定子绕组（各相差120度电角度），通入三相对称交流电后，将产生一个旋转磁场。3.1.3 三相异步电动机正反转控制的工作过程如图3.2所示，在手动控制的主电路中，。其工作过程如下：图3.2 三相异步电动机正反转控制电路图1 控制线路通电:合上空气开关QS 2 电动机M正转:按下SB23 电动机M反转:按下SB34 电动机M停转:按下SB1KM1和KM2线圈均不得电图3.3三相异步电动机正反转控制接线图（实物接线）3.2 三相异步电动机反接制动控制线路三相异步电动机反接制动是通过时间继电器来实现，所以这里主要介绍时间继电器。3.2.1 时间继电器的简介时间继电器是一种利用。3.2.2 时间继电器的工作过程对于时间继电器，先预设置好T1和T2的时段，时间及工作方式。通电后。3.2.3 三相异步电动机反接制动控制的工作过程如图3.4示，在手动控制的主电路中，。其工作过程如下：1 控制线路通电:合上空气开关QS 2 电动机M正转:按下SB23 电动机M反转制动:按下SB1图3.4三相相异步电动机反接制动控制电路图图3.5三相异步电动机反接制动控制接线图（实物接线）3.3 时间继电器自动切换星形-三角形降压起动控制线路3.3.1 形-三角形降压起动的简介Y降压起动也称为星形三角形降压起动，简称星三角降压起动。3.3.2 星形三角形的注意事项1、电机的额定电压为380V的才能星形三角形； 2、最好在主回路中用空开，因为星形与三角形运行时可能方向不一致。3.3.3 时间继电器自动切换星形-三角形降压起动控制的工作过程如图3.6所示的自动星形-三角形降压起动控制线路中，。其工作过程如下：1 2 3 4 图3.6 星形-三角形降压起动控制电路图图3.7星形-三角形降压起动控制接线图（实物接线）第4章 液压、气动回路连接与调试4.1 液压压力控制回路利用压力。4.1.1 调压回路调压回路的功用在于调定或限制液压系统的最高工作压力，或者执行机构在执行中的不同阶段实现多级压力变换，一般由溢流阀来实现这一功能。4.1.1.1 远程调压回路图4.1为远程调压回路。将远程调压阀（或小流量溢流阀）2接先导式溢流阀1的遥控口上，泵的压力可有阀进行远程调压，阀1一般应调至系统安全压力值。图4.1远程调压回路4.1.1.2 多级调压回路图4.2。132图4.2 三级调压回路4.1.2 卸荷回路液压系统的执行元件停止运动时，应使泵在无负荷状态下运转，以减少功耗，降低系统发热，即为卸荷。常见的卸荷回路有用换向阀的卸荷回路、旁路卸荷回路、用溢流阀的卸荷回路等。4.1.2.1 用换向阀的卸荷回路定量泵可借。图4.3 用换向阀的卸荷回路4.1.3 减压回路在单泵的系统中，当某个执行元件或某个支路所需的工作压力低于液流阀所调定的稳定值，或要求可调的稳定的低压输出时，就要采用减压回路。4.1.3.1单级调压回路图4.3为使用单向。图4.4 单级减压回路4.2 速度控制回路速度控制回路是控制和调节液压执行元件运动速度的基本回路。按被控制执行元件的运动状态、运动方式以及调节方法,速度控制回路有调速、制动、限速和同步回路等。4.2.1 节流调速回路节流调速回路的工作原理是。如图4.5、4.6、4.7 图4.5进油路节流调速 图4.6 回油路节流调速图4.7 旁油路节调速4.2.2 容积调速回路容积调速回路是用改变泵或马达的排量来实现调速的。主要优点是。 图4.8-4.9 变量泵-定量执行元件的容积调速回路 图4.10 定量泵-变量马达的容积调速回路 图4.11 变量泵-变量马达的容积调速回路4.2.3 容积节流调速回路采用变量泵供油、调。 图4.12 限压式变量泵和调速阀的容积节流调速回路4.3 顺序动作回路顺序动作回路的功用。缸14.3.1 行程控制顺序动作回路2DT缸2图4.13 行程控制顺序动作回路1DT图4.13是利用电气行程开关发讯来控制电磁阀先后换向的顺序动作回路。其动作顺序是:。4.3.2 压力控制的顺序动作回路图4.14所示为一使用顺序阀的压力控制顺序动作回路。显然这种回路动作的可靠性取决于顺序阀的性能及其压力调定值，即它的调定压力。图4.14 压力控制的顺序动作回路4.4 FESTO FluidSIM软件FluidSIM软件是由德国Festo公司 Didactic 教学部门和Paderborn大学联合开发，是专门用于液压与气压传动的教学软件，FuidSIM软件分两个软件，其中FluidSIM-H用于液压传动教学，而FluidSIM-P用于气压传动教学。FluidSIM软件的主要特征是：（1）CAD功能和仿真功能紧密联系在一起。（2）系统学习的概念。（3）可设计和液压气动回路相配套的电气控制回路。4.5液压压力控制回路的设计、仿真及工作原理4.5.1回路一的设计仿真要求：设计一液压回路图，可以调节无杆腔的压力，。图4.15 液压压力控制回路及电器控制回路1、按下SB2按钮，线圈KM1得电，KM1常开开关闭合实现自锁，同时1YA线圈得电，三位四通换向阀左位工作，活塞杆向右运动。2、按下SB3按钮，线圈KM2得电，同时线圈KM1断电，KM2常开开关闭合实现自锁，同时2YA线圈得电，三位四通换向阀右位工作，活塞杆向左运动。3、按下SB1按钮，活塞杆停止运动。软件进行仿真：如图4.16 和4.17图4.16 活塞杆向右运动图4.17活塞杆向左运动4.5.2回路2设计仿真要求：设计一个气动回路图4.18气动节流调速回路及电气控制回路工作原理：1、按下SB2按钮，。2、按下SB1按钮，。软件进行仿真： 图4.19 活塞杆向右运动 图4.20活塞杆连续动作向左4.5.3回路三的设计仿真可移式气动通用机械手要求的循环是：图4.9多缸顺序控制等回路(可移式气动通用机械手)工作原理为：1、当垂直缸处于原位时，。2、当。3、。4、。电磁铁动作顺序如下表所示：表4.1 电磁铁动作顺序软件仿真：图4.22 按下开始按钮图4.23 进行仿真按下SB2图4.24顺利完成第5章 单片机程序设计与调试5.1 Proteus仿真软件介绍Proteus ISIS是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件。它运行于Windows操作系统上，可以仿真、分析(SPICE)各种模拟器件和集成电路。5.2Proteus仿真软件的使用首先打开ISIS 7 Professional软件图5.1 Proteus的界面如图中所示，区域为菜单及工具栏，区域为预览区，。首先点击启动界面区域中的“P”按钮（Pick Devices，拾取元器件）来打开“Pick Devices”（拾取元器件）对话框从元件库中拾取所需的元器件。对话框如图5.2所示：图5.2 从元件库中添加元件搜索到所需的元器件以后，我们可以双击元器件名来将相应的元器件加入到我们的文档中，。接着完成所有元器件的布置，接下来是连线。下面是比较重要的工具，。如图5.3所示：图5.3 程序写入单片机装载好程序，我们就可以进行仿真了首先来熟悉一下上面第一个图中区域的运行工具条。工具条从左到右依次是“Play”、“Step”、“Pause”、“Stop”按钮，即运行、步进、暂停、停止。下面我们点击“Play”按钮来仿真运行，效果如下图所示，可以看到系统按照我们的程序在运行着，而且我们还能看到其高低电平的实时变化。如果我们已经观察到了结果就可以点击“Stop”来停止运行。5.3调试和仿真5.3.1 程序流程图根据程序编写的程序过程，通过Microsoft VISIO软件进行流程图的绘制。这样方便其他人的读程序。图5.4 单片机运行流程图5.3.2HEX文件的生成我们先新建一个txt文档在里面。5.3.3原理图的绘制（1）在Proteus ISIS编辑窗口中，添加表5-1所示的元件。表5-1 添加元件清单如何画图在前面已经讲述下面就说下仿真结果。完成后如图所示：5.3.4仿真结果通过仿真可以实现用矩阵式键盘来按键从而可以实现在数码港上显示每个按键的”0F”序号，仿真图如图所示： 图5.6 按下0显示0 图5.7 按下1显示1图5.8 按下2显示2图5.9 按下3显示3下面是依次显示4-F。第6章自动线MPS控制与调试6.1 MPS功能我们本次实训的自动线MPS是企业里的自动线的缩小版。让我们模拟下企业里的流程，让我们熟悉企业中的自动线是怎么实现的。6.2 MPS系统技术构成与控制方式1、机械本体系统：它是自动化设备及生产线的机械主体结构和各功能系统的支撑部件。它是在原有机械产品中增加电子装置，或用电子装置取代原有机械部件构成的。2、检测传感系统：获取信息，对信号进行放大、变换、显示和记录等。将获取的信息或状态参数反馈输送至信号处理及控制系统。3、信号处理和控制系统：自动控制系统将检测系统送来的信号进行综合处理或运算，并与预先输入的系统优化指标进行比较，经过分析和判断后，发出执行命令，驱动执行机构动作。使用的工业控制器：可编程序控制器4、执行系统：执行各种指令，完成预期的动作，由传动机构和执行元件组成。本系统执行部分有：普通直流电动机、直流伺服电机、步进电机、电磁阀、接触器、指示灯等。5、动力源系统：向机电产品的各功能系统供应能量，以驱动它们进行各种运动及操作。本系统的动力源为电力源和气压源。6.4系统结构及各站功能图6.1 系统结构表6.1各站功能各站功能第一站上料检测站第二站搬运站第三站加工站第四站安装站第五站安装搬运站第六站分类站6.4上料检测站的程序设计与运行调试 6.4.1设备组成上料检测站的示意图如图6.2所示。它由以下几个部分组成：图6.2 上料检测站的结构示意图6.4.1.1机械部分（1）井式储存料仓：。 （2） 自动推料单元：。（3） DC24V齿轮减速直流电机驱动的传送带传送单元：。（4）原料检测单元：。（5）出料定位单元： 。（6）报警蜂鸣装置：。6.4.1.2控制部件（1）可编程序控制器CPU FX2N-48MR：。（2）FX2N-485BD模块及通讯电缆：。（3）带短路保护的DC 24V开关电源：。（