光机电一体化实训装置安装与调试.doc

工 程 技 术 实 习 光机电一体化实训装置安装与调试 自动化与电气工程学院 甘辉宇 摘要 本次工程实习的实习单位是在浙江天煌实业有限公司，本次实习所涉及的专业有电气工型光机电气一体化控制实训系统是一台实训程及其自动化与测控专业，应用到PLC、传感器、步进电机、变频器、气动等技术。THWME-1的实验装置，仪器平台由控制屏、实验桌、温度控制单元、直流小电机、机械手单元、变频器单元、交流伺服单元、小车运动控制单元、PLC控制系统、单片机控制系统、数据采集控制系统、计算机控制、工控组态软件等组成。所有实验均采用模版化设计、种类齐全、可组成不同的控制系统，能完成机电设备中的逻辑、运动、温度、压力、流量、等实验内容，控制对象均采用典型的机电设备模型，接近工业现场环境，能提高学生的学习兴趣和实际动手能力。在实习中，通过生产部门2个月的实习，了解到了企业产品的生产工艺，产品是要经过各个部件的组成才能运行，要经过产品装配接线，调试，检验，装箱，发货等多道工序，每个环节都不能马虎，才保证好产品质量。关键词： 实验装置 光机电一体化 工业模拟系统 天煌教仪 Abstract The engineering internship was completed in Tian Huang Industrial in Zhejiang. The professionals involved in training in electrical engineering and automation and monitoring of professional. It applied to the PLC, sensors, stepper motor, inverter, air and other technologies. THWME-1 type Training-ray machine control system electrical integration is a training of the experimental device, instrument platforms from the control panel, experimental table, temperature control unit, small DC motors, robot modules, the drive unit, AC servo unit, control unit sports car ， PLC control system, SCM system, data acquisition and control system, computer control, control configuration software and other components. All experiments were performed using the template design, full range, can be composed of different control systems. This equipment complete the logic, motion, temperature, pressure, flow, content and other experiments, the control objects are the typical model of mechanical and electrical equipment, close to the industrial environment, to improve student learning interest and practical ability. In practice, through the production department 2 months of internship, It learned the business of production processes, products have to go through the composition of the various components to run, to go through product assembly, wiring, commissioning, inspection, packing, shipping and other multi-channel Process. Each link can not be careless, only to ensure good product quality.Key words: experimental device，mechatronics， industrial simulation system，TianHuangs teaching instrument 目录摘 要 1Abstact 1第一章 绪论 41.1 实习目的 41.2实习公司简介 41.3 实习内容 5第二章THWME-1型光机电一体化装置原理分析62.1 主体介绍 62.1.1 基本概述 62.1.2 技术性能 62.1.3 操作、使用说明 62.2 THWME-1的原理、结构与功能 62.2.1 系统接线端子说明 72.2.2 HWME-1型 光机电气一体化控制系统气动回路 102.2.3 THWME-1型 光机电气一体化控制系统接线图 112.2.4变频器的基本使用 142.2.5步进电机驱动实训 152.3 调试与综合控制实训 172.3.1 实训步骤 172.3.2 控制要求 18第三章 总结 19参考文献 20致谢 21第一章 绪论1.1实习目的工程实习是教学与生产实际相结合的重要实践性教学环节。在实习过程中，学校也以培养学生观察问题、解决问题和向生产实际学习的能力和方法为目标。培养我们的团结合作精神，牢固树立我们的群体意识，即个人智慧只有在融入集体之中才能最大限度地发挥作用。通过这次实习，使我在生产实际中学习到了电气设备运行的技术管理知识、电气设备的制造过程知识及在学校无法学到的实践知识。在向工人学习时，培养了我们艰苦朴素的优良作风。在生产实践中体会到了严格地遵守纪律、统一组织及协调一致是现代化大生产的需要，也是我们当代大学生所必须的，从而近一步的提高了我们的组织观念。通过工程实习，对我们巩固和加深所学理论知识，培养我们的独立工作能力和加强劳动观点起了重要作用。1.2实习公司简介浙江天煌科技实业有限公司(天煌教仪)创建于1992年，正式成立于1993年。由杭州天煌科技实业有限公司、杭州天科成套设备有限公司和杭州天皇电器设备厂组成，是一家专业从事教学仪器研发、生产、销售的股份制高新技术企业。现有员工1500多人，其中大专以上学历有1270多人，拥有各类工程技术人员960多人，中高级管理人员80多人，一线科技研发人员230多人。企业通过科学的人才引进、培养、选拔、任用机制，最大限度地发挥每一位员工的聪明才智和创造力，形成天煌的核心竞争力。“天煌科技园”坐落于杭州市西湖科技经济园，环境优美，占地面积60多亩，建筑面积66000多平方米。目前，占地170多亩的“天煌产业园”已进入规划设计阶段，是中国高等教育教学仪器、中国职业教育实训考核设备、中国普教教学仪器最大研发生产基地。企业注册资本达1.726亿元，资信良好，是浙江省诚信企业，浙江省AAA级重合同守信用单位。 经过多年的艰苦创业和锐意改革，“天煌教仪”以独特的企业文化、良好的企业形象、过硬的企业实力、一流的产品质量和优质的售前、售中、售后服务，现已成为中国教育装备行业的著名品牌，也是国内为数不多能与国际教仪公司相抗衡的品牌之一。“天煌教仪”产品涉及到中国教育装备行业的诸多领域，拥有145大系列3500多种产品，其中实验系列共47大系列1150多种产品，实训系列共75大系列1170多种产品，普教系列共15大系列1100多种产品，现代多媒体电教设备系列共8大系列70多种产品。企业现有278项专利， 23项软件著作权，其中发明专利11项，是浙江省专利示范企业，多个产品列入国家、省、市重点科技项目。产品行销全国各省、市、自治区，还远销英国、西班牙、越南、泰国、缅甸、印度尼西亚、蒙古、日本、巴基斯坦、哈萨克斯坦、伊朗、尼日利亚、安哥拉和埃塞俄比亚等国家。天煌于2003年顺利通过ISO9001:2000国际质量管理体系认证；于2007年顺利通过了浙江省计量检测体系认证和浙江省标准化体系认证，成为了浙江省首批AAA级标准化良好行为企业；于2008年顺利通过了ISO14001:2004环境管理体系认证、ISO10012:2003测量管理体系认证及OHSAS18001:1999职业健康安全管理体系认证。企业成立以来一直严格依法治厂，真正做到一切有章可循、有据可依、职责明确、监督到位，为用户提供优质的产品。“品质立业”是天煌的生存之本。随着全球化时代的到来，“天煌教仪”正朝着专业化、现代化、国际化的企业集团目标迈进。公司将以严格的管理、先进的技术、可靠的质量、周到的服务，全力发展中国的教育事业。1.3实习内容 自从10年6月份我到浙江天煌实业有限公司实习工作至今。工作的主要内容是组装、接线、制线和调试。实习从最基础的做起，开始进行了一些简单的焊接、接线、装配，接下来到生产车间进行产品的制作生产，主要有THJDMT、THWME-1。此外，还做了焊接电路板，制作电线，组装模块和安装空插头的工作，主要涉及pcd板、按纽板、控制板。实习过程是一个多环节的实践，有很多注意事项，有很多行为规则规章制度都要每一个实习生认真的遵守。在实习的开始时候，也进行了一些必要的培训。第二个阶段，主要是进行领料、接线、装配，还有技术指标的测量。第三个阶段，就是进行调试，然后送检，不合格的则要返工，直到合格为止，最后还要经过终检，这样一个崭新的产品可以完成了。第二章 THWME-1型光机电一体化装置原理分析2.1 光机电一体化装置主体介绍2.1.1 基本概述（一）组成及特点1光机电气一体化控制实训系统由实训台座、传送带、送料器、气缸、机械手、磁性传感器、电容传感器、涡流传感器、颜色传感器、步进电机驱动器、步进电机、三相交流电机、变频器等组成。2电气控制由欧姆龙可编程控制器、电源、传感器、变频器等部件组成。3气动控制由气泵、过滤器、电磁阀、气缸等部件组成。4通过对传感器信号的采集、PLC的编程，实现对变频器、步进电机驱动器、电磁阀等进行较复杂的位置控制、开关控制。（二）通过编程，可实现如下实训功能 ：传送带转动、气缸推动（电磁阀动作）、步进电机运行。通过编程，使上述功能按一定顺序排列即可完成将不同的物品按不同的要求分拣到相应的仓位中。2.1.2 技术性能1输入电源：单相三线220V10% 50Hz 2工作环境：温度-10+40 相对湿度85%(25) 海拔4000m3绝缘电阻：大于3M4外形尺寸：110mm70mm100mm2.1.3 操作、使用说明1使用时先将气泵打开,运行一段时间后自动关闭。将实训平台上的导气管接入气泵中。2本实训平台PLC输出端子上带有DC24V、DC5V两路直流电源，上电后检查两路电源输出是否正常。3只需将交流电源通过三芯电源线连到模型上，打开电源开关，即可给模型上电。4. 接线完毕，检查无误后，才可通电，严禁带电插拔。7若发生不能上电，请检查插座上保险丝是否完好。2.2 THWME-1的原理、结构与功能 THWME-1型 光机电气一体化控制系统布局图如图1所示图1 系统总布局图2.2.1 系统接线端子说明 THWME-1实验系统由多个模块组成,仪器平台由控制屏、实验桌、直流小电机、机械手单元、变频器单元、小车运动控制单元、PLC控制系统、单片机控制系统、数据采集控制系统、工控组态软件等组成,每个部分起着相关的作用。表1表6分别是传感器输出端子、气动端子板、步进电机端子板、变频器端子板和PLC端子板的各自接线结构。表1 传感器输出端子板传感器输出端子功能备注RX终点限位开关货运站终点LX起点限位开关货运站起点SD启动开关钮子开关COM1以上三个传感器的公共端LIGHT下料传感器判断有无下料A旋转编码器A相输出光电编码器B旋转编码器B相输出光电编码器COM2以上三个传感器的公共端SE1电容传感器检测金属SE2电感传感器检测铁质SE3颜色传感器检测颜色COM3以上三个传感器的公共端+24V电源正供电输入端GND电源负供电输入端表2 气动元件输入输出端子板气动元件输入输出端子功能备注1B推动气缸1驱动把物料从料斗中推出1B1推动气缸1原位开关未动作时有输出1B2推动气缸1到位开关动作到位有输出2B推动气缸2 把物料从货台中推出2B1推动气缸2原位开关未动作时有输出2B2推动气缸2到位开关动作到位有输出3B旋转气缸驱动驱动时右转3B1旋转气缸左转到位开关转到传送站时有输出3B2旋转气缸右转到位开关转到货运站时有输出4B升降气缸驱动驱动时下降4B1下降限位开关下降到位时有输出4B2上升限位开关上升到位时有输出5B手爪气缸驱动驱动时夹紧5B1夹紧限位开关夹紧时有输出+24V电源正供电输入端GND电源负供电输入端表3 步进电机驱动器板步进电机驱动器功能备注PUL脉冲输入端脉冲信号DIR方向输入端0时正转，1时反转ENAD锁定输入端0时锁定，1时解锁OPTO5V电源正功能端子公共端+V24V电源正供电输入端GND电源负供电输入端SW1细分选择开关1细分系数见“步进电机驱动器”SW2细分选择开关2SW3细分选择开关3表4 变频器输入输出端子板变频器输入输出端子名称功能S1正转/停止ON时正转、OFF时停止S2多功能输入端子1在N36设定（反转/停止）S3多功能输入端子2在N37设定（外部异常：A接点）S4多功能输入端子3在N38设定(异常复位)S5多功能输入端子4在N39设定(多段速度指令1)S6NCNCS7NCNCSC顺序输入公共端S1S5用公共端FS频率指令电源频率指令用电源FR频率指令输入频率指令用输入端子FC频率指令公共端频率指令用公共端RPNCNCR+NCNCR-NCNCS+NCNCS-NCNCAM模拟监控器输出在N44设定（输出频率）AC模拟监控器输出公共端AM公共端P1NCNCP2NCNCPCNCNCMA多功能接点输出A在N40设定MB多功能接点输出BMC多功能接点输出公共端MA，MB用公共端表5 PLC输出端子板PLC输出端子功能备注COM1O00O02公共端O00PLC输出端子O01O02COM2O03O05公共端O03PLC输出端子O04O05COM3O06O08公共端O06PLC输出端子O07O08+5V5V电源正开关电源输出端GND5V电源负开关电源输出端+24V24V电源正开关电源输出端GND24V电源负开关电源输出端表6 PLC输入端子板PLC输入端子功能备注COM1I00I08的公共端I00PLC输入端子 I00I08I01I02I03I04I05I06I07I08COM2I10I18的公共端I10PLC输入端子 I10I18I11I12I13I14I15I16I17I18+24V24V电源正传感器供电输入端GND24V电源负传感器供电输入端2.2.2 THWME-1型光机电气一体化控制系统气动回路 THWME-1系统里各个动作门闸的驱动动力由气动原件组成，气泵机通过密封的气管提供传输高压的气压，来驱动气缸和门闸的动作，每个气缸和门闸都可以通过冲气和放气完成相应的开或关动作，气动回路原理图如图2所示，实现系统所指示的动作指令要求。图2 气动回路原理图2.2.3 THWME-1型 光机电一体化控制系统接线图该系统的电气控制由欧姆龙可编程控制器、电源、传感器、变频器等部件组成。它通过对传感器信号的采集，传感器的颜色感应和接线回路如图3所示。THWME-1应用到PLC的编程来实现输入状态的检测，实现对变频器、步进电机驱动器、电磁阀等进行较复杂的位置控制、开关控制，控制气缸和气阀的动作，控制气动元件的西门子主机的颜色和接线回路如图4所示。 图3 传感器输出端子图4 气动元件输入输出端子平台PLC输出端子上带有DC24V、DC5V两路直流电源，通过编程，使上述功能按一定顺序排列即可完成将不同的物品按不同的要求分拣到相应的仓位中。PLC主机的结构模块如图5，6所示。欧姆龙可编程控制器CPM2AH-40CDT-D模块（图7）则对PLC进行编程，实现控制自动化。图5 PLC输入输出端子(西门子)图6 PLC输入输出端子（三菱）图7 PLC输入输出端子（欧姆龙）2.2.4变频器的基本使用使用变频器实现电机调速1参数设置 根据以上设置步骤，设置下列参数a)恢复变频器为工厂设置值。N01=8 恢复到出厂设定n32=0.1 电机额定电流b) V/F模式设定n09=50.0最高频率n10=255 最大电压n11=50.0 最大电压频率n12=25.0中间输出频率n13=220 中间输出频率电压n14=0.1 最低输出频率n15=1 最低输出频率电压c) V/F运转指令选择 n02=1控制电路的端口区控制有效n03=1频率指令1（n21）有效n05=1控制电路的端口区控制n06=1控制台的STOP/RESET键无效n16=1.0加速时间1n17=0.0减速时间1n21=30.0 运行频率以上各参数的详细含义请查看光盘中PDF文档说明完成设置后按“确定”键，使“FREF”灯点亮。2端子排控制电机运行根据下表所示，连接实训导线。表7 实训接线PLC输出端子变频器输入输出端子功能+24VS1启动信号GNDSC公共端导线连接完成后，将“启动”开关打上，变频器启动运行。 图8 变频器输入输出端子2.2.5步进电机驱动实训通过完成步进电机驱动实训，掌握高速脉冲发生器指令的运用。手动控制步进电机运行，在程序中观察脉冲输出情况。一、系统上电1 把220V电源线接到电源插座上。2 将黑开关打到“开”位置，系统上电。3 将SW1、SW2、SW3开关分别打向OFF、OFF、ON位置，定义为8细分。二、编制程序 1 根据使用的PLC主机，在上位机上运行相应的编程软件。2 下载程序到PLC中。三、连接导线PLC输入端子传感器输出端子功能I00SD启动开关I04LX起点限位I05RX终点限位C0M1、C0M2、+24V、(PLC输出端子+24V)+24V电源正GND、(PLC输出端子GND)GND、COM1电源负PLC输出端子步进电机驱动器O00PUL脉冲输出O01DIR方向驱动+5VOPTO驱动电源+24V+V电源正GNDGND电源负 1根据下表所示，连接实训导线。表8 实训接线四、实训效果1 运行程序，将“启动”开关打上，PLC程序输出脉冲到步进电机驱动器，驱动电机运行，货台从起点向终点运行。2运行到终点后，反向运行，到起点后，再反向运行。“启动”开关打下，停止运行。图8 步进电机驱动器2.3 调试与综合控制实训通过完成综合控制实训，掌握高速脉冲发生器、高速计数器、左移指令的综合运用。完成综合控制实训，观察系统运行情况。2.3.1 实训步骤一、系统上电1 把220V电源线接到电源插座上。2 将黑开关打到“开”位置，系统上电。二、编制程序1 根据使用的PLC主机，在上位机上运行相应的编程软件。2 下载程序到PLC中。三、连接导线1根据表9和表10所示，连接实训导线。 “传感器输出端子”板简称“传”板，“气动元件输入输出端子”板简称“气”板“步进电机驱动器”板简称“步”板，“变频器输入输出端子”板简称“变”板“PLC输出端子”板简称“出”板，“PLC输入端子”板简称“入”板表9 PLC输入端子PLC输入端子C0M1、C0M2、+24V出+24V、传+24V电源正GND出GND、气COM、传GND、传COM1、传COM2、传COM3电源负I01传A编码器A相信号I02传B编码器B相信号I00传SDSD启动开关I03传LIGHT 物料检测传感器I04传LX 起点限位开关I05传RX 终点限位开关I06传SE1 电容传感器I07传SE2 电感传感器I08传SE3 颜色传感器I10气4B2 上升限位开关I11气4B1 下降限位开关I12气3B1 左转限位开关I13气3B2 右转限位开关I14气1B1 推动气缸1原位I15气1B2 推动气缸1到位I16气2B1 推动气缸2原位I17气2B2 推动气缸2到位表10 PLC输出端子PLC输出端子O00步PUL脉冲发生O01步DIR方向驱动O02变S1变频器驱动O03/O04气1B推动气缸1O05气3B旋转气缸O06气4B升降气缸O07气5B手爪气缸O08气2B推动气缸2+5V步OPTO信号输入公共端+24V步+V、气+24V电源正C0M1、COM2、COM3、GND步GND、变SC 电源负2.3.2 控制要求1.在物料斗中放不同的物块，在系统上电后将“启动”开关打开，货运站和机械手站分别进行复位动作：货运站将货运台运行到起点位置，触发起点限位开关后停止、机械手站将机械手运行到传送站的终点位置。2.传送站的物料斗中有物料时，推出气缸1动作，将物料推出到传送带上。之后由变频器带动传送电机运行。（西门子或欧姆龙主机可调节PLC上的电位器0，可改变终点坐标值，使物料停留在气夹范围内）3.物块在传送带的带动下，依次经过可检测出金属物块的电容传感器；可检测出铁质物块的电感传感器；可检测出不同的颜色，且色度可调的颜色传感器。物块到达传送带终点后，电机停止运行。4.在物块到达终点后，机械手将物块从传送带上夹起，放到货运台上。5.货运台得到机械手搬运过来的物块后，根据传送带上三个传感器得到的特性参数，将物块运送到相应的仓位，并由推动气缸2将物块弹到仓位内，最后货运台回到等待位置。（西门子或欧姆龙主机可调节PLC上的电位器1，可改变仓位坐标值，使货台停在仓位范围内）第三章 总结实习很快要结束了，十几年的学生生涯将要接近尾声，实习是我跨入社会进行的一个热身运动。毕业后，我们又迈来一新的起点。新的旅程艰难又宽广，我们又要迎接新的挑战，实习其实就是把自己学到的知识用到平时实际工作中去，在实习中不断磨练自己，增加一些实践经验，从中找出自己不足之处，虚心学习一些实用知识，在实习工作中不断学习，反复推敲，事事总结，从中积累自己的一些实用经验，我是抱着这样的观念和目的，实践是理论的基础，理论都是在实践中总结创造出来的，用于指导实践。而试验、制造、安装、使用、维修就是我们的实践工作。这就好比是一台计算机，要想使其正常运行，硬件和软件密不可分、缺一不可。硬件是软件的基础，软件是硬件的灵魂。在这两个月里，第一次尝试了在公司里的生活，明显能够比较实际的感受到公司与学校氛围的不一样，包括工作精神、态度以及人际间的交往等等。在实习期间虽然我们是在生产部，干的很多东西都是基层的，但是我们也从中收获了很多。很多企业都觉得大学生缺乏实践动手能力，而在基层我们可以学到很多基础的东西，譬如说焊接之类的。实习期间，收获了不少成功和成果，我也是从最基础开始，譬如一开始只是进行焊接、接线的简单任务，也进行了一些培训。当自己到了生产车间，也发现自己的能力在逐步的提升，也接触了按纽板、pcd板的焊接和装配。慢慢地，我也接触了更深一层的东西，焊接和调试过JDO5A、THJDMT、THWME-1，THWME-1作为我工程实习报告的科目内容，也是因为它涉及了很多方面的知识，THWME-1虽然它只是一个实验模拟设备，但它所应用到的很多方面如光电系统、PLC编程、气动结构却是实际生产中，流水生产线中牵连的体系。随着科学不断的