機(jī)電一體化專業(yè)畢業(yè)論文全

1、江西機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文題 目YL235K設(shè)備設(shè)計(jì)機(jī)械手傳送帶物料分揀任務(wù)五學(xué) 校：專 業(yè)：機(jī)電一體化班 級：學(xué) 號學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：起止日期； 2011年9月-2012年5月、八 、，刖言作為自動化專業(yè)的學(xué)生，PLC是我們最基礎(chǔ)的專業(yè)課。眾所周知，PLC自從問世以 來就在自動控制各個(gè)行業(yè)發(fā)揮著難以取代的核心控制作用。PLC運(yùn)行可靠，適用于各種惡劣的工業(yè)環(huán)境，PLC和工控機(jī)（IPC）相比，其運(yùn)行可靠、可擴(kuò)展性好、便于電氣連 接、控制更專業(yè)，但是工控機(jī)良好的人機(jī)界面，方便高級語言都是PLC所不能比擬的。組態(tài)軟件在很多場合應(yīng)用于控制，可整個(gè)控制的中心往往還是PLC，組態(tài)軟件（上位機(jī)）所起的控

2、制作用很小。人機(jī)界面一般用于簡單的動作控制，工藝參數(shù)的編制， 配方的設(shè)定等等，雖然在概念上屬于控制范疇，但它并未真正起到核心控制作用，因 為真正長期的自動運(yùn)行控制是由 PLC完成。我們不經(jīng)常使用工控機(jī)作為核心控制部分 的原因有兩點(diǎn)：第一，工控機(jī)不適于在很惡略的環(huán)境下運(yùn)行；第二，工控機(jī)經(jīng)常采用 的WNDOW系統(tǒng)并不能夠讓人放心，其長期運(yùn)行效果并不好。盡管PLC IPC在自動化控制中扮演不同角色，在許多運(yùn)行連續(xù)時(shí)間較短，環(huán)境相 對比較好的地方，人們還是希望使用IPC進(jìn)行核心控制。使用IPC進(jìn)行核心控制有很 多種實(shí)現(xiàn)方式，當(dāng)然其中最為簡單的辦法就是使用組態(tài)軟件。在工廠和企業(yè)里面PLC一直是實(shí)現(xiàn)自動化

3、的有效方式，而且目前國內(nèi)真正懂得PLC的人才太少，希望針對本次實(shí)訓(xùn)對我們自動化的人大有裨益目錄小結(jié) 26參考文獻(xiàn) 27附錄西門子控制原理圖 電氣圖 梯形圖 指令表第 1 章 亞龍 YL-235A 型光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)考核 裝置裝置外觀圖 1-1 亞龍 YL-235A概述亞龍YL 235A型光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)考核裝置，由鋁合金導(dǎo)軌式實(shí)訓(xùn)臺、上料機(jī)構(gòu)、 上料檢測機(jī)構(gòu)、搬運(yùn)機(jī)構(gòu)、物料傳送和分揀機(jī)構(gòu)等組成。各個(gè)機(jī)構(gòu)緊密相連，學(xué)生可 以自由組裝和調(diào)試。控制系統(tǒng)采用模塊組合式，由觸摸屏模塊、 PLC模塊、變頻器模塊、按鈕模塊、電 源模塊、接線端子排和各種傳感器等組成。觸摸屏模塊、 PLC模塊、變頻器模塊、按鈕

4、 模塊等可按實(shí)訓(xùn)需要進(jìn)行組合、安裝、調(diào)試。該系統(tǒng)包含了機(jī)電一體化專業(yè)學(xué)習(xí)中所涉及的諸如電機(jī)驅(qū)動、機(jī)械傳動、氣動、 觸摸屏控制、可編程控制器、傳感器，變頻調(diào)速等多項(xiàng)技術(shù)，為學(xué)生提供了一個(gè)典型 的綜合實(shí)訓(xùn)環(huán)境，使學(xué)生對過去學(xué)過的諸多單科的專業(yè)和基礎(chǔ)知識，在這里能得到全 面的認(rèn)識、綜合的訓(xùn)練和實(shí)際運(yùn)用。實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目1. 自動檢測技術(shù)使用實(shí)訓(xùn)2. 氣動技術(shù)應(yīng)用實(shí)訓(xùn)3. 可編程控制器編程實(shí)訓(xùn)4. 電氣控制電路實(shí)訓(xùn)5. 變頻器應(yīng)用實(shí)訓(xùn)6. 觸摸屏應(yīng)用實(shí)訓(xùn)7. 自動控制技術(shù)教學(xué)與實(shí)訓(xùn)8. 機(jī)械系統(tǒng)安裝和調(diào)試實(shí)訓(xùn)9. 系統(tǒng)維護(hù)與故障檢測實(shí)訓(xùn)配置該裝置配置了觸摸屏模塊、可編程控制器（PLC、變頻器裝置、氣動裝置、傳

5、感 器、氣動機(jī)械手裝置、上料器、送料傳動和分揀裝置等實(shí)訓(xùn)機(jī)構(gòu)。整個(gè)系統(tǒng)為模塊化 結(jié)構(gòu)提供開放式實(shí)訓(xùn)平臺，實(shí)訓(xùn)模塊可根據(jù)不同的實(shí)訓(xùn)要求進(jìn)行組合；同時(shí)學(xué)校還可 以根據(jù)教學(xué)需要，配置不同品牌的（PLC模塊和變頻器模塊以及觸摸屏模塊，也可以 增加其它實(shí)訓(xùn)模塊。系統(tǒng)的控制部分采用觸摸屏模塊和可編程控制器（PLC，執(zhí)行機(jī)構(gòu)由氣動電磁閥- 氣缸構(gòu)成的氣壓驅(qū)動裝置，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)系統(tǒng)自動運(yùn)行，并完成物料的分揀。整個(gè)實(shí)訓(xùn) 考核裝置的模塊之間連接方式采用安全導(dǎo)線連接，以確保實(shí)訓(xùn)和考核的安全。配置清單序號名稱主要元件或型號、規(guī)格數(shù)量單位備注1實(shí)訓(xùn)桌1190X 800X 840 MM1張2觸摸屏模塊1塊3PLC模塊1臺用

6、戶可在清單內(nèi)選擇，詳見4變頻器模塊1臺附表一5電源模塊三相電源總開關(guān)（帶漏電和 短路保護(hù)）1個(gè)，熔斷器3 只，單相電源插座2個(gè)，安 全插座5個(gè)；1塊6按鈕模塊24V/6A、12V/2A 各一組； 急停按鈕1只，轉(zhuǎn)換開關(guān)2 只，蜂鳴器1只，復(fù)位按鈕 黃、綠、紅各1只，自鎖按 鈕黃、綠、紅各 1只，24V 指示燈黃、綠、紅各2只；1套7物料傳送機(jī)部件直流減速電機(jī)（24 V，輸出轉(zhuǎn)速6 R/MIN）1臺，送料盤1個(gè)，光電開關(guān)1只；1套8氣動機(jī)械手部件單出雙桿氣缸1只，單出桿 氣缸1只，氣手爪1只，旋 轉(zhuǎn)氣缸1只，電感式接近開 關(guān)2只，磁性開關(guān)5只，緩 沖閥2只，非標(biāo)螺絲2只， 雙控電磁換向閥4只；1

7、套9皮帶輸送機(jī)部件三相減速電機(jī)（380V,輸出轉(zhuǎn)速40R/MIN）1臺，平皮帶1套1355 X 49 X 2 MM 1 條；10物件分揀部件單出桿氣缸3只，金屬傳感 器1只，光纖傳感器2只， 光電傳感器1只，磁性開關(guān) 6只，物件導(dǎo)槽3個(gè)，單控 電磁換向閥3只1套11接線端子模塊接線端子和安全插座1塊12物料金屬5個(gè)，尼龍黑白各5個(gè)15個(gè)1安全插線1套1氣管 61套亠PLC編程線纜亞龍11PLC編程軟件1套拷貝版1觸摸屏與計(jì)算1條J 3 /、門少VZD丄J丿3丿1J > 1丿1觸觸摸屏與 PLC條11刀!衛(wèi)丿丿I勺廠12配套工具1ZJS套2產(chǎn)品配套光盤程序及相關(guān)資料1套2)H H HU 厶

8、a 丿 LrlLLL線架1個(gè)2實(shí)訓(xùn)扌指導(dǎo)書11套2V11 it=I 申腦推車亞龍1厶可選2-計(jì)算機(jī)±1=770品牌機(jī)1厶厶可選J21/ U空氣壓縮機(jī)口 口卄【1丿U11厶 厶可選厶2工.Q丿上習(xí)口 uu 塑料泡沫盒11臺 套圖4-2PLC及變頻器選配表序號名稱型號及規(guī)格單位數(shù)量1三菱PLC主機(jī)FX2N -48MR臺1三菱變頻器E540,臺12西門子PLC主機(jī)CPU226CN+EM222CNAC/DC/RL Y臺1西門子變頻器MM420,(三相輸入)臺13歐姆龍PLC主機(jī)CPM2AH -40CDR+CPM-8ERI1A臺1歐姆龍變頻器3G3JV-A4007,臺14松下PLC主機(jī)FPX

9、-L60臺1松下變頻器BFV00074,臺15其它圖1-3技術(shù)參數(shù)1 交流電源：三相 AC380V± 10% 50 HZ；2、溫度：-10 C 40C ;環(huán)境濕度：w 90% (25C)；3、實(shí)訓(xùn)桌外形尺寸：長X寬X高 =120CMM< 800MMK 840mm4、整機(jī)消耗：w；5、安全保護(hù)措施：具有接地保護(hù)、漏電保護(hù)功能，安全性符合相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)。采用高絕緣的安全型插座及帶絕緣護(hù)套的高強(qiáng)度安全型實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線第 2 章 亞龍 YL-235A 型光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)考核 裝置機(jī)構(gòu)說明整機(jī)工作流程圖 2-1工作原理在觸摸屏上按啟動按扭后，裝置進(jìn)行復(fù)位過程，當(dāng)裝置復(fù)位到位后，由 PLC 啟動

10、 送料電機(jī)驅(qū)動放料盤旋轉(zhuǎn)，物料由送料盤滑到物料檢測位置，物料檢測光電傳感器開 始檢測；如果送料電機(jī)運(yùn)行若干秒鐘后，物料檢測光電傳感器仍未檢測到物料，則說 明送料機(jī)構(gòu)已經(jīng)無物料，這時(shí)要停機(jī)并報(bào)警；當(dāng)物料檢測光電傳感器檢測到有物料， 將給PLC發(fā)出信號,由PLC驅(qū)動機(jī)械手臂伸出手爪下降抓物，然后手爪提升臂縮回，手 臂向右旋轉(zhuǎn)到右限位，手臂伸出，手爪下降將物料放到傳送帶上，落料口的物料檢測 傳感器檢測到物料后啟動傳送帶輸送物料，同時(shí)機(jī)械手按原來位置返回進(jìn)行下一個(gè)流 程；傳感器則根據(jù)物料的材料特性、顏色特性進(jìn)行辨別，分別由PLC控制相應(yīng)電磁閥使氣缸動作，對物料進(jìn)行分揀。送料機(jī)構(gòu)圖 2-21轉(zhuǎn)盤 2調(diào)節(jié)

11、支架 3直流電機(jī) 4物料 5出料口傳 感器 6物料檢測支架放料轉(zhuǎn)盤： 轉(zhuǎn)盤中共放三種物料：金屬物料、白色非金屬物料、黑色非金屬物料。驅(qū)動電機(jī)： 電機(jī)采用24V直流減速電機(jī)，轉(zhuǎn)速6R/MIN；用于驅(qū)動放料轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)。 物料支架： 將物料有效定位，并確保每次只上一個(gè)物料。出料口傳感器： 物料檢測為光電漫反射型傳感器，主要為 PLC提供一個(gè)輸入信號，如果運(yùn)行中，光電傳感器沒有檢測到物料并保持若干秒鐘，則應(yīng)讓系統(tǒng) 停機(jī)然后報(bào)警。機(jī)械手搬運(yùn)機(jī)構(gòu)圖 2-31旋轉(zhuǎn)氣缸2非標(biāo)螺絲 3氣動手爪 4手爪磁性開關(guān)Y59BLS 5提升氣缸6磁性開關(guān) D-C73 7 節(jié)流閥8伸縮氣缸9 磁性開關(guān)D-Z7310左右限位傳感

12、器11緩沖閥12安裝支架整個(gè)搬運(yùn)機(jī)構(gòu)能完成四個(gè)自由度動作，手臂伸縮、手臂旋轉(zhuǎn)、手爪上下、手爪松 緊。手爪提升氣缸： 提升氣缸采用雙向電控氣閥控制。磁性傳感器： 用于氣缸的位置檢測。 檢測氣缸伸出和縮回是否到位， 為此在前點(diǎn)和后 點(diǎn)上各一個(gè)，當(dāng)檢測到氣缸準(zhǔn)確到位后將給PLC發(fā)出一個(gè)信號；（在應(yīng)用 過程中棕色接PLC主機(jī)輸入端，藍(lán)色接輸入的公共端）手爪: 抓取和松開物料由雙電控氣閥控制， 手爪夾緊磁性傳感器有信號輸出， 指示燈 亮，在控制過程中不允許兩個(gè)線圈同時(shí)得電。旋轉(zhuǎn)氣缸： 機(jī)械手臂的正反轉(zhuǎn)，由雙電控氣閥控制。接近傳感器： 機(jī)械手臂正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)到位后，接近傳感器信號輸出。 （在應(yīng)用過程中 棕 色

13、線接直流24V電源“+”、藍(lán)色線接直流24V電源“-”、黑色線接 PLC主機(jī)的輸入端）雙桿氣缸： 機(jī)械手臂伸出、縮回，由電控氣閥控制。氣缸上裝有兩個(gè)磁性傳感器，檢 測氣缸伸出或縮回位置。緩沖器： 旋轉(zhuǎn)氣缸高速正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)時(shí)，起緩沖減速作用。物料傳送和分揀機(jī)構(gòu)圖 2-41磁性開關(guān) D-C73 2傳送分揀機(jī)構(gòu) 3落料口傳感器 4 落料口 5料槽6電感式傳感器7光纖傳感器8過濾調(diào)壓閥9節(jié)流閥 10三相異步電機(jī)11光纖放大器12推料氣缸落料口傳感器：檢測是否有物料到傳送帶上，并給 PLC個(gè)輸入信號。 落料孔： 物料落料位置定位。料槽： 放置物料。電感式傳感器： 檢測金屬材料，檢測距離為 35MM。光纖傳

14、感器： 用于檢測不同顏色的物料，可通過調(diào)節(jié)光纖放大器來區(qū)分不同顏色的靈 敏度。三相異步電機(jī)： 驅(qū)動傳送帶轉(zhuǎn)動，由變頻器控制。推料氣缸： 將物料推入料槽，由電控氣閥控制。2.6 氣動原理本裝置氣動主要分為兩部分：一、氣動執(zhí)行元件部分有單出桿氣缸、單出雙桿氣 缸、旋轉(zhuǎn)氣缸、氣動手爪。二、氣動控制元件部分有單控電磁換向閥、雙控電磁換向 閥、節(jié)流閥、磁性限位傳感器。圖 2-5 氣 路 原 理 圖氣缸電控閥使用圖 2-6 氣缸示意圖注： 氣缸的正確運(yùn)動使物料分到相應(yīng)的位置，只要交換進(jìn)出氣的方向就能改變氣缸的 伸出（縮回）運(yùn)動，氣缸兩側(cè)的磁性開關(guān)可以識別氣缸是否已經(jīng)運(yùn)動到位。圖 2-7 雙向電磁閥示意圖注

15、： 雙向電控閥用來控制氣缸進(jìn)氣和出氣，從而實(shí)現(xiàn)氣缸的伸出、縮回運(yùn)動。電控閥 內(nèi)裝的紅色指示燈有正負(fù)極性，如果極性接反了也能正常工作，但指示燈不會亮。圖 2-8 單相電磁閥示意圖注： 單向電控閥用來控制氣缸單個(gè)方向運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)氣缸的伸出、縮回運(yùn)動。與雙向電 控閥區(qū)別在雙向電控閥初始位置是任意的可以隨意控制兩個(gè)位置， 而單控閥初始位置是固定的只能控制一個(gè)方向 氣動手爪控制圖：圖 2-9 手爪控制示意圖 當(dāng)手爪由單向電控氣閥控制時(shí)，如上圖所示，當(dāng)電控氣閥得電，手爪夾緊。當(dāng)電控 氣閥斷電后手爪張開。當(dāng)手爪由雙向電控氣閥控制時(shí)，手爪抓緊和松開分別由一個(gè)線 圈控制，在控制過程中不允許兩個(gè)線圈同時(shí)得電。傳感器

16、應(yīng)用說明常用傳感器的使用說明電感式接近傳感器由高頻震蕩、檢波、放大、觸發(fā)及輸出電路等組成。震蕩器在 傳感器檢測面產(chǎn)生一個(gè)交變電磁場，當(dāng)金屬物料接近傳感器檢測面時(shí)，金屬中產(chǎn)生的 渦流吸收了震蕩器的能量。使震蕩減弱以至停滯。震蕩器的震蕩及停振這兩種狀態(tài)， 轉(zhuǎn)換為電信號通過整形放大器轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制的開關(guān)信號，經(jīng)功率放大后輸出。 光電傳感器是一種紅外調(diào)制型無損檢測光電傳感器。 采用高效果紅外發(fā)光二極管 光敏 三極管作為光電轉(zhuǎn)換元件。工作方式有同軸反射和對射型。在本實(shí)訓(xùn)裝置中均采用同 軸反射型光電傳感器，它們具有體積小，使用簡單，性能穩(wěn)定，壽命長，響應(yīng)速度快， 抗沖擊，耐震動，接受不受外界干擾等特點(diǎn)。磁性

17、開關(guān)的使用說明磁性開關(guān)是用來檢測氣缸活塞位置的，即檢測活塞的運(yùn)動行程的。它可分為有觸 點(diǎn)式和無觸點(diǎn)式兩種。本裝置上用的磁性開關(guān)均為有觸點(diǎn)式的。它是通過機(jī)械觸點(diǎn)的 動作進(jìn)行開關(guān)的通（ON斷（OFF。用磁性開關(guān)來檢測活塞的位置，從設(shè)計(jì)、加工、安裝、調(diào)試等方面，都比使用其 他限位開關(guān)方式簡單、省時(shí)。觸點(diǎn)電阻小，一般為50200MQ,吸合功率小，過載能力較差，只適合低壓電路。響應(yīng)快，動作時(shí)間為。耐沖擊，沖擊加速度可達(dá) 300m/ s2, 無漏電流存在。 使用注意事項(xiàng)：1。安裝時(shí)，不得讓開關(guān)受過大的沖擊力，如將開關(guān)打入、拋扔等；2。不要把連接導(dǎo)線與動力線（如電動機(jī)等。 、高壓線并在一起；3）磁性開關(guān)的配

18、線不能直接接到電源上，必須串接負(fù)載。且負(fù)載絕不能短路，以 免開關(guān)燒壞；4）帶指示燈的有觸點(diǎn)磁性開關(guān)，當(dāng)電流超過最大電流時(shí)，發(fā)光二極管會損壞；若 電流在規(guī)定范圍以下，發(fā)光二極管會變暗或不亮。第 3 章 亞龍 YL-235A 光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)考核裝置電氣電路說明電氣電路組成本裝置電氣部分主要有電源模塊、按鈕模塊、可編程控制器（PLC模塊、變頻器模塊、三相異步電動機(jī)、接線端子排等組成。所有的電氣元件均連接到接線端子排上， 通過接線端子排連接到安全插孔，由安全接插孔連接到各個(gè)模塊，提高實(shí)訓(xùn)考核裝置 安全性。結(jié)構(gòu)為拼裝式，各個(gè)模塊均為通用模塊，可以互換，能完成不同的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目， 擴(kuò)展性較強(qiáng)。西門子PLC主

19、機(jī)、變頻器電源模塊： 三相電源總開關(guān)（帶漏電和短路保護(hù)） 、熔斷器、單相電源插座用于模塊電 源連接和給外部設(shè)備提供電源，模塊之間電源連接采用安全導(dǎo)線方式連接。按鈕模塊：提供了多種不同功能的按鈕和指示燈（DC24V，急停按鈕、轉(zhuǎn)換開關(guān)、蜂 鳴器。所有接口采用安全插連接。內(nèi)置開關(guān)電源（24V/6A 組，12V/2A 組）為外部設(shè)備工作提供電源。PLC模塊：主機(jī)采用西門子S7-200 226繼電器輸出型+EM222CNI/O擴(kuò)展模塊），所有 接口采用安全插連接。變頻器模塊： 變頻器采用西門子 MM42（0 三相輸入），所有接口采用安全插連接。警示燈： 共有綠色和紅色兩種顏色。 引出線五根， 其中并在

20、一起的兩根粗線是電源線（紅線接“ +24” ，黑紅雙色線接“ GND” ），其余三根是信號控制線（棕 色線為控制信號公共端， 如果將控制信號線中的紅色線和棕色線接通， 則紅 燈閃爍，將控制信號線中的綠色線和棕色線接通，則綠燈閃爍） 。西門子PLC控制原理圖西門子PLC控制原理圖西門子I/O分配圖輸入地址輸出地址序號地址備注序號地址備注1啟動1驅(qū)動手臂正轉(zhuǎn)2停止2驅(qū)動手臂反轉(zhuǎn)3氣動手爪傳感器3驅(qū)動轉(zhuǎn)盤電機(jī)4旋轉(zhuǎn)左限位傳感器4驅(qū)動手爪抓緊5旋轉(zhuǎn)右限位傳感器5驅(qū)動手爪松開6氣動手臂伸出傳感器6驅(qū)動提升氣缸下降7氣動手臂縮回傳感器7驅(qū)動提升氣缸上升8手爪提升限位傳感器8驅(qū)動臂氣缸伸出9手爪下降限位傳感

21、器9驅(qū)動臂氣缸縮回10物料檢測傳感器10驅(qū)動推料一伸出11推了一伸出限位傳感器11驅(qū)動推料二伸出12推了一縮回限位傳感器12驅(qū)動推料三伸出13推了二伸出限位傳感器13驅(qū)動報(bào)警14推了二縮回限位傳感器14驅(qū)動變頻器15推了三伸出限位傳感器15運(yùn)行指示16推了三縮回限位傳感器16停止扌曰示17啟動推料一傳感器18啟動推料二傳感器19啟動推料三傳感器20啟動傳送帶西門子變頻器操作西門子變頻器參數(shù)設(shè)置序號參數(shù)代號設(shè)置值說明1P001030調(diào)出出廠設(shè)置參數(shù)2P09701恢復(fù)出廠值3P00033參數(shù)訪問級4P00040參數(shù)過濾器5P00101快速調(diào)試6P01000工頻選擇7P0304380電動機(jī)的額8P0

22、305電動機(jī)的額定電流9P0307電動機(jī)的額定功率10P031050電動機(jī)的額定頻率11P03111500電動機(jī)的額定速度12P07002選擇命令源13P10001選擇頻率設(shè)定值14P10800電動機(jī)最小頻率15P1082電動機(jī)最大頻率16P11202斜坡上升時(shí)間17P11212斜坡下降時(shí)間18P39001結(jié)束快速調(diào)試19P00033檢杳P0003是否是“ 3”20P104010頻率設(shè)置小結(jié)三年的大學(xué)學(xué)習(xí)，讓我們對機(jī)械設(shè)計(jì)與制造方面的知識有了一個(gè)系統(tǒng)而又全新的的認(rèn)識。畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們學(xué)習(xí)中最后一個(gè)重要的實(shí)踐性環(huán)節(jié)，是一個(gè)綜合性較強(qiáng)的設(shè)計(jì) 任務(wù)，它為我們以后從事技術(shù)工作打下了一個(gè)良好的基礎(chǔ)，對我們掌握所學(xué)知識情況 進(jìn)行了全面而又直觀的檢測。為了能夠較