機(jī)電一體化畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上江西機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢 業(yè) 論 文學(xué) 校： 江西機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)校專 業(yè)： 機(jī)電一體化技術(shù) 班 級(jí)： 10級(jí)機(jī)電（2）班 學(xué)生姓名： 黃 奕 林 學(xué) 號(hào)： 47 指導(dǎo)教師： 劉 曼 2013 年 7 月 8 日前 言實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的有效方式，而且目前國(guó)內(nèi)真正懂得PLC的人才太少，希望針對(duì)本次設(shè)計(jì)對(duì)作為自動(dòng)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(wèn)世以來(lái)就在自動(dòng)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

2、級(jí)語(yǔ)言都是PLC所不能比擬的。盡管PLC、IPC在自動(dòng)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(duì)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(jiǎn)單的辦法就是使用組態(tài)軟件。在工廠和企業(yè)里面PLC一直是我們自動(dòng)化的人大有裨益。目 錄 第1章 亞龍YL-235A型光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)考核裝置1.1 外觀圖1-1 亞龍YL-235A1.2 概述亞龍YL235A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(tái)、上料機(jī)構(gòu)、上料檢測(cè)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

3、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(dòng)、機(jī)械傳動(dòng)、氣動(dòng)、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(duì)過(guò)去學(xué)過(guò)的諸多單科的專業(yè)和基礎(chǔ)知識(shí)，在這里能得到全面的認(rèn)識(shí)、綜合的訓(xùn)練和實(shí)際運(yùn)用。1.3 實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目1. 自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)使用實(shí)訓(xùn)2. 氣動(dòng)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(dòng)控制技術(shù)教學(xué)與實(shí)訓(xùn)8. 機(jī)

4、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(cè)實(shí)訓(xùn)1.4 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(dòng)裝置、傳感器、氣動(dòng)機(jī)械手裝置、上料器、送料傳動(dòng)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(kāi)放式實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，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(dòng)電磁閥-氣缸構(gòu)成的氣壓驅(qū)動(dòng)裝置，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)系統(tǒng)自動(dòng)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。第2

5、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(shuō)明2.1 整機(jī)工作流程圖2-12.2 工作原理 在觸摸屏上按啟動(dòng)按扭后，裝置進(jìn)行復(fù)位過(guò)程，當(dāng)裝置復(fù)位到位后，由PLC啟動(dòng)送料電機(jī)驅(qū)動(dòng)放料盤旋轉(zhuǎn)，物料由送料盤滑到物料檢測(cè)位置，物料檢測(cè)光電傳感器開(kāi)始檢測(cè)；如果送料電機(jī)運(yùn)行若干秒鐘后，物料檢測(cè)光電傳感器仍未檢測(cè)到物料，則說(shuō)明送料機(jī)構(gòu)已經(jīng)無(wú)物料，這時(shí)要停機(jī)并報(bào)警；當(dāng)物料檢測(cè)光電傳感器檢測(cè)到有物料，將給PLC發(fā)出信號(hào),由PLC驅(qū)動(dòng)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(cè)傳感器檢測(cè)到物料后啟動(dòng)傳送帶輸送物料，同時(shí)機(jī)械手按

6、原來(lái)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(dòng)作，對(duì)物料進(jìn)行分揀。2.3 送料機(jī)構(gòu)圖2-2 1轉(zhuǎn)盤 2調(diào)節(jié)支架 3直流電機(jī) 4物料 5出料口傳感器 6物料檢測(cè)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(dòng)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(dòng)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(cè)為光電漫反射型傳感器，主要為PLC提供一個(gè)輸入信號(hào)，如果運(yùn)行中，光電傳感器沒(méi)有檢測(cè)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。2.4 機(jī)械手搬

7、運(yùn)機(jī)構(gòu)圖2-31旋轉(zhuǎn)氣缸 2非標(biāo)螺絲 3氣動(dòng)手爪 4手爪磁性開(kāi)關(guān)Y59BLS 5提升氣缸 6磁性開(kāi)關(guān)D-C73 7節(jié)流閥 8伸縮氣缸 9磁性開(kāi)關(guān)D-Z73 10左右限位傳感器 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(dòng)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(cè)。檢測(cè)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(cè)到氣缸準(zhǔn)確到位后將給PLC發(fā)出一個(gè)信號(hào)；（在應(yīng)用過(guò)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(kāi)物料由雙電控氣閥控制，手爪夾緊磁性傳感器有信號(hào)輸出，指示燈亮，在控制過(guò)程中

8、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(hào)輸出。（在應(yīng)用過(guò)程中 棕色線接直流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(cè)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。2.5 物料傳送和分揀機(jī)構(gòu)圖2-41磁性開(kāi)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(guò)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：

9、檢測(cè)是否有物料到傳送帶上，并給PLC一個(gè)輸入信號(hào)。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(cè)金屬材料，檢測(cè)距離為35mm。光纖傳感器：用于檢測(cè)不同顏色的物料，可通過(guò)調(diào)節(jié)光纖放大器來(lái)區(qū)分不同顏色的靈敏度。三相異步電機(jī)：驅(qū)動(dòng)傳送帶轉(zhuǎn)動(dòng)，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(dòng)原理 本裝置氣動(dòng)主要分為兩部分：一、氣動(dòng)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(dòng)手爪。二、氣動(dòng)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2.7 氣缸電控閥使用圖2-6氣缸示意圖注：氣缸的正確運(yùn)動(dòng)使物料分到相應(yīng)的位

10、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(dòng)，氣缸兩側(cè)的磁性開(kāi)關(guān)可以識(shí)別氣缸是否已經(jīng)運(yùn)動(dòng)到位。 圖2-7雙向電磁閥示意圖注：雙向電控閥用來(lái)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(dòng)。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(huì)亮。圖2-8單相電磁閥示意圖注： 單向電控閥用來(lái)控制氣缸單個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)氣缸的伸出、縮回運(yùn)動(dòng)。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(dòng)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

11、爪張開(kāi)。當(dāng)手爪由雙向電控氣閥控制時(shí)，手爪抓緊和松開(kāi)分別由一個(gè)線圈控制，在控制過(guò)程中不允許兩個(gè)線圈同時(shí)得電。2.8傳感器應(yīng)用說(shuō)明2.8.1 常用傳感器的使用說(shuō)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(cè)面產(chǎn)生一個(gè)交變電磁場(chǎng)，當(dāng)金屬物料接近傳感器檢測(cè)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(hào)通過(guò)整形放大器轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制的開(kāi)關(guān)信號(hào)，經(jīng)功率放大后輸出。光電傳感器是一種紅外調(diào)制型無(wú)損檢測(cè)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(duì)射型。在本實(shí)訓(xùn)裝置中均采用同軸反射

12、型光電傳感器，它們具有體積小，使用簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定，壽命長(zhǎng)，響應(yīng)速度快，抗沖擊，耐震動(dòng)，接受不受外界干擾等特點(diǎn)。2.8.2 磁性開(kāi)關(guān)的使用說(shuō)明磁性開(kāi)關(guān)是用來(lái)檢測(cè)氣缸活塞位置的，即檢測(cè)活塞的運(yùn)動(dòng)行程的。它可分為有觸點(diǎn)式和無(wú)觸點(diǎn)式兩種。本裝置上用的磁性開(kāi)關(guān)均為有觸點(diǎn)式的。它是通過(guò)機(jī)械觸點(diǎn)的動(dòng)作進(jìn)行開(kāi)關(guān)的通（ON）斷（OFF）。用磁性開(kāi)關(guān)來(lái)檢測(cè)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(kāi)關(guān)方式簡(jiǎn)單、省時(shí)。觸點(diǎn)電阻小，一般為50200m，吸合功率小，過(guò)載能力較差，只適合低壓電路。響應(yīng)快，動(dòng)作時(shí)間為1.2ms。耐沖擊，沖擊加速度可達(dá)300,無(wú)漏電流存在。使用注意事項(xiàng)：1）安裝時(shí)，不得讓開(kāi)

13、關(guān)受過(guò)大的沖擊力，如將開(kāi)關(guān)打入、拋扔等；2）不要把連接導(dǎo)線與動(dòng)力線（如電動(dòng)機(jī)等）、高壓線并在一起；3）磁性開(kāi)關(guān)的配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(kāi)關(guān)燒壞；4）帶指示燈的有觸點(diǎn)磁性開(kāi)關(guān)，當(dāng)電流超過(guò)最大電流時(shí)，發(fā)光二極管會(huì)損壞；若電流在規(guī)定范圍以下，發(fā)光二極管會(huì)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(shuō)明 3.1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(dòng)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(guò)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

14、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)。3. 2 西門子PLC主機(jī)、變頻器圖3-1電源模塊：三相電源總開(kāi)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(kāi)關(guān)、蜂鳴器。所有接口采用安全插連接。內(nèi)置開(kāi)關(guān)電源（24V/6A一組，12V/2A一組）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+EM222CN（I/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

15、西門子MM420（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(hào)控制線（棕色線為控制信號(hào)公共端，如果將控制信號(hào)線中的紅色線和棕色線接通，則紅燈閃爍，將控制信號(hào)線中的綠色線和棕色線接通，則綠燈閃爍）。3.2.1 西門子PLC控制原理圖3.2.2 西門子I/O分配圖輸 入 地 址輸 出 地 址序號(hào)地址備注序號(hào)地址備注1I0.0啟動(dòng)15Q0.1放松繼電器2I0.1停止16Q0.2夾緊繼電器3I0.2夾緊限位17Q0.3左轉(zhuǎn)繼電器4I0.3左轉(zhuǎn)限位18Q0.4右轉(zhuǎn)繼電器5I0

16、.4右轉(zhuǎn)限位19Q0.5伸出繼電器6I0.5伸出限位20Q0.6縮回繼電器7I0.6縮回限位21Q0.7上升繼電器8I0.7上限位22Q1.0下降繼電器9I1.0下限位23Q1.1推料一繼電器10I1.1平臺(tái)檢測(cè)傳感器24Q1.2推料二繼電器11I1.2推料一前點(diǎn)25Q1.3推料三繼電器12I1.4推料二前點(diǎn)26Q1.5變頻器五端子13I1.6推料三前點(diǎn)27Q1.6運(yùn)行指示14I2.3物料檢測(cè)光電傳感器283.2.3 端子接線布置圖3.2.4 西門子變頻器操作3.2.5 西門子變頻器參數(shù)設(shè)置序號(hào)參數(shù)代號(hào)設(shè)置值說(shuō)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(wèn)級(jí)4

17、P00040參數(shù)過(guò)濾器5P00101快速調(diào)試6P01000工頻選擇7P0304380電動(dòng)機(jī)的額8P03050.17電動(dòng)機(jī)的額定電流9P03070.03電動(dòng)機(jī)的額定功率10P031050電動(dòng)機(jī)的額定頻率11P03111500電動(dòng)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(dòng)機(jī)最小頻率15P108250.00電動(dòng)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檢查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(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)與制造方面的知識(shí)有了一個(gè)系統(tǒng)而又全新的的認(rèn)識(shí)。畢業(yè)

18、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(duì)我們掌握所學(xué)知識(shí)情況進(jìn)行了全面而又直觀的檢測(cè)。為了能夠較好的完成這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我投入了萬(wàn)分的精力做了充分的準(zhǔn)備工作。首先，我先針對(duì)課程設(shè)計(jì)課題來(lái)考慮，在指導(dǎo)老師的指點(diǎn)和幫助下，對(duì)所需的資料進(jìn)行搜集和整理，根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，再對(duì)資料做一個(gè)簡(jiǎn)單的歸類。其次，依據(jù)指導(dǎo)老師給出的設(shè)計(jì)任務(wù)要求，先制定設(shè)計(jì)的總體方案，按照指導(dǎo)老師要求的設(shè)計(jì)進(jìn)度，一步步的完成此次的設(shè)計(jì)任務(wù)。前幾周的數(shù)控拆裝綜合實(shí)驗(yàn)，為我此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)做了很好的鋪墊，讓我做起來(lái)沒(méi)有太多陌生的感覺(jué)，更加得心應(yīng)手些。課程設(shè)計(jì)雖已結(jié)束，但想想我在其中所學(xué)到的知識(shí)，所遇到的困難，仍記憶猶新。它讓我明白了無(wú)論是設(shè)計(jì)新產(chǎn)品，還是改造原先的老產(chǎn)品，都是一個(gè)復(fù)雜的技術(shù)過(guò)程，容不得半點(diǎn)含糊。設(shè)計(jì)人員應(yīng)先明白設(shè)計(jì)的目的，了解產(chǎn)品的價(jià)值和實(shí)用性，其次要對(duì)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品進(jìn)行構(gòu)思，確定總體方案，查閱資料，最后編寫(xiě)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，進(jìn)行繪圖。這次的課程設(shè)計(jì)培養(yǎng)了我獨(dú)立設(shè)計(jì)思考和分析解決問(wèn)題的能力，拓寬了我的知識(shí)面，是一次很好的鍛煉機(jī)會(huì)！感謝指導(dǎo)老師劉曼老師對(duì)我此次課程設(shè)計(jì)的指導(dǎo)! 參考文