机电设备安装与调试综合实训报告.docx
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机电设备安装与调试综合实训报告
概要
机电设备安装与调试综合实训培养学生的机电技术综合应用能力。
通过实现上料检测装置的机电系统的设计和安装调试，掌握机电专业所需的系统方案设计、机械结构设计、电气控制方案的确定。
电气原理图的设计以及元器件参数的确定及选型的各项综合知识和技能：
了解工程项目中的方案设计、电气控制系统设计、PLC软件设计、电气元件的选型、系统安装与调试的全过程,通过分组合作的,以项目为导引的模式，使学生切实体验企业的实际工作氛围；通过项目的推进激发学生在实践中学习的乐趣及成就感；通过任务的实现，增强学生解决工程项目实际问题的能力。
本文介绍了通过PLC控制上料检测装置来模拟工业生产过程中机电设备的工作原理。
PLC用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，使控制柜的设计、安装、接线工作量大大减少。
PLC的图形图程序一班用顺序控制设计法来设计。
这种编程方法很有规律，很容易掌握。
对于复杂的控制系统,设计梯形图的时间比设计相同功能的继电器控制系统电路图的时间要少得多.
主要任务是完成上料检测装置的安装与调试，运用传感器检测装置实现对物料的检测，在检测到物料之后通过传送装置完成物料的传送。
在实现任务的过程中我们将运用PLC控制整个上料检测装置的运行,按下启动按钮启动料斗，使其进入工作状态;按下停止按钮使料斗由工作状态进入停止状态；按下急停按钮使其遇到紧急状态急停.
一、机械动作过程
1.1上料检测装置的动作过程
1、按下开始按钮后,直流电机带动料斗转动,工件转入轨道，并沿轨道滑入物料台。
2、下部的光电传感器检测到工件，提升气缸导杆缩回，工件随物料台上升。
3、上部的光电传感器确定工件的颜色。
4、磁性接近开关检测到提升气缸导杆缩回到位后，通知下站取走工件。
自动/手动按钮处于自动，联网/单站处于联网状态时:
单元电源先接好后，完成后按下上电按钮，此时复位按钮灯闪烁，按下复位按钮，动作元件复位后，开始按钮灯闪烁，按下特殊按钮,直流电机带动漏斗转动，物料随着轨道落下,下部的光电传感器检测到物料时，气缸上升到上限位，此时向后站发出信息让后一单元将工件运走.然后气缸下降到初始位置.循环原来的动作。
图1上料检测装置
1.2装配图及其元器件清点和分类
图2上料检测装置装配图
读装配图的要求
1、了解装配体的名称、用途、性能、结构和工作原理。
2、读懂各主要零件的结构形状及其在装配中的功能。
3、了解各零件之间的装配关系、连接方式、了解装、拆顺序.
读装配图的方法和步骤
1、概括了解装配体和零件.
看标题栏了解部件的名称，对于复杂部件可通过说明书或参考资料了解部件的构造、工作原理和用途.
看零件编号和明细栏，了解零件的名称。
数量和它在图中的位置。
2、分析视图
分析各视图的名称及投影方向,弄清剖视图、剖面图的剖切位置，从而了解各视图表达意图和重点。
3、了解装配关系、传动关系动作原理.
分析各条装配干线，弄清各零件间互相的要求，以及各零件间的定位、连接方式、密封等问题。
再进一步搞清运动零件和非运动零件的相对运动关系。
4、分析零件，读懂零件形状。
利用装配图的表达方法和投影关系，将零件的投影从重叠的视图中分离出来，读懂零件的基本结构形状和作用.
5、分析尺寸，了解技术要求
读懂装配图中的必要尺寸，分析装配过程中或装配后达到的技术要求，以及对装配体的工作性能、调试与检验等要求
元器件清点
清点元器件不仅仅是为装配做准备工作，而且可以进行经济核算与零件的加工、标准件和外购件的购买。
本次装配共需要三类元器件，即标准件、普通零件和外购件.
元器件的分类
标准零件清点
标准件是指结构、尺寸、画法、标记等各个方面已经完全标准化，并由专业厂生产的常用的零（部）件，如螺纹件、键、销、滚动轴承等等。
广义包括标准化的紧固件、连接件、传动件、密封件、液压元件、气动元件、轴承、弹簧等机械零件。
狭义仅包括标准化紧固件。
此类元器件不需要自行加工，可直接购买。
普通零件清点
普通零件是无法购买并只适用于本产品的特殊元器件.加工、清点过程中可将零件目录对应着零件工程图清点。
外购零件清点
外购件大多数是标准的电子类原件和气动选用的是AirTAC公司的产品.（元器件图见附录）
图3上料检测装置元器件拆分图
二、上料检测装置的气动原理设计
2.1气动原理图
图4上料检测装置气动原理图
从汇流排开始，气动控制回路原理图连接电磁阀、气缸.连接时注意气管走向应按序排布，均匀美观，不能交叉、打结;气管要在快速接头中插紧，不能够有漏气现象。
2。
2气动元件选型
气动元件、气缸的选择：
随着气动元件的普及,气缸涉及范围广泛,越来越多的使用气动元件、气缸.气缸和气动元件的选择非常重要,气缸的质量将直接影响所配套的设备的工作性能。
在此任务中我们选择如上表所示的气缸和气动元件。
同时也要注意在选择气管时，要从材料，管子的内外径尺寸，管子壁厚的均匀度以及管子的壁厚等方面考虑。
气动换向阀是气动系统中的控制元件，用来控制系统中流体的流向，器式样类型很多，按出气口分可分为二通、三通、四通和五通，按工作位置分可分为二位和三位，按控制方式分可分为气控和电控、直动式和先导式.在此我们选用如上表所示的气动控制元件。
2。
3传感器选型
CS1—U磁性感应开关技术参数:
开关逻辑:
常开
感应开关形式:
触点磁簧管型
使用电压范围:
5～240VAC/DC：
5～240VAC/DC：
5~240VAC/DC
最大开关电流：
100mA
最大触点熔点：
8W、5W、8W
内部消耗电流:
无
残留压降:
2.5V最大值100mA
泄漏电流:
无
指示灯：
LED（红）
电缆线：
4。
0∮2C，3。
2∮2C
感应灵敏度:
60Gs
最大开关切换频率:
200Hz
使用温度范围：
-10~70℃
耐冲击：
30G
耐震动：
9G
保护等级：
IP67
图5CS1-U磁性感应开关
E18—D10PK光电传感器：
产品名称：
光电开关
规格型号：
E18-D10PK
外形尺寸：
50＊50*18mm（毫米）
检测距离:
4m（米）
工作电压：
AC/DC24—240V
输出形式:
继电器五线输出图6E18-D10PK光电传感
检出方式:
漫反射
三、电气控制与PLC编程设计
3。
1PLC的特点和应用领域
特点
1.编程方法简单易学
梯形图是使用得最多的PLC编程语言,其电路符号和表达方式与继电器电路原理图相似，梯形图语言想形象直观，易学易懂，熟悉继电器电路图的电器人员只要花几天时间就可以熟悉梯形图语言，并用来编制用户城程序。
2。
功能强，性能价格比高
一台小型PLC内有成百上千个可供用户使用的编程元件，有很强的功能，可以实现非常复杂的控制功能。
与相同功能的继电器控制系统相比,具有很高的性能价格比。
PLC可以通过通信联网，实先分散控制、集中管理。
3.硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强
PLC产品已经标准化、系列化、模块化，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用,用户能灵活方便地进行系统配置,组成不同功能、不同规模的控制系统.PLC的安装接线也很方便，一班用接线端子连接外部接线。
PLC有较强的带负载能力可以直接驱动一般的电磁阀和小型交流接触器。
硬件配置确定后,可以通过修改用户程序，方便快速地适应工艺条件的变化。
4。
可靠性能高,抗干扰能力强
传统的继电器控制系统使用了大量的中间继电器、时间继电器。
由于接触点接触不良，容易出现故障.PLC用软件代替了大量的中间继电器和时间继电器,PLC外部仅剩下与输入和输出有关的少量硬件元件,接线可减少到继电器控制系统的1/101～/100，因接触点接触不良造成的故障大为减少.
PLC采取了一系列硬件和软件干扰措施，具有很强的抗烦扰能力，可以直接用于有很强烈干扰的工业生产现场，PLC已被广大用户认为最可靠的工业控制设备之一。
5。
系统的设计、安装、调试、工作量少
PLC用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，使控制柜的设计、安装、接线工作量大大减少。
PLC的图形图程序一班用顺序控制设计法来设计。
这种编程方法很有规律，很容易掌握。
对于复杂的控制系统，设计梯形图的时间比设计相同功能的继电器控制系统电路图的时间要少得多。
PLC的用户程序可以在实验室模调试，输入信号用小开关来模拟，通过PLC上的发光二极管可观察输出信号的状态.完成了系统的安装与接线后，在现场的统筹过程中发现的问题一般通过修改程序就可以解决，系统的调试时间比继电器系统少得多。
6。
维修工作量小，维修方便
PLC的故障率很低，且有完善的自诊断和显示功能。
PLC或外部的输入装置和执行机构发生故障时，可以根据PLC上的发光二极管或编程器提供的信息迅速德查明故障的原因,用更换模块的方法可以迅速地排除故障。
应用领域
PLC已经广泛地应用在很多的工业部门，随着其性能价格比的不断增高，PLC的应用范围不断增大，主要有以下几方面：
1。
数字量逻辑控制
PLC用“与”、“或”、“非”等逻辑控制指令来实现触电和电路的串、并联,代替继电器进行组合逻辑控制、定时控制与顺序逻辑控制。
数字量逻辑控制可以用于单台设备，也可以用于自动生产线,其应用领域已遍及各行各业，甚至深入到家庭。
2。
运动控制
PLC使用专用的运动控制模块，对直线运动或圆周运动的位置、速度和加速度进行控制,可以实现单轴、双轴、三轴和多轴位置控制，使运动控制与顺序控制有机的结合在一起.PLC的运动控制功能广泛的用于各种机械，例如金属切削机床、金属成型机械、装配机械、机器人、电梯等场合。
3。
闭环控制过程
过程控制是指对温度、压力、流量等连续变化的模拟量的闭环控制。
PLC通过模拟量I/O模块,实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间的A/D转换和D/A转换,并对模拟量实行闭环PID（比例—积分-微分）控制。
小型PLC用PID指令实现PID闭环控制。
PID闭环控制功能已经广泛地应用于塑料挤压成型机、加热炉、热处理炉、锅炉等设备，以及轻功、化工、机械、冶金、电力、建材等行业.
4.数据处理
现代的PLC具有数学运算（包括整数运算、浮点数运算、函数运算、字逻辑运算，以及求反、求补、循环和移位等）、数据传送、转换、排序和查表、位操作等功能,也可以完成数据的采集、分析和处理。
这些数据可以与储存在存储器中的参考值进行比较，也可以用通信功能传动到别的智能装置,或者将它们打印制表。
5。
通信联网
PLC的通信包括PLC与远程I/O只的通信、多台PLX之间的通信、PLC与其他智能控制设备（例如计算机、变频器、控制装置）之间的通信。
PLC与其他智能控制设备一起，可以组成“集中管理,分散控制”的分布式控制系统。
PLC主要由CPU模块、输入模块、输出模块和编程器（如下图）组成。
PLC的特殊功能模块用来完成某些特使的任务.
3.2顺序功能图
图7上料检测装置顺序功能图
3.3编程思路与输出输入分配表
一、编程思路:
1启动状态
1）自动/手动旋钮处于自动或手动状态
2）联网/单站旋钮处于联网或单站状态
3）按下上电按钮——复位按钮闪烁
4）按下复位按钮-—动作元件复位后,开始按钮灯闪烁
2运行状态
1）按下开始按钮
2）按下特殊按钮
3）直流电机带动漏斗转动
4）气缸上升到上限位
5）气缸下降到初始位置
6）进入下一个循环
*注意
运行期间按下急停按钮，运行状态停止
急停按钮复位后，从急停前的状态继续运行
3终止状态
按下停止按钮，机械在完成一个运动循环后停止运行
二、输入输出分配表
物料检测
I0.0
颜色检测
I0。
1
提料缸上位检测
I0.2
提料缸下位检测
I0.3
开始
I1。
0
复位
I1。
1
特殊
I1。
2
自动-手动
I1。
3
联网—单站
I1.4
停止
I1。
5
上电
I1。
6
从前站读入的数据DO
I2。
0
从后站读入的后站状态
I2.4
料仓电机
Q0.0
报警灯
Q0.1
蜂鸣器
Q0。
2
提料缸上升
Q0。
3
提料缸下降
Q0。
4
开始指示灯
Q1.0
复位指示灯
Q1。
1
特殊指示灯
Q1。
2
自动—手动指示灯
Q1.3
联网—单站指示灯
Q1.4
停止指示灯
Q1。
5
向后站输出的数据DO
Q2.0
向后站输出本站状态
Q2.4
3.4PLC外部接线图
图8PLC外部接线图
3.5梯形图设计
四、系统安装与调试
每种工业设备对外部环境都有特定的要求，PLC的安装也不例外。
如果不满足安装环境的要求，可能不会影响PLC的正常功能,但会影响PLC的可靠性和使用寿命。
虽然PLC的适应性很强,适宜于比较恶劣的工厂环境，但并不是说PLC在所有场合都能正常有效地进行工作。
下面是一些可能影响PLC正常工作的场合，一般来说，在这些场合下，不适宜安装PLC。
●周围温度低于0度或高于55度的场合.
●有剧烈温度变化或冷凝的场合。
●周围湿度低于10%或高于90％的场合。
●遭受腐蚀性或可燃性气体侵扰的场合。
遭受过度灰尘、盐蚀或金属粉末填充影响的场合。
●PLC易遭受到直接冲击或激烈振动的场合。
●直接暴露在日光下的场合.
●PLC可能受水、油或化学品侵蚀的场合.
安装PLC的机架之间应该有足够的空间供I/O布线，但是I/O布线不应该妨碍散热。
在确定机架之间的距离时，应该考虑线槽的宽度、通风和PLC单元拆装的方便程度等因素。
一般情况下,两个机架之间的距离应该在70~120mm之间.
而在PLC易遭受到静电、强电磁场或其他干扰的场合,应采取相应的静电防护，磁场屏蔽以及抗干扰措施.在PLC可能遭受到放射源辐射的场合，应对辐射源做好屏蔽措施。
PLC不能安装在装有高压设备的控制屏上，当PLC位置靠近供电线时，PLC的安装位置至少里电源线200mm以上。
为了确保PLC不至于过热，需要考虑机架之间的净空距离和采用风扇进行冷却。
如果PLC的外部环境温度高于规定值或将PLC安装在封闭的机箱之内，就需安装风扇进行冷却。
实验室调试完成后，待条件成熟,将设备移至现场安装。
安装时应符合要求，插件插入牢靠，并用螺栓紧固；通信电缆要统一型号，不能混用，必要时要用仪器检查线路信号衰减量，其衰减值不超过技术资料提出的指标；测量主机、I/O柜、连接电缆等的对地绝缘电阻；测量系统专用接地的接地电阻;检查供电电源等等,并做好记录,待确认所有各项均符合要求后，才可通电开机。
每一次的设备调试都不是一次能成功的，在调试的过程中我们能不懂得提高自己的知识和积累不少经验，在本次实训中我们同样遇到了许多问题，但是在我们的齐心协力下一一解决问题,同时我们懂得团结合作，在设备上不能小看每次的问题。
设备调试过程中要根据设计方案和原理图进行分析解决问题。
以下是调试过程中的问题和解决法。
4.1安装工具
序号
工具描述
规格
数量
1
T型内六角扳手
10、8、6、4、V、R、V
1
2
万用表
MF—47
1
3
活络扳手
150*19
1
4
开口扳手
GB4440—84
4
5
压线钳
BS-620213
1
6
剥线钳
BS-D2206
1
7
一字起子
GB1432-78
1
8
十字起子
GB1433-78
1
4。
2调试故障分析
问题1:
plc的电源该如何连接?
答案:
在给CPU进行供电接线时，一定要特别小心分清是哪一种供电方式，如果把220VAC接到24VDC供电的CPU上,或者不小心接到24VDC传感器输出电源上，都会造成CPU的损坏。
问题2：
plc不能进入run模式
答案：
如果PLC不能进入运行（RUN）模式，你可以用下面的方法来看看问题是在硬件还是软件：
临时将终止循环指令放在你的用户程序的第一行。
如果现在PLC可以进入运行模式了，表示问题在你的软件中；而不是PLC的硬件问题。
（有些PLC需要你在进入运行模式之前，先清除所有的错误状态,即使原来的问题已经更正了）.
问题3:
不能从传感器得到型信号
如果在检测一个传感器时，你发现PLC不能从一个传感器得到信号，首先检查该传感器的输出是否正常，接线是否正确。
如果传感器经检查没有问题,则更换一个同型号的输入模块，如果PLC能够识别该模块的改变，就表示输入模块故障了（或者你刚才传感器连线错误了），那么，可以按照如下的方法观察PLC输入模块的LED灯是否与传感器的状态变化一致：
a）如果输入LED没有动静,用万用表检查PLC输入模块的端子看看信号是否变化。
如果没有，将传感器与PLC的连接断开，单独对传感器进行测试。
看看外接电源是否正常,检查直流电源的极性是否接反。
有些PLC是漏电流型（SINK）的，所以对应的传感器电路必须是正端子接到PLC的输入接点上，其它的DC输入模块是电流源型（SOURCE）的,则传感器电路要通过电源的地线接到输入接点上.
b） b）如果LED状态是发生变化了，可能是你的程序有问题。
在你的用户程序中的第一行加一条终止循环的指令，然后运行程序,观察输入映射表，如果该位现在改变了,问题就在你的程序，很可能是你的程序中有一条指令对输入映射表进行了改写,从而改变了它的值。
问题4：
提升气缸不能正常工作
答案:
安装螺丝松动
五、上料检测装置实训个人总结
在这次历时两周的实训中，我收获很多.
一开始我以为上料检测装置很简单，就一PLC程序控制编好了就完事了,但实际操作中却遇到了很多问题，认识到这次实训不是那么简简单单的，需要我们在PLC程序规划、设计编写调试、PLC接线,气动部分接线等环节中仔细体会我们平时上课所学在实际操作中的作用，一方面加强我们对所学内容的灵活应用，另一方面，分工合作加强我们团队协作的能力。
PLC已经广泛地应用在很多的工业部门,随着其性能价格比的不断增高，PLC的应用范围不断增大。
一台小型PLC内有成百上千个可供用户使用的编程元件，有很强的功能，可以实现非常复杂的控制功能。
与相同功能的继电器控制系统相比,具有很高的性能价格比。
PLC可以通过通信联网,实先分散控制、集中管理.所以学好PLC无论是对我们的专业技能还是将来的就业都是非常有益的.
这次实训中，我们组的任务是实现用PLC控制上料检测装置运动的过程，我的任务是编写PLC梯形图。
在编程过程中我遇到了一些问题。
一开始是对整个顺序流程不是很清楚,然后在一些延时指令方面出现各种问题,但通过咨询老师，最终解决了这些问题。
所以这次实训对我们将来踏入社会后的工作很有帮助，对于我们接下来的学习指正了方向,让我们知道接下来的PLC课程及液压气动课程该如何学习，在实际运用中应该怎样运用，应注意那些要点。
参考文献
1、张万忠，刘明芹。
电器与PLC控制技术（M）.北京；化学工业出版社，2005
2、王柄实.机床电气控制（M）。
北京；北京航空航天出版社，2006
3、霍大忠。
可编程控制器与试验（M）。
北京;中国电力出版社，2004
4、张云刚。
液压气动设计（M）。
北京；电力工业出版社，2004
5、徐苗.电气控制与PLC应用技术（M）.北京；航空航天大学出版社，2007
6、杨克冲。
数控机床电气控制（M）.武汉;华中科技大学出版社，2008
附录：
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