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机电一体化专业毕业论文

江西机电职业技术学院

毕业论文

题目：

YL235a设备设计机械手传送带物料分拣任务五

学校：

专业：

机电一体化

班级：

学号：

学生姓名：

指导教师：

起止日期；2011年9月-2012年5月

前言

作为自动化专业的学生，PLC是我们最基础的专业课。

众所周知，PLC自从问世以来就在自动控制各个行业发挥着难以取代的核心控制作用。

PLC运行可靠，适用于各种恶劣的工业环境，PLC和工控机（IPC）相比，其运行可靠、可扩展性好、便于电气连接、控制更专业，但是工控机良好的人机界面，方便高级语言都是PLC所不能比拟的。

　　组态软件在很多场合应用于控制，可整个控制的中心往往还是PLC，组态软件（上位机）所起的控制作用很小。

人机界面一般用于简单的动作控制，工艺参数的编制，配方的设定等等，虽然在概念上属于控制范畴，但它并未真正起到核心控制作用，因为真正长期的自动运行控制是由PLC完成。

我们不经常使用工控机作为核心控制部分的原因有两点：

第一，工控机不适于在很恶略的环境下运行；第二，工控机经常采用的Windows系统并不能够让人放心，其长期运行效果并不好。

　　尽管PLC、IPC在自动化控制中扮演不同角色，在许多运行连续时间较短，环境相对比较好的地方，人们还是希望使用IPC进行核心控制。

使用IPC进行核心控制有很多种实现方式，当然其中最为简单的办法就是使用组态软件。

在工厂和企业里面PLC一直是实现自动化的有效方式，而且目前国内真正懂得PLC的人才太少，希望针对本次实训对我们自动化的人大有裨益。

小结26

参考文献27

附录

西门子控制原理图

电气图

梯形图

第1章亚龙YL-235A型光机电一体化实训考核装置

1.1外观

图1-1亚龙YL-235A

1.2概述

亚龙YL－235A型光机电一体化实训考核装置，由铝合金导轨式实训台、上料机构、上料检测机构、搬运机构、物料传送和分拣机构等组成。

各个机构紧密相连，学生可以自由组装和调试。

控制系统采用模块组合式，由触摸屏模块、PLC模块、变频器模块、按钮模块、电源模块、接线端子排和各种传感器等组成。

触摸屏模块、PLC模块、变频器模块、按钮模块等可按实训需要进行组合、安装、调试。

该系统包含了机电一体化专业学习中所涉及的诸如电机驱动、机械传动、气动、触摸屏控制、可编程控制器、传感器，变频调速等多项技术，为学生提供了一个典型的综合实训环境，使学生对过去学过的诸多单科的专业和基础知识，在这里能得到全面的认识、综合的训练和实际运用。

1.3实训项目

1.自动检测技术使用实训

2.气动技术应用实训

3.可编程控制器编程实训

4.电气控制电路实训

5.变频器应用实训

6.触摸屏应用实训

7.自动控制技术教学与实训

8.机械系统安装和调试实训

9.系统维护与故障检测实训

1.4配置

该装置配置了触摸屏模块、可编程控制器（PLC）、变频器装置、气动装置、传感器、气动机械手装置、上料器、送料传动和分拣装置等实训机构。

整个系统为模块化结构提供开放式实训平台，实训模块可根据不同的实训要求进行组合；同时学校还可以根据教学需要，配置不同品牌的（PLC）模块和变频器模块以及触摸屏模块，也可以增加其它实训模块。

系统的控制部分采用触摸屏模块和可编程控制器（PLC），执行机构由气动电磁阀-气缸构成的气压驱动装置，实现了整个系统自动运行，并完成物料的分拣。

整个实训考核装置的模块之间连接方式采用安全导线连接，以确保实训和考核的安全。

1.5配置清单

序号

名称

主要元件或型号、规格

数量

单位

备注

1

实训桌

1190×800×840mm

1

张

2

触摸屏模块

1

块

3

PLC模块

1

台

用户可在清单内选择，详见附表一

4

变频器模块

1

台

5

电源模块

三相电源总开关（带漏电和短路保护）1个，熔断器3只，单相电源插座2个，安全插座5个；

1

块

6

按钮模块

24V/6A、12V/2A各一组；急停按钮1只，转换开关2只，蜂鸣器1只，复位按钮黄、绿、红各1只，自锁按钮黄、绿、红各1只，24V指示灯黄、绿、红各2只；

1

套

7

物料传送机部件

直流减速电机（24V，输出转速6r/min）1台，送料盘1个，光电开关1只；

1

套

8

气动机械手部件

单出双杆气缸1只，单出杆气缸1只，气手爪1只，旋转气缸1只，电感式接近开关2只，磁性开关5只，缓冲阀2只，非标螺丝2只，双控电磁换向阀4只；

1

套

9

皮带输送机部件

三相减速电机（380V，输出转速40r/min）1台，平皮带1355×49×2mm1条；

1

套

10

物件分拣部件

单出杆气缸3只，金属传感器1只，光纤传感器2只，光电传感器1只，磁性开关6只，物件导槽3个，单控电磁换向阀3只

1

套

11

接线端子模块

接线端子和安全插座

1

块

12

物料

金属5个，尼龙黑白各5个

15

个

13

安全插线

1

套

14

气管

Φ4\Φ6

1

套

15

PLC编程线缆

亚龙

1

条

16

PLC编程软件

1

套

拷贝版

17

触摸屏与计算机通信线

1

条

18

触摸屏与PLC通信线

1

条

19

配套工具

1

套

20

产品配套光盘

程序及相关资料

1

套

21

线架

1

个

22

实训指导书

1

套

23

电脑推车

亚龙

1

台

可选

24

计算机

品牌机

1

台

可选

25

空气压缩机

1

台

可选

26

塑料泡沫盒

1

套

图1-2

1.5.1PLC及变频器选配表

序号

名称

型号及规格

单位

数量

1

三菱PLC主机

FX2N-48MR

台

1

三菱变频器

E540，0.75kw

台

1

2

西门子PLC主机

CPU226CN+EM222CN，AC/DC/RLY

台

1

西门子变频器

MM420，0.75kw，（三相输入）

台

1

3

欧姆龙PLC主机

CPM2AH-40CDR+CPM1A-8ER

台

1

欧姆龙变频器

3G3JV-A4007，0.75kw

台

1

4

松下PLC主机

FPX-L60

台

1

松下变频器

BFV00074，0.75kw

台

1

5

其它

图1-3

1.6技术参数

1、交流电源：

三相AC380V±10%50Hz；

2、温度：

-10℃~40℃；环境湿度：

≤90%（25℃）；

3、实训桌外形尺寸：

长×宽×高=1200mm×800mm×840mm；

4、整机消耗：

≤1.5kVA；

5、安全保护措施：

具有接地保护、漏电保护功能，安全性符合相关的国家标准。

采用高绝缘的安全型插座及带绝缘护套的高强度安全型实验导线。

第2章亚龙YL-235A型光机电一体化实训考核装置机构说明

2.1整机工作流程

图2-1

2.2工作原理

在触摸屏上按启动按扭后，装置进行复位过程，当装置复位到位后，由PLC启动送料电机驱动放料盘旋转，物料由送料盘滑到物料检测位置，物料检测光电传感器开始检测；如果送料电机运行若干秒钟后，物料检测光电传感器仍未检测到物料，则说明送料机构已经无物料，这时要停机并报警；当物料检测光电传感器检测到有物料，将给PLC发出信号,由PLC驱动机械手臂伸出手爪下降抓物，然后手爪提升臂缩回，手臂向右旋转到右限位，手臂伸出，手爪下降将物料放到传送带上，落料口的物料检测传感器检测到物料后启动传送带输送物料，同时机械手按原来位置返回进行下一个流程；传感器则根据物料的材料特性、颜色特性进行辨别，分别由PLC控制相应电磁阀使气缸动作，对物料进行分拣。

2.3送料机构

图2-2

1－转盘2－调节支架3－直流电机4－物料5－出料口传感器6－物料检测支架

放料转盘：

转盘中共放三种物料：

金属物料、白色非金属物料、黑色非金属物料。

驱动电机：

电机采用24V直流减速电机，转速6r/min；用于驱动放料转盘旋转。

物料支架：

将物料有效定位，并确保每次只上一个物料。

出料口传感器：

物料检测为光电漫反射型传感器，主要为PLC提供一个输入信号，如果运行中，光电传感器没有检测到物料并保持若干秒钟，则应让系统停机然后报警。

2.4机械手搬运机构

图2-3

1－旋转气缸2－非标螺丝3－气动手爪4－手爪磁性开关Y59BLS5－提升气缸

6－磁性开关D-C737－节流阀8－伸缩气缸9－磁性开关D-Z7310－左右限位传感器

11－缓冲阀12－安装支架

整个搬运机构能完成四个自由度动作，手臂伸缩、手臂旋转、手爪上下、手爪松紧。

手爪提升气缸：

提升气缸采用双向电控气阀控制。

磁性传感器：

用于气缸的位置检测。

检测气缸伸出和缩回是否到位，为此在前点和后点上各一个，当检测到气缸准确到位后将给PLC发出一个信号；（在应用过程中棕色接PLC主机输入端，蓝色接输入的公共端）

手爪:

抓取和松开物料由双电控气阀控制，手爪夹紧磁性传感器有信号输出，指示灯亮，在控制过程中不允许两个线圈同时得电。

旋转气缸：

机械手臂的正反转，由双电控气阀控制。

接近传感器：

机械手臂正转和反转到位后，接近传感器信号输出。

（在应用过程中棕色线接直流24V电源“+”、蓝色线接直流24V电源“-”、黑色线接PLC主机的输入端）

双杆气缸：

机械手臂伸出、缩回，由电控气阀控制。

气缸上装有两个磁性传感器，检测气缸伸出或缩回位置。

缓冲器：

旋转气缸高速正转和反转时，起缓冲减速作用。

2.5物料传送和分拣机构

图2-4

1－磁性开关D-C732－传送分拣机构3－落料口传感器4－落料口5－料槽

6－电感式传感器7－光纤传感器8－过滤调压阀9－节流阀10－三相异步电机

11－光纤放大器12－推料气缸

落料口传感器：

检测是否有物料到传送带上，并给PLC一个输入信号。

落料孔：

物料落料位置定位。

料槽：

放置物料。

电感式传感器：

检测金属材料，检测距离为3~5mm。

光纤传感器：

用于检测不同颜色的物料，可通过调节光纤放大器来区分不同颜色的灵敏度。

三相异步电机：

驱动传送带转动，由变频器控制。

推料气缸：

将物料推入料槽，由电控气阀控制。

2.6气动原理

本装置气动主要分为两部分：

一、气动执行元件部分有单出杆气缸、单出双杆气缸、旋转气缸、气动手爪。

二、气动控制元件部分有单控电磁换向阀、双控电磁换向阀、节流阀、磁性限位传感器。

图2-5气路原理图

2.7气缸电控阀使用

图2-6气缸示意图

注：

气缸的正确运动使物料分到相应的位置，只要交换进出气的方向就能改变气缸的伸出（缩回）运动，气缸两侧的磁性开关可以识别气缸是否已经运动到位。

图2-7双向电磁阀示意图

注：

双向电控阀用来控制气缸进气和出气，从而实现气缸的伸出、缩回运动。

电控阀内装的红色指示灯有正负极性，如果极性接反了也能正常工作，但指示灯不会亮。

图2-8单相电磁阀示意图

注：

单向电控阀用来控制气缸单个方向运动，实现气缸的伸出、缩回运动。

与双向电控阀区别在双向电控阀初始位置是任意的可以随意控