亚龙YL235A型光机电一体化实训技能实训.docx
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亚龙YL235A型光机电一体化实训技能实训
职业技能实训说明书
2009/2010学年第二学期
课程名称电子技术综合实训
课题亚龙YL-235A型光机电一体化实训
姓名
班级 自动化0802
学号08031402
指导教师
起止时间第15周~第16周
电气电子工程系
2010.6
前言
教育部为深入贯彻落实国务院召开的全国职业教育工作会议精神，推动中等职业学校教育教学改革，提高教育教学质量和办学效益，展示全国中等职业学校电工电子类专业的办学成果，交流新知识、新技术、新方法、新工艺在电工电子类专业教学中运用的经验，加强中等职业学校学生电工电子类专业技能训练，激励中职学校师生爱岗敬业、自强不息的精神，根据《教育部关于举办“2008年全国职业院校技能大赛”的通知》（教职成函[2008]3号）精神，教育部与信息产业部决定举办2008年全国中等职业学校电工电子技术技能大赛，并由亚龙科技集团协办。
为了配合此次大赛，亚龙科技集团特精心研制了亚龙YL-235A型光机电一体化实训考核装置，供各校和大赛实训与考核使用。
亚龙YL-235A型光机电一体化实训考核装置既包含了机电一体化专业所涉及的基础知识、专业知识和基本的机电技能要求，也体现了当前先进技术在生产实际中的应用。
它为学生提供了一个典型的、可进行综合训练的工程环境，为学生构建了一个可充分发挥学生潜能和创造力的实践平台。
在此平台上可实现知识的实际应用、技能的综合训练和实践动手能力的客观考核。
本实训说明书主要对亚龙YL-235A型光机电一体化实训考核装置的一些基本结构、原理、工作过程和典型产品（PLC、变频器和传感器）的使用进行简要说明。
除了对这些，最重要的是对此次实训课程设计作主要介绍。
前言、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、1
一、亚龙YL-235A型光机电一体化实训装置简介、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、3
1、概述、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、3
2、实训项目、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、4
3、配置、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、4
4、技术参数、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、4
5、配置清单、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、5
二、亚龙YL-235A型光机电一体化实训考核装置机构说明、、、、、、、、、、、、、、6
1、整机工作流程、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、6
2、工作原理、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、6
3、送料机构、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、7
4、机械手搬运机构、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、8
5、物料传送和分拣机构、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、9
6、气动原理、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、10
7、传感器应用说明、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、11
8、磁性开关的使用说明、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、11
三、电气电路组成、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、12
1、电气组成模块、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、12
2、端子接线图、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、13
3、三菱变频器操作、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、14
3.1变频器的接线图、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、14
3.2变频器操作面版说明、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、15
3.3参数设置方法、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、16
3.4三菱变频器参数设置、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、17
四、课程设计、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、18
1、要求：
设备的工作情况、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、18
2、I/O分配表、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、19
3、I/O分配图、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、20
4、状态转移图、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、21
5、梯形图、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、22
6、指令表、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、29
五、实训总结、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、32
六、附表一：
工件分拣设备组装图、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、33
一、亚龙YL-235A型光机电一体化实训装置简介
1、概述
亚龙YL-235A型光机电一体化实训装置，由铝合金导轨式实训台、典型的机电一体化设备的机械部件、PLC模块单元、触摸屏模块单元、变频器模块单元、按钮模块单元、电源模块单元、模拟生产设备实训模块、接线端子排和各种传感器等组成。
整体结构采用开放式和拆装式，实训装置用于机械部件组装，可根据现有的机械部件组装生产实训设备，也可添加机械部件组装其他生产实训设备，使整个装置能够灵活的按教学要求组装成具有模拟生产功能的机电一体化设备。
本次实训项目主要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与巩固、综合的训练和实际运用。
整机的结构如下图所示：
2、实训项目
通过设计和实作，使学生能够掌握以下几个项目的安装、调试和应用：
自动检测技术使用实训
气动技术应用实训
可编程控制器编程实训
电气控制电路实训
变频器应用实训
触摸屏应用实训
自动控制技术教学与实训
机械系统安装和调试实训
系统维护与故障检测实训
3、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。
4、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。
5、配置清单
序号
名称
型号及规格
数量
单位
备注
1
实训桌
1190×800×840mm
1
张
2
触摸屏模块单元
1
块
3
PLC模块单元
1
台
用户可自行选择
4
变频器模块单元
1
台
5
电源模块单元
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
按钮模块单元
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，送料盘支架1组；
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，输送机构1套；
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
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
二、亚龙YL-235A型光机电一体化实训考核装置机构说明
1、整机工作流程
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或故障，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、颜色等特性进行辨别，分别由PLC控制相应电磁阀使气缸动作，对物料进行分拣。
3、送料机构
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。
4、机械手搬运机构
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）
伸缩气缸：
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。
5、物料传送和分拣机构
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。
6、气动原理
本装置气动主要分为两部分：
1、气动执行元件部分有双作用单出杆气缸、双作用单出双杆气缸、旋转气缸、气动手爪。
2、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。
气路原理图
7、传感器应用说明
电感式接近传感器由高频震荡、检波、放大、触发及输出电路等组成。
震荡器在传感器检测面产生一个交变电磁场，当金属物料接近传感器检测面时，金属中产生的涡流吸收了震荡器的能量。
使震荡减弱以至停滞。
震荡器的震荡及停振这两种状态，转换为电信号通过整形放大器转换成二进制的开关信号，经功率放大后输出。
光电传感器是一种红外调制型无损检测光电传感器。
采用高效果红外发光二极管\光敏三极管作为光电转换元件。
工作方式有同轴反射和对射型。
在本实训装置中均采用同轴反射型光电传感器，它们具有体积小，使用简单，性能稳定，寿命长，响应速度快，抗冲击，耐震动，接受不受外界干扰等优点。
8、磁性开关的使用说明
磁性开关是用来检测气缸活塞位置的，即检测活塞的运动行程的。
它可分为有触点式和无触点式两种。
本装置上用的磁性开关均为有触点式的。
它是通过机械触点的动作进行开关的通（ON）断（OFF）。
用磁性开关来检测活塞的位置，从设计、加工、安装、调试等方面，都比使用其他限位开关方式简单、省时。
触点接触电阻小，一般为50～200mΩ，但可通过电流小，过载能力较差，只适合低压电路。
响应快，动作时间为1.2ms。
耐冲击，冲击加速度可达300，无漏电流存在。
使用注意事项:
1）安装时，不得让开关受过大的冲击力，如将开关打入、抛扔等；
2）不要把控制信号线与电力线（如电动机供电线等）平行并排在一起，以防止磁性开关的控制电路由于干扰造成误动作；
3）磁性开关的连接线不能直接接到电源上，必须串接负载，且负载绝不能短路，以免开关烧坏；
4）带指示灯的有触点磁性开关，当电流超过最大允许电流时，发光二极管会损坏；若电流在规定范围以下，发光二极管会变暗或不亮。
5）安装时，开关的导线不要随气缸运动，不仅仅是导线易断，而且应力加在开关内部，开关内部元件可能破坏；
6）磁性开关不要用于有磁场的场合，这会造成开关的误动作，或者使内部磁环减磁；
7）DC24V带指示灯的开关是有极性的，茶色线为“+”，蓝色线为“-”；本实训装置中所用到的均为DC24V带指示灯有触点开关；
三、电气电路组成
1、电气组成模块
本装置电气部分主要有电源模块、按钮模块、可编程控制器（PLC）模块、变频器模块、三相异步电动机、接线端子排等组成。
所有的电气元件均连接到接线端子排上，通过接线端子排连接到安全插孔，由安全接插孔连接到各个模块，提高实训考核装置安全性。
结构为拼装式，各个模块均为通用模块，可以互换，能完成不同的实训项目，扩展性较强。
三菱PLC主机、变频器
电源模块：
三相电源总开关（带漏电和短路保护）、熔断器。
单相电源插座用于模块电源连接和给外部设备提供电源，模块之间电源连接采用安全导线方式连接。
按钮模块：
提供了多种不同功能的按钮和指示灯（DC24V），急停按钮、转换开关、蜂鸣器。
所有接口采用安全插连接。
内置开关电源（24V/6A一组，12V/2A一组，）为外部设备工作提供电源。
PLC模块：
采用三菱FX2N-48MR继电器输出，所有接口采用安全插连接。
变频器模块：
三菱E540-0.75KW控制传送带电机转动，所有接口采用安全插连接。
警示灯：
共有绿色和红色两种颜色。
引出线五根，其中并在一起的两根粗线是电源线（红线接“+24”，黑红双色线接“GND”），其余三根是信号控制线（棕色线为控制信号公共端，如果将控制信号线中的红色线和棕色线接通，则红灯闪烁，将控制信号线中的绿色线和棕色线接通，则绿灯闪烁）。
2、端子接线图
3、三菱变频器操作
3.1变频器的接线图
3.2变频器操作面版说明
3.3参数设置方法
3.4三菱变频器参数设置
序号
参数代号
参数值
说明
1
P4
35
高速
2
P5
20
中速
3
P6
11
低速
4
P7
5
加速时间
5
P8
5
减速时间
6
P14
0
7
P79
2
电动机控制模式
8
P80
默认
电动机的额定功率
9
P82
默认
电动机的额定电流
10
P83
默认
电动机的额定电压
11
P84
默认
电动机的额定频率
四、课程设计
1、要求：
设备的工作情况
工件分拣设备能自动完成金属工件、黑色塑料工件与白色塑料工件的传送、分拣与包装任务。
1.初始状态
通电后，红色警示灯闪亮，提示工件分拣设备送电。
此时，设备的相关部件应为初始状态。
相关部件的初始状态为：
⑴供料盘的拨杆停止转动。
⑵机械手停止在左限止位置，气爪松开，手臂气缸和悬臂气缸活塞杆缩回。
⑶传送带停止运行，分拣气缸A、B、C的活塞杆全部缩回复位。
⑷急停按钮处于复位位置（常开触点断开、常闭触点闭合）。
2．启动
在设备相关部件为初始状态的情况下，才能按下启动按钮SB5使设备进入运行，红色警示灯灭，绿色警示灯闪亮。
3.送料
按下启动按钮SB5后，若物料盘上的出口传感器检测无物料，则送料电动机开启，驱动物料盘旋转送料，当出料口传感器检测到物料后停止送料；如果送料电动机运行20秒后，出料口传感器仍没检测到物料，则停止送料，红色警示灯闪亮，报警器报警，直到按下复位按钮才停止报警，并重新开始。
1．机械手搬送工件
当出料口传感器检测到物料且机械手和各气缸活塞杆的位置正确时，按下启动按钮，机械手开始搬物加工。
机械手悬臂伸出——下降——夹紧物料，夹紧1秒后——上升——缩回——右转——伸出——下降——放物，延时1秒后——上升——缩回——左转至左侧极限位置停止，等待传送带上的工件分拣完成后再进行下一次搬物。
2．工件的分拣
通过皮带输送机位置Ⅱ的进料口到达传送带上的工件，按下面的方式分拣：
进料口放入工件后，传送带启动。
放入传送带上金属、白色塑料或黑色塑料中每种工件的第一个，由位置Ⅲ的气缸A推入出料斜槽D；每种工件第二个由位置Ⅳ的气缸B推入出料斜槽E；每种工件第二个以后的则由位置Ⅴ的气缸C推入出料斜槽F。
每次将工件推入斜槽，气缸活塞杆缩回后，机械手再进行搬运下一个工件。
推料时，传送带要先停止。
当出料斜槽D和E中各有1个金属、白色塑料和黑色塑料工件时，设备停止运行，绿色警示灯灭，红色警示灯闪亮，报警器报警2秒，等待下一轮的工作。
6.设备的停止
需要停止工作，按下停止按钮SB6。
按下停止按钮SB6时，所有正在工作的部件，应完成当前工件分拣成功后，设备才能停止运行，绿色警示灯灭，红色警示灯闪亮。
再次启动时，设备继续运行。
7.工件分拣设备的意外情况处理
本次工作任务中，仅考虑下面意外情况。
机械手在夹持工件时可能会出现意外，请对这种情况作出下述处理与保护：
由于位置Ⅰ的机械手取件平台的工件相互挤压，使机械手气爪夹持不到工件就提升。
发生此种情况时，机械手应立刻回到初始状态并停止，同时蜂鸣器发出鸣叫声。
2、I/O分配表
输入继电器
作用
地址
输出继电器
作用
地址
正
负
输出
正
负
X0
启动
SB1
Y0
红灯
1
3
X1
物料复位
SB3
Y1
蜂鸣器
HL
X2
物料检测
34
35
36
Y2
物料旋转
6
7
X3
左转限位开关
37
38
39
Y3
左转电磁阀
22
23
X4
右转限位开关
40
41
42
Y4
右转电磁阀
24
25
X5
伸出限位开关
43
44
Y5
伸出电磁阀
18
19
X6
缩回限位开关
45
46
Y6
缩回电磁阀
20
21
X7
上升限位开关
47
48
Y7
上升电磁阀
14
15
升级会员 