第一章 光机电气一体化控制实训系统产品简介一、 产品图片二、 产品概述本装置是一种最为典型的机电一体化产品，是为职业院校、职业教育培训机构而研制的，适合机电一体化、电气自动化等相关专业的教学和培训。它在接近工业生产制造现场基础上又针对教学及实训目的进行了专门设计，强化了机电一体化的安装与调试能力。本装置由导轨式型材实训台、机电一体化设备部件、电源模块、按钮模块、PLC模块、变频器模块、交流电机模块、步进电机及驱动器模块、模拟生产设备实训单元（包含上料机构、搬运机械手、皮带输送线、物件分拣等）和各种传感器等组成。采用开放式和拆装式结构设计，可根据现有的机械部件组装生产设备，使整个装置能够灵活的按实训教学需要组装机电一体化设备。装置采用工业标准结构设计及抽屉式模块放置架，组合方便。控制对象均采用典型机电设备部件，接近工业现场环境，满足实训教学或技能竞赛需求。本装置涵盖了机电一体化和电气自动化专业中所涉及的PLC控制、变频调速、步进调速、传感器检测、气动、机械结构安装与系统调试等内容。为培养可持续发展的机电一体化高技能人才提供一个良好的平台。三、 产品特点1. 该装置融典型机电一体化设备机械部件安装、气动系统的安装与调试、电气控制电路的安装和PLC编程、机电设备安装与调试、自动控制系统安装与调试于一体，满足实训教学和竞赛的需要。2. 该实训考核装置的PLC模块I/O端子、变频器接线端子、交流电机接线端子、步进电机驱动器接线端子、各常用模块与PLC连接端子等，均采用安全插座连接，使用带安全插头的导线进行电路连接；各光电开关、行程开关、传感器和指示元件的电路，则通过端子排进行连接。插拔线连接电路与端子排连接电路相结合，既保证学生基本技能的训练、形成和巩固，又保证电路连接的快速、安全和可靠。四、 技术性能1. 输入电源：三相四线（或三相五线）380V10% 50Hz2. 工作环境：温度-1040 相对湿度85%（25）海拔4000m3. 装置容量：1.5kVA4. 外形尺寸：120cm80cm130cm5. 安全保护：具有漏电压、漏电流保护，安全符合国家标准五、 实训工作任务1. 气动系统的安装与调试通过配置的单杆气缸、双杆气缸、旋转气缸、气动手指等气动执行元件和单控电磁换向阀、双控电磁换向阀和磁性开关等气动控制元件，可完成下列气动技术的工作任务； 单杆气缸动作回路的安装 气动方向控制回路的安装 气动速度控制的调试 气动顺序控制回路的安装 气动机械手臂的安装 气动系统安装与调试2. 电气控制电路的安装通过配置的交流电机、步进电机、指令开关和传感器等，可完成下列电气安装的工作任务； 交流电机正反转控制电路的连接 交流电机调速控制电路的连接 步进电机控制电路的连接 传感器检测电路的连接3. PLC编程 步进电机控制程序编写 异步电机正反转控制程序编写 异步电机调速控制程序编写 搬运机械手控制程序编写 皮带输送线控制程序编写 机电一体化设备控制程序编写4. 机电设备安装与调试通过配置的机电一体化设备部件、PLC模块、变频器模块、步进电机模块、指令开关和传感器等，可完成下列机电设备安装和机电一体化技术的工作任务： 工件库及工件推出设备的安装与调整 搬运机械手设备的安装和调试 皮带输送线设备的安装与调整 物件分拣设备的安装与调试 机电一体化设备安装与调试5. 自动控制系统安装与调试通过配置的机电一体化设备部件、PLC模块、变频器模块、步进电机模块、指令开关和传感器等，可完成下列自动控制系统安装与调试的工作任务： 上料结构的自动控制 搬运机械手的自动控制 皮带输送线的自动控制 机电一体化的自动控制通过考核或技能竞赛，可考察的职业能力: 机械构件的装配与调整能力 机电设备的安装与调试能力 电路安装与调试能力 气动系统的安装与调试能力 机电一体化设备控制程序编写能力六、 装置基本配置光机电气一体化控制实训系统由型材实训台、井式上料机构、搬运机械手、物料输送及分拣机构、PLC模块、变频器模块、按钮模块、电源模块、各种传感器、工件、I/O接口板和气管等组成；详见下表：序号名称主要元件规格或功能数量备注1.型材实训台1200mm800mm840mm1台2.触摸屏组件5.7英寸 工业彩色触摸屏1块3.4.西门子PLC主机、变频器模块CPU226CN（DC/DC/DC）+EM222 CN 8路输出扩展模块 继电器1台MM420,三相输入，功率：0.75kW1台5.6.7.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，三相五线电源输出1组1件8.按钮模块开关电源24V/6A 1只，急停按钮1只，复位按钮黄、绿、红各1只，自锁按钮黄、绿、红各1只，转换开关2只，蜂鸣器1只，24V指示灯黄、绿、红各2只1件9.井式上料机构井式工件库1件，物料推出机构1件，光电传感器2只，磁性开关2只，单杆气缸1只，单控电磁阀1只，警示灯1只，主要完成将工件库中的工件依次推出。1件10.搬运机械手机构单杆气缸1只，双杆气缸1只，气动手爪1只，电感传感器1只，磁性开关5只，行程开关2只，步进电机1只，步进驱动器1只，单控电磁阀2只，双控电磁阀1只。主要完成将工件从上料台搬运到输送带上。1件11.皮带输送机构三相交流减速电机（AC380V，输出转速130r/min）1台，滚动轴承4只，滚轮2只，传输带1500 mm67 mm2mm1条，主要完成将工件输送到分拣区。1件12.物件分拣机构旋转气缸，电感传感器1只，光纤传感器1只，漫反射式光电传感器1只，对射式光电传感器1对，磁性开关4只，物料分拣槽3个，导料块2只，单控电磁阀2只，完成物料的分拣工作。1件13.接线端子转换板接线端子和安全插座1块14.物料金属（铝）4个，尼龙黑白各4个12个15.实训导线强电导线/弱电导线若干1套16.气管4/6若干1套17.PLC编程电缆配套PLC使用1条18.配套光盘PLC编程软件（DEMO）、使用手册、程序等1套19.配套工具工具箱：十字长柄螺丝刀，中、小号十字螺丝刀，钟表螺丝刀，剥线钳，尖嘴钳，剪刀，电烙铁，镊子，活动扳手，内六角扳手1套20.挂线架TH-JD201个21.静音气泵0.60.8MPa1台22.电脑推车TH-JD211台23.计算机品牌机1台用户自配第二章 光机电气一体化控制实训系统组成、工作原理、控制要求及机构功能一、系统要求光机电气一体化控制实训系统由型材导轨式实训台、典型机电一体化设备机械部件、PLC模块、变频器模块、按钮模块、电源模块、模拟生产设备实训模块（包含上料机构、搬运机械手、皮带输送线、物件分拣等）、接线端子排、各种传感器、警示灯和气动电磁阀等组成。整体结构采用开放式和拆装式设计，学生可以组装、接线、编程和调试由上料机构、搬运机械手机构、皮带输送线和物料分拣组成的光机电一体化设备。二、工作流程三、控制要求1. 上料机构在复位完成后，点动“启动”按钮，料筒光电传感器检测到有工件时，推料气缸将工件推出至存放料台，若3秒钟后，料筒检测光电传感器仍未检测到工件，则说明料筒内无物料，这时警示黄灯闪烁，放入物料后熄灭；机械手将工件取走后，推料气缸缩回，工件下落，气缸重复上一次动作。2. 搬运机械手机构当存放料台检测光电传感器检测物料到位后，机械手手臂前伸，手臂伸出限位传感器检测到位后，延时0.5秒，手爪气缸下降，手爪下降限位传感器检测到位后，延时0.5秒，气动手爪抓取物料,手爪夹紧限位传感器检测到夹紧信号后；延时0.5秒，手爪气缸上升，手爪提升限位传感器检测到位后，手臂气缸缩回，手臂缩回限位传感器检测到位后；手臂向右旋转，手臂旋转一定角度后，手臂前伸，手臂伸出限位传感器检测到位后，手爪气缸下降，手爪下降限位传感器检测到位后，延时0.5秒，气动手爪放开物料,手爪气缸上升，手爪提升限位传感器检测到位后，手臂气缸缩回，手臂缩回限位传感器检测到位后，手臂向左旋转，等待下一个物料到位，重复上面的动作。在分拣气缸完成分拣后，再将物料放入输送线上。3. 成品分拣机构当入料口光电传感器检测到物料时，变频器接收启动信号，三相交流异步电机以30HZ的频率正转运行，皮带开始输送工件，当料槽一到位检测传感器检测到金属物料时，推料一气缸动作，将金属物料推入一号料槽，料槽检测传感器检测到有工件经过时，电动机停止；当料槽二检测传感器检测到白色物料时，旋转气缸动作，将白色物料导入二号料槽，料槽检测传感器检测到有工件经过时，旋转气缸转回原位，同时电动机停止；当物料为黑色物料直接导入三号料槽，料槽检测传感器检测到有工件经过时，电动机停止。4. 启动、停止、复位、警示(1) 系统上电后，点动“复位”按钮后系统复位，将存放料台、皮带上的工件清空，点动“启动”按钮，警示绿灯亮，缺料时警示黄灯闪烁；放入工件后设备开始运行，不得人为干预执行机构，以免影响设备正常运行。(2) 按“停止”按钮，所有部件停止工作，警示红灯亮，缺料警示黄闪烁。5. 突然断电的处理突然断电，设备停止工作。电源恢复后，点动“复位”按钮，再点动“启动”按钮。四、上料机构警示灯井式工件库工件存放料台推料气缸光电传感器安装支架1. 主要组成与功能上料机构由井式工件库、光电传感器、工件、存放料台、推料气缸、安装支架等组成。主要完成将工件依次送至存放料台上。没有工件时，报警指示黄灯闪烁，放入工件后闪烁自动停止。(1) 光电传感器：物料检测传感器为光电漫反射型传感器，检测到有物料时推料气缸将物料推出到存放料台，有物料时为PLC提供一个输入信号。(2) 推料气缸：依次将工件推到存放料台上，由单相电控气阀控制。(3) 警示灯：在设备停止时警示红灯亮，在设备运行时警示绿灯，在无物料时警示黄灯闪烁。(4) 井式工件库：用于存放32mm工件，料筒侧面有观察槽。(5) 安装支架：用于安装工件库和推料气缸。2. 主要技术指标：(1) 控制电源：直流24V/6A(2) PLC控制器（三菱或松下或西门子或欧姆龙）(3) 光电传感器：E3Z-LS63、SB03-1K(4) 磁性传感器：D-A73(5) 单杆气缸：CDJ2B16-75-A(6) 警示灯：JD501-L01G/R/Y024双导杆气缸五、搬运机械手机构磁性传感器单杆气缸转轴气动手爪 电感传感器步进电机1. 主要组成与功能由气动手爪、双导杆气缸、单杆气缸、电感传感器、磁性传感器、多种类型电磁阀、步进