实验一柔性动化生产线机电一体化系统演示实验.docx
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实验一柔性动化生产线机电一体化系统演示实验
实验一柔性动化生产线机电一体化系统演示实验
一、实验目的：
1、掌握机电一体化系统的基本组成要素；
2、了解机电一体化系统的技术组成；
3、了解快速构建机电一体化系统的方法；
4、了解机电一体化中机械电气部分之间的相互关系及其接口技术
二、实验设备及器材：
1、装有WINDOWS操作系统的PC机一台（具有GXDEVELOPER软件）；
2、PLC（三菱FX系列）；
3、PC与PLC的通信电缆一根；
4、THWSPX-3型MES网络型模块式柔性动化生产线实验系统（八站）。
三、实验原理：
（一）柔性动化生产线实验系统结构
THWSPX-3型MES网络型模块式柔性自动化生产线实验系统由八套各自独立而又紧密相连的工作站和一套监控站组成，八站分别为：
上料检测站、搬运站、加工站、分拣站、传送站、安装站、安装搬运站和分类站。
通过模块化设计，该装置可实现产品的自动上料、自动加工、自动装配、自动运送、自动入库管理等功能，可自动识别产品的材质：
金属/非金属和黑色/白色，以分别进行相应的装配，并将其运送至不同的库房存放，运用各类型传感器，采用全电动驱动方式控制，实现智能控制设计，采用触摸屏操作，性能稳定可靠。
该实验装置具有较好的柔性，即每站各有一套PLC控制系统独立控，通过组建CC-LINK通讯网络，可将相邻的两站、三站……直至八站连在一起，进行复杂系统的控制、编程、装配和调试。
柔性自动化生产线实验系统组成如图1所示。
安装站
搬运站加工站安装搬运站分类站上料检测站分拣站传送站1
1—上料检测站2—搬运站3—加工站4—分拣站5—传送站6—安装搬运站7—安装站8—分类站
图1柔性自动化生产线系统组成
这套柔性自动化生产线实验系统提供一套两种加工工件，可在系统中重复使用。
（工件见下图）
工件1工件2
图2柔性自动化生产线加工零件类型
表1工件信息表
工件1
工件2
直径
Ф32mm
Ф22mm
高度
22mm
10mm
内孔直径
Ф24mm
-
内孔深度
10mm
-
材料
塑料
塑料
颜色
黑、白
黑、白
（二）柔性自动化生产线工作原理
物流传递过程为：
上料检测站将大工件按顺序排好后提升送出；搬运站将大工件从上料检测站搬至加工站；加工站将大工件加工后送出工位；安装搬运站将大工件搬至安装工位放下；安装站再将对应的小工件装入大工件中；最后安装搬运站再将安装好的工件送分类站，分类站再将工件送入相应的料仓。
表2各站工作任务
序号
名称
工作内容
1
上料检测站
1.回传上料台将工件依次送到检测工位
2.提升装置将工件提升并检测工件颜色
2
搬运站
将工件从上站搬至下一站
3
加工站
1.用回转工作台将工件在四个工位间转换
2.钻孔单元打孔
3.检测打孔深度
4
分拣站
1.将工件从加工站取出
2.将废品分拣出来
5
传送站
将合格工件从分拣站传送到后站
6
安装站
1.选择要安装工件的料仓
2.将工件从料仓中推出
3.将工件安装到位
7
安装搬运站
1.将上站工件拿起放入安装工位
2.将装好工件拿起放下站
8
分类站
1.按工件类型分类
2.将工件推入库房
（三）柔性自动化生产线控制技术
THWSPX-3型MES网络型模块式柔性自动化生产线实验系统每一站都有一套独立的控制单元，因此，该系统既可以单独运行，又可通过CC-Link网络将各站联在一起集成为系统后，形成一个复杂和大型控制系统，该系统可用不同厂商所提供的控制器进行控制。
下图为CC-Link网络的控制框图：
PLC0HMI
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PLC1PLC3PLC5PLC7PLC9PLC11PLC13
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站一站二站三站四五站六站七站八
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（1）PLC接口
在各站与PLC之间是由一个标准电缆进行连接的，通过这个电缆可连接8个传感器信号和8个输出控制信号。
通过该电缆各站的传感器和输出控制器可得到24V电压。
（包括24V接地线）
（2）控制面板
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各站都可通过一块控制面板来控制PLC的控制程序使各站按要求进行工作，一个控制面板上有5个按钮开关，二个选择开关和一个急停开关。
各开关的控制功能定义为：
带灯按钮，绿色开始
带灯按钮，黄色复位
点动按钮，黄色调试按钮
两位旋钮，黑色自动/手动
两位旋钮，黑色单站/联网
点动按钮，红色停止
带灯按钮，绿色上电
急停按钮，红色急停
（四）、联网控制
为保证系统中各站能联网运行，必须将各站的PLC连接在一起使独立的各站间能交换信息。
而且加工过程中所产生的数据，如工件颜色装配信息等，也需要向下站传送，以保证工作正确。
（如分类正确、安装正确等）
（1）独立各站间的通讯
基本描述：
联网后的各站运动可能会相互影响，为使系统安全、可靠运行，每一站与前后各站需要交换信息，而各站只有进行正常工作程序后，才能相互通讯，交换信息。
每一站要开始工作运行，需前站给出信号，只有第一站（上料检测站）是通过“开始”按钮，启动工作的。
这是因为第一站没有上站。
工件信息：
表示工件信息的数据，是根据不同的工件颜色在不同站产生的。
工件的信息用三个二进制数表示：
D0、D1，这些数据从上站传送到下站，最后分类站根据数据将工件分类推入库房。
D0
D1
工件1（黑）工件2（黑）
0
0
工件1（白）工件2（黑）
1
0
工件1（黑）工件2（白）
0
1
工件1（白）工件2（白）
1
1
（2）各站通讯信号地址表
下表给出的是各站通讯信号地址表：
相对
地址
符号地址
注解
X120
Di0
从前站读入的数据d0
X121
Di1
从前站读入的数据d1
X123
Ciq
通讯从前站读入前站状态
X124
Cih
通讯从后站读入后站状态
Y120
Do0
向后站输出的数据d0
Y121
Do1
向后站输出的数据d1
Y123
Coq
通讯向前站输出本站状态
Y124
Coh
通讯向后站输出本站状态
（3）电缆的连接
通常的安装过程：
将PLC控制板装入各站小车内
将控制面板接头插入C1的插槽内
将PLC控制板上接头C4插入执行部分接线端子的C4插槽内
使用联机模式时，用通信电缆将各站的QJ61BT11N模块连接起来
将控制面板上的一个二位旋转开关旋至单机状态时，可进行单机调试。
将控制面板上的二个二位旋转开关分别旋至自动和联网状态时，系统自动运行
将控制面板上的二个二位旋转开关分别旋至手动和联网状态时，系统在有下单任务后运行
注意！
任何电器的连接之前必须关掉电源。
第一至五的使用电源电压为220vAC，第六站的使用电压无24VDC，请注意安全。
各站工作台面上使用电压为24vDC（最大电流5A）。
四、实验步骤:
（1）、在开机之前检查电器连接是否正确和可靠，气管连接和机械部件状态（如运动时是否干涉，连接是否松动）是否正常，当当所有的电气连接和气动连接接好后，插上三芯交流单相220V电源，并保证接地可靠。
（2）、打开电控柜，合上电源开关。
（3）、打开空压机电源，使工作气压达到6bar（600Kpa），各站供气由各站过滤减压阀供给。
（4）、当系统上电后，需先按下“上电”按钮，这时复位灯开始闪动，如是第一次开机请将各站工件收到上料检测站或安装站中，而后依次按下“复位”按钮待各站完全复位后，各站开始灯闪动，再从第六站开始依次向前按下“开始”按钮，系统可开始工作。
（5）、当任一站出现异常，按下该站“急停”按钮，该站立刻会停止运行，当排除故障后，按下“上电”按钮，该站可接着从刚才的断点继续运行。
如运行时程序出错，可按“开始”按钮5秒，系统重新复位。
如工作时突然断电，来电后系统重新开始运行，操作方法同前。
（6）、结合柔性生产线系统各站运行情况，对气动和电气动的元器件结构初步进行了解和认识；
（7）、在老师的指导下，对各个实验元器件的功能用法要有初步的认，对各种元器件分类记录；
（8）画出八站中三站结构简图，并对其各组成部分进行标注和说明；
（9）、实验完成后关掉所有电源，写好实验报告。
5、实验数据处理与分析
任选三站分析：
项目
安装站
安装搬运站
分类站
组成部分
气缸电机料仓滑道推杆吸盘
气缸电机工作台机械台
气缸机械手推杆电机
各部分作用
1、选择要安装的工件
2、将工件从料仓中取出
3、将工件吸住
1、将工件拿起放入工位
2、将装好的工件拿起放下
1、按工作类型分类
2、将工件推入库房
主要参数及意义
特点
自动实现工作传动控制
结果简单可靠
工作平稳
名称
规格
数量
备注
气缸
CDJ2B16
2
料仓选择带动推杆
气缸
CD213-45
1
拉动钢索
气缸
1
吸盘
料仓
2
放料
钢索
1
吸盘
1
抓取工件
名称
规格
数量
备注
气缸
CD2B2045
1
使摇臂上下移动
气缸
HZ2-100
1
抓手
工作台
1
机械手
1
名称
规格
数量
备注
伺服电机
42JT1843
2
X轴Y轴方向
气缸
CDJ2B-45-B
1
推送工件
六、实验思考分析
1、什么是机电一体化产品以及组成机电一体化系统的主要要素是什么?
答：
机电一体化产品的主要要素有：
机械本体，动力源，执行机构，传感与测试，控制与信息处理五大部分组成
2、机电一体化系统中的机械本体有何特点？
答：
本体的特点：
机械结果要具有合理的结构、强度、刚度和精度；机械结构要求有良好的动态响应特点。
3、如果让你设计一个柔性自动化生产线，你将考虑哪些因素？
答：
考虑因素
工效实用性系统可靠性运行稳定性技术经济性
仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途。
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NurfürdenpersönlichenfürStudien,Forschung,zukommerziellenZweckenverwendetwerden.
Pourl'étudeetlarechercheuniquementàdesfinspersonnelles;pasàdesfinscommerciales.
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