主页 > 新闻动态 > 光机电一体实训台组成与工作原理及部件的动作流程及程序设计思路 2021-12-14

光机电一体实训台组成与工作原理及部件的动作流程及程序设计思路

光机电一体实训台是在培养从事机电一体化设备的使用、维护、维修、设备的管理与设计等工作的高素质、高技能、应用型高级职业技术人才。是根据职业教育培训教材编写《机电一体化专业》相关的技能培训要求而研制的，结合当前工业自动化应用技术及器件技术的发展，充分考虑实用性、先进性。根据任务引领式行为导向教学法,以重点培养学生的动手实操能力，团队协作能力,创新能力。光机电一体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、变频器模块、步进电机（或伺服电机）模块、按钮模块、电源模块、模拟生产设备实训模块、接线端子排和各种传感器、计算机等组成。同时还要求具有可拓展功能，可以组成更加大型的生产模拟系统，以配合各个学校不同层次，不同专业的教学及培训要求。
一、光机电一体实训台的组成及工作原理

实训装置台架为铝合金导轨式，实训考核装置PLC模块的I/O 端子、变频器的接线端子、各常用模块与PLC的连接端子，均与接线端子连接，各指令开关、光电开关、传感器和指示元件的电路，则通过端子排进行连接。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。

1.铝合金导轨式实训台：可以安装送料机构、机械手、传输分拣机构。实训模块及PLC主机等可以放置在拉出式的底座上。

2.触摸屏：MCGS7062 7寸真彩色触摸屏。

3.PLC模块及变频器模块：三菱PLC 40点以上IO；变频器不小于0.4kw；

4.电源模块：三相电源总开关（带漏电和短路保护）1个，单相电源插座2个；按钮模块：24 V/6 A、5 V/2 A各一组；急停按钮1只，转换开关1只1，按钮黄、绿各1只；

5.双井式上料机构：井式工件库2件，物料推出机构2件，光电传感器2只，磁性开关2只，单缸气缸2只，单控电磁阀2只，警示灯1只，主要完成将工件库中的工件依次推出。

6.气动机械手装置：四自由度气动机械手，气缸及附属传感器选用SMC；整个搬运机构能完成四个自由度动作，手臂伸缩、手臂运动、手爪上下、手爪松紧。

7.物料分拣装置：传送带通过三相异步电动机驱动，在传送带中间装有两个出料槽，对应位置有电感传感器、红外传感器等，同时正对料槽位置装有推料气缸，共计两个气缸。传送带采用可拆卸的铝合金支架。

二、光机电一体实训台各部件的动作流程及程序设计思路
设备部件名称和位置。

设备部件名称和位置

1.动作流程
上料机构推料气缸将零件（金属零件、黑色尼龙零件和白色尼龙零件随机提供）推到存放料台；机械手将零件从存放料台搬运至物料传送机构并经传送带入料口到输送线上，只有当传送带上的零件被送入料槽后，机械手才可以从入料口放入下一个零件。上料机构料筒内没有零件时，黄色信号灯长亮，设备暂停，放入零件后自动启动。
在输送线上的零件由相应位置的推料或导料装置，经出料槽分送到零件组装机构进行组装，相应位置的推料或导料装置将零件送入料槽后回原位。
2.零件分送要求
在位置A对应的出料槽分送到组装机构的零件必须满足是由第一个是金属零件，第二个白色尼龙零件，第三个是金属零件排列成的套件。在位置B对应的出料槽分送到组装机构的零件必须满足是由1个白色尼龙零件和2个黑色尼龙零件组合成的套件。同时满足位置A对应的出料槽和位置B对应的出料槽要求的零件，应优先经位置A对应的出料槽分送到组装机构。
不满足组合和排列关系的零件应导入位置C对应的出料槽。皮带输送线由位置A向位置C方向送零件时，三相交流异步电动机以35Hz的频率带动皮带输送机运行；皮带输送机由位置C向位置A方向送零件时，三相交流异步电动机以25Hz的频率带动皮带输送机运行。零件到达推出位置或被导入相应的料槽后，皮带输送机停止运行。依据动作流程分配的PLC对应I/O口见表1。

序号	内容	输入	内容	输出
1	急停开关	X000	机械手步进电机启动（PUL）	Y000
2	运行测试按钮SB4	X001	机械手步进电机方向（DIR）	Y001
3	送料气缸推出到位	X002	机械手步进电机使能（ENA）	Y002
4	送料气缸缩回到位	X003		Y003
5	机械手步进电机原点	X004	绿色信号灯1Hz	Y004
6	机械手步进电机位置检测	X005	绿色信号灯2Hz	Y005
7	臂伸缩气缸伸出到位	X006	黄色信号灯常亮	Y006
8	臂伸缩气缸缩回到位	X007	送料气缸推出	Y007
9	前臂升降气缸下降到位	X010	臂伸缩气缸伸出	Y010
10	前臂升降气缸缩回到位	X011	前臂升降气缸下降	Y011
11	气动机械手爪夹紧到位	X012	气动手爪夹紧	Y012
12	推料气缸推出到位	X013	气动手爪放松	Y013
13	推料气缸缩回到位	X014	电机正传（A料槽向C料槽）	Y014
14	旋转气缸旋转到位	X015	电机反传（C料槽向A料槽）	Y015
15	旋转气缸返回到位	X016	异步电机旋转频率35Hz	Y016
16	料筒有料检测	X017	异步电机旋转频率35Hz	Y017
17	存放台有料	X020	推料气缸推出	Y020
18	输送皮带入料口有料	X021	旋转气缸旋转	Y021
19	金属检测传感器	X022
20	白色尼龙检测传感器	X023
21	分料槽进料检测传感器	X024
22	零件组装工序启动按钮SB1	X025
23	启动组装工序按钮SB5	X026
24	停止按钮SB6	X027

表1 控制电路I/O分配表
3.程序设计思路
根据PLC编程规则对本动作流程采取简单的顺序设计，分析动作要求转化内容为：上料机构井式存料台内检测开关检测有料，且存放台无料的情况下，送料气缸推出；送料气缸推出到
位检测开关有信号停顿1s，送料气缸缩回。存放台物料到位后，机械手在原点信号到位，前臂升降气缸缩回信号到位，臂伸缩气缸缩回到位信号到位，机械手爪松开到位信号到位，臂伸缩气缸伸出，前臂升降气缸下降，待到位信号显示正常，机械手进行抓取，抓取到位信号到位。前臂升降气缸缩回，臂伸缩气缸缩回；前臂、伸缩气缸缩回到位信号到位。步进电机向右旋转（步进电机旋转角度依靠步进电机控制驱动器发出的脉冲数进行控制），步进电机旋转到位信号到位，前臂、伸缩气缸伸出、下降；检测输送皮带入料口无料，机械手爪松开，前臂、伸缩气缸缩回到位后，步进电机回归原点，等待下次循环。
出料槽完成分选，首先要自动识别黑色尼龙、白色尼龙、金属铝块3种物料，金属铝块可用提供的金属传感器进行检测，白色尼龙依靠光纤传感器进行检测，黑色尼龙只有靠排除法进行确认，即从皮带入料槽检测有料输送带开始运行到出料槽B的时间内，检测不是金属物料又不是白色物料即为黑色尼龙。这样就可以依据内部继电器、计数器、计时器、通过电机的正反转进行控制，具体思路同上，考虑防止撞机等安全因素，完成上述要求的程序设计，从整体程序内摘录部分程序。

部分程序

三、光机电一体实训台结束语
根据实际动作要求，起初编写的程序存在较多漏洞，经过多次在实验台上进行测试，所设计程序完全可实现任务书的要求并达到最终实验要求。在编程调试程序时，实验台中涉及到气缸控制，在线调试方法的灵活运用，步进电机、光电传感器、光纤传感器、光纤放大器、三相异步电机、三菱变频调速器、三菱PLC主机的应用，代表了自动化设备的生产模式，可推广至各个领域，特别是自动化生产线，在量产的今天不但可节省用工成本，而且可提高设备利用率，创造更高利润。

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