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PLC综合实训指导书--基于YL-235光机电一体化实训考核装置（校编教材）湖州职业技术学院姚晴洲目录绪论第一章实训装置简介1.1外观与概述1.2实训项目1.3系统配置与技术参数第二章装置机构说明2.1工作流程与原理2.2机械机构2.3气动原理与机构第三章控制系统设计与调试3.1电气电路的组成3.2PLC控制原理图3.3变频器参数设置要求第四章系统调试与实训组织4.1系统调试4.2实训的组织附录FX—20P—E简易编程器的使用方法绪论自动化技术是当今几大高新技术之一，从某种意义来说，自动化技术已成为现代化的代名词。随着我国产业结构的调整、现代化进程的加快，自动化技术对现代工业生产的推动作用将越来越重要。浙江省近几年来已基本形成了以制造业为主体的四大特色优势产业，确定了以“打造先进制造基地，促进工业结构优化升级”作为今后一段时期政府的主要工作目标。随着各类工业企业的技术进步，工业自动化生产必将得到广泛的普及，电气控制设备、自动化生产线的安装、调试、维修；自动控制系统的技术改造、开发应用；设备运行管理等方面工作量是非常巨大，需要大量的懂原理、能动手的专业技术人才，而能从事一线现代化生产的技术人员需求量更大。实训装置作为掌握与应用新技术的重要载体，其作用已为广大科技工作者所共识。发达国家和地区，一方面投入大量人力、物力进行新技术、新工艺等的研究，同时极其重视实训装置的开发工作，并常常将最为先进、完善的设备与装置首先投入职业培训与职业教育中。我校是教育部定点的电工电子及自动化技术国家实训基地，承担着本地区的职业培训和职业教育、新技术的吸收与转化之重任。为了加快人才培养，完善教学手段，积极吸收与转化新技术、新工艺、新方法，研发符合应用人才培养目标的、较先进的实训装置，对本地区的技术进步，促进工业结构的优化升级，具有重要的作用。基于以上情况，并认真调查了高职学生现有的知识和技术水平，我们设计开发了本套实验装置，以满足电类专业课程设计、毕业设计之用。第一章实训装置简介1.1外观1.2概述亚龙YL－235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。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、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.自动控制技术教学与实训7.机械系统安装和调试实训8.系统维护与故障检测实训1.4配置该装置配置了可编程控制器（PLC）、变频器装置、气动装置、传感器、机械手、上料器、送料传动和分拣装置等实验机构。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，也可以增加其它实训模块。系统的控制部分采用可编程控制器（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工作台1190mm×800mm1张2PLC模块1台用户可在清单内选择，见1.5.13变频器模块1台4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，单相三极电源插座2个，安全插座5个1块5按钮模块开关电源（24V/6A）1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6送料机构直流减速电机（24V，输出转速r/min）1台，送料盘1个，物料导槽1个，支撑架1个单出杆气缸1只，光电开关1只，安装支架1个，双向电控阀24V1只，磁性开关2只1套7气动机械手部件单出双杆气缸1只，单出杆气缸1只，气手指及气缸1只，旋转气缸1只，光电开关1只，磁性开关2只，缓冲阀2只，安装支架1个，双向控电磁换向阀3只，单向电控阀1只1套8物料传送和分拣机构三相减速电机（380V，输出转速40r/min）1台，平皮带70mm×1500mm1条，安装支架1个单出杆气缸2只，金属传感器1只，光电开关2只，磁性开关4只，物件导槽2个，单向电控阀1只，双向控电磁换向阀1只1套9接线端子排接线端子和安全插座1套10物料金属和塑料各15个30个11安全接插线1套12气压导管φ4\φ61套13PLC编程线缆亚龙1条14PLC编程软件1套拷贝版15电脑推车亚龙1台16计算机品牌机1台学校自备17空气压缩机1台学校自备选配模块学校可按要求选购见1.5.2、1.5.31.5.1亚龙YL-701实操单元模块（电动机控制元件模块）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、外形尺寸：长×宽×高=1200mm×800mm×840mm4、整机消耗：≤1kVA5、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。序号名称主要元件或型号、规格数量单位备注1多孔板690mm×400mm×30mm1块2交流接触器CJ20-10，220V6只3自复位按钮绿色，220V，2A6只4自锁按钮红色，220V，2A6只5行程开关LX-19，220V，5A2只6行程开关TZ-8104，220V，5A2只7转换开关220V，5A2只用于手动、自动转换8指示灯220V红、绿、黄各只6只9蜂鸣器220V，连续发声1只10漏电保护开关DZ47LE-32，380V，15A1只11三相电动机JW5014，380V，0.25A，3台其中一台为△接法第二章装置机构说明2.1整机工作流程2.2工作原理按启动按扭后，PLC启动送料电机驱动放料盘旋转，物料由送料槽滑到物料提升位置，物料检测光电传感器开始检测；如果送料电机运行4秒钟后，如果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驱动上料单向电磁阀上料，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，传送带输送物料，传感器则根据物料性质（金属和非金属），分别由PLC控制相应电磁阀使气缸动作，对物料进行分拣。最后机械手返回原位重新开始下一个流程。2.3送料机构放料转盘：转盘中共放两种物料，一种金属物料、一种非金属物料。驱动电机：电机采用24V直流减速电机，转速10r/min转矩30kg/cm；用于驱动放料转盘旋转。物料滑槽：放料转盘旋转，物料互相推挤趋向入料口，物料则从入料口顺着滑槽落到提升台上。提升台：将物料和滑槽有效分离，并确保每次只上一个物料。物料检测：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，如果有物料在提升台上，就会驱动提升气缸提升物料；如果运行中，光电传感器没有检测到物料并保持4秒钟，则让系统停机然后报警。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。磁性传感器接线时注意。（棕色接“+”，蓝色接“-”）提升气缸：提升气缸使用的是单向电控气阀。当电控气阀得电，物料提升台上升，当电控气阀断电，则物料提升台下降。2.4机械手搬运机构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、手爪紧松。手爪提升气缸：提升气缸采用双向电控气阀控制，气缸伸出或缩回可任意定位。磁性传感器：检测手爪提升气缸处于伸出或缩回位置。（接线注意棕色接“+”、蓝色接“-”）手爪:抓取物料由单向电控气阀控制，当单向电控气阀得电，手爪夹紧磁性传感器有信号输出，指示灯亮，单向电控气阀断电，手爪松开。旋转气缸：机械手臂的正反转，由双向电控气阀控制。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。（接线注意棕色接“+”、蓝色接“-”、黑色接输出）双杆气缸：机械手臂伸出、缩回，由双向电控气阀控制。气缸上装有两个磁性传感器，检测气缸伸出或缩回位置。（接线注意棕色接“+”、蓝色接“-”）缓冲器：旋转气缸高速正转和反转到位时，起缓冲减速作用。2.5物料传送和分拣机构落料光电传感器：检测是否有物料到传送带上，并给PLC一个输入信号。（接线注意棕色接“+”、蓝色接“-”、黑色接输出）放料孔：物料落料位置定位。金属料槽：放置金属物料。塑料料槽：放置非金属物料。电感式传感器：检测金属材料，检测距离为3~5mm（接线注意棕色接“+”、蓝色接“-”、黑色接输出）电容式传感器：用于检测非金属材料，检测距离为5~10mm（接线注意棕色接“+”、蓝色接“-”、黑色接输出）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，由双向电控气阀控制。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。二、气动控制元件部分有单控电磁换向阀、双控电磁换向阀、磁性限位传感器。气路原理图2.7气缸电控阀使用气缸示意图注：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。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。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制两个位置，而单控阀初始位置是固定的只能控制一个方向。气动手爪控制图：手爪控制示意图上图中手爪夹紧由单向电控气阀控制，当电控气阀得电，手爪夹紧。当电控气阀断电后手爪张开。第三章控制系统设计与调试3.1电气电路组成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，3.2三菱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）为外部设备提供电源。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）。3.2.1端子接线图物料驱动电机电正手臂气缸伸出限位磁性传感器正手爪提升气缸上限位磁性传感器正物料提升气缸上限位磁性传感器正手臂旋转左限位接近传感器正推料二气缸伸出磁性传感器正手爪磁性传感器正警示灯电源负警示灯电源正指示灯信号公共端驱动停止警示灯绿驱动启动警示灯红物料检测光电传感器正电感