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《机电系统控制》实验指导书工程与技术系二O一一年四月目录前言……………………………………………………………………………01一TVT－3000E型模块化现代生产物流培训系统………………………02二PLC控制系统的构成及系统主要技术参数……………………………23三物流系统各单元传感器、执行器分布图………………………………24四I/O分配表………………………………………………………………28五实验项目…………………………………………………………………32实验1通过向导产生脉冲输出控制步进电机实验…………………32实验2通过设置特殊内存输出控制步进电机实验…………………33实验3变频器双速控制实验…………………………………………34实验4伺服电机位置控制实验………………………………………35实验5触摸屏控制机械手实验………………………………………36实验6颜色传感器分拣黄色料块与入库实验………………………38实验7触摸屏控制变频器的高速与低速运行实验…………………39实验8触摸屏设置变频器的速度控制实验…………………………40实验9触摸屏控制滚珠丝杆移动距离实验…………………………41实验10触摸屏控制电子标签的读写控制实验………………………42实验11触摸屏控制寻轨小车运行实验………………………………43实验12组态王控制变频器运行实验…………………………………44前言TVT-3000E模块化现代生产物流培训系统是由机械手搬运系统单元、货物自动识别缓冲系统单元、堆垛系统单元、自动化仓库系统单元所组成。采用PC-LINK网络或PROFIBUS总线构成的现代物流控制系统。主要完成货物的装配与搬运，货物的自动识别与缓冲传输，货物的堆垛以及货物的自动仓储。系统的主要特点是每个单元可自成系统单独运行，用户可根据实际需要自行选择单元进行组合，可构成十余种培训系统，具有二次开发功能，标准接口可以直接与工控机I/O采集卡对接实现工控机控制系统。该系统设有手动和自动转换功能，在系统的自动运行过程中，若发现负载过载或接口出错时，可将其自动档切换至手动档，按动操作面板上的各种按钮，检查每一步的系统运行状态，即可方便的排除故障完成系统的调整。系统的软件设计，采用高速计数器，脉冲输出定位等完成了系统的位控功能、PWM变频调速功能、计算机监控功能和网络通信功能。该系统涵盖了PLC控制技术、变频调速技术、传感器检测技术、步进电机和交流伺服电机控制技术、PC-LINK网络技术、（PROFIBUS总线技术）、计算机监控技术以及气动技术，可实现上述工业控制各种高新技术的训练与培训。1一TVT－3000E型模块化现代生产物流培训系统（一）机械手搬运系统单元1．3000E1机械手装配搬运系统单元总体结构图图1-1装配搬运系统单元总体结构图﹙1﹚货物移位转盘机构﹙2﹚货料推出机构﹙3﹚货物平动机构﹙4﹚货箱推出机构﹙5﹚四轴联动机械手机构﹙6﹚货物传送带机构﹙7﹚操作面板﹙8﹚型材桌体﹙9﹚控制单元21.1货物移位转盘机构结构图货物移位转盘机构:由带有四个方型孔位的转盘①、转盘基座③、型材基体④四部分组成。其中转盘基座③内含货物到位检测传感器和2个定位传感器。带有四个方型孔位的转盘①由直流电机驱动。见图〈1-1-1〉图〈1-1-1〉货物移位转盘机构结构图1.2货料推出机构结构图货料推出机构:由储货料塔①、推出气缸②、货料推出定位台③、型材基体④、固定机构⑤五部分组成。其中储货料塔①和货料推出定位台③含有高精度的检测传感器，且推出气缸②规格为￠10-45，单动型。固定机构⑤便于机构的安装与拆卸。见图〈1-1-2〉3①②③④⑤图〈1-1-2〉货料推出机构结构图1.3货料平动机构结构图货料平动机构:由平动直线气缸①、货料提升气缸②、吸盘装置③、型材基体④、固定机构⑤五部分组成。其中吸盘装置③由真空发生器等元件组成。见图〈1-1-3〉①③④⑤②图〈1-1-3〉货料平动机构结构图41.4货箱推出机构结构图货箱推出机构:由带滑槽的储货塔①、货箱推出气缸②、型材基体③、固定机构④四部分组成。其中带滑槽的储货塔①内含有高精度的检测传感器，货箱推出气缸②规格为￠12-75，双动型。固定机构④便于机构的安装与拆卸。见图〈1-1-4〉①②③④图〈1-1-4〉货箱推出机构结构图1.5四轴联动机械手机构结构图:四轴联动机械手机构结构:①由伺服电机驱动可旋转角度=270°的气控机械手（具有光电传感器）、②由步进电机驱动丝杠组件构成沿X、Y轴移动装置（含x、y轴限位开关）、③可回旋=270°的转盘机构（其电气部分由直流电动机、光电编码器、接近开关等）④型材基体四部分组成。见图1-1-55①②③④图1-1-5四轴联动机械手机构结构图:1.6货物传送带机构结构图货物传送带机构:由平行带（含有光电传感器）①、驱动直流电机②、滚子链③、平行带张紧调节装置④、型材基体⑤五部分组成。其中直流电机②通过滚子链③把驱动力传给平行带①，通过调节平行带张紧调节装置④，可以防止平行带打滑，提高工作效率。见图〈1-1-6〉①②③④⑤图〈1-1-6〉货物传送带机构结构图62.3000E1机械手装配搬运系统单元工作过程第一步:向货箱推出机构的出料塔中放入货箱(货箱有两种颜色—蓝、黄)，当传感器检测到货物时，气缸动作，将货箱推出，使其沿着滑槽滑入转盘时钟坐标系的三点孔位中，转盘逆时针旋转90°（由转盘定位传感器检测），三点孔位空出，储料塔中通过气缸再次推出货箱，转盘再次旋转90°，气缸精确定位，此时第一个货箱被移至转盘时钟坐标系的九点位置时，被转盘下的货箱检测传感器检测到，系统将转入第二步动作过程。第二步：向货料推出机构的储料塔中放入货料，被塔内的传感器检测到后，气缸动作，将货料推入货料定位台，气缸复位。此时货料定位台内的传感器检测到货料后，货料提升气缸杆向下动作，通过真空发生器使货料被吸盘吸住，提升气缸将货料提起，并由平动直线气缸将货料移至转盘时钟九点位方孔中的货箱第一孔位上方，气缸动作，吸盘释放，将货料放入货箱第一孔位。提升气缸复位，同时平动直线气缸返回，等待下一个货料被放置在货料推出定位台上，与此同时转盘旋转一个角度约29°，使货箱上的第二孔位占据第一孔位的位置时转入第三步动作过程。第三步：当第二个货料出现在货料推出定位台上时，货料提升气缸、吸盘、平动直线气缸等将重复第二步的动作，并将第二个货料放入货箱的第二个孔位中，转入第四步动作。第四步：货箱两个孔位中均被放入货料后，转盘再次旋转90°－29°，在转盘时钟坐标系的六点孔位处，货物落入传送带上，由传送带将货物传送至机械手工作区，被传感器检测到后，转入第五步机械手的动作。第五步：机械手移至传送带上货物的上方，机械手张开，向下移动，机械手夹紧货物，升起，四轴联动机械手底盘旋转，同时机械手在丝杠的作用下沿X、Y轴直线运动，机械手将货物放置在预定的位置上。此时进入3000E27货料自动识别缓冲系统单元的自动分检传送带的始端。注：机械手的工作半径，Y轴高度，机械手臂旋转角度等数据可由使用者自行设定，编写控制程序控制其运行过程。3.机械手装配搬运系统单元操作面板简介急停按钮：程序出错或硬件出现问题可按急停钮，此时PLC掉电，停止一切正在动作执行器件。把自动手动开关拨到手动可以进行故障恢复。手动状态：搬运机械手运行按钮：手抓紧：可执行机械手的放松和抓紧盘正转：可逆时针旋转到12点位盘反转：可顺时针旋转到6点位手正转：可逆时针旋转手反转：可顺时针旋转横轴伸：机械手前伸（向着操作者方向）至极限位横轴缩：机械手后缩（背离操作者方向）至极限位纵轴升：机械手上升至极限位纵轴降：机械手下降至极限位带式输送机运行按钮：可检测传送带运行状况装配系统运行按钮：转盘：可退出机械锁定送货箱：在转盘固定后可把货箱从货箱推出机构中送入转盘固定仓位内吸盘工作：吸盘具有吸力吸盘下降：吸盘可垂直下降至底部8送零件：可将货料从货料推出机构中推入货料推出定位台横轴进：气动机械手向前伸至装配位置自动状态：准备过程：货料推出机构里放好货料，货箱推出机构里放好货箱。自动流程图如下：货箱推出机构货箱移位转盘机构货料推出机构货箱移位转盘机构货物传送带机构四轴联动机械手机构9（二）货物自动识别缓冲系统单元1.3000E2货物自动识别缓冲系统单元总体结构图图1-2货物自动识别缓冲系统单元总体结构图﹙1﹚进货带式传送机构﹙2﹚斗式颜色分选缓冲库﹙3﹚斗式金属分选缓冲库﹙4﹚斗式备用分选缓冲库﹙5﹚出货带式传送机构﹙6﹚操作面板﹙7﹚型材桌体﹙8﹚控制单元101.1进货带式传送机构由直流电机①、滚子链②、电容传感器③、颜色传感器④、备用电容传感器⑤、气缸支架（气缸）⑥、型材基体⑦、光电传感器⑧八部分组成，其中型材基体⑦内嵌有平行带张紧装置和滚子链②的张紧机构。见图1-2-1①②③④⑤⑥⑦⑧图1-2-1进货带式传送机构1.2斗式1#分选缓冲库斗式1#分选缓冲库:由直流电机①、滚子链（拖动链、定位链）②、斗式储货架（含斗式储货架位置传感器）③、型材基体支架④有无货箱传感器⑤、定位链传感器⑥六部分组成。其中斗式储货架③直接与滚子链②相连，入库检测采用电容传感器，根据程序改定及传感器调整可分检出不同材质。见图1-2-2①②③④⑤⑥图1-2-21#分选缓冲库111.3斗式2#分选缓冲库斗式2#分选缓冲库:与斗式1#分选缓冲库机械结构相同,入库检测采用颜色传感器,根据程序设定及传感器调整可分检出不同颜色。参照图1-2-21.4斗式3#分选缓冲库斗式3#分选缓冲库:与斗式1#分选缓冲库机械结构相同，入库检测采用电容传感器，根据程序改定及传感器调整可分检出不同材质。参照图1-2-21.5出货带式传送机构出货带式传送机构:由直流电机①、货物限位件②、平行带③、型材基体支架④四部分组成。出货带式传送机构主要是将从斗式分选缓冲库分检出的货物输送到3000E3堆垛系统单元。见附图1-2-3①②③④图1-2-3出货带式传送机构2.3000E2货物自动识别缓冲系统单元工作过程首先3000E1机械手装配搬运系统通过机械手把货物放入3000E2货物自动识别缓冲系统的进货带式传送机构的平行带上，通过平行带将运送至斗式分选工作区，通过颜色传感器、电容传感器、备用电容传感器等把货物分检并由气缸送入相应的斗式分选缓冲库，当缓冲库存放的货物达到10件时，出料气缸12将货物推出缓冲库，通过滚子链带动斗式货料支架将货物被送入出料带式传送机构，通过平行带带动货物使其进入3000E3堆垛系统单元的进货带式传送机构的始端。3.3000E2货物自动识别缓冲系统单元操作面板简介手动:手动按钮状态参见3000E1机械手装配搬运系统单元的操作面板简介自动:自动流程图13（三）3000E3堆垛系统单元1.堆垛系统单元总体结构图图1-3堆垛系统单元总体结构图﹙1﹚托盘供给器机构﹙2﹚托盘传送机构﹙3﹚货物推进机构﹙4﹚货物提升机构﹙5﹚货物传送机构﹙6﹚操作面板﹙7﹚型材桌体﹙8﹚控制单元1.1托盘供给器机构由直流电机①、型材基体框架②、平行带滚轮支撑机构③、传送平行带④、井式托盘储备机构⑤、放托盘气缸⑥六部分组成，其中井式托盘储备机构⑤直接与传14送平行带④连接，平行带的运动直接驱动井式托盘储备机构上下运动。见附图1-3-1①②③④⑥⑤图1-3-1托盘供给器机构1.2托盘传送机构托盘传送机构:由直流电机①、滚子链②、型材基体支架③三部分组成。其中载货托盘由滚子链②的运动直接传送到指定的载货位置。见附图1-3-2①②③图1-3-2托盘传送机构1.3货物推进机构15货物推进机构:由送料挡板机构①、限位传感器②、载货台③、传动齿型带④、型材基体支架⑤五部分组成，其中传送平行带上装有货物推进挡板，由平行带的运动带动挡板的推进，使货物被放入载货台。见图〈1-3-3〉⑤③②①④图〈1-3-3〉货物推进机构1.4货物提升机构货物提升机构:由直流电机①、传动滚子链②、货物输送机构③、货物提升架④、型材支架⑤、上升限位传感器⑥、下降限位传感器⑦