基于单片机的光机电一体化实训系统设计
光机电一体化实训装置使用说明书
一、外观图一二、概述：该装置由铝合金实训台、典型的机电一体化机械部件、PLC模块、触摸屏模块、变频器模块、按钮模块、电源模块、接线板和各种传感器组成。
整体设计采用开放式结构，学生可利用现有设备进行机械设备组装和电气线路配置来进行训练，也可增加其他机械部件进行扩展训练。
整机设计突出了灵活多变的特点。
三、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.变频器应用技术实训6.触摸屏应用技术实训7.自动控制技术教学与实训8.机械系统安装与调试实训9.系统维护与故障检测实训四、系统配置：该系统配置了触摸屏模块、可编程控制器（PLC）模块、变频器模块、电源模块、按钮模块、气动装置、光电开关、光纤传感器、接近开关、报警灯、接线板等电器元件，另外还配备了机械手、传送带机构、旋转上料盘、物料分拣机构和落料滑道等机械部件。
在接线方面采取了开放式的安全导线连接的方式，既保证了系统的可灵活配置的特点又保证了学生的实训安全。
系统详细配置清单如下：五、技术参数：1、交流电源：三相AC380V/50HZ。
2、电源形式：三相五线制。
3、外形尺寸：长*宽*高=1260*810*8004、整机能耗：0.5KW5、安全措施：具有接地保护、漏电保护、短路保护、试验装置采用安全型插座、试验导线采用高强度安全型试验导线。
六、整机工作流程：(见附图五、图六、图七)七、工作原理在触摸屏上按启动按钮后，装置进行复位，当装置复位到位后，由PLC启动送料电机驱动放料盘旋转，物料由送料盘滑到物料检测位置，物料检测光电传感器检测：如果送料电机运行一分钟后，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料或故障，这时要报警：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，气爪松开，将物料放到传送带上，落料口的物料检测传感器检测到物料后启动传送带输送物料，同时机械手按原来位置返回，进行下一个流程：传感器则根据物料的材料特性、颜色等特征进行辨别，分别由PLC 控制相应电磁阀使气缸动作，对物料进行分拣。
光机电一体化PLC实训室建设最终方案
PLC实训室建设方案—YL—235A型光机电一体化实训考核装置一、设备外观图（图片仅供参考、以实际配置为准）二、设备概述本设备适合机电设备安装与维修、机电技术应用、电气运行与控制、电气技术应用、电子电器应用与维修等专业和非机电类专业的必修课程模块《可编程控制器技术》、《电器及PLC控制技术》或选修课程模块、《PLC及其应用》的教学与实训.本设备主要包括实训台架、典型的机电一体化设备的机械部件、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、接线端子排和各种传感器等组成。
整体结构采用开放式和拆装式，实训装置用于机械部件组装,可根据现有的机械部件组装生产设备，也可添加机械部件组装其他生产设备，使整个装置能够灵活的按教学或竞赛要求组装具有生产功能的机电一体化设备。
三、技术参数1、交流电源：三相五线AC 380 V±10% 50Hz；2、温度：-10～50℃；环境湿度：≤90％无水珠凝结；3、外形尺寸:长×宽×高=1200mm×800mm×1500mm；4、整机功耗：≤1。
5 kVA；5、安全保护措施:实训台桌面采用高绝缘、高强度、耐高温的高密度板。
具有接地保护、漏电保护功能，安全性符合相关的国标标准.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四、功能特点本设备采用铝合金导轨式实训台，模块采用标准结构和抽屉式模块放置架，互换性强；按具有生产性功能和整合学习功能的原则确定模块内容，使教学或竞赛时可方便的选择需要的模块。
本设备的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,均与安全插座连接，使用带安全插头的导线进行电路连接；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。
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。
光机电一体化实训装置工作流程的编程方法
光机电一体化实训装置工作流程的编程方法下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
文档下载后可定制随意修改，请根据实际需要进行相应的调整和使用，谢谢!并且，本店铺为大家提供各种各样类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，如想了解不同资料格式和写法，敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by theeditor.I hope that after you download them,they can help yousolve practical problems. The document can be customized andmodified after downloading,please adjust and use it according toactual needs, thank you!In addition, our shop provides you with various types ofpractical materials,such as educational essays, diaryappreciation,sentence excerpts,ancient poems,classic articles,topic composition,work summary,word parsing,copy excerpts,other materials and so on,want to know different data formats andwriting methods,please pay attention!光机电一体化实训装置的工作流程编程方法解析在现代工程技术中，光机电一体化实训装置已经成为教学和研究的重要工具。
基于PLC的光机电一体化实验装置设计与应用
•132 •内燃机与配件基于PLC的光机电一体化实验装置设计与应用杨彦魁(唐山劳动技师学院，唐山063000)摘要：本文通过对光机电一体化实验装置与PLC进行简单介绍，在分析了光机电一体化实验装置的系统组成的基础上，深入研 究了基于PLC程序的光机电一体化实验装置设计及其具体应用，以期按照控制系统的实际特点，通过不同方法，对PLC控制程序进 行编辑，进而提高基于PLC的光机电一体化实验装置设计在生产实践中应用的灵活性与便捷性。
关键词：PLC;光机电一体化；实验装置设计与应用0引言经济的飞速发展，促进了科学技术的研发与应用。
光机电一体化实验装置就是一种典型的现代化技术装置，其 融合了各个学科的知识与技术，为我国机械制造行业的发 展提供了极大的助力。
而PLC控制系统是光机电一体化 实验装置的重要组成部分，其不仅影响着光机电一体化实 验装置的设计水平，同时也极大地影响着其实际应用效 果。
鉴于此，对基于PLC的光机电一体化实验装置设计与 应用进行研究，有着十分重要的意义。
1光机电一体化实验装置与PLC简介1.1光机电一体化试验装置简介同时增加了设备维修成本，不利于企业的发展。
电源干扰 问题，是机械电气控制装置PLC技术应用过程的主要影 响因素之一，需要提高重视程度。
3.2信号干扰问题信号干扰问题，是机械电气控制 装置PLC技术应用过程的主要影响因素之一。
信号干扰 会使得机械设备的使用性能下降，导致生产数据出现错 误，控制系统的性能不足。
信号干扰的危害性极大，会使得 控制系统的外部I/O模块遭到破坏，系统的部分零部件损 坏，严重者甚至会导致控制系统瘫痪，极大程度的影响工 业生产。
PLC控制系统的应用，需要与外部设备进行连接，从而去获取外部信号，与外界进行联系。
但是在系统运行 过程中，会受到信号传输线的影响，发生信号干扰现象，使 得信号的传输发生错误，从而引发系统的相关问题。
PLC 系统的应用，受外部信号干扰的几率较大，需要采取有效 的措施进行预防，否则会影响设备的生产效率。
光机电一体化课程设计
光机电一体化课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握光机电一体化的基本概念、原理和应用，培养学生对光机电一体化技术的兴趣和好奇心，提高学生的创新能力和实践能力。
具体来说，知识目标包括了解光机电一体化系统的基本组成、工作原理和应用领域；掌握光电传感器、执行器和控制器的选型和应用方法；理解光机电一体化系统的设计和优化方法。
技能目标包括能够运用光电传感器、执行器和控制器进行简单的光机电一体化系统设计和调试；具备运用现代设计方法和工具进行光机电一体化系统设计和优化能力。
情感态度价值观目标包括培养学生对新技术的敏感性和接受能力，使学生认识到光机电一体化技术在现代社会中的重要性和应用前景，培养学生的创新意识和团队协作精神。
二、教学内容根据课程目标，本课程的教学内容主要包括光机电一体化系统的基本概念、原理和应用。
具体包括以下几个方面：1. 光机电一体化系统的基本组成和工作原理；2. 光电传感器、执行器和控制器的选型和应用方法；3. 光机电一体化系统的设计和优化方法；4. 光机电一体化技术在现代社会中的应用案例。
三、教学方法为了实现课程目标，我们将采用多种教学方法，包括讲授法、案例分析法、实验法和讨论法。
通过讲授法，我们将向学生介绍光机电一体化系统的基本概念、原理和应用；通过案例分析法，我们将分析光机电一体化技术在现代社会中的应用案例，使学生更好地理解和掌握相关知识；通过实验法，我们将让学生亲自动手进行光机电一体化系统的设计和调试，提高学生的实践能力；通过讨论法，我们将激发学生的思考和创造力，培养学生的团队协作精神。
四、教学资源为了支持教学内容的实施和教学方法的应用，我们将准备以下教学资源：1. 教材：《光机电一体化技术》；2. 参考书：相关的专业书籍和论文；3. 多媒体资料：相关的教学视频和图片；4. 实验设备：光机电一体化实验套件。
五、教学评估本课程的评估方式包括平时表现、作业和考试等。
平时表现主要评估学生的课堂参与度、提问和回答问题的积极性等，占总评的20%。
光机电一体化实验报告
光机电一体化实验报告法学院张品 2012301550041实训目的：1、接触型传感器作为输入反馈与C51单片机的编程实现。
2、编程使机器人基于胡须导航，条件判断语句的嵌套与机器人的人工智能决策的编程使机器人逃离进入墙角死区。
实验设备：(1) 胡须状金属丝2根；(2) 平头M3x22盘头螺钉2个；(3) 13mm圆形立柱2个；(4) M3尼龙垫圈2个；(5) 3-pin公-公接头2个；(6) 220Ω电阻2个；(7) 10kΩ电阻2个。
工作原理：机器人前进，在前进过程中，如果碰到右障碍，机器人会先后退，再左转90°；如果碰到左障碍，机器人会先后退，再右转90°；如果两根胡须都碰到障碍，机器人会先后退，再左转180°。
程序编制：机器人向前走的过程中，碰到障碍物，机器人用它的一根或者两根胡须探测障碍物，一旦胡须探测到障碍物，就调用导航子函数使机器人倒退或旋转，然后再重新向前行走，直到遇到另一个障碍物。
#include<BoeBot.h>#include<uart.h>int P1_4state(void）return (P1&0x10)?1:0; }int P1_7state(void) {return (P2&0x80)?1:0; }void Forward(void) {P1_1=1;delay_nus(1700);P1_1=0;P1_0=1;delay_nus(1300);P1_0=0;delay_nms(20);}void Left_Turn(void) {int i;for(i=1;i<=19;i++) {P1_1=1;delay_nus(1300);P1_1=0;P1_0=1;delay_nus(1300);P1_0=0;delay_nms(20);}}void Right_Turn(void) {int i;for(i=1;i<=19;i++) {P1_1=1;delay_nus(1700);P1_1=0;P1_0=1;delay_nus(1700);P1_0=0;delay_nms(20);}void Backward(void){int i;for(i=1;i<=38;i++){P1_1=1;delay_nus(1300);P1_1=0; P1_0=1;delay_nus(1700);P1_0=0;delay_nms(20);}}int main(void){int counter=1;int old2=1;int old3=0;uart_Init();printf("Program Running!\n");while(1){if(P1_4state()!=P1_7state()){if((old2!=P1_4state())&&(old3!=P1_7state())){counter=counter+1; old2=P1_4state(); old3=P1_7state(); if(counter >4){counter=1;Backward();//向后Left_Turn();//向左Left_Turn();//向左}}elsecounter=1;}if((P1_4state()==0)&&(P1_7state()==0)) //两胡须同时碰到{Backward(); //向后Left_Turn();//向左Left_Turn();//向左else if(P1_4state()==0) //右胡须碰到{Backward();//向后Left_Turn();//向左}else if(P1_7state()==0) //左胡须碰到{Backward();//向后Right_Turn();//向右}else //胡须没有碰到Forward();//向前}}思考题：逃离死区当机器人进入墙脚是如何动作？假设左胡须触墙，于是它右转。
浅谈基于单片机的机电控制实训平台设计
浅谈基于单片机的机电控制实训平台设计作者：谭赞贤来源：《卷宗》2018年第32期摘要：基于单片机视角，加强机电控制实训平台设计是至关重要的，带有一定的自主研制性质，该平台的构成主要包括单片机主控单元和多个独立的功能模块单元，各个功能设计是相对独立的，并通过杜邦线进行组合、并连接在一起，可以充分彰显出单片机基本控制功能和典型机电控制功能，对实际教学产生了极其深远的影响，教学效果显著。
本文主要针对基于单片机的机电控制实训平台设计展开深入研究，希望对相关行业人士提供些许帮助。
关键词：单片机；机电控制；实训平台设计在高等学校人才培养过程中，极大地促进了实践教学的开展。
对于单片机来说，属于比较完善的微型计算机系统，在诸多领域中得到了广泛的应用，比如智能仪器、网络通信以及工业控制等方面。
因此，在实际教学中，必须要基于单片机，加强机电控制实训平台设计，将教学内容拓展开来，引导学生树立高度的创新意识，并不断提高自身的工程实践能力，将机电控制领域的应用提升至全新的高度和深度。
1 基于单片机的机电控制实训平台设计的必要性分析针对工程训练中心开设的电工电子实训，必须要高度重视机类和近机类电工电子实训教学的开展，然而却缺少较为广泛的单片机实验台，所以一定程度上影响到基于单片机应用的机电控制实践教学。
现阶段，在诸多大赛中，都与单片机控制技术的应用之间有着紧密的联系。
所以必须要积极培养学生单片机控制技术的实践应用能力，集中整合好机械设计和控制技术，促进教学目标的实现，确保学生实践应用能力的稳步提升。
基于单片机，加强机电控制实训平台设计，要求要将单片机基本控制功能充分体现出来，实现典型的机电控制功能，属于具有综合性和全面性的实训平台，进一步拓展了实训教学内容，实验条件也得到了改善。
在该实训平台学习的影响下，学生可以对单片机基本原理进行充分掌握，不断提高学生机电结合的综合运用能力和创新实践能力，成立一名优秀的复合型机电人才。
2 基于单片机的机电控制实训平台设计2.1 整体功能设计1）系统功能需求该实训平台的构成主要包括主控制单元和多个独立的功能单元模块，其中，包括51和AVR单片机等主控单元，还包括电控制单元和实时时钟单元等。
光机电一体化系统设计与实现
光机电一体化系统设计与实现一、前言光机电一体化系统是一种将光学、机械和电子技术相互融合的系统，这种系统应用于众多领域，如医疗、通信、机器人、物联网等。
本文将阐述光机电一体化系统的设计与实现，以及它们在某些特定应用中的重要作用。
二、光学设计1、光机电系统中的光学设计光机电系统的设计中，光学照明系统是非常重要的部分。
系统在照明系统中应用高质量的透镜和镜头，以确保照明和成像的最佳性能。
光学设计需要针对系统中的每个部分进行操作，确保它们的每个组成部分都能够协同工作。
2、透镜和镜头设计设计透镜和镜头需要考虑到系统中的各种因素。
这些因素包括：光线的强度、传输的距离、成像质量以及系统的成本。
设计后，需要进行试制和测试，以确定其性能是否符合要求。
三、机械设计1、机械设计的重要性设计机械部分时，需要考虑系统的整体结构以及各个部分的功能。
在狭小空间内实现各功能部件的协调配合，需要经历多次实验和测试。
2、机械制造和安装在设计出机械部分后，需要进行制造和安装。
这部分需要考虑到机械的排布、紧凑性、耐用性、机械连接部分的细节、避免干涉和机械部分的整体美观等指标。
四、电子设计1、电子设计的重要性系统的电子部分是控制和监测系统的重要部分。
电子设计需要考虑到能耗、噪声、抗干扰、速度以及设备用途。
2、电子元件选型和电路设计电子元件和电路需要结合各个部分的特点进行选型和设计。
设计关键是在整体中考虑各个部分之间的交流，以便实现不同部分的共同协作。
五、系统测试和维护1、测试的方法在设计完成后，需要对系统进行测试。
这些测试涉及到光学、机械和电子部分的检验和测试。
这些测试的目的是发现系统中的任何问题，并确保其工作正常。
2、维护健康系统维护可以确保系统持续稳定运行。
维护包括检查电子、机械和光学部分。
在维护过程中遵循各个部分复检的规范，以确保系统的稳定性和可靠性。
六、光机电一体化系统的应用1、医疗光机电一体化系统在医疗领域中可以用于眼科、外科、诊断和治疗设备等。
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基于单片机的光机电一体化实训系统设计
作者：徐双君
来源：《大东方》2017年第06期
摘要：光机电一体化技术是由光学、光电子学、电子信息学、机械制造及相关技术交叉融合构成的综合性高科技技术。
近些年，光机电一体化技术在职业院校开展起来，中高职院校急需相关设备帮助学生学习、提高。
光机电一体化实训系统最常用控制器的是单片机和PLC，本文针对单片机展开讨论。
关键词：单片机；光机电一体化；实训系统
引言
光机电一体化技术是一门将众多课程融合在一起的综合技术。
一、单片机的简单介绍
单片机（Microcontrollers）是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D 转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统。
从上世纪80年代，由当时的4位、8位单片机，发展到现在的300M的高速单片机。
在工业控制领域广泛应用。
本文选用AT89C52作为控制元件。
二、光机电一体化实训系统工作原理
此实训系统工作原理是按触摸屏上启动按钮，系统复位并启动供给系统对机构供给物料，传感器在出料口检测物料供给情况，当检测到时，控制器控制机械手将物料抓取到传送机构上，启动传送机构，机械手复位。
传送机构传送过程中对物料进行分拣。
本实训装置的控制器为单片机。
三、变频调速系统
变频调速系统分为几种情况：①控制面板调速。
利用变频器本身的控制面板进行操作。
变频器已经设置好相关参数，这些参数可以实现变频器的启动、正反转、点动、停止、调速等一些基本操作。
②模拟量调速。
变频器本身的调速过于简单，不易实现自动控制，而模拟量调速较之更加方便。
这就需要控制器进行模拟量输出控制。
③多段调速。
部分变频器外部端子调速可以实现多段调速。
④RS—485通讯调速。
通讯调速不仅能实现无级调速，还能实现自动控制，灵活便利。
利用单片机实现RS—485通信具有抗干扰能力强，传送速度快，传输距离远，成本低等特点。
四、气动系统构成
气动系统由能源部件、辅助装置、控制装置、执行元件四部分组成。
能源部件主要指空气压缩机和储气罐，经机械能转换为气体的压能。
辅助装置指净化、冷却、润滑装置和管道。
控制元件的作用是控制和调节压缩空气的压力、流量和流动方向。
主要指各种阀类。
执行元件为气缸和马达。
五、传感器部分
传感器能感受被测量物体，从而得到相关参数或者状态。
能感测众多的人体本身无法感知的量。
测量精度高，可靠性好。
本装置采用了光电传感器、电感传感器、光纤传感器、磁性开关几种传感器。
光电传感器检测物料，采用的是光电漫反射型传感器，料盘处物料输出，有物料时为单片机提供一个输入信号。
SICK公司的产品MHT15-N2317型光电开关属于漫反射光电接近开关，棕色线接“+”，蓝色线接“-”，黑色线接输出。
在物料分拣系统中采用了两个光纤传感器，用来检测非金属的白色物料。
接线和光电漫反射型传感器一样。
检测金属工件采用的是电感式传感器，检测距离为2～5mm，接线注意棕色线接“+”，蓝色线接“-”，黑色线接输出。
磁性开关一般选用霍尔传感器，磁性开关可以直接安装在气缸缸体上，当带有磁环的活塞移动到磁性开关所在位置时，磁性开关作用，发出信号。
活塞离开，信号切断，在单片机控制的情况下，可以利用磁性开关判断缸体的运动状态还所在位置，以确定是否被推出还是气缸返回。
六、触摸屏与单片机连接
触摸屏选择MT500的触摸屏。
MT500触摸屏与AT89C52单片机一对一通信。
把触摸屏的PLC232 9针插座与带有RS232接口的AT89C52单片机相连接。
注意：通信电缆DB9是2-2、3—3、5-5。
这种接法的电缆也可用于与PC机通信或做通信摸拟。
作PC机通信时在连接PC机端的DB9短接4—6、7—8。
由于AT89C52单片机无RS232接口，因此需要扩展一片MAx232，把RXD、T×D的TTL电平转换成RS232电平。
打开触摸屏组态软件，从[编辑]下拉菜单中选[系统参数]，弹出如图2所示参数设置对话框。
触摸屏的系统参数中PLC类型设置成MODBUS RTU，通信参数设置必需与单片机通信参数设置一致。
通信口类型设置成RS232，数据位设置成8位，1个停止位，波特率9600，校验
位设置与单片机编程一致，PLC站号是单片机定义的站地址一样，站号需从1开始。
参数设置完成，按确定键。
结束语
通过各部分分析，得知利用单片机控制可以组建光机电一体化实训装置。
此类装置性能稳定、价格低廉，适用于中高职院校相关专业学生实训要求。
我们可以在此基础优化控制程序，添加其他器件，拿奖更加完美。
参考文献：
[1] 谭娟，黄宏伟，彭梦杰，方毅.基于PLC/单片机控制的光机电一体化系统的研究[J]；科技创业月刊，2015，18
[2]冯占营.论光机电一体化设备传送带编程技巧[J]；电子制作；2013年08期
[3]刘瑶.光机电一体化实训项目的探索[J]；科技风；2015.23期
[4]李强.光机电一体化实训装置在教学中的应用探讨[J]；中国现代教育装备；2016.11期
作者简介：徐双君（1984.07-），男，汉族，河北保定人，本科学士，主要从事机电专业教育研究。
（作者单位：冀中职业学院机电系）。