YL-235A光机电一体化实训

课题一认识光机电一体化实训考核装置一、实训目的1．了解YL-235A光机电一体化实训考核装置的组成。

2．掌握电源模块、按钮模块、PLC模块、变频器模块的作用。

3．掌握上料机构、搬运机构、传输分拣机构的作用。

二、器材、工具与仪表1．YL-235A光机电一体化实训考核装置。

2．螺钉旋具、尖嘴钳、斜口钳、剥线钳、钟表起、内六棱扳手、水平尺等。

3．万用表等。

三、实训步骤1．认识YL-235A光机电一体化实训考核装置,如图1所示。

图12．上料机构图2上料机构如图2所示，它包括：1－转盘，2－调节支架，3－直流电机，4－物料，5－出料口传感器，6－物料检测支架。

转盘：转盘中共放三种物料：金属物料、白色非金属物料、黑色非金属物料。

驱动电机：电机采用24V 直流减速电机，转速6r/min；用于驱动放料转盘旋转。

出料口传感器：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，如果运行中，光电传感器没有检测到物料并保持若干秒钟，则应让系统停机。

3．机械手搬运机构图3机械手搬运机构如图3，包括：1－旋转气缸，2－非标螺丝，3－气动手爪，4－手爪磁性开关，5－提升气缸，6－磁性开关，7－节流阀，8－伸缩气缸，9－磁性开关，10－左右限位传感器，11－缓冲阀，12－安装支架。

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、手爪松紧。

手爪提升气缸：提升气缸采用双向电控气阀控制。

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；（在应用过程中棕色接PLC主机输入端，蓝色接输入的公共端）手爪: 抓取和松开物料由双电控气阀控制，手爪夹紧磁性传感器有信号输出，指示灯亮，在控制过程中不允许两个线圈同时得电。

旋转气缸：机械手臂的正反转，由双电控气阀控制。

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（在应用过程中棕色线接直流24V电源“+”、蓝色线接直流24V电源“-”、黑色线接PLC 主机的输入端）。

双杆气缸：机械手臂伸出、缩回，由电控气阀控制。

气缸上装有两个磁性传感器，检测气缸伸出或缩回位置。

缓冲器：旋转气缸高速正转和反转时，起缓冲减速作用。

4．物料传送和分拣机构图4物料传送和分拣机构如图4，包括：1－磁性开关，2－传送分拣机构，3－落料口传感器，4－落料口，5－料槽，6－电感式传感器，7－光纤传感器，8－过滤调压阀，9－节流阀，10－三相异步电机，11－光纤放大器，12－推料气缸。

落料口传感器：检测是否有物料到传送带上，并给PLC一个输入信号。

落料孔：物料落料位置定位。

料槽：放置物料。

电感式传感器：检测金属材料，检测距离为3～5mm。

光纤传感器：用于检测不同颜色的物料，可通过调节光纤放大器来区分不同颜色的灵敏度。

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，由电控气阀控制。

5．电源、控制模块与指示灯如图5所示图5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一组，12V/2A 一组，）为外部设备工作提供电源。

PLC模块：采用三菱FX2N-48MR/FX3U-48MR，继电器输出，所有接口采用安全插连接。

变频器模块：三菱E700-0.75KW 控制传送带电机转动，所有接口采用安全插连接。

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”）。

6．接线端子板接线端子图如图6所示图6 7．气路组成（1）空气压缩机将电动转换为压力能，给系统中的气动元件提供气体能源。

（2）气动总成气动总成包括空气过滤器、调压阀和油雾器。

（3）控制元件控制压缩空气流动方向、流量和压力。

主要包括方向控制阀和流量控制阀（4）气缸在系统中包括单出杆气缸、双出杆气缸、旋转气缸和气爪。

8．触摸屏在系统中采用昆仑通态TPC7026K型号的触摸屏。

9．指导教师根据学生的实训过程进行评分。

课题二传感器的应用一、实训目的1．掌握传感器的分类和工作原理。

2．掌握传感器的电气符号。

3．掌握传感器与PLC的接线方法。

二、器材、工具与仪表1．YL-235A光机电一体化实训考核装置。

2．螺钉旋具、尖嘴钳、斜口钳、剥线钳、钟表起、内六棱扳手等。

3．万用表等。

三、实训步骤传感器的分类，按工作原理分为电容传感器、电感传感器、电磁传感器、热传感器、压电传感器等。

按输出信号分为模拟式传感器和数字式传感器。

按输出量分为位移传感器、速度传感器、温度传感器、压力传感器等。

1．传感器的结构传感器通常由敏感元件、转换元件及转换电路组成，如图7所示。

图72．传感器的工作原理（1）磁性传感器的工作原理磁性传感器又称为磁性开关，它是利用磁性物体的磁场作用来实现对物体感应的。

磁性开关是用来检测气缸活塞位置的，即检测活塞的运动行程的。

它可分为有触点式和无触点式两种。

本装置上用的磁性开关均为有触点式的。

它是通过机械触点的动作进行开关的通（ON）断（OFF）。

用磁性开关来检测活塞的位置，从设计、加工、安装、调试等方面，都比使用其他限位开关方式简单、省时。

触点电阻小，一般为50～200mΩ，吸合功率小，过载能力较差，只适合低压电路。

（2）光电传感器的工作原理光电传感器是通过把光强度的变化转换成电信号的变化来实现检测的。

它具有体积小，使用简单，性能稳定，寿命长，响应速度快，抗冲击，耐震动，接受不受外界干扰等特点。

在YL-235A光机电一体化实训考核装置中，光电传感器主要用于检测物体的存在和通过灵敏度的调节检测物体的颜色。

（3）电感传感器的工作原理当金属物料接近传感器检测面时，金属中产生的涡流吸收了震荡器的能量，使震荡减弱以至停滞。

震荡器的震荡及停振这两种状态，转换为电信号通过整形放大器转换成二进制的开关信号，经功率放大后输出。

在YL-235A光机电一体化实训考核装置中，电感传感器主要用于检测金属物体的存在和旋转气缸是否旋转到位。

3．传感器的电气符号如图8所示图84．传感器与PLC的接线方法在YL-235A光机电一体化实训考核装置中，所使用的传感器有二线制和三线制两种，工作电压为DC10～36V，如图9所示。

图9在PLC的输入端X0、X1、X3、X4上分别接入电磁开关、电感传感器、光电传感器和光纤传感器，如图10所示，并观察这些传感器检测物体的过程及PLC 输入指示灯的指示情况。

图10注意：所选导线颜色与PLC接线端子的颜色相同，电源正极用红色导线，电源负极用黑色导线，每个接线端子上不得超过两根连接导线。

通电前必须再仔细检查所连接的导线，检查无误并经指导教师同意后，方可通电实验。

5．指导教师根据学生的实训过程进行评分。

课题三气动元件和气动原理一、实训目的1．掌握各种气缸的结构和工作原理。

2．掌握各种电磁阀的结构和工作原理。

3．掌握YL-235A光机电一体化实训考核装置的气动原理。

二、器材、工具与仪表1．YL-235A光机电一体化实训考核装置。

2．螺钉旋具、尖嘴钳、斜口钳、剥线钳、钟表起、内六棱扳手等。

3．万用表等。

三、实训步骤1．气缸气缸是气动执行元件，如图11所示，在YL-235A光机电一体化实训考核装置中，有单出杆气缸、单出双杆气缸、旋转气缸、气动手爪。

单出杆气缸主要由进气口、排气口、活塞、活塞杆、气缸壳组成，并在活塞上套有磁环，用气缸两端的电磁开关来检测活塞是否伸出或缩回到位。

图112．电磁阀电磁阀是气动控制元件，如图12所示，在YL-235A光机电一体化实训考核装置中，有单向电磁阀、双向电磁阀。

这些电磁阀都是二位五通阀，通过驱动线圈来带动电磁阀的移位。

图123．气动手爪控制原理手爪由双向电磁阀控制，手爪抓紧和松开分别由一个线圈控制，在控制过程中不允许两个线圈同时得电，如图13所示。

图134．流量控制阀流量控制阀主要由调节螺栓、节流口、单向密封圈和外壳组成，如图14所示。

进入气缸的压缩空气流量越大，活塞移动的速度越快，所以，流量控制阀也称为速度控制阀。

系统气动原理：图145．电磁阀的控制在PLC输出端分别接入各气缸的驱动线圈，如图15所示，编写程序如图16，下载到PLC中并执行。

图15把气压分别调节为0.2MPa、0.3MPa和0.4MPa，观察各气缸的动作过程，调节调速阀观察气缸的动作速度。

图16注意：所选导线颜色与PLC接线端子的颜色相同，电源正极用红色导线，电源负极用黑色导线，每个接线端子上不得超过两根连接导线。

通电前必须再仔细检查所连接的导线，检查无误并经指导教师同意后，方可通电实验。

6．指导教师根据学生的实训过程进行评分。

课题四上料机构的程序设计与调试任务：按下启动按钮，上料电动机启动运行，开始上料，按下停止按钮，上料电动机立即停止。

在上料过程中，若物料检测光电传感器检测到物料到位，上料电动机立即停止，取走物料后，这时物料检测光电传感器检测不到物料，上料电动机又开始上料，物料检测光电传感器又检测到物料到位，上料电动机再次停止……。

在上料过程中，上料电动机运行15秒，物料检测光电传感器还检测不到物料，上料电动机立即停止运行。

放上物料后，按下启动按钮，上料电动机再次启动运行。

一、实训目的1．掌握上料机构的组成。

2．掌握光电传感器灵敏度的调节方法。

3．掌握上料机构的程序设计和调试。

4．学会使用万用表检查故障的方法。

5．掌握安全操作规程。

6．掌握PLC的编程技巧。

7．掌握设备的调整技巧。

二、实训器材1．YL-235A光机电一体化实训考核装置。

2．螺钉旋具、尖嘴钳、斜口钳、剥线钳、钟表起、内六棱扳手等。

3．万用表等。

三、实训步骤1．输入、输出点分配：表12．画出控制电路图，如图17所示。

图173．编写PLC程序。

启动计算机中的三菱PLC编程软件GX Developer，根据输入、输出点的分配情况，编写上料机构的梯形图（加注释），如图18所示。

梯形图编写完成后，进行逻辑测试，检查是否满足其控制要求。

图184．根据所画的电路图进行布线。

所选导线颜色与PLC接线端子的颜色相同，电源正极用红色导线，电源负极用黑色导线，每个接线端子上不得超过两根连接导线。

5．布线完成后，检查布线是否正确。

6．指导教师检查无误后，给实训装置通电，把所编写的程序写入三菱PLC，并使PLC为运行模式。

7．程序运行和调试。

为了保证人身安全，运行调试前，必须征得指导教师同意，认真执行安全操作规程的有关规定，一人监护，一人操作，发现不安全因素，立即整改。

在程序运行过程中，调节物料检测光电传感器的灵敏度使出料口的工件不能挤压太紧，并观察程序的运行情况和PLC输入、输出指示灯的变化。