中央广播电视大学综合实训（机电方向）实训报告班级：姓名：学号：日期：模拟生产线实习一．实训目的：综合实训是机电专业的一门综合实践课，以《机械设计基础》、《电工电子技术》、《数控机床电器控制》等课程为理论基础。

以《可编程控制器应用》、《单片机技术》、《传感器技术》、《液压与气动技术》和《机电一体化系统》等课程及相应的实践环节为专业基础，通过综合应用所学知识和技能来进行一次上岗前模拟，使学生真正成为具有机电一体化技术基础理论和专业知识，能从事机电一体化设备管理、技术应用、营销和技术服务等一线岗位工作的高素质高技能人才。

通过实际操作，使得学生能够熟悉机电一体化系统的基本构成，了解机电一体化相关技术，具有分析生产系统中各机械部分的工作原理及功能、机械结构和传动方式，绘制工作原理图、主要部件图及其装配图，并在此基础上加以改进的能力。

能够对模块生产系统的气压传动过程，熟悉气压传动的基本元件和回路进行一定的分析，学会绘制各工作站气压传动回路工作原理图，在理论分析的基础上能正确的选择各组成元件。

掌握测试、分析生产系统的电气控制电路的方法。

学会运用可编程序控制器编程软件，核对各站控制程序及控制端口并分析现运行设备的设计编程原理，论述控制过程。

最终能够运用PLC编程软件，设计新的控制方式，编制新的控制程序并能实现机构的合理运动。

二、实训要求:通过本实训环节的锻炼，学生应该要达到的基本要求分别是：理解，对与本教学环节相关的基本概念、基本方法达到理解程度；运用，对本实训环节所涉及的相关基础知识、基本理论要能够运用，理论联系实际，提高分析问题和解决问题的能力；具体内容方面，由于综合实训是一个包含有机械、电气以及控制等多个方面的综合训练项目，是运动控制、逻辑控制、检测技术等方面的综合训练，随着实训项目的不断深入，在实训项目的不同阶段都有各自不同的要求，如绘制机械部分的工作原理图、主要部件图及其装配图；绘制各工作站气压传动回路工作原理图，正确选择各组成元件，了解各种传感器的基本结构、工作原理、特性及应用；绘制电路控制原理图和电气控制原理框图；运用可编程序控制器编程软件，设计新的控制方式，编制新的控制程序并能实现机构的合理运动，等等。

本次实训的要求则是通过实际操作，熟知机电一体化系统的基本结构要素，剖析本实训模块中各机械部分的工作原理，并期望在此基础上加以改进。

三．实训内容与步骤：3.1模块生产系统的认识该模拟生产线是由相对独立的六个工作站相互连接而成。

分别为上料检测站、搬运站、加工检测站、安装站、安装搬运站和分类站。

这六个站连接成生产线后可完成工件类别的检测、加工、搬运、安装和分类。

第一站上料检测站，回转上料台将工件依次送到检测工位，提升装置将工件提升并检测工件颜色；第二站搬运站，将工件从上一站搬运到下一站；第三站加工站，用回转工作台将工件在四个工位间转换，钻孔单元打孔，检测打孔深度；第四站安装站，选择要安装工件的料仓将工件从料仓中推出将工件安装到位；第五站安装搬运站，将上一站工件拿起放入安装工位，将安装好的工件拿起放到下一站；第六站分类站，按工件的类型分类，将工件推入库房。

工件在生产线上从上一站流转到下一站的过程可简单用下图表示：图1 模块化生产系统结构图具体描述为：上料检测站将大工件按顺序排好后提升传送，搬运站将大工件从上料检测站搬至加工站，加工站将大工件加工并检测被加工的工件，产生成品或废品信息，通知下站，安装搬运站将成品送至安装工位，安装站再将小工件装入大工件中，最后，由安装搬运站再将安装好的工件送至分类站，分类站将工件按类送入相应的料仓并统计工件的数量和总量，如加工站有废品产生，则安装搬运站将废品直接送入废品收料站。

站间通讯：各站连成一模拟生产线后，相互之间要进行通讯，把加工过程中所产生的数据如工件颜色、装配信息、废品信息等，送至下站，使系统安全、可靠运行。

系统中各站开始工作的运行信号，是由前站给出的。

只有第一站（上料检测站）是通过“开始”按钮，启动工作的。

在各个站之间传递的数据主要是工件的大小和颜色等信息，根据实际情况科可以有三位二进制数（D0、D1、D2）来表示，其中D2表示的是废品信息，D、D1所表示的信息由表一给出。

这些数据从上站传送到下站，最后分类站根据数据将工件分类推入库房。

表1 工件信息的二进制数表示方法D0D1大工件（黑）小工件（黑）0 0大工件（白）小工件（黑） 1 0大工件（黑）小工件（白）0 1大工件（白）小工件（白） 1 1输出一输入，向后两根通讯线，一输出一输入。

第三站有一个正次品信号线，将信号向后传送。

3.2 分类站介绍：本站为分类站，在接收前站的信息后，把工件分别并推入库房。

3.2.1 控制面板：本站控制面板有五个按钮开关，二个选择开关和一个急停开关。

各开关的控制功能定义如下：•带灯按钮绿色：开始•带灯按钮黄色：复位•按钮黄色：特殊功能按钮•两位旋钮黑色：自动／手动•两位旋钮黑色：单站／联网•带灯按钮红色：停止／报警•带灯按钮绿色：上电•急停按钮红色：急停3.2.2本站编程流程框图：注：回原位：送料气缸左移，升降气缸向上3.2.3本站操作：①注意事项1.开机前请务必确保电路联接，气路联接正确可靠，机械部件运动时互不干扰，连接牢固2.本站输入电压为AC220V，工件台面使用AC24V（最大电流5A）3.本站供气由本站过滤减压阀供给，额定的使用气压为6bar（600kpa）②操作过程当系统上电后，需先按下“上电”按钮，这时复位灯和开始灯一起闪动，如是第一次开机请将各站工件收到上料检测站或安装站中，而后由第一次开始依次按下“复位”按钮待各站安全复位后，各站开始灯闪动，再从第六站开始依次向前按下“开始”按钮，系统可开始工作。

当任一站出现异常，按下该站“急停”按钮，该站立刻会停止运行，当排除故障后，按下“上电”按钮，复位灯和开始灯同时闪动，此时按下“开始”按钮，该站可接着从刚才的断点继续运行。

如工作时突然断电，来电后可先按“上电”按钮，而后由第六站依次向前按下“开始”按钮，系统就可以从刚才的断点继续向下运行。

当然也可全部复位，系统重新开始运行，操作方法见本节第一段。

3.3实习内容：3.3.1分类站机械部分分析：该站功能是将工件分类后放入立体仓库中的各个小隔间内。

在该站中利用两个步进电机来控制送物料托盘的位置。

步进电机与螺纹丝杠连接，丝杠只转动不移动，丝杠与螺母滑块形成螺纹副，丝杠转动时带动螺母滑块移动。

该部分用两个步进电机——横向一个，竖向一个。

横向的带动滑块左右移动，竖向的带动滑块上下移动。

当托盘到达立体仓库中合适位置时，气缸活塞推动工件将其放进隔间内，之后电机带动托盘到初始位置等待下一个工件的到达。

该站的机械原理图及机械装配图如下分类站机械原理图：存在的问题及解决方法：该站中存在的问题有以下几点：（1）分类站的工作效率低，下一个工件到来时，送料托盘还未返回初始位置，限制了其它站的工作。

使整个系统效率低下；（2）步进电机通过脉冲控制走步，冲击较大，不适合在对平稳性要求较高的场合工作；（3）本站的步进电机散热效果差，不适合长时间工作。

解决方法：更换转速高的步进电机，安装风扇进行强制冷却。

3.3.2分类站气动部分分析：该部分气动部分只有一个气缸，当物料到达立体仓库适当位置时，活塞即推动工件进入小隔间内，随即活塞退回。

所用为两位五通电磁换向阀。

分类站的气动回路3.3.3分类站电气控制部分分析：1.第六站地址分配X000：横轴到位Y000：横轴脉冲X001：竖轴到位Y001：竖轴脉冲X002：竖轴限位Y002：横轴方向X003：推出到位Y003：竖轴方向X004：缩进到位Y004：推工件2.伺服电机的分析：伺服电机是一种将电脉冲信号转换成直线或角位移的执行元件，主要靠脉冲来定位。

对这种电机施加一个电脉冲后，其转轴就转过一个角度，称为一步，即步进式运动。

因需脉冲电压驱动，也称脉冲电动机。

脉冲发生器产生的电脉冲通过环形分配按一定的顺序经放大加到电动机的各相绕组上。

3.伺服电机驱动框图：4.触摸屏及其电路：三菱LWD-C 型可与计算机、PLC直接连接，可对PLC的软件进行监视的同时显示数据变化；可以显示制作的画面GOT（图示显示终端）预置的内容；可通过GOT的操作ON/OFF可编程的位元件；可将显示屏作为触摸键行使开关功能。

电源：DC 24V通信接口：两个D型9针插座，分别接计算机（RS232连接器）和PLC （RS422连接器）。

也可连接打印机。

显示320×240象素的图象，字符串40×15行。

优点：体积小，质量轻，省电，显示效果好，无辐射。

5.电气控制电路框图：2.3.4分类站传感器部分分析：传感器的种类比较多，针对不同的应用场合要求采用不同的传感器技术来进行信号的采集和检测，分别说明如下。

电感式传感器：电感式传感器是利用电磁感应把被测的物理量转换成线圈的自感系数和互感系数的变化，再由电路转换为电压或电流的变化量输出，实现非电量到电量的转换。

电感式传感器结构简单，传感器无活动电触点，工作可靠寿命长，价格也相对便宜，而且灵敏度和分辨力都比较高，能测出0.01微米的位移变化。

再者，电感式传感器的线性度和重复性都比较好，在一定位移范围（几十微米至数毫米）内传感器非线性误差可达0.05%~0.1%。

但不足的是，它有频率响应较低，不宜快速动态测控等缺点。

它主要用于测试磁性物质。

光电传感器：光电式传感器是用光电元件作为检测元件的传感器。

它首先把被测量的变化转换成光信号的变化，然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号。

光电传感器一般由光源、光学通路和光电元件三部分组成。

光电传感器具有检测距离长、对检测物体的限制少、响应时间短、分辨率高、可实现非接触的检测、可实现颜色判别、便于调整等特点。

光电传感器对检测物的限制很少，所以应用很广，在烟尘浊度检测、光电检测以及自动控制方面有广泛的应用。

在本系统中，光电传感器主要用于检测工位上工件的有无。

磁式传感器：磁式传感器是基于磁电转换原理的传感器。

它响应于一个永久的磁场。

当一个目标（永久磁场或外部磁场）接近时，线圈铁芯的导磁性（线圈的电感量L 是由它决定的）变小，线圈的电感量也减小，Q值增加。

激励振荡器振荡，并使振荡电流增加。

此振荡信号通过处理器放大并转换成开关信号从而起到检测作用。

当磁性目标靠近时，磁式传感器的电流消耗随之增加。

本站通过光电传感器和复位传感器来控制物料推送器准确送料和返回初始位置。

传感器的工作原理可以用图2表示。

图2 传感器工作原理图2.2.5分类站PLC部分分析：该部分主要是了解PLC相关基本知识及PLC控制系统的基本组成；会使用基本指令编写一些常用程序；能过读懂各站主要控制功能的梯形图程序，并用自己的语言叙述其控制过程。