光机电一体化综合实验指导书

一、实验目的

1.了解电感、电容、颜色传感器的应用。

2.掌握光机电气一体化实验系统的控制。

3.通过完成综合控制实验，掌握高速脉冲发生器、高速计数器、左移指令的综合运用。

二、实验原理

变频器设置为外部端子控制模式，通过程序控制实现交流电动机的运行、停止；传送带单元的光电编码器将电机旋转的角度通过脉冲形式传送给PLC，经过PLC计算控制变频器停止，实现对工件传送的准确定位；在传送过程中电容传感器检测工件是否为金属材质，电感传感器检测工件是否为铁质，色标传感器检测工件的颜色；将传感器检测的信号传送到PLC进行计算，分辨传送工件的材质和颜色，为工件入库做准备；在工件传送到位后，气动机械手动作，将工件搬运到货运台上；PLC根据电容、电感、颜色传感器检测的信号，对步进电机的运行脉冲数进行控制，将不同材质、颜色的工件准确入库。

本系统主要由物料分拣单元、气动机械手搬运单元和物料存储单元三大部分组成，完成上料、检测、分拣、搬运、传输、分类、储存功能，是典型的光机电一体化实验平台。

（1）物料分拣单元

由电容传感器、电感传感器、颜色传感器、光电传感器、传送带、交流异步电机、欧姆龙变频器3G3JV、旋转编码器、单作用推动气缸、磁性开关、电磁阀、集装阀、空气过滤器等部件组成。

当气动井式上料装置中的光电传感器检测到物料时，驱动电磁阀、气缸动作，将物料推到传送带上。同时变频器驱动交流电机、传送带运行，物料依次电容传感器（检测出物料的金属或非金属特性）、电感传感器（检测出金属物料的铁质或铝质特性）和颜色传感器（检测出物料的颜色特性）的检测，与交流电机同轴的旋转编码器计数到设定值后，变频器停止运行，物料停在传送带上等待下一单元进行处理。

（2）气动机械手搬运单元

由磁性开关、电磁阀、薄型气缸、回转气缸和气动手爪等组成。将物料从分拣单元搬运至存储区。

（3）物料传送仓储单元

由同步带、同步轮、步进电机、步进电机驱动器、平面货架、平面送货台、磁性开关、电磁阀和单作用推动气缸等组成的。

当货台有物料时，由步进电机动作，驱动货台运行，根据物料的类型，单作用推动气缸动作将物料推到相应货架内。

三．实验设备

1.光机电气一体化控制实验系统                                   一台

2.安装编程软件的计算机                                         一台  

三、实验内容

通过PLC编程或使用样例程序实现光机电气一体化实验系统综合控制。

四、实验步骤

1.将实验装置的电源插头插到电源插座上，为实验装置提供电源。

2.用编程电缆连接PLC编程口与计算机串口。

3.根据下表用2号实验导线连接线路：

“传感器输出端子”板简称“传”板，“气动元件输入输出端子”板简称“气”板

“步进电机驱动器”板简称“步”板，“变频器输入输出端子”板简称“变”板

“PLC输出端子”板简称“出”板，“PLC输入端子”板简称“入”板

5.在STEP 7 Micro/WIN 软件中编写步进电机控制程序或使用样例程序，编译程序，根据提示错误信息修改程序，直至无误。将程序下载到PLC内，并将可编程控制器主机上的STOP/RUN开关拨到RUN位置，运行指示灯点亮。

6.将气泵输出连接到过滤阀输入接口，为系统提供气源。

7.运行实验系统，观察各机构的运行情况。

7.1 在物料斗中放不同的工件，将钮子开关SD拨上，货运站和机械手站分别进行复位动作：货运站货运台运行到起点位置，接触起点限位开关后停止；机械手站将机械手运行到传送站的终点位置；等待工件到位。

7.2 传送站的物料斗中有工件时，推料气缸动作，将工件推到传送带上。推出后由PLC启动变频器，交流电动机运转，带动传送带传动。（西门子主机可调节PLC上的电位器0，可改变终点坐标值，使物料停留在气夹范围内）

7.3 工件在传送带的带动下，依次经过可检测出金属材质的电容传感器、可检测出铁质的电感传感器、可检测出颜色的颜色传感器（通过调节传感器的放大电位器可调节传感器的工作距离）。工件到达传送带终点后，电机停止运行。

7.4 工件到达传送带的终点后，机械手动作，将工件从传送带上搬运到货运台上。

7.5 机械手将工件放置到货运台后，PLC根据在传送带上三个传感器检测到得工件的材质、颜色参数，给步进电机不同的脉冲信号，将工件运送到相应的仓位，并由分拣气缸将工件推送到仓位内，分拣气缸缩回后，货运台返回运行到等待位置。（西门子主机可调节PLC上的电位器1，改变仓位坐标值，使货台停留在仓位范围内）

五、思考题

1.如何计算电容、电感、颜色传感器对工件的检测信号，将不同的工件分拣出来？

2.传送站、机械手、步进电机运送三部分是如何配合起来的？

3.分拣金属与非金属物块是通过什么原理进行的？

4.如何分拣铁质与铝质物块？

5.气动机械手自动搬运过程怎么实现？

6.物料分拣、搬运、分类综合系统是如何控制的？