中南大学 实验一柔性动化生产线机电一体化系统演示实验验报告1

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1、中南大学机电一体化实验报告班级：学号：日期：2011-11-08实验成绩姓名：指导教师：王刚教师签名：实验台编号：THWSPX-3型MES网络型模块式柔性动化生产线实验系统 （八站）实验名称实验柔性动化生产线机电体化系统演示实验一、实验目标1、掌握机电一体化系统的基本组成要素；2、了解机电一体化系统的技术组成；3、了解快速构建机电一体化系统的方法；4、了解机电一体化中机械电气部分之间的相互关系及其接口技术。二、实验设备及器材1、装有WINDOWS操作系统的PC机一台（具有GX DEVELOPER软件）；2、PLC （三菱FX系列）；3、PC与PLC的通信电缆一根；4、THWSPX-3型MES网

2、络型模块式柔性动化生产线实验系统（八站）。三、实验原理（一）柔性动化生产线实验系统结构THWSPX-3型MES网络型模块式柔性自动化生产线实验系统由八套各自独 立而又紧密相连的工作站和一套监控站组成，八站分别为：上料检测站、搬运站、 加工站、分拣站、传送站、安装站、安装搬运站和分类站。通过模块化设计，该 装置可实现产品的自动上料、自动加工、自动装配、自动运送、自动入库管理等 功能，可自动识别产品的材质：金属/非金属和黑色/白色，以分别进行相应的装 配，并将其运送至不同的库房存放，运用各类型传感器，采用全电动驱动方式控 制,实现智能控制设计，采用触摸屏操作，性能稳定可靠。该实验装置具有较好 的柔

3、性，即每站各有一 套PLC控制系统独立控，通过组建CC-LINK通讯网络，可 将相邻的两站、三站直至八站连在 起，进行复杂系统的控制、编程、装配 和调试。柔性自动化生产线实验系统整体结构如图1所示。这套柔性自动化生产线实验系统提供一套两种加工工件，可在系统中重复使 用。（工件见下图）上料检测站1上料检测站2搬运站3加工站4分拣站5传送站6安装搬运站7安装站8分类站图1柔性自动化生产线系统组成图2柔性自动化生产线加工零件类型表1工件信息表工件1工件2直径e 32mme 22mm咼度22mm10mm内孔直径e 24mm内孔深度10mm材料塑料塑料颜色黑、白黑、白（二）柔性自动化生产线工作原理物流传

4、递过程为：上料检测站将大工件按顺序排好后提升送出；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后送出工位；安装搬运站将大工 件搬至安装工位放下；安装站再将对应的小工件装入大工件中；最后安装搬运站 再将安装好的工件送分类站，分类站再将工件送入相应的料仓。表2各站工作任务序号名称工作内容1上料检测站1. 回传上料台将工件依次送到检测工位2. 提升装置将工件提升并检测工件颜色2搬运站将工件从上站搬至下一站3加工站1. 用回转工作台将工件在四个工位间转 换2. 钻孔单元打孔3. 检测打孔深度4分拣站1.将工件从加工站取出2将废品分拣出来5传送站将合格工件从分拣站传送到后站6安装站1. 选

5、择要安装工件的料仓2. 将工件从料仓中推出3. 将工件安装到位7安装搬运站1. 将上站工件拿起放入安装工位2. 将装好工件拿起放下站8分类站1. 按工件类型分类2. 将工件（三）柔性自动化生产线控制技术THWSPX-3型MES网络型模块式柔性自动化生产线实验系统每一站都有一套独 立的控制单元，因此，该系统既可以单独运行，又可通过CC-Link网络将各站联 在一起集成为系统后，形成一个复杂和大型控制系统，该系统可用不同厂商所提 供的控制器进行控制。下图为CC-Link网络的控制框图：（1） PLC 接口在各站与PLC之间是由一个标准电缆进行连接的，通过这个电缆可连接8个传 感器信号和8个输出控制

6、信号。通过该电缆各站的传感器和输出控制器可得到 24V电压。（包括24V接地线）。（2）控制面板各站都可通过一块控制面板来控制PLC的控制程序使各站按要求进行工作， 一个控制面板上有5个按钮开关，二个选择开关和一个急停开关。各开关的控制 功能定义为：带灯按钮，绿色开始带灯按钮，黄色复位点动按钮，黄色调试按钮两位旋钮，黑色自动/手动两位旋钮，黑色单站/联网点动按钮，红色停止带灯按钮，绿色上电急停按钮，红色急停四、实验步骤：（1）、在开机之前检查电器连接是否正确和可靠，气管连接和机械部件状 态（如运动时是否干涉，连接是否松动）是否正常，当当所有的电气连接和气动连 接接好后，插上三芯交流单相220V

7、电源，并保证接地可靠。（2）、打开电控柜，合上电源开关。（3）、打开空压机电源，使工作气压达到6bar（600Kpa），各站供气由各站 过滤减压阀供给。（4）、当系统上电后，需先按下“上电”按钮，这时复位灯开始闪动，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，而后依次按下“复位”按钮 待各站完全复位后，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。（5）、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，该站可接着从刚才的断点继续运行。如运行 时程序出错，可按“开始”按钮5秒，系统重新复位。如工作时突然断电，来电

8、后系统重新开始运行，操作方法同前。(6) 、结合柔性生产线系统各站运行情况，对气动和电气动的元器件结构 初步进行了解和认识；(7) 、在老师的指导下，对各个实验元器件的功能用法要有初步的认，对 各种元器件分类记录；(8) 画出八站中三站结构简图，并对其各组成部分进行标注和说明；(9) 实验完成后关掉所有电源，写好实验报告。五、实验结果(1)1、2、3站的结构特点项 目1站2站3站组成部分振动盘、光电开关、垂直气缸、位置传感器电控气动阀、气缸、气 动夹爪、阻尼器、光电 开关、位置传感器回转工作台、电控气动 阀、气缸、电机、光电 开关、接近开关、位置 传感器各部分作用振动盘：使工件自动排 列并送自

9、转送平台光电开关：检测工件的 存在垂直气缸：提升工作台 到一定咼度位置传感器：检测气缸 中活塞的位置电控气动阀、气缸：控 制机械手的移动 气动夹爪：抓取工件 光电开关:检测到信号 并发出脉冲，限位保护 阻尼器：减速位置传感器:检测活塞 的位置回转工作台：放置工件 电机:工作台旋转动力 电控气动阀、气缸：传 送动作的动力光电开关:检测到工件 是否为通孔(即废品) 接近开关：检测到工 位、并发出信号，使电 机停止转动位置传感器:检测气缸 中活塞的位置主 要 参 数 及 其 意 义振动盘：螺旋料斗气缸：SMC气缸 CDJ2B16-75-B,使用流体：空气 动作方式：双作用最高使用压力MPa： 0.7

10、 活塞速度：50750mm/s 缓冲：橡胶缓冲/气缓冲 给油，不需要环境和流体温度：无磁性开 关：-1070C带磁性开关： -1060 C接管口径：M5x0.8光电开关SB03-1k：圆 柱型漫反射开关，检测 距离 5cm/30 cm /50 cm /80 cm位置传感器：SMC气 缸上接近开关SB03-1k：检 测距离4mm20%特 占 八、1. 回传上料台将工件依次 送到检测工位2. 提升装置将工件提升并 检测工件颜色自动检测到工件，将工件 从上站搬至下一站1. 用回转工作台将工件 在四个工位间转换2. 钻孔单元打孔3. 检测打孔深度(2)1、2、3站检测元件项目检测元件规格/代号数量备注

11、1站光电开关SB03-1K2检测距离30 cm2站接近开关LE4-1K2检测距离4mm位置传感器SMC7分布于4个气缸3站位置传感器SMC6分布于3个气缸光电开关SB03-1K1回转旁下，检测工件,Sn=30cm接近开关LE4-1K1回转旁下，检测特别 设置的凸起，Sn=8mm(3) 机电一体化系统中一般由结构组成要素、动力组成要素、运动组成要 素、感知组成要素、智能组成要素五大组成要素有机结合而成。机械制造业的柔性生产线包括自动加工系统、物流系统、信息系统、 软件系统。其结构组成要素为各执行元件，动力组成要素为空气压缩机与 电机，运动组成要素为各气缸、回转盘、电控阀等，感知组成要素由各类 传感器构成，智能组成要素由CPU、存储器、芯片及数据传输线等组成。(4) 机电一体化系统中机械本体的特点：自动化程度高，能自动检测，自 动执行，甚至自动诊断。(5) 设计一个柔性自动生产线时应综合考虑经济效率，自动化程，系统的 复杂程度及响应速度与CPU匹配等。