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1、实验 光机电气一体化实验系统综合控制一、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
2、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
3、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
4、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PLC输入端子COMI、CO
5、M2、+24V出 +24V、传+24V电源正GND出 GND、气 COM、传 GND电源负100传SDSD启动开关101传B编码器B相信号I02传A编码器A相信号103传 LIGHT物料检测传感器I04传LX起点限位开关105传RX终点限位开关106传SE1电容传感器107传SE2电感传感器108传SE3颜色传感器I10气4B2上升限位开关I11气4B1下降限位开关I12气3B1左转限位开关I13气3B2右转限位开关114气1B1推动气缸1原位115气1B2推动气缸1到位I16气2B1推动气缸2原位I17气2B2推动气缸2到位I18气5B1夹紧限位开关PLC输出端子000步PUL脉冲发生001
6、步DIR方向驱动002变S1电机解锁004气1B推动气缸1005气3B旋转气缸006气4B升降气缸007气5B手爪气缸008气2B推动气缸2+5V步 0PT0信号输入公共端+24V步+V、气 +24V电源正C0M1、 C0M2、 C0M3、 GND步 GND、传 C0M1、传 C0M2、传C0M3、变 SC电源负4. 将电源开关置于开位置。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
7、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、
8、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？
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