福建師範大學
協和學院
機械物料系統實訓指導書（物料部分）
信技系電科教研室
目錄1 實訓介紹
1.1 實訓目的
1.2 實訓要求
1.3 系統介紹
1.3.1材料分揀倉庫模型簡介
1.3.2 工作流程
2. 系統的實訓實驗課題
2.1 plc基本指令操作訓練
2.2 材料分揀倉庫模型各部分功能及硬體接線
2.2.1材料分揀倉庫模型各部分功能
2.2.2 材料分揀倉庫模型硬體接線
2.3變頻器操作訓練
2.2.1修改變頻器的引數控制電動機執行的應用1
2.2.2修改變頻器的引數控制電動機執行的應用2
2.2.3利用plc控制變頻器的應用
2.4 氣動閥除錯訓練
2.5 定位控制操作訓練
2.5.1採用旋轉編碼器進行定位控制的應用
2.5.2電機正反轉定位控制的應用
2.6感測器操作訓練
2.7 材料分揀裝置綜合訓練及拓展
第一章實訓介紹
1.1實訓目的
本機電一體化實訓，集合了自動控制，可程式設計控制，感測原理等多門課程的內容，旨在加強智慧型控制方向學生的專業綜合應用能力，達到自我提公升的目的。
1.2實訓要求
本實訓共計4周，要求學生完成以下要求
1．熟悉基本感測器及電氣元件的應用，熟悉fx2n-48mr可程式設計控制器的操作，掌握常用指令的程式設計方法，掌握步進指令的用法。
2．熟悉材料分揀裝置的各個單元硬體組裝及工作原理。
3. 熟悉機械手裝置的各個單元硬體組裝及工作原理。
3．對照實驗內容要求，完成設計專案，提供實訓硬體結果，給出實訓報告。
4. 注意愛護實訓儀器，做好安全設計。
1.3 系統介紹
機電一體化培訓系統為材料分揀裝置。每個系統由一台fx型plc進行控制，可實現多台plc聯網，達到多個系統的長距離協調控制。以下先介紹材料分揀系統的結構及工作流程。
1.3.1材料分揀裝置模型簡介
材料分揀裝置外形圖如圖1-1所示
圖1-1 分揀系統外形圖
該裝置採用台式結構，內建電源，配裝三菱fx2n系列主機，轉接面板上設計了可與其它plc或微控制器連線的轉介面。該裝置中，選用了顏色識別感測器及對不同材質敏感的電容式、電感式感測器和旋轉編碼器，分別被固定在網板上．本裝置還設定了氣動方面的減壓器、濾清、氣壓指示等，可與各類氣源相連線。分揀出金屬中某一顏色塊和非金屬中某一顏色塊。
1.3.2工作流程
（1）材料分揀系統自動執行過程
系統上電後，下料感測器檢測料槽有無物料，若無料，輸送帶電機不轉，等待上料；當料槽有下料時，下料感測器輸出訊號給plc，plc控制輸送帶電機帶動傳送帶運轉，同時控制下料氣動閥動作進行下料，每次下料時間間隔可以進行調整。物料感測器1為電感感測器，當檢測出物料為鐵質物料時，反饋訊號送到plc上，由plc控制氣動閥1動作選出該物料；物料感測器2為電容感測器，當檢測出物料為鋁質物料時，反饋訊號送plc上，plc控制氣動閥2動作選出該物料；物料感測器3為顏色感測器，當檢測出物料的顏色為待檢測顏色時，plc控制氣動閥3動作選出該物料；其他物料由plc控制氣動閥4動作選出。
（2）分揀的主要功能
材料分揀得主要功能如下：
1）分揀出金屬與非金屬；
2）分揀某一顏色塊；
3）分揀出金屬中某一顏色塊；
4）分揀非金屬中某一顏色塊；
5）分揀出金屬中某一顏色塊和非金屬中的某一顏色塊；
第二章系統的實訓實驗課題
2.1plc基本指令操作訓練
可程式設計控制器三菱fx2n-32mt型plc,具有32個輸入輸出口，電晶體輸出型，可使用電纜連線電腦，進行程式設計。在程式設計過程中注意關閉變頻器以免其對plc造成電磁干擾。
訓練目的：熟悉plc的基本指令，掌握定時器計數器置位復位等指令及步進梯形圖等程式設計要素，為接下來的實際操作做準備
訓練要求：根據下列時序圖寫出相應的程式
圖2-1 基本指令時序形圖
（學生填寫指令，gx-developer截圖）
實驗2.寫出如下程式
學生填寫指令
實驗3. 用兩種方法對交通燈系統進行程式設計
學生填寫指令
2.2 材料分揀倉庫模型各部分功能及硬體接線
2.2.1材料分揀倉庫模型各部分功能
系統上電後，下料感測器檢測料槽有無物料，若無料，輸送帶電機不轉，等待上料；當料槽有下料時，下料感測器輸出訊號給plc，plc控制輸送帶電機帶動傳送帶運轉，同時控制下料氣動閥動作進行下料，每次下料時間間隔可以進行調整，本次系統的設計為碼盤每發100個脈衝，下料氣動閥動作一次。物料感測器1為電感感測器，當檢測出物料為鐵質物料時，反饋訊號送到plc上，由plc控制氣動閥1動作選出該物料；物料感測器2為電容感測器，當檢測出物料為鋁質物料時，反饋訊號送plc上，plc控制氣動閥2動作選出該物料；物料感測器3為顏色感測器，當檢測出物料的顏色為待檢測顏色時，plc控制氣動閥3動作選出該物料；其他物料由plc控制氣動閥4動作選出。
圖2-1 材料分揀系統結構圖
2.2.2 材料分揀倉庫模型硬體接線
系統硬體位置分布的各部分說明如下：
（1）可程式設計序控制器
系統的運動控制器，選用fx型plc。用於對輸入訊號接收、對資料運算處理、對輸出訊號的分配等。
（2）上料感測器sn
用於檢測系統是否有要分揀的材料並將訊號送給plc進行處理。
（3）上料氣動閥yv5
用於檢測到有待分揀材料時，plc輸出訊號控制換向閥5和上料氣缸5動作進行上料。
（4）皮帶電機和傳送帶
用於下料後傳送要分揀的材料到各物料指定地及感測器處。
（5）空氣壓縮機
用於和系統氣動裝置相連，給系統的氣動裝置提供壓縮空氣。
（6）物料感測器sa
用於檢測鐵質物料，並將訊號送給plc處理。
（7）物料感測器sb
用於檢測鋁質物料，並將訊號送給plc處理。
（8）物料感測器sc
用於檢測特定顏色的物料，並將訊號送給plc處理。
（9）氣動換向閥yv1
plc輸出訊號控制下料氣動換向閥1和氣缸1動作推下鐵質物料。
（10）氣動換向閥yv2
plc輸出訊號控制下料氣動換向閥2和氣缸2動作推下鋁質物料。
（11）氣動換向閥yv3
plc輸出訊號控制下料氣動換向閥3和控制氣缸3動作推下特定顏色的物料。
（12）氣動換向閥yv4
plc輸出訊號控制下料氣動換向閥4和氣缸4動作推下其它物料。
（13）光電碼盤 ucp
用於發出脈衝通過高速計數器來實現物料的定位。
請根據各部分功能，寫出硬體i/o接線圖
2.3變頻器操作訓練
1. 變頻器概念
變頻器是一種將固定頻率的交流電變換成頻率、電壓連續可調的交流電，以供給電動機運轉的電源裝置。
2. 變頻器分類：
1)交－交變頻器
它是將頻率固定的交流電源直接變換成頻率連續可調的交流電源，其主要優點是沒有中間環節，變換效率高。但其連續可調的頻率範圍較窄，故主要用於容量較大的低速拖動系統中。又稱直接式變頻器。
2)交－直－交變頻器
先將頻率固定的交流電整流後變成直流，再經過逆變電路，把直流電逆變成頻率連續可調的三相交流電，又稱為間接型變頻器。由於把直流電逆變成交流電較易控制，因此在頻率的調節範圍，以及變頻後電動機特性的改善等方面，都具有明顯的優勢，目前使用最多的變頻器均屬於交－直－交變頻器
3. 變頻器在材料分揀裝置中的應用
本裝置選用三菱fr-d700變頻器，達到控制電機正反轉，調速的目的。下表為變頻器操作面板及各按鍵功能
表2-1 變頻器各按鍵功能
fr-d700變頻器有多種控制方式，可以通過修改79號引數來得到，設定方法如下：
2.3.1修改變頻器的引數控制電動機執行的應用1
訓練目的：掌握在pu執行狀態，使用變頻器控制電機啟動停止
掌握在pu執行狀態，使用變頻器改變電機執行方向
掌握在pu執行狀態，使用變頻器改變電機的執行速度
掌握在pu執行狀態，使用變頻器設定電機的加減速時間
訓練要求：
1） 從控制面板實施啟動-停止操作。
2） 從控制面板實施正反轉操作。
3） 從控制面板上進行頻率設定。
4） 從控制面板上設定加減速時間
訓練步驟：
1）開啟變頻器的電源，按下述操作步驟設定變頻器
這樣就完成第一步要求，實施啟動-停止操作
接下來請自行查閱變頻器使用手冊，完成訓練要求的後兩步
這個訓練先把pr79調成1
頻率的設定：
加減速時間的設定：
pr7和pr8分別是加速和減速的時間設定引數，調到這個引數後，按set鍵進入這個引數裡面，再旋轉變頻器上的轉扭進行設定，即可
2.3.2修改變頻器的引數控制電動機執行的應用2
訓練目的：掌握在外部執行狀態，使用變頻器控制電機啟動停止
掌握在外部執行狀態，使用變頻器改變電機執行方向
掌握在外部執行狀態，使用變頻器改變電機的執行速度
掌握在外部執行狀態，使用變頻器設定電機的加減速時間
訓練要求：
1） 從端子實施啟動-停止操作。
2） 從端子實施正反轉操作。
3） 從端子上進行頻率設定。
4）從端子上設定加減速時間
訓練步驟：
1） 請連線stf,str兩端子到外部開關
2） 按下圖操作完成訓練要求第一步
這樣就完成第一步要求，實施啟動-停止操作
接下來請自行查閱變頻器使用手冊，完成訓練要求的後兩步
先把pr79調成2
頻率的設定：
加減速時間的設定：
pr7和pr8分別是加速和減速的時間設定引數，調到這個引數後，按set鍵進入這個引數裡面，再旋轉變頻器上的轉扭進行設定，即可
2.3.3利用plc控制變頻器的應用
01材料分揀裝置任務書
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