机电一体化模块化控制系统.pdf
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1、WUHAN TEXTILE UNIVERSITY机电一体化模块化控制系统机电一体化模块化控制系统课程设计名：机电一体化模块化控制系统课程设计名：机电一体化模块化控制系统指导老师指导老师：张智明：张智明班班级级：机械：机械 1120111201 班班姓姓名名：程志超：程志超学学号号：120228110212022811021 / 18供料单元的结构与控制供料单元的结构与控制一、供料单元功能一、供料单元功能供料单元可作为起始单元，在整个系统中，起着向系统中的其它单元提供原料的作用。它的具体功能是：按照需要将放置在料仓中的待加工工件（原料）自动地取出，并将其传送到下个工作单元。二、供料单元的结构组成
2、二、供料单元的结构组成供料单元的结构组成如上图所示。其主要结构组成为：工件推出与支撑， 漏斗，阀组，端子排组件，PLC，急停按钮和启动/停止按钮，走线槽、底板等。2.12.1 工件推出与支撑及漏斗部分工件推出与支撑及漏斗部分该部分如图所示。用于储存工件原料，并在需要时将料仓中最下层的工2 / 18件推出到物料台上。它主要由大工件装料管、推料气缸、顶料气缸、磁感应接近开关、漫射式光电传感器组成。该部分的工作原理是： 工件垂直叠放在料仓中，推料缸处于料仓的底层并且其活塞杆可从料仓的底部通过。当活塞杆在退回位置时，它与最下层工件处于同一水平位置， 而夹紧气缸则与次下层工件处于同一水平位置。在需要将工
3、件推出到物料台上时，首先使夹紧气缸的活塞杆推出，压住次下层工件；然后使推料气缸活塞杆推出， 从而把最下层工件推到物料台上。在推料气缸返回并从料仓底部抽出后，再使夹紧气缸返回，松开次下层工件。这样，料仓中的工件在重力的作用下，就自动向下移动一个工件，为下一次推出工件做好准备。为了使气缸的动作平稳可靠，气缸的作用气口都安装了限出型气缸截流阀。气缸截流阀的作用是调节气缸的动作速度。截流阀上带有气管的快速接头，只要将合适外径的气管往快速接头上一插就可以将管连接好了，使用时十分方便。气缸两端分别有缩回限位和伸出限位两个极限位置，这两个极限位置都分别装有一个磁感应接近开关，如下图所示。磁感应接近开关的基本
4、工作原理是：当磁性物质接近传感器时，传感器便会动作，并输出传感器信号。若在气缸的活塞（或活塞杆） 上安装上磁性物质，在气缸缸筒外面的两端位置各安装一个磁感应式接近开关， 就可以用这两个传感器分别标识气缸运动的两个极限位置。当气缸的活塞杆运动到哪一端时，哪一端的磁感应式接近开关就动作并发出电信号。在PLC 的自动控制中，可以利用该信号判断推料及顶料缸的运动状态或所处的位置， 以确定工件是否被推出或气缸是否返回。在传感器上设置有 LED 显示用于显3 / 18A示传感器的信号状态，供调试时使用。传感器动作时，输出信号“1” ，LED 亮；传感器不动作时，输出信号“0” ，LED 不亮。传感器（也叫
5、做磁性开关）的安装位置可以调整， 调整方法是松开磁性开关的紧定螺栓， 让磁性开关顺着气缸滑动，到达指定位置后，再旋紧紧定螺栓。磁性开关有蓝色和棕色 2 根引出线，使用时蓝色引出线应连接到PLCPLC 输入公共端， 棕色引出线应连接到 PLCPLC 输入端子。磁性开关的内部电路如图 3-6 虚线框内所示，为了防止实训时错误接线损坏磁性开关，YL-335AYL-335A 上所有磁性开关的棕色引出线都串联了电阻和二极管支路。因此，使用时若引出线极性接反，该磁性开关不能正常工作。磁性开关内部电路在底座和装料管第 4 层工件位置，分别安装一个漫射式光电开关。漫射式光电接近开关是利用光照射到被测物体上后反
6、射回来的光线而工作的， 由于物体反射的光线为漫射光，故称为漫射式光电接近开关。它的光发射器与光接收器处于同一侧位置，且为一体化结构。在工作时，光发射器始终发射检测光，若接近开关前方一定距离内没有物体，则没有光被反射到接收器，接近开关处于常态而不动作； 反之若接近开关的前方一定距离内出现物体， 只要反射回来的光强度足够，则接收器接收到足够的漫射光就会使接近开关动作而改变输出的状态。图3-7为漫射式光电接近开关的工作原理示意图。漫射式接近开关的工作原理4 / 18由此可见，若该部分机构内没有工件，则处于底层和第 4 层位置的两个漫射式光电接近开关均处于常态；若仅在底层起有 3 个工件， 则底层处光
7、电接近开关动作而第 4 层处光电接近开关常态，表明工件已经快用完了。这样，料仓中有无储料或储料是否足够，就可用这两个光电接近开关的信号状态反映出来。在控制程序中， 就可以利用该信号状态来判断底座和装料管中储料的情况，为实现自动控制奠定了硬件基础。供料单元中，用来检测工件不足或工件有无的漫射式光电接近开关选用OMRONOMRON 公司的 E3Z-LE3Z-L 型放大器内置型光电开关（细小光束型） 。该光电开关的外形和顶端面上的调节旋钮和显示灯如图 3-8 所示。 图 3-9 给出该光电开关的内部电路原理框图。 E3Z-L 光电开关电路原理图被推料缸推出的工件将落到物料台上。物料台面开有小孔，物料
8、台下面设有一个园柱形漫射式光电接近开关，工作时向上发出光线，从而透过小孔检测是否有工件存在， 以便向系统提供本单元物料台有无工件的信号。在输送单元的控制程序中，就可以利用该信号状态来判断是否需要驱动机械手装置来抓取此工件。该光电开关选用 OTS41OTS41 型。2.22.2 电磁阀组电磁阀组阀组，就是将多个阀与消声器、汇流板等集中在一起构成的一组控制阀的集成， 而每个阀的功能是彼此独立的。供料单元的阀组只使用两个由二位五通的带手控开关的单电控电磁阀，两个阀集中安装在汇流板上，汇流板中两个排气口末端均连接了消声器，消声器的作用是减少压缩空气在向大气排放时的噪声。阀组5 / 18的结构如图 3-
9、10 所示。本单元的两个阀分别对顶料气缸和推料气缸进行控制，以改变各自的动作状态。本单元所采用的电磁阀，带手动换向、加锁钮，有锁定（LOCK）和开启（PUSH）2 个位置。用小螺丝刀把加锁钮旋到在 LOCK 位置时，手控开关向下凹进去，不能进行手控操作。只有在 PUSH 位置，可用工具向下按，信号为“1” ，等同于该侧的电磁信号为“1” ；常态时，手控开关的信号为“0” 。在进行设备调试时，可以使用手控开关对阀进行控制，从而实现对相应气路的控制，以改变推料缸等执行机构的控制，达到调试的目的。2.32.3 转运模块转运模块它的功能是吸取工件，并将工件传送到下一个工作单元。转运模块主要由旋转气缸、
10、 摆臂、 真空吸盘、 真空压力检测传感器、 真空吸盘方向保持装置等组成。旋转气缸是摆臂的驱动装置，其转轴的最大转角为 180，转角可以根据需要进行调整。在转动气缸的两个极限位置上各装有一个磁感应式的接近开关，利用接近开关的信号状态来标识两个极限位置。真空吸盘用于抓取工件。吸盘内腔的负压（真空）是靠真空发生器产生的。真空检测传感器，它是具有开关量输出的真空压力检测装置，当进气口的气压小于一定的负压（真空）值时，传感器动作，输出开关量 1，同时 LED 点亮，否则，输出信号 0，LED 熄灭。真空吸盘方向保持装置，它的作用是：使真空吸盘在摆臂转动的过程中始终保持垂直向下的姿态，以使被运送的工件在运
11、送过程中不致翻转。它的工作原理是：旋转气缸固定在支架上，输出轴从固定齿轮的轴孔中穿过，并可自由转动，摆臂则固定在旋转气缸的转轴上； 摆臂的另一端安装有一个可以自由转动带有齿轮的吸嘴，吸嘴的齿轮与旋转气缸输出轴外围的固定齿轮通过一个同步带相连。6 / 18当旋转气缸驱动摆臂转动时，摆臂与固定齿轮之间形成相对运动，导致同步带的运动，通过同步带带动了吸嘴的转动；固定齿轮与活动齿轮的传动比为 1：1，这样摆臂转动的角度等于吸嘴转动的角度，因此，保证了吸嘴在摆臂转动的过程中始终保持方向不变。2.42.4 电磁阀组电磁阀组阀组， 就是将多个阀集中在一起构成的一组阀，而每个阀的功能是彼此独立的。 供料单元的
12、阀组只使用两个由二位五通的带手控开关的单电控电磁阀，两个阀集中安装在汇流板上，汇流板中两个排气口末端均连接了消声器，消声器的作用是减少压缩空气在向大气排放时的噪声。 本单元的两个阀分别对顶料气缸和推料气缸的气路进行控制，以改变各自的动作状态。本单元所采用的电磁阀， 带手动换向、 加锁钮， 有锁定 （LOCK） 和开启 （PUSH）2 个位置。用小螺丝刀把加锁钮旋到在 LOCK 位置时，手控开关向下凹进去，不能进行手控操作。只有在 PUSH 位置，可用工具向下按，信号为“1” ，等同于该侧的电磁信号为“1” ；常态时，手控开关的信号为“0” 。三、气动控制回路三、气动控制回路7 / 18 3.1
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- 关 键 词：
- 机电 一体化 模块化 控制系统
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