亚龙 YL-235A 光机电一体化

实训考核装置的介绍

◆ 整机的概述◆各个机构的介绍◆标准模块的介绍◆整机的安装调试◆示例程序的编写

亚龙 YL-235A 型光机电一体化实训考核装置

一 . 亚龙 YL—235A 整机概述

亚龙 YL-235A 型光机电一体化实训考核装置既包含了机电一体化专业所涉及的基础知识、专业知识和基本的机电技能要求，也体现了当前先进技术在生产实际中的应用。它为学生提供了一个典型的、可进行综合训练的工程环境，为学生构建了一个可充分发挥学生潜能和创造力的实践平台。在此平台上可实现知识的实际应用、技能的综合训练和实践动手能力的客观考核。

2. 系统的组成(1). 机构的组成

该装置主要由实训台、盘式下料机构、气动机械手搬运机构、传送分拣机构、接线端子排等组成，如下图所示：

实训台

盘 式 下 料机构

搬 运 机 械 手机构

传 送 分 拣机构

接 线 端子排

(2). 电气控制的组成

该装置的电气控制部分主要由电源模块、 PLC 模块、变频器模块、触摸屏模块、按钮模块、电磁阀、气缸以及各种传感器等组成，如下图所示：

电 源模块

PLC模块

变 频 器模块

按钮模块触摸屏

电磁阀 气缸 传感器

(3). 可以进行的实训项目

a. 自动检测技术应用实训

b. 气动技术应用实训

c. 可编程控制器编程实训

d. 变频器应用实训

e. 触摸屏应用实训

f. 自动控制技术教学与实训

g. 机械系统安装和调试实训

二 . 各个机构的介绍(1). 盘式下料机构

1. 料盘

2. 调 节支架

3. 直 流电机

4.物料5. 光 电 传感器6. 料 台机构

直流减速电机 技术参数：

转速６圈／ min

额定电压 24V±10

空栽电流 ≤60mA

负载电流 ≤300mA

正常使用：电机两个接线端子接入直流电压为 24V。电机的正反转的切换取决于直流电的正负极的切换 。

光电传感器

漫射式光电接近开关是利用光照射到被测物体上后反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。

漫射式接近开关的工作原理

工作原理

送料机构的实际应用

搅拌机

粉碎机

送料机

(2). 气动机械手搬运机构1. 摆动

气缸2. 定位螺栓3. 气动手爪4 、 6 、 9. 磁性开关5. 标准气缸7. 节流阀8. 双联气缸10. 接近开关

11. 缓冲阀

12. 支架

标准气缸

注：气缸的正确运动使物料分到相应的位置，只要交换进出气的方向就能改变气缸的伸出（缩回）运动，气缸两侧的磁性开关可以识别气缸是否已经运动到位。

节流阀连接和调整原理示意

双联气缸

双活塞式气缸

气动手爪

摆动气缸

叶片式

齿 轮 齿条式

磁性开关的内部电路

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PLC 输入公共端，棕色引出线应连接到 PLC 输入端子。磁性开关的内部电路如上图虚线框内所示，为了防止实训时错误接线损坏磁性开关， YL-235A 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。

信号输出

PLC 公共端

双线圈电磁阀 ( 双向电磁阀 )

双向电磁阀示意图注：双向电控阀用来控制气缸进气和出气，从而实现气缸的伸出、缩回运动。电控阀内装的红色指示灯有正负极性，如果极性接反了也能正常工作，但指示灯不会亮。

单线圈电磁阀 ( 单向圈电磁阀 )

单相电磁阀示意图注： 单向电控阀用来控制气缸单个方向运动，实现气缸的伸出、缩回运动。与双向电控阀区别在双向电控阀初始位置是任意的可以随意控制两个位置，而单控阀初始位置是固定的只能控制一个方向。

气动元件动作分析

手爪控制示意图

机械手搬运机构的实际应用

(3). 传送分拣机构1. 磁性开关

2. 皮带输送机

3. 光电传感器

4. 落料口

5. 料槽

6. 接近开关

7. 光纤

8. 进气机构

9. 节流阀

10. 三相减速电机

11. 光纤放大器

12. 推料气缸

气源处理组件 ( 油水分离器 )

主要由手阀（进气开关）、

压力调节过滤器、弯头组成。

气源处理组件输入气源来自空气压缩机，所提供的压力为 0.6 ～ 1.0MPa, 输出压力为 0 ～ 0.8MPa 可调。输出的压缩空气送到各工作单元。

接近开关

检测距离 :2--4mm体积小 , 安装方便动作频率可高达 2500HZ极性保护和过载保护重复精度式 <5%额定电压 DC 10-30V额定电流 DC 200mA通态压降 3<2.5VDC空载消耗电流 DC <10mA

光电传感器检测距离 3-100mm具有灵敏调节，动作前后延长时间功能体积小，使用简单，性能稳定，寿命长，响应速度快，抗冲击，耐 振动，接受不受外界干扰等特点。广泛用于现代轻工 /机械 /冶金 /交通 /电力 / 纺织 /军工 / 烟草 /矿山等行业

额定电压 10-30VDC额定电流 200mA通态压降 <2.5VDC空载消耗电流 <10mA响应时间 <3mS保护电路极性保护 /短路保护浪涌保护

3. 光纤传感器

光纤传感器由光纤检测头、光纤放大器两部分组成，放大器和光纤检测头是分离的两个部分，光纤检测头的尾端部分分成两条光纤，使用时分别插入放大器的两个光纤孔。主要由光纤和放大器组成。

光纤传感器放大器单元的安装示意图

光纤传感器也是光电传感器的一种，相对于传统电量型传感器（热电偶、热电阻、压阻式、振弦式、磁电式），光纤传感器具有下述优点：抗电磁干扰、可工作于恶劣环境，传输距离远，使用寿命长，此外，由于光纤头具有较小的体积，所以可以安装在很小空间的地方。 光纤式光电接近开关的放大器的灵敏度调节范围较大。当光纤传感器灵敏度调得较小时，反射性较差的黑色物体，光电探测器无法接收到反射信号；而反射性较好的白色物体，光电探测器就可以接收到反射信号。反之，若调高光纤传感器灵敏度，则即使对反射性较差的黑色物体，光电探测器也可以接收到反射信号。从而可以通过调节灵敏度判别黑白两种颜色物体，将两种物料区分开，从而完成自动分拣工序

光纤传感器的调节说明

光纤传感器的原理图

物料传送和分拣机构的应用

传送机分拣机

生产流水线

三 . 标准模块的介绍(1). 电源模块

电源模块主要包括一个三相漏电保护开关、两位的单相电源插座。

其中三条火线、零线经过漏电保护开关被引导面板的安全插座上，地线也被相应引到面板的安全插座上。

该电源模块负责整个系统的供电。

采用三菱 FX2N-48MR 继电器输出，它有 24点输入， 24点输出，所有接口均引到面板的安全插座上，使用时用安全插线连接。

(2).PLC 模块

三菱E540-0.75KW 控制传送带电机转动，

所有接口采用安全插连接

(3). 变频器模块

24V 指示灯

复位按钮复位按钮

蜂鸣器蜂鸣器

转换开关转换开关

急停开关急停开关

自锁按钮自锁按钮

(4). 按钮模块

DC24V 电源

(5). 各个模块之间的电源连接a. 电 源

连接

b.PLC 连接

输入端 COM输 出 端 C

OM1

(1). 系统的工作流程

四 . 整机的安装调试

在触摸屏上按启动按扭后，装置进行复位过程，当装置复位到位后，由 PLC启动送料电机驱动放料盘旋转，物料由送料盘滑到物料检测位置，物料检测光电传感器检测；如果送料电机运行若干秒钟后，物料检测光电传感器仍未检测到物料，则说明送料机构已经无物料或故障，这时要停机并报警；当物料检测光电传感器检测到有物料，将给 PLC发出信号 ,由 PLC驱动机械手臂伸出手爪下降抓物，然后手爪提升臂缩回，手臂向右旋转到右限位，手臂伸出，手爪下降，将物料放到传送带上，落料口的物料检测传感器检测到物料后启动传送带输送物料，同时机械手按原来位置返回，进行下一个流程；传感器则根据物料的材料特性、颜色等特性进行辨别，分别由 PLC 控制相应电磁阀使气缸动作，对物料进行分拣。

(2). 安装步骤

a. 参照安装示意图将设备组装完成（见附图一）；

b. 根据实际情况将各个组件的衔接位置调节准确（特别是搬运机械手的抓取位置和放开位置）；

c. 将设备上的线（包括传感器、电机、电磁阀、磁性开关、警示灯等）按照引线图均引到接线端子上（可参考附图二）；

d. 根据实训控制原理图（见附图三），进行实训连接；

e. 确认上述连接无误后（特别是电源部分，不要有短路；传感器、磁性开关、警示灯的线参考注意事项）；

f. 连接通讯线缆，通过电脑进行控制程序的传送；

g. 程序传送完毕后，进行上电调试；

h. 启动之前要求各个气缸均要回到初始位置（机械手摆在左边，其余气缸全部缩回到位）；

转盘电机电正

手臂气缸伸出限位磁性传感器正

手爪提升气缸上限位磁性传感器正

手臂旋转左限位接近传感器正

推料二气缸伸出磁性传感器正

手爪磁性传感器正

警示灯电源负

警示灯电源正

指示灯信号公共端

驱动停止警示灯绿

驱动启动警示灯红

物料检测光电传感器正

电感式接近传感器正

电感式接近传感器输出

光电传感器正

光电传感器负

光电传感器输出 PE电机

手爪磁性传感器负

推料二气缸伸出磁性传感器负

推料二气缸缩回磁性传感器正

推料二气缸缩回磁性传感器负

推料一气缸伸出磁性传感器正

推料一气缸伸出磁性传感器负

推料一气缸缩回磁性传感器正

推料一气缸缩回磁性传感器负

手臂旋转左限位接近传感器负

手臂旋转左限位接近传感器输出

手臂旋转右限位接近传感器正

手臂旋转右限位接近传感器负

手臂旋转右限位接近传感器输出

手爪提升气缸上限位磁性传感器负

手爪提升气缸下限位磁性传感器正

手爪提升气缸下限位磁性传感器负

手臂气缸伸出限位磁性传感器负

手臂气缸缩回限位磁性传感器正

手臂气缸缩回限位磁性传感器负

转盘电机电负

物料检测光电传感器负

电感式接近传感器负

光纤传感器一正

光纤传感器一输出

光纤传感器一负

驱动手爪抓紧双向电控阀1

驱动手爪抓紧双向电控阀2

驱动推料一伸出单向电控阀1

驱动推料一伸出单向电控阀2

驱动手臂左转双向电控阀1

驱动手臂左转双向电控阀2

驱动手臂右转双向电控阀1

驱动手臂右转双向电控阀2

驱动手爪提升双向电控阀1

驱动手爪提升双向电控阀2

驱动手爪下降双向电控阀1

驱动手爪下降双向电控阀2

驱动手臂伸出双向电控阀1

驱动手臂伸出双向电控阀2

驱动手臂缩回双向电控阀1

驱动手臂缩回双向电控阀2

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物料检测光电传感器输出

　 　 　 　 　 　 　端 子 接 线 布 置 图

驱动推料二伸出单向电控阀1

驱动推料二伸出单向电控阀2

驱动推料三伸出单向电控阀1

驱动推料三伸出单向电控阀2

驱动手爪松开双向电控阀1

驱动手爪松开双向电控阀2

推料三气缸伸出磁性传感器正

推料三气缸伸出磁性传感器负

推料三气缸缩回磁性传感器正

推料三气缸缩回磁性传感器负

光纤传感器二正

光纤传感器二负

光纤传感器二输出

触摸屏电源正

触摸屏电源负

FX2N-48MR三菱

启动

气动手爪传感器

旋转左限位传感器

旋转右限位传感器

气动手臂伸出传感器

气动手臂缩回传感器

手爪提升限位传感器

手爪下降限位传感器

物料检测光电传感器

推料一伸出限位传感器

推料一缩回限位传感器

推料二伸出限位传感器

推料二缩回限位传感器

启动推料一传感器

启动推料二传感器

驱动转盘电机

驱动臂气缸伸出

驱动臂气缸缩回

驱动提升气缸下降

驱动提升气缸上升

驱动摆动气缸正转

驱动摆动气缸反转

驱动推料一伸出

驱动报警

驱动手爪夹紧

COM1

　 0V外部电源

COM5

接变器频低速

接变频器正转

接变频器

M

接端子启动绿色指示灯

接端子停止红色指示灯

驱动手爪松开

驱动推料二伸出

驱动推料三伸出

接指示灯公共端

COM2

COM3

COM4

停止

推料三伸出限位传感器

推料三缩回限位传感器

传送带入料检测光电传感器

启动推料三传感器

+24V外部电源

(3). 注意事项

a. 通电之前必须确认三相电的进线和模块的连接没有错误；

b. 连接线路过程中不该有短路、断路现象；

c. 三线制传感器的使用说明：棕色接 PLC本身的 +24V，蓝色接输入端的公共端 COM，黑色接控制输入端（以三菱主机为例）；

d. 两线制磁性开关的使用说明：棕色的接控制输入端，蓝色的接输入的公共端 COM （以三菱主机为例）；

e.警示灯的应用

警示灯：共有绿色和红色两种颜色。引出线五根，其中并在一起的两根粗线是电源线（红线接“ +24” ，黑红双色线接“GND” ），其余三根是信号控制线（棕色线为控制信号公共端，如果将控制信号线中的红色线和棕色线接通，则红灯闪烁，将控制信号线中的绿色线和棕色线接通，则绿灯闪烁）。

五 . 示例程序的编写(1). 盘式下料机构的控制

输入点

启动 X0

停止 X1

光电传感器 X2 输出点

直流电机 Y0

运行指示 Y1

停止指示 Y2

报警输出 Y3

按下启动按钮，如果光电传感器没有检测到物料，则直流电机运行，直到光电传感器检测到物料时停止运行，当电机持续运行若干时间后，传感器都未检测到物料，则说明料盘缺料或者出现故障，电机应停止报警输出。

动作要求 :

用到的基本指令、功能指令以及元件 :

LD 取

LDI 取反

AND 与

ANI 与非

OR 或

OUT 输出

SET 置位

RST 复位

ENG 结束

(2). 气动机械手搬运机构的控制

输入点

启动 X0

停止 X1

左限位 X2

右限位 X3

手爪抓紧标志 X4

手 爪 上限位 X5

手 爪 下限位 X6

手爪前限位 X7

手爪后限位 X10

输出点

手臂伸出驱动 Y0

手臂缩回驱动 Y1

手爪下降驱动 Y2

手爪上升驱动 Y3

手爪抓紧驱动 Y4

手爪松开驱动 Y5

运行指示 Y6

停止指示 Y7

动 作 要求 :

保证机械手在初始位置的条件下 ,按启动按钮 ,机械手按照伸出 --- 下降 ----夹紧 --- 上升 --- 缩回 ---右转 ---伸出 --- 下降 ---松开 --- 上升 ---缩回 ---左转的动作流程执行动作。

用到的基本指令、功能指令以及元件 :

LD 取

LDI 取反

AND 与

ANI 与非

OR 或

STL 步进梯形图开始

RET 步进梯形图结束

OUT 输出

SET 置位

RST 复位

ENG 结束

M 辅助继电器

S 状态

T 定时器

C 计数器

D 数据寄存器

(3). 传送分拣机构的控制 输入点

启动 X0

停止 X1

落料口检测 X2

接近开关 X3

光纤 1 X4

光纤 2 X5

推料 1前限位 X6

推料 1后限位 X7

推料 2前限位 X10

推料 2后限位 X11

推料 3前限位 X12

推料 3后限位 X13

输出点

正转驱动 Y0

反转驱动 Y1

高速驱动 Y2

中速驱动 Y3

低速驱动 Y4

推料 1 推出驱动 Y5

推料 2 推出驱动 Y6

推料 3 推出驱动 Y7

运行指示 Y10

停止指示 Y11

动 作 要求 : 在保证 3 个推料气缸均是缩回的状态下，按启动按钮后，落料口检测到物料时 , 启动传送带，根据传感器的检测信号，由相对应的推料气缸将物料推入料道，气缸缩回的同时，传送带停止运行。

用到的基本指令、功能指令以及元件 :

LD 取

LDI 取反

AND 与

ANI 与非

OR 或

OUT 输出

SET 置位

RST 复位

ENG 结束

M 辅助继电器

S 状态

T 定时器

C 计数器

D 数据寄存器

变频器的参数设置

序 号 参数代号 参数值 说 明1 P4 35 高速2 P5 20 中速3 P6 11 低速4 P7 5 加速时间5 P8 5 减速时间6 P14 0

7 P79 2 外部控制模式8 P80 默认 电动机的额定功率9 P82 默认 电动机的额定电流10 P83 默认 电动机的额定电压11 P84 默认 电动机的额定频率