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1、目 錄1 機(jī)電一體化簡介11.1 機(jī)電一體化技術(shù).11.2 機(jī)電一體化系統(tǒng)構(gòu)成與特點(diǎn).11.2.1 機(jī)電一體化系統(tǒng)構(gòu)成11.2.2 機(jī)電一體化系統(tǒng)的特點(diǎn)11.2 機(jī)電一體化現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 . 12 PCB板測繪與制圖42.1 測繪要求42.2 手繪原理圖42.3 Protel繪制原理圖生成PCB.42.4 PCB的繪制.5 2.4.1 Protel中原理圖的繪制.5 2.4.2 網(wǎng)絡(luò)表的生成.8 2.4.3 PCB的設(shè)計(jì)93 機(jī)床電路連接與調(diào)試133.1 三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制線路13 3.1.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的簡介.13 3.1.2 三相異步電機(jī)的工作原理.13 3.1.3 三相異步電機(jī)

2、正反轉(zhuǎn)控制的工作過程.133.2 三相異步電機(jī)反接制動(dòng)控制線路14 3.2.1 時(shí)間繼電器的簡介.15 3.2.2 時(shí)間繼電器的工作過程.15 3.2.3 三相異步電機(jī)反接制動(dòng)控制的工作過程153.3 時(shí)間繼電器自動(dòng)切換星形-三角形降壓啟動(dòng)控制的工作過程.16 3.3.1 星形-三角形降壓起動(dòng)的簡介.16 3.3.2 星形-三角形的注意事項(xiàng).16 3.3.3 時(shí)間繼電器自動(dòng)切換星形-三角形降壓起動(dòng)控制的工作過程.164 液壓、氣動(dòng)回路連接與調(diào)試174.1 FluidSIM氣動(dòng)仿真軟件的使用174.2 液壓回路仿真、連接與調(diào)試17 4.2.1 基本換向回路的連接與調(diào)試17 4.2.2 二級(jí)減壓回

3、路的連接與調(diào)試18 4.2.3 兩種速度換接回路的連接與調(diào)試204.2.4 順序動(dòng)作回路的連接與調(diào)試.214.3 氣動(dòng)回路仿真、連接與調(diào)試.22 4.3.1 基本換向回路的連接與調(diào)試.22 4.3.2 用行程閥的雙作用氣缸的自動(dòng)往復(fù)氣動(dòng)回路的連接與調(diào)試.23 4.3.3 氣動(dòng)鉆床回路的設(shè)計(jì)、連接與調(diào)試.24 4.3.4 氣動(dòng)機(jī)械手回路的設(shè)計(jì)、連接與調(diào)試. 265 自動(dòng)線MPS275.1 MPS功能27.5.2 MPS系統(tǒng)技術(shù)構(gòu)成與控制方式275.3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及各站功能275.4 上料檢測站的程序設(shè)計(jì)與運(yùn)行調(diào)試28 5.4.1 設(shè)備組成.28 5.4.2 I/O配置.30 5.4.3 程序設(shè)計(jì).

4、31 5.4.3.1 動(dòng)作流程分析31 5.4.3.2 程序的設(shè)計(jì)與編寫325.5 程序的調(diào)試335.6 搬運(yùn)站的程序設(shè)計(jì)與運(yùn)行調(diào)試345.6.1 設(shè)備組成.345.6.2 I/O配置36 5.6.3 程序設(shè)計(jì).37 5.6.3.1 動(dòng)作流程分析37 5.6.3.2 程序的設(shè)計(jì)與編寫375.7 程序的調(diào)試406 電工儀器儀表應(yīng)用426.1 儀器儀表介紹及使用方法426.1.1 示波器426.1.2 信號(hào)發(fā)生器466.1.3 萬用表486.1.4 鉗形表506.1.5 絕緣電阻表526.2 晶閘管調(diào)壓電路的測量.53實(shí)訓(xùn)總結(jié)55附錄56附錄1 PCB測繪原理圖56第 2 頁 共 56 頁1 機(jī)電

5、一體化簡介1.1 機(jī)電一體化技術(shù)機(jī)電一體化技術(shù)是在以微型計(jì)算機(jī)為代表的微電子技術(shù)、信息技術(shù)迅速發(fā)展向機(jī)械工業(yè)領(lǐng)域迅猛滲透并與機(jī)械電子技術(shù)深度結(jié)合的現(xiàn)代工業(yè)的基礎(chǔ)上，綜合應(yīng)用機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感測試技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)及軟件編程技術(shù)等群體技術(shù)，1.2 機(jī)電一體化系統(tǒng)構(gòu)成與特點(diǎn)機(jī)電一體化技術(shù)是將機(jī)械技術(shù)、電工電子技術(shù)、微電子技術(shù)、信息機(jī)電一體化技術(shù)、傳感器技術(shù)、接口技術(shù)、信號(hào)變換技術(shù)等多種技術(shù)進(jìn)行有機(jī)地結(jié)合，并綜合應(yīng)用到實(shí)際中去的綜合技術(shù)。是現(xiàn)代化的自動(dòng)生產(chǎn)設(shè)備幾乎可以說都是機(jī)電一體化的設(shè)備。1.2.1 機(jī)電一體化系統(tǒng)構(gòu)成機(jī)電一體化系統(tǒng)中一般由結(jié)構(gòu)組成要素、動(dòng)

6、力組成要素、運(yùn)動(dòng)組成要素、感知組成要素、職能組成要素五大組成要素有機(jī)結(jié)合而成。機(jī)械本體（結(jié)構(gòu)組成要素）是系統(tǒng)的所有功能要素的機(jī)械支持結(jié)構(gòu)，一般包括有機(jī)身、框架、支撐、聯(lián)接等。動(dòng)力驅(qū)動(dòng)部分（動(dòng)力組成要素）依據(jù)系統(tǒng)控制要求，為系統(tǒng)提供能量和動(dòng)力以使系統(tǒng)正常運(yùn)行。測試傳感部分（感知組成要素）對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行所需要的本身和外部環(huán)境的各種參數(shù)和狀態(tài)進(jìn)行檢測，并變成可識(shí)別的信號(hào)，傳輸給信息處理單元，經(jīng)過分析、處理后產(chǎn)生相應(yīng)的控制信息?？刂萍靶畔⑻幚聿糠郑毮芙M成要素）將來之測試傳感部分的信息及外部直接輸入的指令進(jìn)行集中、存儲(chǔ)、分析、加工處理后，按照信息處理結(jié)果和規(guī)定的程序與節(jié)奏發(fā)出相應(yīng)的指令，控制整個(gè)系統(tǒng)有目

7、的的運(yùn)行。執(zhí)行機(jī)構(gòu)（運(yùn)動(dòng)組成要素）根據(jù)控制及信息處理部分發(fā)出的指令，完成規(guī)定的動(dòng)作和功能。 機(jī)電一體化系統(tǒng)一般由機(jī)械本體、檢測傳感部分、電子控制單元、執(zhí)行器和動(dòng)力源5個(gè)組成部分構(gòu)成。1.2.2 機(jī)電一體化系統(tǒng)的特點(diǎn)構(gòu)成機(jī)電一體化系統(tǒng)的五大組成要素其內(nèi)部及相互之間都必須遵循結(jié)構(gòu)耦合、運(yùn)動(dòng)傳遞、信息控制與能量轉(zhuǎn)換四大原則。接口耦合：兩個(gè)需要進(jìn)行信息交換和傳遞的環(huán)節(jié)之間，由于信息模式不同（數(shù)字量與模擬量，串行碼與并行碼，連續(xù)脈沖與序列脈沖等）無法直接傳遞和交換，必須通過接口耦合來實(shí)現(xiàn)。而兩個(gè)信號(hào)強(qiáng)弱相差懸殊的環(huán)節(jié)之間，也必須通過接口耦合后，才能匹配。變換放大后的信號(hào)要在兩個(gè)環(huán)節(jié)之間可靠、快速、準(zhǔn)確的

8、交換、傳遞，必須遵循一致的時(shí)序、信號(hào)格式和邏輯規(guī)范才行，因此接口耦合時(shí)就必須具有保證信息的邏輯控制功能，使信息按規(guī)定的模式進(jìn)行交換與傳遞。 能量轉(zhuǎn)換：兩個(gè)需要進(jìn)行傳輸和交換的環(huán)節(jié)之間，由于模式不同而無法直接進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)換和交流，必須進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)換，能量的轉(zhuǎn)換包括執(zhí)行器，驅(qū)動(dòng)器和他們的不同類型能量的最優(yōu)轉(zhuǎn)換方法及原理。信息控制：在系統(tǒng)中，所謂智能組成要素的系統(tǒng)控制單元，在軟、硬件的保證下，完成信息的采集、傳輸、儲(chǔ)存、分析、運(yùn)算、判斷、決策，以達(dá)到信息控制的目的。對(duì)于智能化程度高的信息控制系統(tǒng)還包含了知識(shí)獲得、推理機(jī)制以及自學(xué)習(xí)功能等知識(shí)驅(qū)動(dòng)功能。運(yùn)動(dòng)傳遞：運(yùn)動(dòng)傳遞使構(gòu)成機(jī)電一體化系統(tǒng)各組成要素之

9、間，不同類型運(yùn)動(dòng)的變換與傳輸以及以運(yùn)動(dòng)控制為目的的優(yōu)化。1.3 機(jī)電一體化現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢機(jī)電一體化的發(fā)展大體可以分為三個(gè)階段:(1)20世紀(jì)60年代以前為第一階段,這一階段稱為初級(jí)階段。在這一時(shí)期,人們自覺不自覺地利用電子技術(shù)的初步成果來完善機(jī)械產(chǎn)品的性能。特別是在第二次世界大戰(zhàn)期間,戰(zhàn)爭刺激了機(jī)械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合,這些機(jī)電結(jié)合的軍用技術(shù),戰(zhàn)后轉(zhuǎn)為民用,對(duì)戰(zhàn)后經(jīng)濟(jì)的恢復(fù)起到了積極的作用。那時(shí),研制和開發(fā)從總體上看還處于自發(fā)狀態(tài)。由于當(dāng)時(shí)電子技術(shù)的發(fā)展尚未達(dá)到一定水平,機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)的結(jié)合還不可能廣泛和深入發(fā)展,已經(jīng)開發(fā)的產(chǎn)品也無法大量推廣。(2)20世紀(jì)7080年代為第二階段,可稱為蓬

10、勃發(fā)展階段。這一時(shí)期,計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展,為機(jī)電一體化的發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路和微型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn),為機(jī)電一體化的發(fā)展提供了充分的物質(zhì)基礎(chǔ)。這個(gè)時(shí)期的特點(diǎn)是:mechatronics一詞首先在日本被普遍接受,大約到20世紀(jì)80年代末期在世界范圍內(nèi)得到比較廣泛的承認(rèn);機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品得到了極大發(fā)展;各國均開始對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品給予很大的關(guān)注和支持。(3)20世紀(jì)90年代后期,開始了機(jī)電一體化技術(shù)向智能化方向邁進(jìn)的新階段,機(jī)電一體化進(jìn)入深入發(fā)展時(shí)期。一方面,光學(xué)、通信技術(shù)等進(jìn)入機(jī)電一體化,微細(xì)加工技術(shù)也在機(jī)電一體化中嶄露頭腳,出現(xiàn)了光機(jī)電一體化和微機(jī)電

11、一體化等新分支;另一方面,對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)的建模設(shè)計(jì)、分析和集成方法,機(jī)電一體化的學(xué)科體系和發(fā)展趨勢都進(jìn)行了深入研究。同時(shí),人工智能技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及光纖技術(shù)等領(lǐng)域取得的巨大進(jìn)步,為機(jī)電一體化技術(shù)開辟了發(fā)展的廣闊天地。這些研究,使機(jī)電一體化進(jìn)一步建立了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),并且逐漸形成完整的學(xué)科體系。我國是從20世紀(jì)80年代初才開始進(jìn)行這方面的研究和應(yīng)用。國務(wù)院成立了機(jī)電一體化領(lǐng)導(dǎo)小組,并將該技術(shù)列入“863計(jì)劃”中。在制定“九五”規(guī)劃和2010年發(fā)展綱要時(shí)充分考慮了國際上關(guān)于機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向和由此可能帶來的影響。許多大專院校、研究機(jī)構(gòu)及一些大中型企業(yè)對(duì)這一技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用做了大量的工作,取得

12、了一定成果。但與日本等先進(jìn)國家相比,仍有相當(dāng)差距。機(jī)電一體化是集機(jī)械、電子、光學(xué)、控制、計(jì)算機(jī)、信息等多學(xué)科的交叉綜合,它的發(fā)展和進(jìn)步依賴并促進(jìn)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展。機(jī)電一體化的主要發(fā)展方向大致有以下幾個(gè)方面:1.智能化智能化是21世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方向。人工智能在機(jī)電一體化的研究中日益得到重視,機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的智能化就是重要應(yīng)用之一。這里所說的“智能化”是對(duì)機(jī)器行為的描述,是在控制理論的基礎(chǔ)上,吸收人工智能、運(yùn)籌學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動(dòng)力學(xué)等新思想、新方法,使它具有判斷推理、邏輯思維及自主決策等能力,以求得到更高的控制目標(biāo)。誠然,使機(jī)電一體化產(chǎn)品具有與人完全

13、相同的智能,是不可能的,也是不必要的。但是,高性能、高速度的微處理器使機(jī)電一體化產(chǎn)品賦有低級(jí)智能或者人的部分智能,則是完全可能而且必要的。2.模塊化模塊化是一項(xiàng)重要而艱巨的工程。由于機(jī)電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多,研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、電氣接口、動(dòng)力接口和環(huán)境接口等的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元是一項(xiàng)十分復(fù)雜但又非常重要的事情。如研制集減速、智能調(diào)速、電機(jī)于一體的動(dòng)力單元,具有視覺、圖像處理、識(shí)別和測距等功能的控制單元,以及各種能完成典型操作的機(jī)械裝置等。有了這些標(biāo)準(zhǔn)單元就可迅速開發(fā)出新產(chǎn)品,同時(shí)也可以擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。為了達(dá)到以上目的,還需要制定各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn),以便于各部件、單元的匹配。由于利益沖突,近

14、期很難制定出國際或國內(nèi)這方面的標(biāo)準(zhǔn),但可以通過組建一些大企業(yè)逐漸形成。顯然,從電氣產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化帶來的好處可以肯定,無論是對(duì)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)電一體化單元的企業(yè),還是對(duì)生產(chǎn)機(jī)電一體化產(chǎn)品的企業(yè),模塊化將給機(jī)電一體化企業(yè)帶來美好的前程。3.網(wǎng)絡(luò)化20世紀(jì)90年代,計(jì)算機(jī)技術(shù)等的突出成就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起和飛速發(fā)展給科學(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)、政治、軍事、教育等日常生活都帶來了巨大的變革。各種網(wǎng)絡(luò)將全球經(jīng)濟(jì)、生產(chǎn)連成一片,企業(yè)間的競爭也將全球化。機(jī)電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來,只要其功能獨(dú)到、質(zhì)量可靠,很快就會(huì)暢銷全球。由于網(wǎng)絡(luò)的普及,基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾,而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身

15、就是機(jī)電一體化產(chǎn)品。現(xiàn)場總線和局域網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用使家用電器網(wǎng)絡(luò)化已成大勢,利用家庭網(wǎng)絡(luò)(home net)將各種家用電器連接成以計(jì)算機(jī)為中心的計(jì)算機(jī)集成家電系統(tǒng)(computer integrated appliance system,CIAS),能使人們呆在家里就可分享各種高技術(shù)帶來的便利與快樂。因此,機(jī)電一體化產(chǎn)品無疑將朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。4.微型化微型化興起于20世紀(jì)80年代末,指的是機(jī)電一體化向微型機(jī)器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢。國外稱其為微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS),泛指幾何尺寸不超過1cm3的機(jī)電一體化產(chǎn)品,并向微米、納米級(jí)發(fā)展。微機(jī)電一體化產(chǎn)品體積小,耗能少,運(yùn)動(dòng)靈活,在生物醫(yī)療、軍事、信

16、息等方面具有無可比擬的優(yōu)勢。微機(jī)電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機(jī)械技術(shù)。微機(jī)電一體化產(chǎn)品的加工采用精細(xì)加工技術(shù),即超精密技術(shù),它包括光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)兩類。5.環(huán)?；I(yè)的發(fā)達(dá)給人們生活帶來巨大變化。一方面,物質(zhì)豐富,生活舒適;另一方面,資源減少,生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重污染。于是,人們呼吁保護(hù)環(huán)境資源,回歸自然。綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲下應(yīng)運(yùn)而生,綠色化是時(shí)代的趨勢。綠色產(chǎn)品在其設(shè)計(jì)、制造、使用和銷毀的生命過程中,符合特定的環(huán)境保護(hù)和人類健康的要求,對(duì)生態(tài)環(huán)境無害或危害極少,資源利用率極高。設(shè)計(jì)綠色的機(jī)電一體化產(chǎn)品,具有遠(yuǎn)大的發(fā)展前景。機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指,使用時(shí)不污染生態(tài)環(huán)境,報(bào)廢后能回收利用。

17、6.系統(tǒng)化系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)一步采用開放式和模式化的總線結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)可以靈活組態(tài),進(jìn)行任意剪裁和組合,同時(shí)尋求實(shí)現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。表現(xiàn)之二是通信功能的大大加強(qiáng)。一般除RS232外,還有RS485等智能化通信接口。未來的機(jī)電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系,機(jī)電一體化的人格化有兩層含義:一層是如何賦予機(jī)電一體化產(chǎn)品人的智能、情感、人性等等,顯得越來越重要,特別是對(duì)家用機(jī)器人,其高層境界就是人機(jī)一體化;另一層是模仿生物機(jī)理,研制出各種機(jī)電一體化產(chǎn)品。事實(shí)上,許多機(jī)電一體化產(chǎn)品都是受動(dòng)物的啟發(fā)而研制出來的。綜上所述,機(jī)電一體化的出現(xiàn)不是孤立的,它是許多科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶,是

18、社會(huì)生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求和產(chǎn)物。當(dāng)然,與機(jī)電一體化相關(guān)的技術(shù)還有很多,并且隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,各種技術(shù)相互融合的趨勢將越來越明顯,機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展前景也將越來越光明。14- 14 -2 PCB板測繪與制圖2.1 測繪要求 根據(jù)給定的單層印刷電路板繪制原理圖，并使用Protel 99se軟件重新生成雙層布線的PCB。2.2 手繪原理圖 保證電路性能指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)；滿足結(jié)構(gòu)工藝的要求；有利于設(shè)備的裝備與維修（圖見附錄1）2.3 Protel繪制原理圖生成PCB一般PCB基本設(shè)計(jì)流程如下：前期準(zhǔn)備-PCB結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)-PCB布局-布線-布線優(yōu)化和絲印-網(wǎng)絡(luò)和DRC檢查和結(jié)構(gòu)檢查-制版。 一：前

19、期準(zhǔn)備。這包括準(zhǔn)備元件庫和原理圖。在進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)之前，首先要準(zhǔn)備好原理圖SCH的元件庫和PCB的元件庫。元件庫可以用peotel 自帶的庫，但一般情況下很難找到合適的，最好是自己根據(jù)所選器件的標(biāo)準(zhǔn)尺寸資料自己做元件庫。原則上先做PCB的元件庫，再做SCH的元件庫。PCB的元件庫要求較高，它直接影響板子的安裝；SCH的元件庫要求相對(duì)比較松，只要注意定義好管腳屬性和與PCB元件的對(duì)應(yīng)關(guān)系就行。二：PCB結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。這一步根據(jù)已經(jīng)確定的電路板尺寸和各項(xiàng)機(jī)械定位，在PCB 設(shè)計(jì)環(huán)境下繪制PCB板面，并按定位要求放置所需的接插件、按鍵/開關(guān)、螺絲孔、裝配孔等等。并充分考慮和確定布線區(qū)域和非布線區(qū)域（如螺

20、絲孔周圍多大范圍屬于非布線區(qū)域）。三：PCB布局。布局說白了就是在板子上放器件。這時(shí)如果前面講到的準(zhǔn)備工作都做好的話，就可以在原理圖上生成網(wǎng)絡(luò)表（Design-Create Netlist），之后在PCB圖上導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表（Design-Load Nets）。就看見器件嘩啦啦的全堆上去了，各管腳之間還有飛線提示連接。然后就可以對(duì)器件布局了。 需要特別注意，在放置元器件時(shí)，一定要考慮元器件的實(shí)際尺寸大?。ㄋ济娣e和高度）、元器件之間的相對(duì)位置，以保證電路板的電氣性能和生產(chǎn)安裝的可行性和便利性同時(shí)，應(yīng)該在保證上面原則能夠體現(xiàn)的前提下，適當(dāng)修改器件的擺放，使之整齊美觀，如同樣的器件要擺放整齊、方向一致，

21、不能擺得“錯(cuò)落有致” 。這個(gè)步驟關(guān)系到板子整體形象和下一步布線的難易程度，所以一點(diǎn)要花大力氣去考慮。布局時(shí)，對(duì)不太肯定的地方可以先作初步布線，充分考慮。四：布線。布線是整個(gè)PCB設(shè)計(jì)中最重要的工序。這將直接影響著PCB板的性能好壞。在PCB的設(shè)計(jì)過程中，布線一般有這么三種境界的劃分：首先是布通，這時(shí)PCB設(shè)計(jì)時(shí)的最基本的要求。如果線路都沒布通，搞得到處是飛線，那將是一塊不合格的板子，可以說還沒入門。其次是電器性能的滿足。這是衡量一塊印刷電路板是否合格的標(biāo)準(zhǔn)。這是在布通之后，認(rèn)真調(diào)整布線，使其能達(dá)到最佳的電器性能。接著是美觀。假如你的布線布通了，也沒有什么影響電器性能的地方，但是一眼看過去雜亂無

22、章的，加上五彩繽紛、花花綠綠的，那就算你的電器性能怎么好，在別人眼里還是垃圾一塊。這樣給測試和維修帶來極大的不便。布線要整齊劃一，不能縱橫交錯(cuò)毫無章法。這些都要在保證電器性能和滿足其他個(gè)別要求的情況下實(shí)現(xiàn)，否則就是舍本逐末了。五：布線優(yōu)化和絲印?！皼]有最好的，只有更好的”！不管你怎么挖空心思的去設(shè)計(jì)，等你畫完之后，再去看一看，還是會(huì)覺得很多地方可以修改的。一般設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)是：優(yōu)化布線的時(shí)間是初次布線的時(shí)間的兩倍。感覺沒什么地方需要修改之后，就可以鋪銅了（Place-polygon Plane）。鋪銅一般鋪地線（注意模擬地和數(shù)字地的分離），多層板時(shí)還可能需要鋪電源。對(duì)于絲印，要注意不能被器件擋住或

23、被過孔和焊盤去掉。同時(shí)，設(shè)計(jì)時(shí)正視元件面，底層的字應(yīng)做鏡像處理，以免混淆層面。六：網(wǎng)絡(luò)和DRC檢查和結(jié)構(gòu)檢查。首先，在確定電路原理圖設(shè)計(jì)無誤的前提下，將所生成的PCB網(wǎng)絡(luò)文件與原理圖網(wǎng)絡(luò)文件進(jìn)行物理連接關(guān)系的網(wǎng)絡(luò)檢查（NETCHECK），并根據(jù)輸出文件結(jié)果及時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行修正，以保證布線連接關(guān)系的正確性；網(wǎng)絡(luò)檢查正確通過后，對(duì)PCB設(shè)計(jì)進(jìn)行DRC檢查，并根據(jù)輸出文件結(jié)果及時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行修正，以保證PCB布線的電氣性能。最后需進(jìn)一步對(duì)PCB的機(jī)械安裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢查和確認(rèn)。七：制版。在此之前，最好還要有一個(gè)審核的過程。PCB設(shè)計(jì)是一個(gè)考心思的工作，誰的心思密，經(jīng)驗(yàn)高，設(shè)計(jì)出來的板子就好。所以設(shè)計(jì)時(shí)要極其

24、細(xì)心，充分考慮各方面的因數(shù)（比如說便于維修和檢查這一項(xiàng)很多人就不去考慮），精益求精，就一定能設(shè)計(jì)出一個(gè)好板子。2.4 PCB的繪制2.4.1 Protel中原理圖的繪制PCB繪制是根據(jù)已有的一片PCB板子進(jìn)行繪制。原理圖的繪制可根據(jù)以下步驟進(jìn)行：（1）打開Protel 99SE 軟件（2）新建文件 點(diǎn)擊New新建文件（3）選擇路徑并命名選擇路徑并命名（4）新建原理圖文件新建原理圖文件（5）添加元件庫添加元件庫（6）添加元件添加元件（7）通過添加元件和連接導(dǎo)線通過添加元件和連接導(dǎo)線2.4.2 網(wǎng)絡(luò)表的生成 點(diǎn)擊DesignCreate NetlistOK 這樣就生成了網(wǎng)絡(luò)表生成網(wǎng)絡(luò)表 網(wǎng)絡(luò)表2.

25、4.3 PCB的設(shè)計(jì)(1) 通過向?qū)蒔CB板子圖2.11 通過向?qū)?（2）向?qū)гO(shè)置完成后，點(diǎn)擊DesignLoad NetsBrowse添加網(wǎng)絡(luò)表圖2.13導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表（3）如果沒有錯(cuò)誤就可以生成PCB，擊Execute按鈕。圖2.14 導(dǎo)入后沒有錯(cuò)誤 點(diǎn)擊Execute（4）把元件排列整齊，并且要保證交叉線盡量的少。圖2.15 排列元器件（5）進(jìn)行布線 圖2.16開始布線 圖2.17布線操作 圖2.18 生成完成PCB繪制3 機(jī)床電路連接與調(diào)試我們要通過機(jī)床電路的實(shí)訓(xùn)進(jìn)一步熟悉機(jī)床控制電路的基本環(huán)節(jié)，學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)和安裝簡單的機(jī)床電氣控制系統(tǒng)，3.1 三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制線路三相異步電機(jī)

26、可逆運(yùn)轉(zhuǎn)（正反轉(zhuǎn)）控制電路圖3.1.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的簡介與單相異步電動(dòng)機(jī)相比，三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行性能好，并可節(jié)省各種材料。按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的不同，三相異步電動(dòng)機(jī)可分為籠式和繞線式兩種。籠式轉(zhuǎn)子的異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、重量輕、價(jià)格便宜，得到了廣泛的應(yīng)用，其主要缺點(diǎn)是調(diào)速困難。繞線式三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子和定子一樣也設(shè)置了三相繞組并通過滑環(huán)、電刷與外部變阻器連接。調(diào)節(jié)變阻器電阻可以改善電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)性能和調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。3.1.2 三相異步電機(jī)的工作原理當(dāng)向三相定子繞組中通過入對(duì)稱的三相交流電時(shí)，就產(chǎn)生了一個(gè)以同步轉(zhuǎn)速n1沿定子和轉(zhuǎn)子內(nèi)圓空間作順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場。由于旋轉(zhuǎn)磁場以n1轉(zhuǎn)速旋

27、轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體開始時(shí)是靜止的，故轉(zhuǎn)子導(dǎo)體將切割定子旋轉(zhuǎn)磁場而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢（感應(yīng)電動(dòng)勢的方向用右手定則判定）。由于轉(zhuǎn)子導(dǎo)體兩端被短路環(huán)短接，在感應(yīng)電動(dòng)勢的作用下，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中將產(chǎn)生與感應(yīng)電動(dòng)勢方向基本一致的感生電流。轉(zhuǎn)子的載流導(dǎo)體在定子磁場中受到電磁力的作用（力的方向用左手定則判定）。電磁力對(duì)轉(zhuǎn)子軸產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子沿著旋轉(zhuǎn)磁場方向旋轉(zhuǎn)。通過上述分析可以總結(jié)出電動(dòng)機(jī)工作原理為：當(dāng)電動(dòng)機(jī)的三相定子繞組（各相差120度電角度），通入三相對(duì)稱交流電后，將產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場，該旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子繞組，從而在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電流（轉(zhuǎn)子繞組是閉合通路），載流的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體在定子旋轉(zhuǎn)磁場作用下將產(chǎn)生電磁力，從而在

28、電機(jī)轉(zhuǎn)軸上形成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，并且電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向與旋轉(zhuǎn)磁場方向相同。3.1.3 三相異步電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制的工作過程1 控制線路通電:合上空氣開關(guān)QS 2 電動(dòng)機(jī)M正轉(zhuǎn):按下SB2SB2(5-7)常開開關(guān)閉合，同時(shí)SB2(13-15)常閉開關(guān)斷開KM1線圈得電KM1主觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)M正轉(zhuǎn)；同時(shí)KM1(5-7)常開觸點(diǎn)閉合，自鎖；同時(shí)KM1(15-17)常閉觸點(diǎn)斷開，電氣互鎖斷開反轉(zhuǎn)控制電路，保證KM2不得電3 電動(dòng)機(jī)M反轉(zhuǎn):按下SB3SB(5-13)常開開關(guān)閉合，同時(shí)SB3(7-9)常閉開關(guān)斷開KM2線圈得電KM2主觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)M反轉(zhuǎn)；同時(shí)KM2(5-13)常開觸點(diǎn)閉合，自鎖；同時(shí)K

29、M2(9-11)常閉觸點(diǎn)斷開，電氣互鎖斷開正轉(zhuǎn)控制電路，保證KM1不得電4 電動(dòng)機(jī)M停轉(zhuǎn):按下SB1KM1和KM2線圈均不得電電動(dòng)機(jī)M停止三相異步電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制接線圖（實(shí)物接線）3.2 三相異步電機(jī)反接制動(dòng)控制線路2三相異步電機(jī)反轉(zhuǎn)制動(dòng)主電路及控制 圖3.23.2.1 時(shí)間繼電器的簡介時(shí)間繼電器是一種利用電磁原理或機(jī)械原理實(shí)現(xiàn)延時(shí)控制的自動(dòng)開關(guān)裝置。它的種類很多，有空氣阻尼型、電動(dòng)型和電子型和其他型等3.2.2 時(shí)間繼電器的工作過程在交流電路中常采用空氣阻尼型時(shí)間繼電器 ,它是利用空氣通過小孔節(jié)流的原理來獲得延時(shí)動(dòng)作的。它由電磁系統(tǒng)、延時(shí)機(jī)構(gòu)和觸點(diǎn)三部分組成。 時(shí)間繼電器可分為通電延時(shí)型和斷電

30、延時(shí)型兩種類型。 空氣阻尼型時(shí)間繼電器的延時(shí)范圍大(有0.460s和0.4180s兩種) ，它結(jié)構(gòu)簡單,但準(zhǔn)確度較低。 當(dāng)線圈通電（電壓規(guī)格有ac380v、ac220v或dc220v、dc24v等）時(shí)，銜鐵及托板被鐵心吸引而瞬時(shí)下移，使瞬時(shí)動(dòng)作觸點(diǎn)接通或斷開。但是活塞桿和杠桿不能同時(shí)跟著銜鐵一起下落，因?yàn)榛钊麠U的上端連著氣室中的橡皮膜，當(dāng)活塞桿在釋放彈簧的作用下開始向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，橡皮膜隨之向下凹, 上面空氣室的空氣變得稀薄而使活塞桿受到阻尼作用而緩慢下降。經(jīng)過一定時(shí)間，活塞桿下降到一定位置，便通過杠桿推動(dòng)延時(shí)觸點(diǎn)動(dòng)作，使動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開，動(dòng)合觸點(diǎn)閉合。從線圈通電到延時(shí)觸點(diǎn)完成動(dòng)作，這段時(shí)間就是繼電器

31、的延時(shí)時(shí)間。延時(shí)時(shí)間的長短可以用螺釘調(diào)節(jié)空氣室進(jìn)氣孔的大小來改變。吸引線圈斷電后，繼電器依靠恢復(fù)彈簧的作用而復(fù)原?？諝饨?jīng)出氣孔被迅速排出。3.2.3 三相異步電機(jī)反接制動(dòng)控制的工作過程如圖3.2示，為反轉(zhuǎn)制動(dòng)控制電路，其工作過程如下：1 控制線路通電:合上空氣開關(guān)QS 2 電動(dòng)機(jī)M正轉(zhuǎn):按下SB2SB2常開開關(guān)閉合KM1線圈得電KM1主觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)M正轉(zhuǎn)，同時(shí)KM1常閉觸點(diǎn)斷開，電器互鎖斷開反轉(zhuǎn)控制電路，保證KM2不得電3 電動(dòng)機(jī)M反轉(zhuǎn)制動(dòng):按下SB1SB1常閉觸點(diǎn)斷開，常開觸點(diǎn)閉合KM1線圈失電KM1常開觸點(diǎn)斷開，斷開反轉(zhuǎn)控制電路；閉觸點(diǎn)閉合KM2線圈得電KM2主觸電閉合，改變定子繞組中

32、三相電源的相序，產(chǎn)生一個(gè)與電機(jī)正轉(zhuǎn)慣性矩相反的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，使電機(jī)快速降速，同時(shí)KT線圈得電一段時(shí)間，KT的延時(shí)斷開觸點(diǎn)斷開KM2線圈失電，KT線圈失電KM2主觸點(diǎn)斷開，KT延時(shí)觸點(diǎn)閉合圖3.2 三相異步電機(jī)反接制動(dòng)控制接線圖（實(shí)物接線）3.3 時(shí)間繼電器自動(dòng)切換星形-三角形降壓啟動(dòng)控制的工作過程時(shí)間繼電器自動(dòng)切換星形-三角形降壓起動(dòng)控制電路圖 圖3.33.3.1 星形-三角形降壓起動(dòng)的簡介Y降壓起動(dòng)也稱為星形三角形降壓起動(dòng)，簡稱星三角降壓起動(dòng)。這一線路的設(shè)計(jì)思想仍是按時(shí)間原則控制起動(dòng)過程。所不同的是，在起動(dòng)時(shí)將電動(dòng)機(jī)定子繞組接成星形，每相繞組承受的電壓為電源的相電壓（220V），減小了起動(dòng)電流對(duì)

33、電網(wǎng)的影響。而在其起動(dòng)后期則按預(yù)先整定的時(shí)間換接成三角形接法，每相繞組承受的電壓為電源的線電壓（380V），電動(dòng)機(jī)進(jìn)入正常運(yùn)行。凡是正常運(yùn)行時(shí)定子繞組接成三角形的鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)，均可采用這種線路。3.3.2 星形-三角形的注意事項(xiàng)1、電機(jī)的額定電壓為380V的才能星形三角形； 2、最好在主回路中用空開，因?yàn)樾切闻c三角形運(yùn)行時(shí)可能方向不一致。3.3.3 時(shí)間繼電器自動(dòng)切換星形-三角形降壓起動(dòng)控制的工作過程如圖3.3，三角形-星形降壓起動(dòng)控制線路，其工作過程如下：1 控制線路通電:合上空氣開關(guān)QS2 電動(dòng)機(jī)M啟動(dòng)：按下SB2KM線圈得電，并通過KM常開輔助觸點(diǎn)自鎖，同時(shí)，KM3線圈得電、KT線圈

34、得電KM的主觸電閉合，KM3的主觸電閉合，KM3常閉觸點(diǎn)斷開,電氣互鎖定子繞組連接成Y一段時(shí)間，KT常開延時(shí)閉合觸點(diǎn)閉合、常閉延時(shí)斷開觸點(diǎn)斷開KM3線圈失電KM3主觸點(diǎn)斷開、常閉觸點(diǎn)復(fù)位KM2線圈得電KM2主觸點(diǎn)閉合、常開輔助觸點(diǎn)閉合，自鎖；KM2常閉觸點(diǎn)斷開，電氣互鎖定子繞組自動(dòng)接成三角形；KT線圈失電KT常開延時(shí)閉合觸點(diǎn)斷開、常閉延時(shí)斷開觸點(diǎn)閉合圖3.3 星形-三角形降壓起動(dòng)控制接線圖（實(shí)物接線）4 液壓、氣動(dòng)回路連接與調(diào)試4.1FluidSIM液壓仿真軟件的使用FluidSIM由德國Festo公司和Paderborn大學(xué)聯(lián)合開發(fā)，專門用于液壓、氣壓傳動(dòng)及電液壓、電氣動(dòng)的教學(xué)培訓(xùn)軟件，F(xiàn)l

35、uidSIM分為FluidSIM-H和FluidSIM-P兩個(gè)軟件，其中FluidSIM-H用于液壓傳動(dòng)技術(shù)的模擬仿真與排障，而FluidSIM-P用于氣壓傳動(dòng)。FluidSIM軟件既可以與Festo Didactic GmbH&Co設(shè)備一起使用，也可以單獨(dú)使用。FluidSIM仿真軟件的特點(diǎn)(1)專業(yè)的繪圖功能FluidSIM軟件的CAI功能是和回路的仿真功能緊密聯(lián)系在一起，這是一般通用的計(jì)算機(jī)輔助繪圖軟件如AutoCAD等不具備的，該類通用軟件繪制專業(yè)圖形時(shí)往往效率不高。它的圖庫中有100多種標(biāo)準(zhǔn)液壓、電氣、啟動(dòng)元件。在繪圖室可把圖庫中的元件直接拖到制圖區(qū)生成該元件的原理圖，各種元件接口間

36、回路的鏈接，只需在兩個(gè)連接點(diǎn)之間按住鼠標(biāo)左鍵移動(dòng)，即可生成所需的回路。該軟件的另一個(gè)有點(diǎn)是它的查錯(cuò)功能，例如在繪圖過程中，F(xiàn)luidSIM軟件將檢查各元件之間的連接是否可行，較大地提高了繪制原理圖的工作效率。(2)系統(tǒng)的仿真功能FluidSIM軟件可以對(duì)繪制好的回路進(jìn)行仿真，通過強(qiáng)大的仿真功能可以實(shí)現(xiàn)顯示和控制回路的動(dòng)作，因此可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)涉及中存在的錯(cuò)誤，幫助我們涉及出結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、效率較高的最優(yōu)回路。在仿真中我們還可以觀察到各元件的物理量值，如液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度、輸出力、節(jié)流閥的開度等，這樣能夠預(yù)先了解回路的動(dòng)態(tài)特性，從而正確的估計(jì)回路實(shí)際運(yùn)行時(shí)的工作狀態(tài)。另外該軟件在方針是還可顯示回路

37、中關(guān)鍵元件的狀態(tài)量如液壓缸活塞桿的位置、換向閥的位置、壓力表的壓力、流量計(jì)的流量。這些參數(shù)對(duì)設(shè)計(jì)液壓電氣控制系統(tǒng)是非常重要的，從而充分發(fā)揮了時(shí)間在設(shè)計(jì)中的導(dǎo)向作用。(3)綜合演示功能FluidSIM軟件包含了豐富的教學(xué)資料，提供了各種液壓電氣元件的符號(hào)、實(shí)物圖片、工作原理剖視圖和詳細(xì)的功能描述。一些重要元器件的剖視圖可以進(jìn)行動(dòng)畫播放，逼真地模擬這些原件工作過程及原理。該軟件還具有多個(gè)教學(xué)影片，講授了重要液壓電氣回路和液壓電氣元件的使用方法及應(yīng)用場合，有利與我們對(duì)液壓電氣技術(shù)的理解和掌握9。4.2 液壓回路仿真、連接與調(diào)試4.2.1 基本換向回路的連接與調(diào)試原理圖接線圖調(diào)試圖4.2.2 二級(jí)減壓

38、回路的連接與調(diào)試原理圖接線圖調(diào)試圖4.2.3 兩種速度換接回路的連接與調(diào)試原理圖接線圖速度換接回路實(shí)物圖4.2.4 順序動(dòng)作回路的連接與調(diào)試原理圖接線圖調(diào)試圖4.3 氣動(dòng)回路仿真、連接與調(diào)試4.3.1 基本換向回路的連接與調(diào)試用二位五通雙氣控?fù)Q向閥1V3控制氣缸1A1運(yùn)動(dòng)，手動(dòng)換向閥1S1和1S2控制1V3閥換位，氣缸運(yùn)動(dòng)速度可用單向節(jié)流閥1V1和1V2調(diào)節(jié)。基本換向原理圖基本換向?qū)嵨飯D4.3.2 用行程閥的雙作用氣缸的自動(dòng)往復(fù)氣動(dòng)回路的連接與調(diào)試原理圖調(diào)試圖4.3.3 氣動(dòng)鉆床回路的設(shè)計(jì)、連接與調(diào)試氣動(dòng)鉆床的簡圖氣動(dòng)鉆床的工作過程信號(hào)動(dòng)作圖 氣動(dòng)鉆床是一種采用氣動(dòng)鉆削頭完成（主軸旋轉(zhuǎn)）、再由

39、氣動(dòng)滑臺(tái)提供進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的鉆床。本文介紹的氣動(dòng)鉆床氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)，是用氣壓傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和送料、夾緊等輔助運(yùn)動(dòng)。這個(gè)系統(tǒng)有三個(gè)氣缸，分別為：送料缸A、夾緊缸B和鉆削缸C。其動(dòng)作如圖所示。信號(hào)動(dòng)作圖（X/D圖）邏輯原理圖根據(jù)圖2中執(zhí)行信號(hào)的邏輯表達(dá)式繪出邏輯原理圖，如圖3所示調(diào)試圖實(shí)物圖4.3.4氣動(dòng)機(jī)械手回路的設(shè)計(jì)、連接與調(diào)試氣動(dòng)機(jī)械手一個(gè)動(dòng)作循環(huán)過程：上升左行下降夾緊上升右行 下降松開氣動(dòng)機(jī)械手組成：水平缸、夾緊缸、垂直缸調(diào)試圖5 自動(dòng)線MPS5.1 MPS功能我們本次實(shí)訓(xùn)的自動(dòng)線MPS是企業(yè)里的自動(dòng)線的縮小版。讓我們模擬下企業(yè)里的流程，讓我們熟悉企業(yè)中的自動(dòng)線是怎么實(shí)現(xiàn)的。5.2 MPS系統(tǒng)技

40、術(shù)構(gòu)成與控制方式1、機(jī)械本體系統(tǒng)：它是自動(dòng)化設(shè)備及生產(chǎn)線的機(jī)械主體結(jié)構(gòu)和各功能系統(tǒng)的支撐部件。它是在原有機(jī)械產(chǎn)品中增加電子裝置，或用電子裝置取代原有機(jī)械部件構(gòu)成的。2、檢測傳感系統(tǒng)：獲取信息，對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大、變換、顯示和記錄等。將獲取的信息或狀態(tài)參數(shù)反饋輸送至信號(hào)處理及控制系統(tǒng)。3、信號(hào)處理和控制系統(tǒng)：自動(dòng)控制系統(tǒng)將檢測系統(tǒng)送來的信號(hào)進(jìn)行綜合處理或運(yùn)算，并與預(yù)先輸入的系統(tǒng)優(yōu)化指標(biāo)進(jìn)行比較，經(jīng)過分析和判斷后，發(fā)出執(zhí)行命令，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作。使用的工業(yè)控制器：可編程序控制器4、執(zhí)行系統(tǒng)：執(zhí)行各種指令，完成預(yù)期的動(dòng)作，由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和執(zhí)行元件組成。本系統(tǒng)執(zhí)行部分有：普通直流電動(dòng)機(jī)、直流伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)

41、、電磁閥、接觸器、指示燈等。5、動(dòng)力源系統(tǒng)：向機(jī)電產(chǎn)品的各功能系統(tǒng)供應(yīng)能量，以驅(qū)動(dòng)它們進(jìn)行各種運(yùn)動(dòng)及操作。本系統(tǒng)的動(dòng)力源為電力源和氣壓源。5.3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及各站功能安 裝 站搬 運(yùn) 站加 工 站安裝搬運(yùn)站分 類 站上料檢測站154236各站功能第一站上料檢測站回傳上料臺(tái)將工件依次送到檢測工位提升裝置將工件提升并檢測工件顏色第二站搬運(yùn)站將工件從上站搬至下一站第三站加工站用回轉(zhuǎn)工作臺(tái)將工件在四個(gè)工位間轉(zhuǎn)換，鉆孔單元打孔，檢測打孔深度 第四站安裝站選擇要安裝工件的料倉將工件從料倉中推出將工件安裝到位 第五站安裝搬運(yùn)站將上站工件拿起放入安裝工位將裝好工件拿起放下站 第六站分類站按工件類型分類，將工件推

42、入庫房5.4 上料檢測站的程序設(shè)計(jì)與運(yùn)行調(diào)試5.4.1 設(shè)備組成n 機(jī)械部分（1）井式儲(chǔ)存料倉：存儲(chǔ)待原料元件。 （2） 自動(dòng)推料單元：采用直線氣缸完成推料動(dòng)作，將工件由料倉送到傳送帶。（3） DC24V齒輪減速直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的傳送帶傳送單元：通過輸送帶將工件傳送到傳送帶待搬運(yùn)位置。（4）原料檢測單元：包含攔截定位裝置與檢測系統(tǒng)，完成工件檢測與顏色辨別的光電傳感器。（5）出料定位單元：由傳感器完成工件定位檢測 。（6）報(bào)警蜂鳴裝置：區(qū)分不同顏色工件。n 控制部件（1）可編程序控制器CPU FX2N-48MR：PLC程序的控制與功能實(shí)現(xiàn)。（2）FX2N-485BD模塊及通訊電纜：完成整個(gè)MPS系統(tǒng)

43、聯(lián)機(jī)工作。（3）帶短路保護(hù)的DC 24V開關(guān)電源：提供工作電源與保護(hù)。（4）按鈕控制面板如圖n 氣動(dòng)元件 氣源：氣源裝置通常包括空氣壓縮機(jī)、儲(chǔ)存裝置、冷卻裝置、凈化裝置等。氣源可以提供氣動(dòng)系統(tǒng)所需的壓縮空氣，其中減壓閥用于調(diào)節(jié)工作壓力。實(shí)訓(xùn)裝置中將一體式壓縮機(jī)將壓縮空氣送到裝置上，裝置上通過一個(gè)氣動(dòng)三聯(lián)件調(diào)整壓力和進(jìn)一步凈化壓縮空氣，供設(shè)備使用。 圖3為三聯(lián)件外形圖，圖4為二聯(lián)件的外形圖。氣源三聯(lián)件，包含過濾器、減壓閥和油霧器。而二聯(lián)件沒有油霧器。二位五通換向閥；換向閥是利用閥芯的位置變動(dòng)，改變閥體上各通口的通斷狀態(tài)，從而控制油路（或氣路）連通、斷開或改變介質(zhì)的流動(dòng)方向?？呻娍鼗蚴謩?dòng)控制，以實(shí)

44、現(xiàn)換向。本站的一個(gè)兩位五通雙電控電磁閥，用于驅(qū)動(dòng)推出氣缸控制；一個(gè)兩位五通單電控電磁閥，用于驅(qū)動(dòng)擋缸控制?？烧{(diào)單向節(jié)流閥:可調(diào)單向節(jié)流閥由單向閥和可調(diào)節(jié)流閥組成，單向閥在一個(gè)方向上可以阻止壓縮空氣流動(dòng)，此時(shí)，壓縮空氣經(jīng)可調(diào)節(jié)流閥流出，調(diào)節(jié)螺釘可以調(diào)節(jié)節(jié)流面積。n 檢測元件 行程開關(guān)：一種無源開關(guān)，其工作不需要電源，但必須依靠外力，即在外力作用下使觸點(diǎn)發(fā)生變化，因此，這一類開關(guān)一般都是接觸式的。具有結(jié)構(gòu)簡單，使用方便。但需要外力作用，觸點(diǎn)損耗大，壽命短。嚴(yán)格意義上，行程開關(guān)不屬于傳感器范疇 常用傳感器：電感接近開關(guān)、電容接近開關(guān)、舌簧管開關(guān)、光電開關(guān)等電感接近開關(guān)：利用電渦流原理制成的新型非接觸

45、式開關(guān)元件。能檢測金屬物體，但有效檢測距離非常近。不同金屬的電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率不同，因此，有效距離也不同。相同金屬的表面情況不一樣，有效距離也不同。 電容接近開關(guān)：利用變介電常數(shù)電容傳感器原理制成的非接觸式開關(guān)元件。能檢測固、液體物體，有效距離較電感式遠(yuǎn)。金屬有較的檢測距離，非金屬固體相對(duì)有效距離近。 干簧管式 ：又稱舌簧管開關(guān)，利用電磁力對(duì)電極吸引原理制成的非接觸式開關(guān)元件。能檢測強(qiáng)磁性物體，有效檢測距離較近，在液壓、氣壓缸上用于檢測活塞位置 。光電開關(guān)：投光器發(fā)出的光線被物體阻斷或反射，受光器根據(jù)是否能接受到光來判斷是否有物體。光電開關(guān)應(yīng)用最廣泛，具有有效距離遠(yuǎn)，靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)。光纖式的光電開

46、關(guān)具有安裝靈活，適宜復(fù)雜環(huán)境的優(yōu)點(diǎn)。但在灰塵多的環(huán)境，要保持投光器和受光器的潔凈 。有反射、對(duì)射兩大類。反射型光電開關(guān):反射鏡反射型光電開關(guān)采用較為方便的單側(cè)安裝方式，但需要調(diào)整反射鏡的角度以取得最佳的反射效果。反射鏡通常使用三角棱鏡，它對(duì)安裝角度的變化不太敏感，有的還采用偏光鏡，它能將光源發(fā)出的光轉(zhuǎn)變成偏振光（波動(dòng)方向嚴(yán)格一致的光）反射回去，提高抗干擾能力。 5.4.2 I/O配置n I/O元件的確定 確認(rèn)上料檢測站控制器件 ：PLC的輸入信號(hào)確認(rèn)上料檢測站被控器件 ：PLC的輸出信號(hào)n PLC的選型 原則：根據(jù)該系統(tǒng)輸入信號(hào)輸出信號(hào)的性質(zhì)、點(diǎn)數(shù)及驅(qū)動(dòng)的輸出元件工作 電壓，考慮預(yù)留一定的冗余

47、等，選用合適的PLC以能滿足系統(tǒng)要求。n I/O元件地址分配 輸入作用輸出作用X0檢測有無工件SQ0Y0電機(jī)KMX1顏色判定SQ1Y1蜂鳴器HAX2傳送帶末端有無工件SQ2Y2報(bào)警燈HL1X3氣缸1縮回到位SQ3Y3氣缸1伸出YA1X4氣缸1伸出到位SQ4Y4氣缸2伸出YA2X5氣缸2縮回到位SQ5Y5氣缸2縮回YA3X6氣缸2伸出到位SQ6Y10 開始燈HL10X10開始SB1Y11復(fù)位燈HL11X11復(fù)位SB2X12特殊功能按鈕SB3X13自動(dòng)/手動(dòng)SA4X14單站/聯(lián)網(wǎng)SA5X15停止SB6X16上電SB7n I/O端口接線圖 5.4.3 程序設(shè)計(jì)5.4.3.1 動(dòng)作流程分析根據(jù)任務(wù)一可

48、知，該系統(tǒng)動(dòng)作為一順序控制，對(duì)于順序控制流程，編程方法很多。常用方法為采用步進(jìn)梯形指令編程，或采用起、保、停法編程、或采用移位指令編程。 順序控制流程：根據(jù)工藝流程圖，將這個(gè)復(fù)雜的控制過程分解為若干個(gè)工序（工步），弄清各個(gè)工序的工作細(xì)節(jié)（工序成立的條件、工序轉(zhuǎn)移的條件和轉(zhuǎn)移的方向），每個(gè)工序定義一個(gè)狀態(tài)器或輔助繼電器，將各個(gè)工作狀態(tài)，按控制順序要求聯(lián)系起來，就形成了工作流程圖。5.4.3.2 程序的設(shè)計(jì)與編寫梯形圖 指令表5.5 程序的調(diào)試1PLC與計(jì)算機(jī)的通訊連接與設(shè)置將PC機(jī)與PLC按正確方式連接，并設(shè)置通訊端口與通訊參數(shù)；2程序的編輯、上傳、下載（1）將PLC的工作狀態(tài)開關(guān)放在“PROG

49、”處。（2）啟動(dòng)FXGPWIN軟件，用鼠標(biāo)單擊工具欄上的“新建”按鈕，選擇 所使用的PLC類型（FX2N），再單擊“確認(rèn)”按鈕。（3）完成程序的輸入與編輯；（4）程序的上傳或下載3調(diào)試過程氣動(dòng)回路操作遵守氣動(dòng)安全操作規(guī)范情況下，打開氣源后，手動(dòng)強(qiáng)制驅(qū)動(dòng)電磁閥，即依次按下各換向閥的手動(dòng)按鈕，確認(rèn)各氣缸動(dòng)作符合要求，若不符合，作相應(yīng)的調(diào)整。電氣操作遵守電氣安全操作規(guī)范情況下，檢查到位信號(hào)的狀態(tài)是否正常，PLC能否正常采集；若不正常，調(diào)整元器件位置或做其它檢查。 整體調(diào)試（1）將PLC的工作狀態(tài)開關(guān)放在“RUN”處，程序切換至監(jiān)控狀態(tài)；（2）解除急停按鈕，按下上電按鈕，上電按鈕指示燈亮，復(fù)位燈閃爍，

50、按下復(fù)位按鈕，系統(tǒng)復(fù)位 ，按任務(wù)一的流程操作相應(yīng)按鈕，觀察系統(tǒng)能否按要求正常動(dòng)作，若出現(xiàn)問題，檢查程序監(jiān)控狀態(tài)及工作站的元件運(yùn)行狀態(tài)是否吻合，根據(jù)實(shí)際情況分析、判斷問題的原因，并作相應(yīng)的調(diào)整。5.6 搬運(yùn)站的程序設(shè)計(jì)與運(yùn)行調(diào)試5.6.1 設(shè)備組成n 機(jī)械部分（1）小型氣動(dòng)機(jī)械手：抓取工件。 （2）氣動(dòng)直線伸縮機(jī)構(gòu)：采用直線氣缸完成水平方向和垂直方向機(jī)械手伸縮定位。（3）直流伺服定位單元：通過直流伺服減速機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)定位。n 檢測部分（1）Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)定位開關(guān)：電感式接近開關(guān)，確定Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)位置。（2）活塞桿伸縮位置檢測開關(guān)：活塞桿伸縮位置檢測。（3） Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)方向限位開關(guān)：Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)限位。n 控制

51、部件（1）可編程序控制器CPU FX2N-48MT：PLC程序的控制與功能實(shí)現(xiàn)。（2）FX2N-485BD模塊及通訊電纜：完成整個(gè)MPS系統(tǒng)聯(lián)機(jī)工作。（3）帶短路保護(hù)的DC 24V開關(guān)電源：提供工作電源與保護(hù)。（4）按鈕控制面板如圖n 氣動(dòng)元件 氣源：氣源裝置通常包括空氣壓縮機(jī)、儲(chǔ)存裝置、冷卻裝置、凈化裝置等。氣源可以提供氣動(dòng)系統(tǒng)所需的壓縮空氣，其中減壓閥用于調(diào)節(jié)工作壓力。實(shí)訓(xùn)裝置中將一體式壓縮機(jī)將壓縮空氣送到裝置上，裝置上通過一個(gè)氣動(dòng)三聯(lián)件調(diào)整壓力和進(jìn)一步凈化壓縮空氣，供設(shè)備使用。 圖5為三聯(lián)件外形圖，圖6二聯(lián)件的外形圖。氣源三聯(lián)件，包含過濾器、減壓閥和油霧器。而二聯(lián)件沒有油霧器。二位五通換

52、向閥；換向閥是利用閥芯的位置變動(dòng)，改變閥體上各通口的通斷狀態(tài)，從而控制油路（或氣路）連通、斷開或改變介質(zhì)的流動(dòng)方向。可電控或手動(dòng)控制，以實(shí)現(xiàn)換向。本站的二個(gè)兩位五通雙電控電磁閥，用于驅(qū)動(dòng)水平缸的伸出與縮回，及夾抓缸的夾緊與放松；一個(gè)兩位五通單電控電磁閥，用于驅(qū)動(dòng)升降缸控制。可調(diào)單向節(jié)流閥:可調(diào)單向節(jié)流閥由單向閥和可調(diào)節(jié)流閥組成，單向閥在一個(gè)方向上可以阻止壓縮空氣流動(dòng)，此時(shí)，壓縮空氣經(jīng)可調(diào)節(jié)流閥流出，調(diào)節(jié)螺釘可以調(diào)節(jié)節(jié)流面積。檢測元件常用傳感器：電感式、電容式、光電式接近開關(guān)、干簧管式接近開關(guān)、微動(dòng)開關(guān)電容接近開關(guān)：利用變介電常數(shù)電容傳感器原理制成的非接觸式開關(guān)元件。能檢測固、液體物體，有效距離

53、較電感式遠(yuǎn)。金屬有較的檢測距離，非金屬固體相對(duì)有效距離近。光電開關(guān)：投光器發(fā)出的光線被物體阻斷或反射，受光器根據(jù)是否能接受到光來判斷是否有物體。光電開關(guān)應(yīng)用最廣泛，具有有效距離遠(yuǎn)，靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)。光纖式的光電開關(guān)具有安裝靈活，適宜復(fù)雜環(huán)境的優(yōu)點(diǎn)。但在灰塵多的環(huán)境，要保持投光器和受光器的潔凈 。有反射、對(duì)射兩大類。干簧管式 ：又稱舌簧管開關(guān)，利用電磁力對(duì)電極吸引原理制成的非接觸式開關(guān)元件。能檢測強(qiáng)磁性物體，有效檢測距離較近，在液壓、氣壓缸上用于檢測活塞位置 。微動(dòng)開關(guān)：用于控制機(jī)械設(shè)備的行程及限位保護(hù)。在實(shí)際生產(chǎn)中，將行程開關(guān)安裝在預(yù)先安排的位置，當(dāng)裝于生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件上的模塊撞擊行程開關(guān)時(shí)，行

54、程開關(guān)的觸點(diǎn)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)電路的切換。 電感接近開關(guān)：利用電渦流原理制成的新型非接觸式開關(guān)元件。能檢測金屬物體，但有效檢測距離非常近。不同金屬的電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率不同，因此，有效距離也不同。相同金屬的表面情況不一樣，有效距離也不同。 5.6.2 I/O配置l I/O元件的確定 確認(rèn)搬運(yùn)站控制器件 ：PLC的輸入信號(hào)確認(rèn)搬運(yùn)站被控器件 ：PLC的輸出信號(hào)l PLC的選型 原則：根據(jù)該系統(tǒng)輸入信號(hào)輸出信號(hào)的性質(zhì)、點(diǎn)數(shù)及驅(qū)動(dòng)的輸出元件工作電壓，考慮預(yù)留一定的冗余等，選用合適的PLC以能滿足系統(tǒng)要求。l I/O元件地址分配 輸入作用輸出作用X0前極限SQ1，伸出到位 Y0電機(jī)STEP X1后極限SQ2，縮回到

55、位 Y1縮回YA12 X2琰茞Y2伸出YA11 X3下極限SQ3，下降到位Y3放松YA22 X4上極限SQ4，上升到位Y4夾緊YA21 X5參考點(diǎn)SQ5 Y5得電向下YA3 X6Y7電機(jī)轉(zhuǎn)向DIR X10開始SB1Y10 開始燈X11復(fù)位SB2Y11復(fù)位燈X12特殊功能按鈕SB3X13自動(dòng)/手動(dòng)SA4X14單站/聯(lián)網(wǎng)SA5X15停止SB6X16上電SB7l I/O端口接線圖 圖5.65.6.3 程序設(shè)計(jì)5.6.3.1 動(dòng)作流程分析根據(jù)任務(wù)一可知，該系統(tǒng)動(dòng)作為一順序控制，對(duì)于順序控制流程，編程方法很多。常用方法為采用步進(jìn)梯形指令編程，或采用起、保、停法編程、或采用移位指令編程。順序控制流程：根據(jù)工藝流程圖，將這個(gè)復(fù)雜的控制過程分解為若干個(gè)工序（工步），弄清各個(gè)工序的工作細(xì)節(jié)（工序成立的條件、工序轉(zhuǎn)移的條件和轉(zhuǎn)移的方向），每個(gè)工序定義一個(gè)狀態(tài)器或輔助繼電器，將各個(gè)工作狀態(tài)，按控制順序要求聯(lián)系起來，就形成了工作流程圖。l 搬運(yùn)動(dòng)作流程圖5.6.3.2 程序的設(shè)計(jì)與編寫梯形圖 指令表5.7 程序的調(diào)試1PLC與計(jì)算機(jī)的通訊連接與設(shè)置將PC機(jī)與PLC按正確方式連接，并設(shè)置通訊端口與通訊參數(shù)；2程序的編輯、上傳、下載（1）將PLC的工作狀態(tài)開關(guān)放在“PROG”處。（2）啟動(dòng)FXGPWIN軟件，用鼠標(biāo)單擊