淺析中職光機電一體化技術(shù)的應(yīng)用

【摘 要】亞龍YL-235A型光機電一體化實訓(xùn)考核裝置，可以有效培養(yǎng)學(xué)生的動手操作能力，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，幫助學(xué)生養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)的方法。最終實現(xiàn)掌握知識、分析并解決問題的能力。促進中職機電專業(yè)課堂教學(xué)的形式多樣，更多更好的引導(dǎo)學(xué)生帶著問題去探索。

【關(guān)鍵詞】PLC 變頻器 程序設(shè)計 YL-235A

1 引言

光電一體化是隨著科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展起來的新興學(xué)科，它融合了機械技術(shù)、光電技術(shù)、電子技術(shù)以及計算機技術(shù)的綜合運用。但中職機電專業(yè)的開設(shè)卻跟不上時代的步伐，教材版本陳舊、實驗實訓(xùn)設(shè)備少等。這些都是中職院校機電機專業(yè)所存在的問題。教育是一國之本，學(xué)生是社會的源泉，技能學(xué)生更是目前社會急需的人才，因此針對職業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)更需投入龐大的精力，教學(xué)設(shè)施和教學(xué)方法也需進行大力改革。

2 加工設(shè)備

2.1 概述

亞龍YL-235A型光機電一體化實訓(xùn)裝置，由鋁合金導(dǎo)軌式實訓(xùn)臺、典型的機電一體化設(shè)備的機械部件、PLC模塊單元、觸摸屏模塊單元、變頻器模塊單元、按鈕模塊單元、電源模塊單元、模擬生產(chǎn)設(shè)備實訓(xùn)模塊、接線端子排和各種傳感器等組成。包含了機電一體化專業(yè)學(xué)習(xí)中所涉及的諸如電機驅(qū)動、機械傳動、氣動、觸摸屏控制、可編程控制器、傳感器，變頻調(diào)速等多項技術(shù)，為學(xué)生提供了一個典型的綜合實訓(xùn)環(huán)境，使學(xué)生對過去學(xué)過的諸多單科的專業(yè)和基礎(chǔ)知識，在這里能得到全面的認識與鞏固、綜合的訓(xùn)練和實際運用。

2.2 加工設(shè)備構(gòu)成

加工設(shè)備將零件用機械手搬運到加工傳送帶上，通過傳送帶傳送到各加工位置進行加工、分揀的設(shè)備。

2.3 工作原理

在觸摸屏上按啟動按扭后，裝置進行復(fù)位過程，當裝置復(fù)位到位后，由PLC啟動送料電機驅(qū)動放料盤旋轉(zhuǎn)，物料由送料盤滑到物料檢測位置，物料檢測光電傳感器檢測；如果送料電機運行若干秒鐘后，物料檢測光電傳感器仍未檢測到物料，則說明送料機構(gòu)已經(jīng)無物料或故障，這時要停機并報警；當物料檢測光電傳感器檢測到有物料，將給PLC發(fā)出信號，由PLC驅(qū)動機械手臂伸出手爪下降抓物，然后手爪提升臂縮回，手臂向右旋轉(zhuǎn)到右限位，手臂伸出，手爪下降，將物料放到傳送帶上，落料口的物料檢測傳感器檢測到物料后啟動傳送帶輸送物料，同時機械手按原來位置返回，進行下一個流程；傳感器則根據(jù)物料的材料特性、顏色等特性進行辨別，分別由PLC控制相應(yīng)電磁閥使氣缸動作，對物料進行分揀。[1]

2.4 加工設(shè)備的動作和控制要求

工件分揀設(shè)備能自動完成金屬工件、黑色塑料工件與白色塑料工件的傳送、分揀與包裝任務(wù)。

2.4.1 初始狀態(tài)

通電后，紅色警示燈閃亮，提示工件分揀設(shè)備送電。此時，設(shè)備的相關(guān)部件應(yīng)為初始狀態(tài)。相關(guān)部件的初始狀態(tài)為：

⑴供料盤的撥桿停止轉(zhuǎn)動。

⑵機械手停止在左限止位置，氣爪松開，手臂氣缸和懸臂氣缸活塞桿縮回。

⑶傳送帶停止運行，分揀氣缸A、B、C的活塞桿全部縮回復(fù)位。

2.4.2 啟動

在設(shè)備相關(guān)部件為初始狀態(tài)的情況下，才能按下啟動按鈕SB5使設(shè)備進入運行，紅色警示燈滅，綠色警示燈閃亮。

2.4.3 送料

按下啟動按鈕SB5后，若物料盤上的出口傳感器檢測無物料，則送料電動機開啟，驅(qū)動物料盤旋轉(zhuǎn)送料，當出料口傳感器檢測到物料后停止送料；如果送料電動機運行20秒后，出料口傳感器仍沒檢測到物料，則停止送料，紅色警示燈閃亮，報警器報警，直到按下復(fù)位按鈕才停止報警，并重新開始。

2.4.4 機械手搬送工件

當出料口傳感器檢測到物料且機械手和各氣缸活塞桿的位置正確時，按下啟動按鈕，機械手開始搬物加工。機械手懸臂伸出——下降——夾緊物料，夾緊1秒后——上升——縮回——右轉(zhuǎn)——伸出——下降——放物，延時1秒后——上升——縮回——左轉(zhuǎn)至左側(cè)極限位置停止，等待傳送帶上的工件分揀完成后再進行下一次搬物。

2.4.5 工件的分揀

通過皮帶輸送機位置Ⅱ的進料口到達傳送帶上的工件，按下面的方式分揀：

進料口放入工件后，傳送帶啟動。放入傳送帶上金屬、白色塑料或黑色塑料中每種工件的第一個，由位置Ⅲ的氣缸A推入出料斜槽D；每種工件第二個由位置Ⅳ的氣缸B推入出料斜槽E；每種工件第二個以后的則由位置Ⅴ的氣缸C推入出料斜槽F。每次將工件推入斜槽，氣缸活塞桿縮回后，機械手再進行搬運下一個工件。推料時，傳送帶要先停止。

2.4.6 設(shè)備的停止

需要停止工作，按下停止按鈕SB6。

按下停止按鈕SB6時，所有正在工作的部件，應(yīng)完成當前工件分揀成功后，設(shè)備才能停止運行，綠色警示燈滅，紅色警示燈閃亮。再次啟動時，設(shè)備繼續(xù)運行。

3 控制系統(tǒng)的硬件配置

（1）變頻器選擇YL-235的負載類型屬于恒轉(zhuǎn)矩負載，其功率為0.35kW，電流0.3A，由于負載屬于直接起動，三相異步電動機直接用工頻起動時起動電流為其額定電流的5～7倍，對于電動機功率小于10kW的電機直接起動時，根據(jù)經(jīng)驗公式的計算，選取變頻器為西門子MM420，額定功率0.75kW。[2]

（2）PLC選擇根據(jù)控制信號數(shù)量分析，輸入輸出共計32點，所以選取PLC為三菱FX2N-48MR。

（3）系統(tǒng)控制框圖根據(jù)系統(tǒng)配置情況，設(shè)計系統(tǒng)控制框圖如圖1所示。

4、結(jié)語

亞龍YL-235A型光機電一體化物料自動分揀系統(tǒng)涉及到物料的加工、分揀及物料的組合包裝。該系統(tǒng)通過應(yīng)用變頻器和PLC進行系統(tǒng)設(shè)計，可以較好的滿足生產(chǎn)過程中的復(fù)雜要求。

參考文獻

[1]劉志，朱文堅光機電一體化技術(shù)[J].現(xiàn)代制造工程2001

[2]張延波光機電一體化技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[J].化學(xué)工程與裝備2009（1）

[3]楊少光.機電一體化設(shè)備的組裝與調(diào)試[M].南寧：廣西教育出版社