李鹏

【摘要】随着科技的高速发展，自动配料、分拣装置在生产流水线中起着越来越重要的作用。机电一体化实训平台，满足高、中职学生专业方面的技术和实际应用操作方面能力的需求，特别是提升了他们的实践、快速适应工作岗位的动手能力。机电一体化生产线，具有很高的“模拟”的要求，应可拆卸和组装，可以任意设置故障，并预留位置，可以按教学目的，来增减教学内容。例如，可以满足教学和用人单位“人才定做”的要求。该自动配料生产设备，具有全面的、系统的特点。该实训平台涉及到传感器技术，微电子技术，机械技术，电力电子技术，接口技术等，将各种技术的应用整合在实训平台上，力争使学生通过在实训平台上的实践，熟悉生产线检测，传输和处理的执行過程，及系统控制过程，达到掌握机电一体化技术的目的。

【关键词】PLC 机电一体化 机械手 控制

一、各单元的功能及组成

合适的控制面板，能够使实训平台运用起来，十分便利和快速。

1.供应单元的基本功能

按照生产的需要自动处理料仓进入送料的数量，便于操纵装置的输送单元的把物料发送到其它指定单元。

2.搬运单元的基本功能

用于输送物料的搬运装置主动抓放，在程序的控制下，有四个方向的工作范围。

3.配送单位的基本功能

工作单元集合的分类，将不同颜色、材质的工件送至不同的物料槽。

4.传输单元的基本功能

当落料口传感器检测到工件，变频器控制三相异步电动机带着皮带传送工件。

5.触摸屏基本功能

操作者与机械设备之间做双向沟通的平台。

二、控制板的设计及构成

每个单元可在实训台设计，拆卸各种机械部件，接线及气动电磁阀和管道安装，可移动的开关/警示指示灯部分，电源部分，可编程部分，电机驱动部分都安装在可推拉的架子上；由接线端子之间的连接模块，模块和安全用导线连接训练，最大限度的达到综合培训要求。

1.电源供电模块

系统中的电源供电模块，配置了三相及单相交流工频50赫兹的电源，直流24V开关稳压直流电源，各种电源开关等。

2.按钮开关模块

设置启动按钮开关目的：当达到工作条件时，按下启动按钮开关，本体系设备开始运行；设置停止按钮开关目的：在本体系设备正常运转时，按“停止”按钮开关，完成的工作循环系统后，停止运转；设置复位按钮开关目的：在设备故障或报警操作，按下复位按钮开关，能够停止和复位本体系设备。

3.PLC模块

系统的核心（PLC），是本体系的大脑（控制整个体系的运行）。

4.变频器模块

用于控制运输单元中的，三相交流异步电动机。

三、本系统的工作过程

1.起停控制

在文中通过触摸屏来控制整个系统的起动、停止。在触摸屏上将可编程控制器输入（X）和输出（Y）状态，变频器及报警信息进行显示。除了对系统过程的实时监控，还可以根据外部条件，通过触摸屏来设置和修改PLC内部参数。通过人机交互接口可直接观测到变频器的运行状况，进行对控制部分及时的监控。

按下触摸屏（人机交互设备）上的起动按钮图案，此时设备开始进入工作的状态，机械抓手实施复位操作：机械抓手中的手爪放松（手爪打开）、手爪上伸到达最高处、手臂缩回至最里侧、手臂进行向右方旋转至右侧限位开关处停下来。

按下触摸屏上的停止按钮图案，设备进入了当前的工作循环状态后，然后停了下来。

2.搬运功能

出料口有物料→机器手臂伸展→机器抓手下落→抓手夹紧抓物料→0.5秒后抓手提高→手臂回缩到位→手臂左转→0.5秒后手臂伸展→机械抓手下落→0.5秒后，如果传送带上没有工件，则机器抓手松开、放开物料→机器抓手升高→机器手臂回缩→右转至右侧限位处停止。

3.传送、加工及配料功能

当输送带溜槽与材料，变频器驱动三相异步电动机，以25 Hz的频率反着转，输送带输送物料从右到左。

（1）传送、加工及配送金属物料。金属物质的工件被传送到A地点→传递带停止，实行第一次制作→2秒后以20赫兹的频率继续向左传递至B地点→传递带停止，进行第二次制作→2秒后以25赫兹的频率返回至A地点停下→推料一气缸在PLC的程序控制下伸展，把金属物料推入到料槽一内。

（2）由PLC程序控制传送、加工及自动配送浅颜色塑料物质工件。浅色塑料物质工件被传递到B地点→传递皮带停下，进行第一次制作→2秒后以20赫兹的频率继续向左传递至C地点→传递皮带停下，进行第二次制作→2秒后以25赫兹的频率返回至B地点停下→推料二气缸在PLC的程序控制下伸展，把浅色塑料物质工件推入到料槽二内。

（3）由PLC程序控制传送、加工及自动配送，黑颜色塑料的物质工件。黑颜色的塑料材料发送到位置C输送机停了下来，将三缸的加工2S，推入料槽三内。

四、结论

本系统中的设备，可按照教学方面的要求，进行重新的安装、重新的设计和任意选择各单元。并且能根据按教学中的使用方法，按要求在设备上设置各种故障，让学生进行排除故障的操作。这样应用在平时的教学、实训当中的效果是非常直观、有效的。实训平台能实现系统的、有效的，结合机电一体化方面的教学目标和实训、实习、实验等，圆满的完成教学任务。

1.在对目前国内外的自动配料生产线，进行全方位考察和认真对PLC的选型基础上。对气动控制技术方面的知识，认真研究、刻苦挖掘的基础上，基于PLC控制，气缸驱动机械抓手、气体动作控制程序系统。

2.针对气体驱动和液压驱动，优点和缺点进行详细的比较。对自动配料生产线系统，所要达到的控制目的、工作的各项任务，进行了仔细的分析和研究。再对整个系统各个单元的布局、规划的方案进行认真的设计，最后采用气动控制机械抓手、配送物料的方案。本中的核心控制元件，选取了对于学生操作、学习起来较为简单的，FX系列的三菱PLC程序控制系统，动力系统选取了污染较小的气动控制。

3.按照一般的理论与实践相结合的研究思想，分别对自动配料生产线体系，进行了整体结构的布局规划，对系统中的机械电子部分、电气控制部分和软件部分构思。

因为时间以及实训等各方面的条件所限制，本文的机电一体化生产线系统，需要进一步研究和开发。下一步主要研究的工作内容，是对光纤传感器的调整、加工单元的优化，PLC程序的简化，机械抓手的设施结构优化，气动控制方案的合理调整，使整个系统功能更加的完善。一个更新的、发展着的，全自动由PLC程序控制的，配料生产线实训平台系统，将在未来实际应用中逐渐提高、完善系统的各方面性能。

参考文献：

[1]王金娟.机电设备组装与调试技能训练[M].北京：机械工业出版社，2013.7.

[2]王建.变频器实用技术（三菱）[M].北京：机械工业出版社，2012.9.

[3]杜从商.机电一体化设备的组装与调试[M].广西：广西教育出版社，2009.4.

[4]梁森.自动检测与转换技术[M].北京：机械工业出版社，2013.

[5]张林.液压与气压传动技术[M].人民邮电出版社，2012.

[6]冯清秀.机电传动控制[M].华中科技大学出版社，2011.6.

[7]杨青洁.三菱FX系列PLC应用系统设计指南[M].北京：机械工业出版社，2008.

[8]徐英.教学型机械手PLC控制系统的设计[D].苏州大学，2010.10.