物流机电一体化技术实验指导书

机械电子工程实验教学中心物流机电一体化技术实验指导书杨信伟邵萌编沈阳建筑大学交通与机械工程学院二00六年九月1实验一PLC多级速度控制（P点控制）一、实验目的1、进一步熟悉松下FP2型可编程控制器编程软件的应用和位控单元模块的功能2、掌握PLC多级控制的编程方法3、本实验项目为设计性实验,要求同学认真预习有关课程知识二、实验器材1、数控磨床实验台2、PLC控制系统3、电脑一台三、实验原理PLC的多级速度控制是FP2系列PLC位控单元的主要功能之一，它可以实现2级以上的速度控制,运动速度图如图2-1所示。其控制码与加/减速控制的方式与E点控制相同。四、实验（设计）任务1、自行设计一磨床多级运动速度图。2、确定I/O分配表。3、根据多级运动时序图编写多级控制程序。4、进行实际操作。0t(ms)图2-1P点控制运动速度f(pps)2实验二增量式码盘原理及应用一、实验目的1、掌握光电编码器使用方法。2、掌握T法测速的基本原理。3、掌握回原点方式及其对回原点重复精度的影响。4、本实验项目为验证性实验,要求同学认真预习有关课程知识。二、实验设备AC-200教学设备一台。计算机一台。双踪示波器一台。三、实验原理编码器接线：在伺服系统中，只有正确接线才能将编码器检测到的信号正确地反馈回控制器，不同的编码器在伺服系统中其接线不同，增量式码盘一般需要接A+、A-、B+、B-、C+、C-和+5V电源。四、注意事项复习光电脉冲编码器的原理、结构。复习PMAC读取编码器反馈脉冲数的方法以及PEWIN软件中位置窗口及监视窗口的使用方法。复习双踪示波器的用法。复习T法测速原理。复习回原点方式对原点重复定位精度影响。编码器是精密的光电元件，应避免强烈振动。五、实验内容与步骤内容一：编码器辨向及T法测速实验1、将AC-200控制柜的所有电缆同X-Y平台连接好（包括电机动力线、码盘反馈线、限位回零线、光栅反馈线）。2、打开机箱，调整好示波器，将其中一路连接到转接板X轴的A+（A1）和GND上，将另一路连接到B+（B1）和GND上准备观察。3、再次查看连线，确定没有错误后打开控制箱电源和计算机电源。34、运行PEWIN软件，分别点击VIEW菜单下的POSITION和WATCH子菜单，打开位置窗口和监视窗口。5、用鼠标点击监视窗口，按INSERT键，加入M106变量对它进行监视，此变量存放的即相邻两个脉冲之间计数器的读数m1。6、在操作面板上选择“手动”、“X轴”，然后按“J+”“J-”让X轴电机运动起来，在运动的同时注意查看以下几个地方：X轴驱动器显示的电机转速；示波器中双路波形之间的相位关系；监视窗口中M106的值。并且比较正反转时波形的差异。这一步需要做相应记录，注意需要在数值稳定后读数。7、X轴电机停转后，在终端窗口键入“I122”并回车，查看它的数值（改变此数值即改变X轴手动速度，单位cts/ms，I122*1000*60/P后单位变为转/分，其中P为码盘反馈线数，可以经过计算后同伺服驱动器上的速度反馈值进行比较）。然后将I122的数值逐步增大或者减小，幅度为每次加2。重复步骤8共9次后填写表1-1、1-2。8、总结观测到的数据得出相应的结论。内容二：编码器C信号作用及倍频译码1、接上一实验，先关闭系统电源，将示波器的一路接到转接板X轴的C+（C1）和GND端子上。然后打开电源。2、将X方向平台运行到中间位置。3、在PEWIN32的终端窗口中键入“#1J：8192”向X轴电机发送8192个计数，并在示波器中查看C信号脉冲的个数（2048为电机编码器一圈反馈到PMAC控制器中的计数个数，经过4倍细分后为8192）。4、在终端窗口中键入“J：24576”让电机转动三圈，在示波器中查看C信号脉冲的个数，填写表3-3。5、在终端窗口中键入“I910”查看X轴电机码盘译码方式及倍频关系，当I910为3或7时，编码器经过了4倍频译码，即转一圈需要8192个指令脉冲（因为电机编码器反馈到PMAC的线数为2048线）。6、将X轴电机移动到中间位置，在PEWIN终端窗口键入“J：8192”让电机转动，查看电机转动的圈数并做记录。7、将I910号参数改为2或6（注意如果原来为3就改成2，原来为7就改为6，切不可搞错，否则电机将因为编码器译码方向错误而开环失去控制），使X轴码盘的译码方式变成2倍频正交译码。48、重复步骤6，让电机转动并记录运动圈数。9、将I910号参数改为1或5（注意如果原来为2就改成1，原来为6就改为5，切不可搞错，理由同步骤7），使X轴码盘的译码方式变成1倍频正交译码。10、重复步骤6，让电机转动并记录运动圈数，填写表3-4。11、在PEWIN终端窗口键入“I912”，查看回零模式。在本教学设备中I912=3，为编码器C信号上升沿和X轴原点信号高电平组合回原点。然后在终端窗口键入“#3HMZ”，将光栅反馈值清零。12、按操作面板的“回原点”按钮，将X轴回到原点。在PEWIN终端窗口键入“I123”，查看X轴回原点的速度并记录。13、将X轴平台移动到中间位置，然后按“回原点”键使X轴回原点。此时记录#3通道窗口显示的位置值（光栅反馈值）。14、在终端窗口改动“I123”的值（减小或者加大），此值为X轴电机回零速度，注意不要将此值改的过大，过大由于磁力开关和电路的反应时间限制将会冲过原点。15、将电机运行到中央，重复步骤12、13、14。来回做5次，记录每次回原点后光栅的反馈结果。16、在终端窗口改变I912值为2，回零模式变为以原点开关的高电平有效，并且发送“#3HMZ”将光栅反馈清零，然后重复步骤12、13、14，记录结果，并与上一次所记录的结果进行比较，然后总结出结论，填写表3-5。17、还可以继续改变I912=1，以编码器C脉冲信号上升沿作为回零标志，按“回原点”按钮，看看运行情况。5实验三物流分拣装置原理实验一、实验目的1、熟悉并掌握物流分拣装置总体布局；2、分析物流分拣装置中各装置结构及作用；3、了解物流分拣装置的工作原理。二、实验设备1、分拣装置一台2、电源线一条3、料块计6块（铁质红绿蓝2块，铝质红绿蓝2块，尼龙红绿蓝2块）三、分拣装置介绍（一）概述PLC控制分拣装置涵盖了PLC技术、气动技术、传感器技术、位置控制技术等内容，是实际工业现场生产设备的微缩模型，可完成上述内容的训练，并配置了计算机监控软件，实现了计算机上位监控。适用于大、中专院校的电类专业的实验、实习和设计课程。该装置采用台式结构，内置电源，配装FP0系列主机，转接面板上设计了可与其它PLC或单片机连接的转接口。该装置中，选用了颜色识别传感器及对不同材质敏感的电容式和电感式传感器，分别被固定在网板上。允许学生重新安装传感器排列位置或选择网板不同区域安装（如三个传感器集中装在汽缸5附近的网板区域）。可增加编程难度，开发学生创造能力。本装置还设置了气动方面的减压器、滤清、气压指示等，可与各类气源相连接。各传感器位置见图3-1。（a）信号板图（b）传感器位置图图3-1各传感器位置及信号板接口6（二）监控系统在win98系统中，把光盘放入光驱中，自动运行MCGS组态软件。此时出现对话框，安装MCGS组态软件通用版，直至安装完毕，桌面快捷方式出现两个新图标，即MCGS组态环境和MCGS运行环境。MCGS组态环境为开发编写监控程序平台；MCGS运行环境为运行所开发的监控程序平台。安装监控程序，用windows资源管理器浏览此光盘，找到分拣系统目录下的分拣系统SETUP下的SETUP．EXE，运行SETUP．EXE，运行MCGS运行环境，进入监控系统。如果出现监控的数据与实际不一样，可能通讯口连接不对，或与PLC连接的不是COM2口，要换在COM2口上，如果没有COM2的计算机，必须进入MCGS组态环境，如图3-2所示。图3-2工作台用鼠标双击MCGS设备窗口项，设备0-（串口父设备），双击时见图3-3。图3-3串行口设置更改串口端口号（0-COM1）确认，按F5进入MCGS运行环境，进入监控状态。7四、分拣装置使用方法和调试方法（一）使用方法1、气源由二联体左侧进气口连接Φ6气管，另一端接至气源。（非长期便用，不要向油杯里注油）2、当选用外部PLC时，可通过转接板与I/O接口连接，见表3-1和表3-2。（注意：一定要将原配FP0主机联线拔掉）3、编制程序（演示程序见光盘）4、接通电源5、将料块放入竖井式料槽6、运行方式：有料时自动运行，无料时走完一个行程自动停机。表3-1表3-2（二）调试方法1、通电状态下，在颜色传感器下方的传送带上，放置带有某一颜色料块，调节传感器上的电位器，观察窗口中红黄（或绿）指示灯，当两灯恰同时发光时，该灵敏点即为料块颜色检出点。（注：顺时针旋转检测色温向低端移动，否则反之）2、在电感传感器下方的传送带上，放置铁质料块，调整传感器上两螺母，使传感器上下移动，恰好使传感器上端指示灯发光，该高度即为传感器对铁质材料的检出点（不同检测体的修正系数见图3-4所示）。83、在电容传感器下方的传送带上，放置铝质料块，调整传感器上两螺母，使传感器上下移动，恰好使传感器上端指示灯发光，该高度即为传感器对铝质材料的检出点。4、气压表标值建议调定在0.12MPa。图3-4不同检测体的修正系数五、实验步骤及要求1、分拣出金属与非金属2、分拣某一颜色块3、分拣出金属中某一颜色4、分拣非金属中某一颜色块5、分拣出金属中某一颜色块和非金属中某一颜色块6、编写出实验报告六、实验报告要求1、简述物流分拣装置的总体布局和结构设置2、简述物流分拣装置的工作原理和基本操作方法9实验四立体化仓库运行与主网实验一、实验目的1、熟悉并掌握立体仓库模型总体布局；2、分析立体仓库模型中各装置结构及作用；3、熟练操作立体仓库模型。二、实验设备1、立体仓库模型1台2、汽车模型4辆3、编程电缆l条4、电源电缆l条三、立体仓库模型介绍（一）概述立体仓库主体由底盘、四层十二仓位库体、运动机械及电气控制等四部分组成。模型的机械部分采用滚珠丝杠、滑杠、普通丝杠等机械元件组成，采用步进电机、直流电机作为拖动元件。电气控制是由松下电工生产的FP0型可编程序控制器（PLC）、步进电机驱动电源模块、开关电源、位置传感器等器件组成。作单台控制学习，主要以PLC编程练习及位置控制、上位机监控练习。通过传感器信号采集，PLC编程，实现对步进电机及直流电机进行较复杂的位置控制及时序逻辑控制等功能。两台或两台以上模型联机控制，可以学习低速工业网络的使用及协议，在上位机监控方面，可以学习多台模型优化控制运行，与实际监控现场的控制规模相似，是一种涵盖了PLC控制技术、位置控制技术、检测技术、局域网络技术的实物仿真模型。（二）调试1、将z轴上的汽车模型取下，且置Z轴为后极限位置。2、编程使X轴、Y轴回复零位。以后的立体仓库坐标定位以零点（0，0）开始。3、编程使Z轴部件到达1#仓库，且校对位置，力图使仓房中心线与Z轴对齐。记录坐标值（X1，Y1），此坐标值以步进电机的脉冲数为准。4、依次记录2#～l2#仓库坐标。（三）装置中已实施的硬件保护101、X轴极限位保护（SQ0、SQ1）2、Y轴极限位保护（SQ2、SQ3）3、Z轴极限位保护（SQ4、SQ5）4、X轴、Y轴、Z轴协调保护（SQ6、SQ7硬件联锁）以上各种保护开关，确保在编程实验中、立体仓库在程序出错时，并不损坏该装置。（四）技术参数1、输入电压：AC200V～240V（带保护地三芯插座）或DC24V耗电量＜250W。2、环境：温度-5°～40°C，湿度≤80％。3、外形尺寸：60×45×60CM。四、实验步骤及要求1、熟悉控制面板上的开关及按钮功能及仓位号（见图4-1）。图4-1控制面板2、接通电源。3、将选择开关置于手动位置（此时1～6号有效）。4、分别点动按键←1、2↓、3→、4↙、5↑、6↗，观察水平（X轴）、垂直（Y轴）、前后（Z轴）各丝杠运行情况。运行应平稳，在接近极限位置时，应执行限位保护（运行自动停止）。5、将选择开关置于自动位置（通电状态下，各机构复位，即返回