论文部分内容阅读
摘 要：JD-01光机电一体化设计，涉及了机械、传动、气动、传感器、电气控制、通信、程序控制以及变频器等多种技术。JD-01型光机电一体化设计过程涵盖了对供料单元、输送单元、传送及分拣单元的分析，对传感器的选择，以及对可编程控制器和变频器的使用。
关键词：JD-01光机电一体化;传感器;可编程控制器;变频器
0 引言
JD-01型光机电一体化设备由一些典型机械部件和电气控制部件组成，包括供料单元、输送单元、传送及分拣单元、可编程控制器、变频器、以及传感器、电源模块、接线面板模块、机械手等构成。JD-01型光机电一体化设计过程包括四步：对JD-01型光机电一体化设备的结构了解;分析控制要求，得出工作过程;PLC程序控制;最后不断地运行调试，修改程序与数据，直到达到控制的要求。
1 JD-01型光机电一体化设备结构
JD-01型光机电一体化主要包括供料单元、输送单元、传送及分拣单元、可编程控制器、变频器、以及传感器等。如下图所示：
（1）供料单元的功能：实现物料上线并送到指定位置。主要构成装置：放料转盘、直流电动机、支架、光电传感器等。
（2）输送单元的功能：实现物料在供料单元、分拣单元间的输送。主要构成装置：摆动气缸、伸缩气缸、升降气缸、气动手指、支架、缓冲器、磁性传感器等。
（3）传送及分拣单元的功能：实现物料的传送和不同属性物料的分拣。主要构成装置：三相交流电机、传送带、推料气缸、电感传感器、电容传感器、数字式色标传感器等。
（4）可编程序控制器：一般缩写为PLC，它是一个以微处理器为中心的数字运算操作的电子系统装置，专为在工业而设计。在此设备中，PLC的型号：FX2N-48MR。PLC的工作过程包括RUN模式和STOP模式。其中RUN模式包括：内部处理、通信服务、输入采样、程序执行以及输出刷新;STOP模式包括：内部处理和通信服务。
（5）变频器：变频器是通过改变频率，来实现调速。变频器的操作过程如下：变频器通电→按下PU/EXT键→按下MODE键→旋转M旋钮→找到所需参数→按下SET键进入参数内部设置→旋转M旋钮→按下SET键保存。
（6）传感器：是一种检测装置，能检测到被测量的信号，将这信号从一种物理形式转化为另一种物理形式。在次设备中，主要包括电磁式、电容式、电感式和光电传感器。磁性传感器的功能：检测磁场或磁性物质的存在;电容传感器的功能：可检测所有物质;电感传感器的功能：可检测金属物质;光电传感器的功能：漫反射式：可以检测透明和不透明的物体，而反射式和对射式：可以检测不透明的物体。
2 分析控制要求，得出工作过程
按下启动按钮，装置进行复位，直流电机启动，放料转盘旋转，物料到达检测位置时，光电开关检测到有物料，给PLC发出信号，PLC将驱动气动手指伸出、下降、夹紧，然后气动手指上升、缩回、向右摆动到右限位，气动手指伸出、下降、松开物料，气动手指上升，到达上限位时传送带才ji开始传送物料，同时机械手按原位置返回进行下一个流程，传感器则根据物料的材料和颜色进行辨别，分别由PLC控制的电磁阀使气缸进行动作，对物料分拣。
3 PLC程序设计
（1）气动控制回路的设计
气动技术是当今自动化领域中的重要技术之一，拥有众多显著的优点，因其清洁、效率高，成本低，使得其在工业自动化中得到了广泛的应用。
气动手指的伸出、下降、夹紧需要气动控制。首先是观察设备上的气动装置有哪些：电磁阀、节流阀以及气动三联件等;然后，查找资料，学习这些气动装置的工作原理，使用场合等;最后是根据控制要求，即气动机械手的运动过程，画出气动控制回路。
电磁阀为两位五通单电控电磁阀，气动三联件包括空气过滤器、减压阀和油雾器，如下图所示：
（2）PLC控制系统设计步骤
分析被控对象并提出控制要求;
确定输入输出设备;
根据输入输出点数选择PLC;
I/O分配，I/O接线图的绘制，按照接线图进行接线;
顺序功能图的设计;
运行调试;
编写技术文件：硬件接线图、修理方案等;
（3）变频器
对PLC和变频器进行硬件接线，从而实现以下控制：
PLC对变频器的控制：变频器的输入端接PLC的输入端;
Pr.79参数调节：PR.79=2;
RH、RM参数调节：分别由PR.4，PR.5设置频率。
4 调试
设计出的程序是理想状态下的存在，需要根据具体的实际情况不断地进行运行调试，修改程序和数据，具体如下：
定时器所定时间的调试：3s改为1s;
RH、RM的频率调试：RH=20HZ，RM=35HZ;
根据运行情况，进行程序的修改。
5 结语
在设计过程中，存在着很多的问题，比如，分析控制要求时不认真或者知识的储备量不够，导致分析错误，后面的一切工作都是无用功;编程时不仔细就会导致整个程序不可用，一切从头再来。这就要求，在设计时要认真细心。与此同时，还得会使用相关的編程软件，掌握PLC、变频器、电磁阀以及传感器的相关知识。
参考文献
[1]郭勇.基于梯形图的全气动系统设计方法的研究[D].大连海事大学，2011.
[2]郭艳平.机电一体化技术在机械工程中的应用[J].内燃机与配件，2019.
[3]朱虹，孙广芝，王淑敏.传感器及传感数据分类与描述标准化研究[J].标准科学，2018.
[4]胡江川，杜丽萍，关彤，邱志新.自动化生产线安装与调试课程混合教学设计研究[J].中国管理信息化，2019.
作者信息：
罗婷婷（1997-），女，汉族，四川南充，本科，研究方向：自动控制
关键词：JD-01光机电一体化;传感器;可编程控制器;变频器
0 引言
JD-01型光机电一体化设备由一些典型机械部件和电气控制部件组成，包括供料单元、输送单元、传送及分拣单元、可编程控制器、变频器、以及传感器、电源模块、接线面板模块、机械手等构成。JD-01型光机电一体化设计过程包括四步：对JD-01型光机电一体化设备的结构了解;分析控制要求，得出工作过程;PLC程序控制;最后不断地运行调试，修改程序与数据，直到达到控制的要求。
1 JD-01型光机电一体化设备结构
JD-01型光机电一体化主要包括供料单元、输送单元、传送及分拣单元、可编程控制器、变频器、以及传感器等。如下图所示：
（1）供料单元的功能：实现物料上线并送到指定位置。主要构成装置：放料转盘、直流电动机、支架、光电传感器等。
（2）输送单元的功能：实现物料在供料单元、分拣单元间的输送。主要构成装置：摆动气缸、伸缩气缸、升降气缸、气动手指、支架、缓冲器、磁性传感器等。
（3）传送及分拣单元的功能：实现物料的传送和不同属性物料的分拣。主要构成装置：三相交流电机、传送带、推料气缸、电感传感器、电容传感器、数字式色标传感器等。
（4）可编程序控制器：一般缩写为PLC，它是一个以微处理器为中心的数字运算操作的电子系统装置，专为在工业而设计。在此设备中，PLC的型号：FX2N-48MR。PLC的工作过程包括RUN模式和STOP模式。其中RUN模式包括：内部处理、通信服务、输入采样、程序执行以及输出刷新;STOP模式包括：内部处理和通信服务。
（5）变频器：变频器是通过改变频率，来实现调速。变频器的操作过程如下：变频器通电→按下PU/EXT键→按下MODE键→旋转M旋钮→找到所需参数→按下SET键进入参数内部设置→旋转M旋钮→按下SET键保存。
（6）传感器：是一种检测装置，能检测到被测量的信号，将这信号从一种物理形式转化为另一种物理形式。在次设备中，主要包括电磁式、电容式、电感式和光电传感器。磁性传感器的功能：检测磁场或磁性物质的存在;电容传感器的功能：可检测所有物质;电感传感器的功能：可检测金属物质;光电传感器的功能：漫反射式：可以检测透明和不透明的物体，而反射式和对射式：可以检测不透明的物体。
2 分析控制要求，得出工作过程
按下启动按钮，装置进行复位，直流电机启动，放料转盘旋转，物料到达检测位置时，光电开关检测到有物料，给PLC发出信号，PLC将驱动气动手指伸出、下降、夹紧，然后气动手指上升、缩回、向右摆动到右限位，气动手指伸出、下降、松开物料，气动手指上升，到达上限位时传送带才ji开始传送物料，同时机械手按原位置返回进行下一个流程，传感器则根据物料的材料和颜色进行辨别，分别由PLC控制的电磁阀使气缸进行动作，对物料分拣。
3 PLC程序设计
（1）气动控制回路的设计
气动技术是当今自动化领域中的重要技术之一，拥有众多显著的优点，因其清洁、效率高，成本低，使得其在工业自动化中得到了广泛的应用。
气动手指的伸出、下降、夹紧需要气动控制。首先是观察设备上的气动装置有哪些：电磁阀、节流阀以及气动三联件等;然后，查找资料，学习这些气动装置的工作原理，使用场合等;最后是根据控制要求，即气动机械手的运动过程，画出气动控制回路。
电磁阀为两位五通单电控电磁阀，气动三联件包括空气过滤器、减压阀和油雾器，如下图所示：
（2）PLC控制系统设计步骤
分析被控对象并提出控制要求;
确定输入输出设备;
根据输入输出点数选择PLC;
I/O分配，I/O接线图的绘制，按照接线图进行接线;
顺序功能图的设计;
运行调试;
编写技术文件：硬件接线图、修理方案等;
（3）变频器
对PLC和变频器进行硬件接线，从而实现以下控制：
PLC对变频器的控制：变频器的输入端接PLC的输入端;
Pr.79参数调节：PR.79=2;
RH、RM参数调节：分别由PR.4，PR.5设置频率。
4 调试
设计出的程序是理想状态下的存在，需要根据具体的实际情况不断地进行运行调试，修改程序和数据，具体如下：
定时器所定时间的调试：3s改为1s;
RH、RM的频率调试：RH=20HZ，RM=35HZ;
根据运行情况，进行程序的修改。
5 结语
在设计过程中，存在着很多的问题，比如，分析控制要求时不认真或者知识的储备量不够，导致分析错误，后面的一切工作都是无用功;编程时不仔细就会导致整个程序不可用，一切从头再来。这就要求，在设计时要认真细心。与此同时，还得会使用相关的編程软件，掌握PLC、变频器、电磁阀以及传感器的相关知识。
参考文献
[1]郭勇.基于梯形图的全气动系统设计方法的研究[D].大连海事大学，2011.
[2]郭艳平.机电一体化技术在机械工程中的应用[J].内燃机与配件，2019.
[3]朱虹，孙广芝，王淑敏.传感器及传感数据分类与描述标准化研究[J].标准科学，2018.
[4]胡江川，杜丽萍，关彤，邱志新.自动化生产线安装与调试课程混合教学设计研究[J].中国管理信息化，2019.
作者信息：
罗婷婷（1997-），女，汉族，四川南充，本科，研究方向：自动控制