2機電一體化綜合實訓(xùn)小結(jié)

實訓(xùn)報告紙

實訓(xùn)名稱：機電一體化綜合實訓(xùn)實訓(xùn)類別：實訓(xùn)日期：實訓(xùn)地點：實訓(xùn)中心姓名：學(xué)號：

讀萬卷書，行萬里路

時光匆匆，歲月如梭,轉(zhuǎn)眼為期三周的機電一體化綜合實訓(xùn)就要接近尾聲了。在實訓(xùn)期間雖然很累、很苦，但我卻感到很快樂！因為我在學(xué)到了作為一名技工所必備的知識的同時還鍛煉了自己的動手能力。而且也讓我更深刻地體會到偉大的詩人李白那一名言：只要功夫深，鐵杵磨成針的真正內(nèi)涵！我實習(xí)的第一天學(xué)習(xí)了關(guān)于電路安全的有關(guān)的知識與我實訓(xùn)過程中的注意事項。這是作為學(xué)生的我第三次進入工廠當(dāng)令人尊敬的工人，也是第三次來到每一個工科學(xué)子一試身手的實訓(xùn)基地。我怎么會不激動萬分呢？回想三周以來，有過汗水，有過失敗，有過傷痛，有過微笑。正是這些五光十色的生活片斷拼湊成了我人生中不可缺少的一部分，也給我留下了美好的回憶。

三周的機電一體化綜合實訓(xùn)過去了，這短暫的三周中，使我從理論到實踐上的一個飛躍，這次綜合實訓(xùn)，使我深刻地理解了實踐的重要性，理論無論多么熟悉，但是缺乏了實踐的理論是行不通的，現(xiàn)在終于明白了“讀萬卷書，行萬里路”這句話的含義。本次綜合訓(xùn)的目的是使我們對機電一體化技術(shù)的理論和實踐基礎(chǔ)，了解一些初步的線路原理以及通過線路圖安裝、調(diào)試的方法；培養(yǎng)和鍛煉我們的實際動手能力，使我們的理論知識與實踐充分地結(jié)合，作到不僅具有專業(yè)知識，而且還具有較強的實踐動手能力，能分析問題和解決問題的高素質(zhì)人才。

我們本次實訓(xùn)的要求是完成機械手的動作，就是當(dāng)物料到達(dá)終點時，機械手將物料從傳送帶上夾起，旋轉(zhuǎn)，然后放到貨運臺上，最后機械手反轉(zhuǎn)回到原味待命。順序是這樣的：機械手下降→手爪夾緊→機械手上升→機械手右轉(zhuǎn)→機械手下降→手爪放松→機械手上升→機械手左轉(zhuǎn)回到原味。我們一開始編寫程序時，忘記加上時間傳感器，動作飛快，根本夾不上東西，后來在每一步加了1秒的延時這才完成了整套動作。

通過三周的電工實習(xí)，我開闊了眼界，收獲了一些平時得不到的知識，但同時，也獲得了一些比知識更重要的東西堅持、毅力、恒心。通過這次實訓(xùn)真正的感覺到了理論對操作的指導(dǎo)作用。這次實訓(xùn)感受最深的還是：累。確實如此，在工作臺前一站就是好幾個小時，累的腿都酸了。在整個工作間里充滿了忙碌的聲音，大家都不愿落后。做的慢的同學(xué)看到做的快的同學(xué)開始做下一道工序，急的滿頭冒汗。但是即使再急也要耐心的去做每一步，不然就可能導(dǎo)致最后的失敗。實訓(xùn)讓久在課堂的我切身的感受到作為一名工人的苦與樂，同時檢驗了自己所學(xué)的知識。綜合實訓(xùn)更讓我深深地體會到人生的意義世間無難事，只要功夫?qū)嵱?xùn)報告紙

深，鐵杵磨成針！兩周的實習(xí)短暫，但卻給我以后的道路指出一條明路，那就是思考著做事，事半功倍，更重要的是，做事的心態(tài)，也可以得到磨練，實訓(xùn)這幾天的確有點累，不過也正好讓我們養(yǎng)成了一種良好的作息習(xí)慣，它讓我們更充實，更豐富，這就是三周實訓(xùn)的收獲吧！但愿有更多的收獲伴著我，走向未知的將來。

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蘇州市職業(yè)大學(xué)

畢業(yè)實訓(xùn)報告

題目：機電一體化綜合實訓(xùn)報告

院系機電工程系

專業(yè)班級08機電2班

姓名石榮寶

學(xué)號085301240

指導(dǎo)教師李建蓉

201*年12月25日

目錄

第1章機電一體化簡介...................................................................................................1

1.1機電一體化技術(shù)...................................................................................................11.2機電一體化系統(tǒng)構(gòu)成與特點................................................................................11.3機電一體化的發(fā)展趨勢........................................................................................2第2章電路測量.............................................................................................................4

2.1常用電工儀表簡介...............................................................................................412

第3章機床電路連接與調(diào)試..............................................................錯誤！未定義書簽。

3.1三相異步電動機正反轉(zhuǎn)控制線路...........................................錯誤！未定義書簽。3.2三相異步電動機反接制動控制線路....................................................................163.3三相異步電動機Y-△降壓起動控制線路............................................................17第4章液壓、氣動回路連接與調(diào)試...............................................................................18

4.1FESTOFluidSIM軟件簡介.................................................................................184.2液壓回路設(shè)計及仿真.........................................................................................20第5章單片機程序設(shè)計與調(diào)試......................................................................................22

5.1單片機簡介.......................................................................................................225.2單片機程序的設(shè)計仿真與調(diào)試...........................................................................24第6章自動線MPS控制與調(diào)試.....................................................................................29實訓(xùn)小結(jié)........................................................................................................................47參考文獻(xiàn)........................................................................................................................

第一章機電一體化簡介

1.1機電一體化技術(shù)

機電一體化技術(shù)是將機械技術(shù)、電工電子技術(shù)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)、傳感器技術(shù)、接口技術(shù)、信號變換技術(shù)等多種技術(shù)進行有機地結(jié)合，并綜合應(yīng)用到實際中去的綜合技術(shù)。

機電一體化發(fā)展至今也已成為一門有著自身體系的新型學(xué)科，隨著科學(xué)技術(shù)的不但發(fā)展，還將被賦予新的內(nèi)容。但其基本特征可概括為：機電一體化是從系統(tǒng)的觀點出發(fā)，綜合運用機械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動控制技術(shù)、計算機技術(shù)、信息技術(shù)、傳感測控技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)、信息變換技術(shù)以及軟件編程技術(shù)等群體技術(shù)，根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)和優(yōu)化組織目標(biāo)，合理配置與布局各功能單元，在多功能、高質(zhì)量、高可靠性、低能耗的意義上實現(xiàn)特定功能價值，并使整個系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術(shù)。由此而產(chǎn)生的功能系統(tǒng)，則成為一個機電一體化系統(tǒng)或機電一體化產(chǎn)品。因此，“機電一體化”涵蓋“技術(shù)”和“產(chǎn)品”兩個方面。

1.2機電一體化系統(tǒng)構(gòu)成及特點1.2.1機電一體化系統(tǒng)構(gòu)成

機電一體化系統(tǒng)是一種比較復(fù)雜的工程系統(tǒng)，機電一體化系統(tǒng)由機械系統(tǒng)、電子信息處理系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、傳感檢測系統(tǒng)、執(zhí)行元件等五個系統(tǒng)組成。是具有特定目標(biāo)的有機整體，并具有整體性、關(guān)聯(lián)性、目的性和相對性等四個基本屬性。

1.2.2機電一體化系統(tǒng)的特點機電一體化技術(shù)的主要特征：

①整體結(jié)構(gòu)最優(yōu)化：在傳統(tǒng)機械產(chǎn)品中，為了增加功能，或?qū)崿F(xiàn)某一種控制規(guī)律，往往靠增加機械機構(gòu)的辦法來實現(xiàn)。如果采用機電一體化系統(tǒng)，可以從機械、電子、硬件、軟件四個方面去實現(xiàn)同一種功能。

②系統(tǒng)控制智能化：這是機電一體化技術(shù)與傳統(tǒng)的工業(yè)自動化技術(shù)最主要的區(qū)別之一。電子技術(shù)的引入，顯著地改變了傳統(tǒng)機械那種單純靠操作人員，按照規(guī)定的工藝順序頻繁重復(fù)的工作狀況。

③操作性能柔性化：計算機軟件技術(shù)的引入，能使機電一體化系統(tǒng)的各個傳動機構(gòu)的動作通過預(yù)先給定的程序，一步一步地由電子系統(tǒng)來協(xié)調(diào)。在生產(chǎn)對象變更需要改變傳動機構(gòu)的動作規(guī)律時，無須改變其硬件機構(gòu)，只要調(diào)整由一系列指令組成的軟件，就可以達(dá)到預(yù)期的目的。

機電一體化系統(tǒng)有如下特點：工作能力與質(zhì)量高、使用安全性與可靠性高、調(diào)整和維修方便、具有復(fù)合功能且適用面廣、改善勞動條件利于自動化生產(chǎn)、節(jié)約能源減少耗材。正因為這些特點，機電一體化的使用會給社會帶來巨大的效益，因此世界各國都在大力發(fā)展機電一體化技術(shù)。1.3機電一體化技術(shù)發(fā)展趨勢

機電一體化技術(shù)發(fā)展機電一體化是機械、微電子、控制、計算機、信息處理等多學(xué)科的交叉融合，其發(fā)展和進步有賴于相關(guān)技術(shù)的進步與發(fā)展，其主要發(fā)展方向有數(shù)字化、智能化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化、人性化、微型化、集成化、帶源化和綠色化。(1)數(shù)字化微控制器及其發(fā)展奠定了機電產(chǎn)品數(shù)字化的基礎(chǔ)，如不斷發(fā)展的數(shù)控機床和機器人；而計算機網(wǎng)絡(luò)的迅速崛起，為數(shù)字化設(shè)計與制造鋪平了道軟件具有高可靠性、易操作性、可維護性、自診斷能力以及友好人機界面路，如虛擬設(shè)計、計算機集成制造等。數(shù)字化要求機電一體化產(chǎn)品的。數(shù)字化的實現(xiàn)將便于遠(yuǎn)程操作、診斷和修復(fù)。(2)智能化即要求機電產(chǎn)品有一定的智能,使它具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。隨著模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、灰色理論、小波理論、混沌與分岔等人工智能技術(shù)的進步與發(fā)展，為機電一體化技術(shù)發(fā)展開辟了廣闊天地。(3)模塊化由于機電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機械接口、動力接口、環(huán)境接口的機電一體化產(chǎn)品單元模塊是一項復(fù)雜而有前途的工作。如研制具有集減速、變頻調(diào)速電機一體的動力驅(qū)動單元；具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的電機一體控制單元等。這樣，在產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計時，可以利用這些標(biāo)準(zhǔn)模塊化單元迅速開發(fā)出新的產(chǎn)品。(4)網(wǎng)絡(luò)化由于網(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)備本身就是機電一體化產(chǎn)品，現(xiàn)場總線和局域網(wǎng)技術(shù)使家用電器網(wǎng)絡(luò)化成為可能，利用家庭網(wǎng)絡(luò)把各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家用電器系統(tǒng)，使人們在家里可充分享受各種高技術(shù)帶來的好處，因此，機電一體化產(chǎn)品無疑應(yīng)朝網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。給人們帶來無窮的知識和方便。(5)人性化機電一體化產(chǎn)品的最終使用對象是人，如何

給機電一體化產(chǎn)品賦予人的智能、情感和人性顯得愈來愈重要，機電一體化產(chǎn)品除了完善的性能外，還要求在色彩、造型等方面與環(huán)境相協(xié)調(diào)，使用這些產(chǎn)品，對人來說還是一種藝術(shù)享受，如家用機器人的最高境界就是人機一體化。(6)微型化微型化是精細(xì)加工技術(shù)發(fā)展的必然，也是提高效率的需要。微機電系統(tǒng)(MicroElectronicMechanicalSystems，簡稱MEMS)是指可批量制作的，集微型機構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號處理和控制電路，直至接口、通信和電源等于一體的微型器件或系統(tǒng)。自1986年美國斯坦福大學(xué)研制出第一個醫(yī)用微探針，1988年美國加州大學(xué)Berkeley分校研制出第一個微電機以來，國內(nèi)外在MEMS工藝、材料以及微觀機理研究方面取得了很大進展，開發(fā)出各種MEMS器件和系統(tǒng)，如各種微型傳感器（壓力傳感器、微加速度計、微觸覺傳感器），各種微構(gòu)件（微膜、微粱、微探針、微連桿、微齒輪、微軸承、微泵、微彈簧以及微機器人等）。(7)集成化集成化既包含各種技術(shù)的相互滲透、相互融合和各種產(chǎn)品不同結(jié)構(gòu)的優(yōu)化與復(fù)合，又包含在生產(chǎn)過程中同時處理加工、裝配、檢測、管理等多種工序。為了實現(xiàn)多品種、小批量生產(chǎn)的自動化與高效率，應(yīng)使系統(tǒng)具有更廣泛的柔性。(8)綠色化科學(xué)技術(shù)的發(fā)展給人們的生活帶來巨大變化，在物質(zhì)豐富的同時也帶來資源減少、生態(tài)環(huán)境惡化的后果。所以，人們呼喚保護環(huán)境，回歸自然，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲中應(yīng)運而生。綠色產(chǎn)品是指低能耗、低材耗、低污染、舒適、協(xié)調(diào)而可再生利用的產(chǎn)品。在其設(shè)計、制造、使用和銷毀時應(yīng)符合環(huán)保和人類健康的要求，機電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指在其使用時不污染生態(tài)環(huán)境，產(chǎn)品壽命結(jié)束時，產(chǎn)品可分解和再生利用。

第2章常用電工儀表的測量

2.1萬用表

萬用表又叫多用表、三用表、復(fù)用表，萬用表分為指針式萬用表和數(shù)字萬用表引。是一種多功能、多量程的測量儀表，一般萬用表可測量直流電流、直流電壓、交流電流、交流電壓、電阻和音頻電平等，有的還可以測交流電流、電容量、電感量及半導(dǎo)體的一些參數(shù)（如β），萬用表由表頭、測量電路及轉(zhuǎn)換開關(guān)等三個主要部分組成。如圖2-1所示。

圖2-1：萬用表

萬用表使用方法如下：

（1）熟悉表盤上各符號的意義及各個旋鈕和選擇開關(guān)的主要作用。（2）進行機械調(diào)零。

（3）根據(jù)被測量的種類及大小，選擇轉(zhuǎn)換開關(guān)的擋位及量程，找出對應(yīng)的刻度線。

（4）選擇表筆插孔的位置。

（5）測量電壓：測量電壓（或電流）時要選擇好量程，如果用小量程去測量大電壓，則會有燒表的危險；如果用大量程去測量小電壓，那么指針偏轉(zhuǎn)太小，無法讀數(shù)。量程的選擇應(yīng)盡量使指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的2/3左右。如果事先不清楚被測電壓的大小時，應(yīng)先選擇最高量程擋，然后逐漸減小到合適的量程。交流電壓的測量：將萬用表的一個轉(zhuǎn)換開關(guān)置于交、直流電壓擋，另一個轉(zhuǎn)換開關(guān)置于交流電壓的合適量程上，萬用表兩表筆和被測電路或負(fù)載并聯(lián)即可。直流電壓的測量：將萬用表的一個轉(zhuǎn)換開關(guān)置于交、直

流電壓擋，另一個轉(zhuǎn)換開關(guān)置于直流電壓的合適量程上，且“+”表筆（紅表筆）接到高電位處，“-”表筆（黑表筆）接到低電位處，即讓電流從“+”表筆流入，從“-”表筆流出。若表筆接反，表頭指針會反方向偏轉(zhuǎn)，容易撞彎指針。

（6）測電流：測量直流電流時，將萬用表的一個轉(zhuǎn)換開關(guān)置于直流電流擋，另一個轉(zhuǎn)換開關(guān)置于50uA到500mA的合適量程上，電流的量程選擇和讀數(shù)方法與電壓一樣。測量時必須先斷開電路，然后按照電流從“+”到“-”的方向，將萬用表串聯(lián)到被測電路中，即電流從紅表筆流入，從黑表筆流出。如果誤將萬用表與負(fù)載并聯(lián)，則因表頭的內(nèi)阻很小，會造成短路燒毀儀表。其讀數(shù)方法如下：實際值＝指示值×量程/滿偏（7）測電阻：用萬用表測量電阻時，應(yīng)按下列方法操作：

a機械調(diào)零。在使用之前，應(yīng)該先調(diào)節(jié)指針定位螺絲使電流示數(shù)為零，避免不必要的誤差。

b選擇合適的倍率擋。萬用表歐姆擋的刻度線是不均勻的，所以倍率擋的選擇應(yīng)使指針停留在刻度線較稀的部分為宜，且指針越接近刻度尺的中間，讀數(shù)越準(zhǔn)確。一般情況下，應(yīng)使指針指在刻度尺的1/3~2/3間。c歐姆調(diào)零。測量電阻之前，應(yīng)將2個表筆短接，同時調(diào)節(jié)“歐姆（電氣）調(diào)零旋鈕”，使指針剛好指在歐姆刻度線右邊的零位。如果指針不能調(diào)到零位，說明電池電壓不足或儀表內(nèi)部有問題。并且每換一次倍率擋，都要再次進行歐姆調(diào)零，以保證測量準(zhǔn)確。

d讀數(shù)：表頭的讀數(shù)乘以倍率，就是所測電阻的電阻值。2、毫伏表

毫伏表（如圖2-2所示）的使用方法：（1）開機前的準(zhǔn)備工作：

①將通道輸入端測試探頭上的紅、黑色鱷魚夾短接；

②將量程開關(guān)選最高量程（300V）。

（2）操作步驟：①接通220V電源，按下電源開關(guān)，電源指示燈亮，儀器立刻工作。為

了保證儀器穩(wěn)定性，需預(yù)熱10秒鐘后使用，開機后10秒鐘內(nèi)指針無規(guī)則擺動屬正常；

圖2-2：毫伏表

②將輸入測試探頭上的紅、黑鱷魚夾斷開后與被測電路并聯(lián)（紅鱷魚夾接被測電路的正端，黑鱷魚夾接地端），觀察表頭指針在刻度盤上所指的位置，若指針在起始點位置基本沒動，說明被測電路中的電壓甚小，且毫伏表量程選得過高，此時用遞減法由高量程向低量程變換，直到表頭指針指到滿刻度的2/3左右即可；

③準(zhǔn)確讀數(shù)。表頭刻度盤上共刻有四條刻度。第一條刻度和第二條刻度為測量交流電壓有效值的專用刻度，第三條和第四條為測量分貝值的刻度。當(dāng)量程開關(guān)分別選1mV、10mV、100mV、1V、10V、100V檔時，就從第一條刻度讀數(shù)；當(dāng)量程開關(guān)分別選3mV、30mV、300mV、3V、30V、300V時，應(yīng)從第二條刻度讀數(shù)（逢1就從第一條刻度讀數(shù)，逢3從第二刻度讀數(shù)）。例如：將量程開關(guān)置“1V”檔，就從第一條刻度讀數(shù)。若指針指的數(shù)字是在第一條刻度的0.7”處，其實際測量值為0.7V；若量程開關(guān)置“3V”檔，就從第二條刻度讀數(shù)。若指針指在第二條刻度的“2”處，其實際測量值為2V。以上舉例說明，當(dāng)量程開關(guān)選在哪個檔位，比如，1V檔位，此時毫伏表可以測量外電路中電壓的范圍是0～1V，滿刻度的最大值也就是1V。當(dāng)用該儀表去

測量外電路中的電平值時，就從第三、四條刻度讀數(shù)，讀數(shù)方法是，量程數(shù)加上指針指示值，等于實際測量值2.2示波器

2.1.1示波器工作原理示波器是利用電子示波管的特性，將人眼無法直接觀測的交變電信號轉(zhuǎn)換成圖像，顯示在熒光屏上以便測量的電子測量儀器。它是觀察數(shù)字電路實驗現(xiàn)象、分析實驗中的問題、測量實驗結(jié)果必不可少的重要儀器。示波器由示波管和電源系統(tǒng)、同步系統(tǒng)、X軸偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、Y軸偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、延遲掃描系統(tǒng)、標(biāo)準(zhǔn)信號源組成。

示波管陰極射線管(CRT)簡稱示波管，是示波器的核心。它將電信號轉(zhuǎn)

換為光信號。電子槍、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和熒光屏三部分密封在一個真空玻璃殼內(nèi)，構(gòu)成了一個完整的示波管。1．熒光屏現(xiàn)在的示波管屏面通常是矩形平面，內(nèi)表面沉積一層磷光材料構(gòu)成熒光膜。在熒光膜上常又增加一層蒸發(fā)鋁膜。高速電子穿過鋁膜，撞擊熒光粉而發(fā)光形成亮點。鋁膜具有內(nèi)反射作用，有利于提高亮點的輝度。鋁膜還有散熱等其他作用。當(dāng)電子停止轟擊后，亮點不能立即消失而要保留一段時間。亮點輝度下降到原始值的10％所經(jīng)過的時間叫做“余輝時間”。余輝時間短于10μs為極短余輝，10μs1ms為短余輝，1ms0．1s為中余輝，0．1s-1s為長余輝，大于1s為極長余輝。一般的示波器配備中余輝示波管，高頻示波器選用短余輝，低頻示波器選用長余輝。由于所用磷光材料不同，熒光屏上能發(fā)出不同顏色的光。一般示波器多采用發(fā)綠光的示波管，以保護人的眼睛。2．電子槍及聚焦電子槍由燈絲(F)、陰極(K)、柵極(G1)、前加速極(G2)(或稱第二柵極)、第一陽極(A1)和第二陽極(A2)組成。它的作用是發(fā)射電子并形成很細(xì)的高速電子束。燈絲通電加熱陰極，陰極受熱發(fā)射電子。柵極是一個頂部有小孔的金屬園筒，套在陰極外面。由于柵極電位比陰極低，對陰極發(fā)射的電子起控制作用，一般只有運動初速度大的少量電子，在陽極電壓的作用下能穿過柵極小孔，奔向熒光屏。初速度小的電子仍返回陰極。如果柵極電位過低，則全部電子返回陰極，即管子截止。調(diào)節(jié)電路中的W1電位器，可以改變柵極電位，控制射向熒光屏的電子流密度，從而達(dá)到調(diào)節(jié)亮點的輝度。第一陽極、第二陽極和前加速極都是與陰極在同一條軸線上的三個金屬圓筒。前加速極G2與A2相連，所加電位比A1高。G2的正電位對陰極電子奔向熒光屏起加速作用。電子束從陰極奔向熒光屏的過程中，經(jīng)過兩次聚焦過程。第一次聚焦由K、G1、G2完成，K、K、G1、G2叫做示波管的第一電子透鏡。第二次聚焦發(fā)生在G2、A1、A2區(qū)域，調(diào)節(jié)第二陽極A2的電位，能使電子束正好會聚于熒光屏上的一點，這是第二次聚焦。A1上的電壓叫做聚焦電壓，A1又被叫做聚焦極。有時調(diào)節(jié)A1電壓仍不能滿足良好聚焦，需微調(diào)第二陽極A2的電壓，A2又叫做輔助聚焦極。

3．偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)控制電子射線方向，使熒光屏上的光點隨外加信號的變化描繪出被測信號的波形。Y1、Y2和Xl、X2兩對互相垂直的偏轉(zhuǎn)板組成偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)。Y軸偏轉(zhuǎn)板在前，X軸偏轉(zhuǎn)板在后，因此Y軸靈敏度高(被測信號經(jīng)處理后加到Y(jié)軸)。兩對偏轉(zhuǎn)板分別加上電壓，使兩對偏轉(zhuǎn)板間各自形成電場，分別控制電子束在垂直方向和水平方向偏轉(zhuǎn)。4．示波管的電源為使示波管正常工作，對電源供給有一定要求。規(guī)定第二陽極與偏轉(zhuǎn)板之間電位相近，偏轉(zhuǎn)板的平均電位為零或接近為零。陰極必須工作在負(fù)電位上。柵極G1相對陰極為負(fù)電位(30V~100V)，而且可調(diào)，以實現(xiàn)輝度調(diào)節(jié)。第一陽極為正電位(約+100V~+600V)，也應(yīng)可調(diào)，用作聚焦調(diào)節(jié)。第二陽極與前加速極相連，對陰極為正高壓(約+1000V)，相對于地電位的可調(diào)范圍為±50V。由于示波管各電極電流很小，可以用公共高壓經(jīng)電阻分壓器供電。2．2示波器使用方法示波器種類、型號很多，功能也不同。數(shù)字電路實驗中使用較多的是20MHz或者40MHz的雙蹤示波器。這些示波器用法大同小異。從概念上介紹示波器在數(shù)字電路實驗中的常用功能。2.1.1熒光屏熒光屏是示波管的顯示部分。屏上水平方向和垂直方向各有多條刻度線，指示出信號波形的電壓和時間之間的關(guān)系。水平方向指示時間，垂直方向指示電壓。水平方向分為10格，垂直方向分為8格，每格又分為5份。垂直方向標(biāo)有0％，10％，90％，100％等標(biāo)志，水平方向標(biāo)有10％，90％標(biāo)志，供測直流電平、交流信號幅度、延遲時間等參數(shù)使用。根據(jù)被測信號在屏幕上占的格數(shù)乘以適當(dāng)?shù)谋壤�常�?shù)(V／DIV，TIME／DIV)能得出電壓值與時間值。2.2.2示波管和電源系統(tǒng)1．電源(Power)示波器主電源開關(guān)。當(dāng)此開關(guān)按下時，電源指示燈亮，表示電源接通。2．輝度(Intensity)旋轉(zhuǎn)此旋鈕能改變光點和掃描線的亮度。觀察低頻信號時可小些，高頻信號時大些。一般不應(yīng)太亮，以保護熒光屏。3．聚焦(Focus)聚焦旋鈕調(diào)節(jié)電子束截面大小，將掃描線聚焦成最清晰狀態(tài)。4．標(biāo)尺亮度(Illuminance)此旋鈕調(diào)節(jié)熒光屏后面的照明燈亮度。正常室內(nèi)光線下，照明燈暗一些好。室內(nèi)光線不足的環(huán)境中，可適當(dāng)調(diào)亮照明燈。2.2.3垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)和水平偏轉(zhuǎn)因數(shù)1．垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)選擇(VOLTS／DIV)和微調(diào)在單位輸入信號作用下，光點在屏幕上偏移的距離稱為偏移靈敏度，這一定義對X軸和Y軸都適用。靈敏度的倒數(shù)稱為偏轉(zhuǎn)因數(shù)。垂直靈敏度的單位是為cm/V，cm／mV或者DIV／mV，DIV／V，垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)的單位是V／cm，

mV／cm或者V／DIV，mV／DIV。實際上因習(xí)慣用法和測量電壓讀數(shù)的方便，有時也把偏轉(zhuǎn)因數(shù)當(dāng)靈敏度。蹤示波器中每個通道各有一個垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)選擇波段開關(guān)。一般按1，2，5方式從5mV／DIV到5V／DIV分為10檔。波段開關(guān)指示的值代表熒光屏上垂直方向一格的電壓值。例如波段開關(guān)置于1V／DIV檔時，如果屏幕上信號光點移動一格，則代表輸入信號電壓變化1V。每個波段開關(guān)上往往還有一個小旋鈕，微調(diào)每檔垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)。將它沿順時針方向旋到底，處于“校準(zhǔn)”位置，此時垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)值與波段開關(guān)所指示的值一致。逆時針旋轉(zhuǎn)此旋鈕，能夠微調(diào)垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)。垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)微調(diào)后，會造成與波段開關(guān)的指示值不一致，這點應(yīng)引起注意。許多示波器具有垂直擴展功能，當(dāng)微調(diào)旋鈕被拉出時，垂直靈敏度擴大若干倍(偏轉(zhuǎn)因數(shù)縮小若干倍)。例如，如果波段開關(guān)指示的偏轉(zhuǎn)因數(shù)是1V/DIV，采用×5擴展?fàn)顟B(tài)時，垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)是0．2V／DIV。在做數(shù)字電路實驗時，在屏幕上被測信號的垂直移動距離與+5V信號的垂直移動距離之比常被用于判斷被測信號的電壓值。2．時基選擇(TIME／DIV)和微調(diào)時基選擇和微調(diào)的使用方法與垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)選擇和微調(diào)類似。時基選擇也通過一個波段開關(guān)實現(xiàn)，按1、2、5方式把時基分為若干檔。波段開關(guān)的指示值代表光點在水平方向移動一個格的時間值。例如在1μS／DIV檔，光點在屏上移動一格代表時間值1μS�！拔⒄{(diào)”旋鈕用于時基校準(zhǔn)和微調(diào)。沿順時針方向旋到底處于校準(zhǔn)位置時，屏幕上顯示的時基值與波段開關(guān)所示的標(biāo)稱值一致。逆時針旋轉(zhuǎn)旋鈕，則對時基微調(diào)。旋鈕拔出后處于掃描擴展?fàn)顟B(tài)。通常為×10擴展，即水平靈敏度擴大10倍，時基縮小到1／10。例如在2μS/DIV檔，掃描擴展?fàn)顟B(tài)下熒光屏上水平一格代表的時間值等于

2μS×(1/10)=0.2μS

TDS實驗臺上有10MHz、1MHz、500kHz、100kHz的時鐘信號，由石英晶體振蕩器和分頻器產(chǎn)生，準(zhǔn)確度很高，可用來校準(zhǔn)示波器的時基。示波器的標(biāo)準(zhǔn)信號源CAL，專門用于校準(zhǔn)示波器的時基和垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)。例如COS5041型示波器標(biāo)準(zhǔn)信號源提供一個VP-P=2V,f=1kHz的方波信號。示波器前面板上的位移(Position)旋鈕調(diào)節(jié)信號波形在熒光屏上的位置。旋轉(zhuǎn)水平位移旋鈕(標(biāo)有水平雙向箭頭)左右移動信號波形，旋轉(zhuǎn)垂直位移旋鈕(標(biāo)有垂直雙向箭頭)上下移動信號波形。2.2.4輸入通道和輸入耦合選擇1．輸入通道選擇輸入通道至少有三種選擇方式：通道1(CH1)、通道2(CH2)、雙通道(DUAL)。選擇通道1時，示波器僅顯示通道1的信號。選擇通道2時，示波器僅顯示通道2的信號。選擇雙通道時，示波器同時顯示通道1信號和通道2信號。測試信號時，首先要將示波器的地與被測電路的地連接在一起。根據(jù)輸入通道的選擇，將示波器探頭插到相應(yīng)通道插座上，示波器探頭上的地與被測電路的地連接在一

起，示波器探頭接觸被測點。示波器探頭上有一雙位開關(guān)。此開關(guān)撥到“×1”位置時，被測信號無衰減送到示波器，從熒光屏上讀出的電壓值是信號的實際電壓值。此開關(guān)撥到“×10"位置時，被測信號衰減為1／10，然后送往示波器，從熒光屏上讀出的電壓值乘以10才是信號的實際電壓值。2．輸入耦合方式輸入耦合方式有三種選擇：交流(AC)、地(GND)、直流(DC)。當(dāng)選擇“地”時，掃描線顯示出“示波器地”在熒光屏上的位置。直流耦合用于測定信號直流絕對值和觀測極低頻信號。交流耦合用于觀測交流和含有直流成分的交流信號。在數(shù)字電路實驗中，一般選擇“直流”方式，以便觀測信號的絕對電壓值。2.2.5觸發(fā)第一節(jié)指出，被測信號從Y軸輸入后，一部分送到示波管的Y軸偏轉(zhuǎn)板上，驅(qū)動光點在熒光屏上按比例沿垂直方向移動；另一部分分流到x軸偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，觸發(fā)掃描發(fā)生器，產(chǎn)生重復(fù)的鋸齒波電壓加到示波管的X偏轉(zhuǎn)板上，使光點沿水平方向移動，兩者合一，光點在熒光屏上描繪出的圖形就是被測信號圖形。由此可知，正確的觸發(fā)方式直接影響到示波器的有效操作。為了在熒光屏上得到穩(wěn)定的、清晰的信號波形，掌握基本的觸發(fā)功能及其操作方法是十分重要的。1．觸發(fā)源(Source)選擇要使屏幕上顯示穩(wěn)定的波形，則需將被測信號本身或者與被測信號有一定時間關(guān)系的觸發(fā)信號加到觸發(fā)電路。觸發(fā)源選擇確定觸發(fā)信號由何處供給。通常有三種觸發(fā)源：內(nèi)觸發(fā)(INT)、電源觸發(fā)(LINE)、外觸發(fā)EXT)。內(nèi)觸發(fā)使用被測信號作為觸發(fā)信號，是經(jīng)常使用的一種觸發(fā)方式。由于觸發(fā)信號本身是被測信號的一部分，在屏幕上可以顯示出非常穩(wěn)定的波形。雙蹤示波器中通道1或者通道2都可以選作觸發(fā)信號。電源觸發(fā)使用交流電源頻率信號作為觸發(fā)信號。這種方法在測量與交流電源頻率有關(guān)的信號時是有效的。特別在測量音頻電路、閘流管的低電平交流噪音時更為有效。外觸發(fā)使用外加信號作為觸發(fā)信號，外加信號從外觸發(fā)輸入端輸入。外觸發(fā)信號與被測信號間應(yīng)具有周期性的關(guān)系。由于被測信號沒有用作觸發(fā)信號，所以何時開始掃描與被測信號無關(guān)。正確選擇觸發(fā)信號對波形顯示的穩(wěn)定、清晰有很大關(guān)系。例如在數(shù)字電路的測量中，對一個簡單的周期信號而言，選擇內(nèi)觸發(fā)可能好一些，而對于一個具有復(fù)雜周期的信號，且存在一個與它有周期關(guān)系的信號時，選用外觸發(fā)可能更好。2．觸發(fā)耦合(Coupling)方式選擇觸發(fā)信號到觸發(fā)電路的耦合方式有多種，目的是為了觸發(fā)信號的穩(wěn)定、可靠。這里介紹常用的幾種。AC耦合又稱電容耦合。它只允許用觸發(fā)信號的交流分量觸發(fā)，觸發(fā)信號的直流分量被隔斷。通常在不考慮DC分量時使用這種耦合方式，以形成穩(wěn)定觸發(fā)。但是如果觸發(fā)信號的頻率小于10Hz，會造成觸發(fā)困難。直流耦合(DC)不隔斷觸發(fā)信號的直流分量。當(dāng)觸發(fā)信號的頻率較低或者觸發(fā)信號的占空比很大時，使用直流耦合較好。

低頻抑制(LFR)觸發(fā)時觸發(fā)信號經(jīng)過高通濾波器加到觸發(fā)電路，觸發(fā)信號的低頻成分被抑制；高頻抑制(HFR)觸發(fā)時，觸發(fā)信號通過低通濾波器加到觸發(fā)電路，觸發(fā)信號的高頻成分被抑制。此外還有用于電視維修的電視同步(TV)觸發(fā)。這些觸發(fā)耦合方式各有自己的適用范圍，需在使用中去體會。3．觸發(fā)電平(Level)和觸發(fā)極性(Slope)觸發(fā)電平調(diào)節(jié)又叫同步調(diào)節(jié)，它使得掃描與被測信號同步。電平調(diào)節(jié)旋鈕調(diào)節(jié)觸發(fā)信號的觸發(fā)電平。一旦觸發(fā)信號超過由旋鈕設(shè)定的觸發(fā)電平時，掃描即被觸發(fā)。順時針旋轉(zhuǎn)旋鈕，觸發(fā)電平上升；逆時針旋轉(zhuǎn)旋鈕，觸發(fā)電平下降。當(dāng)電平旋鈕調(diào)到電平鎖定位置時，觸發(fā)電平自動保持在觸發(fā)信號的幅度之內(nèi)，不需要電平調(diào)節(jié)就能產(chǎn)生一個穩(wěn)定的觸發(fā)。當(dāng)信號波形復(fù)雜，用電平旋鈕不能穩(wěn)定觸發(fā)時，用釋抑(HoldOff)旋鈕調(diào)節(jié)波形的釋抑時間(掃描暫停時間)，能使掃描與波形穩(wěn)定同步。極性開關(guān)用來選擇觸發(fā)信號的極性。撥在“+”位置上時，在信號增加的方向上，當(dāng)觸發(fā)信號超過觸發(fā)電平時就產(chǎn)生觸發(fā)。撥在“-”位置上時，在信號減少的方向上，當(dāng)觸發(fā)信號超過觸發(fā)電平時就產(chǎn)生觸發(fā)。觸發(fā)極性和觸發(fā)電平共同決定觸發(fā)信號的觸發(fā)點。2.2.6掃描方式(SweepMode)掃描有自動(Auto)、常態(tài)(Norm)和單次(Single)三種掃描方式。自動：當(dāng)無觸發(fā)信號輸入，或者觸發(fā)信號頻率低于50Hz時，掃描為自激方式。常態(tài)：當(dāng)無觸發(fā)信號輸入時，掃描處于準(zhǔn)備狀態(tài)，沒有掃描線。觸發(fā)信號到來后，觸發(fā)掃描。單次：單次按鈕類似復(fù)位開關(guān)。單次掃描方式下，按單次按鈕時掃描電路復(fù)位，此時準(zhǔn)備好(Ready)燈亮。觸發(fā)信號到來后產(chǎn)生一次掃描。單次掃描結(jié)束后，準(zhǔn)備燈滅。單次掃描用于觀測非周期信號或者單次瞬變信號，往往需要對波形拍照。上面扼要介紹了示波器的基本功能及操作。示波器還有一些更復(fù)雜的功能，如延遲掃描、觸發(fā)延遲、X-Y工作方式等，這里就不介紹了。示波器入門操作是容易的，真正熟練則要在應(yīng)用中掌握。值得指出的是，示波器雖然功能較多，但許多情況下用其他儀器、儀表更好。例如，在數(shù)字電路實驗中，判斷一個脈寬較窄的單脈沖是否發(fā)生時，用邏輯筆就簡單的多；測量單脈沖脈寬時，用邏輯分析儀更好一些。1．獲得基線：當(dāng)操作者在使用無使用說明書的示波器時，首先要獲得一條最細(xì)的水平基線，然后才能用探頭進行其他測量，其具體方法如下：(1)預(yù)置面板各開關(guān)、旋鈕。亮度置適中，聚焦和輔助聚焦置適中，垂直輸入耦合置“AC，，，垂直電壓量程選擇置"5mv／div"，垂直工作方式選擇置“CHl”，垂直靈敏度微調(diào)校準(zhǔn)位置置“CAL"，垂直通道同步源選擇置中間位置，垂直位置置中間位置，A和B掃描時間因數(shù)一起預(yù)置在“0．5ms／div"，A掃描時間微調(diào)置校準(zhǔn)位置“CAL’’，水平位移置中間位置，掃描工作方式置“A”，觸發(fā)同步方式置“AUTO"，斜率開關(guān)置“+”，觸發(fā)耦合開關(guān)置“AC’’，觸發(fā)源選擇置"INT"。(2)按下電源開關(guān)，電源指示燈點亮。

(3)調(diào)節(jié)A亮度聚焦等有關(guān)控制旋鈕，可出現(xiàn)纖細(xì)明亮的掃描基線，調(diào)節(jié)基線使其位置于屏幕中間與水平坐標(biāo)刻度基本重合。(4)調(diào)節(jié)軌跡平行度控制使基線與水平坐標(biāo)平行。2．顯示信號：一般情況下，示波器本身均有一個0．5Vpp標(biāo)準(zhǔn)方波信號輸出口，當(dāng)獲得基線后，即可將探頭接到此處，此時屏幕應(yīng)有一串方波信號，調(diào)節(jié)電壓量程和掃描時間因數(shù)旋鈕，方波的幅度和寬窄應(yīng)變化，至此說明示波器基本調(diào)整完畢可以投入使用。3．測量信號：將測試線接在CHl或CH2輸入插座，測試探頭觸及測試點，即可在示波器上觀察到波形。如果波形幅度太大或太小，可調(diào)整電壓量程旋鈕；如果波形周期顯示不適合，可調(diào)整掃描速度旋鈕。2.2測量音頻放大電路的參數(shù)

電路測量分為靜態(tài)測量和動態(tài)測量。靜態(tài)測量和動態(tài)測量是根據(jù)測量過程中被測量是否隨時間變化來區(qū)分的。前者是指測量時，被測電路不加輸入信號或只加固定電位，如放大器靜態(tài)工作點的測量；后者是指在測量時，被測電路需加上一定頻率和幅度的輸入信號，如放大器增益的測量。

電路測量方法有直接測量法和間接測量法。直接測量法使用按已知標(biāo)準(zhǔn)定度的電子儀器，對被測量值直接進行測量，從而測得其數(shù)據(jù)的方法，稱為直接測量法。例如用電壓表測量交流電源電壓等。需要說明的是，直接測量并不意味著就是用直讀式儀器進行測量，許多比較式儀器雖然不一定能直接從儀器度盤上獲得被測量之值，但因參與測量的對象就是被測量，所以這種測量仍屬直接測量。一般情況下直接測量法的精確度比較高。間接測量法使用按照已知標(biāo)準(zhǔn)定度的電子儀器，不直接對被測量值進行測量，而對一個或幾個與被測量具有某種函數(shù)關(guān)系的物理量進行直接測量，然后通過函數(shù)關(guān)系計算出被測量值，這種測量方法稱為間接測量法。例如，要測量電阻的消耗功率，可以通過直接測量電壓、電流或測量電流、電阻，然后根據(jù)P=UI=I2R=U2/R求出電阻的功率。有的測量需要直接測量法和間接測量法兼用，稱為組合測量法。例如將被測量和另外幾個量組成聯(lián)立方程，通過直接測量這幾個量最后求解聯(lián)立方程，從而得出被測量的大小。

某一音頻放大電路如圖2-3所示。測量其相關(guān)參數(shù)和繪制幅頻圖。測量該音頻放大電路的放大倍數(shù)：用毫伏表測得電路的輸入電壓是0.29V，輸出電壓是6V，所以其放大倍數(shù)A為：6/0.29=20.7倍。從電路圖上可以看出電路的放大倍數(shù)A=Rf1/Ri=20KΩ/1KΩ=20倍。所以在誤差允許的范圍內(nèi)，測量值是正確的。

圖2-3：音頻放大電路圖

測量其放大頻率的范圍，數(shù)據(jù)如表2-1所示。

表2-1：測得的音頻放大電路數(shù)據(jù)

序調(diào)整輸出電調(diào)整電壓為號壓U1U214V2.828V26V4.242V注：U2=0.707U1

調(diào)整輸出電壓到U2時最高頻率303.7KHz303KHz調(diào)整輸出電壓到U2時最低頻率8.2Hz8.5Hz由上表所得數(shù)據(jù)我們可以知道，該音頻放大電路得有效放大頻率在8Hz到303KHz之間，所以幅頻圖如圖2-4所示。

圖2-4：音頻放大電路的幅頻圖

第3章機床電路連接與調(diào)試

3.1三相異步電動機正反轉(zhuǎn)控制線路三相異步電動機正反轉(zhuǎn)控制線路的控制要求：

1、分別用兩個按鈕控制電動機的正反轉(zhuǎn)起動，用一個按鈕控制電動機的停止。

2、電動機在正常運轉(zhuǎn)時可以按反向起動按鈕直接換向，按停止按鈕，電動機停止運轉(zhuǎn)。

3、應(yīng)有短路和過載保護。

根據(jù)以上控制要求設(shè)計電氣原理圖如圖3-1所示。

圖3-1：電氣原理圖（左為主電路、右為控制電路）

如上圖所示，按下按鈕SB2電動機正轉(zhuǎn)，按下按鈕SB3電動機反轉(zhuǎn)，按下按鈕SB1電動機停止運轉(zhuǎn)�？刂齐娐分胁捎昧俗枣i和互鎖，即保證了電動機在正常運轉(zhuǎn)中也可以進行反向換向運轉(zhuǎn)。空氣開關(guān)起短路保護作用，熔斷器與熱繼電器起過載保護作用，符合控制要求。

3.2三相異步電動機反接制動控制線路

三相異步電動機反接制動控制線路控制要求：

1、用一個起動按鈕控制電動機的起動，用一個停止按鈕控制電動機的制動與停止。

2、起動后，電動機單向正常運轉(zhuǎn)，當(dāng)按下停止按鈕后電動機定子繞組電源相序改變，電動機轉(zhuǎn)速下降，經(jīng)適當(dāng)時間延遲后自動切斷電源。

3、應(yīng)有短路和過載保護。

根據(jù)以上控制要求設(shè)計電氣原理圖如圖3-2所示。

圖3-2：電氣原理圖（左為主電路、右為控制電路）

如上圖所示，按下按鈕SB2電動機單向運轉(zhuǎn)，按下按鈕SB1后，電動機定子繞組電源相序改變反轉(zhuǎn)，電動機轉(zhuǎn)速下降，經(jīng)適當(dāng)時間延遲后，時間繼電器動作，自動切斷電源�？諝忾_關(guān)起短路保護作用，熔斷器起過載保護作用，符合控制要求。

3.3三相異步電動機Y-△降壓起動控制線路

三相異步電動機Y-△降壓起動控制線路控制要求：

1、用一個起動按鈕控制電動機的起動，用一個停止按鈕控制電動機的停止。2、起動時，釘子繞組先接成星形，經(jīng)過一段時間的延遲后，待轉(zhuǎn)速上升到接近額定轉(zhuǎn)速時再接成三角形。

3、應(yīng)有短路和過載保護。

根據(jù)以上控制要求設(shè)計電氣原理圖如圖3-3所示。

圖3-3：電氣原理圖（左為主電路、右為控制電路）

如上圖所示，按下按鈕SB2，線圈KM1、KM3得電，主電路上KM1、KM3常開觸點閉合，電動機星形起動，一段時間后時間繼電器KT線圈得電同時線圈KM3失電，主電路上KM2閉合同時KM3斷開，即電動機接成三角形運轉(zhuǎn)。按下按鈕SB1后，電動機停止運轉(zhuǎn)�？諝忾_關(guān)起短路保護作用，熔斷器與熱繼電器起過載保護作用，符合控制要求。

第4章液壓、氣動回路連接與調(diào)試

4.1FESTOFluidSIM軟件簡介

FluidSIM軟件是由德國Festo公司Didactic教學(xué)部門和Paderborn大學(xué)聯(lián)合開發(fā)，是專門用于液壓與氣壓傳動的教學(xué)軟件，F(xiàn)uidSIM軟件分兩個軟件，其中FluidSIM-H用于液壓傳動教學(xué)，而FluidSIM-P用于氣壓傳動教學(xué)。FluidSIM軟件的主要特征是：（1）CAD功能和仿真功能緊密聯(lián)系在一起。FluidSIM軟件符合DIN電氣液壓（氣壓）回路圖繪制標(biāo)準(zhǔn)，CAD功能是專門針對流體而專門設(shè)計的，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。最重要的是可對基于元件物理模型的回路圖進行實際仿真，并有元件的狀態(tài)圖顯示，這樣就使回路圖繪制和相應(yīng)液壓（氣壓）系統(tǒng)仿真相一致，從而能夠在設(shè)計完回路后，驗證設(shè)計的正確性，并演示回路的動作過程。（2）系統(tǒng)學(xué)習(xí)的概念。FluidSIM軟件可用于自學(xué)和教學(xué)。液壓（氣壓）元件可以通過文本說明、圖形以及介紹其工作原理的動畫來描述；各種練習(xí)和教學(xué)影片則講授了重要回路和液壓（氣壓）元件的使用方法。（3）可設(shè)計和液壓氣動回路相配套的電氣控制回路。彌補了以前液壓與氣壓教學(xué)中，學(xué)生只見液壓（氣壓）回路不見電氣回路，從而不明白各種開關(guān)和閥門動作過程的弊病。電氣－液壓（氣壓）回路設(shè)計與仿真同時進行，可以提高學(xué)生對電氣動、電液壓的認(rèn)識和實際應(yīng)用能力。

FluidSIM軟件用戶界面直觀，采用類似畫圖軟件似的圖形操作界面，拖拉圖標(biāo)進行設(shè)計，面向?qū)ο笤O(shè)置參數(shù)，易于學(xué)習(xí)，用戶可以很快地學(xué)會繪制電氣液壓（氣壓）回路圖，并對其進行仿真。FuidSIM軟件在液壓與氣壓傳動課程多媒體教學(xué)中的應(yīng)用設(shè)計和仿真液（氣）壓回路由于FluidSIM-H和FluidSIM-P用戶界面完全一致，操作類似，因此以FluidSIM-H軟件為例來介紹。先看一下它的主界面，如圖4-1所示。圖4-1FluidSIM-H軟件主界面我們可以看到界面非常直觀，元件庫在左半部分，設(shè)計界面在右半部分，我們可以直接用鼠標(biāo)從左邊的元件庫中拖拉液壓元件放在右邊的設(shè)計區(qū)進行設(shè)計。界面上已經(jīng)設(shè)計了一個液壓回路，圖中黑色線條為油管，主要液壓元件為溢流、電動二位四通換向閥、兩個單液壓缸、液壓源，那么我們現(xiàn)在點擊界面上部的黑色三角型仿真按鈕就可以進

行仿真了。我們可以在任何過程中，暫停仿真過程，查看各個元件的狀態(tài)和參數(shù)，如鼠標(biāo)右鍵點擊液壓源和溢流閥符號，在右鍵菜單中選擇“屬性”，則顯示對應(yīng)元件當(dāng)前的壓力和流量參數(shù)，液壓源的壓力由溢流閥調(diào)定。系統(tǒng)的補充液壓知識軟件本身自帶和液壓傳動有關(guān)的元件說明、插圖、圖片和影像，如我們右鍵點擊上圖的二位四通換向閥，在右鍵菜單中選擇“圖片”，則可顯示此元件的圖片。設(shè)計電氣控制回路FuidSIM－H軟件有豐富的電控元件供選擇，如：24V電源正負(fù)極、各種主令開關(guān)、接近開關(guān)、繼電器線圈、各種觸點等，能夠設(shè)計和液壓傳動回路配套的電氣控制回路，并能同時進行電氣和液壓的回路仿真。如果電氣回路不符合電氣原理，軟件會自動提示，仿真中斷。FuidSIM－P氣壓傳動教學(xué)軟件的功能和FuidSIM－H軟件功能完全類似。

圖4-1：FluidSIM-H軟件用戶界面

4.2液壓回路設(shè)計及仿真

設(shè)計要求：設(shè)計一個液壓回路圖，可以調(diào)節(jié)無桿腔的壓力，再有桿腔的回路上用一個節(jié)流閥產(chǎn)生一個液壓阻尼。

根據(jù)要求，設(shè)計的液壓回路如圖4-2所示：

圖4-2：液壓系統(tǒng)原理圖（左為液壓回路、右為電氣控制回路）

根據(jù)上述液壓系統(tǒng)原理圖可知，系統(tǒng)的工作狀況如下：

當(dāng)SB3閉合，線圈KM2得電，常開觸點KM2閉合，致使電磁線圈1YA得電，使三位四通電磁換向閥左位工作，液壓油流入無桿腔，把活塞桿退出。

當(dāng)SB2閉合，線圈KM1得電，常開觸點KM1閉合，致使電磁線圈2YA得電，使三位四通電磁換向閥右位工作，液壓油流入有桿腔，讓活塞桿縮回。

系統(tǒng)仿真如圖4-3、4-4所示。

圖4-3：活塞桿伸出仿真圖

圖4-4：活塞桿縮回仿真圖

第5章單片機程序設(shè)計與調(diào)試

5.1單片機簡介

單片微型計算機簡稱單片機，是典型的嵌入式微控制器，常用英文字母的縮寫MCU表示單片機，它最早是被用在工業(yè)控制領(lǐng)域。單片機由芯片內(nèi)僅有CPU的專用處理器發(fā)展而來。最早的設(shè)計理念是通過將大量外圍設(shè)備和CPU集成在一個芯片中，使計算機系統(tǒng)更小，更容易集成進復(fù)雜的而對體積要求嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中。INTEL的Z80是最早按照這種思想設(shè)計出的處理器，從此以后，單片機和專用處理器的發(fā)展便分道揚鑣。

早期的單片機都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031，因為簡單可靠而性能不錯獲得了很大的好評。此后在8031上發(fā)展出了MCS51系列單片機系統(tǒng)�；�于這一系統(tǒng)的單片機系統(tǒng)直到現(xiàn)在還在廣泛使用。隨著工業(yè)控制領(lǐng)域要求的提高，開始出現(xiàn)了16位單片機，但因為性價比不理想并未得到很廣泛的應(yīng)用。90年代后隨著消費電子產(chǎn)品大發(fā)展，單片機技術(shù)得到了巨大提高。隨著INTELi960系列特別是后來的ARM系列的廣泛應(yīng)用，32位單片機迅速取代16位單片機的高端地位，并且進入主流市場。而傳統(tǒng)的8位單片機的性能也得到了飛速提高，處理能力比起80年代提高了數(shù)百倍。目前，高端的32位單片機主頻已經(jīng)超過300MHz，性能直追90年代中期的專用處理器，而普通的型號出廠價格跌落至1美元，最高端的型號也只有10美元。當(dāng)代單片機系統(tǒng)已經(jīng)不再只在裸機環(huán)境下開發(fā)和使用，大量專用的嵌入式操作系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用在全系列的單片機上。而在作為掌上電腦和手機核心處理的高端單片機甚至可以直接使用專用的Windows和Linux操作系統(tǒng)。

單片機比專用處理器更適合應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)，因此它得到了最多的應(yīng)用。事實上單片機是世界上數(shù)量最多的計算機�，F(xiàn)代人類生活中所用的幾乎每件電子和機械產(chǎn)品中都會集成有單片機。手機、電話、計算器、家用電器、電子玩具、掌上電腦以及鼠標(biāo)等電腦配件中都配有1-2部單片機。而個人電腦中也會有為數(shù)不少的單片機在工作。汽車上一般配備40多部單片機，復(fù)

雜的工業(yè)控制系統(tǒng)上甚至可能有數(shù)百臺單片機在同時工作！單片機的數(shù)量不僅遠(yuǎn)超過PC機和其他計算的總和，甚至比人類的數(shù)量還要多。單片機又稱單片微控制器,它不是完成某一個邏輯功能的芯片,而是把一個計算機系統(tǒng)集成到一個芯片上。相當(dāng)于一個微型的計算機，和計算機相比，單片機只缺少了I/O設(shè)備。概括的講：一塊芯片就成了一臺計算機。它的體積小、質(zhì)量輕、價格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。同時，學(xué)習(xí)使用單片機是了解計算機原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。

單片機內(nèi)部也用和電腦功能類似的模塊，比如CPU，內(nèi)存，并行總線，還有和硬盤作用相同的存儲器件，不同的是它的這些部件性能都相對我們的家用電腦弱很多。用它來做一些控制電器一類不是很復(fù)雜的工作足夠了。它是一種在線式實時控制計算機，在線式就是現(xiàn)場控制，需要的是有較強的抗干擾能力，較低的成本，這也是和離線式計算機的（比如家用PC）的主要區(qū)別。單片機是靠程序運行的，并且可以修改。通過不同的程序?qū)崿F(xiàn)不同的功能，尤其是特殊的獨特的一些功能，這是別的器件需要費很大力氣才能做到的，有些則是花大力氣也很難做到的。兒單片機的只要通過你編寫的程序可以實現(xiàn)高智能，高效率，以及高可靠性�？梢哉f，二十世紀(jì)跨越了三個“電”的時代，即電氣時代、電子時代和現(xiàn)已進入的電腦時代。不過，這種電腦，通常是指個人計算機，簡稱PC機。它由主機、鍵盤、顯示器等組成。還有一類計算機，大多數(shù)人卻不怎么熟悉。這種計算機就是把智能賦予各種機械的單片機（亦稱微控制器）。顧名思義，這種計算機的最小系統(tǒng)只用了一片集成電路，即可進行簡單運算和控制。因為它體積小，通常都藏在被控機械的“肚子”里。它在整個裝置中，起著有如人類頭腦的作用，它出了毛病，整個裝置就癱瘓了�，F(xiàn)在，這種單片機的使用領(lǐng)域已十分廣泛，如實時工控、通訊設(shè)備、導(dǎo)航系統(tǒng)、家用電器等。各種產(chǎn)品一旦用上了單片機，就能起到使產(chǎn)品升級換代的功效，常在產(chǎn)品名稱前冠以形容詞“智能型”，如智能型洗衣機等�，F(xiàn)在有些工廠的技術(shù)人員或其它業(yè)余電子開發(fā)者搞出來的某些產(chǎn)品，不是電路太復(fù)雜，就是功能太簡單且極易被仿制。究其原因，可能就卡在產(chǎn)品未使用單片機或其它可編程邏輯器件上。

5.2單片機程序的設(shè)計仿真與調(diào)試

設(shè)計一個單片機程序，要求顯示姓名及學(xué)號

根據(jù)以上要求，先確定電路圖，電路圖如5-1所示。

圖5-1：電路原理圖

根據(jù)電路原理圖編寫程序如下：

RSEQUP2.0RWEQUP2.1EEQUP2.2org00h

a_bitequ30h;個位數(shù)存放處b_bitequ31h;十位數(shù)存放處c_bitequ32h;百位數(shù)存放處d_bitequ33h;千位數(shù)存放處e_bitequ34h;萬位數(shù)存放處f_bitequ35h;十萬位數(shù)存放處

mova,#30h;30H的ASCIC碼為0mova_bit,a

movb_bit,amovc_bit,amovd_bit,amove_bit,amovf_bit,aorg0080h

MOVP0,#00000001B;清屏ACALLENABLE

MOVP0,#00111000B;顯示功能ACALLENABLEMOVP0,#00001100B;顯示開關(guān)控制ACALLENABLE

MOVP0,#06H;輸入模式ACALLENABLE

MOVp0,#80H;第一行的開始位置cALLENABLEMOVP0,#00000001B;清屏ACALLENABLE

MOVDPTR,#TABLE1;顯示PASSWORDCALLWRITE1;到TABLE1取碼?stlop:acalldisplay;顯示inca_bit;加1mova,a_bit

cjnea,#3AH,stlop;如果A的值到3AH那么繼續(xù)否則重新mova_bit,#30h;顯示數(shù)送30H（就是顯示0)incb_bitmova,b_bit

cjnea,#3AH,stlopmovb_bit,#30hincc_bitmova,c_bit

cjnea,#3AH,stlopmovc_bit,#30hincd_bitmova,d_bit

cjnea,#3AH,stlopmovd_bit,#30hince_bitmova,e_bit

cjnea,#3AH,stlopmove_bit,#30hincf_bitmova,f_bit

cjnea,#3AH,stlop

25

movf_bit,#30hajmpstlopdisplay:;顯示子程序MOVP0,#0C9H

ACALLENABLEMOVA,A_BITACALLWRILTE2

MOVP0,#0C8H;顯示的位置ACALLENABLE

MOVA,B_BIT;顯示10位數(shù)ACALLWRILTE2;顯示

MOVP0,#0C7H;數(shù)據(jù)存貯器地址ACALLENABLEMOVA,C_BITACALLWRILTE2

MOVP0,#0C6H;數(shù)據(jù)存貯器地址ACALLENABLEMOVA,D_BITACALLWRILTE2

MOVP0,#0C5H;數(shù)據(jù)存貯器地址ACALLENABLEMOVA,E_BITACALLWRILTE2

MOVP0,#0C4H;數(shù)據(jù)存貯器地址ACALLENABLEMOVA,F_BITACALLWRILTE2

;1MS延時(按12MHZ算)

;====================================================D1MS:MOVR7,#2DJNZR7,$RET

WRILTE2:MOVp0,A;顯示SETBRSCLRRWCLRE

CALLDELAYCALLDELAY3SETBERET

WRITE1:MOVR1,#00H;顯示table中的值A(chǔ)1:MOVA,R1;到table取碼MOVCA,@A+DPTR

callWRILTE2;顯示到lcd

26

INCR1

CJNEA,#00H,A1;是否到00hRET

ENABLE:CLRRS;送命令CLRRWCLRE

ACALLDELAYSETBERET

DELAY:MOVP0,#0FFHCLRRSSETBRWCLRENOPSETBE

JBP0.7,DELAY;判斷忙標(biāo)志RETDELAY3:;延時程序MOVR7,#255D1:MOVR6,#25D2:DJNZR6,D2DJNZR7,D1RET

table1:db"085301223",00Hend

對程序進行仿真，仿真圖如5-2、5-3所示。

圖5-2：顯示姓名“shirongbao”

27

圖5-3：顯示學(xué)號“085301223”

利用XL600開發(fā)板進行程驗證。驗證結(jié)果如圖5-4、5-5所示。

圖5-4程序調(diào)入液晶顯示器顯示姓名

圖5-5按下按鈕后，顯示學(xué)號“085301223”

第6章自動線MPS控制與調(diào)試

自動線是能實現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)過程自動化的一種機器體系。即通過采用一套能自動進行加工、檢測、裝卸、運輸?shù)臋C器設(shè)備，組成高度連續(xù)的、完全自動化的生產(chǎn)線，來實現(xiàn)產(chǎn)品的生產(chǎn)。是在連續(xù)流水線基礎(chǔ)上進一步發(fā)展形成的，是一種先進的生產(chǎn)組織形式。它的發(fā)展趨勢是：提高可調(diào)性，擴大工藝范圍，提高加工精度和自動化程度，同計算機結(jié)合實現(xiàn)整體自動化車間與自動化工廠。自動線的應(yīng)用，大大減少了工人的勞動并且生產(chǎn)效率大大的提高了。

1．了解MPS系統(tǒng)的組成

MPS（ModularProductionSystem，模塊化生產(chǎn)加工系統(tǒng)）系統(tǒng)由六個站組成，其示意圖如圖1所示，該裝置由六套各自獨立而又緊密相連的工作站組成。這六站分別為：上料檢測站、搬運站、加工站、安裝站、安裝搬運站和分類站。

圖1MPS系統(tǒng)

各站包含以下幾部分：機械本體系統(tǒng)

它是自動化設(shè)備及生產(chǎn)線的機械主體結(jié)構(gòu)和各功能系統(tǒng)的支撐部件。它是在原有機械產(chǎn)品中增加電子裝置，或用電子裝置取代原有機械部件構(gòu)成的。

檢測傳感系統(tǒng)

獲取信息，對信號進行放大、變換、顯示和記錄等。將獲取的信息或狀態(tài)參數(shù)反饋輸送至信號處理及控制系統(tǒng)。信號處理和控制系統(tǒng)

自動控制系統(tǒng)將檢測系統(tǒng)送來的信號進行綜合處理或運算，并與預(yù)先輸入的系統(tǒng)優(yōu)化指標(biāo)進行比較，經(jīng)過分析和判斷后，發(fā)出執(zhí)行命令，驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)動作。

使用的工業(yè)控制器：可編程序控制器執(zhí)行系統(tǒng)

執(zhí)行各種指令，完成預(yù)期的動作，由傳動機構(gòu)和執(zhí)行元件組成。本系統(tǒng)執(zhí)行部分有：普通直流電動機、直流伺服電機、步進電機、電磁閥、接觸器、指示燈等。動力源系統(tǒng)

向機電產(chǎn)品的各功能系統(tǒng)供應(yīng)能量，以驅(qū)動它們進行各種運動及操作。有電力源、液壓源、氣壓源、用于激光加工的大功率激光發(fā)生器等，本系統(tǒng)的動力源為電力源和氣壓源。2．各站功能上料檢測站

--回傳上料臺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搬運站

--將工件從上站搬至下一站加工站

--用回轉(zhuǎn)工作臺將工件在四個工位間轉(zhuǎn)換--鉆孔單元打孔--檢測打孔深度安裝站

--選擇要安裝工件的料倉--將工件從料倉中推出

--將工件安裝到位安裝搬運站

--將上站工件拿起放入安裝工位--將裝好工件拿起放下站分類站--按工件類型分類--將工件推入庫房3．物流傳遞過程

如圖2所示的物流傳遞過程圖，給出了系統(tǒng)中工件從一站到另一站的物流傳遞過程：上料檢測站將大工件按順序排好后提升送出；搬運站將大工件從上料檢測站搬至加工站；加工站將大工件加工后送出工位；安裝搬運站將大工件搬至安裝工位放下；安裝站再將對應(yīng)的小工件裝入大工件中；而后，安裝搬運站再將安裝好的工件送分類站，分類站再將工件送入相應(yīng)的料倉。

圖2物流傳遞過程圖

4．使用的主要元器件

（1）控制器件

1）可編程序控制器CPUFX2N-48MT：PLC程序的控制與功能實現(xiàn)。2）FX2N-485BD模塊及通訊電纜：完成整個MPS系統(tǒng)聯(lián)機工作。

圖3聯(lián)網(wǎng)控制框圖

系統(tǒng)中每站均增配FX2N-485BD通信模塊，用于組建三菱RS485網(wǎng)絡(luò)。主控單元設(shè)在第一站，配置為三菱FX2N-48MRPLC主機�？偩�結(jié)構(gòu)：采用三菱RS485網(wǎng)絡(luò)通信，使各站之間的控制信息和狀態(tài)數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r相互交換。配有SC-09編程電纜。具有良好的人機界面，便于操作，設(shè)備中提供了多種通訊模塊及網(wǎng)絡(luò)連接元件。

用于RS485的通信板485BD可連接到FN2N系列可編程控制器的基單元，用于下述應(yīng)用中。

使用無協(xié)議的數(shù)據(jù)傳送

使用無協(xié)議，通過RS485（422）轉(zhuǎn)換器，可在各種帶有RS232C單元的設(shè)備之間進行數(shù)據(jù)通信，如個人電腦，條形碼閱讀機和打印機。在這種應(yīng)用中，數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收是通過由RS指令指定的數(shù)據(jù)寄存器來進行的。

使用專用協(xié)議的數(shù)據(jù)傳送

使用專用協(xié)議，可在1：N基礎(chǔ)上通過RS485（422）進行數(shù)據(jù)傳輸。

使用并行連接的數(shù)據(jù)傳輸

通過FX2N可編程控制器，可在1：1基礎(chǔ)上對100個輔助繼電器和10個數(shù)據(jù)寄存器進行數(shù)據(jù)傳輸。

使用N：N網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸

通過FX2N可編程控制器，可在N：N基礎(chǔ)上進行數(shù)據(jù)傳輸。

RS485通訊連線可以是單根雙絞線也可以是兩根雙絞線，依照使用方式而定。一對導(dǎo)線：

3）帶短路保護的DC24V開關(guān)電源：提供工作電源與保護。4）按鈕控制面板，

圖4控制面板配置圖

六個站通過控制面板來控制PLC的控制程序使其按要求進行工作，控制面板如圖4所示上有5個按鈕開關(guān)，二個選擇開關(guān)和一個急停開關(guān)。各開關(guān)的控制功能定義為：：

帶燈按鈕，綠色－－－－開始（X10/Y10）帶燈按鈕，黃色－－－－復(fù)位（X11/Y11）按鈕，黃色－－－－特殊功能按鈕（X12）兩位旋鈕，黑色－－－－自動/手動（X13）兩位旋鈕，黑色－－－－單站/聯(lián)網(wǎng)（X14）按鈕，紅色－－－－停止（X15）帶燈按鈕，綠色－－－－上電（X16/Y16）急停按鈕，紅色－－－－急停（X17）（2）氣動元件氣源氣缸

氣缸是本系統(tǒng)各站主要的執(zhí)行元件，各站均使用了雙作用氣缸。換向閥

換向閥是利用閥芯的位置變動，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)的流動方向�？呻娍鼗蚴謩涌刂�，以實現(xiàn)換向。本系統(tǒng)各站主要使用的電磁閥兩位五通雙電控電磁閥、兩位五通單電控電磁閥和三位五通雙電控電磁閥。雙電控電磁閥有記憶功能；單電控電磁閥線圈斷

電，在彈簧的作用下，自動復(fù)位；三位五通雙電控電磁閥可以在任意位置停下。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，單向閥在一個方向上可以阻止壓縮空氣流動，此時，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，以改變氣缸的速度。本系統(tǒng)所有氣缸的速度都可調(diào)。（3）檢測元件

本系統(tǒng)使用的檢測元件有行程開關(guān)和傳感器。傳感器有：磁性傳感器、光電傳感器、電感傳感器和電容傳感器。

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，

傳感器

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。

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，非金屬固體相對有效距離近。

干簧管式：又稱舌簧管開關(guān)，利用電磁力對電極吸引原理制成的非接觸式開關(guān)元件。能檢測強磁性物體，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。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。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、對射兩大類。

開關(guān)類傳感器有兩種供電形式：交流供電和直流供電。開關(guān)類傳感器輸出多有NPN、PNP型晶體管輸出，輸出狀態(tài)有常開和常閉兩種形式。開關(guān)類傳感器有

二線制、三線制和四線制接線方式。本站使用了磁性傳感器、電感式傳感器和電容式傳感器。二線制和三線制傳感器接線方法如圖5所示，對于三菱PLC，選用NPN型傳感器，低電平輸出。對于三菱PLC，選用NPN型傳感器，低電平輸出有效。

(a)二線制傳感器接線(b)

三線制傳感器接線

圖5傳感器傳感器

要求學(xué)生了解各種常用傳感器的工作原理和使用方法、接入方式，掌握本系統(tǒng)所用的的傳感器知識。（4）．控制電機

步進電機與驅(qū)動器

SH-2H042Ma步進電機驅(qū)動器為2/4相混合型步進電機驅(qū)動器。細(xì)分?jǐn)?shù)由撥位開關(guān)設(shè)定（2、4、8）分別對應(yīng)步距角0.9度、0.45度、0.225度。最大相電流輸出為1.7安培，工作電壓為DC24V，配套電機有17HS001、17HS101、17HS111和23HS201*。步進電機與配套步進電機驅(qū)動器的接線較簡單，步進電機相應(yīng)相的接線端子（根據(jù)顏色判斷）連接到步進電機驅(qū)動器對應(yīng)端子的上即可。

圖6步進電機

和驅(qū)動器與接線

步進電機可通過控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)

確定位的目的；同時也可通過控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從

而達(dá)到調(diào)速的目的。步進電機可以作為一種控制用的特種電機，利用其沒有積累誤差(精度為100%)的特點，廣泛應(yīng)用于各種開環(huán)控制。

本系統(tǒng)第三站和第六站使用了步進電機作驅(qū)動器件，第三站的步進電機用于驅(qū)動刀具刀架的旋轉(zhuǎn)，第六站的步進電機用于將傳送來的各種不同顏色的工件存放在倉儲的不同區(qū)域，工作臺X軸和Y軸的移動由步進電機控制。

直流伺服電機與驅(qū)動器

圖7直流伺服電機接線圖

本系統(tǒng)第2站使用直流伺服電機，它控制機械手的回轉(zhuǎn)動作，直流伺服電機需要通過直流伺服驅(qū)動器來驅(qū)動，直流伺服驅(qū)動器可以通過輸入脈沖的頻率轉(zhuǎn)換響應(yīng)電壓作用于電機的電樞，起到速度調(diào)節(jié)的作用。同時通過電機尾部編碼盤的反饋和輸入的脈沖數(shù)量，控制電機轉(zhuǎn)子的角位移。其接線方式如下圖7所示。5．六個站的操作流程與設(shè)備動作過程（1）按鈕操作順序

聯(lián)機操作順序：“手/自”旋鈕置自動位置-“單/聯(lián)”旋鈕置聯(lián)站位置-解除急停按鈕-上電按鈕，當(dāng)系統(tǒng)上電后，需先按下“上電”按鈕，這時復(fù)位燈開始閃動，如是第一次開機請將各站工件收到上料檢測站或安裝站中，而后由第一次

開始依次按下“復(fù)位”按鈕待各站完全復(fù)位后，各站開始燈閃動，再從第六站開始依次向前按下“開始”按鈕，系統(tǒng)可開始工作。

當(dāng)任一站出現(xiàn)異常，按下該站“急�！卑粹o，該站立刻會停止運行，當(dāng)排除故障后，按下“上電”按鈕，該站可接著從剛才的斷點繼續(xù)運行。（2）設(shè)備動作過程

第一站：

解除急停按鈕；上電后；上電按鈕指示燈亮，復(fù)位指示燈閃爍；按下復(fù)位按鈕，系統(tǒng)自動復(fù)位至初始位置，復(fù)位到位后，開始燈閃；按下開始按鈕后，推出氣缸1將工件推出，傳感器檢測到工件至傳送帶后，推出氣缸1縮回，回轉(zhuǎn)電機旋轉(zhuǎn)，帶動工件到顏色鑒別工位，傳送帶工作2S后，工件被氣缸2推桿擋住，檢測顏色并根據(jù)顏色作出相應(yīng)反應(yīng)：藍(lán)色工件報警燈亮，黑色工件蜂鳴器響，持續(xù)時間都為3秒，。檢測后工件由帶輪送至待搬運工位后停止，完成一個循環(huán)；返回。

第二站：

系統(tǒng)上電后上電按鈕指示燈亮，復(fù)位指示燈閃爍-（按復(fù)位按鈕）-電機運轉(zhuǎn)到系統(tǒng)自動復(fù)位至初始位置（機械手回轉(zhuǎn)到位，橫臂縮回到位，夾抓松開，升降缸上升到位）-開始燈閃-（按開始按鈕）-電機運轉(zhuǎn)到起始位-（3S）-伸出手臂-（伸出到位）-手臂下降-（下降到位）-抓物料-（1S）-手臂上升-（上升到位）-手臂收回-（收回到位）-電機逆時針旋轉(zhuǎn)到位-（8S收回）-伸出手臂-（伸出到位）-手臂下降-（下降到位）-放物料-（0.5S）-手臂上升-（上升到位）-手臂收回-（收回到位）-順時針轉(zhuǎn)到起始位；完成一個循環(huán)；返回。

第三站：

系統(tǒng)上電后上電按鈕指示燈亮，復(fù)位指示燈閃爍（按復(fù)位按鈕）系統(tǒng)自動復(fù)位至初始位置（夾緊氣缸縮回到位，升降缸上升到位）開始燈閃（按開始按鈕）（當(dāng)傳感器1檢測到物料，且傳感器2沒有檢測到物料時）回轉(zhuǎn)工作臺驅(qū)動電機開始轉(zhuǎn)動（轉(zhuǎn)到打孔位置）回轉(zhuǎn)電機停轉(zhuǎn)，夾緊缸伸出，步進電機工作選擇刀具（伸出到位或，或延時2S，刀具選擇結(jié)束）打孔升降缸下降，同時打孔直流電機工作延時一定時間（打孔結(jié)束后）打孔升降缸上升，同時打孔直流電機工作復(fù)位回轉(zhuǎn)電機繼續(xù)運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)至測量孔深的位置測量

升降缸下降測量孔深結(jié)束后測量復(fù)位即測量升降缸上升回轉(zhuǎn)電機再轉(zhuǎn)第四個位置即傳感器2檢測到物料回轉(zhuǎn)電機停，等待第四站搬運工件工件搬走后電機要轉(zhuǎn)回到原位等待重新工作，如此循環(huán)。

第四站：

系統(tǒng)上電后上電按鈕指示燈亮，復(fù)位指示燈閃爍（按復(fù)位按鈕）系統(tǒng)自動復(fù)位至初始位置（送料上下?lián)u臂右轉(zhuǎn)到位、倉位切換縮回到位及推出缸縮回到位）開始燈閃（按開始按鈕）（有工件）送料上下?lián)u臂左轉(zhuǎn)擺出（左轉(zhuǎn)到位）推出缸伸出（推出到位）推出缸縮回（推出到位）吸盤吸氣（延時1S）吸取待裝小工件送料上下?lián)u臂右轉(zhuǎn)擺回（右轉(zhuǎn)到位）吸盤停止吸氣送料上下?lián)u臂右轉(zhuǎn)擺回倉位切換等待工件，如此循環(huán)。

第五站：

系統(tǒng)上電后上電按鈕指示燈亮，復(fù)位指示燈閃爍（按復(fù)位按鈕）系統(tǒng)自動復(fù)位至初始位置（2個直線缸處于左位，小型氣動機械手夾放工件氣缸為放松狀態(tài)即夾爪打開；氣動升降吊臂縮回到位即夾臂抬起）開始燈閃（按開始按鈕）（有工件）氣動升降吊臂下降（夾臂下降到位）夾工件延時0.5S夾臂抬起（夾臂抬起到位）直線缸1工作右轉(zhuǎn)(轉(zhuǎn)安裝工位)（伸出到位）氣動升降吊臂下降（下降到位）夾爪打開（延時0.8S）夾臂抬起（夾臂抬起到位）等待裝小工件（裝好小工件）氣動升降吊臂下降（下降到位）夾工件延時0.5S夾臂抬起（夾臂抬起到位）直線缸2工作右轉(zhuǎn)(轉(zhuǎn)分類站工位)氣動升降吊臂下降（下降到位）夾爪打開（延時0.8S）夾臂抬起（伸出到位）直線缸2左轉(zhuǎn)（縮回到位）直線缸1左轉(zhuǎn)（縮回至分類站工位)再等待工件，如此循環(huán)。

第六站：

系統(tǒng)上電后上電按鈕指示燈亮，復(fù)位指示燈閃爍（按復(fù)位按鈕）系統(tǒng)自動復(fù)位至初始位置（推出氣缸縮回到位，X軸和Y軸步進電機均退回至初始位置）開始燈閃（按開始按鈕）檢測工件到位判斷工件顏色，按要求將工件送到指定位置（若工件為藍(lán)色，由X軸和Y軸步進電機驅(qū)動裝置將工件送到料倉左下角四個倉位；若工件為黑色，由X軸和Y軸步進電機驅(qū)動裝置將工件送到料倉右上角四個倉位）氣缸活塞桿將工件推出到位工件存放后完畢后，氣缸活

塞桿縮回兩電機反向運動到初始位置，等待下一個工件（以四個黑色工件，四個藍(lán)色工件為例）。如此循環(huán)。（3）完成的功能

第一站：完成原料工件的上料，顏色檢測，并通過輸送帶把原料送至出料

口。

第二站：通過機械手將工件從上料站搬至下一站加工站。

第三站：加工站通過四工位回轉(zhuǎn)工作臺的切換分別完成原料工件上料、定位加工流程、加工成品檢驗和成品工件出料的操作。用回轉(zhuǎn)工作臺將工件在四個工位間轉(zhuǎn)換，并在鉆孔單元打孔，到下一工位檢測打孔深度。

第四站：本站實現(xiàn)小工件料倉切換、小工件上料和安裝（采用真空吸附法將小工件安裝至加工完的工件的內(nèi)腔），完成一個自動裝配的流程。

第五站：本站實

現(xiàn)了三維平面內(nèi)工件取放動作，4工位工件的取放操作，完成對加工站、安裝站和分類站之間的搬運流程。

第六站：本站實現(xiàn)了2軸自由移動平面內(nèi)準(zhǔn)確定位和工件推放，完成工件在4×4料倉中的準(zhǔn)確入庫。

以第二站搬運站（如圖6-1）為例，進行程序設(shè)計與運行調(diào)試。

圖6-1：搬運站

搬運站主要由升降氣缸、氣動夾爪、直流伺服電機、機械本體、電磁閥、控制面板、I/O接口板、二聯(lián)件、PLC、熔斷器、端子排、繼電器及一些傳感器組成，如圖6-2、6-3所示。

圖6-2：搬運站的組成圖一

圖6-3：搬運站的組成圖二

根據(jù)搬運站的構(gòu)造及所要實現(xiàn)的功能確定搬運站的動作過程。搬運站的動作過程如下：系統(tǒng)上電后上電按鈕指示燈亮，復(fù)位指示燈閃爍-（按復(fù)位按鈕）-電機運轉(zhuǎn)到系統(tǒng)自動復(fù)位至初始位置（機械手回轉(zhuǎn)到位，橫臂縮回到位，夾抓松

開，升降缸上升到位）-開始燈閃-（按開始按鈕）-電機運轉(zhuǎn)到起始位-（3S）-伸出手臂-（伸出到位）-手臂下降-（下降到位）-抓物料-（1S）-手臂上升-（上升到位）-手臂收回-（收回到位）-電機逆時針旋轉(zhuǎn)到位-（8S收回）-伸出手臂-（伸出到位）-手臂下降-（下降到位）-放物料-（0.5S）-手臂上升-（上升到位）-手臂收回-（收回到位）-順時針轉(zhuǎn)到起始位；完成一個循環(huán)；返回。

確定I/O口的地址分配，如表6-1所示。

表6-1：I/O口的地址分配表

輸入X0X1X3X4X5X10X11X12X13X14X15X16

作用前極限SQ1，伸出到位后極限SQ2，縮回到位下極限SQ3，下降到位上極限SQ4，上升到位參考點SQ5開始復(fù)位特殊功能按鈕自動/手動單站/聯(lián)網(wǎng)停止上電輸出Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y7電機STEP縮回1YA2伸出1YA1放松2YA2夾緊2YA1作用得電向下3YA電機轉(zhuǎn)向DIR確定I/O端口的接線圖，如圖6-4所示。

圖6-4：I/O端口接線圖

根據(jù)搬運站的動作過程繪制流程圖，如圖6-5所示。

圖6-5：搬運站的動作流程圖

根據(jù)流程圖編寫PLC控制程序，程序如圖6-6所示。

圖6-6：梯形圖程序

將梯形圖程序?qū)懭氲絇LC中，搬運站運行正常。

實訓(xùn)小結(jié)

6周的綜合實訓(xùn)結(jié)束了，我從中學(xué)到了很多，同時也暴露出了我的諸多不足之處。本來總是認(rèn)為自己對知識的掌握已經(jīng)很牢固了，可是每次用到的時候總是發(fā)現(xiàn)有些似是而非的感覺，或許是我們對自己太自信所導(dǎo)致的吧。這讓我想起自己以前學(xué)習(xí)總是眼高手低不踏實，現(xiàn)在感到慚愧啊。我想要趁著現(xiàn)在有限地時間去把一些基礎(chǔ)知識鞏固一下，為以后的工作做好準(zhǔn)備。

通過這次實訓(xùn)，首先讓我把過去學(xué)過的理論知識與實踐相聯(lián)合起來，達(dá)到學(xué)而至用的效果，同時也讓學(xué)生把過去所學(xué)的專業(yè)知識進行全方位的復(fù)習(xí)和鞏固加深，在實訓(xùn)的過程中也容易培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生的動手動腦能力。其次也提高了我的肅立思考能力和解決問題的能力。不論怎樣的難題，都要仔細(xì)的去琢磨去思考，同時也要賬戶中平時經(jīng)驗的積累。再者，我發(fā)現(xiàn)了團隊合作的重要性，在很多時候我們都不是一個人在獨自工作，而是和他人共同完成任務(wù)。在設(shè)計中我發(fā)現(xiàn)團隊的力量是巨大的，很多我們個人無法解決的問題，經(jīng)過大家的集體討論之后都能得到合理的解決。大家在一起各抒己見，取長補短，讓我受益匪淺。我想在以后的學(xué)習(xí)生活中，我們都應(yīng)該更加注重團隊合作。還有就是對計算機的操作不夠熟練，很多東西我可以在紙上熟練地寫出來，卻很難在計算機上呈現(xiàn)出來，以后我會在計算機操作方面更加注意練習(xí)的。

實訓(xùn)結(jié)束了，從中我的動手動腦能力得到了很大的提高，但同時我的諸多不足之處也在這次實訓(xùn)中顯現(xiàn)出來，我會認(rèn)真的去面對和改正的，相信這會我以后的學(xué)習(xí)和工作會有很大的幫助。

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