机电一体化系统设计试验.PPT

机电一体化系统设计 实验介绍 实验项目 实验一、直流电机与步进电机调速实验 实验二、机电系统机构装配与集成实验 实验三、机电系统控制柜接线与调试实验 实验四、机电系统创意组合实验 实验设备 设备一：启东达爱思实验设备 启东达爱思计算机有限公司研制 完成实验：实验一、直流电机与步进电机调速实验 设备二：机电一体化创意实验系统 南京航空航天大学研制 完成实验：实验二、机电系统机构装配与集成实验 实验三、机电系统控制柜接线与调试实验 实验四、机电系统创意组合实验 实验一、直流电机与步进电机调速实验 2.步进电机调速实验 一．实验要求 编制程序，控制步进电动机的运转速度；编制程序，控制步进电动机的旋转方向。 二．实验目的 掌握步进电动机控制系统的硬件设计方法；掌握步进电动机速度调节、方向控制技术；进一步学习编制步进电动机驱动程序的软件设计方法。 实验二、机电系统机构装配与集成实验 一．实验目的 了解典型机械机构零部件组成和工作原理； 用各种典型机械运动机构集成滑块传动系统和物料传送系统，进行运动分析。 二．实验内容 1．机构集成 1)．将齿轮变速单元、螺旋传动机构、直线滑动机构集成滑块传动系统，用交流伺服电机驱动，并画出系统传动简图。 2)．将齿轮变速单元、间歇运动机构（槽轮机构）、传送带等集成物料传送系统，用交流伺服电机驱动，并画出系统传动简图。 机构运动简图 2．运动分析 1)．滑块传动系统简图中标出各机构传动比，列出滑块传动速度v与电机转速n的关系。 2)．在物料传送系统简图中标出各机构传动比，求槽数z及槽轮机构的运动系数τ。若将槽轮机构的传动比近似为2，列出物料传送速度V与电机转速n之间的关系式。 三．思考题 1．在滑块传动系统中，当电机速度为700r/min时，滑块移动速度是多少？ 2．在物料传送系统中，当电机速度为300r/min时，物料传送速度是多少？ 3．槽轮机构的优点是什么？ 实验三、机电系统控制柜接线与调试实验 一．实验目的 1．掌握PLC、变频器、传感器、按钮和指示灯的基本工作原理； 2．通过PLC与输入输出设备的接线连接，掌握控制系统各部分如何协同工作。 二．实验器材 1．控制柜：包括SIEMENS　PLC S7_200、EMERSON TD900变频器、控制按钮、状态显示灯、各种外接端子。 2．传感器：OMRON E3JK光电传感器两个、OMRON E2E-X2E1光电接近传感器两个、OMRON EF－SX光电U形开关两个。 3．专业连接导线。 三．试验内容 1．滑块传动系统的控制柜接线 （1）控制按钮接线 控制按钮是PLC输入设备，主要有SB1～SB3、ST1～ST3，SW1～SW2和EM，与对应的PLC端子用电线连接起来。 （2）传感器连线 传感器是PLC输入设备，包括螺旋传动机构上的光电接近开关SE1和SE2，以及直线滑块机构上的U形开关SE3和SE4，与对应的PLC端子用电线连接起来。 （3）状态显示灯接线 状态显示灯是PLC输出设备，主要有LP1～LP8，与PLC对应的输出端子连接起来。 四．思考题 1．控制柜接线以PLC程序的控制逻辑为基础的，思考各接线端子与程序中I/O之关系。 并填充表I/O分配表中功能一栏。 2．画出I/O接线图（见下页）。 I/O接线图 实验四、机电系统创意组合实验 一．实验目的 1．对前面实验构成的机械系统和控制系统运行设定程序，验证面板上输入输出量及指示灯变化； 2．改变变频器频率，从而调节电机转速，目测滑块和物料的速度变化。 二．实验内容 1．SW1↗、SW2↖， 按下正转按钮SB1，按照变频器内设定好的低速1档 (10Hz)运行程序，正向运行，按下ST1停止程序； 2．SW1↗、SW2↗，按下反转按钮SB2，按照变频器内设定好的低速2档 (15Hz) 运行程序，反向运行，按下ST1停止程序； 3．SW1↖、SW2↗，运行程序时调节变频器旋钮，观察变频器频率值的改变，观察电机以及机构运动速度的改变， 4．按下高速按钮SB3，重复步骤1、2，观察运行速度，按下ST1停止程序； 三．思考题 1．交流电机转速n与电流频率f的关系是什么？ 2．实验步骤4对应的交流电频率是多少？ 3．填充下表中PLC输入输出端子的状态量。 备注 南航设备购于2005年5月份，在10年内完成数千名学生的实验教学任务。目前设备已经损坏，且南航已经不再生产。 * 1.直流电机闭环调速实验 一．实验要求 编写程序，实现直流电机闭环调速，使速度稳定在某一给定值上。 二．实验目的 巩固闭环控制系统的基本概念；了解闭环控制系统中反馈量的引入方法；掌握PID算法数字化的方法和编程。 *