设备电气安装与调试机(械手实训报告)

设备电气安装与调试

综合实训

班 级：机电1121

姓 名：杨高级 学 号 :1101043212 课程名称 : 设备电气安装与调试

指导老师 :孙惊雷、徐明

设备电气安装与调试综合实训学习手册

一、任务描述

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一、设计总体方案： 1个人设计总体控制方案 2.小组讨论 3.确定最终方案 二、制定计划与分配： 1小组讨论制定工作计划 2.分配工作 三、系统技术设计： 以总体设计放哪喂基础进行：1系统硬件原理草图设计研究及修改完善。2绘制、系统原理图。3确定控制器及其他元件类型规格型号、数量。4元器件参数计算与选择。5编制元器件明细表。5列出输入输出分配表。7绘制程序流程图或顺序功能图。8控制程序设计讨论及分析。9列出控制程序清单。 四、系统安装调试： 1、元器件安装，线路连接。 2、控制程序安装。 3、系统调试 五、系统检查 六、项目验收 项目经理进行验收，并对指导老师进行功能展示。

二、组织结构 姓 名

职 责 2

主 要 任 务 史海荣 为全体成员分工，设计总方案，并协调各人。 项目的总体策划和设计，任务的分配，检查，对组员进行评估，最终进行总结 杨卫明 阚 晴 绘制机械简图 绘制机械原理图，气动原理图，机械装配图 杨高级 编写PLC程序 程序规划与设计，梯形图编写 成员 乔 峰 冯胜宇 原件选型 气动元件选型，传感器的选型，PLC地址的分配 李 飞 程 浩 调试装置和程序 PLC程序的分项调试，综合性调试 季晓霞 史海荣 装配调试 机械部件的安装，调试，气动元件的装配与机械结构一起进行联动的调试

三、实施规划与记录 周次 日期 实施计划 实施情况调整 调整 3

周一 根据任务进行方案讨论，机械结构设计，机械结构简图绘制 完成 周二 气动原理图设计，气动元件选型，传感器选型 完成 1 周三 电气控制系统设计，电气原理图设计 完成 周四 制定机械装配方案，气动元件装配方案并装配 完成 周五 PLC地址分配，绘制PLC外部接线图并接线 完成 周一 程序规划。顺序功能图的编写 完成 周二 顺序功能图完善及编译成梯形图 完成 2 机械装配与调试，气动系统安装与调试，周三 传感器安装与调试，电气接线，程序上机调试 完成 周四 实训报告整理与完善 完成 周五 实训报告审核确定 完成

四、工作记录

任务一：机械结构方案制定

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任务描述： 根据项目的总体任务要求，设计机械手的结构方案。要求以项目组为单位，由项目经理进行成员分工，资料查询，方案设计，组织讨论，方案评价，确定最终方案。并最终提交方案草图，向指导教师汇报任务实施过程和任务完成情况，听取指导教师点评，并进行改进。 目标      培养方案的设计与图形表达能力 培养团队协作能力 培养协调与沟通能力 培养语言表达能力 提交机械及结构方案简图 对象：  机械手的搬运任务  所需搬运的工件 工具：  绘图工具（白纸，直尺，铅笔，橡皮等）  工具书（机构设计手册，机械设计手册）  计算机  绘图软件（如AutoCAD） 要求：  资料的查找  方案草图设计  方案的讨论与对比  最终方案确定  最佳方案的正式图纸 方法：  分工合作  各自设计  集体研讨  综合评价 分工： ·组长对气动原理图原理进行设计； ·小组讨论； ·自己：与实物对照，认识机械手元器件 考核： 5

机械方案图

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任务二：气动原理图设计 任务描述： 根据机械结构简图，进行气动原理图设计。首先由指导教师简单介绍通用气动元件的符号和工作原理，并提供实训室所用气动元件的图片，提高学生的感性认识。并有指导教师提醒设计时的注意事项。以小组讨论的形式进行设计。 目标      培养气动系统初步设计能力 培养团队协作能力 培养协调与沟通能力 培养语言表达能力 绘制气动系统原理图 对象：  机械结构简图  实训台的起源系统  实训台结构 工具：  绘图工具（白纸，直尺，铅笔，橡皮等）  工具书（机构设计手册，机械设计手册）  计算机  绘图软件（如AutoCAD） 要求：  资料找  方案设计  考虑因素  最终确定  最佳的正纸 方法： 的查 分工合作  各自设计 草图 集体研讨  综合评价 经济方案方案式图分工： · 组长对气动原理图原理进行设计； ·小组讨论； ·乔峰和冯胜宇绘制气动原理图 ·自己：查找液压资料，真确画出各个气动件，并了解它们的功能。 考核：

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气动原理图 B1B2动摆缸B3B4大臂小臂B6B7B5手爪Y2Y1Y4Y3Y7Y6Y5班级 学号 姓名 机电1121班 1101043212 杨高级 共 页第 页 8

任务三：气动元件选型 任务描述： 根据气动原理图惊醒气动元件的选型。气动原理图只是对于气动系统原理性的描述，若要搭建实际的气动系统必须确定各元件的实际型号。通过团队分工查找气动元件厂商样本，进行技术参数，性能，价格对比，选出各气动元件的具体型号。 目标       培养气动元件选型能力 资料查找能力 元器件的经济与性能对比分析能力 培养团队协作能力 培养协调与沟通能力 提交气动元件选型目录。 对象：  气动原理图  气动元器件样本 工具： 要求：  计算机  确定每一 网络 个气动元 纸质气动件的具体元件样本 型号，生产 厂家  机械手上的气缸符合机械结构图的尺寸要求 方法： 分工：  分工合作 · 李飞 程浩负责 集体评价 气动元件选型；  充分利用计算机和·各组员协助； 网络资源 ·组长审核 ·自己：找各个所需气动元件的，确定型号，数量 考核： 9

气动元件目录 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 名称 摆动气缸 双作用伸缩气缸 单作用气缸 气爪气缸 单项节流阀 两位五通电磁阀 型号 QGABS50180 OJPB~9.5 MSA01660FA MINCHUCAHP10 QF44 4V/20`~MS 4V/20~MS AL~03K SAU16FA 4V/20~MS 厂商 济南华能 AIRTAC AIRTAC AIRTAC AIRTAC AIRTAC AIRTAC AIRTAC AIRTAC AIRTAC AIRTAC 数量 1 1 2 2 5 3 1 1 1 4 备注 单杆双作用气缸 单杆双作用气缸 两位五通双作用 两位三通单作用 双杆双作用气缸 单杆单作用气缸 1.5~8kfg/cm 两位三通单作用电磁阀 伸缩气缸 升降气缸 电磁阀 班级 学号 姓名 机电1121班 1101043212 杨高级 共 页第 页 10

任务四：传感器选型 任务描述： 根据气缸型号，尺寸参数，查找传感器选型样本，选配合适的位置检测传感器。同组同学可以进行分工选型，并进行性能比较。 目标       传感器的选型能力 传感器性能分析能力 资料查找能力 团队协作能力 知识拓展能力 提交传感器选型目录。 对象：    气缸型号及参数 机械装配图 实训工作台 工具：    计算机 网络 传感器选型样本 要求：  方法： 分工合作 集体评价 充分利用计算机和网络资源 分工： 确定每一 个传感器 的具体型 号，生产厂家 传感器要符合气缸的安装尺寸要求 ·季晓霞 史海荣负责传感器型选定;  ·各组员协助； ·组长审核 ·自己参与讨论，并把确定的元器件写入报告。 考核： 11

传感器目录 序号 1 2 3 4 5 名称 接近开关（无触点行程开关） 磁电传感器 磁电传感器 磁电传感器 缓冲器（弹簧） 型号 J12A3-4-2\\BY CSL-V CSL-J CSL-15T AL4/2 厂商 杰航电气有限公司 AIRTLAC AIRTLAC AIRTLAC AIRTLAC 班级 学号 姓名 机电1121 1101043212 杨高级 共 页第 页 数量 2 2 2 1 备注 DC|AC 5-240V 100mA low 二线 DC|AC 5-240V 100mA low 二线 DC|AC 5-120V 100mA low 二线 12

任务五：电气方案设计 任务描述： 根据控制要求设计控制面板，统计输入输出点数，并进行PLC选型。绘制PLC输入输出接线图。 目标： ·控制面板的设计能力 ·PLC选型能力 ·电气图的绘制能力 对象： 工具： 要求： 方法： 分工： ·实训工作 台； ·纸、笔、直 尺； ·气动元件 目录； ·计算机； ·绘图软AutoCAD ·具有急停功·分工合作； 能； ·集体讨论； ·具有友好的人·教师点评。 际界面； ·乔峰 冯胜宇进行电气方案设计； 件·小组进行讨论； ·传感器目 录。 ·PLC选型要考虑经济因素； ·接线图绘制要符合电气制图规范。 ·PLC选型； ·杨卫明 阚晴绘制接线图。 ·自己：在实验台上观察控制面板，明白其原理 考核： 13

控制面板 启动 复位 停止 急停 班级 学号 姓名 机电1121 1101043212 杨高级 共 页第 页 14

回转缸右位检测传感器 伸缩缸缩回传感器 伸缩缸伸出传感器 1101043212 学号 姓名 杨高级 机电1121 气抓位置传感器 上下缸上限位传感器 上下缸下限位传感器 开始按钮 复位按钮 自动手动转换 停止 自动半自动转换 回转缸左摆电磁阀 回转缸右转电磁阀 伸缩缸缩回 伸缩缸伸出 气爪松开 气爪夹紧 上下缸下降 输入输出分配表 开关指示灯 复位指示灯 停止指示灯 Q0.3Q Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q1.0 Q1.1 Q1.3 Q0.2 Q0.1 Q0.0 回转缸左摆 回转缸右转 大臂缩回 大臂伸出 气爪松开 气爪夹紧 小臂下降 请求开始 请求复位 指示灯停止

I0.1 回转缸右摆到位 大臂缩回到位 大臂伸出到位 气爪夹紧 小臂上升到位 小臂下降到位 机械手进入工作状态 机械手恢复到初始位置 机械手停止工作 用于单步连续状态切换 用于单步连续状态切换 15

I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I1.0 I1.1 I1.5 I1.3 I2.0 班级 回转缸左位检测传感器 I0.0 回转缸左摆到位 共 页第 页 名称 地址 用途（功能） PLC外部接线图 班级 学号 姓名 机电1121 1101043212 杨高级 共 页第 页 16

任务六：制定机械装配方案 任务描述： 根据实训室提供的机械零件和气缸进行零件识别，并制定装配序列，以及每步装配所需工具和装配方法。主要采用集体讨论的形式进行。 目标： ·零件的识别能力； ·装配关系的理解能力； ·主要机械装配工具的使用能力； ·培养团队协作能力； ·培养协调与沟通能力； ·提交装配顺序图。 对象： 工具： 要求： ·机械安装工具制定出可行的和优化的装配系箱； 列。 ·图纸； 方法： 分工： ·机械零件； ·机械装配 图； ·装配仿真； ·集体讨论。 ·史海荣制定机械装配方案；、 ·气动元件 表； ·纸和笔。 ·机械零件图。 ·小组讨论； ·组长验收。 ·自己：找齐所需安装的气动件，配合安装工作 考核： 17

装配顺序图 支架3与支架2连接 摆动气缸安装到支架 支架4安装到支架2上 支架1将支架2连接在面板上 双杆缸安装到支架6上 支架5连接到支架6上 支架7连接到双杆缸上 单作用缸安装到支架7 气爪安装到夹紧缸 1,2,3,4,12电磁传感器接近开关任务描述工业机械手的任务是搬运物品，要求把物品从左工作台搬到右工作台，机械手的全部动作由气缸驱动，而气缸又由相应的电磁阀控制。,7,8,9,10,11进气孔吧班气缸班级学号姓名工件工件机电1061戴晓勇左工作台左工作台夹紧缸连接到单作用缸 班 级 学 号 机电1121 1101043212 杨高级 共 页第 页 将支架5连接到摆动缸杆上 姓 名 18

任务七：机械装配与调试

任务描述： 到工具室领取装配工具箱，根据实训室提供的零件和制定的装配方案，进行机械装配。 目标： ·培养机械工具的使用能力； ·培养机械安装与调试能力； ·培养机械故障诊断能力； ·培养团队协作精神； ·提交可验收的机械手装配实体。 对象： 工具： 要求： 机械安装工具·正确使用工箱； 具； 方法： 分工： ·机械零件； ·实训工作台。 ·集体讨论； ·分别练习。 ·季晓霞 程浩负责机械装配与调试； ·遵守操作规程； ·小组协作； ·组长验收。 ·爱护实训设备。 考核： 19

任务八：气动系统安装与调试

任务描述： 根据气动原理图和气动元件目录，从实训室提供的气动元件中选择合适的气动元件，进行气动系统安装。 目标： ·培养学生气动元件的识别能力； ·培养学生气动元件的安装能力； ·培养学生气路的链接技能； ·培养学生气动系统的调节能力； ·提交连接正确的气路实物。 对象： 工具： 安装工具箱； 要求： 方法： 分工： ·气动元件； ·气动元件目录； ·正确使用工·集体讨论； 具； ·乔峰 冯胜宇负责气动系统的安装与调试；； ·分别练习。 ·遵守操作规程； ·气动原理图； ·实训工作台。 ·小组协作； ·组长验收。 ·爱护实训设备。 考核： 20

任务九：传感器安装与调试

任务描述： 根据实训室所提供的传感器，识别传感器型号，并安装到合适位置。 目标： ·常用传感器的识别能力； ·常用传感器的安装能力； ·常用安装工具的使用能力； ·常用传感器的接线方法； ·常用传感器的测试能力； ·提交安装好的实物。 对象： ·传感器； ·气缸； ·实训台。 工具： 安装工具箱； 要求： 方法： 分工： ·传感器安装要·集体讨论； 符合电气规范； ·杨卫明 阚晴负责传感器的安装与调试； ·分别练习。 ·注意不同传感器的接线方法，切忌把三线传感器接错，会烧掉。 ·小组协作； ·组长验收。 考核： 21

任务十：电气接线 任务描述： 根据电气接线图，运用实训室提供的元器件进行系统接线、布线。注意用电安全，接线符合电气规范。 目标： 电气元件的识别能力； 电气元件的接线能力; 电气综合布线能力； 电气故障分析能力； 提交实物。 对象： 实训工作台； 导线； PLC； 控制面板； 电磁阀； 传感器。 工具： 工具箱。 要求： 接线符合电气规范； 注意安全； 布线美观； 爱护实训设备，文明施工。 方法： 分工合作； 集体讨论； 分别练习。 分工： 程浩 李飞负责电气接线 ； 小组成员协助； 组长验收。 考核： 22

任务十一：程序规划 任务描述： 根据控制要求对PLC程序进行总体规划、程序模块划分，理清程序模块之间的调用关系和互锁关系。根据动作要求和PLC的输入输出分配绘制PLC控制的顺序功能图。规划好工步寄存器的管理、指示灯的管理以及回原点程序的动作过程。 目标： PLC编程的总体规划能力； 顺序功能图的绘制能力； 寄存器的管理能力； 培养协调与沟通能力； 培养语言表达能力； 提交程序规划图，自动控制顺序功能图。 对象： 实训工作台； 控制要求。 工具： 纸、笔； 计算机； AUTOCAD绘图软件。 要求： 程序机构清晰； 充分考虑模块互锁要求； 顺序功能图符合制图规范 方法： 分工合作； 集体讨论。 分工： 史海荣负责程序的规划； 杨高级负责顺序功能图的编写； 梯形图的编译； 小组成员协助； 组长审核。 考核： 23

程序结构规划 整个功能测试过程应包括上电后复位、传送功能测试、紧急停止处理和状态指示等部分，传送功能测试是一个步进顺序控制过程。在子程序中可采用步进指令驱动实现。 紧急停止处理过程也要编写一个子程序单独处理。这是因为，当抓取机械手装置正在向某一目标点移动时按下急停按钮，PTOx_CTRL子程序的D _STOP输入端变成高位，停止启用PTO，PTOx_RUN子程序使能位OFF而终止，使抓取机械手装置停止运动。急停复位后，原来运行的包络已经终止，为了使机械手继续往目标点移动。可让它首先返回原点，然后运行从原点到原目标点的包络。这样当急停复位后，程序不能马上回到原来的顺控过程，而是要经过使机械手装置返回原点的一个过渡过程。 主程序：包括上电初始化、复位过程（子程序）、准备就绪后投入运行等阶段。 子程序：初态检查复位子程序、回原点子程序、急停处理子程序、传送功能测试子程序 班级 学号 姓名 机电1121 1101043212 杨高级 共 页 第 页 24

顺序功能图 班级 学号 姓名 机电1121 1101043212 杨高级 共 页 第 页 25

任务十二：梯形图设计 任务描述： 根据程序规划、地址分配以及功能流程图编写梯形图。编程要求符合语法规范，合理应用并管理寄存器。为便于阅读要认真填写符号表，并为程序添加注释。 目标： PLC梯形图的编程能力； PLC编程软件的应用能力； 程序排错能力； 培养协调与沟通能力； 培养语言表达能力； 提交完整的PLC程序。 对象： PLC程序规划图； PLC外部接线图；顺序功能图。 工具： PLC教程； 计算机； PLC编程软件。 要求： 程序符合规范； 程序结构清晰； 有注释 方法： 分工合作； 集体讨论； 教师点评。 分工： 杨高级负责梯形图的设计，编写； 小组成员协助； 组长审核。 ·自己：梯形图的编写 考核：

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PLC梯形图 主程序梯形图 班级

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机电1121 1101043212 杨高级 共 页 第 页 学号 姓名 急停处理子程序 班级

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机电1121 1101043212 杨高级 共 页 第 页 学号 姓名 班级 学号 姓名 机电1121 1101043212 杨高级 共 页 第 页 29

任务十三：程序调试 任务描述： 检查计算机与PLC的通讯连接及通讯配置，下载程序到PLC,运行程序并进行监控。对所编程序功能逐项进行调试。 目标： PLC通讯配置能力； PLC通讯故障诊断能力； PLC程序调试及故障诊断能力； 培养协调与沟通能力； 提交可正常运行、功能齐全的控制设备。 对象： 实训台； 机械手； PLC程序。 工具： 工具箱； 计算机； PLC编程软件。 要求： 文明操作； 爱护设备； 通信电缆不可待点插拔； 认真分析电路，切忌短路； 做好故障分析记录。 方法： 分工合作； 集体讨论； 共同分析。 分工： 李飞 程浩负责程序调试； 小组成员协助； 组长审核。 考核： 30

调试故障分析表 序号 1 2 3 4 出现问题 原因分析 程序编写发出的脉冲数量不正确 机械手安装不到位 解决方法 根据相差距离进行计算，后 重新修改数据 重新调整机械手的限位 更换好的电磁阀 程序相应的调试修改 班级 学号 姓名 机电1121 1101043212 杨高级 共 页 第 页 备注 传输位置不能达到正中间 机械手不能旋转90度 Plc相应的点有输出，但电电磁阀损坏 磁阀没有出气 机械手不能回原点 程序编写错误 31

五、项目验收 验收要求： 所在任务完成后，进行资料整理，填写整理好所有纸资料和电子文档。整理好所有工具，把设备整理到最佳状态，向指导老师申请验收，并等待教师验收，对本组人员分工，每个负责一个子项目的验收讲解工作。 目标： 培养学生的资料整理与准备能力； 培养学生的表达能力； 使学生经历项目的验收过程。 提交材料： 综合实训实施手册； 所有电子文档； 所做实训设备。 过程组织： 资料准备 设备检查 分工 提交申请 验收结束 教师验收设备 教师点评 教师验收资料 32

验收项目 验收指标 1、机械部件安装符合装配图要求 验收结果 良好 良好 机械系统 2、机械部件灵活运动 良好 3、能够实现给定任务 良好 1、线路真确连接 良好 气动系统 2、布线美观 良好 3、起亚气流稳定 良好 1、接线符合电气规范 良好 电气接线 2、接线真确 良好 3、布线美观 良好 1、具有友好的操作界面 良好 2、可顺利实现机械复位 控制系统 3、可实现自动、半自动、单步工作模式 良好 4、可以相应急停请求 良好 验收结论 良好 33

六、实训综合评价 在这次历时两周的实训中，我收获很多。 一开始我以为机械手很简单，就一PLC程序控制编好了就完事了，但实际操作中却遇到了很多问题，认识到这次实训不是那么简简单单的，需要我们在PLC程序规划、设计编写调试、PLC接线，机械手气动部分接线等环节中仔细体会我们平时上课所学在实际操作中的作用，一方面加强我们对所学内容的灵活应用，另一方面，分工合作加强我们团队协作的能力。 这次实训中，我们组的任务是完成机械手的单步动作，我的任务是编写PLC梯形图。在变成过程中我遇到了一些问题。一开始出现了PLC输出灯亮了，但是机械手无动作的现象，通过请教老师及与其余组员讨论最终解决了问题，完成了任务。 这次的机械手实训意义非凡，因为机械手在社会中应用十分广泛。机械手能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。机械手通常用作机床或其他机器的附加装置，如在自动机床或自动生产线上装卸和传递工件，在加工中心中更换刀具等，一般没有独立的控制装置。有些操作装置需要由人直接操纵，如用于原子能部门操持危险物品的主从式操作手也常称为机械手。 所以这次实训对我们将来踏入社会后的工作很有帮助，对于我们接下来的学习指正了方向，让我们知道接下来的PLC课程及液压气动课程该如何学习，在实际运用中应该怎样运用，应注意那些要点。 自 我 评 价 团 队 评 价 在这两周的实训中，杨高级同学认真刻苦，服从团队的安排。保质保量的完成自己所负责的任务，并积极参与各项任务。无论问题多么的复杂，困难，他都一点点分析，逐一的攻克。积极帮助其他成员，我们一起更好更快的完成此次实训任务。 教 师 评 价 34

致谢

本次实训在老师的悉心指导下圆满完成，衷心感谢老师的指导！此外，向同组共同努力的组员们表示衷心地感谢！

参考文献

1、谢富胜：分工、技术与生产组织变迁【M】、北京：经济科学出版社，2005

2、曹哗.技术创新、组织变迁与职业教育发展【j】.职业技术教育，2008年第1期

3、江大源.论世纪之交德国职教改革的基本理念.中国教育与科研计算机网，http://www.edu.cn/20010823/207490.shtml

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