《机电一体化技术课程设计指导书》
一、课程设计的目的。
1、通过工业模块课程设计，综合运用机电一体化技术的理论和实践知识，对所学习的知识进一步理解、巩固和深化。
2、通过工业模块课程设计，对电一体化技术的系统的设计（plc选型、传感器选型、步进电机选型、步进电机驱动器选型、机器人控制及控制面板的设计）有较深入理解。
3、通过工业模块课程设计，培养学生基本的设计思想和独立分析问题，解决问题的能力，为以后的学习、工作打基础。
二、课程设计名称。
工业模块课程设计。
三、设计要求。
本课程设计的主要内容是对工业模块实验台的六个工作站进行设计（每十几个设计一个工作站）。
学生在课程设计中完成以下工作量。
1、plc的选型设计。
2、传感器的选型设计。
3、步进电机的选型设计。
4、步进电机控制器的选型设计。
5、控制面板设计。
6、电路设计（传感器的电路、步进电机的电路、控制面板的电路）。
7、系统电路设计。
四、课程设计过程。
一）了解工业模块实验台。
明确设计任务、目的、要求后，对设计工作站的用途、工作原理、结构、和功能等进行了解和研究，查阅有关的技术文件资料。
二）课程设计步骤和过程（以搬运站为例）
1、系统概况。
该模拟生产线是由独立的六个工作站相互连接而成。它们分别是上料检测站、搬运站、加工检测站、安装站、安装搬运站和分类站。这六个站连接成生产线后可完成工件类别的检测、加工、搬运、安装和分类。
搬运站功能：将工件从上站搬运至下一站。
2、系统工艺流程。
本站为第二站（搬运站），当第二站收到第一站（上料检测站）的信号后，第二站的机械手开始动作：前伸→下降→夹→上升→后缩→旋转→前伸→下降→松→上升，上升到位后给第三站一个动作信号同时气缸继续后缩、旋转回到原位等待第一站的信号。
此站的工作流程如图1所示。
图1 搬运站工作流程图。
3、plc选型。
生产线的六个工作站都是采用plc进行控制，选plc的型号为s7-200,s7-200是一种小型的可编程序控制器，适用于各种场合中的检测、监测及控制的自动化系统。s7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或连成网络皆能实现复杂控制功能。因此s7-200系列具有极高的性能/**比。
此次毕业设计选用cpu226,cpu226集成24输入/16输出共40个数字量i/o点。可连接7个扩展模块，最大扩展至248路数字量i/o点或35路模拟量i/o点。13字节程序和数据存储空间。
6个独立的30khz高速计数器，2路独立的20khz高速脉冲输出，具有pid控制器。2个rs485通讯/编程口，具有ppi通讯协议、mpi通讯协议和自由方式通讯能力。i/o端子排可很容易地整体拆卸。
用于较高要求的控制系统，具有更多的输入/输出点，更强的模块扩展能力，更快的运行速度和更强的内部集成特殊功能。可完全适应于一些复杂的中小型控制系统，如图2所示。
图2 cpu226的plc
4、i/o地址定义。
在plc接线及其编程中需要定义i/o地址，这样编程者可以方便地实现编程，完成一系列所期望的工作台运作。本工作站的i/o地址定义如表1。
表1 搬运站i/o地址定义。
5、电路设计。
1）控制面板。
1）按钮。控制面板上有五个按钮开关、二个选择开关和一个急停开关。
各开关的控制功能定义为：
按钮1：开始；
按钮2：复位；
按钮3：特殊功能按钮；
两位旋钮4：自动／手动；
两位旋钮5：单站／联网；
按钮6：停止；
按钮7：上电；
按钮8：急停。
2）显示灯。
绿色显示灯：开始指示；
黄色显示灯：复位指示；
红色显示灯：停止指示；
绿色显示灯2：上电指示。
3）按钮电路。
按钮电路图如图3所示。
图3 按钮电路图。
4）显示灯电路。
显示灯电路如图4所示。
图4显示灯电路图。
5）控制面板电路。
控制面板电路图如图5所示。
图5 控制面板电路图。
2）传感器及其接线图。
搬运站一共有两种传感器：接近开关、磁性开关。
1）接近开关。
i0.0，i0.1接两个接近开关，接近开关的型号为le4-1k，如图6所示。
图6 le4-1k接近开关。
该接近开关的外形尺寸如图7所示。
图7 le4-1k传感器的外形尺寸图。
接近开关接线如图8所示。
图8 接近开关接线图。
le4-1k参数为：
u：10 v -30 v dc ；
i：≤200ma ；
npn三线常开 ；
检测距离（sn）：4mm±4×10%mm ；
静态电流：≤2.5ma ；
检测介质：金属物体 ；
指示灯：动作显示（红色led） 。
2）d-z73的磁性开关。
i0.2、i0.3、i0.4接三个磁性开关，磁性开关的型号为d-z73，其原理图如图9所示。
图9 磁性开关原理图。
表2为该磁性开关的参数。
表2 d-z73参数。
3）d-a73的磁性开关。
i0.5，i0.6接两个型号为d-a73，其接线如图10所示。
图10 磁性开关原理图。
该磁性开关的参数如表3所示。
表3 d-a73参数。
（3）汽缸的接线图。
q0.0、q0.1、q0.2、q0.3、q0.4、q0.5的输出控制电磁换向阀，电磁换向阀控制气缸，其接线原理如图11所示。
图11 气缸的接线原理图。
q0.6的输出控制电磁换向阀，电磁换向阀控制气缸，其接线原理如图12所示。
图12 气缸的接线原理图。
（4）搬运站plc端子分布。
搬运站plc端子分布如图13所示 。
图13 搬运站的plc端子分布图。
（5）搬运站电路图。
搬运站接线原理如图14所示。
图14 搬运站的接线原理图。
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