自选综合实验

机械综合实验（9）

实验名称：直流、步进电机的应用 指导教师：丁彩红

一、实验目的及要求

1. 实验目的：

电机作为工业系统中最主要的一种驱动元件，也是工业控制系统最典型的控制对象，掌握电机的使用技术可以使机械专业类学生对机械系统有更好的认识，为以后的工程应用打下一个技术基础。

电机的工作一般分为开环和闭环两种模式，开环工作模式是指电机向机械对象输出一定的转速和转矩；闭环工作模式是指电机根据机械对象的工作状态实时输出相应的转速和转矩，属闭环控制模式。

根据机械对象的运行要求，确定电机的启动方式、常态运行的参数，并练习测速、调速方法，构成一个简单的闭环系统。从这些要求出发，本实验的主要目的有： （1） 了解典型电机（直流、交流和步进电动机）的工作原理； （2） 了解直流、交流和步进电动机控制系统结构；

（3）以直流和步进电机为例，掌握一种典型电机的使用方法；

2. 实验要求：

（1）进行具体工作之前应先安排出自己的工作计划，作为检查工作进度的依据。

（2）先进行学习调研，了解三种电机的相关知识，并选择直流或步进电机作为后续的实验对象；

（3）针对一个具体的X-Y机械平台，选用电机，并设计电机的驱动方案。

（4）设计电机驱动控制系统的硬件电路和软件，并进行调试，完成驱动机械装置的功能。 （5）实验全过程应有比较详细的工作记录，其内容包括：工作日志，电路设计与分析，软件流程图与源程序，制作、调试中的现象与失误甚至失败的记录，实验原始数据的记录，实验器材的使用记录等。

二、实验内容

1、熟悉直流电机的PWM控制技术，或者步进电机的脉冲控制技术；

2、完成学习调研，寻找一个以上案例，为后续的实验提出一种可以参考的方案； 3、选定电机，并设计电机的驱动方案。

4、设计电机驱动控制系统的硬件电路和软件，并进行调试，完成驱动机械装置的功能。编写控制系统的软件，并进行调试，实现对电动机的控制；

三、可指导学生人数：12人

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机械综合实验（10）

实验名称：TVT机械手模型控制系统 指导教师：陈广锋

一、实验目的及要求

1. 实验目的：

通过机械手模型自选综合实验，使学生了解并掌握典型机电控制系统的设计、制作和调试的方法，能在机电控制系统中熟练应用PLC技术。实验培养学生的动手能力和独立工作能力，也能提高学生的分析问题和解决问题的能力。

2. 实验要求：

（1）掌握PLC、步进电机及驱动模块、直流电机、传感器、开关电源等器件的原理及应用。

（2）掌握计算机监控软件和PLC编程方法。

（3）完成一套规定动作控制系统的制作和调试。

（4）完成一套机械手环形输送线物料分拣系统的设计、制作和调试。 二、实验内容

1、演示程序分析调试； (1) I/O地址分配表

X0 X1 输入 X3 X4 X20 手正转限位(Out1) 输入 X21 手反转限位(Out2) X22 底座正限位(Out3) X23 底座反限位(Out4) 输出 Y21 Y22 Y23 Y24 手反转 底座正转 底座反转 电磁阀动作 旋转脉冲(Out5) Y20 手正转 竖轴反限位 X2 横轴正限位 竖轴正限位 横轴反限位 输出 Y3 竖轴方向 Y0 Y1 Y2 横轴脉冲 竖轴脉冲 横轴方向 #

注：Out1～Out5为传感器输出。 (2) 演示程序调试方法

a) 接上实验台控制板上的各模块所需的直流电源（DC24V），同时接上PLC主机

电源及COM点[COM（±）接电源的正极，COM（-）接电源的负极]。

b) 定义实验板上的步进驱动器，上为1号下为2号。将1号的步进驱动器输出的信号与机械手横轴的步进电机线相连。将2号的步进驱动器输出的信号与机械手竖轴的步进

电机线相连。其它的线，根据线标接在实验板或主机上的相应位置。注意：传感器的输出与主机输入X0端子相连，不要与主机输出Y0端子相连。

c) PLC输出脉冲信号接入步进电机的驱动器（Y0、Y2为第1通道的脉冲与方向；

Y1、Y3为第2通道的脉冲与方向；驱动器的OPTO端接电源的正极）

Y0—1-CP Y1—2-CP Y2—1-DIR Y3—2-DIR d) 确定接线无误时，先把PLC主机的RUN-PROG的开关拨在PROG上，避免通上电

就立即动作，通上电后拨动各个的微动开关的信号是否是相对应的信号。如拨动竖轴的上微动开关主机X1点亮；拨动竖轴的下微动开关主机X3点亮；拨动横轴靠手边的微动开关主机X0点亮；拨动横轴靠步进电机微动开关主机X2点亮。

e)把演示程序下载到PLC主机上，把PLC的RUN-PROG状态改为RUN方式（可以

通过编程软件）。如果机械手不在初始位置上，步进电机开始运转（横轴向手那边移动，竖轴向上移动）。如运转的方向不对，立即切断电源，对方向不对的步进电机，对调两根红色接线。

f) 动作步骤：

[1]、横轴前升 [2]、手旋转到位 [3]、电磁阀动作，手张开 [4]、竖轴下降 [5]、电磁阀复位，手夹紧 [6]、竖轴上升 [7]、横轴缩回 [8]、底盘旋转到位 [9]、横轴前升

[10]、手旋转 [11]、竖轴下降 [12]、电磁阀动作，手张开 [13]、竖轴上升复位

2、规定内容的设计、制作和调试； (1) I/O地址分配表

X0 X1 X2 X3 X4 横轴正限位 竖轴正限位 横轴反限位 竖轴反限位 旋转脉冲(Out5) Y0 Y1 Y2 Y3 Y20 Y21 Y22 Y23 输Y24 出 横轴脉冲 竖轴脉冲 横轴方向 竖轴方向 手正转 手反转 底座正转 底座反转 电磁阀动作 X20 手正转限位(Out1) X21 手反转限位(Out2) X22 底座正限位(Out3) 输X23 底座反限位(Out4) 入 X5 X6 X7 手动/自动切换开关 手动横轴动作 手动竖轴动作 X24 手动底盘转动 X25 手动手腕转动 X26 手动电磁阀动作 X27 急停按钮

（2）程序要求达到的动作

X6（横轴）按钮 X7（竖轴）按钮 X24（底盘）按钮 X25（手腕）按钮 X26（电磁阀）按钮 横轴前伸，（竖轴上升，底盘正转，手正转，电磁阀夹紧） 停止动作 横轴前伸，（竖轴上升，底盘正转，手正转，电磁阀夹紧） 动作停止 回复初始位置 急停按钮

3、自选内容的输送线物料分拣系统的设计、制作和调试

（1）了解输送带结构原理，自定输送带物料分

拣系统动作目标。

按一下

按二或四下 按三下

（2）制定PLC端口地址分配表。 （3）制作端口扩展板。

（4）编制程序，完成系统调试。

三、可指导学生人数： 12 人