机电一体化系统构成实验

实验一机电一体化系统组成实验

实验目的

1.通过了解物流生产线的结构及工作原理建立典型机电系统基本组成概念；了解机电

系统五要素。

2.了解物流生产线的工作过程，体会各组成部分的作用以及相互间是如何通讯协调工

作的。

实验设备：

1－立体仓库系统单元 2－机械手搬运系统单元3－多工位加工系统4－多通道环行线系统单元 5－视觉检测系统单元

其中巷式起重机基本结构;

由丝杠驱动步进电机（5-1-1）、光杠（5-1-2）、气动储取货物机构（5-1-3）、X轴步进电机（5-1-4）、Ｘ轴光杠（5-1-5）、Ｚ轴气缸（5-1-6）、滚珠丝杠（5-1-7）组成。巷式起重机(5-1)主要是实现货物在仓库内的自动存取

机械手搬运系统单元

四轴联动机械手机构结构:由伺服电机驱动可旋转角度=270°的气控机械手（具有光电传感器）（1-1-1）、②由步进电机驱动丝杠组件构成沿X、Y轴移动装置（含x、y轴限位开关）（1-1-2）、可回旋=270°的转盘机构（1-1-3）（其电气部分由直流无刷电动机、光电编码器、接近开关等）。型材基体（1-1-4）组成。四轴联动机械手机构主要实现空间货物的存取

多工位加工系统单元

4000E2多工位加工系统单元结构图如图 4-3 所示。

（2-1）－铣床（2-2）－钻床（2-3）－多工位工作台

多工位工作台

多工位工作台由Ｘ轴步进电机（2-3-1）、滚珠丝杠（2-3-2）、自动夹紧工作台（2-2-3）、直线导轨（2-3-4）、Ｙ轴步进电机（2-3-5）、Ｙ轴丝杠（2-3-6）、型材基体（2-3-7）组成，多工位工作台主要是通过Ｘ、Ｙ轴步进电机使自动夹紧工作台中的货箱到达预定的钻、铣工位，并对货箱进行钻、铣削加工。见图4-3-3

检测环节;在各站点均有检测环节，请根据运动控制需求分析各检测环节

位置检测：接近开关、光电开关

位移检测;光栅尺

驱动：

步进电机、负压吸盘

柔性制造系统网络组成

物流生产线是由主控单元1、仓储单元4、拾取单元2、加工单元3、检测单元5及传送单元和上位工控机构成。其控制器均为S7-200 PLC 226 ，相互间直接通过PPI网络通讯。

PPI网络拓扑图

由主控单元通过PPI总线控制其他从站PLC的工作状态(起停与物料运行情况).具体各从站的控制任务由各从站控制器独立运算与驱动完成。

另主控单元通过EM277和CP5611与上位工控机构成PROFIBUS_DP网络.组态软件

使用组态王.

PROFIBUS网络拓扑图

将上述两种总线合并，系统完整网络拓扑如图

了解分析系统中信息数据流的传输关系。主控系统负责通过PPI总线控制其他从站

况。PROFIBUS 总线系统中工控机安装组

态王，作为主站，通过CP5611板卡与各

EM277为从站的下位PLC系统连接，实

现上位人机界面系统与下位控制器连

接。

思考题：

1、试分析机电系统中系统五大要

素各系统构成？

2、请根据系统能协调控制加工节

拍等现象，分析PPI通讯网络

中主站作用？

3、试分析主站与从站通讯数据区应如何规划？

4、谈谈仓储单元中显示装置的作用,可能的通讯参数与协议？

5、试分析某一单元的控制功能,并画出流程图。

6、传动导向机构分析;与滑动传动对比分析？

7、检测系统分析：各接近开关工作原理及功用分析

8、驱动系统分析：步进驱动在各系统定位（如取某层某位的工件）中运用分

析。

9、请分析仓储单元每次存取工件都需复位原因？