机电一体化系统构成实验
机电一体化系统仿真实验报告
机电一体化系统仿真实验报告一、实验目标本实验的目标是通过仿真模拟机电一体化系统，验证系统的工作原理和性能参数，探究机电一体化系统在不同工况下的响应特性。
二、实验原理机电一体化系统是由机械部分和电气部分组成的，其中机械部分包括传动装置、力传感器和负载，电气部分包括控制器和电机。
在机电一体化系统中，电机通过控制器产生驱动信号，控制负载的转动。
力传感器用于测量负载的转动产生的力，并反馈给控制器。
三、实验步骤1.搭建仿真模型：根据实验要求，选择合适的仿真软件，搭建机电一体化系统的仿真模型。
通过连接电机、控制器、传动装置、力传感器和负载，构建完整的系统。
2.设置参数：根据实验设定的工况，设置系统的参数。
包括电机的转速、传动装置的传动比、负载的转动惯量和滑动摩擦系数等。
3.运行仿真：对系统进行仿真运行，记录电机的转速、负载的转动惯量、力传感器的输出力以及电机的功率消耗等参数。
4.分析结果：根据仿真结果，分析系统在不同工况下的响应特性。
可以通过绘制曲线图或制作动画来观察系统的运动轨迹和力的变化情况。
五、实验结果与讨论根据实验设置的参数，在不同转速和负载惯量下进行了多组仿真实验，并记录了系统的各项参数。
1.转速与力的关系：随着电机转速的增加，负载的输出力也随之增加，但是增幅逐渐减小。
当转速达到一定值后，输出力和转速的关系呈现饱和状态。
2.负载惯量与转速的关系：在给定转速范围内，随着负载惯量的增加，电机的转速逐渐降低。
这是因为负载惯量增加会增加系统的惯性，降低了电机的响应速度。
3.功率消耗的变化：随着转速和负载惯量的增加，电机的功率消耗呈现增加的趋势。
这是因为转速和负载惯量的增加会增加电机的负载，使其需要输出更大的功率来维持转速。
四、实验总结通过此次实验，我们深入了解了机电一体化系统的工作原理和性能特点。
在不同工况下，电机的转速、负载的力输出、功率消耗等参数都有相应的变化。
通过仿真实验，我们可以准确地预测系统在不同工况下的性能表现，为设计和优化机电一体化系统提供了依据。
机电一体化实验报告
机电一体化实验报告一体化系统设计实验报告学院专业班级学号姓名指导教师XX 年1月12日实验一机电一体化系统的组成实验目的：以XY简易数控工作台为例，说明机电一体化系统的基本组成和各模块的特点。
实验设备：1台式PC机一台1标准XY工作台一套1运动控制卡一块1游标卡尺一把实验内容：XY简易数控工作台是一典型的机电一体化系统，是许多数控加工设备和电子加工设备的基本部件，XY数控工作台主要由运动控制卡、DC24V 开关电源、步进电机及其驱动器、XY向运动平台、光栅尺和霍尔限位开关组成，其之间的关系如图1、1所示。
工作原理大致为：运动控制卡接受PC机发出的位置和轨迹指令，进行规划处理（插补运算），转化成步进电机驱动器可以接受的指令格式（速度脉冲和方向信号）发给驱动器，由驱动器进行脉冲环行分配和功率放大从而驱动步进电机，步进电机经过联轴器、滚动丝杠推动工作台按指定的速度和位移运动。
实验步骤：（1）在XY数控工作台系统中分别找到上述各个模块，并指出各模块在机电一体化系统中实现哪一模块的功能。
①运动控制卡：运动控制卡是PCL、CPCL、PXL等总线形成的板卡，通俗地讲我们可以把它看成一个单片机，有自己的算法，可以通过VC、VB、labview. BCB等语言实现其功能，数控系统即通过运动控制卡来实现对机床运动轨迹的控制。
②DC24V开关电源：对供电要求质量比较高的控制设备提供纯净、稳定、没有杂波的直流电源。
③步进电机及其驱动器：步进电机用于驱动数控工作台的X、Y两个方向的移动；步进电机通过驱动器细分，可减小步距角，从而提髙步进电机的精确率，实现脉冲分配和功率驱动放大，此外还可以消除电机的低频振荡、提高电机的输出转矩。
④XY向运动平台：分别传输X、Y两个方向的运动。
⑤光栅尺：光栅尺是一种位移传感器，是利用光栅的光学原理工作的测量反馈装置。
经常应用于数控机床的闭环伺服系统中，可用作直线位移或者角位移的检测。
⑥霍尔限位开关：用于限制工作台的运动超出导轨的有效长度。
机电一体化实验指导书
实验一、单管放大电路实验报告实验目的：实验此电路是否具有放大作用，以及更深刻的认识放大电路的原理和了解放大电路在生活中的应用实验原理：三极管的放大作用实验步骤：先检测三极管是否具有放大作用，再通过函数信号发生器和示波器以及模拟实验箱、万用电表来进行三极管的放大实验实验仪器：函数信号发生器、示波器、万用电表、模拟实验箱、导线数据记录：三极管是否具有放大作用的实验记录输入 1.8v输出 2.5v放大0.9v结论：三极管具有放大作用。
对放大电路的实验记录输入10mv 15mv 20mv输出200mv 300mv 400mv放大180mv 285mv 380mv结论：此电路具有放大作用。
实验二、基本运算电路实验目的：（1）加深运算放大器两条规则的认识。
（2）掌握运算放大器的使用功能。
实验原理运算放大器（简称运放）是一种包含许多晶体管的集成电路。
作用是把输入电压放大一定倍数后再输送出去，其输出电压与输入电压的比值称为电压放大倍数或电压增益。
是一种高增益、高输入电阻、低输出电阻的放大器。
下图给出了运放电路图形符号。
运放有两个输入端a （倒相输入端或反相输入端）、b （非倒相输入端或同相输入端）和一个输出端O 。
理想运放是指其开环放大倍数A →∞，输入电阻R í→∞，输出电阻R O →0，可以得出以下两条规则：（1）倒相端和非倒相端（反相输入端和同相输入端）的输入电流均为零（虚断I += I -=0）。
（2）对于公共端（地），倒相端和非倒相端（反相输入端和同相输入端）的电压相等（U +=U -）。
实验内容与步骤 1.反相比例运算电路反相比例运算电路如图所示，图 反相比例运算电路输入电压U i 通过电阻R 作用与运放的反相输入端（其中R 2=R 1∥R f ）。
根据理想运放的两条规则有U P =U N =0 I P =I N ，所以节点N 的电流方程为1R Un Ui -=Rf UoUn -有U O =—Ui R Rf 1，U O 与U i 成比例关系，比例系数为 —1R Rf，负号表示U O 与U i 反相。
机电一体化系统设计试验-机械工程试验教学中心
《机电一体化系统设计》实验实验归属：课内实验课程编码：0BH01119课程性质：专业课实验学时：6适用专业：机械设计制造及其自动化（非机电方向）一、实验教学的地位、任务及作用本实验教学在学生的认知过程中处于实践验证的重要地位。
通过对典型机电系统构成及功能的认知、PLC等典型机电系统控制系统编程训练，掌握机电一体化系统的基本原理、相关技术和机电一体化产品的设计方法。
培养学生具有综合运用机电一体化相关技术和从事一般机电一体化系统设计的能力，最终达到“以机为主、以电为用、机电有机结合”的目的。
二、实验教学的目的及学生应达到的实验能力标准本实验配合机电一体化系统设计课程，是该课程的一个重要部分，理论与实践相结合，达到巩固学生的学习效果的目的。
通过本课程实验，使学生进一步理解、掌握和运用机电系统相关技术运用，具备PLC等典型机电控制系统设计编程能力。
培养学生具备综合运用机电一体化相关技术的能力是本课程实验的目的所在。
三、实验内容及基本要求序号 实验项目名称学时实验内容与要求必开/选开1 机电一体化系统组成认知实验21．了解典型的机电一体化设备（EM系列教学设备）的结构和工作原理，建立机电一体化系统基本组成概念；2．针对EM‐400系列教学设备，体会各组成部分的作用以及相互间是如何协调工作的。
必开2 PLC系统组成实验 2 控制三相交流电机的Υ-Δ降压启动过程。
了解实验箱和控制模块结构特点完成控制系统PLC外部接线；熟悉STEP7上位编程环境及程序调试方法。
必开3 PLC编程实验 2 完成交通信号灯的自动及手动控制，让学生熟悉PLC的工作过程以及开发设计的必要环节。
实验内容：系统I/O分配、PLC外部接线、梯形图软件编程、联机调试，并对设计方案进行动作过程分析。
编程方法自定。
必开四、主要设备或软件环境1．西门子S7200系列可编程序控制器实验装置；；电机、交通灯控制模块；2．微机、STEP7 WIN4.0上位编程软件、编程电缆等；3．柔性制造系统教学设备。
机电一体化实验指导书
机电一体化实验指导书1目录实验一与非逻辑功能实验 (1)实验二定时器/计数器功能实验 (4)实验三置位/复位及脉冲指令实验 (8)实验四移位寄存器实验 (14)实验五数码显示的模拟控制 (19)实验六装配流水线的模拟控制 (23)实验七交通灯的模拟控制 (26)实验八机械手的模拟控制 (29)附录 (31)机电一体化实验指导书实验一与非逻辑功能实验一、实验目的1．熟悉PLC实验装置。
2．练习手持编程器的使用3．熟悉系统操作。
4．掌握与、或、非逻辑功能的编程方法。
二、实验内容1．熟悉三菱GX-Developer 编程软件的使用方法，请详细阅读本书附录的全部内容。
2．编制梯形图并写出程序，通过程序判断Y1、Y2、Y3、Y4的输出状态，然后再输入并运行程序加以验证。
三、实验原理1．线圈驱动指令LD、LDI、OUTLD：取指令。
表示一个与输入母线相连的常开接点指令，即常开接点逻辑运算起始。
LDI：取反指令。
表示一个与输入母线相连的常闭接点指令，即常闭接点逻辑运算起始。
OUT：线圈驱动指令，也叫输出指令。
LD、LDI两条指令的目标元件是X、Y、M、S、T、C，用于将接点接到母线上。
也可以与ANB指令、ORB指令配合使用，在分支起点也可使用。
OUT是驱动线圈的输出指令，它的目标元件是Y、M、S、T、C。
对输入继电器X不能使用。
OUT指令可以连续使用多次。
LD、LDI是一个程序步指令，这里的一个程序步即是一个字。
OUT是多程序步指令，要视目标元件而定。
OUT指令的目标元件是定时器T和计数器C时，必须设置常数K。
2．接点串联指令AND、ANIAND，与指令。
用于单个常开接点的串联。
ANI，与非指令。
用于单个常闭接点的串联。
AND与ANI都是一个程序步指令，它们串联接点的个数没有限制，也就是说这两条指令可以多次重复使用。
OUT指令后，通过接点对其它线圈使用OUT指令称为纵接输出或连续输出，连续输出如果顺序不错可以多次重复。
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。
机电一体化课程实验报告
机电一体化课程实验报告机电一体化课程实验报告机电小论文红外寻迹机器人的设计姓名：###学号：####一、综述（机电一体系统）机电一体化又称机械电子学，英语称为Mechatronics，它是由英文机械学Mechanics的前半部分与电子学Electronics的后半部分组合而成。
机电一体化最早出现在1971年日本杂志《机械设计》的副刊上，随着机电一体化技术的快速发展，机电一体化的概念被我们广泛接受和普遍应用。
随着计算机技术的迅猛发展和广泛应用,机电一体化技术获得前所未有的发展。
现在的机电一体化技术，是机械和微电子技术紧密集合的一门技术，他的发展使冷冰冰的机器有了人性化，智能化。
机电一体化技术是将机械技术、电工电子技术、微电子技术、信息技术、传感器技术、接口技术、信号变换技术等多种技术进行有机地结合，并综合应用到实际中去的综合技术。
是现代化的自动生产设备几乎可以说都是机电一体化的设备。
研究将电子器件的信息处理和控制功能附加或融合在机械装置中的一种复合化技术。
俗称机电一体化。
机械电子学(mechatronics)是由机械学(mechanics)和电子学(electronics)两个词结合而成的新词。
其全称为机械电子工程学，英语为mechanicalandelectronicalengineering。
机械电子学主要研究目的是把机械技术与微电子技术和信息技术有机地结合为一体，实现整个系统的最优化。
机械电子学可以充分发挥机械技术、微电子技术和信息技术的各自的长处和特点，促进机械产品的更新换代。
机械电子学系统主要由机械主体、传感器、信息处理和执行机构等部分组成。
较高级的系统不但有硬件，而且还有相应的软件,利用软件技术可以实现硬件难以实现的功能,使机械系统增加柔性。
典型的机械电子系统有数控机床、加工中心、工业机器人等。
机械电子学技术除用于单个机器、设备或一般的生产系统的技术改造之外，还用于柔性制造系统、计算机集成制造系统、工厂自动化、办公自动化、家庭自动化等方面。
机电一体化实验
实验环境
实验设备
使用最新的机电一体化设备，包括传感器、执行器、控制器等。
实验室条件
提供良好的实验环境，包括稳定的电源、恒定的温度和湿度。
安全措施
遵守相关的安全规章制度，确保实验过程安全可靠。
实验过程
1调试和测试Fra bibliotek2通过连接电源和控制器，对系统进行
调试和测试，确保各个部件正常工作。
实验的应用前景
工业自动化
机电一体化技术在工业自动化 领域有广泛应用，提高了生产 效率和质量。
医疗器械
机电一体化系统在医疗器械中 的应用，能够提供更精确和高 效的医疗服务。
智能家居
机电一体化技术为智能家居提 供了更智能、便捷和舒适的生 活方式。
实验的局限性
技术限制
机电一体化技术的发展仍存在一些技术难题和待解决的问题。
3
数据分析
4
利用数据处理软件，对实验数据进行 分析和图形化展示，以评估系统的性
能。
系统组装
按照实验指导书的要求，将机电一体 化系统进行组装。
数据采集
使用传感器采集实验数据，记录系统 在不同状态下的性能参数。
实验结果和分析
优势
• 提高生产效率 • 降低能耗 • 增强自动化程度
挑战
• 系统复杂性 • 故障排查困难 • 高成本
机电一体化实验
机电一体化实验涉及实验目的、实验环境、实验过程、实验结果和分析、实 验的应用前景、实验的局限性以及结论和总结。
实验目的
1 探索机电一体化技术
了解机电一体化的基本概念和原理，以及其在现代工业领域的应用。
2 培养实践操作能力
通过实验学习，掌握机电一体化系统的组装、调试和维护技能。
机电一体化系统设计实验报告
实验一三相异步电动机正反转控制实验专业年级：学号：姓名：评分：一、实验目的：1．学习和掌握PLC的实际操作和使用方法；2．学习和掌握利用PLC控制三相异步电动机正反转的方法。
二、实验内容及步骤：本实验采用PLC对三相异步电动机进行正反转控制，其主电路和控制电路接线图分别为图2-1和图2-2 。
图中：正向按钮接PLC的输入口X0，反向按钮接PLC的输入口X1，停止按钮接PLC的输入口X2，KM5为正向接触器，KM6反向接触器。
继电器KA5、KA6分别接于PLC的输出口Y23、Y24。
其基本工作原理为：合上QF1、QF5，PLC运行。
当按下正向按钮，控制程序使Y23有效，继电器KA5线圈得电，其常开触点闭合，接触器KM5的线圈得电，主触头闭合，电动机正转；当按下反向按钮，控制程序使Y24有效，继电器KA6线圈得电，其常开触点闭合，接触器KM6的线圈得电，主触头闭合，电动机反转。
实验步骤：1．在断电的情况下，学生按图2-1和图2-2接线（为安全起见，控制电路的PLC外围继电器KA5、KA6以及接触器KM5、KM6输出线路已接好）；2．在老师检查合格后，接通断路器QF1、QF5 ；3．运行PC机上的工具软件FX-WIN，输入PLC梯形图；4．对梯形图进行编辑﹑指令代码转换等操作并将程序传至PLC；5．运行PLC，操作控制面板上的相应开关及按钮，实现电动机的正反转控制。
在PC 机上对运行状况进行监控，同时观察继电器KA5、KA6和接触器KM5 、KM6的动作及变化情况，调试并修改程序直至正确；6。
记录运行结果。
图2-1 主控电路～3～图2-2 控制电路接线图三．实验说明及注意事项1．本实验中，继电器KA5、KA6的线圈控制电压为24V DC，其触点5A 220V AC（或5A 30V DC）；接触器KM5、KM6的线圈控制电压为220V AC，其主触点25A 380V AC。
2．三相异步电动机的正、反转控制是通过正、反向接触器KM5、KM6改变定子绕组的相序来实现的。
机电一体化系统设计实验报告样例
西华大学实验报告〔理工类〕开课学院及实验室：机械学院机械工程专业实验中心实验时间： 2021年 4 月 27 日一、实验目的1、了解ABB机器有由哪些局部组成以及各个局部的主要功能；2、了解机器人统所使用的各种传感器及其工作原理；3、了解机器人系统的各种执行机构。
二、实验原理模拟生产现场的机器人工作过程系统三、实验设备、仪器及材料ABB机器人系统一套四、实验步骤现场讲解、演示五、实验过程记录(画出机器人系统构造框图，并简单说明各个局部的主要功能)机器人控制系统的组成1、控制计算机：控制系统的调度指挥机构。
一般为微型机、微处理器有32位、64位等如奔腾系列CPU以及其他类型CPU。
2、示教盒：示教机器人的工作轨迹和参数设定，以及所有人机交互操作，拥有自己独立的CPU以及存储单元，与主计算机之间以串行通信方式实现信息交互。
3、操作面板：由各种操作按键、状态指示灯构成，只完成根本功能操作。
4、硬盘和软盘存储存：储机器人工作程序的外围存储器。
5、数字和模拟量输入输出：各种状态和控制命令的输入或输出。
6、打印机接口：记录需要输出的各种信息。
7、传感器接口：用于信息的自动检测，实现机器人柔顺控制，一般为力觉、触觉和视觉传感器。
8、轴控制器：完成机器人各关节位置、速度和加速度控制。
9、辅助设备控制：用于和机器人配合的辅助设备控制，如手爪变位器等。
10、通信接口：实现机器人和其他设备的信息交换，一般有串行接口、并行接口等。
11、网络接口1〕Ethernet接口：可通过以太网实现数台或单台机器人的直接PC通信，数据传输速率高达10Mbit/s，可直接在PC上用windows库函数进展应用程序编程之后，支持TCP/IP通信协议，通过Ethernet接口将数据及程序装入各个机器人控制器中。
2〕Fieldbus接口：支持多种流行的现场总线规格，如Devicenet、ABRemoteI/O、Interbus-s、profibus-DP、M-NET等。
机电一体化三菱系统实验报告
机电一体化三菱系统实验报告（下料单元）指导老师：唐水良姓名学号李松0816415004李祥0816415003田国良0816415001一：工作过程1：按下启动按钮将传送电机和转角单元电机启动，检测到托盘时，下料电机转动，观察间歇机构，下料电机每转一周，同步带下降一次。
2：托盘下有两个被检测系统，当托盘检测系统检测到第二个的时候，下料电机开始工作，工作指示灯亮起，传送电机停止。
3：如果下料电机工作时把托盘移走，工件被入料检测系统检测到时，下料电机停止工作，工作指示灯熄灭，传送电机工作。
4：正常情况下，下料电机将一直工作，把工件送到托盘上，托盘走了以后，为了储存工件，下料电机依然工作，直到最前面的工件被入料检测系统检测到，下料电机才停止，等到下一个托盘到来。
5：工件落入托盘以后，被工件检测系统检测到，这时直流电磁吸铁放行，并保持一段时间，传送电机带动托盘前进，把工件带到下一个工序。
6：当废品检测系统检测到废品时，由变频器控制的电机把废品传送到指定位置。
7：当按下停止按钮，系统只运行一次将停止运行，重新按下启动按钮，系统将从头开始正常运行。
8：当按下急停按钮，系统将立即停止运行，恢复急停按钮并按启动按钮，系统将从头开始正常运行。
二：传感器和执行器的作用工件检测传感器——检测工件托盘检测传感器——检测托盘入料检测传感器——检测入料废品检测传感器——检测废品下料电机——控制工件下方工作指示等——系统工作时亮起直流电磁吸铁——阻挡托盘前行，当托盘上有工件时，直流电磁吸铁放行。
传送电机——传送托盘和工件转角单元电机——传送托盘和工件变频器——控制废品电机三：I/O分配表X0——工件检测X25——停止按钮X1——托盘检测X26——手动/自动按钮X2——入料检测X27——急停按钮X10——废品检测Y0——下料电机X24——启动按钮Y1——工作指示灯Y2——直流电磁吸铁Y5——转角单元电机Y3——传送电机Y10——变频器四：电气原理图NL NLL N COM PEX0X2X1X10X24X25X26X27+-1224VCOM1Y0Y1Y2Y3COM2Y4COM3Y10M M M 12STF SD工件检测托盘检测入料检测废品检测启动按钮停止按钮手动/自动按钮急停按钮下料电机工作指示灯直流电磁吸铁传送电机转角单元电机变频器MSTFSDL1L2L3五：控制程序1:流程图2. SFC图3:梯形图。
机电一体化系统设计实验报告完整版
机电一体化系统设计实验报告完整版
实验目的：通过对机电一体化系统的设计，对机电一体化技术有进一步的认识，学习
机械、电气、控制等知识，提高综合能力。
实验要求：
1.设计一个包括机械、电气、控制等部分的机电一体化系统。
2.系统要求能够实时监测、控制和调整系统的工作状态。
3.设计一份完整的实验报告，包括系统的实现原理、系统软硬件环境以及测试结果等
内容。
实验步骤：
1.设计机械结构：本实验采用的是一种简单的小型输送带机械结构，由电机、减速机、皮带、导轨等组成。
2.设计电气部分：电气部分包括电源、电动机启停控制、传感器信号处理、电机驱动
器等，采用PLC控制。
3.设计控制部分：控制部分采用数字PID控制算法，通过对传感器信号的采集，实时
调整输送带速度，达到对输送带运行状态的监测和控制。
4.软硬件环境的设计：系统的软硬件环境采用LabVIEW 2016版本和SIEMENS S7-300 PLC进行设计，实现软硬件的有机融合，高效稳定地完成了系统的控制。
5.测试结果：经过实验测试，本系统实现了对输送带运行状态的实时监测和控制，具
备了一定程度的自动化操作能力，满足了以第二、第三产业为主的工业自动化生产环境下
对智能机电一体化系统的需求。
实验总结：
本实验通过对机电一体化系统的设计，综合应用了机械、电气、控制等多学科知识，
以及PLC、PID控制和LabVIEW编程等技术，对机电一体化技术有了较深入的认识和理解。
通过实验，不仅使我们掌握了智能机电一体化技术的基本原理和应用方法，同时也提高了
实践操作能力和综合解决问题的能力。
机电一体化技术与系统实验指导书
实验一、机电系统教学实验台实验一、实验目的1、了解机电一体化系统设计相关技术、设计方法；2、理解、掌握机电一体化系统组成。
二、实验设备（一）、系统概述该实验设备为一台模拟的自动生产线，集机械、气动、PLC控制、交流调速和传感器等技术为一体，是一台典型的机电一体化产品和理想的教学实验设备。
设备设四个工位，第一工位是上下料工位，第二至第四工位是模拟加工工位，为节省空间尺寸，仅在第三工位安装了加工单元，工件为3 5×3 5×8mm的方形铝件，料库中可存放1 5个工件。
自动循环过程是：1、卸料阻挡定位块升起；2、机械手爪抓取己加工工件、提升、旋转至卸料位，松开工件，工件由坡形滑道滑入工件箱内；3、卸料阻挡定位块下降；4、机械手爪转至取料位、下降、抓取工件、上升并旋转至工作台的上料位、下降、放入待加工工件；5、刀具旋转、快进；6、刀具工进；7、刀具延时停留：8、刀具快退、停转；9、旋转工作台定位销松开；10、工作台旋转90O；11、工作台定位销定位锁紧；12、推料缸送出一个工件至取料位。
（二）、装置机械机构机械系统分为四个主要部件：1、刀具及进给部件如图1所示，刀具旋转由一台220V、6W的交流电机驱动。
转轴前端有钻夹头，安装一把钻头作为刀具。
转轴由一个带导向杆的气缸带动，从而完成进给运动。
导杆气缸上装有三个磁性开关，检测原位、快工进转换及延时停留位。
通过二位三通电磁阀的切换，便可使刀具实现快速进给和工作进给。
图1 刀具及进给部件示意图2、工作台部件如图2所示，工作台上设有四个工位，其中一个为上下料位，与之成1800的工位是加工位，另外两个工位可增设其他加工刀具。
工作台由可调速电机驱动，采用一台220V、6W的交流电机，通过I=50的减速器带动台面旋转，该电机有调速系统，调整范围是0~350转/分。
工作台由定位气缸实现工作台的定位夹紧。
气缸上装有两个磁性开关，检测定位和松开两个位置。
台面下段还装有三个传感器，一个接近开关检测台面的900换位，另两个光点开关检测上下料位和加工位的工件有无。
机电一体化系统设计试验
• 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
1 2 3 4 5 6 D
EM 10.0 TC SB1 SB2 SB3 ST1 ST2 ST3 SE1 10.1 10.2 10.3 10.4 10.5 10.6 10.7 12.0 12.1 12.2 12.3 12.4 12.5 12.6 12.7 Q0.0 LP1 LP2 LP3 LP4 LP5 LP6 LP7 LP8 X1 X2 X3 变频 器 X4 X5
• 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？
C
SE2 SE3 SE4 SW1-1 SW1-2 SW2-1 SW2-2
S7-200 CPU224 DC/DC/DC
？I2.0
？Q2.0
B
设备状态 输入设备 输入设备 输入设备 输入设备 输入设备 输入设备 输入设备 输入设备 输入设备 输入设备 输入设备 输入设备 输入设备 输入设备 输入设备 输入设备 输入设备 输出设备 输出设备 输出设备 输出设备 输出设备
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。
机电一体化系统综合实训报告
机电一体化系统综合实训一、课程性质、目的和任务《机电一体化系统综合实训》是数控技术专业（专科）的重要的综合实践课之一。
本课程4学分，课内学时为72。
本实训环节是在课程试验的基础上，以机电一体化系统的硬件连接、控制原理、控制软件编制、安装调试与操作的综合实训。
通过本环节的实训，能够使学生对机电一体化系统的基本组成，控制方式、控制对象的基本特征及工作机理，有更进一步全面地了解，并能够综合运用所学的基本知识与技能，完成对典型机电一体化系统的组装、连接、调试，实现其基本控制功能。
从而培养学生独立分析问题和解决问题的能力及工程实践的能力。
二、基本要求通过本课程的教学，要达到以下基本要求。
1、了解控制对象的基本工作原理，及运动与动作特征；2、能够根据控制要求，正确地选择控制系统，并掌握其主要技术性能指标；3、掌握系统的硬件连接、安装、调试的基本方法，并能进行正确的操作与维护；4、掌握典型控制程序的编制方法，实现基本控制功能。
一实训目的1、熟悉HED—21S数控系统综合试验台各个组成部件的接口。
2、读懂电气原理图，通过电气原理图独立进行数控系统各部件之间的连接。
3、了解数控系统的调试运行方法。
二实训设备、环境、用具、材料数HED—21S控系统综合实验台万用表工具三实训内容（步骤、方法及数据）综合技术应用包括数控装置，由变频器和三相异步电机构成主轴驱动系统，由交流伺服单元和交流伺服电机构成的进给伺服驱动系统，由步进电机构成的进给伺服驱动系统等的数控系统，可实现主轴驱动系统的速度控制，进给伺服驱动系统的开环、半闭环、闭环控制。
1．电源部分图1 电源部分接线图2．继电器与输入/输出开关量图2 继电器部分接线图图3 继电板部分接口图4 输入开关量接线图图5 输出开关量接线图3．数控装置与手摇单元和光栅尺图6 手摇单元接线图图7 数控装置与光栅尺连接4．数控装置与主轴的连接图8 数控装置与主轴连接5．数控装置与步进驱动单元连接图9 数控装置与步进驱动单元的连接6．数控装置与交流伺服单元的连接图10 数控系统与交流伺服单元的连接7．数控系统刀架的连接1.数控系统的连接（1）电源回路的连接按前图接线，并用万用表检查电源电压和变压器输出端电压。
机电一体化技术实验报告
实验设备
数控机床
伺服电机
用于加工和制造各种机械零件，具备高精 度和高效率的特点。
用于精确控制机械运动的位置、速度和加 速度，具有高动态响应和高精度的特点。
传感器
可编程逻辑控制器（PLC）
用于检测和测量各种物理量，如温度、压 力、位移和速度等，为控制系统提供反馈 信息。
用于自动化控制系统的逻辑控制，能够实 现复杂的控制算法和逻辑控制。
05 结论与建议
结论
实验目标达成
实验不足之处
通过本次实验，我们成功实现了机电 一体化系统的搭建和测试，验证了系 统的可行性和稳定性。
在实验过程中，我们也发现了一些问 题和不足之处，如部分硬件设备的兼 容性、软件控制算法的优化等方面仍 需改进。
系统性能评估
实验结果表明，所搭建的机电一体化 系统在速度、精度和稳定性方面均达 到了预期要求，能够满足实际生产的 需求。
拓展实验内容与范围
为了更好地了解机电一体化技术的应用场景和效 果，建议在今后的实验中进一步拓展实验内容与 范围，引入更多的实际应用案例，提高实验的实 用性和针对性。
06 参考文献
参考文献
学术期刊
作者，文章标题，期刊名，年份，卷号，期号，页码。
学术书籍
作者，书名，出版社，年份。
专利
申请人，专利名称，专利号，授权日期。
结果分析
数据分析
通过对实验数据的分析，我们发现了一 些有趣的规律和现象。例如，在电机性 能测试中，我们发现随着电流的增加， 电机的转速和力矩也相应增加。这表明 电流对电机性能具有重要影响。
VS
结果验证
除了对实验数据的分析，我们还通过对比 已知的理论公式和实验结果，验证了实验 的准确性和可靠性。这有助于我们更好地 理解机电一体化技术的原理和应用。
机电综合实训模拟实验报告
一、实验目的本次实验旨在通过模拟实验的方式，使学生深入了解机电一体化系统的基本组成、工作原理和实际应用，提高学生的动手能力、分析问题和解决问题的能力，并培养学生的团队协作精神。
二、实验原理机电一体化系统是将机械、电子、计算机、控制等技术有机地结合在一起，实现对机械设备的智能化控制。
本实验模拟了一个典型的机电一体化系统，包括传感器、控制器、执行器和被控对象等部分。
三、实验设备与材料1. 实验平台：机电一体化系统综合实验平台2. 传感器：温度传感器、位移传感器3. 控制器：PLC控制器4. 执行器：电机5. 被控对象：实验台上的机械装置6. 其他：电源、连接线、编程软件等四、实验步骤1. 系统搭建：按照实验平台说明书，连接好传感器、控制器、执行器和被控对象，确保各部分电路连接正确。
2. 系统调试：通过编程软件对PLC控制器进行编程，实现温度和位移的检测与控制。
调试过程中，观察传感器输出信号，确保传感器正常工作。
3. 实验操作：a. 温度控制：设定实验台上的机械装置工作温度，通过温度传感器实时检测温度，当温度超出设定范围时，PLC控制器控制电机启动或停止，实现对温度的精确控制。
b. 位移控制：设定实验台上的机械装置移动距离，通过位移传感器实时检测位移，当位移达到设定值时，PLC控制器控制电机停止，实现对位移的精确控制。
4. 数据分析：记录实验过程中温度和位移的变化数据，分析实验结果，验证实验原理。
五、实验结果与分析1. 温度控制实验：实验过程中，温度传感器实时检测温度，当温度超出设定范围时，PLC控制器控制电机启动或停止，实现对温度的精确控制。
实验结果表明，系统能够稳定地控制温度在设定范围内，满足实验要求。
2. 位移控制实验：实验过程中，位移传感器实时检测位移，当位移达到设定值时，PLC控制器控制电机停止，实现对位移的精确控制。
实验结果表明，系统能够稳定地控制位移在设定范围内，满足实验要求。
六、实验总结1. 通过本次实验，使学生深入了解了机电一体化系统的基本组成、工作原理和实际应用。
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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
精心整理，用心做精品2
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
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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
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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。
精心整理，用心做精品5
（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
精心整理，用心做精品6
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
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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.
精心整理，用心做精品8
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
总线控制其他从站的启动停止，传
输线运转及物料传输情况。
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
精心整理，用心做精品9
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？
精心整理，用心做精品10。