机电一体化系统设计实验指导书
机电一体化课程设计指导书
机电一体化课程设计指导书一、课程目标知识目标：1. 理解并掌握机电一体化基本原理，包括机械系统、电子系统、控制系统及信息处理系统的基本构成及相互关系。
2. 学习并掌握常用传感器的工作原理及其在机电一体化系统中的应用。
3. 掌握机电一体化系统的设计方法和步骤，能够运用相关知识进行简单的系统设计。
技能目标：1. 能够运用CAD软件进行简单的机械结构设计，并完成图纸绘制。
2. 能够运用编程软件对控制系统进行编程，实现对机电系统的基本控制。
3. 能够运用相关工具和仪器进行机电一体化系统的调试和故障排除。
情感态度价值观目标：1. 培养学生热爱科学、探索未知的精神，提高对机电一体化技术的兴趣和认识。
2. 培养学生的团队协作意识和沟通能力，使他们在项目实践中能够主动承担责任，共同解决问题。
3. 培养学生具备安全意识、环保意识和质量意识，使其在设计过程中充分考虑这些因素，养成良好的职业素养。
分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程旨在帮助学生在掌握基本理论知识的基础上，提高实践操作能力。
课程目标具体、可衡量，有助于学生和教师明确课程预期成果，为后续的教学设计和评估提供依据。
在教学过程中，注重理论联系实际，激发学生的创新思维，培养具备实际操作能力的机电一体化技术人才。
二、教学内容根据课程目标，教学内容分为以下三个部分：1. 理论知识学习：- 机电一体化基本原理：讲解机械系统、电子系统、控制系统及信息处理系统的基本构成及相互关系，涉及课本第一章内容。
- 常用传感器：介绍各种传感器的工作原理及其在机电一体化系统中的应用，对应课本第二章。
- 系统设计方法：学习机电一体化系统的设计方法和步骤，包括需求分析、方案设计、详细设计等，参考课本第三章。
2. 实践操作：- 机械结构设计：运用CAD软件进行简单机械结构设计，绘制图纸，结合课本第四章内容。
- 控制系统编程：使用编程软件进行控制系统编程，实现对机电系统的基本控制，涉及课本第五章。
机电一体化实验指导书
机电⼀体化实验指导书《机电⼀体化技术》实验指导书(第⼀版)杨林初编写王佳主审适⽤专业：机械设计制造及其⾃动化机械电⼦⼯程江苏科技⼤学机械⼯程学院2010年10⽉前⾔为了使学⽣更好地理解和消化理论教学中相关知识点，掌握机电⼀体化技术中机械、电⽓、⽓压、液压等相结合的特点，以及相关的电⼦技术和计算机控制技术等理论，特编写本实验指导书。
该课程共开设两个必修实验，分别是《⼯业机器⼈产品解剖实验》和《机电⼀体化产品解剖实验》课程采⽤国际先进的以⾊列intelitek机械⼿臂为平台，详细介绍该设备的机械结构和电⽓结构，机电结合，演⽰其各个⾃由度的⼯况。
《机电⼀体化产品解剖实验》以斯沃数控维修仿真软件和数控机床实物为平台，以多媒体教学为辅助⼿段，虚拟教学和实物教学相结合，充分剖析数控机床和机械结构和电⽓结构。
本实验指导书的特点是通俗易懂，难度适中。
⽽且本实验采⽤国际和国内先进的智能化程度较⾼的机械⼿臂和数控设备作为实验平台，设备较先进，在实验中了解应⽤这些系统，可使学⽣在诸多⽅⾯获益。
如果学⽣想深⼊学习，本指导书可起到抛砖引⽟的作⽤。
由于本指导书编写时间仓促，编者⽔平有限，错漏难免，请⼴⼤师⽣指正，多提宝贵意见。
⽬录实验⼀：⼯业机器⼈产品解剖实验 (1)实验⼆：机电⼀体化产品解剖实验 (7)实验⼀：⼯业机器⼈产品解剖实验实验学时：2实验类型：演⽰实验要求：必修⼀、实验⽬的通过给定的教学机器⼈，使学⽣认识和了解⼯业机器⼈（机械⼿臂）的基本结构和组成。
初步掌握对机械⼿的编程和控制⽅法。
⼆、实验内容1.认识⼯业机器⼈的结构特点。
2.认识⼯业机器⼈的运动特性。
3.了解⼯业机器⼈电⽓控制系统的组成和控制⽅法。
4.学会简单编程，控制⼯业机器⼈完成规定的动作。
三、⼯业机器⼈结构原理SCORBOT-ER 4u是仿效⼯业机器⼈设计和研制开发的。
开放式的机械⼿臂结构让学⽣观察和学习它的内部机械装置。
如图1所⽰。
机械⼿臂各个组成部分如图2所⽰。
机电一体化系统实验指导
机械创新设计与制作综合实验指导书1机电一体化系统实验编著者：陈照强宋雪丽王毅机械工程学院2007年2月16日一、机电一体化概念机电一体化技术又称机械电子技术，是机械技术、电子技术和信息技术有机结合的产物。
机电一体化在国外被称为Mechatronics，是日本人在20 世纪70 年代初提出来的，它是用英文Mechanics 的前半部分和Electronics 的后半部分结合在一起构成的一个新词，意思是机械技术和电子技术的有机结合，现已得到包括我国在内的世界各国的承认。
我国的工程技术人员习惯上把它译为机电一体化技术。
机械技术是一门古老的学科，它发展到今天经历了一个漫长的历史时期。
机械是现代工业的物质基础，国民经济的各个部门都离不开机械。
机械种类繁多，功能各异，不论哪一种机械，从诞生以来都经历了使用—改进—再使用—再改进，不断革新和逐步完善的过程。
对于某一种形式的机械，一般来说都有一定的局限性，或者说都有一定的适用范围、存在某些固有的缺点，这就迫使人们寻找新的工作原理，发明新型的机械．从而使得具有同一用途的机械具有不同的种类。
机械本身的发展也是无止境的，但是这种发展却是缓慢的。
各种机械发展到今天．单从机械角度对它们进行改进是越来越不容易了。
随着科学技术的发展，一个比较年轻的学科——电子技术正在蓬勃发展，从分立电子元件到集成电路（IC），从集成电路到大规模集成电路和超大规模集成电路，特别是微型计算机的出现，使电子技术与信息技术相结合并向其他学科渗透，把人类带人了一个神化般的世界。
信息技术（3C 技术）的主体包括计算机技术、控制技术和通信技术。
电子技术与计算机技术同机械技术相互交叉，相互渗透，使古老的机械技术焕发了青春。
在原有机械基础上引入电子计算机高性能的控制机能，并实现整体最优化，就使原来的机械产品产生了质的飞跃，变成功能更强、性能更好的新一代的机械产品或系统，这正是机电一体化的意义所在。
机电一体化技术是现代科学技术发展的必然结果。
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。
机电一体化系统实验指导书
实验一计算机控制系统组成实验
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计算机控制系统基本组成概念；
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。
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。
工作站分析
了解控制功能和程序，分析各
工作站的程序控制框图，详见
系统使用说明书
思考题：
1、试分析该计算机控制系统中各系统构成
2、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、试分析顺序控制法在系统中运用？
5、谈谈仓储单元中显示装置的作用,可能的通讯参数与协议？
6、试分析某一单元的控制功能,并画出流程图。
青岛大学机电系统设计指导书-2016
《机电一体化系统设计》实验指导书班级机电三班姓名zzz -------学号------------日期2017.6.20青岛大学机电工程学院2017年6月实验一基本指令实验一、实验目的1．熟悉PLC实验装置。
2．熟悉编程软件。
3．掌握基本逻辑与、或、非等指令的编程方法。
二、实验设备可编程控制器主机S7-226+EM235挂箱及基本指令实验挂箱。
40点PLC通过外部接线与基本输入输出挂箱的输入按钮和输出指示灯连接，在实验过程中，通过按钮输入控制输出，输出信号状态借助PLC面板上的LED指示灯观察。
三、实验内容1．熟悉西门子STEP7 编程软件的使用方法。
2．熟悉以下梯形图并写出程序，1) 输入如下梯形图程序，将运行结果填入功能表2) 常用基本电路的验证1．启动和复位电路I0.0 1 0Q0.0 0 1I0.0 0 0 1 1 I0.1 0 1 0 1 Q0.0 0 1 1 1I0.0 0 0 1 1 I0.1 0 1 0 1 Q0.0 0 0 0 1I0.0I0.1Q0.02．延时断开电路（1）输入I0.0端接带自锁按钮开关的电路运行程序画出输入输出波形图I0.0Q0.0（2）输入I0.0端不带自锁的开关电路运行程序画出输入输出波形图I0.0Q0.0Q0.13.2-4译码电路1，2关，q0.3亮1开，2关，q0.1亮1关，2开，q0.2亮1，2开，q0.0亮实验二 PLC 基本指令练习一．实验目的熟悉PLC 编程语言，加深对逻辑指令的理解，掌握基本指令，练习编写程序。
二．实验设备可编程控制器主机S7-226+EM235挂箱及基本指令实验挂箱。
40点PLC 通过外部接线与基本输入输出挂箱的输入按钮和输出指示灯连接，在实验过程中，通过按钮输入控制输出，输出信号状态借助PLC 面板上的LED 指示灯观察。
三．实验内容1. 用两个开关控制三个灯要求开关1控制灯1，开关2控制灯2；灯1和灯2不能同时亮，二者都不亮时灯3亮。
机电一体化系统设计课程设计指导书
机电一体化系统设计课程设计指导书本课程设计指导书详细介绍了机电一体化系统的设计过程，通过本课程的学习，能够掌握机械设计、电气控制、程序编写等方面的技能，从而实现对机电一体化系统的全方位掌握。
第一部分：课程设计的背景和意义。
机电一体化系统是现代制造业中的重要技术，它将机械设计和电气控制有机地结合起来，通过计算机程序控制，从而实现自动化生产。
机电一体化系统能够提高生产效率，降低人工成本和生产成本，减少生产过程中的事故发生率等。
因此，掌握机电一体化系统设计技术对于现代制造业来说具有重要的意义。
第二部分：课程设计的教学目标。
本课程设计的教学目标主要包括以下方面：熟悉机电一体化系统的基本原理和设计流程、掌握机械设计和电气控制的技能、学会利用电气软件和编程语言进行系统的设计和控制、培养学生的计算机编程能力以及团队协作和创新能力等。
第三部分：课程设计的教学内容及要求。
本课程设计的教学内容主要包括以下几个方面：机电一体化系统的概述与原理、机械传动系统的设计、电气控制系统的设计、编程语言的基础知识、控制系统的软件设计、系统测试与调试等。
同时，对于学生，需要满足以下要求：1.能够独立完成机电一体化系统的设计与调试；2.掌握机械设计和电气控制的基础知识；3.了解编程语言和控制系统的软件设计；4.具备独立思考和解决问题的能力；5.能够合理地分工合作，完成项目中自己的任务。
第四部分：课程设计的考评方法。
本课程设计考核主要由课程设计报告和现场演示两个环节组成。
课程设计报告应包括系统设计流程、系统组成部分的详细设计、系统测试与调试等内容。
现场演示应展示课程设计的系统实现效果，并结合实验环节进行现场演示和讲解。
学生将按照报告的质量和现场演示的表现情况分数。
第五部分：总结。
机电一体化系统设计是一个综合性强，涉及面广的学习课程，需要学生熟练掌握机械设计、电气控制、编程语言等方面的知识，才能达到理论与实践相结合的目的。
因此，在课程设计中，需要教师根据学生的实际情况，采取不同的授课方式，增强学生的学习兴趣和参与度，从而提高学生的学习效果。
机电一体化系统设计实验指导书
机电一体化系统设计实验指导书机械与车辆学院机电教研室安安全全注注意意事事项项机电一体化实验平台主要用于教学和科研。
在安装，使用和维护之前，请仔细阅读机电一体化测试平 台使用手册的相关文档。
并将机电一体化测试平台使用手册备在身边，以备需要时随时查阅。
使使用用注注意意事事项项使用（安装、运转、保养、检修）前，请务必熟悉并全部掌握本手册和其它相关资料，在熟知全 部机器知识、安全知识、以及注意事项后再使用设备。
本手册将安全注意事项分为“危险”“注意”“强制”“禁止”分别记载。
表 0-1 警告标志另外，即使“注意”所记载的内容，也可能因为不同的情况产生严重后果，因此任何一条注意事项都很 重要，在设备使用过程中请严格遵守。
虽然不符合“危险”“注意”的内容，但是用户在使用过程中必须严格遵守的事项， 在相关地方以记载。
实验一 FMS 认知实验一、实验目的通过操作MES 终端软件，实现对柔性制造系统的任务下达和控制加工，让学生了解CIMS 系统在现代自动化加工系统中的重要作用。
二、柔性制造系统基础知识简称ＦＭＳ，是一组数控机床和其他自动化的工艺设备，由计算机信息控制系统和物料自动储运系统有机结合的整体。
柔性制造系统由加工、物流、信息流三个子系统组成。
柔性制造系统是由统一的信息控制系统、物料储运系统和一组数字控制加工设备组成，能适应加工对象变换的自动化机械制造系统(Flexible Manufacturing System)，英文缩写为FMS 。
FMS 的工艺基础是成组技术，它按照成组的加工对象确定工艺过程，选择相适应的数控加工设备和工件、工具等物料的储运系统，并由计算机进行控制，故能自动调整并实现一定范围内多种工件的成批高效生产(即具有“柔性”)，并能及时地改变产品以满足市场需求。
三、实验安排4学时、根据场地大小安排人员 四、实验步骤1. 参看入库实验完成堆垛机回零。
将水晶样件或亚克力样件入库（参考入库实验）。
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 (9)实验四移位寄存器实验 (16)实验五数码显示的模拟控制 (21)实验六装配流水线的模拟控制 (26)实验七交通灯的模拟控制 (31)实验八机械手的模拟控制 (34)附录 (37)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。
机电一体化系统课程设计指导书
机电一体化系统设计》课程设计指导书（2012-2013-1学期）（起止时间：第19 周~第20 周）一、课程设计总体思路机电一体化系统课程设计，将机电专业理论课程的相关内容有机结合起来，使学生受到完整的设计过程训练，使学生对机械本体和电子、电气控制的软硬件的设计过程有全面的了解，使学生掌握机电工程设计的基本方法，提高其分析问题和解决实际工程问题的能力，培养学生的工程观念，将整个课程内容有机而系统地结合起来。
工业机器人是一种典型的机电一体化产品，机器人技术是综合了计算机、控制、机构学、传感技术等多学科而形成的高新技术，是当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。
本课程设计将以移动工业机器人为研究对象，开展机器人结构设计、制作和控制，初步掌握机械系统、环境识别系统和运动控制系统的设计方法，训练如何查资料及图表、数据处理、自动控制以及创新能力，使学生具备独立设计机电一体化产品的能力，提高综合应用已有知识解决问题的能力，更好地培养机电一体化专业学生的专业技术能力和综合素质。
二、课程设计培养目标课程设计不仅使学生掌握机电一体化相关的基本理论和技术技能，还要使学生“做中学”以熟练运用系统的有机集成技术进行工程设计，同时加强团队协作能力的培养，促进交流与合作，拓展视野，勇于创新，提高思考与决策水平，形成解决实际问题的能力和终身学习的能力。
1、发挥主体，培养学生自主学习能力机电一体化技术，操作性强，更新速度非常快，内部也变化多端，光靠老师、光靠课堂上的一点时间并不能讲全其中的变化，在课程设计教学实践环节中，尤其要注意自主性学习、学生学习方法的指导，爱护和保护学生的好奇心和求知欲，帮助学生自主学习，独立思考。
让学生边看书、边查阅相关资料、边自己动手实践，积极主动地去获取知识、获取信息，逐步掌握千变万化的机电技术，适应信息社会飞速发展的需要。
2、加强整合，培养学生的系统设计能力机电一体化技术与很多学科有着千丝万缕的联系，在课程设计中，要注重学科之间的有机融合，通过合理的构建课程设计教学团队，请具有丰富的机械设计、机电控制、电路设计实际经验的教师参与课程设计的具体指导。
机电一体化系统设计实验指导书
机电一体化系统设计实验指导书机电一体化系统设计实验指导书朱艳彩戴士杰李慨河北工业大学机电传动与控制实验室2008年9月目录实验一：伺服电机控制实验 (2)实验二：机械手综合实验 (8)1实验一伺服电机控制实验一、实验目的三菱通用交流伺服放大器MR-J2S 系列是在MR-J2系列的基础上开发的具有更高性能和更高功能的伺服系统，其控制模式有位置控制，速度控制和转矩控制以及它们之间的切换控制方式可供选者。
●该伺服放大器应用领域广泛，不但可以用于工作机械和一般工业机械等需要高精度位置控制和平稳速度控制的应用，也可用于速度控制和张力控制的领域。
●该产品还有RS-232和RS-422串行通讯功能，通过安装有伺服设置软件的个人计算机就能进行参数设定，试运2行，状态显示和增益调整等操作。
●与MR-J2S系列配套的伺服电机编码器采用了分辨率为131072脉冲/转的绝对位置编码器，所以比MR-J2系列具有进行更高精度控制的能力，采用高性能的CPU，大大提高产品的响应性，速度环路频率响应提高到550HZ。
●多种系列伺服马达适应不同控制需求，马达上的编码器均支持ABS模式，只要在伺服放大器上另加电池，就能构成绝对位置系统。
●使用更为方便，具有优异的自动调谐性能，机械分析功能，可以轻松实现抑制机械振动，增益搜索功能，可以自动找出最佳增益值。
二、实验内容3（一）、试运行电源接通后，按照以下步骤选择点动运行或无电机模式运行。
使用“MODE”按钮切换到诊断画面。
1、点动运行①、连接EMG-SG、VDD-COM，按UP/DOWN按钮可使伺服电机旋转。
松开按钮，伺服电机便停止。
通过伺服设置软件可改变运行的条件。
运行的初始条件和设定范围如下表所示。
项目初始设定值设定范围速度[r/min] 200 0-瞬时允许速度加减速1000 0-500004时间常数按钮的说明如下：按钮内容“UP”按下时，以逆时针方向旋转。
释放时，伺服电机将停止。
机电一体化系统课程设计指导书
附一：题目一：——自动分拣工件机械手的设计要求：1。
机械手将传送带A上的大号物品传送到传送带B上，其他小号的物品让其流走.机械手的结构和各部分动作过程的示意如图1所示。
机械手所有的动作均由液压驱动，上升，下降，左移，右移均由(双线圈)三位四通电磁阀控制，夹紧，放松用一个(单线圈)二位四通电磁阀控制，通电夹紧，断电放松。
所有电磁线圈驱动电源：直流，电压24V，电流1A,位置检测用：行程开关，光电开关，压力继电器。
2．系统操作可实现单循环，自动循环功能。
3．设计PLC(PLC(单片机))的控制系统和输入/输出信号调理电路及功率驱动电路原理图。
4．设计控制系统程序流程图并用汇编语言编写其中的某一段程序。
5．设计操作台面板布置示意图。
6．编写设计说明书和使用说明书。
7．在满足控制要求的前提下，力求控制系统简单，经济。
题目二：——自动搬运工件机械手的设计要求：1．工件在左工作台上加工完第一道工序后机械手将其搬到右工作台上进行第二道工序加工.请设计机械手将左工作台上的工件搬到右工作台上的控制系统。
机械手的结构和各部分动作过程如示意图1所示。
机械手所有的动作均由液压驱动，上升，下降，左移，右移均由(双线圈)三位四通电磁阀控制，夹紧，放松用一个(单线圈)二位四通电磁阀控制，通电夹紧，断电放松。
所有电磁线圈驱动电源：直流，电压24V，电流1A,位置检测用：行程开关，光电开关，压力继电器。
2．系统操作可实现单循环，自动循环功能。
3．设计PLC(PLC(单片机))的控制系统和输入/输出信号调理电路及功率驱动电路原理图。
4．设计控制系统程序流程图并用汇编语言编写其中的某一段程序。
5．设计操作台面板布置示意图。
6．编写设计说明书和使用说明书。
7．在满足控制要求的前提下，力求控制系统简单，经济。
进程安排:(共周)题目三：——自动往返定位加料上料小车的设计要求: 1. 小车结构及工作示意图如图1所示:小车左右行驶及车门开关操作均由三相交流异步电动机驱动，功率为3KW.电动机的主控制电器为接触器，其接触器的电磁线圈驱动电压：交流220V，电流0.5A加料呼叫由按钮发出,加料定位由行程开关检测。
机电一体化系统实验指导书
机电一体化系统实验指导书1. 实验目的本实验旨在通过对机电一体化系统的设计、搭建和调试，让学生掌握机电一体化系统的工作原理及其应用领域，并提高学生的动手能力和团队协作能力。
2. 实验器材和软件2.1 实验器材•电机•传感器•控制电路•电源•运动部件2.2 软件•Arduino IDE•SolidWorks3. 实验内容3.1 实验准备1.确定实验主题和目标。
2.设计机电一体化系统的结构和布局。
3.使用SolidWorks绘制机电一体化系统的3D模型。
3.2 系统搭建1.根据设计图纸，搭建机电一体化系统的物理结构。
2.连接电机、传感器和控制电路。
3.进行系统的初步测试，确保电机、传感器和控制电路的正常工作。
3.3 系统调试1.使用Arduino IDE编写控制程序。
2.将控制程序烧录到控制电路中。
3.调试控制程序，确保机电一体化系统能够按照预定的程序进行工作。
4.测试系统的稳定性和可靠性，进行必要的调整和修正。
3.4 实验报告1.撰写实验报告，包括实验目的、实验步骤、实验结果和分析等内容。
2.将实验报告以Markdown文本格式输出。
4. 实验步骤1.确定实验主题和目标，并进行初步的系统设计。
2.使用SolidWorks绘制机电一体化系统的3D模型，并根据模型进行结构搭建。
3.连接电机、传感器和控制电路，进行初步的系统测试。
4.使用Arduino IDE编写控制程序，并烧录到控制电路中。
5.调试控制程序，确保机电一体化系统能够按照预定的程序进行工作，进行必要的调整和修正。
6.进行系统稳定性和可靠性测试。
7.撰写实验报告。
5. 实验注意事项1.在操作实验器材时，要注意安全事项，避免误操作造成伤害。
2.调试控制程序时，要小心操作，避免电路短路或其他不当操作导致损坏设备。
3.如有疑问或困难，及时向实验指导老师寻求帮助。
6. 实验结果与分析经过搭建和调试，机电一体化系统成功实现了预定的功能，并且运行稳定可靠。
《机电一体化系统设计》课程设计指导书双坐标十字滑台设计及控制
《机电一体化系统设计》课课程设计指导书双坐标十字滑台设计及控制前言本课程设计指导书是根据长春工业大学机电工程学院2003年最新修订的专业课程教学大纲并结合本专业实际教学情况而编写的，根据《机电一体化系统设计》这门专业课，配套的本课程设计的基本要求、主要内容及相关技术资料。
本课程设计指导书包括课程设计内容、设计要求和有关设计步骤，尽可能使学生对于本课程设计有一个清晰的思路。
由于篇幅的限制，为避免重复，对于本课程相关教材中已有详细叙述的基本理论知识，本指导书仅做概要提示，具体内容请参考相关教材。
另外，本指导书后附有关设计资料，供同学参考。
希望同学们在课程设计之前，一定要通读本指导书，做好预习，避免设计中的盲目。
同时在课程设计过程中，提倡大家在独立思考的前提下，互相探讨，积极钻研，勇于提出创新的见解和方案。
对书中不足之处，敬请提出宝贵意见。
-------------------------------------------------------------------------- 学院教学院长（签字）：年月日系主任（签字）：年月日执笔人（签字）：年月日目录前言 (1)第一章绪论 (3)§1-1 课程设计的目的和要求 (3)§1-2 课程设计的实施规则 (3)§1-3 课程设计过程及方式 (5)§1-4 时间安排及考核方法 (7)第二章课程设计内容 (10)§2-1 设计方案的确定 (10)§2-2 本次设计的主要内容 (11)§2-3设计步骤 (11)§2-3-1总体设计方案的选择及确定 (12)§2-3-2硬件设计 (12)§2-3-3软件设计 (13)附录 (22)第一章绪论§1--1课程设计的目的和要求1、课程设计的目的课程设计是重要的教学环节之一，是学生将课堂教学知识用于实践的有效途径。
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. . .. . . 机电一体化系统设计实验指导书
朱艳彩戴士杰慨
工业大学机电传动与控制实验室
2008年9月
.. .专
目录
实验一：伺服电机控制实验 (2)
实验二：机械手综合实验 (8)
实验一伺服电机控制实验
一、实验目的
三菱通用交流伺服放大器MR-J2S系列是在MR-J2系列的基础上开发的具有更高性能和更高功能的伺服系统，其控制模式有位置控制，速度控制和转矩控制以及它们之间的切换控制方式可供选者。
●该伺服放大器应用领域广泛，不但可以用于工作机械和一般工业机械等需要高精度位置控制和平稳速度控制的应用，也可用于速度控制和力控制的领域。
●该产品还有RS-232和RS-422串行通讯功能，通过安装有伺服设置软件的个人计算机就能进行参数设定，试运行，状态显示和增益调整等操作。
●与MR-J2S系列配套的伺服电机编码器采用了分辨率为131072脉冲/转的绝对位置编码器，所以比MR-J2系列具有进行更高精度控制的能力，采用高性能的CPU，大大提高产品的响应性，速度环路频率响应提高到550HZ。
●多种系列伺服马达适应不同控制需求，马达上的编码器均支持ABS模式，只要在伺服放大器上另加电池，就能构成绝对位置系统。
●使用更为方便，具有优异的自动调谐性能，机械分析功能，可以轻松实现抑制机械振动，增益搜索功能，可以自动找出最佳增益值。
二、实验容
（一）、试运行
电源接通后，按照以下步骤选择点动运行或无电机模式运行。
使用“MODE”按钮切换到诊断画面。
1、点动运行
①、连接EMG-SG、VDD-COM，按UP/DOWN按钮可使伺服电机旋转。
松开按钮，伺服电机便停止。
通过伺服设置软件可改变运行的条件。
按钮的说明如下：
②、在可以运行点动的状态下，按下MODE，则将显示“状态显示”画面，在这个画面上，用UP、DOWN进行点动运行。
每按1次MODE 按钮，就会移到下一个状态显示画面。
移到1周后又回到点动运行状态。
③、通过断开电源、按下“MODE”切换到另外画面或按“SET”2秒以上来结束点动运行。
2、定位运行
①、连接EMG-SG、VDD-COM，按下伺服设置软件上的“正转”/“反转”按钮，伺服电机便会旋转，并在移动设定的移动量后停止。
运行条件可通过伺服设置软件改变。
运行的初始条件和设定围说明如下
按钮的说明如下：
3、速度控制模式
①、接线如下：
在CN1A中，连接SP1-SG（速度选择1）；在CN1B中，连接SON-SG （伺服开启）、LSP-SG（正转行程末端）、LSN-SG（反转行程末端）、EMG-SG （紧急停止）、VDD-COM（电源）。
②、参数设定
③、伺服运行
接通主电源和控制电源，将伺服开启信号置为ON（SON-SG之间接通）。
通过速度选择1（SP1）/速度选择2（SP2）选择伺服电机的速度，如果正转开始（ST1）设置为ON，伺服电机就正转；如果反转开始（ST2）设置为ON，伺服电机就会反转。
开始时应用低速旋转以确定旋转方向。
如果旋转方向不对，请检查输入的信号。
通过显示器检查伺服电机的速度，负载率等参数。
④、停止
如果处于以下状态，伺服放大器将中断运行，停止伺服电机。
（a）伺服开启信号（SON）OFF
（b）报警发生
（c）紧急停止（EMG）OFF
（d）行程末端（LSP，LSN）OFF
（e）正转开始信号（ST1）/反转开始信号（ST2）同时设为ON或OFF
（二）、实例操作
在速度控制模式下，连接线路，编写程序，实现伺服电机以下的动作：正转开始-加速-反转开始-加速。
PLC和伺服系统接线方式如下：
在CN1A中，和PLC接线如下：Y1-SP1、COM2-SG、COM4-SG、COM5-SG。
在CN1B中，和PLC的接线如下：COM1-SG、Y2-SP2、Y4-ST1、Y5-ST2。
另外，在CN1B中，连接SON-SG、EMG-SG、LSP-SG、LSN-SG、VDD-COM。
编写PLC程序如下：
三、思考题
1、简述伺服电动机的种类、特点及应用。
2、交流伺服系统有哪几种控制模式，在不同模式下，系统参数对典型
环节动特性的影响？
实验二机械手综合实验
一、实验目的
该实验可培养学生掌握PLC编程及系统调试、掌握直流电机、步进电机的使用及速度位置控制、差补控制、传感器的使用及调整，通过该实验的学习可让学生掌握位置控制技术，培养学生构建控制系统的能力。
二、主要设备仪器配置及简介
99D机械手模型。
99D机械手模型采用台式结构，配有带位控功能的PLC主机、滚珠丝杆、滑轨、气动元件、步进电机及其驱动模块、传感器、光电编码器等。
该系统由机械手本体、PLC控制单元、电源单元、接口单元等组成，通过该系统可实现机械手五维控制，完成料块的码放、移动等。
机械手本体按功能分为二轴平移机构、旋转底盘、旋转手臂机构、气动夹手、支架、限位开关等部件组成。
按活动关节分为S轴、L轴、U轴、T轴、B轴等机构，其中S轴为旋转底盘机构、L轴为竖直机构、U轴为水平机构、T轴为旋转手臂机构、B轴为气动夹手机构。
三、实验容
机械手工作过程如下：通电后，机械手先行复位。
然后，机械手臂前伸，手开始旋转至所需位置；机械手臂下降；机械手臂上升；机械手臂收回，底盘旋转，底盘旋转至指定位置后；机械手臂前伸；机械手臂下降；机械手臂上升，手复位。
至此，一个工作周期结束。
根据动作顺序，系统的工作流程如图1所示：
系统的初始复位包括硬件复位和软件复位。
其中硬件复位是指机械手臂处于左限位状态和上限位状态，底盘处于回位状态；软件复位是指系统的参数设置恢复到初始状态。
当初始化完成后，横轴前伸，手开始旋转至所需位置，横轴下降至物品处，竖轴上升。
横轴收回，底盘旋转；横轴前伸，手旋转；竖轴下降；竖轴上升，手复位。
至此，整个机械手动作全部结束。
（1）系统的I/O分配
表1. 系统的I/O分配表
（2）系统的接线图
系统的接线图如图2所示。
图2. 系统接线原理图
四、实验要求
根据系统的工作流程、I/O分配表及接线图写出PLC程序。
五、实验结果
附：系统的程序设计如下。