研讨实训机电气A型实训台综合实训制约策略

摘要：培养学生元器件选型、机械组装、电气布线、PLC程序设计等综合能力，能独立完成基本工业单元的设计。学习系统调试和分析、查找、排除故障的方法。
关键词：机电气A型实训台；PLC；气缸组件
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本系统选用可编程序控制器（PLC）作为主要控制手段。控制功能是通过3个气缸、一个直流电机产生推进和摇臂动作依次完成工件的传送来实现的。为确保系统的运行可靠，在系统的初始位置装设有光电传感器用于检测工件，另在每个气缸和摇臂电机的原位和到位处均装有接近开关或微动开关，以保障执行机构动作的准确性。全部设备安装在650 mm×600 mm的铝合金板上，用户可以在型材底板上按照插入→卡住的方法轻松快捷地完成结构件和元器件的安装连接，主要包括气缸组件、导向管组件、摆臂组件、限位柱组件、电机组件、滑道组件、气阀控制组件、指示灯组件等。本装置通过各部件的巧妙安装与衔接配合，实现连续传送一小型圆柱工件的控制过程：1#气缸将工件从初始原位推出送至摆臂夹持口→直流电机驱动摆臂翻转180度将工件送至双气缸托碗→2#气缸动作使托碗工件推出100行程停止→3#气缸动作将托碗工件升起45行程并撞击滑道→工件进入滑道顺势滑落至初始原位→3#气缸下降回位→2#气缸收缩回位。当系统恢复初始状态后可继续循环运行。

一、控制过程

1.控制过程初始状态：电机处于停止状态；摆臂处于原位（摆臂左侧限位柱组件上微动开关受压）；1#、2#气缸均处于收回位；3#气缸处于下降位。
2.系统运行期间：（1）将工件放在初始位置，由安装在导向管组件上的光电开关对工件进行检测发出信号；经1秒确认后启动1#缸电磁阀，将工件推送至摆臂组件的夹持口上。（2）当1#气缸发出至位信号后1#缸电磁阀失电使气缸回缩归位，1秒后，摇臂摆动继电器得电，启动电机正转执行放件动作，即将工件摆送至双气缸组件的托碗上。
3.当1#气缸复位且摆臂至位后发出信号，摇臂摆动继电器失电，1秒后摇臂返回继电器得电启动电机反转执行返回动作。

4.当摇臂返回后微动开关发出信号，2#气缸电磁阀得电伸出，执行持工件推出动作。

5.当2#气缸推出至位发出信号1秒后，3#气缸电磁阀得电提升。3#缸上连接的托碗撞击滑道组件使之发生倾斜，工件顺滑道送至导向管组件的初始位。

二、工作状态表与控制流程图

三、控制方式说明

机电气A型实训台具有连续、单周、步进三种运行方式：（1）连续运行方式：按下启动按钮，工件按照设计的传送过程自动连续循环运行。（2）单周运行方式：按下启动按钮，工件按照设计的传送过程运行一遍后回到初始位，等待下次启动。（3）步进运行方式：每按动一次启动按钮，系统按设计步骤依次运行一步。在系统运行期间若按下停止按钮，执行动作立即停止；再按下启动按钮，将在上一停顿状态继续运行。当发生突发事故时，应立即拍下急停按钮，系统将切断PLC负载供电即刻停止运行（此时所有其他按钮都不起作用）。排除故障后需旋起急停按钮，并按下复位按钮，待各机构恢复初始状态后按下启动按钮，系统方可重新开始运行。
按钮的作用：（1）启动：连续状态：按下启动按钮各状态不连续运转单周状态，按下启动按钮走完一个周期后自动停止步进状态，每按一次启动按钮做一步动作。急停恢复后按启动，由急停前的动作继续执行。（2）停止：只在连续状态有效，按下停止按钮后做完一个周期后停止。（3）复位：必须是在急停之后才能有效，各气缸复位摇臂电机复位和初始复位状态相同。（4）急停：按下急停后，各动作立即停止，红灯闪烁。急停恢复后可以按复位和起动。
指示灯的状态：（1）红灯：按下停止后，本周动作完成之前，常亮按下急停后：闪烁。（2）绿灯：动作执行时亮连续状态，起动后常亮；按下停止后也亮。单周状态：按下起动后常亮步进状态，动作执行时亮，动作执行完后灭。（3）黄灯：状态复位时闪烁。复位完成后，起动之前：常亮。步进状态时：执行完本步的动作后常亮。

四、全系统运行调试

实现PLC带负载全程自动循环运行（接通负载电源），增加与系统运行状态配合的指示灯状态控制功能，根据控制方式说明在原控制程序的基础上增加工作方式选择功能，增加启动、停止、复位、急停按钮的功能，在系统自动循环运行的基础上增加步进和单周期的工作方式。当发生突发事故时，应立即拍下急停按钮，系统将切断PLC负荷供电即刻停止运行（此时所有其他按钮都不起作用）。排除故障后需旋起急停按钮，并按下复位按钮，待各机构恢复初始状态后按下启动按钮，系统方可重新开始运行。
参考文献：
西门子.S7—200可编程序控制器系统手册.2004.
王淑英.电气控制与PLC应用.3版.北京：机械工业出版社，2002.
（作者单位 江西渝洲科技职业学院）