2机电一体化综合实训小结
实训报告纸
实训名称：机电一体化综合实训实训类别：实训日期：实训地点：实训中心姓名：学号：
读万卷书，行万里路
时光匆匆，岁月如梭,转眼为期三周的机电一体化综合实训就要接近尾声了。在实训期间虽然很累、很苦，但我却感到很快乐！因为我在学到了作为一名技工所必备的知识的同时还锻炼了自己的动手能力。而且也让我更深刻地体会到伟大的诗人李白那一名言：只要功夫深，铁杵磨成针的真正内涵！我实习的第一天学习了关于电路安全的有关的知识与我实训过程中的注意事项。这是作为学生的我第三次进入工厂当令人尊敬的工人，也是第三次来到每一个工科学子一试身手的实训基地。我怎么会不激动万分呢？回想三周以来，有过汗水，有过失败，有过伤痛，有过微笑。正是这些五光十色的生活片断拼凑成了我人生中不可缺少的一部分，也给我留下了美好的回忆。
三周的机电一体化综合实训过去了，这短暂的三周中，使我从理论到实践上的一个飞跃，这次综合实训，使我深刻地理解了实践的重要性，理论无论多么熟悉，但是缺乏了实践的理论是行不通的，现在终于明白了“读万卷书，行万里路”这句话的含义。本次综合训的目的是使我们对机电一体化技术的理论和实践基础，了解一些初步的线路原理以及通过线路图安装、调试的方法；培养和锻炼我们的实际动手能力，使我们的理论知识与实践充分地结合，作到不仅具有专业知识，而且还具有较强的实践动手能力，能分析问题和解决问题的高素质人才。
我们本次实训的要求是完成机械手的动作，就是当物料到达终点时，机械手将物料从传送带上夹起，旋转，然后放到货运台上，最后机械手反转回到原味待命。顺序是这样的：机械手下降→手爪夹紧→机械手上升→机械手右转→机械手下降→手爪放松→机械手上升→机械手左转回到原味。我们一开始编写程序时，忘记加上时间传感器，动作飞快，根本夹不上东西，后来在每一步加了1秒的延时这才完成了整套动作。
通过三周的电工实习，我开阔了眼界，收获了一些平时得不到的知识，但同时，也获得了一些比知识更重要的东西坚持、毅力、恒心。通过这次实训真正的感觉到了理论对操作的指导作用。这次实训感受最深的还是：累。确实如此，在工作台前一站就是好几个小时，累的腿都酸了。在整个工作间里充满了忙碌的声音，大家都不愿落后。做的慢的同学看到做的快的同学开始做下一道工序，急的满头冒汗。但是即使再急也要耐心的去做每一步，不然就可能导致最后的失败。实训让久在课堂的我切身的感受到作为一名工人的苦与乐，同时检验了自己所学的知识。综合实训更让我深深地体会到人生的意义世间无难事，只要功夫实训报告纸
深，铁杵磨成针！两周的实习短暂，但却给我以后的道路指出一条明路，那就是思考着做事，事半功倍，更重要的是，做事的心态，也可以得到磨练，实训这几天的确有点累，不过也正好让我们养成了一种良好的作息习惯，它让我们更充实，更丰富，这就是三周实训的收获吧！但愿有更多的收获伴着我，走向未知的将来。
扩展阅读：机电一体化综合实训报告
苏州市职业大学
毕业实训报告
题目：机电一体化综合实训报告
院系机电工程系
专业班级08机电2班
姓名石荣宝
学号085301240
指导教师李建蓉
201*年12月25日
目录
第1章机电一体化简介...................................................................................................1
1.1机电一体化技术...................................................................................................11.2机电一体化系统构成与特点................................................................................11.3机电一体化的发展趋势........................................................................................2第2章电路测量.............................................................................................................4
2.1常用电工仪表简介...............................................................................................412
第3章机床电路连接与调试..............................................................错误！未定义书签。
3.1三相异步电动机正反转控制线路...........................................错误！未定义书签。3.2三相异步电动机反接制动控制线路....................................................................163.3三相异步电动机Y-△降压起动控制线路............................................................17第4章液压、气动回路连接与调试...............................................................................18
4.1FESTOFluidSIM软件简介.................................................................................184.2液压回路设计及仿真.........................................................................................20第5章单片机程序设计与调试......................................................................................22
5.1单片机简介.......................................................................................................225.2单片机程序的设计仿真与调试...........................................................................24第6章自动线MPS控制与调试.....................................................................................29实训小结........................................................................................................................47参考文献........................................................................................................................
第一章机电一体化简介
1.1机电一体化技术
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。
机电一体化发展至今也已成为一门有着自身体系的新型学科，随着科学技术的不但发展，还将被赋予新的内容。但其基本特征可概括为：机电一体化是从系统的观点出发，综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术、电力电子技术、接口技术、信息变换技术以及软件编程技术等群体技术，根据系统功能目标和优化组织目标，合理配置与布局各功能单元，在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值，并使整个系统最优化的系统工程技术。由此而产生的功能系统，则成为一个机电一体化系统或机电一体化产品。因此，“机电一体化”涵盖“技术”和“产品”两个方面。
1.2机电一体化系统构成及特点1.2.1机电一体化系统构成
机电一体化系统是一种比较复杂的工程系统，机电一体化系统由机械系统、电子信息处理系统、动力系统、传感检测系统、执行元件等五个系统组成。是具有特定目标的有机整体，并具有整体性、关联性、目的性和相对性等四个基本属性。
1.2.2机电一体化系统的特点机电一体化技术的主要特征：
①整体结构最优化：在传统机械产品中，为了增加功能，或实现某一种控制规律，往往靠增加机械机构的办法来实现。如果采用机电一体化系统，可以从机械、电子、硬件、软件四个方面去实现同一种功能。
②系统控制智能化：这是机电一体化技术与传统的工业自动化技术最主要的区别之一。电子技术的引入，显著地改变了传统机械那种单纯靠操作人员，按照规定的工艺顺序频繁重复的工作状况。
③操作性能柔性化：计算机软件技术的引入，能使机电一体化系统的各个传动机构的动作通过预先给定的程序，一步一步地由电子系统来协调。在生产对象变更需要改变传动机构的动作规律时，无须改变其硬件机构，只要调整由一系列指令组成的软件，就可以达到预期的目的。
机电一体化系统有如下特点：工作能力与质量高、使用安全性与可靠性高、调整和维修方便、具有复合功能且适用面广、改善劳动条件利于自动化生产、节约能源减少耗材。正因为这些特点，机电一体化的使用会给社会带来巨大的效益，因此世界各国都在大力发展机电一体化技术。1.3机电一体化技术发展趋势
机电一体化技术发展机电一体化是机械、微电子、控制、计算机、信息处理等多学科的交叉融合，其发展和进步有赖于相关技术的进步与发展，其主要发展方向有数字化、智能化、模块化、网络化、人性化、微型化、集成化、带源化和绿色化。(1)数字化微控制器及其发展奠定了机电产品数字化的基础，如不断发展的数控机床和机器人；而计算机网络的迅速崛起，为数字化设计与制造铺平了道软件具有高可靠性、易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机界面路，如虚拟设计、计算机集成制造等。数字化要求机电一体化产品的。数字化的实现将便于远程操作、诊断和修复。(2)智能化即要求机电产品有一定的智能,使它具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力。随着模糊控制、神经网络、灰色理论、小波理论、混沌与分岔等人工智能技术的进步与发展，为机电一体化技术发展开辟了广阔天地。(3)模块化由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元模块是一项复杂而有前途的工作。如研制具有集减速、变频调速电机一体的动力驱动单元；具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的电机一体控制单元等。这样，在产品开发设计时，可以利用这些标准模块化单元迅速开发出新的产品。(4)网络化由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾。而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品，现场总线和局域网技术使家用电器网络化成为可能，利用家庭网络把各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家用电器系统，使人们在家里可充分享受各种高技术带来的好处，因此，机电一体化产品无疑应朝网络化方向发展。给人们带来无穷的知识和方便。(5)人性化机电一体化产品的最终使用对象是人，如何
给机电一体化产品赋予人的智能、情感和人性显得愈来愈重要，机电一体化产品除了完善的性能外，还要求在色彩、造型等方面与环境相协调，使用这些产品，对人来说还是一种艺术享受，如家用机器人的最高境界就是人机一体化。(6)微型化微型化是精细加工技术发展的必然，也是提高效率的需要。微机电系统(MicroElectronicMechanicalSystems，简称MEMS)是指可批量制作的，集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路，直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。自1986年美国斯坦福大学研制出第一个医用微探针，1988年美国加州大学Berkeley分校研制出第一个微电机以来，国内外在MEMS工艺、材料以及微观机理研究方面取得了很大进展，开发出各种MEMS器件和系统，如各种微型传感器（压力传感器、微加速度计、微触觉传感器），各种微构件（微膜、微粱、微探针、微连杆、微齿轮、微轴承、微泵、微弹簧以及微机器人等）。(7)集成化集成化既包含各种技术的相互渗透、相互融合和各种产品不同结构的优化与复合，又包含在生产过程中同时处理加工、装配、检测、管理等多种工序。为了实现多品种、小批量生产的自动化与高效率，应使系统具有更广泛的柔性。(8)绿色化科学技术的发展给人们的生活带来巨大变化，在物质丰富的同时也带来资源减少、生态环境恶化的后果。所以，人们呼唤保护环境，回归自然，实现可持续发展，绿色产品概念在这种呼声中应运而生。绿色产品是指低能耗、低材耗、低污染、舒适、协调而可再生利用的产品。在其设计、制造、使用和销毁时应符合环保和人类健康的要求，机电一体化产品的绿色化主要是指在其使用时不污染生态环境，产品寿命结束时，产品可分解和再生利用。
第2章常用电工仪表的测量
2.1万用表
万用表又叫多用表、三用表、复用表，万用表分为指针式万用表和数字万用表引。是一种多功能、多量程的测量仪表，一般万用表可测量直流电流、直流电压、交流电流、交流电压、电阻和音频电平等，有的还可以测交流电流、电容量、电感量及半导体的一些参数（如β），万用表由表头、测量电路及转换开关等三个主要部分组成。如图2-1所示。
图2-1：万用表
万用表使用方法如下：
（1）熟悉表盘上各符号的意义及各个旋钮和选择开关的主要作用。（2）进行机械调零。
（3）根据被测量的种类及大小，选择转换开关的挡位及量程，找出对应的刻度线。
（4）选择表笔插孔的位置。
（5）测量电压：测量电压（或电流）时要选择好量程，如果用小量程去测量大电压，则会有烧表的危险；如果用大量程去测量小电压，那么指针偏转太小，无法读数。量程的选择应尽量使指针偏转到满刻度的2/3左右。如果事先不清楚被测电压的大小时，应先选择最高量程挡，然后逐渐减小到合适的量程。交流电压的测量：将万用表的一个转换开关置于交、直流电压挡，另一个转换开关置于交流电压的合适量程上，万用表两表笔和被测电路或负载并联即可。直流电压的测量：将万用表的一个转换开关置于交、直
流电压挡，另一个转换开关置于直流电压的合适量程上，且“+”表笔（红表笔）接到高电位处，“-”表笔（黑表笔）接到低电位处，即让电流从“+”表笔流入，从“-”表笔流出。若表笔接反，表头指针会反方向偏转，容易撞弯指针。
（6）测电流：测量直流电流时，将万用表的一个转换开关置于直流电流挡，另一个转换开关置于50uA到500mA的合适量程上，电流的量程选择和读数方法与电压一样。测量时必须先断开电路，然后按照电流从“+”到“-”的方向，将万用表串联到被测电路中，即电流从红表笔流入，从黑表笔流出。如果误将万用表与负载并联，则因表头的内阻很小，会造成短路烧毁仪表。其读数方法如下：实际值＝指示值×量程/满偏（7）测电阻：用万用表测量电阻时，应按下列方法操作：
a机械调零。在使用之前，应该先调节指针定位螺丝使电流示数为零，避免不必要的误差。
b选择合适的倍率挡。万用表欧姆挡的刻度线是不均匀的，所以倍率挡的选择应使指针停留在刻度线较稀的部分为宜，且指针越接近刻度尺的中间，读数越准确。一般情况下，应使指针指在刻度尺的1/3~2/3间。c欧姆调零。测量电阻之前，应将2个表笔短接，同时调节“欧姆（电气）调零旋钮”，使指针刚好指在欧姆刻度线右边的零位。如果指针不能调到零位，说明电池电压不足或仪表内部有问题。并且每换一次倍率挡，都要再次进行欧姆调零，以保证测量准确。
d读数：表头的读数乘以倍率，就是所测电阻的电阻值。2、毫伏表
毫伏表（如图2-2所示）的使用方法：（1）开机前的准备工作：
①将通道输入端测试探头上的红、黑色鳄鱼夹短接；
②将量程开关选最高量程（300V）。
（2）操作步骤：①接通220V电源，按下电源开关，电源指示灯亮，仪器立刻工作。为
了保证仪器稳定性，需预热10秒钟后使用，开机后10秒钟内指针无规则摆动属正常；
图2-2：毫伏表
②将输入测试探头上的红、黑鳄鱼夹断开后与被测电路并联（红鳄鱼夹接被测电路的正端，黑鳄鱼夹接地端），观察表头指针在刻度盘上所指的位置，若指针在起始点位置基本没动，说明被测电路中的电压甚小，且毫伏表量程选得过高，此时用递减法由高量程向低量程变换，直到表头指针指到满刻度的2/3左右即可；
③准确读数。表头刻度盘上共刻有四条刻度。第一条刻度和第二条刻度为测量交流电压有效值的专用刻度，第三条和第四条为测量分贝值的刻度。当量程开关分别选1mV、10mV、100mV、1V、10V、100V档时，就从第一条刻度读数；当量程开关分别选3mV、30mV、300mV、3V、30V、300V时，应从第二条刻度读数（逢1就从第一条刻度读数，逢3从第二刻度读数）。例如：将量程开关置“1V”档，就从第一条刻度读数。若指针指的数字是在第一条刻度的0.7”处，其实际测量值为0.7V；若量程开关置“3V”档，就从第二条刻度读数。若指针指在第二条刻度的“2”处，其实际测量值为2V。以上举例说明，当量程开关选在哪个档位，比如，1V档位，此时毫伏表可以测量外电路中电压的范围是0～1V，满刻度的最大值也就是1V。当用该仪表去
测量外电路中的电平值时，就从第三、四条刻度读数，读数方法是，量程数加上指针指示值，等于实际测量值2.2示波器
2.1.1示波器工作原理示波器是利用电子示波管的特性，将人眼无法直接观测的交变电信号转换成图像，显示在荧光屏上以便测量的电子测量仪器。它是观察数字电路实验现象、分析实验中的问题、测量实验结果必不可少的重要仪器。示波器由示波管和电源系统、同步系统、X轴偏转系统、Y轴偏转系统、延迟扫描系统、标准信号源组成。
示波管阴极射线管(CRT)简称示波管，是示波器的核心。它将电信号转
换为光信号。电子枪、偏转系统和荧光屏三部分密封在一个真空玻璃壳内，构成了一个完整的示波管。1．荧光屏现在的示波管屏面通常是矩形平面，内表面沉积一层磷光材料构成荧光膜。在荧光膜上常又增加一层蒸发铝膜。高速电子穿过铝膜，撞击荧光粉而发光形成亮点。铝膜具有内反射作用，有利于提高亮点的辉度。铝膜还有散热等其他作用。当电子停止轰击后，亮点不能立即消失而要保留一段时间。亮点辉度下降到原始值的10％所经过的时间叫做“余辉时间”。余辉时间短于10μs为极短余辉，10μs1ms为短余辉，1ms0．1s为中余辉，0．1s-1s为长余辉，大于1s为极长余辉。一般的示波器配备中余辉示波管，高频示波器选用短余辉，低频示波器选用长余辉。由于所用磷光材料不同，荧光屏上能发出不同颜色的光。一般示波器多采用发绿光的示波管，以保护人的眼睛。2．电子枪及聚焦电子枪由灯丝(F)、阴极(K)、栅极(G1)、前加速极(G2)(或称第二栅极)、第一阳极(A1)和第二阳极(A2)组成。它的作用是发射电子并形成很细的高速电子束。灯丝通电加热阴极，阴极受热发射电子。栅极是一个顶部有小孔的金属园筒，套在阴极外面。由于栅极电位比阴极低，对阴极发射的电子起控制作用，一般只有运动初速度大的少量电子，在阳极电压的作用下能穿过栅极小孔，奔向荧光屏。初速度小的电子仍返回阴极。如果栅极电位过低，则全部电子返回阴极，即管子截止。调节电路中的W1电位器，可以改变栅极电位，控制射向荧光屏的电子流密度，从而达到调节亮点的辉度。第一阳极、第二阳极和前加速极都是与阴极在同一条轴线上的三个金属圆筒。前加速极G2与A2相连，所加电位比A1高。G2的正电位对阴极电子奔向荧光屏起加速作用。电子束从阴极奔向荧光屏的过程中，经过两次聚焦过程。第一次聚焦由K、G1、G2完成，K、K、G1、G2叫做示波管的第一电子透镜。第二次聚焦发生在G2、A1、A2区域，调节第二阳极A2的电位，能使电子束正好会聚于荧光屏上的一点，这是第二次聚焦。A1上的电压叫做聚焦电压，A1又被叫做聚焦极。有时调节A1电压仍不能满足良好聚焦，需微调第二阳极A2的电压，A2又叫做辅助聚焦极。
3．偏转系统偏转系统控制电子射线方向，使荧光屏上的光点随外加信号的变化描绘出被测信号的波形。Y1、Y2和Xl、X2两对互相垂直的偏转板组成偏转系统。Y轴偏转板在前，X轴偏转板在后，因此Y轴灵敏度高(被测信号经处理后加到Y轴)。两对偏转板分别加上电压，使两对偏转板间各自形成电场，分别控制电子束在垂直方向和水平方向偏转。4．示波管的电源为使示波管正常工作，对电源供给有一定要求。规定第二阳极与偏转板之间电位相近，偏转板的平均电位为零或接近为零。阴极必须工作在负电位上。栅极G1相对阴极为负电位(30V~100V)，而且可调，以实现辉度调节。第一阳极为正电位(约+100V~+600V)，也应可调，用作聚焦调节。第二阳极与前加速极相连，对阴极为正高压(约+1000V)，相对于地电位的可调范围为±50V。由于示波管各电极电流很小，可以用公共高压经电阻分压器供电。2．2示波器使用方法示波器种类、型号很多，功能也不同。数字电路实验中使用较多的是20MHz或者40MHz的双踪示波器。这些示波器用法大同小异。从概念上介绍示波器在数字电路实验中的常用功能。2.1.1荧光屏荧光屏是示波管的显示部分。屏上水平方向和垂直方向各有多条刻度线，指示出信号波形的电压和时间之间的关系。水平方向指示时间，垂直方向指示电压。水平方向分为10格，垂直方向分为8格，每格又分为5份。垂直方向标有0％，10％，90％，100％等标志，水平方向标有10％，90％标志，供测直流电平、交流信号幅度、延迟时间等参数使用。根据被测信号在屏幕上占的格数乘以适当的比例常数(V／DIV，TIME／DIV)能得出电压值与时间值。2.2.2示波管和电源系统1．电源(Power)示波器主电源开关。当此开关按下时，电源指示灯亮，表示电源接通。2．辉度(Intensity)旋转此旋钮能改变光点和扫描线的亮度。观察低频信号时可小些，高频信号时大些。一般不应太亮，以保护荧光屏。3．聚焦(Focus)聚焦旋钮调节电子束截面大小，将扫描线聚焦成最清晰状态。4．标尺亮度(Illuminance)此旋钮调节荧光屏后面的照明灯亮度。正常室内光线下，照明灯暗一些好。室内光线不足的环境中，可适当调亮照明灯。2.2.3垂直偏转因数和水平偏转因数1．垂直偏转因数选择(VOLTS／DIV)和微调在单位输入信号作用下，光点在屏幕上偏移的距离称为偏移灵敏度，这一定义对X轴和Y轴都适用。灵敏度的倒数称为偏转因数。垂直灵敏度的单位是为cm/V，cm／mV或者DIV／mV，DIV／V，垂直偏转因数的单位是V／cm，
mV／cm或者V／DIV，mV／DIV。实际上因习惯用法和测量电压读数的方便，有时也把偏转因数当灵敏度。踪示波器中每个通道各有一个垂直偏转因数选择波段开关。一般按1，2，5方式从5mV／DIV到5V／DIV分为10档。波段开关指示的值代表荧光屏上垂直方向一格的电压值。例如波段开关置于1V／DIV档时，如果屏幕上信号光点移动一格，则代表输入信号电压变化1V。每个波段开关上往往还有一个小旋钮，微调每档垂直偏转因数。将它沿顺时针方向旋到底，处于“校准”位置，此时垂直偏转因数值与波段开关所指示的值一致。逆时针旋转此旋钮，能够微调垂直偏转因数。垂直偏转因数微调后，会造成与波段开关的指示值不一致，这点应引起注意。许多示波器具有垂直扩展功能，当微调旋钮被拉出时，垂直灵敏度扩大若干倍(偏转因数缩小若干倍)。例如，如果波段开关指示的偏转因数是1V/DIV，采用×5扩展状态时，垂直偏转因数是0．2V／DIV。在做数字电路实验时，在屏幕上被测信号的垂直移动距离与+5V信号的垂直移动距离之比常被用于判断被测信号的电压值。2．时基选择(TIME／DIV)和微调时基选择和微调的使用方法与垂直偏转因数选择和微调类似。时基选择也通过一个波段开关实现，按1、2、5方式把时基分为若干档。波段开关的指示值代表光点在水平方向移动一个格的时间值。例如在1μS／DIV档，光点在屏上移动一格代表时间值1μS。“微调”旋钮用于时基校准和微调。沿顺时针方向旋到底处于校准位置时，屏幕上显示的时基值与波段开关所示的标称值一致。逆时针旋转旋钮，则对时基微调。旋钮拔出后处于扫描扩展状态。通常为×10扩展，即水平灵敏度扩大10倍，时基缩小到1／10。例如在2μS/DIV档，扫描扩展状态下荧光屏上水平一格代表的时间值等于
2μS×(1/10)=0.2μS
TDS实验台上有10MHz、1MHz、500kHz、100kHz的时钟信号，由石英晶体振荡器和分频器产生，准确度很高，可用来校准示波器的时基。示波器的标准信号源CAL，专门用于校准示波器的时基和垂直偏转因数。例如COS5041型示波器标准信号源提供一个VP-P=2V,f=1kHz的方波信号。示波器前面板上的位移(Position)旋钮调节信号波形在荧光屏上的位置。旋转水平位移旋钮(标有水平双向箭头)左右移动信号波形，旋转垂直位移旋钮(标有垂直双向箭头)上下移动信号波形。2.2.4输入通道和输入耦合选择1．输入通道选择输入通道至少有三种选择方式：通道1(CH1)、通道2(CH2)、双通道(DUAL)。选择通道1时，示波器仅显示通道1的信号。选择通道2时，示波器仅显示通道2的信号。选择双通道时，示波器同时显示通道1信号和通道2信号。测试信号时，首先要将示波器的地与被测电路的地连接在一起。根据输入通道的选择，将示波器探头插到相应通道插座上，示波器探头上的地与被测电路的地连接在一
起，示波器探头接触被测点。示波器探头上有一双位开关。此开关拨到“×1”位置时，被测信号无衰减送到示波器，从荧光屏上读出的电压值是信号的实际电压值。此开关拨到“×10"位置时，被测信号衰减为1／10，然后送往示波器，从荧光屏上读出的电压值乘以10才是信号的实际电压值。2．输入耦合方式输入耦合方式有三种选择：交流(AC)、地(GND)、直流(DC)。当选择“地”时，扫描线显示出“示波器地”在荧光屏上的位置。直流耦合用于测定信号直流绝对值和观测极低频信号。交流耦合用于观测交流和含有直流成分的交流信号。在数字电路实验中，一般选择“直流”方式，以便观测信号的绝对电压值。2.2.5触发第一节指出，被测信号从Y轴输入后，一部分送到示波管的Y轴偏转板上，驱动光点在荧光屏上按比例沿垂直方向移动；另一部分分流到x轴偏转系统产生触发脉冲，触发扫描发生器，产生重复的锯齿波电压加到示波管的X偏转板上，使光点沿水平方向移动，两者合一，光点在荧光屏上描绘出的图形就是被测信号图形。由此可知，正确的触发方式直接影响到示波器的有效操作。为了在荧光屏上得到稳定的、清晰的信号波形，掌握基本的触发功能及其操作方法是十分重要的。1．触发源(Source)选择要使屏幕上显示稳定的波形，则需将被测信号本身或者与被测信号有一定时间关系的触发信号加到触发电路。触发源选择确定触发信号由何处供给。通常有三种触发源：内触发(INT)、电源触发(LINE)、外触发EXT)。内触发使用被测信号作为触发信号，是经常使用的一种触发方式。由于触发信号本身是被测信号的一部分，在屏幕上可以显示出非常稳定的波形。双踪示波器中通道1或者通道2都可以选作触发信号。电源触发使用交流电源频率信号作为触发信号。这种方法在测量与交流电源频率有关的信号时是有效的。特别在测量音频电路、闸流管的低电平交流噪音时更为有效。外触发使用外加信号作为触发信号，外加信号从外触发输入端输入。外触发信号与被测信号间应具有周期性的关系。由于被测信号没有用作触发信号，所以何时开始扫描与被测信号无关。正确选择触发信号对波形显示的稳定、清晰有很大关系。例如在数字电路的测量中，对一个简单的周期信号而言，选择内触发可能好一些，而对于一个具有复杂周期的信号，且存在一个与它有周期关系的信号时，选用外触发可能更好。2．触发耦合(Coupling)方式选择触发信号到触发电路的耦合方式有多种，目的是为了触发信号的稳定、可靠。这里介绍常用的几种。AC耦合又称电容耦合。它只允许用触发信号的交流分量触发，触发信号的直流分量被隔断。通常在不考虑DC分量时使用这种耦合方式，以形成稳定触发。但是如果触发信号的频率小于10Hz，会造成触发困难。直流耦合(DC)不隔断触发信号的直流分量。当触发信号的频率较低或者触发信号的占空比很大时，使用直流耦合较好。
低频抑制(LFR)触发时触发信号经过高通滤波器加到触发电路，触发信号的低频成分被抑制；高频抑制(HFR)触发时，触发信号通过低通滤波器加到触发电路，触发信号的高频成分被抑制。此外还有用于电视维修的电视同步(TV)触发。这些触发耦合方式各有自己的适用范围，需在使用中去体会。3．触发电平(Level)和触发极性(Slope)触发电平调节又叫同步调节，它使得扫描与被测信号同步。电平调节旋钮调节触发信号的触发电平。一旦触发信号超过由旋钮设定的触发电平时，扫描即被触发。顺时针旋转旋钮，触发电平上升；逆时针旋转旋钮，触发电平下降。当电平旋钮调到电平锁定位置时，触发电平自动保持在触发信号的幅度之内，不需要电平调节就能产生一个稳定的触发。当信号波形复杂，用电平旋钮不能稳定触发时，用释抑(HoldOff)旋钮调节波形的释抑时间(扫描暂停时间)，能使扫描与波形稳定同步。极性开关用来选择触发信号的极性。拨在“+”位置上时，在信号增加的方向上，当触发信号超过触发电平时就产生触发。拨在“-”位置上时，在信号减少的方向上，当触发信号超过触发电平时就产生触发。触发极性和触发电平共同决定触发信号的触发点。2.2.6扫描方式(SweepMode)扫描有自动(Auto)、常态(Norm)和单次(Single)三种扫描方式。自动：当无触发信号输入，或者触发信号频率低于50Hz时，扫描为自激方式。常态：当无触发信号输入时，扫描处于准备状态，没有扫描线。触发信号到来后，触发扫描。单次：单次按钮类似复位开关。单次扫描方式下，按单次按钮时扫描电路复位，此时准备好(Ready)灯亮。触发信号到来后产生一次扫描。单次扫描结束后，准备灯灭。单次扫描用于观测非周期信号或者单次瞬变信号，往往需要对波形拍照。上面扼要介绍了示波器的基本功能及操作。示波器还有一些更复杂的功能，如延迟扫描、触发延迟、X-Y工作方式等，这里就不介绍了。示波器入门操作是容易的，真正熟练则要在应用中掌握。值得指出的是，示波器虽然功能较多，但许多情况下用其他仪器、仪表更好。例如，在数字电路实验中，判断一个脉宽较窄的单脉冲是否发生时，用逻辑笔就简单的多；测量单脉冲脉宽时，用逻辑分析仪更好一些。1．获得基线：当操作者在使用无使用说明书的示波器时，首先要获得一条最细的水平基线，然后才能用探头进行其他测量，其具体方法如下：(1)预置面板各开关、旋钮。亮度置适中，聚焦和辅助聚焦置适中，垂直输入耦合置“AC，，，垂直电压量程选择置"5mv／div"，垂直工作方式选择置“CHl”，垂直灵敏度微调校准位置置“CAL"，垂直通道同步源选择置中间位置，垂直位置置中间位置，A和B扫描时间因数一起预置在“0．5ms／div"，A扫描时间微调置校准位置“CAL’’，水平位移置中间位置，扫描工作方式置“A”，触发同步方式置“AUTO"，斜率开关置“+”，触发耦合开关置“AC’’，触发源选择置"INT"。(2)按下电源开关，电源指示灯点亮。
(3)调节A亮度聚焦等有关控制旋钮，可出现纤细明亮的扫描基线，调节基线使其位置于屏幕中间与水平坐标刻度基本重合。(4)调节轨迹平行度控制使基线与水平坐标平行。2．显示信号：一般情况下，示波器本身均有一个0．5Vpp标准方波信号输出口，当获得基线后，即可将探头接到此处，此时屏幕应有一串方波信号，调节电压量程和扫描时间因数旋钮，方波的幅度和宽窄应变化，至此说明示波器基本调整完毕可以投入使用。3．测量信号：将测试线接在CHl或CH2输入插座，测试探头触及测试点，即可在示波器上观察到波形。如果波形幅度太大或太小，可调整电压量程旋钮；如果波形周期显示不适合，可调整扫描速度旋钮。2.2测量音频放大电路的参数
电路测量分为静态测量和动态测量。静态测量和动态测量是根据测量过程中被测量是否随时间变化来区分的。前者是指测量时，被测电路不加输入信号或只加固定电位，如放大器静态工作点的测量；后者是指在测量时，被测电路需加上一定频率和幅度的输入信号，如放大器增益的测量。
电路测量方法有直接测量法和间接测量法。直接测量法使用按已知标准定度的电子仪器，对被测量值直接进行测量，从而测得其数据的方法，称为直接测量法。例如用电压表测量交流电源电压等。需要说明的是，直接测量并不意味着就是用直读式仪器进行测量，许多比较式仪器虽然不一定能直接从仪器度盘上获得被测量之值，但因参与测量的对象就是被测量，所以这种测量仍属直接测量。一般情况下直接测量法的精确度比较高。间接测量法使用按照已知标准定度的电子仪器，不直接对被测量值进行测量，而对一个或几个与被测量具有某种函数关系的物理量进行直接测量，然后通过函数关系计算出被测量值，这种测量方法称为间接测量法。例如，要测量电阻的消耗功率，可以通过直接测量电压、电流或测量电流、电阻，然后根据P=UI=I2R=U2/R求出电阻的功率。有的测量需要直接测量法和间接测量法兼用，称为组合测量法。例如将被测量和另外几个量组成联立方程，通过直接测量这几个量最后求解联立方程，从而得出被测量的大小。
某一音频放大电路如图2-3所示。测量其相关参数和绘制幅频图。测量该音频放大电路的放大倍数：用毫伏表测得电路的输入电压是0.29V，输出电压是6V，所以其放大倍数A为：6/0.29=20.7倍。从电路图上可以看出电路的放大倍数A=Rf1/Ri=20KΩ/1KΩ=20倍。所以在误差允许的范围内，测量值是正确的。
图2-3：音频放大电路图
测量其放大频率的范围，数据如表2-1所示。
表2-1：测得的音频放大电路数据
序调整输出电调整电压为号压U1U214V2.828V26V4.242V注：U2=0.707U1
调整输出电压到U2时最高频率303.7KHz303KHz调整输出电压到U2时最低频率8.2Hz8.5Hz由上表所得数据我们可以知道，该音频放大电路得有效放大频率在8Hz到303KHz之间，所以幅频图如图2-4所示。
图2-4：音频放大电路的幅频图
第3章机床电路连接与调试
3.1三相异步电动机正反转控制线路三相异步电动机正反转控制线路的控制要求：
1、分别用两个按钮控制电动机的正反转起动，用一个按钮控制电动机的停止。
2、电动机在正常运转时可以按反向起动按钮直接换向，按停止按钮，电动机停止运转。
3、应有短路和过载保护。
根据以上控制要求设计电气原理图如图3-1所示。
图3-1：电气原理图（左为主电路、右为控制电路）
如上图所示，按下按钮SB2电动机正转，按下按钮SB3电动机反转，按下按钮SB1电动机停止运转。控制电路中采用了自锁和互锁，即保证了电动机在正常运转中也可以进行反向换向运转。空气开关起短路保护作用，熔断器与热继电器起过载保护作用，符合控制要求。
3.2三相异步电动机反接制动控制线路
三相异步电动机反接制动控制线路控制要求：
1、用一个起动按钮控制电动机的起动，用一个停止按钮控制电动机的制动与停止。
2、起动后，电动机单向正常运转，当按下停止按钮后电动机定子绕组电源相序改变，电动机转速下降，经适当时间延迟后自动切断电源。
3、应有短路和过载保护。
根据以上控制要求设计电气原理图如图3-2所示。
图3-2：电气原理图（左为主电路、右为控制电路）
如上图所示，按下按钮SB2电动机单向运转，按下按钮SB1后，电动机定子绕组电源相序改变反转，电动机转速下降，经适当时间延迟后，时间继电器动作，自动切断电源。空气开关起短路保护作用，熔断器起过载保护作用，符合控制要求。
3.3三相异步电动机Y-△降压起动控制线路
三相异步电动机Y-△降压起动控制线路控制要求：
1、用一个起动按钮控制电动机的起动，用一个停止按钮控制电动机的停止。2、起动时，钉子绕组先接成星形，经过一段时间的延迟后，待转速上升到接近额定转速时再接成三角形。
3、应有短路和过载保护。
根据以上控制要求设计电气原理图如图3-3所示。
图3-3：电气原理图（左为主电路、右为控制电路）
如上图所示，按下按钮SB2，线圈KM1、KM3得电，主电路上KM1、KM3常开触点闭合，电动机星形起动，一段时间后时间继电器KT线圈得电同时线圈KM3失电，主电路上KM2闭合同时KM3断开，即电动机接成三角形运转。按下按钮SB1后，电动机停止运转。空气开关起短路保护作用，熔断器与热继电器起过载保护作用，符合控制要求。
第4章液压、气动回路连接与调试
4.1FESTOFluidSIM软件简介
FluidSIM软件是由德国Festo公司Didactic教学部门和Paderborn大学联合开发，是专门用于液压与气压传动的教学软件，FuidSIM软件分两个软件，其中FluidSIM-H用于液压传动教学，而FluidSIM-P用于气压传动教学。FluidSIM软件的主要特征是：（1）CAD功能和仿真功能紧密联系在一起。FluidSIM软件符合DIN电气液压（气压）回路图绘制标准，CAD功能是专门针对流体而专门设计的，例如在绘图过程中，FluidSIM软件将检查各元件之间的连接是否可行。最重要的是可对基于元件物理模型的回路图进行实际仿真，并有元件的状态图显示，这样就使回路图绘制和相应液压（气压）系统仿真相一致，从而能够在设计完回路后，验证设计的正确性，并演示回路的动作过程。（2）系统学习的概念。FluidSIM软件可用于自学和教学。液压（气压）元件可以通过文本说明、图形以及介绍其工作原理的动画来描述；各种练习和教学影片则讲授了重要回路和液压（气压）元件的使用方法。（3）可设计和液压气动回路相配套的电气控制回路。弥补了以前液压与气压教学中，学生只见液压（气压）回路不见电气回路，从而不明白各种开关和阀门动作过程的弊病。电气－液压（气压）回路设计与仿真同时进行，可以提高学生对电气动、电液压的认识和实际应用能力。
FluidSIM软件用户界面直观，采用类似画图软件似的图形操作界面，拖拉图标进行设计，面向对象设置参数，易于学习，用户可以很快地学会绘制电气液压（气压）回路图，并对其进行仿真。FuidSIM软件在液压与气压传动课程多媒体教学中的应用设计和仿真液（气）压回路由于FluidSIM-H和FluidSIM-P用户界面完全一致，操作类似，因此以FluidSIM-H软件为例来介绍。先看一下它的主界面，如图4-1所示。图4-1FluidSIM-H软件主界面我们可以看到界面非常直观，元件库在左半部分，设计界面在右半部分，我们可以直接用鼠标从左边的元件库中拖拉液压元件放在右边的设计区进行设计。界面上已经设计了一个液压回路，图中黑色线条为油管，主要液压元件为溢流、电动二位四通换向阀、两个单液压缸、液压源，那么我们现在点击界面上部的黑色三角型仿真按钮就可以进
行仿真了。我们可以在任何过程中，暂停仿真过程，查看各个元件的状态和参数，如鼠标右键点击液压源和溢流阀符号，在右键菜单中选择“属性”，则显示对应元件当前的压力和流量参数，液压源的压力由溢流阀调定。系统的补充液压知识软件本身自带和液压传动有关的元件说明、插图、图片和影像，如我们右键点击上图的二位四通换向阀，在右键菜单中选择“图片”，则可显示此元件的图片。设计电气控制回路FuidSIM－H软件有丰富的电控元件供选择，如：24V电源正负极、各种主令开关、接近开关、继电器线圈、各种触点等，能够设计和液压传动回路配套的电气控制回路，并能同时进行电气和液压的回路仿真。如果电气回路不符合电气原理，软件会自动提示，仿真中断。FuidSIM－P气压传动教学软件的功能和FuidSIM－H软件功能完全类似。
图4-1：FluidSIM-H软件用户界面
4.2液压回路设计及仿真
设计要求：设计一个液压回路图，可以调节无杆腔的压力，再有杆腔的回路上用一个节流阀产生一个液压阻尼。
根据要求，设计的液压回路如图4-2所示：
图4-2：液压系统原理图（左为液压回路、右为电气控制回路）
根据上述液压系统原理图可知，系统的工作状况如下：
当SB3闭合，线圈KM2得电，常开触点KM2闭合，致使电磁线圈1YA得电，使三位四通电磁换向阀左位工作，液压油流入无杆腔，把活塞杆退出。
当SB2闭合，线圈KM1得电，常开触点KM1闭合，致使电磁线圈2YA得电，使三位四通电磁换向阀右位工作，液压油流入有杆腔，让活塞杆缩回。
系统仿真如图4-3、4-4所示。
图4-3：活塞杆伸出仿真图
图4-4：活塞杆缩回仿真图
第5章单片机程序设计与调试
5.1单片机简介
单片微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式微控制器，常用英文字母的缩写MCU表示单片机，它最早是被用在工业控制领域。单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。INTEL的Z80是最早按照这种思想设计出的处理器，从此以后，单片机和专用处理器的发展便分道扬镳。
早期的单片机都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031，因为简单可靠而性能不错获得了很大的好评。此后在8031上发展出了MCS51系列单片机系统。基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用。随着工业控制领域要求的提高，开始出现了16位单片机，但因为性价比不理想并未得到很广泛的应用。90年代后随着消费电子产品大发展，单片机技术得到了巨大提高。随着INTELi960系列特别是后来的ARM系列的广泛应用，32位单片机迅速取代16位单片机的高端地位，并且进入主流市场。而传统的8位单片机的性能也得到了飞速提高，处理能力比起80年代提高了数百倍。目前，高端的32位单片机主频已经超过300MHz，性能直追90年代中期的专用处理器，而普通的型号出厂价格跌落至1美元，最高端的型号也只有10美元。当代单片机系统已经不再只在裸机环境下开发和使用，大量专用的嵌入式操作系统被广泛应用在全系列的单片机上。而在作为掌上电脑和手机核心处理的高端单片机甚至可以直接使用专用的Windows和Linux操作系统。
单片机比专用处理器更适合应用于嵌入式系统，因此它得到了最多的应用。事实上单片机是世界上数量最多的计算机。现代人类生活中所用的几乎每件电子和机械产品中都会集成有单片机。手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电脑配件中都配有1-2部单片机。而个人电脑中也会有为数不少的单片机在工作。汽车上一般配备40多部单片机，复
杂的工业控制系统上甚至可能有数百台单片机在同时工作！单片机的数量不仅远超过PC机和其他计算的总和，甚至比人类的数量还要多。单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。相当于一个微型的计算机，和计算机相比，单片机只缺少了I/O设备。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。
单片机内部也用和电脑功能类似的模块，比如CPU，内存，并行总线，还有和硬盘作用相同的存储器件，不同的是它的这些部件性能都相对我们的家用电脑弱很多。用它来做一些控制电器一类不是很复杂的工作足够了。它是一种在线式实时控制计算机，在线式就是现场控制，需要的是有较强的抗干扰能力，较低的成本，这也是和离线式计算机的（比如家用PC）的主要区别。单片机是靠程序运行的，并且可以修改。通过不同的程序实现不同的功能，尤其是特殊的独特的一些功能，这是别的器件需要费很大力气才能做到的，有些则是花大力气也很难做到的。儿单片机的只要通过你编写的程序可以实现高智能，高效率，以及高可靠性。可以说，二十世纪跨越了三个“电”的时代，即电气时代、电子时代和现已进入的电脑时代。不过，这种电脑，通常是指个人计算机，简称PC机。它由主机、键盘、显示器等组成。还有一类计算机，大多数人却不怎么熟悉。这种计算机就是把智能赋予各种机械的单片机（亦称微控制器）。顾名思义，这种计算机的最小系统只用了一片集成电路，即可进行简单运算和控制。因为它体积小，通常都藏在被控机械的“肚子”里。它在整个装置中，起着有如人类头脑的作用，它出了毛病，整个装置就瘫痪了。现在，这种单片机的使用领域已十分广泛，如实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。各种产品一旦用上了单片机，就能起到使产品升级换代的功效，常在产品名称前冠以形容词“智能型”，如智能型洗衣机等。现在有些工厂的技术人员或其它业余电子开发者搞出来的某些产品，不是电路太复杂，就是功能太简单且极易被仿制。究其原因，可能就卡在产品未使用单片机或其它可编程逻辑器件上。
5.2单片机程序的设计仿真与调试
设计一个单片机程序，要求显示姓名及学号
根据以上要求，先确定电路图，电路图如5-1所示。
图5-1：电路原理图
根据电路原理图编写程序如下：
RSEQUP2.0RWEQUP2.1EEQUP2.2org00h
a_bitequ30h;个位数存放处b_bitequ31h;十位数存放处c_bitequ32h;百位数存放处d_bitequ33h;千位数存放处e_bitequ34h;万位数存放处f_bitequ35h;十万位数存放处
mova,#30h;30H的ASCIC码为0mova_bit,a
movb_bit,amovc_bit,amovd_bit,amove_bit,amovf_bit,aorg0080h
MOVP0,#00000001B;清屏ACALLENABLE
MOVP0,#00111000B;显示功能ACALLENABLEMOVP0,#00001100B;显示开关控制ACALLENABLE
MOVP0,#06H;输入模式ACALLENABLE
MOVp0,#80H;第一行的开始位置cALLENABLEMOVP0,#00000001B;清屏ACALLENABLE
MOVDPTR,#TABLE1;显示PASSWORDCALLWRITE1;到TABLE1取码?stlop:acalldisplay;显示inca_bit;加1mova,a_bit
cjnea,#3AH,stlop;如果A的值到3AH那么继续否则重新mova_bit,#30h;显示数送30H（就是显示0)incb_bitmova,b_bit
cjnea,#3AH,stlopmovb_bit,#30hincc_bitmova,c_bit
cjnea,#3AH,stlopmovc_bit,#30hincd_bitmova,d_bit
cjnea,#3AH,stlopmovd_bit,#30hince_bitmova,e_bit
cjnea,#3AH,stlopmove_bit,#30hincf_bitmova,f_bit
cjnea,#3AH,stlop
25movf_bit,#30hajmpstlopdisplay:;显示子程序MOVP0,#0C9H
ACALLENABLEMOVA,A_BITACALLWRILTE2
MOVP0,#0C8H;显示的位置ACALLENABLE
MOVA,B_BIT;显示10位数ACALLWRILTE2;显示
MOVP0,#0C7H;数据存贮器地址ACALLENABLEMOVA,C_BITACALLWRILTE2
MOVP0,#0C6H;数据存贮器地址ACALLENABLEMOVA,D_BITACALLWRILTE2
MOVP0,#0C5H;数据存贮器地址ACALLENABLEMOVA,E_BITACALLWRILTE2
MOVP0,#0C4H;数据存贮器地址ACALLENABLEMOVA,F_BITACALLWRILTE2
;1MS延时(按12MHZ算)
;====================================================D1MS:MOVR7,#2DJNZR7,$RET
WRILTE2:MOVp0,A;显示SETBRSCLRRWCLRE
CALLDELAYCALLDELAY3SETBERET
WRITE1:MOVR1,#00H;显示table中的值A1:MOVA,R1;到table取码MOVCA,@A+DPTR
callWRILTE2;显示到lcd
26INCR1
CJNEA,#00H,A1;是否到00hRET
ENABLE:CLRRS;送命令CLRRWCLRE
ACALLDELAYSETBERET
DELAY:MOVP0,#0FFHCLRRSSETBRWCLRENOPSETBE
JBP0.7,DELAY;判断忙标志RETDELAY3:;延时程序MOVR7,#255D1:MOVR6,#25D2:DJNZR6,D2DJNZR7,D1RET
table1:db"085301223",00Hend
对程序进行仿真，仿真图如5-2、5-3所示。
图5-2：显示姓名“shirongbao”
27图5-3：显示学号“085301223”
利用XL600开发板进行程验证。验证结果如图5-4、5-5所示。
图5-4程序调入液晶显示器显示姓名
图5-5按下按钮后，显示学号“085301223”
第6章自动线MPS控制与调试
自动线是能实现产品生产过程自动化的一种机器体系。即通过采用一套能自动进行加工、检测、装卸、运输的机器设备，组成高度连续的、完全自动化的生产线，来实现产品的生产。是在连续流水线基础上进一步发展形成的，是一种先进的生产组织形式。它的发展趋势是：提高可调性，扩大工艺范围，提高加工精度和自动化程度，同计算机结合实现整体自动化车间与自动化工厂。自动线的应用，大大减少了工人的劳动并且生产效率大大的提高了。
1．了解MPS系统的组成
MPS（ModularProductionSystem，模块化生产加工系统）系统由六个站组成，其示意图如图1所示，该装置由六套各自独立而又紧密相连的工作站组成。这六站分别为：上料检测站、搬运站、加工站、安装站、安装搬运站和分类站。
图1MPS系统
各站包含以下几部分：机械本体系统
它是自动化设备及生产线的机械主体结构和各功能系统的支撑部件。它是在原有机械产品中增加电子装置，或用电子装置取代原有机械部件构成的。
检测传感系统
获取信息，对信号进行放大、变换、显示和记录等。将获取的信息或状态参数反馈输送至信号处理及控制系统。信号处理和控制系统
自动控制系统将检测系统送来的信号进行综合处理或运算，并与预先输入的系统优化指标进行比较，经过分析和判断后，发出执行命令，驱动执行机构动作。
使用的工业控制器：可编程序控制器执行系统
执行各种指令，完成预期的动作，由传动机构和执行元件组成。本系统执行部分有：普通直流电动机、直流伺服电机、步进电机、电磁阀、接触器、指示灯等。动力源系统
向机电产品的各功能系统供应能量，以驱动它们进行各种运动及操作。有电力源、液压源、气压源、用于激光加工的大功率激光发生器等，本系统的动力源为电力源和气压源。2．各站功能上料检测站
--回传上料台将工件依次送到检测工位--提升装置将工件提升并检测工件颜色搬运站
--将工件从上站搬至下一站加工站
--用回转工作台将工件在四个工位间转换--钻孔单元打孔--检测打孔深度安装站
--选择要安装工件的料仓--将工件从料仓中推出
--将工件安装到位安装搬运站
--将上站工件拿起放入安装工位--将装好工件拿起放下站分类站--按工件类型分类--将工件推入库房3．物流传递过程
如图2所示的物流传递过程图，给出了系统中工件从一站到另一站的物流传递过程：上料检测站将大工件按顺序排好后提升送出；搬运站将大工件从上料检测站搬至加工站；加工站将大工件加工后送出工位；安装搬运站将大工件搬至安装工位放下；安装站再将对应的小工件装入大工件中；而后，安装搬运站再将安装好的工件送分类站，分类站再将工件送入相应的料仓。
图2物流传递过程图
4．使用的主要元器件
（1）控制器件
1）可编程序控制器CPUFX2N-48MT：PLC程序的控制与功能实现。2）FX2N-485BD模块及通讯电缆：完成整个MPS系统联机工作。
图3联网控制框图
系统中每站均增配FX2N-485BD通信模块，用于组建三菱RS485网络。主控单元设在第一站，配置为三菱FX2N-48MRPLC主机。总线结构：采用三菱RS485网络通信，使各站之间的控制信息和状态数据能够实时相互交换。配有SC-09编程电缆。具有良好的人机界面，便于操作，设备中提供了多种通讯模块及网络连接元件。
用于RS485的通信板485BD可连接到FN2N系列可编程控制器的基单元，用于下述应用中。
使用无协议的数据传送
使用无协议，通过RS485（422）转换器，可在各种带有RS232C单元的设备之间进行数据通信，如个人电脑，条形码阅读机和打印机。在这种应用中，数据的发送和接收是通过由RS指令指定的数据寄存器来进行的。
使用专用协议的数据传送
使用专用协议，可在1：N基础上通过RS485（422）进行数据传输。
使用并行连接的数据传输
通过FX2N可编程控制器，可在1：1基础上对100个辅助继电器和10个数据寄存器进行数据传输。
使用N：N网络的数据传输
通过FX2N可编程控制器，可在N：N基础上进行数据传输。
RS485通讯连线可以是单根双绞线也可以是两根双绞线，依照使用方式而定。一对导线：
3）带短路保护的DC24V开关电源：提供工作电源与保护。4）按钮控制面板，
图4控制面板配置图
六个站通过控制面板来控制PLC的控制程序使其按要求进行工作，控制面板如图4所示上有5个按钮开关，二个选择开关和一个急停开关。各开关的控制功能定义为：：
带灯按钮，绿色－－－－开始（X10/Y10）带灯按钮，黄色－－－－复位（X11/Y11）按钮，黄色－－－－特殊功能按钮（X12）两位旋钮，黑色－－－－自动/手动（X13）两位旋钮，黑色－－－－单站/联网（X14）按钮，红色－－－－停止（X15）带灯按钮，绿色－－－－上电（X16/Y16）急停按钮，红色－－－－急停（X17）（2）气动元件气源气缸
气缸是本系统各站主要的执行元件，各站均使用了双作用气缸。换向阀
换向阀是利用阀芯的位置变动，改变阀体上各通口的通断状态，从而控制油路（或气路）连通、断开或改变介质的流动方向。可电控或手动控制，以实现换向。本系统各站主要使用的电磁阀两位五通双电控电磁阀、两位五通单电控电磁阀和三位五通双电控电磁阀。双电控电磁阀有记忆功能；单电控电磁阀线圈断
电，在弹簧的作用下，自动复位；三位五通双电控电磁阀可以在任意位置停下。单向节流阀
可调单向节流阀由单向阀和可调节流阀组成，单向阀在一个方向上可以阻止压缩空气流动，此时，压缩空气经可调节流阀流出，调节螺钉可以调节节流面积，以改变气缸的速度。本系统所有气缸的速度都可调。（3）检测元件
本系统使用的检测元件有行程开关和传感器。传感器有：磁性传感器、光电传感器、电感传感器和电容传感器。
行程开关
一种无源开关，其工作不需要电源，但必须依靠外力，即在外力作用下使触点发生变化，因此，这一类开关一般都是接触式的。具有结构简单，使用方便。但需要外力作用，触点损耗大，寿命短。严格意义上，行程开关不属于传感器范畴，
传感器
电感接近开关：利用电涡流原理制成的新型非接触式开关元件。能检测金属物体，但有效检测距离非常近。不同金属的电导率、磁导率不同，因此，有效距离也不同。相同金属的表面情况不一样，有效距离也不同。
电容接近开关：利用变介电常数电容传感器原理制成的非接触式开关元件。能检测固、液体物体，有效距离较电感式远。金属有较的检测距离，非金属固体相对有效距离近。
干簧管式：又称舌簧管开关，利用电磁力对电极吸引原理制成的非接触式开关元件。能检测强磁性物体，有效检测距离较近，在液压、气压缸上用于检测活塞位置。
光电开关：投光器发出的光线被物体阻断或反射，受光器根据是否能接受到光来判断是否有物体。光电开关应用最广泛，具有有效距离远，灵敏度高等优点。光纤式的光电开关具有安装灵活，适宜复杂环境的优点。但在灰尘多的环境，要保持投光器和受光器的洁净。有反射、对射两大类。
开关类传感器有两种供电形式：交流供电和直流供电。开关类传感器输出多有NPN、PNP型晶体管输出，输出状态有常开和常闭两种形式。开关类传感器有
二线制、三线制和四线制接线方式。本站使用了磁性传感器、电感式传感器和电容式传感器。二线制和三线制传感器接线方法如图5所示，对于三菱PLC，选用NPN型传感器，低电平输出。对于三菱PLC，选用NPN型传感器，低电平输出有效。
(a)二线制传感器接线(b)
三线制传感器接线
图5传感器传感器
要求学生了解各种常用传感器的工作原理和使用方法、接入方式，掌握本系统所用的的传感器知识。（4）．控制电机
步进电机与驱动器
SH-2H042Ma步进电机驱动器为2/4相混合型步进电机驱动器。细分数由拨位开关设定（2、4、8）分别对应步距角0.9度、0.45度、0.225度。最大相电流输出为1.7安培，工作电压为DC24V，配套电机有17HS001、17HS101、17HS111和23HS201*。步进电机与配套步进电机驱动器的接线较简单，步进电机相应相的接线端子（根据颜色判断）连接到步进电机驱动器对应端子的上即可。
图6步进电机
和驱动器与接线
步进电机可通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准
确定位的目的；同时也可通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从
而达到调速的目的。步进电机可以作为一种控制用的特种电机，利用其没有积累误差(精度为100%)的特点，广泛应用于各种开环控制。
本系统第三站和第六站使用了步进电机作驱动器件，第三站的步进电机用于驱动刀具刀架的旋转，第六站的步进电机用于将传送来的各种不同颜色的工件存放在仓储的不同区域，工作台X轴和Y轴的移动由步进电机控制。
直流伺服电机与驱动器
图7直流伺服电机接线图
本系统第2站使用直流伺服电机，它控制机械手的回转动作，直流伺服电机需要通过直流伺服驱动器来驱动，直流伺服驱动器可以通过输入脉冲的频率转换响应电压作用于电机的电枢，起到速度调节的作用。同时通过电机尾部编码盘的反馈和输入的脉冲数量，控制电机转子的角位移。其接线方式如下图7所示。5．六个站的操作流程与设备动作过程（1）按钮操作顺序
联机操作顺序：“手/自”旋钮置自动位置-“单/联”旋钮置联站位置-解除急停按钮-上电按钮，当系统上电后，需先按下“上电”按钮，这时复位灯开始闪动，如是第一次开机请将各站工件收到上料检测站或安装站中，而后由第一次
开始依次按下“复位”按钮待各站完全复位后，各站开始灯闪动，再从第六站开始依次向前按下“开始”按钮，系统可开始工作。
当任一站出现异常，按下该站“急停”按钮，该站立刻会停止运行，当排除故障后，按下“上电”按钮，该站可接着从刚才的断点继续运行。（2）设备动作过程
第一站：
解除急停按钮；上电后；上电按钮指示灯亮，复位指示灯闪烁；按下复位按钮，系统自动复位至初始位置，复位到位后，开始灯闪；按下开始按钮后，推出气缸1将工件推出，传感器检测到工件至传送带后，推出气缸1缩回，回转电机旋转，带动工件到颜色鉴别工位，传送带工作2S后，工件被气缸2推杆挡住，检测颜色并根据颜色作出相应反应：蓝色工件报警灯亮，黑色工件蜂鸣器响，持续时间都为3秒，。检测后工件由带轮送至待搬运工位后停止，完成一个循环；返回。
第二站：
系统上电后上电按钮指示灯亮，复位指示灯闪烁-（按复位按钮）-电机运转到系统自动复位至初始位置（机械手回转到位，横臂缩回到位，夹抓松开，升降缸上升到位）-开始灯闪-（按开始按钮）-电机运转到起始位-（3S）-伸出手臂-（伸出到位）-手臂下降-（下降到位）-抓物料-（1S）-手臂上升-（上升到位）-手臂收回-（收回到位）-电机逆时针旋转到位-（8S收回）-伸出手臂-（伸出到位）-手臂下降-（下降到位）-放物料-（0.5S）-手臂上升-（上升到位）-手臂收回-（收回到位）-顺时针转到起始位；完成一个循环；返回。
第三站：
系统上电后上电按钮指示灯亮，复位指示灯闪烁（按复位按钮）系统自动复位至初始位置（夹紧气缸缩回到位，升降缸上升到位）开始灯闪（按开始按钮）（当传感器1检测到物料，且传感器2没有检测到物料时）回转工作台驱动电机开始转动（转到打孔位置）回转电机停转，夹紧缸伸出，步进电机工作选择刀具（伸出到位或，或延时2S，刀具选择结束）打孔升降缸下降，同时打孔直流电机工作延时一定时间（打孔结束后）打孔升降缸上升，同时打孔直流电机工作复位回转电机继续运转转至测量孔深的位置测量
升降缸下降测量孔深结束后测量复位即测量升降缸上升回转电机再转第四个位置即传感器2检测到物料回转电机停，等待第四站搬运工件工件搬走后电机要转回到原位等待重新工作，如此循环。
第四站：
系统上电后上电按钮指示灯亮，复位指示灯闪烁（按复位按钮）系统自动复位至初始位置（送料上下摇臂右转到位、仓位切换缩回到位及推出缸缩回到位）开始灯闪（按开始按钮）（有工件）送料上下摇臂左转摆出（左转到位）推出缸伸出（推出到位）推出缸缩回（推出到位）吸盘吸气（延时1S）吸取待装小工件送料上下摇臂右转摆回（右转到位）吸盘停止吸气送料上下摇臂右转摆回仓位切换等待工件，如此循环。
第五站：
系统上电后上电按钮指示灯亮，复位指示灯闪烁（按复位按钮）系统自动复位至初始位置（2个直线缸处于左位，小型气动机械手夹放工件气缸为放松状态即夹爪打开；气动升降吊臂缩回到位即夹臂抬起）开始灯闪（按开始按钮）（有工件）气动升降吊臂下降（夹臂下降到位）夹工件延时0.5S夹臂抬起（夹臂抬起到位）直线缸1工作右转(转安装工位)（伸出到位）气动升降吊臂下降（下降到位）夹爪打开（延时0.8S）夹臂抬起（夹臂抬起到位）等待装小工件（装好小工件）气动升降吊臂下降（下降到位）夹工件延时0.5S夹臂抬起（夹臂抬起到位）直线缸2工作右转(转分类站工位)气动升降吊臂下降（下降到位）夹爪打开（延时0.8S）夹臂抬起（伸出到位）直线缸2左转（缩回到位）直线缸1左转（缩回至分类站工位)再等待工件，如此循环。
第六站：
系统上电后上电按钮指示灯亮，复位指示灯闪烁（按复位按钮）系统自动复位至初始位置（推出气缸缩回到位，X轴和Y轴步进电机均退回至初始位置）开始灯闪（按开始按钮）检测工件到位判断工件颜色，按要求将工件送到指定位置（若工件为蓝色，由X轴和Y轴步进电机驱动装置将工件送到料仓左下角四个仓位；若工件为黑色，由X轴和Y轴步进电机驱动装置将工件送到料仓右上角四个仓位）气缸活塞杆将工件推出到位工件存放后完毕后，气缸活
塞杆缩回两电机反向运动到初始位置，等待下一个工件（以四个黑色工件，四个蓝色工件为例）。如此循环。（3）完成的功能
第一站：完成原料工件的上料，颜色检测，并通过输送带把原料送至出料
口。
第二站：通过机械手将工件从上料站搬至下一站加工站。
第三站：加工站通过四工位回转工作台的切换分别完成原料工件上料、定位加工流程、加工成品检验和成品工件出料的操作。用回转工作台将工件在四个工位间转换，并在钻孔单元打孔，到下一工位检测打孔深度。
第四站：本站实现小工件料仓切换、小工件上料和安装（采用真空吸附法将小工件安装至加工完的工件的内腔），完成一个自动装配的流程。
第五站：本站实
现了三维平面内工件取放动作，4工位工件的取放操作，完成对加工站、安装站和分类站之间的搬运流程。
第六站：本站实现了2轴自由移动平面内准确定位和工件推放，完成工件在4×4料仓中的准确入库。
以第二站搬运站（如图6-1）为例，进行程序设计与运行调试。
图6-1：搬运站
搬运站主要由升降气缸、气动夹爪、直流伺服电机、机械本体、电磁阀、控制面板、I/O接口板、二联件、PLC、熔断器、端子排、继电器及一些传感器组成，如图6-2、6-3所示。
图6-2：搬运站的组成图一
图6-3：搬运站的组成图二
根据搬运站的构造及所要实现的功能确定搬运站的动作过程。搬运站的动作过程如下：系统上电后上电按钮指示灯亮，复位指示灯闪烁-（按复位按钮）-电机运转到系统自动复位至初始位置（机械手回转到位，横臂缩回到位，夹抓松
开，升降缸上升到位）-开始灯闪-（按开始按钮）-电机运转到起始位-（3S）-伸出手臂-（伸出到位）-手臂下降-（下降到位）-抓物料-（1S）-手臂上升-（上升到位）-手臂收回-（收回到位）-电机逆时针旋转到位-（8S收回）-伸出手臂-（伸出到位）-手臂下降-（下降到位）-放物料-（0.5S）-手臂上升-（上升到位）-手臂收回-（收回到位）-顺时针转到起始位；完成一个循环；返回。
确定I/O口的地址分配，如表6-1所示。
表6-1：I/O口的地址分配表
输入X0X1X3X4X5X10X11X12X13X14X15X16
作用前极限SQ1，伸出到位后极限SQ2，缩回到位下极限SQ3，下降到位上极限SQ4，上升到位参考点SQ5开始复位特殊功能按钮自动/手动单站/联网停止上电输出Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y7电机STEP缩回1YA2伸出1YA1放松2YA2夹紧2YA1作用得电向下3YA电机转向DIR确定I/O端口的接线图，如图6-4所示。
图6-4：I/O端口接线图
根据搬运站的动作过程绘制流程图，如图6-5所示。
图6-5：搬运站的动作流程图
根据流程图编写PLC控制程序，程序如图6-6所示。
图6-6：梯形图程序
将梯形图程序写入到PLC中，搬运站运行正常。
实训小结
6周的综合实训结束了，我从中学到了很多，同时也暴露出了我的诸多不足之处。本来总是认为自己对知识的掌握已经很牢固了，可是每次用到的时候总是发现有些似是而非的感觉，或许是我们对自己太自信所导致的吧。这让我想起自己以前学习总是眼高手低不踏实，现在感到惭愧啊。我想要趁着现在有限地时间去把一些基础知识巩固一下，为以后的工作做好准备。
通过这次实训，首先让我把过去学过的理论知识与实践相联合起来，达到学而至用的效果，同时也让学生把过去所学的专业知识进行全方位的复习和巩固加深，在实训的过程中也容易培养和锻炼学生的动手动脑能力。其次也提高了我的肃立思考能力和解决问题的能力。不论怎样的难题，都要仔细的去琢磨去思考，同时也要账户中平时经验的积累。再者，我发现了团队合作的重要性，在很多时候我们都不是一个人在独自工作，而是和他人共同完成任务。在设计中我发现团队的力量是巨大的，很多我们个人无法解决的问题，经过大家的集体讨论之后都能得到合理的解决。大家在一起各抒己见，取长补短，让我受益匪浅。我想在以后的学习生活中，我们都应该更加注重团队合作。还有就是对计算机的操作不够熟练，很多东西我可以在纸上熟练地写出来，却很难在计算机上呈现出来，以后我会在计算机操作方面更加注意练习的。
实训结束了，从中我的动手动脑能力得到了很大的提高，但同时我的诸多不足之处也在这次实训中显现出来，我会认真的去面对和改正的，相信这会我以后的学习和工作会有很大的帮助。
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