单轴位置控制系统设计_1.docx

单轴位置控制系统设计单轴位置控制系统设计一、单轴位置控制装置简介单轴位置控制装置实际上是一个一维机械手装置，它以工业自动化生产系统中的一维机械手为参考对象，完全展现了实际一维机械手的运行状态，装置将机械、气动、电气控制、传感器等技术合理的融合在一起。图1单轴位置控制装置外形图1、机械部分单轴位置控制实训装置的机械部分主要由直线滑块模组机构、升降气缸、吸盘、接近传感器、磁感应开光及限位开关等构成。1)直线滑块模组机构：由一个电机通过联轴器主同步带轮驱动，并通过同步带将滑块与从同步带轮配合成直线驱动机构，在型材上实现直线移动。在自动状态下将不同属性的工件放入对应的物品容器中，滑块上的气动抓手的位置判定是根据与工位对应的接近开关开关来判定滑块与工位见关系，在直线模组终端均设置行程开关，来保护模组的滑块在允许范围内运动。X向的运动机构均设定有保护开关，为超小型基本开关。安装于各自机构的两头极限位置。一旦行走超出范围时，立即切断机构电气硬件回路。进而避免程序的误动作组成设备损坏。并将超程信号开放到IO面板。2)接近传感器：是代替限位开关等接触式检测方式，以无需接触检测对象进行检测为目的的传感器的总称。能检测对象的移动信息和存在信息转换为电气信号。在换为电气信号的检测方式中，包括利用电磁感应引起的检测对象的金属体中产生的涡电流的方式、捕测体的接近引起的电气信号的容量变化的方式、利石和引导开关的方式。本装置采用LJ8A3-2-Z/BX系列接近传感器。产地：上海特点：1非屏蔽式2直流型NPN常开NO3三线制工作电压：DC10-36V检测距离：2mm按装开孔：螺丝固定安装3)升降气缸及吸盘升降气缸和吸盘皆为气动执行器件，在本实训装置上的主要功能是实现工件的汲取、提升、下降及释放。提升、下降位置由装在气缸上的两个磁感应开关通过检测装在活塞上的磁环位置来判定，吸盘利用真空发生器产生的负压将工件吸住，负压消失工件在其本身重力作用下自然与吸盘分离。此经过是磁感应开关把升降气缸缸位检测信号反应给控制器PLC，自动控制时有效，再通过控制器控制电磁阀，使升降气缸与真空发生器实现气源换向，进而实现工件的汲取、提升、下降及释放操作。气缸、节流阀及磁感应开关：为了使气缸的动作平稳可靠，气缸的作用气口都安装了限出型气缸截流阀。气缸截流阀的作用是调节气缸的动作速度。截流阀上带有气管的快速接头，只要将适宜外径的气管往快速接头上一插就能够将管连接好了，使用时特别方便。上图是一个双动气缸装有两个限出型气缸节流阀的连接和调节原理示意图，当调节节流阀A时，是调整气缸的伸出速度，而当调节节流阀B时，是调整气缸的缩回速度。从上图看到，气缸两端分别有缩回限位和伸出限位两个极限位置，这两个极限位置都分别装有一个磁感应接近开关。磁感应接近开关的基本工作原理是：当磁性物质接近传感器时，传感器便会动作，并输出传感器信号。若在气缸的活塞或活塞杆上安装上磁性物质，在气缸缸筒外面的两端位置各安装一个磁感应式接近开关，就能够用这两个传感器分别标识气缸运动的两个极限位置。当气缸的活塞杆运动到哪一端时，哪一端的磁感应式接近开关就动作并发出电信号。在PLC的自动控制中，能够利用该信号判定气缸的运动状态或所处的位置，以确定工件能否被推出或气缸能否返回。在传感器上设置有LED显示用于显示传感器的信号状态，供调试时使用。传感器动作时，输出信号“1，LED亮；传感器不动作时，输出信号“0，LED不亮。传感器也叫做磁性开关的安装位置能够调整，调整方法是松开磁性开关的紧定螺钉，让磁性开关在气缸的滑轨里滑动，到达指定位置后，再旋紧紧定螺钉。2、机械部分工作原理直线滑块模组的滑块通过升降气缸固定在滑块上移动，到达指定的工位后，升降气缸及吸盘工作，将工件汲取并提升，然后直线滑块模组机构的滑块又开场移动到达指定的工位后，升降气缸及吸盘又开场工作，将工件放到指定的工位上，到达搬运工件之目的。1)X向直线滑块模组单元：直线滑块模组机构由一个电机通过联轴器主同步带轮驱动，并通过同步带将滑块与从同步带轮配合成直线驱动机构，在型材上实现直线移动。在自动状态下将不同属性的工件放入对应的物品容器中，滑块上的气动抓手的位置判定是根据与工位对应的接近开关开关来判定滑块与工位见关系，在直线模组终端均设置行程开关，来保护模组的滑块在允许范围内运动。2Z向升降气缸单元Z轴通过工厂自动化常用的气缸和气动真空吸盘来控制取放工件。Z轴方向的运动通过一个气缸来实现。真空吸盘安装在升降气缸的前端，通过电磁阀来控制气路通断，进而控制Z轴的升降和真空吸盘来汲取释放工件。在气缸上设置两个磁性传感器，来判定气缸的上下位置。3)保护及定位检测装置X向的运动机构均设定有保护开关，为超小型基本开关。安装于各自机构的两头极限位置。一旦行走超出范围时，立即切断机构电气硬件回路。进而避免程序的误动作组成设备损坏。并将超程信号开放到IO面板。4开关电源利用开关电源将接入的沟通220V通过开关电源转换出直流24V供设备中继电器、电磁阀等弱电设备使用。单轴位置控制实训装置的气动回路主要由过滤减压阀、电磁阀组含有两个双电控二位五通电磁阀、真空发生器、真空过滤器、数字式压力开关及气管等组成。1过滤减压阀气源处理组件及其实物与回路原理图分别如下列图所示。气源处理组件是气动控制系统中的基本组成器件，它的作用是除去压缩空气中所含的杂质及凝结水，调节并保持恒定的工作压力。该气源处理组件的气路入口处安装一个快速气路开关，用于关闭气源。在使用时，应注意经常检查过滤器中凝结水的水位，在超过最高标线以前，必须排放，以免被重新吸入。就是将多个阀与消声器、汇流板等集中在一起构成的一组控制阀的集成，手动换向、加锁气管接口消声器电源接线座汇流板而每个阀的功能是相互独立的。单轴位置控制实训装置的气动回路中共使用了2个双电控二位五通电磁阀，2个阀集中安装在汇流板上，汇流板中两个排气口末端均连接了消声器，消声器的作用是减少压缩空气在向大气排放时的噪声。阀组的构造如下列图所示。3电磁阀以双电控二位五通电磁阀为例，对电磁阀的组成构造加以讲明：双电控电电磁阀手动换向、加锁气管接口电源接线座磁阀采用两端都用电磁线圈控制的方式，与单电控电磁阀的区别在于，对于单电控电磁阀，在无电控信号时，阀芯在弹簧力的作用下会被复位，而对于双电