THJDME型光机电一体化实训考核装置指导书.docx

目 录第一章 THJDME-1 型 光机电一体化实训考核装置2一、 外观2二、 概述2三、 特点2四、 技术参数3五、 系统组成3六、 实训工程3七、 留意事项4其次章 THJDME-1 型 光机电一体化实训考核装置机构说明5一、 整机工作流程5二、 工作原理5三、 送料机构6四、 机械手搬运机构7五、 物料传送和分拣机构8六、 气动原理9七、 气缸、气爪、电控阀使用9第三章 THJDME-1 型 光机电一体化实训考核装置电气把握说明12一、 电气电路组成12二、 模块说明及示意图12三、 端子接线图13四、 变频器的根本使用14五、 系统把握实训19六、 三菱 PLC 把握原理图22七、 西门子PLC 把握原理图23八、 欧姆龙PLC 把握原理图24附录一：THJDME-1 型 光机电一体化实训考核装置元件接线图25附录二：THJDME-1 型 光机电一体化实训考核装置 装配图261第一章 THJDME-1 型 光机电一体化实训考核装置一、外观二、概述本实训装置是针对机电一体化实训考核教学的要求而研发的，它集 PLC 把握、变频调速把握、机械手把握、位置检测与把握、物料输送及分拣把握于一体的实训考核装置。通过传感器信号采集，PLC 编程，对电磁阀、直流电机、沟通电机等进展简洁的开关量把握、位置把握准时序规律把握，实现物料提升、故障报警、气动机械手搬运、皮带机输送、物料分拣等功能。该实训考核装置适合于机械制造及自动化、机电一体化、自动化、电气工程等专业的机电设备安装与调试、可编程把握技术、电气把握技术、自动把握技术、机电传动与把握、机电一体化技术、计算机把握技术、检测与转换技术等课程的专业学问模块的单项实训工程的教学，同时可进展机电一体化设备、气动系统、自动把握系统的综合技能训练。三、特点1. 光机电一体化实训考核装置由型材实训台、物料提升机构、气动机械手、物料输送及分拣机构、PLC 模块、变频器模块、按钮模块、电源模块、各种传感器和I/O 接口板等组成。整体结 构承受开放式和拆装式设计，学生可以自由组装和调试送料检测机构、物料搬运机构、物料分拣机构和自动生产线等机电一体化实训设备。2. 该装置融机械构造组装、气动应用、电气把握、电机把握、传感检测、可编程把握技术于一体，综合性强。3. PLC 模块、变频器模块、按钮模块、常用装置模块等可任意调换和组合，进展机电设备安装与调试、PLC 把握程序的编写与运行、变频器调速系统的组装与调试、PLC 把握系统的安装与2调试、光机电一体化设备的组装与调试等专业学问与技能的实训教学。4. 该实训考核装置PLC 模块的I/O 端子、变频器的接线端子、各常用模块与PLC 的连接端子， 均与安全插座连接，使用带安全插头的导线进展电路连接；各指令开关、光电开关、传感器和指示元件的电路，则通过端子排进展连接。插拔线连接电路与端子排连接电路相结合，既保证学生根本技能的训练、形成和稳固，又保证电路连接的快速、安全牢靠。四、技术参数1.输入电源：三相四线或三相五线380V±10% 50Hz2.工作环境：温度-1040 相对湿度85%25海拔4000m3.装置容量：1.0kVA4.外形尺寸：120cm×72cm×120cm5.安全保护：具有漏电压、漏电流保护，安全符合国家标准五、系统组成1. 光机电一体化实训考核装置由型材实训台、物料提升机构、气动机械手、物料输送及分拣机构、PLC 模块、变频器模块、按钮模块、电源模块、各种传感器、物料、I/O 接口板和气管等组成。2. 电源模块由三相电源总开关带漏电和短路保护、熔断器、单相电源输出、三相电源输出、电源插座、开关电源供给DC24V等组成。3. 按钮模块由急停按钮、转换开关、复位按钮、自锁按钮、指示灯等组成。4. 变频器模块由欧姆龙3G3JV-AB004 变频器及接线柱组成。5. PLC 模块可选用西门子或三菱或欧姆龙系列的可编程把握器，其中西门子主机为CPU224AC/DC/RLY 内置数字量I/O14 路数字量输入/10 路数字量输出数字量扩展模块EM2238 路数字量输入/8 路数字量输出；三菱主机为FX1N-40MR-001 内置开关量I/O24 路开关量输入/16 路继电器输出；欧姆龙主机CPM2AH-40CDR-A 内置开关量I/O24 路开关量输入/16 路继电器输出，机箱内装有24V/5A 的开关电源为系统供给直流电源。6. 物料提升机构由单出杆气缸、电磁阀、磁性开关、警示灯、直流减速电机、机械构造件等组成。7. 气动机械手机构由单出杆气缸、双出杆气缸、旋转气缸、气爪、磁性开关、缓冲阀、电磁阀、机械构造件等组成。8. 物料输送及分拣机构由三相沟通电机、皮带、单出杆气缸、磁性开关、电磁阀、电感式传感器、电容式传感器、光电传感器、机械构造件等组成。六、实训工程1. 气动技术应用实训气动方向把握回路、摇摆把握回路、气动系统安装与调试等2. 自动检测技术使用实训光电传感器的应用、电容传感器的应用等3. 可编程把握器编程实训PLC 根本指令应用、PLC 功能指令的应用等4. 变频器应用实训变频器参数设置、变频运行操作等5. 电气与PLC 技术应用实训电动机起停把握、电动机调速把握、皮带输送机把握等36. 自动把握技术教学与实训工作流程把握等7. 机电一体化及电气设备安装技术应用实训接近开关应用、传动装置同轴度的调整、传感 器安装与位置调整、上料装置的安装与调试、皮带输送机的安装与调整、物件分拣设备的安装与调试、机械手的自动把握、皮带输送机的自动把握、自动生产线的安装与调试、机电一体化设备的自动把握等8. 系统维护与故障检测实训七、留意事项1. 使用时先将气泵翻开,运行一段时间后自动关闭。将实训平台上的导气管接入气泵中。2. 本实训平台PLC 单元带有DC24V 直流电源输出端子，上电后检查电源输出是否正常。3. 将三相沟通电源通过三相电源线连到模型上，翻开空气开关，即可给模型电源模块上电。4. 接线完毕，检查无误后，才可通电，严禁带电插拔。5. 实训始终，模型上要保持干净，不行任凭放置杂物，特别是导电的工具和多余的导线等， 以免发生短路等故障。6. 实训完毕，应准时关闭电源开关，并准时清理实训台面，整理好连接导线并放置规定的位置。7. 假设发生不能上电，请检查电源模块上保险丝是否完好。8. 假设不能排解故障请联系售后效劳，在无把握时请勿任凭改动模型构造。有手和机械手抓料机械手抓料其次章 THJDME-1 型 光机电一体化实训考核装置机构说明一、整机工作流程机械手放物料机械手臂旋转传送和分拣机构二、工作原理按下启动按扭SB1 后，系统正常标志绿色指示灯亮，PLC 启动送料电机驱动放料盘旋转， 物料由送料槽滑到物料提升位置，物料检测光电传感器开头检测；假设送料电机运行 4 秒钟后， 物料检测光电传感器仍未检测到物料，则说明送料机构已经无物料，这时停机并报警，同时红 色指示灯亮。当物料检测光电传感器检测到有物料，将给 PLC 发出信号，由 PLC 驱动上料单向电磁阀上料，机械手臂伸出手爪下降抓物料，然后手爪提升臂缩回,手臂向右旋转到右限位,手爪下降将物料放到传送带上,传送带输送物料，传感器则依据物料性质(金属和非金属)，分别由 PLC 把握相应电磁阀使气缸动作，对物料进展分拣。最终机械手返回原位重开头下一个流程。按下停顿按钮SB2，系统停顿，绿色指示灯灭；上料单元及机械手马上复位，传送带传送完最终一个物料后停顿。三、送料机构物料滑槽放料转盘驱动电机物料检测传感器提升气缸磁性传感器提升台1. 放料转盘：转盘中共放两种物料，一种金属物料、一种非金属物料。2. 驱动电机：电机承受 24V 直流减速电机，转速 10r/min，转矩 30kg/cm；用于驱动放料转盘旋转。3. 物料滑槽：放料转盘旋转，物料相互推挤趋向入料口，物料则从入料口顺着滑槽落到提升台上。4. 提升台：将物料和滑槽有效分别，并确保每次只提升一个物料。5. 物料检测传感器：物料检测为光电漫反射型传感器，主要为 PLC 供给一个输入信号，假设有物料在提升台上，就会驱动提升气缸提升物料；假设运行中，光电传感器没有检测到物料并保持 4 秒钟，则让系统停机然后报警。6. 磁性传感器：用于气缸的位置检测。检测气缸伸出和缩回是否到位，为此在前点和后点 上各一个，当检测到气缸准确到位后将给 PLC 发出一个信号。磁性传感器接线时留意。蓝色接GND，棕色经过负载接PLC 输入端。棕色接“+”，蓝色接“-”。7. 提升气缸：提升气缸使用的是单向电控气阀。当电控气阀得电，物料提升台上升，当电控气阀断电，则物料提升台下降。6四、机械手搬运机构双杆气缸手爪提升气缸磁性传感器磁性传感器缓冲器手爪接近传感器调速阀旋转气缸安装支架1. 整个搬运机构能完成四个自由度动作，手臂伸缩、手臂旋转、手爪上 下、手爪紧松。2. 手爪提升气缸：提升气缸承受双向电控气阀把握，气缸伸出或缩回可任意定位。3. 磁性传感器：检测手爪提升气缸处于伸出或缩回位置。接线留意棕色接“+”、蓝色接 “-”。4. 手爪：抓取物料由单向电控气阀把握，当单向电控气阀得电，手爪夹紧磁性传感器有信号输出，指示灯亮，单控气阀断电，手爪松开。5. 旋转气缸：机械手臂的正反转，由双向电控气阀把握。6. 接近传感器：机械手臂正转和反转到位后，接近传感器信号输出。接线留意棕色接“+”、蓝色接“-”、黑色接输出。7. 双杆气缸：机械手臂伸出、缩回，由双向电控气阀把握。气缸上有装有两个磁性传感器， 检测气缸伸出或缩回位置。 接线留意棕色接“+”、蓝色接“-”。8. 调速阀：调整旋转气缸的转动速度和力度，同时也可调整提升气缸的伸缩速度和力度。9. 缓冲器：旋转气缸高速正转和反转到位时，起缓冲速作用。7五、物料传送和分拣机构落料口落料光电传感器推料一气缸电容式传感器电感式传感器金属料槽塑料料槽支架传送带推料二气缸三相低速电动机1. 落料光电传感器：检测是否有物料到传送带上，并给PLC 一个输入信号。接线留意棕色接“+”、蓝色接“-”、黑色接输出。2. 落料口：物料落料位置定位。3. 金属料槽：放置金属物料。4. 塑料料槽：放置非金属物料。5. 电感式传感器：检测金属材料，检测距离为25mm接线留意接“+”、蓝色接“-”、黑色接输出棕色。6. 电容式传感器：用于检测非金属材料，检测距离为 38mm接线留意接“+”、蓝色接“-”、黑色接输出棕色。7. 三相低速电动机：驱动传送带转动，由变频器把握。8. 推料气缸：将物料推入料槽，由单向电控气阀把握。8六、气动原理本装置气动主要分为两局部：1. 气动执行元件局部有单出杆气缸、单出双杠气缸、旋转气缸。2. 气动把握元件局部包括单控电磁换向阀、双控电磁换向阀、磁性限位传感器。七、气缸、气爪、电控阀使用1. 气缸示意图调速阀棕色“+”，蓝色“”气缸缩回限位接气管气缸伸出限位注：气缸的正确运动使物料到达相应的位置，只要交换进出气的方向就能转变气缸的伸出缩回运动，气缸两侧的磁性开关可以识别气缸是否已经运动到位。2. 双向电磁阀示意图9驱动线圈气动接头驱动线圈注：双向电控阀用来把握气缸进气和出气，从而实现气缸的伸出、缩回运动。3. 单向电磁阀示意图气动接头驱动线圈单向电磁阀示意图注：单向电控阀用来把握气缸单向运动，实现气缸的伸出、缩回运动。与双向电控阀区分在双向电控阀初始位置是任意的可以把握两个位置，而单控初始位置是固定的只能把握一个方向。104. 气动手爪把握示意图：注：上图中手爪夹紧由单向电控气阀把握,当电控气阀得电,手夹紧.当电控气阀断电后， 手爪张开。11第三章 THJDME-1 型 光机电一体化实训考核装置电气把握说明一、电气电路组成本装置电气局部主要有电源模块、按钮模块、可编程把握器模块、变频器模块、三相减速电动机、接线端子排等组成。全部的电气元件均连接到接线端子排上，通过接线端子排连接到安全插孔，由安全接插控连接到各个模块，提高实训考核装置的安全性。二、模块说明及示意图1. 公用模块电源模块：三相电源总开关带漏电和短路保护、保险丝。单相电源插座用于给外部设备供电，模块之间电源承受安全导线连接。按钮模块：供给多种不同功能的按钮和指示灯DC24V。变频器模块：欧姆龙 3G3JV-AB004 把握传送带电机转动。全部功能端全部引出。2. 可选模块PLC 模块：1三菱主机为FX1N-40MR-001内置开关量 I/O24 路开关量输入/16 路继电 器 输 出 ； 2 西 门 子 主 机 为CPU224AC/DC/RLY 内置数字量I/O14 路数字量输入/10 路数字量输出数字量扩展模块 EM2238 路数字量输入/8 路数字量输出；3欧姆龙主机CPM2AH-40CDR-A 内置开关量 I/O24 路开关量输入/16 路继电器输出，机箱内装有24V/5A 的开关电源为系统供给直流24V 电源。12三、端子接线图15直 流 电 源+4输 入8V227机 W 06流电 95交 V 85U757655+直 流 电 源4 2V 输 入2D665。54“端“直 流 电 源NG 输入 2N2直 流 电 源D 输入5GN2直 流 电 源D 输入4GN2直 流 电 源D 输入3G2子5用端 4 35备 3 25215105应M端对应子子。对“端“端端接应“+出“对接推 料二 缩 回 限 位 传 感器正29输 。 子 。 脚推 料二 伸 出 限 位 传 感器正104“示 “端 “ 312表 端 “ 端 器黑 对 端 对 继4推 料一 缩 回 限 位 传 感器正 02推 料一 伸 出 限 位 传 感器正 91直 流 电 源输入8+42 V44直 流 电 源输入72V色 应 接 应 电； 子制 子 ，端 控 端 “推 料二 电 容 式 传 感器 输 出8直 流 电 源4 V 输入 64D“ “为 “ DN1+ 2GV 接 色 接 G“推 料一 电 感 式 传 感器 输 出 71直 流 电 源+ 4 V 输入 54“接 “+棕 个 接2“ “和 一 端直 流 电 源DN 输入 4“- 示 色 另 “-传 送 带 入 料 光 电 传 感器 输 出 61G示 表 红 ， “气 动 手 爪 传 感器正 514直 流 电 源DNG 输入 34直 流 电 源DN 输入 24表 色 、 “ 脚4；“器色 棕 色 DNG 1蓝绿手 爪 下 降 限 位 传 感器正1G1； “D， 接 电手 爪 提 升 限 位 传 感器正3推 料 气 缸二 单 向 电 控 阀4“ NG“ 端 继10V4“接 DN 共 ，气 动 手 臂 缩 回 传 感器正 21推 料 气 缸一 单 向 电 控 阀4+2 “G 公 制示19“接 -“接 示 控气 动 手 臂 伸 出 传 感器正1手 爪 夹 紧 单 向 电 控 阀3+“ 示 端 表 器旋 转 右 限 位 传 感器 输 出旋 转 左 限 位 传 感器 输 出上 料 气 缸 提 升 限 位 传 感器正上 料 气 缸 下 降 限 位 传 感器正上 料 上 限 位 光 电 传 感器 输 出上 料 下 限 位 光 电 传 感器 输 出N直 流 电 源DG10手 爪 提 升 上 升双 向 电 控 阀 839手 爪 提 升下 降双 向 电 控 阀 738气 动 手 臂 缩 回双 向 电 控 阀 637气 动 手 臂 伸 出双 向 电 控 阀 536旋 转 气 缸正 转双 向 电 控 阀 43旋 转 气 缸 反 转双 向 电 控 阀350输入4提 升 物 料 单 向 电 控 阀输入3报 警及 红 色 指 示 灯 信 号正输 入2正 常 绿 色 指 示 灯正输 入1转 盘 电 机正23“ 表 共 根 电色 公 一 继表 蓝 示 中 间色 ： 表 其 中棕 线 色 ， 过： 出 黑 根 通线 引 ： 两 ： 出 器 线 ： 线引 感 出 线 出器 传 引 出 引感 关 的 引 机传 开 灯 阀 电电 性 号 控 盘光 磁 信 电 转直 流 电 源DN31. . . .GV+直 流 电 源4 2直 流 电 源4 V1： 23注29备3 4 5+ 2四、变频器的根本使用1、实训目的通过完成变频器使用实训，把握 3G3JV 系列变频器的参数设置和使用方法。2、实训内容1. 参数设置2. 端子排把握电机运行3、实训步骤3.1 系统上电3.1.1 把 220V 电源线接到变频器电源插座上。3.1.2 将电源开关翻开，变频器上电。3.2 变频器使用3.2.1 设置变频器为端子排操作模式，检测电机运行状态。依据以上设置步骤，设置以下参数a)恢复变频器为工厂设置值。n01=8恢复到出厂设定n32=0.1电机额定电流b) V/F 模式设定n10=255 最大电压n11=50.0 最大电压频率n13=220 中间输出频率电压n14=0.0 最低输出频率n15=1最低输出频率电压c) V/F 运转指令选择n02=1 把握电路的端口区把握有效n03=1 频率指令 1n21有效n05=1 把握电路的端口区把握n06=1 把握台的STOP/RESET 键无效n16=1.0 加速时间n17=1.0 减速时间n21=50.0运行频率以上各参数的具体含义请查看光盘中PDF 文档说明完成设置后按“确定”键，使“FREF”灯点亮。3.3 连接导线3.3.1 依据下表所示，连接实训导线。变频器输入端子S1SC自锁按钮S1 S1常开端一端S1常开端另一端功能启动信号公共端3.3.2 导线连接完成后，按下“S1” 自锁按钮，变频器启动，以n1.07设置的频率百分比运行，调整变频器旋钮可调整输出频率。4.变频器端子功能表变频器输入名称功能输出端子S1正转/停顿ON 时正转、OFF 时停顿S2多功能输入端子 1在 N36 设定反转/停顿S3多功能输入端子 2在 N37 设定外部特别：A 接点S4多功能输入端子 3在 N38 设定(特别复位)S5多功能输入端子 4在 N39 设定(多段速度指令 1)SC挨次输入公共端S1S5 用公共端FS频率指令电源频率指令用电源FR频率指令输入频率指令用输入端子FC频率指令公共端频率指令用公共端RPNCNCR+NCNCR-NCNCS+NCNCS-NCNCAM模拟监控器输出在 N44 设定输出频率AC模拟监控器输出公共端AM 公共端MA多功能接点输出A在 N40 设定MB多功能接点输出BMC多功能接点输出公共端MA，MB 用公共端5.变频器标准接线图18五、系统把握实训1、实训目的通过完成综合把握实训，把握挨次把握、左移指令的综合运用。2、实训内容完成综合把握实训，观看系统运行状况。3、实训步骤3.1 系统上电3.1.1 把 380V 电源线接到电源插座上。3.1.2 将空气开关打到“开”位置，系统电源模块上电。3.1.3 PLC 模块、变频器模块需要供电时，通过安全护套线接入沟通220V 电源。3.1.4 装置平台上系统需要供电时，由PLC 模块供给 DC24V 电源。平台接线区，三处直流供电区需短接。3.2 系统连线：依据下表所示，连接实训导线输入局部：序号端子功能描述三菱西门子欧姆龙备注1. SB1 系统启动X0I0.000002. SB2 系统停顿X1I0.100013. SQP11 上料下限位光电传感器X2I0.200024. SQP12 上料上限位光电传感器X3I0.300035. SCK11 上料气缸下降限位传感器X4I0.400046. SCK12 上料气缸提升限位传感器X5I0.500057. SQP21 旋转左限位传感器X6I0.600068. SQP22 旋转右限位传感器X7I0.700079. SCK21 气动手臂伸出传感器X10I1.0000810. SCK22 气动手臂缩回传感器X11I1.1000911. SCK23 手爪提升限位传感器X12I1.2001012. SCK24 手爪下降限位传感器X13I1.3001113. SCK25 气动手爪传感器X14I1.4010014. SQP31 传送带入料光电传感器X15I1.5010115. SQP32 推料一电感式传感器X16I2.0010216. SQP33 推料二电容式传感器X17I2.1010317. SCK31 推料一伸出限位传感器X20I2.2010418. SCK32 推料一缩回限位传感器X21I2.3010519SCK33 推料二伸出限位传感器X22I2.40106SCK34 推料二缩回限位传感器X23I2.50107序号端子功能描述三菱西门子 欧姆龙备注1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.11.12.13.14.19.20.输出局部：S1 变频器运行Y0Q0.01000M 转盘电机Y1Q0.41001HL 正常绿色指示灯Y2Q0.51002BJ 报警红色指示灯及信号Y3Q0.61003YV1 提升物料Y4Q0.71004YV21 旋转气缸反转Y5Q1.01005YV22 旋转气缸正转Y6Q1.11006YV31 气动手臂伸出Y7Q2.01007YV32 气动手臂缩回Y10Q2.11100YV41 手爪提升气缸下降Y11Q2.21101YV42 手爪提升气缸上升Y12Q2.31102YV5 手爪夹紧Y13Q2.41103YV6 推料气缸一Y14Q2.51104YV7 推料气缸二Y15Q2.61105电源及公共端局部系统低入高出：序号端子功能描述三菱西门子欧姆龙备注1. 总电源沟通 220V 输出 经过急停按钮的常闭触点，连接到PLC 挂箱、U、V、W 任意相 变频器挂箱的沟通 220V 输入的L 端2. 总电源沟通 220V 输出 连接到 PLC 挂箱、变频器挂箱的沟通 220V 输3.N 零线PLC 模块的+24V 端PLC 模块的GND 端入的N 端DC 输出 输出 COM1 输入 1M4M 输入COMCOM5输出 2L5L输出COM1COM54.DC 输出输入COM5.变频器公共端SC输出COM0输出 1L输出COM06.SB1、SB2 常开公共端 PLC 模块的DC 输出GND 端7. PLC 模块的+24V 端DC输出 端子接口板：信号输入区 2 处+24V、输出区 1处+24V相邻的一样端子已连接8. PLC 模块的GND 端DC输出 端子接口板：信号输入区2 处GMD、输出区 1 处 GND相邻的一样端子已连接9.变频器U、V、W 输出 沟通电机的U、V、W 输入3.2 编制程序3.2.1 依据使用的PLC 主机，在上位机上运行相应的编程软件。3.2.2 下载程序到PLC 中，将PLC 至“RUN”状态。4、把握要求按下启动按扭SB1 后，系统正常标志绿色指示灯亮，PLC 启动送料电机驱动放料盘旋转， 物料由送料槽滑到物料提升位置，物料检测光电传感器开头检测；假设送料电机运行 4 秒钟后， 物料检测光电传感器仍未检测到物料，则说明送料机构已经无物料，这时停机并报警，同时红 色指示灯亮。当物料检测光电传感器检测到有物料，将给 PLC 发出信号，由 PLC 驱动上料单向电磁阀上料，机械手臂伸出手爪下降抓物料，然后手爪提升臂缩回,手臂向右旋转到右限位,手爪下降将物料放到传送带上,传送带输送物料，传感器则依据物料性质(金属和非金属)，分别由 PLC 把握相应电磁阀使气缸动作，对物料进展分拣。最终机械手返回原位重开头下一个流程。按下停顿按钮SB2，系统停顿，绿色指示灯灭；上料单元及机械手马上复位，传送带传送完最终一个物料后停顿。5系统运行样例程序，参考配套技术光盘。六、三菱 PLC 把握原理图22七、西门子 PLC 把握原理图23八、欧姆龙 PLC 把握原理图24附录一：THJDME-1 型 光机电一体化实训考核装置元件接线图25附录二：THJDME-1 型 光机电一体化实训考核装置 装配图0仪教煌天29构架机托拣块分模和送传料物构机运搬手械机构灯机桌号料材信送型缸斗气料升提栓机螺电装安柱支柱器支感传灯号信缸器气感转传 器旋式 冲缸感 缓气电杆双栓器螺感装传器安式冲感缓电缸手气械升机提机动电带送传槽料落缸气器料感推传容电器感传感电器感传电光