桁架机械手综合训练指导书.docx

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1、桁架机械手综合训练指导书第一章 设备整体说明1.1 设备外观实训装置整体外观图现场图片替换1.2 设备概述桁架机械手实训装置元器件主要由伺服电机可选配同功能不同厂家伺服、电磁阀、伸缩气缸、滚轴丝杆、传感器等组成。装置掌握系统承受西门子S7-1200PLC可选配同功能不同厂家 PLC,设备主要功能通过 PLC 掌握伺服电机来实现左右 X 轴、上下 Z 轴的高精度定位，结合气动机构实现工件的物料搬运功能；可以完成垂直平面内简单运动轨迹的掌握，使实训内容与生产实际更加接近。适合高等院校“机电工程系”自动化课程的教学/实训。开放式教学、在提升趣味性的同时提高学生动手力量是产品的优势；轻松、美观、易学习

2、是产品的特色。1.3 设备特点1. 装置由铝型材、高强度钣金制作，外表高亮度银色硬质氧化；2. PLC 掌握端口对外开放；3. 用 PLC 实现对伺服电机的掌握；4. 承受伺服电机实现高精度定位的运动掌握；5. 表达丝杆传动在实际生产中的应用；6. 运用了气动回路掌握技术、很好的表达气压传动在实际生产中的运用；7. 可选配上位机触摸屏、电脑等对硬件检测及程序校验；8. 承受铝材加工，不生锈、轻松、美观；9. 学习趣味性，耐用、直观。1.4 设备工程通过配置的设备部件：PLC、传感器、滚轴丝杆、按钮开关、中间继电器、气缸、电磁阀、气管、导线等，可完成以下机电设备安装和机电一体化技术的工作任务：1

3、. 传感器的安装与调试；2. 直线滑轨、滚轴丝杆的安装与调试；3. 气动元件的安装与调试；4. 伺服电机及驱动器的安装与调试；5. PLC 掌握器与外围电器元件的安装与调试。1.4.1 传感器的安装与调试 电感开关的接线方式、感应材质距离及输出电压的正负 光电对射开关的接线方式、感应材质距离及输出电压的正负 传感器在滚轴丝杆有效行程内的安装与感应1.4.2 直线滑轨、滚轴丝杆的安装与调试 滚轴丝杆与电机的连接及固定 直线滑轨的安装及作用 运动掌握中其他部件的安装及应用1.4.3 气动元件的安装与调试气动元件间的管路连接 气动方向掌握回路的安装 气动三联件又称气源处理装置的安装与应用 气动夹爪在

4、实际生产中的应用1.4.4 伺服电机及驱动器的安装与调试 伺服电机及伺服驱动器的安装与接线方法 伺服驱动器的参数调整 伺服电机在机械设备运动掌握中的应用1.4.5 PLC 可编程掌握器的应用 学习 PLC 的接线方法 学习 PLC 规律编程 学习 PLC 脉冲输出掌握 学习 PLC 掌握器在自动化机械中的应用1.5 设备配置桁架机械手实训装置配置了可编程掌握器PLC、电器掌握装置、驱动器掌握、传感器掌握、机械手模块等实训机构。整个装置为模块化构造供给开放式实训平台。1.6 技术参数1、输入电源：AC22010%；2、掌握电压 : DC24V;3、整机功率：1KW;4、气源压力：0.75MPa；

5、6、承受高绝缘的安全型插座及带绝缘护套的高强度安全型试验导线；7、安全保护措施：具有接地保护、漏电保护等功能，安全性符合相关的国家标准。其次章 桁架机械手机构说明2.1 工作原理初次上电后，装置进展复位过程，桁架搬运机械手处于零位光电开关发出信号。在按钮模块上按下启动按钮，由 PLC 程序触发伺服电机驱动器使仓储机械手运动。2.3 机械手搬运模块2.3.1 构造说明 步进电机 1：用于驱动左右来回移动； 伺服电机 2：用于驱动上下来回移动； PX1:电感式接近开关,用于检测左右移动限位,当手移动到最左方时,PX1 发出左方限位信号； PX2: 电感式接近开关,用于检测零点限位,当回零到最达时,

6、PX2 发出回零完成限位信号； PX3: 电感式接近开关,用于检测左右移动限位,当手移动到最右方时,PX3 发出右方限位信号； PX4: 扁平式接近开关,用于检测上下移动限位,当手移动到最下方时,PX4 发出下方限位信号； PX5: 扁平式接近开关,用于检测零点限位,当回零到最达时,PX5 发出回零完成限位信号； PX6: 扁平式接近开关,用于检测上下移动限位,当手移动到最上方时,PX6 发出上方限位信号；设定工作流程：在按钮模块上按下启动按钮，由 PLC 程序触发步进电机驱动器使仓储机械手运动。2.3.2 PLC 参考程序具体 PLC 程序请见虚拟仿真电脑2.3.3 气动原理图气动掌握回路作

7、为仓储机械手出入库机构的执行机构，由 PLC 掌握工件出入库的功能。电路接线及气动掌握回路的工作原理如以下图所示：(JL-811 气动原理图)增加二位五通电磁阀说明2.4 调试重点l 在安装伺服电机时，要保持与滚珠丝杆的同轴度，避开电机运转不畅。l 认真阅读步进电机驱动器说明书，了解驱动器的工作原理，做到相关参数能正常设置。l 全部限位开关都要做到有信号灯亮显示，无信号灯灭不显示。2.5 调试运行在编写、传输、调试程序过程中，能进一步了解把握设备调试的方法、技巧及留意点，培育严谨的作风。1） 在下载、运行程序前，必需认真检查程序。在检查程序时，重点检查： 各个执行机构之间是否会发生冲突，承受了

8、什么样措施避开冲突，同一执行机构在不同阶段所做的动作是否区分开了。2） 只有在认真、全面检查了程序，并且再也查不出错误的时候，才可以运行程序，进展实际调试，不行以在不经过检查的状况下直接在设备上运行所编写的程序，假设程序存在问题，很简洁造成设备损毁和人员损害。3） 在调试过程中，认真观看执行机构的动作，并且在调试运行记录表中做好实时记录，作为分析的依据，来分析程序可能存在的问题。假设程序能够实现预期的掌握功能，则应当多运行几次，检查运行的牢靠性以及进展程序优化。4） 总结阅历，把调试过程中遇到的问题、解决的方法记录下来。5） 在运行过程中，应当在现场设备时刻留意运行状况，一旦发生执行机构相互冲

9、突大事，应当准时实行措施，如急停、切断执行机构掌握信号、切断气源和切断总电源等，以避开造成设备的损毁。2.6 故障诊断在调试程序过程中，会遇到一些常见问题，下面列举一些常见问题解决方法： 1为什么按下启动按钮，设备并未开头运行？a.查看 PLC 电源是否翻开，PLC 是否为 RUN 状态； b.查看设备处在一个什么工作状态；c.查看设备急停是否已旋上来； d.气源气压是否满足条件；d.假设以上状况都没有消灭，则重下载 PLC 程序，依据实际状况推断。2为什么设备不能正常回零？a. 查看 PLC 处于 Stop/Run 的工作状态假设为 Stop 需拨至 Run；b. 查看 X、Z 轴是否在两个

10、极限为之间假设不在需要人工手动将 X、Z 轴移动到两限位之间；c. 假设以上状况都没有消灭，则重下载 PLC 程序，依据实际状况推断。第三章 设备电气掌握说明(三天综合训练内容)3.1 电器掌握模块全部模块可单独与其它工作模块组合使用到达不同的组合方式，满足不同的功能组合需求。全部的工作模块的电器组件连接线方式为:。当中每个工作模块的组件接线端与对应的每一个接线端口都进展明确的标号，在接入上时承受外开放式接线端子、这样从集装接线端引接过来的各个连接线可以轻松的接入到上可自行任意的连接和更换，丛而使得整套系统相对简单的线路变得简洁、清楚而且具有很好敏捷性和开放性。系统掌握线由通过连接线与进展连接

11、，这就使得 PLC 与工作模块上的组件进展连接时是可以自由选择3.1.1 电气电路组成电气电路由电源、PLC 输入/出、步进电机输入/出、按钮、继电器组成，面板全部接口均与下方的元器件对应连接，在使用时选择正确的接线方法连接即可。由于面板上的掌握元件接口都是直接从电气元件中接出，所以在使用时需先充分阅读各个元器件的硬件接线方法和使用方法。请勿盲目接线，以防错误接线造成对元件不行逆转的损坏。3.1.2 电气模块组成掌握面板：此面板用于设备开放端口与掌握面板之间的连接及操作。开放端口： 起到一个集成转接作用，在站点上的每一个模块全部需连接元件的连接线必需经过此处进展转换成可与掌握面板连接的端口。面

12、板中全部端口都有与它对应的接线端子，这样大大削减了在实训过成中多而简单的线路，使得每一个电气元件的连接线都以开放形式陈设在外。与掌握面板连接时只需通过专用连接线进展对号连接即可。连接导线: 用于将各个电器元件之间电源与信号连接,装置配置有0.4M、0.6M、1M多种不同颜色和长度的导线,依据需要进展选择应用。3.2 警示灯警示灯承受外径 60 的标准型产品，有点亮和常亮型两系列可供选择，指示灯与蜂鸣器可同步工作，也可独立工作。外壳承受优良性能的工业塑料，增加了耐用性，安全性，直交型棱镜设计，有较好散光性。报警器还承受底座式固定， 特别连接设计，具备了肯定的抗震功能。光源类型承受发光二极管和白炽

13、灯两种。还可按实际需求，调整固定杆长度和构造层次，个体之间连接严紧，外形美观。警示灯可用于多种多样的机器及报警监视等各种警示监控场所。接线说明：1、警示灯为 DC24V 供电，不要在其它超压或欠压电源中使用。使用前认真阅读报警灯使用说明2、警示灯共有绿色和红色两种颜色。引出线五根，其中并在一起的两根粗线是电源线红线接“+24” ，黑红双色线接“GND” ，其余三根是信号掌握线棕色线为掌握信号公共端，假设将掌握信号线中的红色线和棕色线接通，则红灯闪耀，将掌握信号线中的绿色线和棕色线接通，则绿灯闪耀3.3 电磁阀电磁阀所带手控开关有锁定LOCK和开启PUSH2 种位置。在进展设备调试时，使手控开关

14、处于开启位置，可以使用手控开关对阀进展掌握，从而实现对相应气路的掌握，从而实现对相应气路的掌握，以转变冲压缸等执行机构的控制，到达调试的目的。单控电磁阀原理图单向电控阀用来掌握气缸单个方向运动，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随便掌握两个位置，而单控阀初始位置是固定的只能掌握一个方向。双电控电磁阀与单电控电磁阀的区分在于：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，而对于双电控电磁阀，在两端都无电控信号时，阀芯的位置是取决于前一个电控信号。电磁阀组：物料分拣单元的旋转气缸、双联气缸、升降气缸、气动手爪以及分料槽的推料气缸，用 7 个

15、二位五通的带手控开关的单电控电磁阀掌握，这 7 个掌握阀集中安装在带有消声器的汇流板上，如以下图所示。这 7 个阀分别对旋转气缸、双联气缸、升降气缸以及分料仓的推料气缸的气路进展掌握，以转变各自的动作状态。电磁阀消声器汇流板电磁阀组实物图3.4 气源处理组件三联件气源处理组件及其回路原理图分别如以下图所示：气源处理组件是气动掌握系统中的根本组成器件，它的作用是除去压缩空气中所含的杂质及分散水，调整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，应留意常常检查过滤器中分散水的水位，在超过最高标线以前，必需排放，以免被重吸入。压力调整旋钮手调式截气阀压

16、力表出气接头进气接头消声器过滤及枯燥系统气源处理组件实物图供油器气源处理组件的气动原理图气源处理组件输入气源来自空气压缩机，所供给的压力为 0.61.0MPa, 输出压力为 0.60.8MPa 可调。输出的压缩空气通过快速三通接头和气管输送到各工作单元，供给它们的工作气源。3.5 单向节流阀在气压传动系统中，有时需要掌握气缸的运动速度，有时需要掌握换向阀的切换时间和气动信号的传递速度；这些都需要调整空气的流量来实现。流量掌握阀是通过转变阀的通流截面积来实现流量掌握的元件。流量掌握阀包括节流阀、单向节流阀、排气节流阀和快速排气阀等。安装上节流阀的气缸为了使气缸的动作平稳牢靠，气缸的作用气口都安装

17、了限出型气缸节流阀。气缸节流阀的作用是调整气缸的动作速度。节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可以将管连接好了，使用时格外便利。上图是安装了带快速接头的限出型气缸节流阀的气缸外观。节流阀连接和调整原理示意该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整原理示意图， 当调整节流阀 A 时，是调整气缸的伸出速度，而当调整节流阀B 时，是调整气缸的缩回速度。气缸的正确运动使物料分到相应的位置，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。3.6 伺服电机驱动器使用说明第四章 设备传感器说明4.1 电感式接近开关电感

18、式接近开关属于一种有开关量输出的位置传感器，它由 LC 高频振荡器和放大处理电路组成，利用金属物体在接近这个能产生电磁场的振荡感应头时， 使物体内部产生涡流。这个涡流反作用于接近开关，使接近开关振荡力量衰减， 内部电路的参数发生变化，由此识别出有无金属物体接近，进而掌握开关的通或断。这种接近开关所能检测的物体必需是金属物体。工作流程图如下所示：电感式接近开关工作原理图在实训装置中用到的电感式接近开关，它呈圆柱形外面是 M12 螺蚊，探测头能检测距离约 5mm，当检测到有金属物体是时指示灯亮起。开关性能：1. 检测距离：15mm2. 工作电压：DC24V3. 工作电流：5mA4. 响应频率：50

19、00HZ5. 输出驱动电流：100 mA，感性负载 50 mA6. 温度范围：1070 接线说明：1. 该传感器为 DC24V 供电，不要在其它超压或欠压电源中使用使用前认真阅读传感器使用说明。2. 该传感器为三线制接近开关，在使用时必需是棕色导线一端接在 24V+端子上，蓝色导线一端接在 24V-端子上，黑色导线一端接到可编程掌握器输入端。当检测有信号发生时，开关接通。3. 传感器棕蓝导线端确定不能同时直接接在电源的“+”或“-”极上，这样当开关有信号发生时会产生短路，烧毁传感器或电源。(具体请参阅该型号传感器使用说明书)。4.2 扁平式接近开关扁平式接近开关亦称无接触开关，无触点行程开关。

20、它由振荡器和整形放大器组成，振荡器起振后在开关的感应头上产生一个交变的磁场，当金属接近感应区时，在金属体内产生涡流，从而吸取了振荡器的能量，使振荡器停振，由整形放大器转换成电信号，由而到达检测的目的。在实训装置中用到的扁平式接近开关，它呈扁平状，尾端两孔用来固定开关， 开关头部为感应区，感应区能检测到的距离约 5mm，当检测到有金属物体是时指示灯亮起。开关性能：1. 检测距离：15mm2. 工作电压：DC24V3. 工作电流：5mA4. 响应频率：5000HZ5. 输出驱动电流：100 mA，感性负载 50 mA6. 温度范围：1070 接线说明：1、该传感器为 DC24V 供电，不要在其它超

21、压或欠压电源中使用使用前认真阅读传感器使用说明。2. 该传感器为三线制接近开关，在使用时必需是棕色导线一端接在 24V+端子上，蓝色导线一端接在 24V-端子上，黑色导线一端接到可编程掌握器输入端。当检测有信号发生时，开关接通。3. 传感器棕蓝导线端确定不能同时直接接在电源的“+”或“-”极上，这样当开关有信号发生时会产生短路，烧毁传感器或电源。(具体请参阅该型号传感器使用说明书)。4.3 限位式接近开关限位式接近开关亦称无接触开关，无触点行程开关。它由振荡器和整形放大器组成，振荡器起振后在开关的感应头上产生一个交变的磁场，当金属接近感应区时，在金属体内产生涡流，从而吸取了振荡器的能量，使振荡

22、器停振，由整形放大器转换成电信号，由而到达检测的目的。限位式接近开关实物图在实训装置中用到的限位式接近开关，它呈扁平状，突出局部为感应区，探测头能检测到的距离约 05mm，当检测到有物体时指示灯亮起，黑色信号线发生信号变化。开关性能：1. 检测距离：15mm2. 工作电压：DC24V3. 工作电流：5mA4. 响应频率：5000HZ5. 输出驱动电流：100 mA，感性负载 50 mA6. 温度范围：1070 接线说明：1、该传感器为 DC24V 供电，不要在其它超压或欠压电源中使用。2、传感器为三线制接近开关，使用时必需正确连接传感器 正、负 极连接线， 黑色信号线接入可编程掌握器输入端口。

23、3、传感器黑色信号线不能直接接在电源的“+”“-”极上，这样当开关有信号发生时会产生短路，烧毁传感器或电源。(具体请参阅该型号传感器使用说明书)4.4 磁感应开关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。假设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，就可以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 的自动掌握中，可以利用该信号推断推料及顶料缸的运动状态或所处的位置，以确定工件是否被推出或气缸是否返回。在传感器上设置有 LED 显示用于显示传感器

24、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可以调整，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。用磁性开关来检测活塞的位置，从设计、加工、安装、调试等方面，都比使用其它限位开关方式简洁、省时。而且响应速度快，动作时间为 1.2ms；耐冲击， 冲击加速度可达 300/2；无漏电流存在。但触点电阻小，一般为 50200 毫欧， 吸合功率小，过载力量较差，只适用于低压回路。CS1-S 实物图 接线说明：1. 安装时，不得让开关受过大的冲击力，如将开

25、关抛扔等；2. 不要把连接导线与动力线如电动机等、高压线并在一起；3. 该传感器为二线制接近开关，在使用时必需是一端接在触发电源，另一端接在可编程掌握器的输入端口；如：当 PLC 输入 COM 端接“24V-”时，电感式接近开关的“24V+”线接在电源的 24V+极，另一端则接到可编程掌握器输入端。当检测有信号发生时，开关接通。4. 带指示灯的有触点磁性开关，当电流超过最大电流时，发光二极管会损坏； 假设电流在规定范围以下，发光二极管会变暗或不亮。第五章 桁架机械手两轴联动实训一、试验目的1. 了解常用电器元件的使用。2. 了解步进和伺服电机的使用。3. 生疏 PLC 掌握。4. 体会桁架机械

26、手的搬运过程。二、试验器材1. 桁架机械手实训装置 1 套。2. 多心电缆线一根。3. 一字螺丝刀小一只。三、试验原理PLC 依据事先下载的程序来输出高速脉冲到步进驱动器或伺服驱动器，步进驱动器或伺服驱动器使步进电机或伺服电机运转。四、试验步骤1. 依据附表一用多心电缆线连接机构和电路板：2. 如 下 图 插 上 电 源 插 头 ， 推 上 空 开 ， 给 设 备 上 电 ：3. 翻开三联件。4. 如以下图，上电后等待 PLC 初始化完成run 灯常亮绿灯，按下启动按钮，机械手回零完成后，放一个物料到原料仓里，机械手抓取物料到模拟加工进展加工，加工完成后，机械手把加工好的成品放入成品仓。再次放

27、一个物料到原料仓里，机械手将连续上述过程。按下停顿或急停，机械手停顿；急停旋起后或者不再按停顿按钮，此时按下启动，机械手再次运行。5. 实训完毕，关闭电源，整理试验台。5.3 伺服电机掌握实训一、试验目的1. 了解常用电器元件的使用。2. 了解伺服电机的使用。3. 生疏 PLC 掌握。二、试验器材1. 桁架机械手实训装置 1 套。2. 多心电缆线一根。3. 一字螺丝刀小一只。三、试验原理PLC 依据事先下载的程序来输出高速脉冲到伺服驱动器，伺服驱动器使伺服电机运转。四、试验步骤1. 依据附表二用多心电缆线连接机构和电路板：2. 如以下图插上电源插头，推上空开，给设备上电：3. 翻开三联件。4.

28、 如以下图，上电后等待PLC 初始化完成run 灯常亮绿灯，按下启动按钮，机械手回零完成后，放一个物料到原料仓里，机械手抓取物料到模拟加工进展加工，加工完成后，机械手把加工好的成品放入成品仓。再次放一个物料到原料仓里，机械手将连续上述过程。按下停顿或急停，机械手停顿；急停旋起后或者不再按停顿按钮，此时按下启动，机械手再次运行。5. 观看伺服电机掌握过程。6. 实训完毕，关闭电源，整理试验台。5.4 步进电机掌握实训一、试验目的1. 了解常用电器元件的使用。2. 了解步进电机的使用。3. 生疏 PLC 掌握。二、试验器材1. 桁架机械手实训装置 1 套。2. 多心电缆线一根。3. 一字螺丝刀小一

29、只。三、试验原理PLC 依据事先下载的程序来输出高速脉冲到步进驱动器，步进驱动器使步进电机运转。四、试验步骤1. 依据附表三用多心电缆线连接机构和电路板：2. 如以下图插上电源插头，推上空开，给设备上电：3. 翻开三联件。4. 如以下图，上电后等待PLC 初始化完成run 灯常亮绿灯，按下启动按钮，机械手回零完成后，放一个物料到原料仓里，机械手抓取物料到模拟加工进展加工，加工完成后，机械手把加工好的成品放入成品仓。再次放一个物料到原料仓里，机械手将连续上述过程。按下停顿或急停，机械手停顿；急停旋起后或者不再按停顿按钮，此时按下启动，机械手再次运行。5. 观看步进电机掌握过程.6. 实训完毕，关闭电源，整理试验台。