KNT-PJS3机械手综合实训装置实验指导书.doc
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1、1 KNT-PKNT-PJS3JS3 机械手综合实训装置机械手综合实训装置实验实验 指导书指导书 2 目目 录录 使用说明及注意事项使用说明及注意事项 3 3 实验一、实验一、设备的认识设备的认识 4 4 实验二、编程软件的使用实验二、编程软件的使用 2424 实验三、实验三、手动控制手动控制 5050 实验四、实验四、自动自动控制控制 7676 3 使用说明及注意事项使用说明及注意事项 1 1、安全注意事项、安全注意事项 1)上机实训前必须认真仔细阅读实验指导书。 2)严禁散落长发、衣冠不整操作设备。 3)安装设备时注意不要损坏各种阀件及气动元件。 4)请勿使用损坏的插座或电缆,以免发生触电
2、及火灾。 5)安装时请在清洁平坦的位置,以防发生意外事故。 6)请使用额定电压,以防发生意外事故。 7)必须使用带有接地端子的多功能插座,确认主要插座的接地端子有没有 漏电,导电。 8)为了防止机械的差错或故障,请不要在控制器和电磁阀附近放置磁性物 品。 9)设备的安装或移动时,请切断电源。 2 2、使用注意事项、使用注意事项 1)长时间不使用设备时请切断电源。 2)在光线直射, 灰尘, 震动, 冲击严重的场所请勿使用。 3)在湿度较大或容易溅到水的场所, 以及导电器械, 易燃性物品附近请勿 使用。 4)请勿用湿手触摸电源插头.防止触电或火灾。 5)用户在任意分解, 修理, 改造下无法享有正常
3、的保修权利。 6)注意切勿将手以及衣物夹进电机或气缸操作部位。 4 实验一实验一 设备的认识设备的认识 一、实验目的一、实验目的 1、了解 KNT-PJS3 气动机械手实训装置的基本组成及可实现的功能; 2、了解各机械运动执行单元的构造和工作原理; 3、了解电气控制电路的组成及各元气件的功能; 4、了解气动控制回路的组成及各气动元件的功能; 二、实验设备二、实验设备 1、KNT-PJS3 气动机械手实训装置; 2、辅助设备及工具; 三、实验内容三、实验内容 1 1、KNT-P301KNT-P301 气动机械手实训装置简述气动机械手实训装置简述 该装置可自动实现产品的出仓,产品输送,产品的搬运,
4、然后按产品材质 属性分别入仓的功能,实训装置的机械结构设计贴近工业自动化模块化生产线 上的实用气动机械手,实训装置使用的电机、电气控制元件、检测定位传感器 件、气动元件、气动控制元件、压缩空气减压净化器件等都与工业现场使用的 器件相同,实训装置融机械设计制造、电气控制、电机拖动、传感器、气动控 制、PLC 编程及应用技术等在一起,学生可以把以前所学的单科理论知识,在 这里得到全面综合的实践认识,提高实践和动手能力,提高所学技术在生产实 践中的应用水平。 2 2、KNT-P301KNT-P301 气动机械手实训装置的组成气动机械手实训装置的组成 该实训装置主要有机械运动,电气电路,气动回路和实训
5、桌四部分所组成。 如图 1-1 所示。 1)机械运动部分:该部分主要由供料、传送带及材质检测、机械手和堆料 仓四个单元所组成。 2)电气电路部分:该部分主要由断路器、开关电源、PLC、步进电机及驱 动器、直流电机、控制盒、继电器、传感器等所组成。 3)气动回路部分:该部分主要由减压阀与空气过滤器、电磁阀、推料汽缸、 升降汽缸,爪手汽缸等所组成。 5 4)实训桌:实训桌主要有铝型材台面板、铝型材桌脚架和滑轮等所组成。 图图 1-11-1 KNT-PJS3KNT-PJS3 气动机械手实训装置图气动机械手实训装置图 3 3、机械运动部分各单元构造、功能及工作原理、机械运动部分各单元构造、功能及工作原
6、理 机械运动部分各单元的位置分布,如图 1-2 所示。 1)供料单元 a 结构:供料单元是由柱形管铝材供料仓、铝材工件滑道和推料汽缸构成。 6 b 功能:是将工件从供料仓内推到传送带上。 c 工作原理:首先设在供料仓上的工件有无检测传感器检测仓内是否有工 件,如果有工件,推料汽缸动作,汽缸活塞杆伸出将工件沿着滑道推倒传送带 上,然后自动收回,等收到下一个推料命令后,再次动作。 图图 1-21-2 机械运动单元布置图机械运动单元布置图 2)传送带及材质检测单元 a 结构:由皮带传动轮、铝型材传动轮固定杠、皮带、工件阻挡件和材质 检测传装置(电感型接近传感器)等够成。皮带传动轮由直流电机驱动。 b
7、 功能:是将工件传送到机械爪手可以抓到的 位置,同时对工件的材质进 行检测。 c 工作原理:当工件被推到传送带上后,传送带开始运行,皮带托着工件 经过材质检测装置时,检测装置对其材质进行检测,并将检测结果传给主控单 元 PLC,传送带继续运行,直到工件撞到阻挡件传送带停止运行,设在阻挡件 1 2 3 4 7 上的工件检测传感器把工件已到的信息传给主控单元 PLC。 3)机械手 a 结构:由爪手(既气爪) 、升降臂(既升降汽缸活塞杆) 、铝型材制作的 旋转臂(在水平面旋转)等组成。爪手的张合由爪手汽缸驱动,爪手汽缸固定 在升降汽缸活塞杆端头,活塞杆伸缩带动爪手完成上升、下降动作,升降汽缸 固定在
8、旋转臂端头,旋转臂转动同样也带着爪手在水平面上顺时针或逆时针转 动。 b 功能:是将不同材质的工件搬到对应的堆料仓内。 c 工作原理:当主控单元 PLC 接到工件已到位信号,控制旋转臂转动,到 位(工件垂直上方位置)后停止转动,升降汽缸动作爪手开始下降,同时爪手 汽缸动作,爪手张开,到位(适合抓取工件位置)停止下降,爪手汽缸动作, 爪手开始收拢将工件抓牢后升降汽缸动作,爪手抓着工件上升到位后停止上升, 旋转臂开始反向转动,到和该工件材质相对应的堆料仓位(堆料仓垂直上方位 置)后停止转动,升降汽缸再次动作,爪手抓着工件开始下降到位(适合释放 工件位置)后,爪手汽缸动作,爪手张开,工件自然落到堆料
9、仓内。到此机械 手完成了工件搬运任务后,爪手收拢,升降臂上升,旋转臂转动回到初始位置, 准备搬运下个工件。 4)堆料仓 a 结构:由两个铝材加工的柱型管堆料仓和一个铝材加工的工件出仓滑道 所组成。 b 功能:用来堆放两种不同材质的工件。 c 工作原理:机械手将工件搬到柱型管堆料仓上方,爪手松开,工件沿着 管内壁自由落进仓内。 4 4、电气电路部分各器件的功能及作用、电气电路部分各器件的功能及作用 电气电路各电器元件的位置分布图,如图 1-3 所示。 1)小型断路器:实训装置电源总开关,具有漏电、短路和过电流保护功能。 2)开关电源:将交流 220V 转换为直流 24V 供中间继电器、步进电机驱
10、动 器、电磁阀等弱电电路使用。 8 3)继电器:控制电机的输入电源和自动/手动工作模式切换等。 4)PLC:采用西门子 CPU226(6ES7216-2AD23-OXB8)主机模块。 5)步进电机驱动器:采用 SWT-225M 型步进电机驱动器,驱动旋转臂的驱 动电机 M2。 6)接线端子:连接各电器元件的接线端作为转接器使用。 7)走线槽:电器元件到端子及电器元件与电器元件之间的连接线都从走线 槽里走。 图图 1-31-3 电器元件分布图电器元件分布图 8)按钮控制盒,包括如下功能按钮,如图 1-4 所示。 A 启动按钮:分拣系统运行启动控制按钮(SB5) ; B 停止按钮:分拣系统运行停止
11、控制按钮(SB6) ; C 复位按钮:手动/自动运行前必须对系统进行复位,复位后再进行具体的 9 控制操作(SB7) ; D 紧急停止按钮:在运行过程中遇到突发异常事件,可按下急停按钮,停 止运行,并保持自锁状态,此时如果按启动按钮是不会运行的,只有急停按钮 解锁复位后,才能从新启动运行(ES1) E 手动/自动工作模式选择旋钮:工作模式切换旋钮(SA1) ; 图图 1-1-4 4 按钮控制盒按钮控制盒图图 F 左转 停 右转旋钮:是手动控制模式下控制旋转臂顺时针或逆时针转动 的控制旋钮(SA2) ; G 推料控制按钮:手动控制模式下控制推料汽缸推料的按钮(SB1) ; H 传送控制按钮:手动
12、控制模式下控制传送带运行按钮(SB2) ; I 升降控制按钮:手动控制模式下控制爪手上升或下降的按钮(SB3) ; A B C D EFG H I J K 10 J 气爪控制按钮:手动控制模式下控制爪手张或合的按钮(SB4) ; K 电源指示灯:作为实训装置 DC24V 电源的指示灯(H1) 其中(A)至(J)项接入 PLC, (K)为 DC24V 电源的指示灯。 驱动旋转臂旋转的步进电机 M2 和驱动传送带运动的直流电机 M1 都安装在 各自的驱动机械结构件上,传感器也安装在各个机械单元的相关位置上。 5 5、气动回路各器件的功能及作用、气动回路各器件的功能及作用 气动回路各器件的分布,以气
13、路图来加以说明,如图 1-5 所示。 图图 1-51-5 气路连接图气路连接图 1)减压阀与空气过滤器:减压阀的主要作用是将气源送来的高压压缩空气 进行减压,把高压气压变成压力适合汽缸工作的气压,空气过滤器的主要作用 是将压缩空气中的水分除去,将直径超过允许范围颗粒物及灰尘等过滤掉,保 证汽缸良好的工作,延长汽缸使用寿命。 11 2)单电控二位五通电磁阀:控制爪手的升降汽缸,控制爪手上升或下降。 3)单电控二位五通电磁阀:控制推料汽缸活塞杆伸缩完成推料作业。 4)单电控二位五通电磁阀:控制气爪汽缸从而控制爪手张合,实现抓取或 释放工件。 5)推料汽缸:是将工件从供料仓推到传送带上的动力源。 6
14、)爪手升降汽缸:是驱动爪手上升或下降的动力源。 7)爪手汽缸:是驱动爪手张合的动力源。 6 6、实训桌的功能和作用、实训桌的功能和作用 实训桌的主要功能是承重和支撑,该实训装置的实训桌全部用铝型材加工, 机械强度好、重量轻,美观实用,桌面台板上铝型材的 T 型槽可以很方便地安 装、拆卸机械构件和电气元气件,另外实训桌桌脚上还装有滑轮,使实训设备 的移动变的十分便捷。如图 1-6 所示。 图图 1-61-6 实训桌图实训桌图 1)实训桌台板:采用优质铝型材加工制作。 2)实训桌脚:采用优质铝型材加工制作。 3)滑轮:高承重万向滑轮。 1 3 2 12 7 7、主要电气、气动元件功能说明、主要电气
15、、气动元件功能说明 1)PLC 功能及技术参数 西门子 S7-200 系列 PLC,是超小型化的 PLC,它适用于各行各业,各种场 合中的自动检测、监测及控制等。S7-200 PLC 的强大功能使其无论单机运行, 或连成网络都能实现复杂的控制功能。S7-200PLC 可提供 4 个不同的基本型号 与 8 种 CPU 可供选择使用。 KNT-PFJ3 分拣实训装置使用的是 S7-200 CPU226(6ES7216-2AD22-OXB8) PLC 集成 24 路输入/16 路输出共 40 个数字量 I/O 点。可连接 7 个扩展模块, 最大扩展至 248 路数字量 I/O 点或 35 路模拟量
16、I/O 点。13K 字节程序和数据 存储空间。6 个独立的 30kHz 高速计数器,2 路独立的 20kHz 高速脉冲输出,具 有 PID 控制器。2 个 RS485 通讯/编程口,具有 PPI 通讯协议、MPI 通讯协议和 自由方式通讯能力。I/O 端子排可很容易地整体拆卸。用于较高要求的控制系 统,具有更多的输入/输出点,更强的模块扩展能力,更快的运行速度和功能更 强的内部集成特殊功能。可完全适应于一些复杂的中小型控制系统。 a CPU 226 CN 技术数据,如表 1-1 所示 表表 1-11-1 CPUCPU 226226 CNCN 技术数据技术数据 描描 述述 CPUCPU 2262
17、26 CNCN DC/DC/DCDC/DC/DCCPUCPU 226226 CNCN AC/DC/AC/DC/ 继电器继电器 物理特性物理特性 尺寸 (W X H X D) 重量 功耗 196 x 80 x 62 mm 550 g 11 W 196 x 80 x 62 mm 660 g 17 W 存储器特性存储器特性 程序存储器 在线程序编辑时 非在线程序编辑 时 数据存储器 装备(超级电容) (可选电池) 16384 bytes 24576 bytes 10240 bytes 100 小时/典型值(40C 时最少 70 小时) 200 天/典型值 16384 bytes 24576 byte
18、s 10240 bytes 100 小时/典型值(40C 时最少 70 小时) 200 天/典型值 I/OI/O 特性特性 本机数字量输入 本机数字量输出 24 输入 16 输出 24 输入 16 输出 13 本机模拟量输入 本机模拟量输出 数字 I/O 映象区 模拟 I/O 映象区 允许最大的扩展 I/O 模块 允许最大的智能 模块 脉冲捕捉输入 高速计数器 总数 单相计数器 两相计数器 脉冲输出 无 无 256 (128 输入/128 输出) 64(32 输入/32 输出) 7 个模块 7 个模块 24 6 个 6,每个 30KHz 4,每个 20KHz 2 个 20KHz(仅限于 DC
19、输出) 无 无 256 (128 输入/128 输出) 64(32 输入/32 输出) 7 个模块 7 个模块 24 6 个 6,每个 30KHz 4,每个 20KHz 2 个 20KHz(仅限于 DC 输出) 常规特性常规特性 定时器总数 1ms 10ms 100ms 计数器总数 内部存储器位掉 电保持 时间中断 边沿中断 模拟电位器 布尔量运算执行 时间 时钟 卡件选项 256 个 4 个 16 个 236 个 256(由超级电容或电池备份) 256(由超级电容或电池备份) 112(存储在 EEPROM) 2 个 1ms 分辨率 4 个上升沿和/或 4 个下降沿 2 个 8 位分辨率 0.
20、22s 内置 存储卡和电池卡 256 个 4 个 16 个 236 个 256(由超级电容或电池备份) 256(由超级电容或电池备份) 112(存储在 EEPROM) 2 个 1ms 分辨率 4 个上升沿和/或 4 个下降沿 2 个 8 位分辨率 0.22s 内置 存储卡和电池卡 集成的通信功能集成的通信功能 接口 PPI, DP/T 波特 率 自由口波特率 每段最大电缆长 度 2 个 RS-485 接口 9.6, 19.2 和 187.5kbaud 1.2kbaud 至 115.2kbaud 使用隔离的中继器:187.5kbaud 可 达 1000 米,38.4kbaud 可达 1200 米
21、 未使用隔离中继器:50 米 每段 32 个站,每个网络 126 个站 32 是(NETR / NETW) 2 个 RS-485 接口 9.6, 19.2 和 187.5kbaud 1.2kbaud 至 115.2kbaud 使用隔离的中继器:187.5kbaud 可 达 1000 米,38.4kbaud 可达 1200 米 未使用隔离中继器:50 米 每段 32 个站,每个网络 126 个站 32 是(NETR / NETW) 14 最大站点数 最大主站数 点到点(PPI 主 站模式) MPI 连接 共 4 个,2 个保留 (1 个给 PG,1 个给 OP) 共 4 个,2 个保留 (1 个
22、给 PG,1 个给 OP) 电源特性电源特性 输入电源输入电源 输入电压 输入电流 冲击电流 隔离(现场与逻 辑) 保持时间(掉电) 保险(不可替换) 20.4 至 28.8 VDC 150mA (仅 CPU,24 VDC) 1050mA (最大负载,24 VDC) 12A,28.8 VDC 时 不隔离 10ms ,24 VDC 时 3A,250 V 时慢速熔断 85 至 264 VAC(47 至 63 Hz) 80/40mA (仅 CPU,120/240 VAC) 320/160mA (最大负载,120/240 VAC) 20A ,264 VAC 时 1500 VAC 20 / 80ms,1
23、20/240 VAC 时 2A,250 V 时慢速熔断 2424 VDCVDC 传感器电源传感器电源 传感器电压 电流限定 纹波噪声 隔离(传感器与 逻辑) L+ 减 5V 1.5A 峰值,终端限定非破坏性 来自输入电源 非隔离 20.4 至 28.8 VDC 1.5A 峰值,终端限定非破坏性 小于 1 V 峰分值 非隔离 数字量输入特性数字量输入特性 本机集成数字量 输入点数 输入类型 额定电压 最大持续允许电 压 浪涌电压 逻辑 1 信号 (最 小) 逻辑 0 信号 (最 大) 输入延迟 连接 2 线接近开 关传感器(Bero) 允许漏电流最大 隔离(现场与逻 24 输入 漏型/源型 (I
24、EC 类型 1/漏型) 24 VDC,4mA 典型值时 30V DC 35V DC,0.5 秒 15 VDC,2.5mA 5 VDC,1mA 可选(0.2 至 12.8ms) 1mA 是 500 VAC,1 分钟 见接线图 20KHz(单相) , 10KHz(两相) 24 输入 漏型/源型 (IEC 类型 1/漏型) 24 VDC,4mA 典型值时 30V DC 35V DC,0.5 秒 15 VDC,2.5mA 5 VDC,1mA 可选(0.2 至 12.8ms) 1mA 是 500 VAC,1 分钟 见接线图 20KHz(单相) , 10KHz(两相) 15 辑) 光电隔离 隔离组 高速输
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