[工学]KNT-PJS3 机械手综合实训装置实验指导书.doc

1 KNT-PKNT-PJS3JS3 机械手综合实训装置机械手综合实训装置实验指实验指 导书导书 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 实验实验二二、手动控制手动控制 2222 实验实验三三、自动自动控制控制 3030 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-PJS3KNT-PJS3 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，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-PJS3KNT-PJS3 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 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）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。 1 3 2 12 3）滑轮：高承重万向滑轮。 7 7、主要电气、气动元件功能说明、主要电气、气动元件功能说明 1) 可编程控制器 可编程控制器（PLC） ，是具有运算器，控制器，存储器，是设备的控制中 心，由于本套系统中，共有 22 个输入点，12 个输出点，采用三菱 FX2n系列， 晶体管输出型，即 FX2n-48MT，具体相关参数如图片所示。 PLCPLC 实物与参数表实物与参数表 13 2)总电源开关 外接电源接入设备总电源开关控制总电源的通断。 总电源开关实物图总电源开关实物图总电源开关实物图总电源开关实物图 3)开关电源 利用开关电源将接入的交流 220V 转换出直流 24V 供设备中继电器、电机等 弱电设备使用。 开关电源实物图开关电源实物图开关电源实物图开关电源实物图 4)中间继电器 中间继电器线圈采用 DC24V 工作电源，主要用来控制传输带驱动电机的电 14 源。 中间继电器实物图中间继电器实物图中间继电器实物图中间继电器实物图 2）步进电机驱动器功能及参数 SWT-225M 是 2.5A 细分步进驱动器，适合驱动 42-57 型各种品牌的两相混合式 步进电机。由于采用新型的双极性恒流斩波驱动技术，使用同样的电机时可以 比其它驱动方式输出更大的速度和功率。其细分功能使步进电机运转精度提高， 振动减小，噪声降低。此驱动器还具有其它许多理想特点，例如：单电源供电、 光隔离输入、细分精度 1-8 倍。每秒两万次的斩波频率，可以消除驱动器中的 斩波噪声。另一有用的功能是静止自动减流：当电机处于停止状态时，输出电 流可自动降至较低值，从而减少电机和驱动器的发热。静止电流值可由用户视 具体应用自由设定。 a 适用范围及特点 适合各种中小型自动化设备和仪器，例如：雕刻机、贴标机、切割机、激 光照排、绘图仪、数控机床、拿放装置等。具有低振动、小噪声、高精度、高 速度等特点。步进驱动器实物如图 1-8 所示。 图图 1-81-8 步进步进电机电机驱动器驱动器实物图实物图 b 技术参数，如表 1-2、表 1-3、表 1-4、表 1-5 所示。 表表 1-21-2 电气规格电气规格 SWT-225M 说 明 最小值典型值最大值 输出电流（A） 0.39A-2.5 15 输入电源电压（VDC） 1224 32（含纹波） 逻辑输入电流（mA） 71016 步进脉冲响应频率（KHZ） 0-100 绝缘电阻（M） 500- 表表 1-31-3 电流及细分设定电流及细分设定 电流设定 电流值 SW4SW5 05A OFFOFF 10A OFFON 15A ONOFF 25A ONON 细分设定 细分倍数步数/圈(1.8°/整步) SW2SW3 1200ONON 2400OFFON 4800ONOFF 81600OFFOFF 全流/半流设定 SW1:ON=全流 SW1:0FF=半流 表表 1-41-4 P1P1 弱电接线信号描述弱电接线信号描述 信 号 功 能 PUL 单脉冲控制方式时为脉冲控制信号，此信号上升沿有效，每当脉冲由低变高是电机走一步； 双脉冲控制方式时为正转脉冲信号，脉冲上升沿有效。 DIR 单脉冲控制方式时为方向控制信号，TTL 电平驱动，用于改变电机转向 双脉冲控制方式时为反转脉冲信号，脉冲上升沿有效 OPTO 光耦驱动电源 ENA 使能信号：禁止或允许驱动器工作，低电平禁止 表表 1-51-5 P2P2 强电接口描述强电接口描述 信 号功 能 GND 直流电源地 +V 直流电源正级，+12V-+32V 间任何值均可，推荐值+24VDC。 OPTO 电机 A 相。A+、A-互调，可更换一次电机运转方向。 ENA 电机 B 相。B+、B-互调，可更换一次电机运转方向。 c 步进电机驱动器及步进电机接线图，如图 1-9 所示。 16 图图 1-91-9 步进电机驱动器及步进电机接线图步进电机驱动器及步进电机接线图 3)光纤放大器：具有 1mS 以下高应答速度，灵敏度调节有粗、精两种调解 和依据配线转换 Light ON/Dark ON 方式，为追求高信赖性，内装输出端超电 流保护线路及电源逆连接保护线路，适合小型物体检查、防爆用(Fiber part)。 如图 1-10 所示。 图图 1 1- -1 10 0 光纤放大器实物图光纤放大器实物图 3)气缸、节流阀及磁感应接近开关：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，只要将合适外径的气管往快速接头上一插 就可以将管连接好了，使用时十分方便。如图 1-11 所示。 图图 1 1- -1111 双作用气缸实物图与节流阀剖视图双作用气缸实物图与节流阀剖视图 图1-11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。 图图1 1- -1212 气缸原理示意图气缸原理示意图 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 节流阀节流阀 B B 节流阀节流阀 A A 17 别装有一个磁感应接近开关，如图1-13所示。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的自动控制中，可以利用该信号判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。 图图1 1- -1313 磁感应接近开关磁感应接近开关 4）气爪：该器件用于步进机械手用来驱动爪指，实现工件的抓取与释放， 其食物如图 1-14 所示。 图图 1 1- -1414 机械手气爪实物图机械手气爪实物图 18 气爪基本参数,如表 1-6 所示。 表表 1 1- -6 6 气爪基本参数表气爪基本参数表 夹持外径时的夹持力，当 Ø16-Ø25 夹持点距离 L=20mm；当 Ø32-Ø63 夹持点 距离 L=30mm。夹持点距离表示方法，如图 1-15 所示。 图图 1 1- -1515 气爪夹持外径与夹持点距离图气爪夹持外径与夹持点距离图 5）电磁阀组：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，而每个阀的功能是彼此独立的。气动机械手气动回路中共使用了 3 个单电控二位五通电磁阀，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 的结构如图 1-16 所示。 19 图图 1 1-1-16 6 电磁阀组图电磁阀组图 6）单电控二位五通电磁阀：当电磁阀线圈加上电控信号时，阀芯在电磁 力作用下被拉出，在无电控信号时，阀芯在弹簧力的作用下会被复位，以实现 压缩空气的换向与控制。图1-17所示。 图图 1 1-1-17 7 单单电控二位五通电磁阀电控二位五通电磁阀剖视图、表示符号图及剖视图、表示符号图及实物图、实物图、 7）过滤减压阀：气源处理组件及其实物与回路原理图分别如图 1-18、图 1-19 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。 电源接线座电源接线座消声器消声器手动换向、加锁钮手动换向、加锁钮气管接口气管接口 电磁阀电磁阀 汇流板汇流板 手动换向、加锁钮手动换向、加锁钮气管接口气管接口 接线座接线座 20 图图 1 1- -1818 过滤减压阀实物图过滤减压阀实物图 气源处理组件输入气源来自空气压缩机，所提供的压力为0.61.0MPa, 输 出压力为00.8MPa可调。输出的压缩空气通过快速三通接头和气管输送到供料 单的各个电磁阀去控制气缸和真空发生器。 图图 1 1-1-19 9 过滤减压阀过滤减压阀回路原理图回路原理图 四、实验步骤四、实验步骤 1、先从 KNT-PJS3 气动机械手实训装置的整体外形开始熟悉； 2、分清 KNT-PJS3 气动机械手实训装置的基本组成； 3、了解机械部分的基本组成单元； 4、明白各单元的工作原理及功能； 5、了解电气部分的基本组成； 6、明白电气回路中每个电气元件的功能作用； 7、了解气路部分的基本组成； 8、明白各个气动元件在回路中的作用及功能； 压力调节旋钮压力调节旋钮 压力表压力表 过滤及干燥系统过滤及干燥系统 21 9、明白各种元气件铭牌标注的文字及符号所表示的意义； 五、问题与思考五、问题与思考 1、KNT-PJS3 气动机械手实训装置由几个部分构成？各部分有什么功能特 点？ 2、机械部分由几个单元所组成？各单元的机械运动执行机构采用了什么驱 动方式？有什么功能特点？ 3、电气部分由哪些主要元气件所组成？它们有什么功能和作用？ 4、气路部分由哪些主要元气件所组成？它们有什么功能和作用？ 5、熟悉 PLC 的内部配置和技术指标对 PLC 控制程序的编写有什么帮助？ 22 实验二实验二 手动控制手动控制 一、一、实验目的实验目的 1、学会气动机械手手动控制 PLC 的编程方法； 2、掌握气动机械手的电气控制原理； 3、掌握气动回路的气动控制原理； 4、明白气动机械手机械运动执行机构的工作原理； 二、实验设二、实验设备备 1、KNT-PJS3 气动机械手实训装置； 2、电脑一台（用户自备） ； 3、通信线缆； 4、气源； 三、实验内容三、实验内容 采用手动操作模式，通过按动控制盒面板上相应功能的按钮，控制气动机 械手装置完成推料、送料和按不同材质分别搬料入仓等机械运动动作。 1 1、气动机械手手动控制、气动机械手手动控制 PLCPLC 编程示例编程示例 1）控制要求 在手动控制操作前必须将手动/自动控制模式选择开关 SA1 置位于手动位置。 a 按推料控制按钮 SB1，推料气缸活塞杆伸出，供料仓内的工件被推到传送 带上，然后再按 SB1 气缸活塞杆缩回； b 按送料控制按钮 SB2，传送带开始运行并带着工件同时运动，然后再按 SB2 传送带停止运行； c 转动臂控制旋钮开关 SA2，当将其置位于“左传”位置时转动臂逆时针转 动，到位后停止；当将其置位于“停”位置时转动臂停止转动，当将其置位于 “右传”位置时转动臂顺时针转动，到位后停止； d 按气爪升降控制按钮 SB3，气爪升降气缸（气爪气缸固定于气爪升降气缸 的活塞杆端头）活塞杆杆伸出气爪下降，然后再按 SB3 气缸活塞杆缩回气爪上 升； 23 e 按气爪控制按钮 SB4，气爪控制气缸动作，手爪收缩（抓取工件动作） ， 然后再按 SB4 手爪张开（释放工件动作） ； f 按紧急停止按钮 ES1 马上停止运行，此时按任何运动机构的控制按钮都 不会动作，只有将急停止按钮 ES1 解锁且经复位按钮 SB7 复位操作后，才能重 新控制运行； 2）I/O 地址分配 I/O 地址分配，如表 2-1 与表 2-2 所示。 表表 2-12-1 输入地址分配表输入地址分配表 序号序号PLCPLC 输入端输入端内容内容备注备注 124V- 电源 2 X0 原点信号 3 X1 手动自动 4 X2 5 X3 左转停右转 6 X4 推料控制 7 X5 传送控制 8 X6 升降控制 9 X7 气爪控制 10 X10 启动 11 X11 停止 12 X12 复位 13 X13 紧急停止 14 X14 推料检测（退回） 15 X15 推料检测（推出） 16 X16 升降检测（上升） 输入 24 17 X17 升降检测（下降） 18 X20 气爪检测 19 X21 料仓检测 20 X22 传送检测 21 X23 工件属性检测 22 X24 步近电机左限位触点 23 X25 步近电机右限位触点 表表 2-22-2 输入地址分配表输入地址分配表 序号序号PLCPLC 输出端输出端内容内容备注备注 124V+ 电源 2 Y0 脉冲信号 3 Y1 方向信号 4 Y2 使能信号 5 Y3 推料按钮指示灯 6 Y4 传送按钮指示灯 7 Y5 升降按钮指示灯 8 Y6 气爪按钮指示灯 9 Y7 启动按钮指示灯 10 Y10 停止按钮指示灯 11 Y11 复位按钮指示灯 12 Y12 推料汽缸 13 Y13 升降汽缸 14 Y14 气爪汽缸 15 Y15 传送带直流电机 输出 25 3）PLC 控制参考程序（见本公司提供附件中的光盘） 2 2、电气原理图、电气原理图 电气原理图。如图 2-1、图 2-2 示。 27 图图 2-12-1 电气原理图（电气原理图（1 1） 28 图图 2-22-2 电气原理图（电气原理图（2 2） 29 3 3、气动原理、气动原理 气动机械手实训装置的气动原理，如图 2-3 所示。 图图 2-32-3 气动原理图气动原理图 30 四、实验步骤四、实验步骤 1、检查 KNT-PJS3 气动机械手实训装置是否有线头脱开、螺丝松动等异常 情况，确认没有； 2、给 KNT-PJS3 气动机械手实训装置供电合上电源总开关 QF1； 3、将编好的程序下载到 PLC； 4、手动/自动旋钮开关 SA1 置位于手动控制位置； 5、按推料控制按钮 SB1； 6、观察供料机构的运动状态； 7、按送料控制按钮 SB2； 8、观察传送机构的运动状态； 9、操作转动臂控制旋钮开关 SA2，分别置于“左转” 、 “停” 、 “右转”三个 位置； 10、观察转动臂的转动情况； 11、按气爪升降控制按钮 SB3； 12、观察气爪升降气缸的运动状态； 13、按气爪控制按钮 SB4； 14、观察气爪的运行情况； 15、实验结束关掉 KNT-P301 气动机械手实训装置的电源； 说明：在实验过程中遇到紧急或异常情况时，按紧急停止按钮气动机械手 马上停止运行，保护设备和人身安全，并且只有将紧急停止按钮解锁，按复位 按钮 SB6 复位后，才能重新控制运行。 五、问题与思考五、问题与思考 1、转动臂机构是用步进电机来驱动的，步进驱动系统有什么优点？ 2、气动械手实训装置的手动 PLC 控制程序实验中例举了一个，是否还可以 写出其它不同的控制程序？ 3、气缸活塞杆的伸缩是由电磁阀控制改变压缩空气的出入方向实现的，那 么塞杆的伸缩速度是用什么来调节的？ 六、提交报告六、提交报告 31 1、要求简述气动机械手的工作原理（包括：机械、电气、气动） ； 2、要求写出控制要求； 3、要求写出 PLC 控制程序编的过程及内容 4、要求写出实际操作步骤及看到的机械机构的运动过程； 5、要求写出实验后的感受和体会； 6、按照以上要求整理报告，并将报告交给实验室老师批阅。 32 实验四实验四 自动控制自动控制 一、一、实验目的实验目的 1、学会气动机械手自动控制 PLC 的编程方法； 2、掌握气动机械手的电气控制原理； 3、掌握气动回路的气动控制原理； 4、明白气动机械手机械运动执行机构的工作原理； 二、实验设二、实验设备备 1、KNT-PJS3 气动机械手实训装置； 2、电脑一台（用户自备） ； 3、通信线缆； 4、气源； 三、实验内容三、实验内容 在自动控制工作模式下，按启动按钮后供料机构自动完成供料、传送带机 构自动完成送料、材质传感器自动辨别工件材质、搬运机构自动将不同材质的 工件搬到与其材质相对应的存储仓内，按停止按钮后停止运行。 1 1、气动械手自动控制、气动械手自动控制 PLCPLC 编程示例编程示例 1）自动控制流程要求 首先将手动/自动控制模式选择开关 SA1 置位于自动位置；按启动按钮气动 机械手开始运行，首先供料机构推料气缸活塞杠伸出，将工件从柱形供料仓内 推到传送带上，然后活塞杠缩回准备推下一个工件；传送带机构的传感器检测 到传送带上有工件开始运行，在传送带中段上方设有的材质传感器，当工件经 过时，可以对工件材质进行检测，工件送到传送带末端后，传送带停止运行； 设在传送带末端传感器检测到有工件后，搬运机构的转动臂左传，到工件垂直 上方气爪升降气缸活塞杠伸出，气爪下降，到适合抓取工件位置，气爪抓住工 件，气爪升降气缸活塞杠缩回，气爪抓着工件一起上升，到位后转动臂右传到 与工件材质对应的存储仓垂直上方位置停下，气爪升降气缸活塞杠伸出，气爪 抓着工件一起下降，到适合释放位停下，气爪松开工件自由落到柱形仓内，然 后气爪上升，转动臂左传回到原点位置停下，准备搬运下一个工件；如此往复 33 循环。当按停止按钮时，如果还在上述执行过程中气动机械手不会马上停止， 只有等所有过程执行完毕回到原点后停止运行。 按紧急停止按钮 ES1 马上停止运行，此时按启动按钮气动机械手不会再运 行，只有将急停止按钮 ES1 解锁且经复位按钮 SB7 复位操作后，才能重新启动 运行。 2）I/O 地址分配 参见表 2-1 和表 2-2。 3）PLC 控制参考程序（见本公司提供附件中的光盘） 2 2、电气原理图、电气原理图 电气原理图，参见图 2-1 和图 2-2。 3 3、气动原理、气动原理 气动控制原理，参见图 2-3。 四、实验步骤四、实验步骤 1、检查 KNT-PJS 气动机械手实训装置是否有线头脱开、螺丝松动等异常 情况，确认没有； 2、给 KNT-PJS3 气动机械手实训装置供电合上电源总开关 QF1； 3、将编好的程序下载到 PLC； 4、手动/自动旋钮开关 SA1 置位于自动控制位置； 5、按启动按钮 SB5； 6、观察气动机械手的运动状态； 7、按停止按钮 SB6； 8、观察气动机械手的运动状态； 9、实验结束关掉 KNT-P301 气动机械手实训装置的电源； 说明：在实验过程中遇到紧急或异常情况时，按紧急停止按钮气动机械手 马上停止运行，保护设备和人身安全，并且只有将紧急停止按钮解锁，按复位 按钮 SB6 复位后，才能重新启动运行。 五、问题与思考五、问题与思考 1、气动机械手电气控制回路中设置了紧急停止按钮，它的主要作用是什么？ 2 2、气动械手的自动 PLC 控制程序实验中例举了一个，是否还可以写出其它 不同的控制程序？ 3、气动械手可以按工件材质的不同进行分别搬运入仓作业，那么判断工件 金属或非金属的传感器一般采用什么接近传感器？ 六、提交报告六、提交报告 1、要求简述气动机械手的工作原理（包括：机械、电气、气动） ； 2、要求写出控制流程要求； 3、要求写出 PLC 控制程序编的过程及内容 4、要求写出实际操作步骤及看到的机械机构的运动过程； 5、要求写出实验后的感受和体会； 6、按照以上要求整理报告，并将报告交给实验室老师批阅。