轧钢自动化综合实训室指导书（一） (2).docVIP

PAGE PAGE 1 实训项目一 机械手控制系统的安装与调试 一、概述 机械手实训装置的机械结构采用滚珠丝杆、滑杆、气缸、气夹等机械部件组成；电气方面有步进电机、步进电机驱动器、传感器、开关电源、电磁阀等电子器件组成；可编程控制器可采用西门子S7-200系列PLC。该模型是涵盖了PLC技术，位置控制技术、气动技术有机结合成一体的教学仪器。 二、实验目的 1.掌握PLC控制的基本原理、步进电机及驱动、直流电机、传感器等器件的原理及使用。 2.掌握位置控制技术、气动技术。 3.掌握机械传动原理及应用。 4.理解PLC的脉冲输出控制。 5.了解工业现场控制技术。 三、技术性能 1．输入电源：单相三线220V±10% 50Hz 2．工作环境：温度-10℃～+40℃ 相对湿度＜85%(25℃) 3．绝缘电阻：大于3MΩ 4．外形尺寸：80×50×120cm3 四、实验设备 1.机械手模型一台 2.计算机（用户自备一台 3.导线若干 4.气泵一台 5.晶体管输出型可编程控制器(带编程电缆)（用户自备）一套 注：输入/输出端各不少于9个点 五、实验原理 1．步进电机 采用二相八拍混合式步进电机，主要特点： 体积小，具有较高的起动和运行频率，有定位转矩等优点。本模型中采用串联型接法，其电气图如下图所示： 2．步进电机驱动器 步进电机驱动器主要有电源输入部分、信号输入部分、输出部分等。驱动器参数如下列图表所示： （1）电气规格 说明 最小值 典型值 最大值 单位 供电电压 18 24 40 V 均值输出电流 0.21 1 1.50 A 逻辑输入电流 6 15 30 mA 步进脉冲响应频率 — — 100 kHz 脉冲低电平时间 5 — 1 μs （2）电流设定 电流值 SW1 SW2 SW3 0.21A OFF ON ON 0.42A ON OFF ON 0.63A OFF OFF ON 0.84A ON ON OFF 1.05A 0FF ON OFF 1.26A ON OFF OFF 1.50A OFF OFF OFF （3）细分设定 细分倍数 步数/圈（1.8Ｏ整步） SW4 SW5 SW6 1 200 ON ON ON 2 400 OFF ON ON 4 800 ON OFF ON 1600 OFF OFF ON 3200 ON ON OFF 8 6400 OFF ON OFF 16 12800 OFF ON OFF 由外部确定 动态改细分/禁止工作 OFF OFF OFF （4）接线信号描述 信 号 功 能 PUL 脉冲信号：上升沿有效，每当脉冲由低变高时电机走一步 DIR 方向信号：用于改变电机转向，TTL平驱动 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 GND 直流电源地 +V 直流电源正极，典型值+24V A+ 电机A相 A- 电机A相 B+ 电机B相 B- 电机B相 （5）PLC控制器与步进电机驱动器连接的工作原理如图所示： 驱动器电源由面板上电源模块提供，注意正负极性，驱动器信号端采用+24V供电，需加1.5K限流电阻（见图中1.5K电阻）。驱动器输入端为低电平有效，在使用PLC产品配套此模型使用时，要选择相应的输出方式，或者加入合适的电平转换板进行电平转换。 3．传感器： (1)光电开关：接近开关有三根连接线（棕、兰、黑）棕色接电源的正极、蓝色接电源的负极、黑色为输出信号，当与档块接近时输出电平为低电平，否则为高电平。与PLC之间的接线图如下，当传感器动作时，输出端对地接通。PLC内部光耦与传感器电源构成回路，PLC信号输入有效。 (2)行程开关：当档块碰到开关时，常开点闭合。 4. PLC： 本装置需采用晶体管输出型可编程控制器，可同时输出两路脉冲到步进电机驱动器，控制步进电机运行。具体如何输出脉冲和如何接线请参考具体型号的PLC手册。 5.旋转码盘： 本装置中机械手每旋转3°编码盘发出一个脉冲。 6.直流电机驱动单元： 本装置中直流电机驱动模块是有两个继电器的吸合与断开来控制电机的转动方向的。 六、控制要求 1.开机复位 2.横轴前升 3.手旋转到位 4.电磁阀动作，手张开 5.竖轴下降 6.电磁阀动作， 吸盘吸紧物料 7.竖轴上升 8.横轴缩回 9.底盘旋转到位 10.横轴前伸 11.手旋转 12.竖轴下降 13.电磁阀动作吸盘放下物料 14.竖轴上升 15.复位 气夹在电磁阀未通电动作时为夹紧