【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 氣動(dòng)控制回路。 PLC 接線與編程軟件的學(xué)習(xí)項(xiàng)目： 系統(tǒng)接線的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路的連接與控制程序編寫；電機(jī)調(diào)速控制電路的連接與控制程序編寫；氣動(dòng)方向控制程序編寫；氣動(dòng)順序動(dòng)作控制程序編寫；氣動(dòng)機(jī)械手控制程序編寫；二維綜合實(shí)驗(yàn)板設(shè)備控制程序編寫。 電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的使用項(xiàng)目： 學(xué)習(xí)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的用途；熟悉驅(qū)動(dòng)器主要 參數(shù)的功能；了解 驅(qū)動(dòng)器控制端（ CN1）的多功能帶驅(qū)動(dòng)、方向、限位等功能 ； 掌握電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與電機(jī)的接線。 電氣控制電路的安裝和 PLC 程序編寫項(xiàng)目： PLC 基本指令的學(xué)習(xí)、編寫與調(diào)試；電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路的連接與控制程序編寫；電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制電路的連接與控制程序編寫；實(shí)驗(yàn)平臺(tái)順序動(dòng)作控制程序編寫；氣動(dòng)方向控制程序編寫；氣動(dòng)機(jī)械手控制程序編寫；綜合實(shí)驗(yàn)板的控制程序編寫。 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 4 綜合實(shí)驗(yàn)板的安裝與調(diào)試項(xiàng)目 控制板的整體元件分布與模塊的放置設(shè)計(jì)；控制板元件的安裝與調(diào)試；電機(jī)傳動(dòng)裝置同軸度的調(diào)整；實(shí)驗(yàn)平臺(tái)元件的簡(jiǎn)單安裝與調(diào)試。 機(jī)械構(gòu)件的裝配與調(diào)整能力；機(jī)電設(shè)備的安裝與調(diào)試能力；電路 安裝能力；氣動(dòng)系統(tǒng)的安裝與調(diào)試能力；熟悉電機(jī)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，限位開(kāi)關(guān)的保護(hù)作用；機(jī)電一體化設(shè)備的控制程序的編寫能力；自動(dòng)控制系統(tǒng)的安裝與調(diào)試能力。 技術(shù)參數(shù) 輸入電壓：?jiǎn)蜗嗳€制 AC 220V 50Hz 工作電壓： DC 24V 額定電流： 4 A 環(huán)境溫度： 10～ +45℃ (工作 ) 20～ +40℃ (保存 ) 相對(duì)濕度 : 3585%(無(wú)冷凝 ) 安全保護(hù)：具有電壓型漏電保護(hù)裝置和電流型漏電保護(hù)裝置， 安全性符合相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 2 第二節(jié) 裝置 結(jié)構(gòu) 二維立體搬運(yùn)裝置大體可 分為二個(gè)部分：二維立體搬運(yùn)控制面板、二維立體搬運(yùn)機(jī)構(gòu)等組成，以下重點(diǎn) 介紹裝置 各部件的使用說(shuō)明。 二維立體搬運(yùn)裝置的機(jī)械部分主要配置： 運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)單元、驅(qū)動(dòng)器單元、控制組件單元 等 三單元 構(gòu)成，圖 21 二維立體搬運(yùn)裝置的機(jī)械機(jī)構(gòu)組成。 圖 21 二維立體搬運(yùn)機(jī)構(gòu) 運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)單元 運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)單元主要由 X 軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、 Y 軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、氣動(dòng)機(jī)械裝置 、二維搬運(yùn)平臺(tái)以及各限位開(kāi)關(guān)、原點(diǎn)開(kāi)關(guān)等組成，如圖 22所示。 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 3 圖 22 運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)單元 氣動(dòng)機(jī)械裝置 該部分如圖 23所示 , 用于工件的吸取、 放置功能，借助精確定位的位置控制實(shí)現(xiàn)工件的搬運(yùn)。主要由真空吸盤、雙桿氣缸、磁感應(yīng)接近開(kāi)關(guān)組成。 圖 23 氣動(dòng)機(jī)械 裝置 該部分的工作原理是：工件平放在二維搬運(yùn)平臺(tái)上，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，雙桿氣缸縮回、真空吸盤不工作；當(dāng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)精確運(yùn)行至某一工件位上，雙桿氣缸伸出（使真空吸盤靠近工件），真空吸盤工作吸住工件，雙桿氣缸縮回，成功吸取工件；當(dāng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)精確運(yùn)行至下一工件位上，雙桿氣缸伸出（使真空吸盤靠近下一工件位），真空吸盤不工作放掉工件，雙桿氣缸縮回，成功放置工件；實(shí)現(xiàn)工件的吸取、放置功能。 為了使氣缸的動(dòng) 作平穩(wěn)可靠，氣缸的作用氣口都安裝了限出型氣缸截流閥。氣缸截流閥的作用是調(diào)節(jié)氣缸的動(dòng)作速度。截流閥上帶有氣管的快速接頭，只要將合適外常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 4 徑的氣管往快速接頭上一插就可以將管連接好了，使用時(shí)十分方便。 圖 24是一個(gè)雙動(dòng)氣缸裝有兩個(gè)限出型氣缸節(jié)流閥的連接和調(diào)節(jié)原理示意圖，當(dāng)調(diào)節(jié)節(jié)流閥 A 時(shí)，是調(diào)整氣缸的伸出速度，而當(dāng)調(diào)節(jié)節(jié)流閥 B 時(shí)，是調(diào)整氣缸的縮回速度。 圖 24 節(jié)流閥和調(diào)整原理示意 從圖 23 上可以看到，氣缸兩端分別有縮回限位和伸出限位兩個(gè)極限位置，這兩個(gè)極限位置都分別裝有一個(gè)磁感應(yīng)接近開(kāi)關(guān)（也叫做磁性開(kāi)關(guān) ）。磁性開(kāi)關(guān)的基本工作原理是：當(dāng)有磁性物質(zhì)接近時(shí)，磁性開(kāi)關(guān)便會(huì)動(dòng)作，并輸出信號(hào)。若在氣缸的活塞（或活塞桿）上安裝上磁性物質(zhì)，在氣缸缸筒外面的兩端位置各安裝一個(gè)磁感應(yīng)式接近開(kāi)關(guān)，就可以用這兩個(gè)磁性開(kāi)關(guān)分別標(biāo)識(shí)氣缸運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)極限位置。當(dāng)氣缸的活塞桿運(yùn)動(dòng)到哪一端時(shí)，哪一端的磁性開(kāi)關(guān)就動(dòng)作并發(fā)出電信號(hào)。在 PLC 的自動(dòng)控制中，可以利用該信號(hào)判斷推料及頂料缸的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或所處的位置，以確定工件是否被推出或氣缸是否返回。在磁性開(kāi)關(guān)上設(shè)置有 LED 顯示用于顯示它的信號(hào)狀態(tài)，供調(diào)試時(shí)使用。磁性開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)，輸出信號(hào)“ 1”， LED 亮 ；不動(dòng)作時(shí)，輸出信號(hào)“ 0”， LED 不亮。磁性開(kāi)關(guān)的安裝位置可以調(diào)整，調(diào)整方法是松開(kāi)磁性開(kāi)關(guān)的緊定螺栓，讓它順著氣缸滑動(dòng)，到達(dá)指定位置后，再旋緊緊定螺栓。 圖 25 磁性開(kāi)關(guān) 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 5 磁性開(kāi)關(guān)有藍(lán)色和棕色 2根引出線，使用時(shí)藍(lán)色引出線應(yīng)連接到 PLC輸入公共端，棕色引出線應(yīng)連接到 PLC 輸入端子。磁性開(kāi)關(guān)的內(nèi)部電路如圖 26 虛線框內(nèi)所示，為了防止實(shí)訓(xùn)時(shí)錯(cuò)誤接線損壞磁性開(kāi)關(guān)（請(qǐng)將棕色線接 PLC 的輸入端，藍(lán)色線接 OV端）。接好線時(shí)，請(qǐng)務(wù)必檢查連線。 圖 26 磁性開(kāi)關(guān)內(nèi)部電路 X 軸 運(yùn)動(dòng)機(jī) 構(gòu) 該部分如圖 27 所示 , 以 氣動(dòng)機(jī)械裝置的雙桿氣缸伸出 點(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)，通過(guò) X 軸原點(diǎn)開(kāi)關(guān)的初試定位，采用 伺服電機(jī)的“位置控制 方式 ” 實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的 精確定位，完成 兩工件位之間 搬運(yùn) 的位置控制功能。包括 X 軸伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、 聯(lián)軸器、 絲桿（導(dǎo)程為 4mm）、 X 軸的左右限位開(kāi)關(guān)、 X 軸原點(diǎn)開(kāi)關(guān) （電感傳感器） 及固定機(jī)架等 組成。 圖 27 X 軸 運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 該部分的工作原理是：工件平放在 二維搬運(yùn)平臺(tái) 上，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)， X軸電機(jī)復(fù)位常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 6 至各自的工作原點(diǎn)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)精確運(yùn)行至某一工件位上， 氣動(dòng)機(jī)械裝置 成功吸取工件；再根據(jù)兩工件位的 距離，由運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)精確運(yùn)行至下一工件位上，實(shí)現(xiàn)工件的搬運(yùn)功能。 為了使電機(jī)的運(yùn)行平穩(wěn)可靠，在二維立體搬運(yùn)裝置的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)中，添加了原點(diǎn)、限位開(kāi)關(guān)等，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。 （ 1） X軸原點(diǎn)開(kāi)關(guān)（電感傳感器） 系統(tǒng)運(yùn)行中， X/Y 軸伺服電機(jī)復(fù)位至各自的工作原點(diǎn)，當(dāng)原點(diǎn)開(kāi)關(guān)檢測(cè)得信號(hào)，電機(jī)立即停止，即兩軸復(fù)位工作點(diǎn)完成；如圖 28所示 X軸原點(diǎn)定位電感傳感器。 圖 28 電感傳感器 接線方法：該傳感器有棕、藍(lán)、黑三根引線?？煞譃?PNP、 NPN 兩種。 PNP 為高電平輸出（ 24V） ， NPN 為低電平（ 0V） 。用與不 同 PLC 時(shí)加以選擇。輸入為高電平選擇 PNP 型 ,輸入為低電平選擇 NPN 型。其棕色線接 +24V，藍(lán)色線接 0V，黑色線接 PLC輸入端。當(dāng)單獨(dú)測(cè)試時(shí)按以上接線檢測(cè)黑色線與 0V 或者與 24V 之間電壓為 22V— 24V之間。務(wù)必不能短接，否則會(huì)損壞元件。 注意：電感傳感器只能檢測(cè)到金屬物體。 （ 2）絲桿 采用導(dǎo)程為 4mm 的傳動(dòng)絲桿。當(dāng)伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)一周，帶動(dòng)絲桿傳動(dòng)也旋轉(zhuǎn)一周，氣動(dòng)機(jī)械裝置向前 /向后移動(dòng) 4mm。 （ 3） X軸的左右限位開(kāi)關(guān) 系統(tǒng)運(yùn)行中，由程序的編寫問(wèn)題，原點(diǎn)傳感器檢測(cè)到信號(hào)而沒(méi)有立即停止時(shí)，電機(jī)會(huì)繼續(xù)運(yùn)行 —— 直 到碰上限位開(kāi)關(guān)，以免電機(jī)運(yùn)行出錯(cuò)而撞上設(shè)備，以免損壞元器件及造成不必要的人身傷害。 該限位開(kāi)關(guān)帶有滾輪、彈簧自動(dòng)復(fù)位，具有多重保護(hù)功能。如圖 29所示 X軸限位開(kāi)關(guān)。 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 7 圖 29 限位開(kāi)關(guān) 接線方法：此限位開(kāi)關(guān)內(nèi)部有一對(duì)常閉觸點(diǎn)和一對(duì)常開(kāi)觸點(diǎn)，設(shè)備上引出限位開(kāi)關(guān)的常閉觸點(diǎn)，連接到各軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的左、右限位開(kāi)關(guān)上，同時(shí)設(shè)置電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的左右限位參數(shù)時(shí)生效。 Y 軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 該部分如圖 210 所示 , 以氣動(dòng)機(jī)械裝置的雙桿氣缸伸出點(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)，通過(guò) Y 軸原點(diǎn)開(kāi)關(guān)的初試定位，采用伺服電機(jī)的“位置控制 方式” 實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的精確定位，完成兩工件位之間搬運(yùn)的位置控制功能。包括 Y軸伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、聯(lián)軸器、絲桿（導(dǎo)程為 4mm）、 Y 軸的左右限位開(kāi)關(guān)、 Y軸原點(diǎn)開(kāi)關(guān)（磁性開(kāi)關(guān)）及固定機(jī)架等組成。 圖 210 X 軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 該部分的工作原理是：工件平放在 二維搬運(yùn)平臺(tái) 上，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)， Y軸電機(jī)復(fù)位至各自的工作原點(diǎn)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)精確運(yùn)行至某一工件位上， 氣動(dòng)機(jī)械裝置 成功吸取工件；再根據(jù)兩工件位的距離，由運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)精確運(yùn)行至下一工件位上，實(shí)現(xiàn)工件的搬運(yùn)功能。 為了使電機(jī)的運(yùn)行平穩(wěn)可靠，在二維立體搬運(yùn)裝置的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)中， 添加了原點(diǎn)、限位開(kāi)關(guān)等，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。 （ 1） Y軸原點(diǎn)開(kāi)關(guān)（磁性開(kāi)關(guān)） 統(tǒng)運(yùn)行中， X/Y 軸伺服電機(jī)復(fù)位至各自的工作原點(diǎn)，當(dāng)原點(diǎn)開(kāi)關(guān)檢測(cè)得信號(hào)，電常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 8 機(jī)立即停止，即兩軸復(fù)位工作點(diǎn)完成；如圖 211所示 Y 軸原點(diǎn)定位電感傳感器。 圖 211 磁電開(kāi)關(guān) 其接線方法：圖中有棕和藍(lán)兩根引線。當(dāng)所使用 PLC 輸入為高電平（ 24V） 時(shí)，棕色線接 24V 藍(lán)色線接 PLC 輸入端。當(dāng)所使用 PLC 輸入為低電平（ 0V） 時(shí)，藍(lán)色線接 0V 棕色線接 PLC 輸入端。如要單獨(dú)測(cè)試磁電開(kāi)關(guān)好壞，在回路中必須串如負(fù)載。否則會(huì)損 壞元件。 （ 2）絲桿 采用導(dǎo)程為 4mm 的傳動(dòng)絲桿。當(dāng)伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)一周，帶動(dòng)絲桿傳動(dòng)也旋轉(zhuǎn)一周，氣動(dòng)機(jī)械裝置向前 /向后移動(dòng) 4mm。 （ 3） Y軸的左右限位開(kāi)關(guān) 系統(tǒng)運(yùn)行中，由程序的編寫問(wèn)題，原點(diǎn)傳感器檢測(cè)到信號(hào)而沒(méi)有立即停止時(shí)，電機(jī)會(huì)繼續(xù)運(yùn)行 —— 直到碰上限位開(kāi)關(guān)，以免電機(jī)運(yùn)行出錯(cuò)而撞上設(shè)備，以免損壞元器件及造成不必要的人身傷害。 該限位開(kāi)關(guān)帶有滾輪、彈簧自動(dòng)復(fù)位，具有多重保護(hù)功能。如圖 212所示 Y軸限位開(kāi)關(guān)。 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 9 圖 212 限位開(kāi)關(guān) 接線方法：此限位開(kāi)關(guān)內(nèi)部有一對(duì)常閉觸點(diǎn)和一對(duì)常開(kāi)觸點(diǎn)，設(shè)備上引出限 位開(kāi)關(guān)的常閉觸點(diǎn)，連接到各軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的左、右限位開(kāi)關(guān)上，同時(shí)設(shè)置電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的左右限位參數(shù)時(shí)生效。 二維搬運(yùn)平臺(tái) 由標(biāo)準(zhǔn)三角幾何支撐的搬運(yùn)平臺(tái)包括平臺(tái)面板、支撐機(jī)架等組成?？赡M與現(xiàn)實(shí)象棋殘局一致的棋盤，如下圖 213所示。 0 45 90 13 5 18 0 22 5 27 00459013 518 0XY二 維 搬 運(yùn) 平 臺(tái)相士士帥馬兵車炮卒 圖 213 殘局棋盤 由 圖 213 可知，無(wú)論是 X軸或 Y 軸，兩工件位之間的距離都是 45mm，而 X/Y 軸絲桿的導(dǎo)程為 4mm。 故，要使 X/Y 軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)向前或向后移動(dòng)一個(gè)工件位，電機(jī)需旋轉(zhuǎn) 45/4=常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 10 （周）。 驅(qū)動(dòng)器單元 伺服電機(jī)內(nèi)部的轉(zhuǎn)子是永磁鐵，驅(qū)動(dòng)器控制的 U/V/W 三相形成電磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子在此磁場(chǎng)的作用下轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)電機(jī)自帶的編碼器反饋信號(hào)給驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器根據(jù)反饋值與目前值進(jìn)行比較，調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。伺服電機(jī)的精度決定于編碼器的精度（線數(shù)）。 MS 系列交流伺服介紹（和利時(shí)） (1) 伺服放大器構(gòu)成 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 11 （ 2） 控制信號(hào)輸入接口 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 12 （ 3） 控制信號(hào)輸 出 接口 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 13 （ 4）位置脈沖模式指令接口 （ 5）參數(shù)更改編輯示例 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 14 （ 6） 參數(shù)載入工廠設(shè)定值 注意：①設(shè)置驅(qū)動(dòng)器參數(shù)時(shí)，帶“★”的 參數(shù)代號(hào)需斷電后重新上電才能生效。 ②采用 JOG 運(yùn)行控制方式，先執(zhí)行參數(shù)載入工廠設(shè)定值，操作如下： ③ off 電源，待驅(qū)動(dòng)器“顯示部”熄滅時(shí)，再 ON 電源，重新配置參數(shù)。 （ 7） JOG運(yùn)行參數(shù)設(shè)置 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 15 （ 8）位置控制方式下的相關(guān)參數(shù) c