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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、传感器等组成装置控制系统采用西门子 S7-1200PLC （可选配同功能不同厂家PLC）,设备主要功能通过PLC控制伺服电 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复杂运动轨迹的控制，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能力是产品的优势；轻便、美观、易学习是产品的 特色1.3设备特点1. 装置由铝型材、高强度钣金制作，表面高亮度银色硬质氧化；2. PLC控制端口对外开放；3. 用PLC实现对伺服电机的控制；4. 采用伺服电机实现高精度定位的运动控制；5. 体现丝杆传动在实际生产中的应用；6. 运用了气动回路控制技术、很好的体现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. 采用铝材加工，不生锈、轻便、美观；9. 学习趣味性，耐用、直观。

1.4设备项目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，可完成下列机电设备安装和机电一体化 技术的工作任务：1. 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控制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•运动控制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•气动方向控制回路的安装•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节•伺服电机在机械设备运动控制中的应用1.4.5 PLC可编程控制器的应用•学习PLC的接线方法•学习PLC逻辑编程•学习PLC脉冲输出控制•学习PLC控制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控制器（PLC）、电器控制装置、驱动器 控制、传感器控制、机械手模块等实训机构。

整个装置为模块化结构提供开放式 实训平台1.6技术参数1、 输入电源：AC220+10%；2、 控制电压：DC24V;3、 整机功率：＜1KW;4、 气源压力：0.75MPa；6、 采用高绝缘的安全型插座及带绝缘护套的高强度安全型实验导线；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 家标准第二章桁架机械构说明2.1工作原理初次上电后，装置进行复位过程，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结构说明>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,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；> 性扁平式接近开关，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；> 耍扁平式接近开关，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参考程序详细PLC程序请见虚拟仿真电脑2.3.3气动原理图气动控制回路作为仓储机械手出入库机构的执行机构，由PLC控制工件出入 库的功能电路接线及气动控制回路的工作原理如下图所示：2.4调试重点•在安装伺服电机时，要保持与滚珠丝杆的同轴度，避免电机运转不畅• 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•所有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，能进一步了解掌握设备调试的方法、技巧 及注意点，培养严谨的作风1） 在下载、运行程序前，必须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，采用了什么样措施避免冲突，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，进行实际调试，不可以在不经过检查的情况下直接在设备上运 行所编写的程序，如果程序存在问题，很容易造成设备损毁和人员伤害3） 在调试过程中，仔细观察执行机构的动作，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。

如果程序 能够实现预期的控制功能，则应该多运行几次，检查运行的可靠性以及 进行程序优化4） 总结经验，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，应该在现场设备时刻注意运行情况，一旦发生执行机构 相互冲突事件，应该及时采取措施，如急停、切断执行机构控制信号、 切断气源和切断总电源等，以避免造成设备的损毁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办法:1） 为什么按下启动按钮，设备并未开始运行？a. 查看PLC电源是否打开，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.若以上情况都没有出现，则重新下载PLC程序，根据实际情况判断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（若为Stop需拨至Run）；b. 查看X、Z轴是否在两个极限为之间若不在需要人工手动将X、Z轴移动到 两限位之间；c. 若以上情况都没有出现，则重新下载PLC程序，根据实际情况判断第三章设备电气控制说明（三天综合训练内容）3.1电器控制模块所有模块可单独与其它工作模块组合使用达到不同的组合方式，满足不同的 功能组合需求。

所有的工作模块的电器组件连接线方式为:＜工作模块 ＞--＜ 组件 接口＞--＜集装接线端＞--＜桌面开放端口板＞ff＜PLC开放接口＞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行明确的标号，在接入＜桌 面开放端口板〉上时采用外开放式接线端子、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＜桌面开放面板〉上可自行任意的连接和更换，丛而使得 整套系统相对复杂的线路变得简单、清晰而且具有很好灵活性和开放性系统控 制线由＜PLC开放接口〉通过连接线与〈桌面开放端口板〉进行连接，这就使得PLC 与工作模块上的组件进行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 板所有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 可由于面板上的控制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 造成对元件不可逆转的损坏3.1.2电气模块组成控制面板：此面板用于设备开放端口与控制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所有需连接元件的 连接线必须经过此处进行转换成可与控制面板连接的端口。

面板中 所有端口都有与它对应的接线端子，这样大大减少了在实训过成中 多而复杂的线路，使得每一个电气元件的连接线都以开放形式陈列 在外与控制面板连接时只需通过专用连接线进行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，根据需要进行选择应用3.2警示灯警示灯采用外径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，也可独立工作外壳采用优良性能的工业塑料，增强了 耐用性，安全性，直交型棱镜设计，有较好散光性报警器还采用底座式固定， 特殊连接设计，具备了一定的抗震功能光源类型采用发光二极管和白炽灯两种 还可按实际需求，调整固定杆长度和结构层次，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仔细 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”），其余三根是信号控制线（棕色线为控制信号公共端，如果将控制信号线中的红色线和棕色线接通，则红 灯闪烁，将控制信号线中的绿色线和棕色线接通，则绿灯闪烁3.3电磁阀电磁阀所带手控开关有锁定（LOCK）和开启（PUSH）2种位置。

在进行设备 调试时，使手控开关处于开启位置，可以使用手控开关对阀进行控制，从而实现 对相应气路的控制，从而实现对相应气路的控制，以改变冲压缸等执行机构的控制，达到调试的目的驱动线圈（单控电磁阀原理图）单向电控阀用来控制气缸单个方向运动，实现气缸的伸出、缩回运动与双 向电控阀区别在双向电控阀初始位置是任意的可以随意控制两个位置，而单控阀 初始位置是固定的只能控制一个方向双电控电磁阀与单电控电磁阀的区别在于：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个二位五通的带手控开关的单电控电磁阀控制，这7个 控制阀集中安装在带有消声器的汇流板上，如下图所示这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行控制，以改变各自的 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下图所示：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，以免被重新吸入过滤及干燥系统（气源处理组件实物图）I— — 一 ___一"•火没, If : h -- ■: <:: —「— : * 时" — 1_ 一 —■ iL--| 1 g诚E.:-J（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，所提供的压力为0.6~1.0MPa,输出压力为0.6〜0.8MPa可调。