THJDJX-1B-实训指导书

1目录第一章机械手实训装置产品简介.........................................................................................................2一、产品概述.................................................................................................................2二、装置特点.................................................................................................................2三、技术参数.................................................................................................................2四、装置组成.................................................................................................................2五、实训工作任务.........................................................................................................3第二章步进电机驱动器使用说明.........................................................................................................4第一节3ND583步进驱动器................................................................................................4第二节M415B步进驱动器..................................................................................................9第三章实训项目.................................................................................................................................12实训一步进电机控制实训...............................................................................................12实训二编码器及高速计数器实训...................................................................................16实训三单工件多点搬运实训...........................................................................................20实训四机械手多轴联动控制实训...................................................................................24附录一THJDJX-1B型机械手实训装置使用说明............................................................................30附录二THJDJX-1B型机械手实训装置图纸....................................................................................33附录三故障箱故障设置及排故说明.................................................................................................38附录四西门子编程软件STEP7-MicroWIN使用说明.....................................................................40附录五三菱编程软件GXDeveloper使用说明...............................................................................482第一章机械手实训装置产品简介一、产品概述本实训装置是针对机电一体化教学的要求而研发的，装置集PLC、步进电机、直流电机三维位置控制技术于一体的教学实训系统。通过传感器信号采集，PLC编程，对步进电机、直流电机、舵机控制、位置控制、时序逻辑控制，实现对机械手行程范围内任一位置物体的抓取、移动、存放功能。通过不同控制程序的编写训练，可培养学员的复杂动作编程能力、全局思考能力、安全意识、效率意识。本装置也适用于机械制造及自动化、电气自动化、电气工程等专业的《机电传动与控制》、《运动控制》、《机电一体化技术》、《检测与转换技术》等课程开设实训课。本装置采用型材桌及伸缩式网孔板抽屉结构，全开放式布局且具有设故排故单元，可充分锻炼操作者系统接线、机械调试安装、软件编程、独立构建控制系统、反馈整定、故障检测及检修的能力。二、装置特点1、机械手实训装置型材结构实训桌、旋转底座、手爪、三维运动机械、电气控制、工件及物料台等部分组成。三维运动机械部分采用滚珠丝杠传动和齿轮传动相结合的模块化结构，由步进电机及驱动器、电动手指等组成。具备底盘旋转、手臂升降、手臂伸缩、手爪旋转等多个自由度控制的功能，可实现在一定范围内物体的抓取控制，用于实现定位功能。2、PLC可选用西门子或三菱或欧姆龙系列的可编程控制器，其中西门子主机为CPU224DC/DC/DC内置数字量I/O（14路数字量输入/10路数字量输出）；三菱主机为FX1N-24MT-D内置开关量I/O（14路开关量输入/10路晶体管输出）；欧姆龙主机CPM2AH-30CDT-D内置开关量I/O（18路开关量输入/12路晶体管输出）。3、装置设有黄、绿、红及急停等控制按钮，方便操作者编写机械手各种控制功能；设有限位开关可供学员使用，防止损坏设备。三、技术参数1、输入电源：单相AC220V±10%50Hz2、工作环境：温度-10℃～40℃相对湿度≤85%（25℃）海拔＜4000m3、装置容量：≤0.5KVA4、外形尺寸：1000mm×640mm×1420mm四、装置组成实训装置主要由型材结构实训桌、旋转底座、手爪、三维运动机械、工件、物料台、设故排故单元及电气控制等组成。1、实训桌由型材桌面、型材支架、固定板、伸缩式抽屉及自锁紧轮子组成。抽屉上安装有网孔板，可灵活布局器件。自锁紧轮子使整个装置可灵活移动及固定2、旋转定位机构为底盘旋转采用稳定的行星直流减速电机传动，配置光电传感器及编码器，可实现水平旋转方向的精确定位。33、电动抓手，能快速抓取放开物体。4、运动机械采用滚珠丝杆、齿轮等机械部件组成。5、电气方面由步进电机级驱动器、多种类型的直流减速电机、传感器、光电编码器等组成。6、机械手爪旋转控制为减速直流电机。7、设故排故单元主要有故障设置箱及排故端子排组成。通过该单元可设置机械手的10种故障，由操作者根据故障现象，线路的测量、对照原理图分析后，可通过在端子排上排除故障。8、保护功能：底盘机械旋转角度限位保护功能；上升、下降机械限位保护功能；前后机械限位保护功能；手旋转限位保护功能。9、开关电源为输入电源220VAC50Hz，提供直流电源DC24V。五、实训工作任务1.电气控制电路的安装通过配置的直流电机、步进电机、编码器和传感器等，可完成下列电气安装的工作任务；步进电机控制电路的连接直流电机控制电路的连接直流电机正反转控制电路的链接传感器检测电路的连接2.步进电机实训步进电机的启动特性：修改控制脉冲频率、运动行程等，观察步进电机的特性。步进电机的细分特性：改变细分拨码开关，观察步进电机在不同速度下的运行特性。3.PLC编程PLC基本指令练习高速计数器应用实训步进电机定位实训编码器的定位实训单轴往返运动控制实训双轴手臂直线运动控制实训机械手空间直线控制实训机械手搬运控制技术实训机械手故障分析及排除实训机械手多点定位控制实训机械手多轴联动控制实训4.机电设备安装与调试通过配置的机电一体化设备部件、PLC模块、步进电机模块、指令开关、传感器及故障设置及排除系统，可完成下列机电设备安装和机电一体化技术的工作任务：丝杆传动机构的安装调试机械手整体安装和运行调试机电一体化设备安装与调试4第二章步进电机驱动器使用说明第一节3ND583步进驱动器一、概述3ND583是雷赛公司最新推出的一款采用精密电流控制技术设计的高细分三相步进驱动器，适合驱动57~86机座号的各种品牌的三相步进电机，由于采用了先进的纯正弦电流控制技术，电机噪音和运行平稳性明显改善。和市场上的大多数其他细分驱动产品相比，3ND583驱动器与配套电机的发热量降幅达15%~30%以上。而且3ND583驱动器与配套三相步进电机能提高位置控制精度，因此特别适合于要求低噪声、低电机发热与高平稳性的高要求场合。二、特点高性能、低价格、超低噪声电机和驱动器发热很低供电电压可达50VDC输出电流峰值可达8.3A(均值5.9A)输入信号TTL兼容静止时电流自动减半可驱动3，6线三相步进电机光隔离差分信号输入脉冲响应频率最高可达400KHz（更高可选）多达8种细分可选具有过压、欠压、短路等保护功能脉冲/方向或CW/CCW双脉冲功能可选三、应用领域适合各种中小型自动化设备和仪器，例如：雕刻机、打标机、切割机、激光照排、绘图仪、数控机床、自动装配设备等。在用户期望小噪声、高精度、高速度的设备中应用效果特佳。四、电气指标说明最小值典型值最大值单位输出电流2.1——8.3（均值5.9）A输入电源电压183650VDC控制信号输入电流716mA步进脉冲频率0400KHz脉冲低电平时间1.2µs绝缘电阻500MΩ五、驱动器接口和接线介绍1.P1端口控制信号接口描述5名称功能PUL+（+5V）脉冲控制信号：脉冲上升沿有效；PUL-高电平时4-5V，低电平时0-0.5V。为了可靠响应脉冲信号，脉冲宽度应大于1.2μs。如采用+12V或+24V时需串电阻。PUL-（PUL）DIR+（+5V）方向信号：高/低电平信号，为保证电机可靠换向，方向信号应先于脉冲信号至少5μs建立。电机的初始运行方向与电机的接线有关，互换三相绕组U、V、W的任何两根线可以改变电机初始运行的方向，DIR-高电平时4-5V，低电平时0-0.5V。DIR-（DIR）ENA+（+5V）使能信号：此输入信号用于使能或禁止。ENA+接+5V，ENA-接低电平（或内部光耦导通）时，驱动器将切断电机各相的电流使电机处于自由状态，此时步进脉冲不被响应。当不需用此功能时，使能信号端悬空即可。ENA-（ENA）2.P2端口强电接口描述名称功能GND直流电源地+V直流电源正极，+18V---+50V间任何值均可，但推荐值+36VDC左右U三相电机U相V三相电机V相W三相电机W相3.输入接口电路3ND583驱动器采用差分式接口电路可适用差分信号，单端共阴及共阳等接