KNTPFJ3 材料分拣实训装置实验指导书.docx
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KNTPFJ3材料分拣实训装置实验指导书
KNT-PFJ3材料分拣实训装置
实验指导书
使用说明及注意事项3
实验一、设备的认识4
实验二、编程软件的使用23
实验三、手动控制35
实验四、自动控制41
使用说明及注意事项
1、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,请勿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、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。
实验一设备的认识
一、实验目的
1、熟悉KNT-PFJ3分拣实训装置的基本组成;
2、明白各组成部分的功能和作用;
3、熟悉各电气元件、气动元件的基本工作原理和主要功能;
二、实验设备
1、PLC实验设备(外加);
2、KNT-PFJ3分拣实训装置;
3、AC220V/50HZ电源;
三、实验内容
1.实训装置简介
本分拣系统是以现代物流生产企业的现场使用设备为模型开发设计的,系统中使所用的电气元件、气动元件、压力仪表、传感器和控制器等设备与工业现场设备基本相同,为用户创造了一个非常贴近工业现场设的教学实训环境,就像把工厂搬进了实验室,使学生在课堂上学到的理论知识得到真正意义上地切合实际地实践和验证,使理论知识得到进一步深化,动手能力、实践能力大幅度提高,把所学的电气控制、气动控制、传感器、PLC编程及应用等技术能更好的应用到企业的自动化工业生产实践中去。
分拣实训装置在理解和掌握气动应用和位置控制原理的基础上,利用PLC或其他控制器实现对其控制。
用户通过对此设备的学习可以掌握PLC控制的基本方法,也可以进行扩展应用,利用设备控制面板上的模式旋钮来选择自动/手动的运行方式,同时可设定多种附加条件来进行实验。
2、KNT-PFJ3分拣实训装置的基本组成
实训装置主要由机械、电气、气动和实训桌四大部分所组成。
如图1-1、图1-2所示:
图1-1KNT-PFJ3分拣实训装置正视图
图1-2KNT-PFJ3分拣实训装置俯视图
1)KNT-PFJ3分拣实训装置的机械部分有供料单元、传输带与检测单元、丝杆驱动与吸盘单元(机械手)和圆形托盘与滑道单元所组成。
2)KNT-PFJ3分拣实训装置的电气部分主要由可编程控制器(PLC)、开关电源、继电器、直流减速电机、传感器、按钮及开关等组成。
3)KNT-PFJ3分拣实训装置的气动部分主要由减压阀与空气过滤器、电磁阀、真空发生器、推料汽缸、吸盘升降汽缸等组成。
4)KNT-PFJ3分拣实训装置的实训桌部分主要由铝型材加工而成,美观、坚固、重量轻。
3、机械部分各单元功能说明
机械部分的结构组成,如图1-3所示。
图1-3机械部分组成图
1)供料单元
包括推料气缸及位置检测传感器、柱形料仓、料仓工件有无检测传感器,工件滑道型材等组成,主要功能是向传送单元逐一输送不同属性的工件。
当料仓工件检测传感器检测到仓内有工件,而位置检测传感器没有检测出料口位上有工件,此时推料气缸动作将仓的工件推出至出料口端的传输带上。
2)传输带与检测单元
包括皮带传输机构、直流驱动电机、工件到位传感器、工件属性检测传感器等组成,其中电感型接近开关判断工件的金属/非金属属性;光电开关判断工件的黑色/非黑色属性。
主要功能是将供料单元推出的工件送至丝杆驱动几吸盘单元。
当传输带把工件输送到材质颜色检测区时,这里的材质颜色检测传感器对工件物理属性进行分析判断,并把结果告诉丝杆驱动几吸盘(机械手)单元,当传输带把工件输送到输送的端头时,设在此位置的传感器检测到有工件送到即刻发信息给传输带的驱动控制机构和丝杆驱动几吸盘单元,传输带停止运行,丝杆驱动几吸盘单元起动。
3)丝杆驱动与吸盘单元
丝杆驱动机构由一个电机通过联轴器与滚珠丝杠相连驱动丝杆旋转,通过丝杠驱动螺母块移动。
在单机/自动状态下将不同属性的工件放入对应的滑槽中,而在联机/自动状态下,将不同属性的工件均放入圆形托盘内供下一站的机械手抓取。
丝杆上的气动抓手(吸盘)的位置判断是通过运动中的微型光电开关与定位孔之间的位置关系来决定。
定位孔导杆上共有五处定位通孔,依次表示为原点定位、圆形托盘定位、金属件定位、黑色件定位、非黑色件定位;工件取放选用工厂自动化常用的气缸和气动真空吸盘来控制取放工件,升降方向的运动通过一个气缸来实现,真空吸盘安装在升降气缸的前端,通过电磁阀来控制气路通断,从而控制升降和真空吸盘来吸取释放工件。
当丝杆驱动及吸盘单元接到工件已到的信息后,丝杆机构开始移动,移到工件垂直上方,位置传感器发信息给丝杆驱动控制机构丝杆机构停止移动,升降汽缸开始下降,当升降气缸前端吸盘贴上工件上表面时,位置传感器发信息给真空发生器的控制机构丝杆机构,真空发生器动作产生真空,将工件吸牢升降气缸再次动作开始上升到位后丝杆机构开始移动,按照材质颜色检测区发来的工件材质颜色信息将工件运到相应的位置垂直上方,然后升降汽缸动作开始下降到位后,真空发生器再次动作真空消失,工件被放进圆形托盘或者放进倾斜滑道并顺滑道滑下,达到按材质颜色分拣的目的。
4)圆形托盘与滑道单元
圆形托盘是为了保护工件在搬运加工过程中不受损伤,滑道为铝型材加工,任务是将工件送到下一个单元进行加工或存储等。
如果将不同属性的工件均放入圆形托盘内是供下一站的机械手抓取。
4、电气部分元气件功能说明
电气回路元气件排例分布,如图1-4所示。
图1-4电气回路元气件排例分布图
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。
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)接线端子:
连接各电器元件的接线端作为转接器使用。
6)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。
7)按钮控制盒,包括如下功能按钮,如图1-5所示。
a启动按钮:
分拣系统运行启动控制按钮(SB6);
B停止按钮:
分拣系统运行停止控制按钮(SB7);
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控制操作(SB8);
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,
图1-5按钮控制盒图
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,只有等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);
F联机旋钮:
将此旋钮旋到联机位置时可以和其它实训单元连接、并会发出工件已到该单元的信号(SA2)。
G推料按钮:
手动控制推料汽缸推料控制按钮(SB4)。
H传输按钮:
手动控制传送运行按钮(SB5)。
I升/降按钮:
手动控制吸盘控制汽缸,实现吸盘上升和下降操作(SB2);
J吸取按钮:
手动控制吸取工件(SB3);
K控制开关:
手动控制丝杆驱动直流减速电机正、反转,实现螺母块左右移动(SB1)。
其中(A)至(D)项接入PLC,并且只有在(E)(F)有效的情况下才应起作用,(G)至(J)项为手动检查操作按钮。
主要检测每个单元模块硬件部分的电动状态或气动状态是否正常。
8)直流减速电机:
丝杆驱动电机M1和传输带驱动电机M2。
9)传感器及开关:
设有电感式传感器、磁感应式接近开关、数字式真空压力开关、超小型基本开关、光电开关及光纤放大器等,主要用于工件材质颜色等物理属性的检测、工件有无检测及运动执行机构的定位等。
5、气动回路主要元气件功能说明
气动回路主要元气件,如图1-6所示。
图1-6气动回路元气件布置图
1)过滤减压阀:
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。
如图1-7所示。
图1-7过滤减压阀实物图
2)单电控二位五通电磁阀:
控制真空发生器真空的产生及消失。
如图1-8所示。
3)单电控二位五通电磁阀:
控制吸盘升降汽缸活塞杆伸缩完成吸盘升降运动。
如图1-8所示。
4)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。
如图1-8所示。
图1-8电磁阀实物图
5)推料气缸:
是将工件从供料仓内推到仓外的动力源。
6)升降气缸:
是吸盘在Z轴方向升降的的动力源。
如图1-9所示。
图1-9升降气缸与吸盘图
7)真空发生器:
真空发生器产生真空的原理和传统真空泵是不一样的。
它是让压缩空气在泵体内形成高速气流,大家知道,气体的流动速度越高,当地的气体压力就越低(从柏努利方程可以得出),因此就具有越强的抽吸能力。
真空发生器就是利用这种原理制成的。
正因为如此,在同等真空抽气量的情况下,真空发生器体积小,基本不用维护,真正的无油,是一种既可靠效率又高的真空泵。
真空发生器分单级真空发生器和多级真空发生器两类,在消耗相同压缩空气的条件下,多级真空发生器在标准大气下的真空抽气量一般是单级真空发生器的好几倍,因此,多级真空发生器是真正高效率的真空泵。
真空发生器的使用环境要
求很简单,只要有压缩空气源,就可以使用真空发生器。
图1-10所示。
图1-10真空发生器图
真空发生器参数,如表1-1所示。
表1-1真空发生器参数表
8)吸盘:
利用真空产生的负压将工件吸牢提起,真空消失工件自然释放。
9)真空过滤器:
它的主要作用是滤除压缩空气中的水分和微型颗粒杂质,图1-11所示。
图1-11真空过滤器图
6、实训桌功能说明
实训桌桌面为标准铝型材加工制作,主要用于承重,铝型材特有的T型十分便于机械器件和电气器件的安装,另外实训桌的四个脚上装有四个滑轮使实训装置的移动非常便捷。
7、主要电气元气件
1)可编程控制器(GEFanuc)简介
GEFanuc智能平台公司由美国通用电气公司(GE)和日本Fanuc公司合资组建,提供自动化硬件和软件解决方案,帮助用户降低成本,提高效率并增强其盈利能力。
凭藉适合于几乎每种工业门类的解决方案和服务,GEFanuc智能平台提供多样化的产品和服务,范围包括控制器、嵌入式系统、高端软件、运动控制产品、操作员界面产品、工业计算机和激光设备。
GEFanuc智能平台总部位于美国弗吉尼亚州夏落茨威尔,是GE工业系统集团的一部分,它将GE家族广泛的全球性优势与满足本地的客户需求相结合,设计、开发并维护用户在自动化方面的投资。
全新的GEFanucPACSystems提供第一代可编程自动化控制系统———为多个硬件平台提供一个控制引擎和一个开发环境。
PACSystems提供比现有的PLC更强大的处理速度和通信速度以及编程能力。
它能应用到高速处理、数据存取和需大内存的应用中,如配方存储和数据登录。
基于VME的RX7i和基于PCI的RX3i提供强大的CPU和高带宽背板总线,使得复杂编程能简便快速地执行。
PACSystems还为系列90PLC提供业界领先的移植平台,用于系列90PLC硬件和软件的移植。
PACSystems提供:
(1)最好的PLC与最好的PC相结合
•为每个应用提供多领域、确定性的控制;
•应用的便携控制机制能用于不同硬件平台的程序移植提高性能和生产力;
•为了持续性能改善紧随科技进步;
•单一开发环境用于多个开发平台;
(2)灵活性和开放性
•用户选择合适的平台、编程语言和通讯解决方案;
•连接到生产操作的各个级别;
•保护用户硬件和软件的投资;
•使您的应用随着技术进步,保护用户知识产权,原有的设备和安装成本;
PACSystemsRX7i
RX7i是具有突破性意义的系列可编程自动化控制器(PAC)PACSystems系列的首个成员。
设计用于OEM厂商、系统集成商、最终用户的中、高端应用程序开发、集成器和终端用户,对于需要开放式结构、大内存、分布式I/O以及高性能的集成解决方案,RX7i是一个理想选择。
PACSystemsRX3i
使用与RX7i相同的控制引擎,RX3i以简洁紧凑、成本有效的结构提供高等级自动化功能。
PACSystems移动式控制发动机可在多种不同平台上发挥较高的性能,允许OEM和具有不同应用需求的最终用户选择最适合其需要求的控制系统硬件。
GEPLC-系列90-70PLC
系列90-70PLC已经成为复杂应用的工业标准,这些应用往往要求系统带大量I/O和大量处理内存。
系列90-70基于VME总线的开放式背板可以适用于几百个基于VME总线的多功能模块,它们的应用往往涉及到显示、高度专业化的运动控制或者光纤网络。
您可以进一步自定义您的系统结构,附加各种可用的I/O和特殊模块以及许多独立或分布式运动控制系统。
系列90–30
拥有模块化设计、超过100个I/O模块和多种CPU选项,系列90-30为您提供能满足特殊性能要求的多功能系统设置,卓越的网络和通讯能力使您能在一个非专有网络上进行数据传输、上载下载程序和执行诊断。
集成在系列90-30中的运动控制系统适用于高性能点到点应用,并且支持大量的电机类型和系统结构。
2)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1-12所示。
图1-12光纤放大器实物图
主要技术参数及接线原理图如表1-2、表1-3和图1-13所示。
表1-2光纤安装及检测距离
表1-3光纤放大器技术参数
图1-13光纤放大器外部光纤及线路连接图
光纤放大器灵敏度调节方法,如表1-4。
表1-4光纤放大器灵敏度调节方法
3)小型断路器(空气开关)
外接电源接入设备由图1-14总电源开关控制总电源的通断。
图2-14总电源开关
4)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。
如图1-15所示。
图1-15开关电源
5)中间继电器
中间继电器的线圈工作电压为直流24V,分别用于控制传输带与丝杠运动驱动电机的电源及手动/自动工作模式的切换。
如图1-16所示。
图1-16中间继电器
6)直流电机
电机的工作电源为DC24V、作为丝杠与传输带机构的动力源,如图1-17所示。
图1-17直流电机实物图
8、分拣控制实训装置电气布置图如图1-18所示。
图1-18分拣控制实训装置电气元件布置图
四、实验步骤
1、认真观测KNT-PFJ3分拣实训装置各组成部分的结构和外形;
2、认真观测KNT-PFJ3分拣实训装置各机械运动执行单元的机械构造和外形;
3、认真观测每个电气元件在实训装置上所处的位置、结构外形和作用;
4、能够看到有铭牌的电气元件要求明白铭牌上标注的技术参数及符号所表示的意义;
5、认真观测每个气动元件在实训装置上所处的位置、结构外形和作用;
6、能够看到有铭牌的气动元件要求明白铭牌上标注的技术参数及符号所表示的意义;
7、通过以上实训要求基本了解实训装置各个组成部分的构造原理和工作原理;
五、问题与思考
1、本分拣实训装置工件的抓取是用吸盘靠真空产生负压将工件吸住的方法来实现的,你是否明白本实训装置真空是利用什么原理产生的?
2、本分拣实训装置对工件材质颜色物理属性是用什么器件来识别的?
它们的工作原理是什么?
3、本分拣系统的机械运动执行单元可以分成几个?
每个单元所要实现的功能是什么?
实验二编程软件的使用
一、实验目的
1、熟悉编程软件界面;
2、熟悉编程软件的使用方法;
3、掌握编程软件的安装方法;
二、实验设备
1、PLC主机
2、编程/监控用计算机
3、下载电缆及编程软件(电子文件或光盘)
三、实验内容
1ProficyMachineEdition概念
ProficyMachineEdition是一个高级的软件开发环境和机器层面自动化维护环境。
它能由一个编程人员实现人机界面、运动控制和执行逻辑的开发。
GEFanuc的ProficyMachineEdition是一个适用于人机界面开发、运动控制及控制应用的通用开发环境。
ProficyMachineEdition提供一个统一的用户界面,全程拖放的编辑功能,及支持项目需要的多目标组件的编辑功能。
支持快速、强有力、面向对象的编程,ProficyMachineEdition充分利用了工业标准技术的优势,如XML、COM/DCOM、OPC和ActiveX。
ProficyMachineEdition也包括了基于网络的功能,如它的嵌入式网络服务器,可以将实时数据传输给企业里任意一个人。
ProficyMachineEdition内部的所有组件和应用程序都共享一个单一的工作平台和工具箱。
一个标准化的用户界面会减少学习时间,而且新应用程序的集成不包括对附加规范的学习。
ProficyTMMachineEdition软件界面
2、ProficyMachineEdition组件
1)Proficy人机界面
一个专门设计用于全范围的机器级别操作界面/HMI应用的HMI。
包括对下列运行选项的支持:
﹡QuickPanel
﹡QuickPanelView(基于WindowsCE)
﹡WindowsNT/2000/XP
﹡Proficy逻辑开发器-PC
﹡PC控制软件组合了易于使用的特点和快速应用开发的功能。
2)包括对下列运行选项的支持:
﹡QuickPanelControl(基于WindowsCE);
﹡WindowsNT/2000/XP;
﹡嵌入式NT;
3)Proficy逻辑开发器-PLC
﹡可对所有GEFanuc的PLC,PACSystems控制器和远程I/O进行编程和配置。
﹡在Professional、Standard以及Nano/Micro版本中可选Proficy运动控制开发器。
﹡可对所有GEFanuc的S2K运动控制器进行编程和配置。
3、软件安装
为了更好地使用ProficyMachineEdition软件,编程计算机需要满足下列条件。
1)软件需要:
﹡操作系统Windows®NTversion4.0withservicepack6.0,Windows2000Professional,WindowsXPProfessional,WindowsME或Windows98SE均可。
﹡InternetExplorer5.5withServicePack2
2)硬件需要:
﹡500MHz基于奔腾的计算机(建议主频在1GHz以上)
﹡128MBRAM(建议256M)
﹡支持TCP/IP网络协议计算机
﹡150-750MB硬盘空间
﹡200MB硬盘空间用于安装演示工程(可选)
3)ProficyMachineEdition软件步骤如下:
﹡将ProficyMachineEdition光盘插入CD-ROM驱动器
通常安装程序会自动启动,如果安装程序没有自动启动,也可以通过直接运行在光盘根目录下的Setup.exe来启动;
﹡在安装界面中点击Install开始安装程序;
﹡跟随屏幕上的指令操作,依次点击“下一步”即可。
4)产品注册
在软件安装完成后,会提示产品注册画面。
软件注册画面
点击“NO”,你仅拥有4天的使用权限。
若你已经拥有产品授权,点击“YES”,将硬件授权插入电脑的USB通讯口,就可以在授权时间内使用ProficyMachineEdition软件。
4、工程管理
1)打开PACSystemsRX3i工程
点击开始>所有程序>GEFanuc>ProficyMachineEdition>ProficyMachineEdition或者点击
图标,启动软件。
在MachineEdition初始化后,进入开发环境窗口。
开发环境窗口
注意:
当你第一次启动MachineEdition软件时,开发环境选择窗口会自动出现,如果你以后想改变显示界面,你可以通过选择Windows>ApplyTheme菜单进行。
1)选择LogicDeveloperPLC一栏
点击OK。
当你打开一个工程后进入的窗口界面和在开发环境选择窗口中所预览到的界面是完全一样的。
点击OK后,出现MachineEdition软件工程管理提示画面,相关功能已经在图中标出,可以根据实际,做出适当选择。
从模板创建新工程
新建工程
显示所有存在的工程
启动时不出现此窗口
显示最近使用过的工程
打开已存有的工程
MachineEdition打开窗口
2)创建PACSystemsRX3i工程
通过MachineEdition,你可以在一个工程中创建和编辑不同类型的产品对象如:
LogicDeveloperPC,LogicDeveloperPLC,View和Motion。
在同一个工程中,这些对象可以共享MachineEdition的工具栏,提供了各个对象之间的更高层次的综合集成。
下面介绍如何创建一个新工程:
﹡点击File>NewProject,或点击File工具栏中
按钮。
出现新建工程对话框。
被选工程模板的式样和描述
选择所使用的工程模板
设置成缺省模板
输入工程名
新建工程对话框
﹡选择所需要的模板
﹡输入工程名
﹡点击OK
这样,一个新工程就在MachineEdition的环境中被创建了。
5硬件配置
用MachineEditionLogicDeveloper软件配置PACCPU和I/O系统。
由于PAC采用模块化结构,没有插槽均有可能配置不同模块,所以需要对每个插槽上的模块进行定义,CPU才能识别到模块展开工作。
使用DeveloperPLC编程软件配置PAC的电源模块,CPU模块和常用的I/O模块步骤如下:
1)依次点开浏览器的Project>PACTarget>hardwareConfiguration>mainrack(rack0
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