（中職）機電一體化設備調(diào)試與程序設計項目四教學課件

1、搬運機械手的調(diào)試與程序設計項目四 1234目錄學習目標任務描述知識鏈接任務實施5知識拓展01章節(jié) PART知識目標能力目標學習目標搬運機械手的調(diào)試與程序設計1、掌握氣動工作原理及正確識讀氣動 原理圖。2、掌握機械手的工作原理及應用。3、掌握步進電機的原理及用法。4、熟練掌握三菱PLC的編程指令和SFC 的編程方法。5、熟練掌握程序調(diào)試和故障排除。1、能夠讀懂各種氣動原理圖，熟悉相關規(guī)范標準。2、能夠讀懂步進電機的使用說明，熟悉相關規(guī)范標準。 3、能夠根據(jù)控制方案，編寫程序流程圖。4、能夠熟練調(diào)整機械裝置、氣動裝置、傳感器、步進電機等器件。5、能夠制定程序設計的工作計劃和檢查表。6、能夠通過網(wǎng)絡

2、、期刊、專業(yè)書籍、技術手冊等獲取相應信息。一、學習目標知識目標能力目標02章節(jié) PART任務描述搬運機械手的調(diào)試與程序設計 二、任務描述 某生產(chǎn)線上的搬運機械手，要將在位置A處的工件搬運到位置B進行下一工序的加工，如圖1所示。在啟動前或正常停止后機械手必須停留在原位。機械手的初始位置是：機械手的懸臂氣缸停留在左限位，懸臂氣缸和手臂氣缸的活塞桿均縮回，氣爪處于松開狀態(tài)。 接通工作電源，按下啟動按鈕SB5，機械手開始搬運。搬運機械手的調(diào)試與程序設計機械手將按以下動作順序搬運工件： 懸臂伸出伸出到前限位手臂下降下降到下限位后延時0.5s氣爪夾緊再延時0.5S手臂上升上升到上限位懸臂縮回縮回到后限機械

3、手右轉(zhuǎn)0.5S后懸臂伸出伸出到前限位手臂下降下降到下限位后延時0.5s氣爪放松再延時0.5S手臂上升上升到上限位懸臂縮回縮回到后限機械手左轉(zhuǎn)左轉(zhuǎn)到左限位初始位置 不按下停止按鈕SB6，機械手將按上述動作流程連續(xù)自動搬運工件；如果按下停止按鈕SB6，機械手在完成當前工件的搬運后，回到初始位置停止。 二、任務描述教學視頻機械手運行過程03章節(jié) PART知識鏈接 安全須知步進電機基本知識 搬運機械手基本知識變頻器的常見故障及處理方法 FR-E700變頻器的參數(shù)設置與調(diào)試三、知識鏈接（一）安全須知1、實驗室的著裝要求穿著學校規(guī)定的實習工作服進入教室，注意把衣扣扣好。（1）穿符號要求的平底鞋，不得穿拖鞋

4、進入教室。（2）女生的長發(fā)最好能夠扎好。（3）TextTextTextText搬運機械手的調(diào)試與程序設計教室中的電閘是給學生實操課題通電運行用的，學生不得私自操作，一定要得到老師的允許，在監(jiān)護人的監(jiān)護下，嚴格遵守各種安全操作規(guī)程和規(guī)定。(1)教室中的儀表學生不得私自使用，必須嚴格服從老師的指揮安排，使用后必須檢查并放入柜中，教師做好相應的使用登記。(2)教室中的工具的使用，學生不得私自使用，必須嚴格服從老師的指揮安排，必須嚴格遵守各種安全操作規(guī)程和規(guī)定，使用后必須檢查并放入柜中，教師做好相應的使用登記。(3)搬運機械手的調(diào)試與程序設計三、知識鏈接（一）安全須知2、實驗室中的電閘、儀表、工具的使

5、用規(guī)范和操作技巧3、操作時注意事項：當通電或變頻器正在運行時,請不要打開前蓋板,否則會發(fā)生觸電。(1)在前蓋板拆下時請不要運行變頻器,否則可能會接觸到高電壓端子和充電部分而造成觸電事故。(2)即使電源處于斷開時，除布線，定期檢查外，請不要拆下前蓋板。否則，由于接觸變頻器充電回路可能造成觸電事故。(3)搬運機械手的調(diào)試與程序設計三、知識鏈接（一）安全須知3、操作時注意事項：三、知識鏈接（一）安全須知布線或檢查，請在斷開電源，經(jīng)過 10 分鐘以后，用萬用表等檢測剩余電壓消失以后進行。(4) 請不要用濕手操作開關，以防止觸電。(5)對于電纜, 請不要損傷它，對它加上過重的應力，使它承載重物或?qū)λQ壓

6、。否則會導致觸電。(6)搬運機械手的調(diào)試與程序設計(7)請勿在通電中進行通風扇的更換,否則會發(fā)生危險。(8)實驗期間嚴禁觸摸旋轉(zhuǎn)電機，帶強電端子。(9)若實驗過程中設備出現(xiàn)故障，請報告老師，檢查前斷開電源，10分鐘以后，用萬用表等檢測剩余電壓消失后方可進行。搬運機械手的調(diào)試與程序設計3、操作時注意事項：三、知識鏈接（一）安全須知(10)不要隨便將物品放在實驗儀器上。(11)不要頻繁啟/停變頻器。(12)頻率設置不要超過60Hz。搬運機械手的調(diào)試與程序設計3、操作時注意事項：三、知識鏈接（一）安全須知1、步進電動機驅(qū)動系統(tǒng)的基本知識(1)系統(tǒng)常識：步進電動機和步進電動機驅(qū)動器構成步進電機驅(qū)動系統(tǒng)

7、。步進電動機驅(qū)動系統(tǒng)的性能，不但取決于步進電動機自身的性能，也取決于步進電動機驅(qū)動器的優(yōu)劣。對步進電動機驅(qū)動器的研究幾乎是與步進電動機的研究同步進行的。(2)系統(tǒng)概述：步進電動機是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行元件。當步進電動機驅(qū)動器接收到一個脈沖信號（來自控制器），它就驅(qū)動步進電動機按設定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度(稱為“步距角”)，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運行的。搬運機械手的調(diào)試與程序設計三、知識鏈接（二）步進電機基本知識1、步進電動機驅(qū)動系統(tǒng)的基本知識三、知識鏈接（二）步進電機基本知識(3)系統(tǒng)控制：步進電動機不能直接接到直流或交流電源上工作，必須使用專用的驅(qū)動電源（步進電動機驅(qū)動器

8、）。控制器（脈沖信號發(fā)生器）可以通過控制脈沖的個數(shù)來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達到調(diào)速的目的。 搬運機械手的調(diào)試與程序設計1、步進電動機驅(qū)動系統(tǒng)的基本知識三、知識鏈接（二）步進電機基本知識(4)用途：步進電動機是一種控制用的特種電機，作為執(zhí)行元件，是機電一體化的關鍵產(chǎn)品之一，隨著微電子和計算機技術的發(fā)展（步進電動機驅(qū)動器性能提高），步進電動機的需求量與日俱增。步進電動機在運行中精度沒有積累誤差的特點，使其廣泛應用于各種自動化控制系統(tǒng)，特別是開環(huán)控制系統(tǒng)。 搬運機械手的調(diào)試與程序設計(5)步進電機按結構分類：步進電動機也叫脈沖

9、電機，包括反應式步進電動機（VR）、永磁式步進電動機（PM）、混合式步進電動機（HB）等。2、3ND583三相步進驅(qū)動器的用法搬運機械手的調(diào)試與程序設計三、知識鏈接（二）步進電機基本知識（1）控制信號接口電路搬運機械手的調(diào)試與程序設計三、知識鏈接（二）步進電機基本知識（2）接線要求(1)為了防止驅(qū)動器受干擾，建議控制信號采用屏蔽電纜線，并且屏蔽層與地線短接，除特殊要求外，控制信號電纜的屏蔽線單端接地：屏蔽線的上位機一端接地，屏蔽線的驅(qū)動器一端懸空。同一機器內(nèi)只允許在同一點接地，如果不是真實接地線，可能干擾嚴重，此時屏蔽層不接。(2)脈沖和方向信號線與電機線不允許并排包扎在一起，最好分開至少 1

10、0cm 以上，否則電機噪聲容易干擾脈沖方向信號引起電機定位不準，系統(tǒng)不穩(wěn)定等故障。搬運機械手的調(diào)試與程序設計三、知識鏈接（二）步進電機基本知識（2）接線要求三、知識鏈接（二）步進電機基本知識(4)嚴禁帶電拔插驅(qū)動器強電 P2 端子，帶電的電機停止時仍有大電流流過線圈，拔插 P2 端子將導致巨大的瞬間感生電動勢將燒壞驅(qū)動器。(5)嚴禁將導線頭加錫后接入接線端子，否則可能因接觸電阻變大而過熱損壞端子。搬運機械手的調(diào)試與程序設計(6)接線線頭不能裸露在端子外，以防意外短路而損壞驅(qū)動器。(3)如果一個電源供多臺驅(qū)動器，應在電源處采取并聯(lián)連接，不允許先到一臺再到另一臺鏈狀式連接。 （3）電流、細分撥碼開

11、關設定和參數(shù)自整定三、知識鏈接（二）步進電機基本知識搬運機械手的調(diào)試與程序設計 3ND583 驅(qū)動器采用八位撥碼開關設定細分精度、動態(tài)電流、靜止半流以及實現(xiàn)電機參數(shù)和內(nèi)部調(diào)節(jié)參數(shù)的自整定。工作（動態(tài)）電流設定如表4所示。（3）電流、細分撥碼開關設定和參數(shù)自整定三、知識鏈接（二）步進電機基本知識搬運機械手的調(diào)試與程序設計 靜態(tài)電流可用 SW5 撥碼開關設定，off 表示靜態(tài)電流設為動態(tài)電流的一半，on 表示靜態(tài)電流與動態(tài)電流相同。一般用途中應將 SW4 設成 off，使得電機和驅(qū)動器的發(fā)熱減少，可靠性提高。脈沖串停止后約 0.4 秒左右電流自動減至一半左右（實際值的 60），發(fā)熱量理論上減至 3

12、6；細分設定如表5所示。搬運機械手的調(diào)試與程序設計 3ND583可以用來驅(qū)動 3、6 線的三相混合式步進電機，步距角為 1.2 度的均可適用。選擇電機時主要由電機的扭矩和額定電流決定。扭矩大小主要由電機尺寸決定。尺寸大的電機扭矩較大；而電流大小主要與電感有關，小電感電機高速性能好，但電流較大。（4）電機選配三、知識鏈接（二）步進電機基本知識1、步進電動機驅(qū)動系統(tǒng)的基本知識搬運機械手的調(diào)試與程序設計 機械手由氣動手爪、雙導桿氣缸、單桿氣缸、電感傳感器、磁性傳感器、多種類型電磁閥、步進電機及驅(qū)動器組成。主要完成通過氣動機械手手臂前伸，前臂下降，氣動手指夾緊物料，前臂上升，手臂縮回，手臂旋轉(zhuǎn)到位，手

13、臂前伸，前臂下降，手爪松開將物料放入料口，機械手返回原位，等待下一個物料到位等動作。氣動手爪控制示意圖如圖6所示。需要注意的是手爪夾緊由單向電控氣閥控制，當電控氣閥得電,手爪夾緊，當電控氣閥斷電后，手爪張開。三、知識鏈接（三）搬運機械手基本知識04章節(jié) PART任務實施技術資料制定皮帶輸送機自動調(diào)速的計劃工作現(xiàn)場檢查評估程序設計步驟在編制控制程序前，應準備好編程所需的技術資料，并做好工作現(xiàn)場準備工作。四、任務實施（一）技術資料搬運機械手的調(diào)試與程序設計(1)充分了解實訓模塊。(2)充分理解端子接線圖，找出輸入輸出元件分別對應端子上的多少號碼。(3)讀懂氣路連接圖。搬運機械手的調(diào)試與程序設計(1

14、)小組討論搬運機械手的工作原理以及程序要達到的功能要求，做好分工任務。(2)根據(jù)需要，對機械裝置、氣動裝置、傳感器等器件進行必要的調(diào)整。(3)輸入點和輸出點分配。計劃的制定需要考慮如下問題：四、任務實施（二）制定皮帶輸送機自動調(diào)速的計劃搬運機械手的調(diào)試與程序設計計劃的制定需要考慮如下問題：四、任務實施（二）制定皮帶輸送機自動調(diào)速的計劃(4)繪制I/O接線圖，完成PLC及其外部接線。(5)程序的編寫分工：確定誰負責哪個程序模塊的編寫。(6)將編寫好的程序?qū)懭隤LC。搬運機械手的調(diào)試與程序設計計劃的制定需要考慮如下問題：四、任務實施（二）制定皮帶輸送機自動調(diào)速的計劃(7)當程序不能實現(xiàn)原定功能時，

15、如何判斷問題出在哪里。(8)如何調(diào)試修改程序。1、列出IO分配表四、任務實施（三）工作現(xiàn)場搬運機械手的調(diào)試與程序設計 根據(jù)任務分析，可得出輸入原件有8個，分別為啟動按鈕、停止按鈕、伸出前限位、縮回后限位、下降下限位、上升上限位、夾緊傳感器、原點位置傳感器；輸出原件有5個，分別為手臂伸出氣缸、手臂下降氣缸、手爪夾緊、手爪松開、旋轉(zhuǎn)步進電機。所以選擇PLC的輸入點數(shù)應為8個，輸出點數(shù)應為7個。教學視頻步進電機尋找原點2、畫出電氣控制原理圖四、任務實施（三）工作現(xiàn)場搬運機械手的調(diào)試與程序設計 進行電氣線路連接之前，首先確保電源開關處于斷開位置，然后按下列順序依次進行： 將電源警示燈、傳感器和三相異步

16、交流電動機的連線連到接線排合適的位置。 注意將動力線和信號線分開。 按照電氣控制原理圖先接PLC輸出回路，再接PLC輸入回路的連線。 按照電氣控制原理圖完成步進驅(qū)動器和三相異步進電機的連線。 最后連接各模塊電源線。 電路檢查。3、根據(jù)電氣控制原理圖安裝電路1、步進驅(qū)動程序段的設計搬運機械手的調(diào)試與程序設計四、任務實施（四）程序設計步驟01PLSY：16位連續(xù)執(zhí)行型脈沖輸出指令。編程格式：PLSYK1000D0Y002K1000：指定的輸出脈沖頻率，可以是T，C，D，數(shù)值或是位元件組合如K4X0；03D0：指定的輸出脈沖數(shù)，可以是T，C，D，數(shù)值或是位元件組合如K4X0，當該值為0時，輸出脈沖數(shù)

17、不受限制。04Y0：指定的脈沖輸出端子。2、分析控制要求搬運機械手的調(diào)試與程序設計 根據(jù)工作過程描述，機械手的控制要求是順序控制，從按下啟動按鈕開始，依次執(zhí)行，中間過程有少許的延時，以確保機械手的動作執(zhí)行標準后，在進行下一步操作。四、任務實施（四）程序設計步驟根據(jù)工作過程分析，主要有四部分要求：1.機械臂伸出與縮回2.機械爪上升與下降3.機械爪夾緊與松開4.機械臂的向左旋轉(zhuǎn)與向右旋轉(zhuǎn)3、繪制主程序和SFC的程序流程圖四、任務實施（四）程序設計步驟搬運機械手的調(diào)試與程序設計(1)主程序中必須包含SFC驅(qū)動條件，最好將啟停程序到主程序中。(2)SFC流程圖需要注意每一步的轉(zhuǎn)移條件和執(zhí)行步。機械手的

18、整體控制流程是一個單純的順序控制過程，無任何分支，只需注意過程中的延時程序即可。搬運機械手的調(diào)試與程序設計3、繪制主程序和SFC的程序流程圖四、任務實施（四）程序設計步驟4、程序編寫5、下載調(diào)試程序搬運機械手的調(diào)試與程序設計(1)PLC達到RUN狀態(tài)。(2)手動在料臺上放一個工件，按下啟動按鈕，仔細觀察機械手的每一步動作。檢查電路正確無誤后，將程序?qū)懭隤LC。程序功能的調(diào)試要根據(jù)工作過程要求，一步一步的進行，逐項檢查各項指標是否達標。（四）程序設計步驟四、任務實施5、下載調(diào)試程序搬運機械手的調(diào)試與程序設計（四）程序設計步驟四、任務實施(3)注意機械手的左旋轉(zhuǎn)和右旋轉(zhuǎn)，如果旋轉(zhuǎn)距離有偏差，則需要通過程序里的賦值進行修改。(4)測試停止按鈕。按下停止按鈕后，檢查機械手是否是完成整個工作過程才停止工作的。