THMSRX-2-2 机械手输送系统课件

1. THMSRX-2-2机械手输送系统课件 董海兵 2011年4月

2. 一、机械手输送系统本地控制实验 （一）机械手输送系统简介 （二）实训系统各单元功能和组成、工作 原理、控制要求及实训项目 （三）实训系统电气、气动控制及运行操作 二、机械手输送系统上位机组态监控 三、任务布置

3. 一、机械手输送系统本地控制实验 （一）机械手输送系统简介 1、概述 机械手输送系统是一种典型的机电一体化、自动化类产品，适合机电一体化、机械电子工程、电气工程及自动化、自动化工程、计算机控制、自动控制等相关专业的教学和培训。它在接近工业生产制造现场基础上又针对教学进行了专门设计，强化了各种控制技术和工程实践能力。 实训系统包含了机电一体化专业中的气动、PLC、传感器等多种控制技术，适合相关专业学生进行工程实践、课程设计及初上岗位的工程技术人员进行培训，是培养机电一体化人才的理想设备。

4. 2、产品特点 • 系统集机械、气动、电气控制、传感器检测、PLC以及工业网络控制技术有机地进行整合，可以完成各类单项技能训练和综合性项目训练。可以进行机械部件安装于调试、气动系统的安装与调试、电气控制电路的安装和PLC编程、机电设备安装与调试、自动控制系统安装与调试，能较好地满足实训教学的需要。 • 该实训系统可以锻炼学员创新思维和动手能力，学员可以利用本实训系统从机械组装、电气设计、接线、PLC编程与调试、设备维护等方面进行工程训练。 • 系统选用三菱可编程控制器，底层采用三菱CC-LINK工业网络，使Q主站与机械手从站之间的控制信息和状态数据能够实时相互交换；上位机与Q主站采用工业以太网通讯，实现对机械手实时监控。

5. 3、系统介绍 由气动机械手、气动手指、双导杆气缸、回转台、单杆气缸、旋转气缸、磁性传感器、开光电源、可编程控制器、按钮板、I/O接口板、电气网孔板、多种类型电磁阀组成。主要完成将工件输送。 （1）气动机械手 完成工件的抓取动作，由双向电控阀控制，气动手指释放是磁性传感器有信号输出，磁性开关指示灯亮。 （2）摆台 采用旋转气缸设计，由双向电控气阀控制机械的左、右摆动。 （3）双导杆气缸 控制机械手臂伸出、缩回，由双向电控气阀控制。 （4）单杠气缸 由单向气动电控阀控制。当气动电磁阀通电，气缸伸出带动气动手指下降运动。 （5）磁性传感器 用于气缸的位置检测，当气缸准确到位后输出一个信号给PLC。（磁性传感器接线时注意蓝色接“-”，棕色接“PLC输入端”） （6）开关电源：为正常工作提供电源。 （7）控制按钮版：用于系统的基本操作、单机控制、连接控制。 （8）电气网孔板：主要安装PLC主机、空气开关、开关电源、I/O接口板、 各种接线端子。

6. 4、I/O地址分配及功能说明

7. 5、工作流程 按开始按钮后，双导杆气缸前伸，前限位磁性传感器检测到位后，延时0.5秒前臂单杆气缸下降，前臂单杠气缸磁性传感器检测到位后，延时0.5秒气动手指抓取工件,夹紧工件后延时0.5秒；前臂单杆气缸上升，双导杆气缸缩回，双导杆气缸后限位磁性传感器检测到位后；气动机械手摆台向右摆动，摆台右限位磁性传感器检测到位后，双导杆气缸前伸，前限位磁性传感器检测到位后，延时0.5秒前臂单杆气缸下降，前臂单杠气缸磁性传感器检测到位后，延时0.5秒气动手指将工件放入待料工位，延时0.5秒前臂单杆气缸上升，双导杆气缸缩回，后限位磁性传感器检测到位后，气动机械手摆台向左摆动，摆台左限位磁性开关到位后，重复上面的动作。

8. （二）电气部分介绍及系统实训 1、电气控制电路组成 本实训装置电气控制部分集电源控制模块、按钮模块、可编程控制器模块等于一体。系统采用模块式设计，各个模块均为通用模块，可以互换，扩展性强，提供的PLC实训内容全面、丰富，能较好地锻炼实际动手能力。 （1）控制面板连线端子排

9. （2）PLC的控制原理图

10. 2、气动原理及气动回路原理图 （1）气动执行元件部分 单杠气缸、薄型气缸、气动手指、导杆气缸、双导杆气缸、旋转气缸。 （2）气动控制元件部分 单控电磁阀、双控电磁阀。 （3）气缸示意图 注：气缸的正确运动使物料到达相应的位置，只要交换进出气的方向就能改变气缸的伸出（缩回）运动，气缸两侧的磁性开关可以识别气缸是否已经运动到位。

12. （6）气动手指控制示意图 注：上图中手爪夹紧由单向电控气阀控制，当电控气阀得电,手爪夹紧，当电控气阀断电后，手爪张开。

13. （7）气动回路原理图气动控制系统是本系统的执行机构，该执行机构的逻辑控制功能是由PLC实现的。气动控制回路的工作原理见下图。（7）气动回路原理图气动控制系统是本系统的执行机构，该执行机构的逻辑控制功能是由PLC实现的。气动控制回路的工作原理见下图。

14. 1B1、1B2为安装在旋转气缸的两个极限工作位置的磁性传感器。1Y1、1Y2为控制旋转气缸的电磁阀。 • 2B1、2B2为安装在双联气缸的两个极限工作位置的磁性传感器。2Y1、2Y2为控制双联气缸的电磁阀。 • 3B1为安装在气动机械手的极限工作位置的磁性传感器。3Y1、3Y2为控制双联气缸的电磁阀。 • 4B1、4B2为安装在气动机械手的极限工作位置的磁性传感器。4Y1为控制双联气缸的电磁阀。

15. 3、PLC认知实训(1) 实训目的了解PLC软硬件结构及系统组成； 掌握PLC外围直流控制及负载线路的接法及上位计算机与PLC通信参数的设置。(2) 实训设备安装有GX Developer软件的PC机一台； 三菱FX-2N PLC一台；PLC编程电缆一根（SC-90）；THMSRX-2-2型机械手输送系统。(3) PLC外形图

16. （4）控制要求认知三菱FX系列PLC的硬件结构，详细记录其各硬件部件的结构及作用； 打开编程软件，编译基本的与、或、非程序段，并下载至PLC中； 能正确完成PLC端子与开关、指示灯接线端子之间的连接操作； 拨动手/自、单/联，指示灯能正确显示； （5）功能指令使用 常用位逻辑指令使用。 【与逻辑】如上所示：X13、X14状态均为1时，Y10有输出；当X13、X14两者有任何一个状态为0，Y10输出立即为0。

17. 【或逻辑】如上所示：X13、X14状态有任意一个为1时，Y11即有输出；当X13、X14状态均为0，Y11输出为0。【或逻辑】如上所示：X13、X14状态有任意一个为1时，Y11即有输出；当X13、X14状态均为0，Y11输出为0。 （6）端口分配表

18. （7）操作步骤 • 按下图连接上位计算机与PLC； • 按“控制接线图”连接PLC外围电路；打开软件，点击“在线/传输设置”，在弹出的对话框中选择电脑串口及通信速率；如下所示：

19. 编译实训程序，确认无误后，点击“在线/PLC写入”，将程序下载至PLC中，下载完毕后，将PLC模式选择开关拨至RUN状态。编译实训程序，确认无误后，点击“在线/PLC写入”，将程序下载至PLC中，下载完毕后，将PLC模式选择开关拨至RUN状态。 • 改变“手/自、单/联” ON/OFF状态，观察记录“开始”指示灯点亮状态； • 改变“手/自、单/联” ON/OFF状态，观察记录“复位”指示灯点亮状态。 （8）实训总结 • 详细描述FX系列PLC的硬件结构； • 总结出上位计算机与FX系列PLC通信参数的设置方法。

20. 4、机械手输送系统编程实训 （1）实训目的 利用所学的指令完成机械手输送系统的程序编制。 将所学的知识运用于实践中，培养分析问题、解决问题的能力。 培养学生根据不同的控制要求编制程序的能力，逐步培养学生发现问题、解决问题的能力。 （2）实训设备 安装有GX Developer、MCGS6.2软件的PC机 一台 三菱FX-2NPLC(带FX2N-32CCL) 一台 三菱Q主机(带QJ61BY11N、QJ71E71-100） 一台 FX-2N PLC编程电缆SC-90） 一根 网线 一根 THMSRX-2-2型机械手输送系统 一套

21. （3）控制要求 • 手动运行 “单/联”开关打到“单”、“手/自”开关打到“手”状态，按下“上电”按钮X7有信号后“复位”按钮灯闪烁，按下“复位”按钮，机械手运动机构进行复位动作。完成后机械手旋转至左侧、机械手伸缩缸缩回、气夹张开、升降缸位于缩回，此时“开始”按钮灯闪烁；按“开始”按钮，程序开始运行。按“调试”按钮，手臂伸出，手臂伸出到位后，再下降到位，之后气夹模拟将物料夹紧并上升，手臂退回后右转到位即1B2=1、2B1=1、3B1=1、4B1=1，再按“调试”按钮，手臂前伸，然后下降，气夹打开，模拟将物料放下。完成后各气缸复位，再次按“调试”，机械手再次运行。

22. 自动运行 “单/联”开关打到“联”、“手/自”开关打到“自”状态，按开始按钮后，双导杆气缸前伸，前限位磁性传感器检测到位后，延时0.5秒前臂单杆气缸下降，前臂单杠气缸磁性传感器检测到位后，延时0.5秒气动手指抓取工件,夹紧工件后延时0.5秒；前臂单杆气缸上升，双导杆气缸缩回，双导杆气缸后限位磁性传感器检测到位后；气动机械手摆台向右摆动，摆台右限位磁性传感器检测到位后，双导杆气缸前伸，前限位磁性传感器检测到位后，延时0.5秒前臂单杆气缸下降，前臂单杠气缸磁性传感器检测到位后，延时0.5秒气动手指将工件放入待料工位，延时0.5秒前臂单杆气缸上升，双导杆气缸缩回，后限位磁性传感器检测到位后，气动机械手摆台向左摆动，摆台左限位磁性开关到位后，重复上面的动作。

23. 在运行过程中，按下“停止”按钮 系统进入停止状态，所有动作停止执行；再按下 “开始”按钮后，系统重新进入运行状态，继续执行停止时的动作。 • 在运行过程中，按下“开始”按钮 3秒钟后，按钮面板上“复位”闪烁，按下“复位”按钮，所有参数清零。按下“开始”按钮，进入等待状态；按下“调试”按钮进行单步运行。

24. （4） 实训步骤 1）用SC-90编程电缆连接计算机的串口与FX-2N主机的编程口；用网线将计算机的网卡接口与Q PLC的以太网相连。 2）给机械手输送系统及静音连接电源，用气管连接静音气泵与机械手输送系统的调压过滤阀，气泵工作一段时间后，方可给设备提供0.4-0.8Mpa气源。 3）Q主机的以太网模块的IP为：218.196.11.230，需将装有编程软件的计算机IP设置218.196.11.***。样例程序已配置成以太网通讯，下载时注意不要勾选参数下的“PLC/网络/Y远程口令”。 4）用GX Developer打开样例程序或由用户编写控制程序，编译无误后，打开PLC模块电源开关，分别将程序下载到FX-2N PLC及Q PLC中，下载完毕后检查PLC的“RUN”指示灯应点亮，否则手动将 “RUN/STOP”开关拨至“RUN”状态，PLC运行。

25. 5）手动运行 • Ⅰ、“单/联”开关打到“单”、“手/自”开关打到“手”状态。 • Ⅱ、按下“上电”键“上电”灯点亮，同时“复位”灯闪烁，当调压过滤阀气压表“0.3—0.8Mpa”时，可进行下一步。 • Ⅲ、按“复位”按钮复位灯灭，机械手旋转至左侧、机械手伸缩缸缩回、气夹张开、升降缸位于缩回，复位至初始状态，同时“开始”灯闪烁。不成功时，“开始”不闪烁，不能进入下一步操作，查找原因，排除故障。 • Ⅳ、按“开始”按钮开始灯灭，等待进入手动工作状态。 • Ⅴ、按下“调试”按钮，机械手前伸→下降→抓取工件→上升→缩回→右转等待下一指令。 • Ⅵ、再次按“调试”按钮，机械手前伸→下降→放工件→上升→缩回→左转返回复位状态。

26. 6）自动运行 • Ⅰ、“单/联”开关打到“联”、“手/自”开关打到“自”状态。 • Ⅱ、按下“上电”键时，“上电”灯点亮，同时“复位”灯闪烁，检查调压过滤阀气压表“0.3—0.8”时，可进行下一步。 • Ⅲ、按“复位”按钮复位灯灭，机械手旋转至左侧、机械手伸缩缸缩回、气夹张开、升降缸位于缩回，复位完成，同时“开始”灯闪烁。不成功时，“开始”不闪烁，不能进入下一步操作，查找原因，排除故障。 • Ⅳ、按“开始”按钮开始灯灭，进入自动工作状态。 机械手前伸→下降→抓取工件→上升→缩回→右转→机械手前伸→下降→放工件→上升→缩回→左转，重复上述过程 • Ⅴ、在运行过程中，按下“停止”按钮后，系统进入停止状态，所有动作停止执行；再按下 “开始”按钮后，系统重新进入运行状态，继续执行停止时的动作。

27. 二、机械手输送系统上位机组态监控

28. 三、任务布置 以“机械手输送系统”项目为基础，练习： （一）、GX-Developer编程软件使用 （二）、MCGS中通讯建立和人机界面组态 （三）、完成机械手输送系统控制实验 （四）、实现该系统的本地控制和远程控制