TC-JXS型机械手实训装置

一、系统概述：

机械手实训装置是一套综合了机械装配与连接、PLC控制、 触摸屏控制、伺服电机控制、步进电机控制、位置传感器控制、位移传感器控制、气动控制、计算机信息处理等现代化生产控制技术的机电一体化控制对象；专为职业技术院校、技工学校、职业教育培训机构等而设计的典型机电一体化培训产品。适合于机械制造及其自动化、机电一体化、机械电子工程、电气工程及自动化、自动化工程、计算机控制技术等教学与培训。它提高学生动手能力和实践技能而设计的实用性强的实验设备，是机电一体化专业教育培训的很好设备。

在系统方面，机械手实训装置的执行机构以电机执行机构为主，以实现工件吸、放的气动机械装置为辅助器件；机械手实训装置的整体运动则采取电机驱动、精密定位的位置控制，该驱动系统具有长行程、多定位点的特点，是典型的二维控制平面。

机械手实训装置应用了不同类型的传感器，分别用于判断电机的运动位置、气缸伸缩到位检测等。传感器技术是机电一体化技术中的关键技术之一，是现代工业实现高度自动化的前提之一。位置控制技术与传感器技术是现代工业企业应用较为广泛的电气控制技术。机械手实训装置的特点及其优越性：

1、专业性：该装置均采用当前工业系统常用的现代化控制器件、连接设备以及专业的设计理念；

2、全面性：覆盖了传感器技术、气动技术、PLC技术、电机驱动技术、计算机组态技术、机械系统精密传动技术等多项技术实训；

3、综合性：不但能提升学生的专业技能，同时可以培养学生的动手能力、团队协助能力、综合问题的分析和解决能力；

4、开放型：该实验装置所有电器控制端口均通过安全插座接与接线盒之上，方便学员根据学习需要自己接线、编程和调试，机械装备上亦从方便学员动手拆装出发，设计出适合于学员进行拆卸和组装的相关练习；

5、安全性：具有电压型漏电保护装置和电流型漏电保护装置，安全性符合相关的国家标准，同时备急停保护、限位保护等各种保护功能，可确保人身与设备安全。

二、技术参数：

输入电压：AC 220V；

控制电压：DC 24V ；

额定电流：3 A ；

环境温度：-15℃～45℃(工作) -20℃～50℃(保存) ；

相对湿度: 35-85%(无冷凝)；

具有电压型漏电保护装置和电流型漏电保护装置，安全性符合相关的国家标准。

三、实训项目：

1．气动系统的安装与调试项目：

1）气动机械手装置的安装；

2）气动方向控制回路的安装；

3）气动速度控制回路的安装；

4）了解气动元件的使用及气动控制回路。

2．PLC接线与编程软件的学习项目：

1）系统接线的实训项目，电机正反转控制电路的连接与控制程序编写；

2）电机调速控制电路的连接与控制程序编写；

3）气动方向控制程序编写；

4）气动顺序动作控制程序编写；

5）气动机械手控制程序编写；

6）机械手实训装置设备控制程序编写。

3．伺服电机驱动器的使用项目：

1）学习电机驱动器的用途；

2）熟悉驱动器主要参数的功能；

3）了解驱动器控制端（CN1）的多功能带驱动、方向、限位等功能；

4）掌握电机驱动器与电机的接线。

4．步进电机及驱动器的使用项目：

1）学习步进电机及驱动器的用途；

2）熟悉使用功能；掌握电机及驱动器连接控制。

5、触摸屏的使用项目：

1）学习触摸屏编程及控制。

6.位置传感器及位移传感器的使用项目：

学习传感器的不同应用类型及场合、传感器的原理及特点、监测范围、测试过程、工业传感器技术参数的实际意义及传感器电气连接、安装、标定及调整，传感器特性曲线的获取、补偿技术、实际测试过程的练习、测试装置的构成、测试电路图的理解、影响测量变化的各种因素、模拟量的处理、弱电信号的方式与处理、抗干扰、传感器与可编程控制器的连接与计算机连接进行数据的采集与分析、储存。

7．电气控制电路的安装和PLC程序编写项目：

1）PLC基本指令的学习、编写与调试；电动机正反转控制电路的连接与控制程序编写；

2）电动机调速控制电路的连接与控制程序编写；

3）实验平台顺序动作控制程序编写；

4）气动方向控制程序编写；

5）气动机械手控制程序编写；

6）综合实验板的控制程序编写。

8．综合实验板的安装与调试项目：

1）控制板的整体元件分布与模块的放置设计；

2）控制板元件的安装与调试；

3）电机传动装置同轴度的调整；

4）实验平台元件的简单安装与调试。

9．机械构件的装配与调整能力：

1）机电设备的安装与调试能力；

2）电路安装能力；

3）气动系统的安装与调试能力；

4） 熟悉电机运动过程中，限位开关的保护作用；

5）机电一体化设备的控制程序的编写能力；

6） 自动控制系统的安装与调试能力。

四、装置结构：

机械手实训装置大体可分为三个部分：实训台、实训装置控制单元、机械手实训装置机构等组成。

1.实训台：

由定制专用铝型材拼装，安装带有四个万向轮，可方便实训装置的移动。

2.实训装置控制单元：

主要由电源控制、信号转接、PLC及触摸屏组成。

1）电源控制：由漏电保护开关、按钮控制盒、继电器及安全保险装置构成；

2）信号转接：由由接线端子排组成，运动机构中所涉及的各类端子引至接线端子排，提供老师及学生进行动手操作和接线的开放式教学的需要；

3）PLC及触摸屏：采用西门子CPU200系列，控制整个装置的运动，触摸屏采用步科系列7寸，便于操作及编程。

3.机械手实训装置机构：

主要由X轴运动机构、Y轴运动机构、Z向气动机械装置、搬运平台等组成；

1）X轴运动机构：滚珠丝杆、直线导轨、铝材滑台、联轴器、位置传感器、原点开关、位移传感器等，丝杆行程不低于300mm；采用森创40CB010C高精度交流伺服电机（200W）、MS0010E伺服驱动器控制轴的正反定位；

2）Y轴运动机构：滚珠型丝杆、组合式直线导轨、铝材滑台、联轴器、原点开关、限位保护开关等，丝杆行程不低于200mm；采用安科特步进电机17HS4417、DM542步进电机驱动器控制轴的正反定位；

3）Z向气动机械装置：采用双杆直线气缸和真空吸盘构成垂直升降搬运装置，上升位及下降位定位传感器各一个，气缸行程不低于75mm。由气动三联件一个，真空发生器一个，电磁阀两组构成；

4）搬运平台：铝合金支柱，矩形双层有机玻璃搭建而成。

五、机械手实训装置的基本功能：

复位工作：系统上电，先执行复位操作；按复位按钮，X/Y轴电机开始以第一速度反向复位运行，上下缸缩回，真空吸盘不工作，复位传感器检测到运动块并发出信号，原点复位完成；PLC启动电机驱动器驱动电动机复位至工作原点，此时系统复位完成；

吸取工作：按下启动按扭，PLC驱动上下缸下降伸出（真空吸盘靠近工件），真空吸盘工作——吸住工件，上下缸缩回，完成工件吸取工作；

放置工作：PLC启动电机驱动器驱动电动机正向旋转，通过丝杆带动运动块向前运行至下一工件位，由位移传感器来驱动电机运动位置，PLC驱动上下缸下降伸出（真空吸盘靠近工件位），真空吸盘不工作——将工件放下，上下缸缩回，完成工件放置工作；

实训装置上有多个工件位，PLC带动各执行元件（电机、、位移传感器、气缸、真空吸盘）完成平台上工件位的吸取、放置工作。最后X/Y运动块返回原位重新开始下一个流程。