KNTPZK2 双轴位置控制实训装置实验指导书.docx
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KNTPZK2双轴位置控制实训装置实验指导书
KNT-PZK2双轴位置控制实训装置
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、设备的结构7
实验三、设备的通电调试17
实验四、编程软件的使用19
实验五、手动控制30
实验六、自动控制36
设备的运行与日常维护48
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、掌握双轴位置控制实训装置
2、掌握设备基本部件的作用
二、实验设备
1、双轴位置控制实训装置
2、空气压缩机
3、AV220V电源
三、实验内容
实验设备简介
双轴位置控制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，也可以进行扩展从而附加传输带的应用，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。
图1-1双轴位置控制实训装置所示。
图1-1双轴位置控制实训装置
1）总电源开关：
控制设备电源通断。
（在照片上被开关电源遮住，之后会有详细图解。
）
2）开关电源：
将交流220V转换为直流24V供中间继电器、电磁阀等弱电电路使用。
3）接线端子：
接线转换。
4）中间继电器：
灵活控制电磁阀、电机等通断。
5）控制盒：
实验设备的操作盒。
6）电磁阀：
有电磁线圈控制气阀的切换，实现气路的自由转换。
7）过滤减压阀：
由气源接入空气过滤器，由空气过滤器过滤空气中的灰尘杂质，把较清洁的空气输入到实验设备当中，供气动部分运动。
8）吸盘：
通过空气真空发生器吸出吸盘内的空气，吸住物体配合X、Z轴移动。
9）Z轴升降气缸：
通过电磁阀切换气路控制气缸伸缩，完成Z轴的升降。
10）X轴驱动电机：
X轴移动的动力源。
11）滚珠丝杠：
X轴移动的传动部件，配合丝杠螺母座完成轴运动。
12）丝杠螺母座：
X轴移动的传动部件，配合丝杠完成轴运动。
13）工件座：
摆放要移动的物品。
14）Y轴驱动电机：
Y轴移动的动力源。
15）滚珠丝杠：
Y轴移动的传动部件，配合丝杠螺母座完成轴运动。
16）丝杠螺母座：
Y轴移动的传动部件，配合丝杠完成轴运动。
实验二设备的结构
一、实验目的
1、掌握设备的结构组成
2、掌握设备的基本原理
二、实验设备
1、双轴位置控制实训装置
2、空气压缩机
3、AV220V电源
三、实验内容
本实验设备由机械运动、电气控制回路、气动控制回路与铝型材板四部分组成，将机械、电气及气动有机组合在一起，实现点位控制的系统。
图2-1为双轴位置控制实训装置。
图2-1双轴位置控制实训装置
1、机械运动部分
主要由X轴、Y轴的滚珠丝杠机构及Z轴的升降（气缸）与工件抓取机构所组成。
1）滚珠丝杠机构
滚珠丝杠机构是双轴位置控制设备的关键部件，丝杠部分总装图，如图2-2、图2-3与图2-4所示。
图2-2丝杠部件总装图
图2-3滚珠丝杠机构零部件指示图
图2-4丝杠部件分解图
a）电机组件
b）电机组件固定座
c）弹性联轴器（连接电机轴和丝杠轴）
d）前端支撑块
e）导柱
f）滑座
g）箱式轴承
h）后端支撑块
i）滚珠丝杠副
j）丝杠螺母副
k）限位开关
o）限位开关固定座
p）限位开关
说明：
以上介绍的滚珠丝杠机构与实物滚珠丝杠机构有些差别，实物滚珠丝杠机构采用2根导柱，但工作原理是相同的。
2）Z轴的升降（气缸）与工件抓取机构
Z轴通过工厂自动化常用的气动双作用气缸和气动真空吸盘来控制取放工件。
Z轴方向的运动通过一个双作用气缸来实现。
真空吸盘安装在双作用气缸的前端，通过电磁阀来控制气路通断，从来控制Z轴的升降和真空吸盘来吸取释放工件。
如图2-5所示
图2-5Z轴气缸与工件抓取机构图
2、电气部分
双轴位置控制设备的电气部分主要由小型断路器、开关电源、继电器、直流电机、控制盒及接线端子等器件所组成。
1）空气开关
外接电源接入设备由图2-6总电源开关控制总电源的通断。
图2-6总电源开关
2）开关电源
由图2-7总电源开关另外一路接入交流220V电源供给图2-7开关电源。
图2-7开关电源
3）中间继电器
由图开关电源输出的直流24V分别接入图2-8中间继电器的线圈和常开点上，由中间继电器的常开点单独控制图2-8X轴电机完成X轴的运动。
图2-8中间继电器
4）X轴、Y轴丝杠机构驱动电机
X轴和Y轴丝杠机构分别由两个电机驱动，电机通过弹性联轴器与丝杆相连并带动丝杆转动，如图2-9所示。
图2-9直流电机实物图
5）控制箱
控制立体库运动的操作控制盒，如图2-10所示。
图2-10控制盒
﹡START——开始（启动）
﹡MANUAL——自动/手动切换
﹡Z-AXIS-——Z轴升降
﹡STOP——停止
﹡FUNCION——功能键
﹡HAND——吸盘吸取/放开
﹡RESET——复位
﹡EMERGENCYSTOP——紧急停止
﹡POWER——电源指示灯
3、气动回路
双轴位置控制设备的气动部分主要由过滤减压阀、真空发生器、电磁阀组、标准气缸、真空吸盘、节流阀及气管等所组成。
图2-11双轴位置控制装置气路连接图。
图2-11双轴位置控制装置气路连接图
1）过滤减压阀
气压传动，往往使用空气压缩机将空气压缩后存储至专用的存储单元，我通常称之为气源。
空气中难免会有油污、水蒸气等等一些杂质在空气压缩的过程被吸入压缩机当中混合在气源中。
为了设备更好的发挥性能，我们在气源接入设备之前安装了空气过滤器，保证较清洁的空气接入设备当中。
如图2-12所示空气过滤器。
图2-12过滤减压阀
2）电磁阀
由中间继电器的常开点单独控制图2-13电磁阀的通断，使Z轴气缸升降、吸盘吸取或释放工件。
图2-13电磁阀图
3）真空发生器
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2-14所示。
图2-14真空发生器图
4）真空发生器参数，如表2-1所示。
表2-1真空发生器参数表
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2-15所示。
图2-15真空过滤器图
4、铝型材板
该板全部用铝型材加工，铝型材板面特有的T型槽，方便机械另部件和电器元件的拆卸安装。
5、双轴位置控制装置电气安装总图
电气元器件分布图安装总图
实验三设备的通电调试
一、实验目的
1.掌握实验设备的通电调试步骤
二、实验设备
1.双轴位置控制实训装置
2.万用表
三、实验内容
结合电气部分的组装实验内容和随机配套的电气原理图完成通电调试实验
1、按照电气原理图和电气部分组装实验的说明检查设备的接线是否正确。
2、将开关电源上的电压选择开关拨至230VAC档。
如图3-1所示。
图3-1开关电源
3、拔下电磁阀线圈电源的插头。
如图3-2所示。
4、接入电源。
5、用万用表测量电源电压是否符合设备要求（通常AV220V左右）。
6、闭合总开关。
7、再用万用表测量开关电源输出的电压是否符合设备要求（通常DC24V）。
8、再测量电磁阀线圈电源电压是否符合设备要求（通常DC24V）。
9、确定以上接线及电源电压符合设备要求后。
切断电源。
10将之前拔出的电磁阀线圈电源线插回原处。
11、重新通电。
12、通电调试完成，依据设备功能要求可以调试其他动作。
图3-2电磁阀
实验四编程软件的使用
一、实验目的
1、熟悉编程软件界面；
2、练习使用ProficyMachineEdition编程软件；
3、学会程序的输入和编辑方法；
4、初步了解程序调试的方法；
二、实验设备
1、PLC主机实验设备（用户自备）；
2、计算机；
3、编程通讯电缆；
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。
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。
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）条目。
2）Slot0表示0号插槽号，Slot1表示1号插槽号等。
右键点击Slot，选择AddModule，软件弹出Catalog编辑窗口，根据模块的类型，选择相应的型号，点击“OK”就可以成功添加。
3）注意：
﹡RX3iCPU占两槽的宽度，可以安装在除最后两槽外的任意槽位上。
硬件配置
﹡在添加模块时，若在该模块的窗口中出现红色的提示栏，则表示该模块没有配置完全，还需要设定相关参数，如在配置ETM001通信模块时，除了添加模块，还要配置模块的IP地址。
Demo演示箱的相关模块配置如下表。
Demo演示箱的模块配置表
序号
模块
位置
0
IC695PSD040
Powersupplies
1
IC695CPU310
CentralprocessingUnit
2
空白
（usedwithshot1）
3
IC695ETM001
Communications
4
IC694ACC300
DiscreteInput
5
IC694MDL754
DiscreteOutput
6
IC695HSC304
空白
7
IC695ALG600
AnalogInput
8
IC695ALG704
Analogoutput
9
IC694MDL645
DiscreteInput
10
空白
空白
11
空白
空白
12
IC695LRE001
BusExpansion
6、工业以太网通讯设置
RX3i的PLC，PC和HMI是采用工业以太网通信的，在首次使用、更换工程或丢失配置信息后，以太网通讯模块的配置信息须重设，即设置临时IP，并将此IP写入RX3i，供临时通讯使用。
然后可通过写入硬件配置信息的方法设置“永久”IP，在RX3i保护电池未失效，或将硬件配置信息写入RX3i的Flash后，断电也可保留硬件配置信息包括此“永久”IP信息。
在设置的时候一定要注意将三者的IP设置在同一号码段处。
PLC的IP地址就是该通用底板上的通信模块网卡地址。
注意:
要设定IP地址时，必须知道以太网接口的MAC地址。
设定临时IP地址步骤如下：
1）将PAC系统连接到以太网上
浏览器的工程键（Project）下有一个PAC系统对象（target），右键单击单击此对象,选择下线命令，然后选择设定临时IP地址（SetTemporaryIPAddress）。
将自动弹出设定临时IP地址对话框
2）需要在设定临时IP地址（SetTemporaryIPAddress）对话框内做以下操作：
﹡指定MAC地址
﹡在IP地址设定框内，输入你想要设定给PAC系统的IP地址（应与以太网模块ETM001的IP地址一致）
﹡需要的话，选择启用网络接口选择校验（Enableinterfaceselection）对话框，并且标明PAC系统所在的网络接口。
3）以上区域都正确配置之后，单击设定IP（SetIP）按钮
对应的PAC系统的IP地址将被指定为对话框内设定的地址，这个过程最多可能需要1分钟的时间。
4）输入完毕后点击可以进行软件、硬件之间的通信联系，如果设置正确，能显示“connecttodevice”,表明两者已经连接上，如果不能完成软硬件之间的联系，则应查明原因，重新进行设置重新连接。
设定临时IP
第一次与PLC通信成功后，就可以将ProficyMachineEdition中的硬件配置信息，逻辑结构，变量值等信息下载到PLC中，也可以读取PLC中原有的信息。
7、输入梯形图程序
梯形图LD（LadderDiagram）编辑器用于创建梯形图语言的程序。
它以梯形逻辑显示PLC程序执行过程。
在MachineEdition软件中输入梯形图程序步骤如下：
在DeveloperPLC编程软件依次点击浏览器的Project>PACTarget>Logic，MAIN为主程序，窗口界面如图所示.根据程序的设计，在工具栏或工具箱中中找到需要的指令，放到相应的位置，在输入地址号，如地址号为I00001，只需键入1I，按回车键即可，也可对地址号在属性检查窗口进行管理，梯形图输入窗口界面。
程序编辑画面
8、上传/下降
把PLC参数，程序等在计算机上编辑好了以后，需要将内容写入到PLC的内存中。
也可以将PLC内存中原有的参数，程序读取出来供阅读。
这就需要用到上传/下载功能。
将参数配置，程序下载PLC的步骤如下：
点击工具栏中的
编译程序，检查当前标签内容是否有语法错误，检查无误后。
设置临时IP，建立临时通讯，在设定临时IP时，一定要分清PLC、PC和触摸屏三者间的IP，要在同一IP段，而且两两不可以重复。
在Navigator下选中target1,单击鼠标右键，在下拉菜单中选择Properties,在出现的Inspector的对话框中，设置通信模式，在PhysicalPort中设置成ETHERNET，在IPAddress设置原通信模块ETM001中设置的IP地址，如图3.8.1所示。
。
点击工具栏上的
按钮，建立通讯，如果设置正确，则在状态栏窗口显示ConnecttoDevice，表明两者已经连接上，如果不能完成软硬件之间的联系，则应查明原因，重新进行设置重新连接。
点击
按钮，是PLC在线模式，在点击
下载按钮，出现下载内容选择对话框。
PLC通讯标签属性和以太网卡参数设置
写入到FLASH内存中
下载选择
初次下载，应将硬件配置及程序一起下载进去，点击OK。
下载后，如正确无误，Target1前面的由灰变绿，屏幕下方出现Programmer,StopDisabled,ConfigEQ,LogicEQ,表明当前的RX3i配置与程序的硬件配置吻合，内部逻辑与程序中的逻辑吻合。
此时将CPU的转换开关打到运行状态，即可控制外部的设备。
四、实验步骤
1、把下载电缆的一端插入PLC的程序加载接口，另一端插入计算机的相应接口；
2、给计算机通电并启动；
3、将拷贝了编程软件的U盘插入计算机的USB接口或把编程软件光盘塞进光驱准备进行编程软件的安装；
4、打开拷贝文件或启动光驱进入软件安装界面；
5、按照实验内容中叙述的安装方法将软件安装到计算机上；
6、计算机重启后打开新装的编程软件；
7、进入界面后按照实验内容叙述的方法熟悉软件界面，学习基本的操作方法；
8、试编写一段简易的程序确认无误后；
9、给PLC通电；
10、把编写好的程序按照实验内容中叙述的方法加载到PLC；
11、运行程序，仔细观察PLC上的指示等的闪灭情况；
12、停止运行程序；
13、将起先编写的程序进行适当修改，确认无误后；
14、把修改好的程序重新加载到PLC；
15、运行程序，仔细观察PLC上的指示等的闪灭情况；
16、实验结束关掉PLC电源并关闭计算机；
五、问题与思考
1、ProficyMachineEdition编程软件具有哪些主要功能？
2、ProficyMachineEdition软件界面有什么特点？
3、ProficyMachineEdition软件按照其功能可分为几大类型？
实验五手动控制
一、实验目的
1、掌握双轴位置控制手动控制的基本操作方法。
2、
升级会员 