瑞 思
网络控制板实训考核装备
系 统 说 明 书
（机械手B）
瑞思机电科技有限公司
目 录
概述------------------------------------------------------
第一章 网络控制板B的基本结构----------------------------- 1.1网络控制板B的功能----------------------------------- 1.2 控制板的结构组成------------------------------------ 1.3 运动板的结构组成------------------------------------
第二章 主要元件的工作原理---------------------------------
2.1交流伺服控制原理-----------------------------------------
2.1.1端子接线图 2.1.2 伺服电机 2.1.3 伺服放大器 （1）构成
（2）驱动器的标准连接图 （3）显示 （4）模式 （5）功能一览 （6）编码器
2.2气缸电控阀使用--------------------------------------- 2.3气源处理组件-----------------------------------------
第三章 网络控制板B的PLC控制------------------------------- 3.1 工作原理--------------------------------------------- 3.2 实现工作任务的思路分析------------------------------- 3.3 编制PLC程序的注意事项-------------------------------
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概 述
网络控制板B实训考核装备由安装在桌子实训台（长×宽×高=1400mm×750mm×770mm）上的交流伺服运动的控制单元组成。其中，交流伺服电机、交流伺服驱动器、PLC、气动执行机构、传感器技术是是现代工业企业应用较为广泛的电气控制技术。如图所示网络控制板B实物全貌：
在该装置的电源输入部分，配有单相漏电保护开关，请务必在插拔通讯电缆及对接线要做修改时，切断输入电源，以免损坏元器件及造成不必要的人身伤害。
本实验装置的执行电压由DC 24V开关电源提供，并连接到phoenix电源端子排，给各功率器件提供24V电源。
特点与实训项目
控制板考核装备一套半开放式的设备，通过对PLC的控制方案的控制，用户在一定程度上可根据自己的需要即可自成一个的控制系统。
1、 交流伺服的精确定位
交流伺服电动机的精确定位是离不开交流伺服驱动器的控制，通过对交流伺服驱动器的参数（脉冲补偿、CONT、OUT信号分配等）设置，实现步进电动机转速控制、启停控制。
2、 PLC的控制方案
以其高抗干扰能力、高可靠性、且编程简单而广泛地应用。通过对PLC软件的编程，实现控制板任何运动控制。PLC的内部主要有“输入继电器 （X）、输出继电器（Y）、辅助继电器（M）、定时器（T）、计数器（C）、数据寄存器 ”组成。
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3、 传感器应用技术
网络控制板B的运动中，通过传感器对执行机构的检测，判断系统运行是否到位，通过了解设备中各类传感器的工作特性,可加强学生对这些传感器的感性认识。
4、 在面板中，各接线端子均通过统一的接线端子排间接连接，并在每个端 子上均标有其对应的连接端子号，方便老师和学生在实训过程中查线和排线。 利用网络控制板B可以培训的内容： 传感器及气动技术培训 该系统所使用的传感器数量不多，有电感式的、电磁式的，但每一个都有着各自的特性、发挥着不同的作用，使系统得以可靠工作。通过了解设备中各类传感器的工作特性,可加强学生对这些传感器的感性认识， 再结合老师对传感器工作原理的分析和特性演示，可使学员快速掌握所学知识。
该装置上使用了大量的气动元件，包括多种电控气动阀、多种气动缸、气动夹爪、过滤调压阀等。学习时了解各种气动元件之间以及气动元件与其它元件之间是如何配合起来进行协调工作的。 PLC 技术培训 网络控制板B所提供一套PLC 控制器，在该设备上学员不但可以学习PLC 的各种技术，在学习气动执行环境下PLC 的多种应用。为灵活学习和掌握PLC 的各方面知识提供了条件。 电气控制系统培训 网络控制板B工作站其电控部分全部按照工业标准和习惯进行设计，并且以附件方式提供全部设计图纸和说明书。学员在该设备上可学习电路原理图分析、PLC 各I/O 地址查对和新设备电路连线分析方法。 机械系统安装调试培训 网络控制板B工作站可让各组学员将机械部分全部的或部分的拆去，再按要求将其重新组装，并且调试至系统可正常、可靠地工作。这对提高在校学生动手能力有极大帮助。
系统维护和故障检测技术培训 这部分培训重点介绍机电一体化系统日常维护的内容和方法，以及系统常见故障分析、排除的方法。 计算机组态监控技术培训
随着对工业自动化的要求越来越高，以及大量控制设备和过程监控装置之间通信
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的需要,监控和数据采集系统越来越受到重视。掌握上位计算机监控技术也是学生的必修课程。该系统采用的是国内流行的典型工业控制组态监控软件。通过该软件的学习可了解实际工程中的常见问题及处理方法。
技术参数
外形尺寸：700×740 mm
输入电压：BC 220V 工作电压：DC 24V 额定电流：3 B
环境温度：0-40℃(工作) -20-60℃(保存) 相对湿度: 10-90%(无冷凝)
无粉尘、无腐蚀性气体、远离直射阳光
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第一章 网络控制板B的基本结构
1.1网络控制板B的功能
CPU及其控制模块是该装置的核心部分，是学习和实验的主要内容。 主要配置： FX2N-16MT的PLC、按钮显示盒、电源模块、气动执行机构、交流伺服驱动等对象。如图所示为网络控制板B实物全貌。
此网络控制板B的主要组成可分两大类：运动板（交流伺服电机、执行气缸、行程开关、传感器、固定基架）与控制板（PLC、电源、按钮模块、交流伺服驱动器等）。通过对PLC的编程、设置驱动器的参数、传感器检测等综合应用，实现电机的启动和停止在人为的4个工件位上运动。 1.2 控制板的结构组成
继电器： 用于交流伺服电机运行出错时，急停断开。 保险丝： 保护电源输出电流过大时，烧坏元件。 电源模块：为PLC、步进驱动器等提供24V电压，
PLC： 装置的核心部分，学习和应用PLC是这套实训考核装备重点。
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驱动器： 通过设置交流伺服驱动器的参数，来控制伺服电机的启动（速
度、方向）和停止
端子排1：承PLC的所有I/O点，接各控制点“传感器、按钮的输入点” 、“指
示灯、步进驱动器的输出点”
端子排2：电源24V（0V）端子接入，通过端子排引出多口电源端子，满足该实验装置
对24V（0V）电源的需要。
按钮盒： 按钮盒是进行操作和控制的关键。各指示等均与PLC的输出点相连，而各按
钮则连接到了PLC的输入点。急停按钮在进行步进控制时，更可以起到保护 机构免受撞击损坏。
I/O板：PLC的输入、输出点连接到I/O板上，通过25芯线把运动块与PLC的点数连
接起来。
1.3 运动板的结构组成
交流伺服电机：采用转速为3000r/min、功率为100W的伺服电机
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手爪提升气缸：提升气缸采用单电控气阀控制，气缸伸出或缩回可任意定位。 磁性传感器： 检测手爪提升气缸处于伸出或缩回位置。（接线注意 棕色接“+”、蓝
色接“-”）
磁性开关内部电路
气动手爪: 抓取物料由单向电控气阀控制，当单向电控气阀得电，手爪夹紧磁性传
感器有信号输出，指示灯亮，单向电控气阀断电，手爪松开。
电感传感器：交流伺服电机正转和反转到位检测，接近传感器信号输出。（接线注意棕
色接“+”、蓝色接“-”、黑色接输出）
双杆气缸： 机械手臂伸出、缩回，由单向电控气阀控制。气缸上装有两个磁性传感
器，检测气缸伸出或缩回位置。（接线注意棕色接“+”、蓝色接“-”）
行程开关： 交流伺服电机的左右旋转限位，避免撞车，埙坏元件
I/O板：运动块的输入、输出点连接到I/O板上，通过25芯线把运动块与PLC的点数
连接起来。
如图所示为运动板的左视图：
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第二章 主要元件的工作原理
2.1交流伺服控制原理
伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动器控制的U/V/W三相形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目前值进行比较，调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度（线数）。 初次通电前的注意事项
确认内容 伺服放大器的输入电源是否是与正确的电源相连接？ 伺服电机用动力连接器是否正确连接？ 编码器用连接器(CN2)是否正确连接？ 指令控制序列输入输出用连接器(CN1)是否正确连接？ 外部再生电阻器是否正确连接？ 制动的配线是否正确连接？ 伺服放大器与伺服电机是否准确接地？ CN1与CN2的屏蔽线是否牢固接地？ 是不是向各种电缆线施加不合理的力，以及过度弯曲？ 有没有因杂物、灰尘及金属粉末等使信号线和电源线短路的地方？ 伺服电机的安装部分及机械侧有无螺钉松动情况？ ※2※1上述确认事项的所有检查完成后，请为伺服放大器通电。 初次通电时的注意事项
确认内容 触摸面板的显示是否正常？ 各种I/O信号是否正常？(尤其是强制停止，±OT信号) 在通电过程中及切断电源后一段时间内，伺服放大器的散热器、再生电阻器、伺服电机等有可能处于高温状态，故请不要触摸。否则有可能烫伤。
2.1.1 端子接线图
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注意：对照符号，将伺服电机的动力配线连接到伺服放大器的端子台的U、V、W端子
上。请不要直接供给伺服电机商用电源。否则，电机会烧毁。
注意 注意请不要直接供给伺服电机商用电源。 サーボモータに商用電源を直接供給しないでください。否则电机会烧毁。 モータが焼損します。 伺服电机不能因更换相序而改变旋转方向。 但是可以用参数4号设定更改而改变旋转方向。
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MONITOR U V W U V W 注意：1、伺服放大器与伺服电机的配线长度最大50m。
2、不能用接触器接入伺服放大器与伺服电机的动力配线，也不能用1台伺服放大器切换数台伺服电机，让它们运行。
3、伺服放大器与伺服电机的动力配线不能连接以下设备。 ・电力电容器 ・各种电抗器 ・噪音过滤器 ・浪涌吸收器
2.1.2 伺服电机（采用“GYS型号3000r/min系列”电机）
1、编码器线和动力线引出导线(0.3m)、带连接器。 2、保护等级IP67，但轴穿过部分和连接器部分除外。 机架 支撑伺服电机输出轴。 用树脂成型。
输出轴
伺服电机的旋转轴。
编码器
在伺服电机的反负荷侧内装17位编码器。
动力线 用选配电缆线或连接器
套件为伺服放大器配 线。
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编码器线
用选配电缆线或连接器套件与伺服放大器的CN2连接。
法兰
机械侧的伺服电机安装面
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2.1.3 伺服放大器 (1) 构成
触摸面板 7段显示灯显示4位数，有4个操作键。 电脑编程器连接用连接器 型号显示
连接电脑编程器。 最多可连接31台。 CN1(连接器1)
连接指令序列输入输出信 号。
CN2(连接器2)
连接伺服电机的编码器线。 动力用连接器
接地端子
与伺服电机的接地端子 接到动力电源、外部再生电阻器及伺服电机上。
及接地端子连接。
控制电源用连接器 供给控制电源。
可以供给动力电源，运行
(2) 驱动器的标准连接图（输入电源: 单相200~230V；动力配线: 连接器）请将屏蔽罩接屏蔽 到外壳上
伺服电机 GYS3000r/min 型号0.4kW以下
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（3）显示
在伺服放大器上设有触摸面板。
触摸面板上装有7段LED 4位和4个键。 ７段4位上有数字和文字显示。
※ 触摸面板不能拆卸！
切换模式(MODE)。 删除(ESC)。
选择伺服模式。 为数值的减量(-1)。
将设定位向右侧移位(SHIFT)。 确定模式与数值(ENT)。
确定的时候要按住此键1秒以上。 选择伺服模式。 为数值的增量(+1)。
如果按下键，可对上位的4位和下位的4位进行切换。
（4）模式
1、触摸面板上设有4种模式：
1) 顺序监控模式 ・・・・・显示伺服放大器的状态。
2) 监控模式 ・・・・・・・・・对伺服电机的旋转速度和输入输出信号进行监控。 3) 参数编集模式 ・・・・・可对参数进行编集。
4) 试运行模式…………利用触摸面板上的键，对伺服电机进行运行操作。
2、利用键选择参数编集模式，利用／键选择参数编号。
显示例
选择模式
接通电源 顺序模式 选择子模式
监控器模式 参数编集模式 试运行模式 苏州瑞思-机械手 13
（5）功能一览
在参数编集模式和定位数据编集模式下，可以进行设定值的变更。
模式 子模式 选择子模式 表示和设定实例
顺序监控模式 顺序模式 当前报警 报警记录 显示站号
监控模式 反馈速度
命令速度 平均转矩 反馈当前位置 命令当前位置 位置偏差量 返回积算脉冲 命令积算脉冲 最大转矩 输入电压 输入输出信号 负荷惯量比 OL热值 再生电阻热值
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模式 子模式 选择子模式 表示和设定实例 监控模式
脉冲串输入频率 直流中间电压(最大值) 直流中间电压(最小值)
参数编集模式 参数编集
试运行模式 手动运行
位置复位 清除累计脉冲 报警复位 报警记录初始化 参数初始化 自动补偿调整 Z相位置调整 自动调谐增益 简易调整 模式运行 （6）编码器
1、伺服电机的反负荷侧内装17位的编码器。 2、编码器的配线接到伺服放大器的连接器2(CN2)上。 3、未配送配线用连接器。
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4、准备有两端连接器的选配电缆线及连接器套件。
5、编码器的最大配线长度为50m，根据配线用电缆线而受到制约。 如表所示：
在网络控制板B中，常用的编码器引脚
富士交流伺服驱动器接线端子 驱动器端子 符号 对应外部端子 1 Ｐ２４ ２４Ｖ 14 Ｍ２４ ０Ｖ 19 ＰＰＩ ２４Ｖ 8 ＊ＣＡ Ｙ０ 21 ＊ＣＢ Ｙ７ 2 ＣＯＮＴ１ Ｙ６（伺服ＯＮ） 3 ＣＯＮＴ２ Ｙ２０ 15 ＯＵＴ１ Ｘ２０ 16 ＯＵＴ２ Ｘ２１ 17 ＯＵＴ３ Ｘ２２ 4 ＣＯＮＴ３ 左限位开关 5 ＣＯＮＴ４ 右限位开关 6 ＣＯＮＴ５ 急停 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
2.2 气缸电控阀使用
图1-2-1气缸示意图
注：气缸的正确运动使物料分到相应的位置，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。
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图1-2-2单向电磁阀示意图
注： 单向电控阀用来控制气缸单个方向运动，实现气缸的伸出、缩回运动。单控阀初
始位置是固定的只能控制一个方向。
图1-2-3手爪控制示意图
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。
2.3气源处理组件
气源处理组件及其回路原理图分别如图1-3-1和1-3-2所示。气源处理组件是气动控制系统中的基本组成器件，它的作用是除去压缩空气中所含的杂质及凝结水，调节并保持恒定的工作压力。在使用时，应注意经常检查过滤器中凝结水的水位，在超过最高标线以前，必须排放，以免被重新吸入。气源处理组件的气路入口处安装一个快速气路开关，用于启/闭气源，当把气路开关向左拔出时，气路接通气源，反之把气
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路开关向右推入时气路关闭。
图2-3-1气源处理组件
图2-3-2气源处理组件的气动原理图
气源处理组件输入气源来自空气压缩机，所提供的压力为0.6～1.0MPB, 为0～0.8MPB可调。
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第三章 网络控制板B的PLC控制
PLC担负着生产线的大脑——微处理单元的角色，学习和应用PLC是这套实训考
核装备重点。
3.1 工作原理
系统上电后，首先执行复位操作；按复位按钮（X003），这时PLC控制发出复位信号，伺服电机旋转至初始位置（旋转到左限位）、机械手臂应缩回、手爪提升，手爪松开，复位传感器检测到信号并发出，此时复位完成。
按下开始按扭(X004)后，这时PLC控制发出开始信号：
进料工位：由PLC驱动手爪下降抓取原料，然后手爪提升，等待“加工工位”允许放入物料（延时1S）。
加工工位：机械手臂伸出，手爪下降将原料放下，然后手爪提升，等待加工完成信号（延时2S）。手爪下降抓取半成品物料，然后手爪提升，等待“包装工位”允许放入半成品物料（延时1S）。
包装工位：伺服电机带动机械手臂向右旋转到右限位，手爪下降将半成品物料放下，然后手爪提升，等待包装完成信号（延时2S）。手爪下降抓取成品物料，然后手爪提升，等待“出料工位”允许放入成品物料（延时1S）。
出料工位：手臂缩回，手爪下降将成品物料放下，手爪提升。 机械手臂返回原位重新开始下一个流程。
3.2 实现工作任务的思路分析
网络控制板B是一个控制方案式的运动控制线，在设计它的整体控制程序时，应首先从它的系统性着手，通过组建机械手臂往返运动、电机带动机械手臂旋转运行的实验，规划两者之间通讯数据，使系统组织起来。然后根据单元的工艺任务，编制运动的控制程序。
3.3编制PLC程序的注意事项
网络控制板B的控制方案，主要是机械手臂往返运动、伺服电机的给定。
机械手臂：请按功能要求罗列机械手臂运动顺序及动作逻辑。必要时，请画出功能图，以便理解。
伺服电机：因机械的4个工位是固定的，所以机械的摆角是一定。给定电机的脉冲是个定值。
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附表1
PLC X0 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 网络控制板1地址表 标签 B1 B2 B3 复位 开始 上电 急停 STEP DIR 1Y2 2Y2 3Y2 复位 开始 含义 缩回位置 上升位置 夹爪松开位置 复位按钮 开始按钮 上电指示信号 伺服ON信号 定位结束 上电按钮 急停按钮 脉冲输出控制 方向控制 横臂缸伸出 升降缸下降 夹抓缸夹紧 伺服启动 复位指示灯 开始指示灯 输入部分 输出部分 网络控制板B的I/O点
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附图1
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