2012貝加萊學界聯(lián)盟競賽實驗裝置說明書.doc

2012貝加萊學界聯(lián)盟競賽實驗裝置說明書日期：2020年2月5日版本信息：版本日期作者描述0.002012-3-13Zhouj第一版1概述32部件介紹42.1模型硬件清單4B&R硬件4模型成品零件5模型加工零件6工具及配件62.2模型零件7行星齒輪減速電機7分體式編碼器8彈性聯(lián)軸器9彈簧9底座及支撐腳9電機立式支撐10質量體立式支撐11軸承12轉動塊與轉軸122.2 B&R硬件13PLC模塊13電源153安裝及說明163.1 模型安裝16底座與底座支撐腳的安裝16軸承與轉動塊立式支撐的組合17底座與轉動塊立式支撐的固定18質量體轉動塊及轉軸與支撐間的安裝19立式支撐上編碼器的安裝20編碼器的安裝22電機與電機安裝板的連接25電機與質量體轉動塊的連接安裝26拉簧安裝273.2 B&R安裝27PLC模塊安裝27PLC接線圖示29X20CP1484-1接線圖30X20MM243632X20DC1976341概述三塊大小不一的圓柱形質量體分別通過中心軸固定在立式支撐架上（支撐架固定在底座上），并且三個質量體的中心軸線處在一條水平線上。質量體從左數(shù)起：第一塊和第二塊、第二塊和第三塊之間通過具有一定柔性的彈簧連接（彈簧的柔性和彈性可足以帶動軸和質量體的運動）。第一塊質量體的左端直接與直流電機（帶減速器）連接，電機轉動則可以驅動三塊質量體轉動。為了檢測質量體的狀態(tài)（轉動角度和速度），在第三塊質量體的右側安裝了編碼器（上圖第三塊質量體右側支撐架上黑色部分），另外在其它兩塊質量體的右側支撐架及電機左側也留有編碼器安裝位置。2部件介紹2.1模型硬件清單B&R硬件序號訂貨號描述單臺數(shù)量0.01 X20CP1484X20 CPU,Celeron 266 compatible,32 MB DRAM, 1 MB SRAM,exchangeable application memory:CompactFlash,1 insert slot forX20 interface modules,2 USB interfaces,1 RS232 interface,1 Ethernet interface 10/100 Base-T,1 POWERLINK V1/V2 interface,incl. power supply module,TB12 terminal block and slot covers,X20AC0SR1 X20 end plate right included,order program memory separately.CPU模塊10.02 5CFCRD.0512-06CompactFlash 512 MB B&RCF卡，系統(tǒng)及應用程序的儲存介質10.03 X20MM2436X20 PWM motor module,module supply 24-39 VDC 25%,2 PWM motor bridges,3 A continuous current,3.5 A peak current,4 digital inputs 24 VDC, sink,can be configured asincremental encoder直流電機控制模塊，與直流電機相連10.04 X20BM31X20 bus modulefor double-width modules,internal I/O supply is interconnectedX20MM2436模塊底座10.05 X20DC1976X20 digital counter module,1x ABR, 5 V single ended,250 kHz input frequency,4x evaluation,encoder monitoring,NetTime module編碼器接收模塊，編碼器信號接入其中20.06 X20BM11X20 supply bus module,internal I/O supply is interconnectedX20DC1976底座模塊20.07 X20TB12X20 Terminal block 12-pinX20端子排30.08 0PS1050.124 VDC power supply, 1-phase,5 A, input 100 - 240 VAC,wide range, DIN rail mounting24V 5A開關電源10.09 0FMB02.01Flexible Mounting Board, 2 DIN RailsPLC安裝板及導軌10.10 0FMH00.01Flexible Mounting Board Holder導軌支撐腳2模型成品零件序號名稱型號單臺數(shù)量說明1.01 空心杯直流電機MAXON 144029+2268061減速器減速比14:1，電機額定扭矩27.1mMN，電機額定轉速7680轉1.02 分體式編碼器瑞普HKT 3004-C03G-1000B-5E2孔徑4mm，1000線每圈，5V，電纜50cm，蓋子有10mm通孔，包含碼盤一個、帶電纜的收發(fā)器一個、外殼、外殼底座一個、2個M2.5X6十字固定螺絲兩枚1.03 聯(lián)軸器瑞普BR-4X5-D20L251外徑20，長25，用戶孔徑4及5，夾緊式，連接減速電機及轉動中軸1.04 軸承624zz6雙側防塵蓋，4X13X5規(guī)格為內徑*外徑*厚度(一般已安裝在立式支撐中)1.05 拉簧-20.8*10*45規(guī)格為絲徑*外徑*長度模型加工零件序號名稱單臺數(shù)量2.01底座12.02底座腳22.03電機立式支撐12.04質量體立式支撐62.05轉動中軸32.06轉動塊42mm12.07轉動塊32mm12.08轉動塊24mm1底座及底座腳、轉動塊及轉動中軸一般已相互固定安裝完畢。工具及配件序號名稱單臺數(shù)量描述3.01 M1.2內六角扳手1用于編碼器碼盤M2.5緊定螺絲拆卸3.02 M1.5內六角扳手1用于轉動塊M3緊定螺絲拆卸3.03 M2內六角扳手1暫無使用3.04 M2.5內六角扳手1用于聯(lián)軸器及電機上M3內六角螺絲拆卸3.05 M3內六角扳手1暫無使用3.06 M4內六角扳手1用于底板上固定相關M5螺絲拆卸3.07 M5內六角扳手1暫無使用3.08 SM 2.5mm 2P連接器套1SM 2.5mm 2P連接器套，用于連接直流電機模塊至電機電纜連接(已經(jīng)安裝)3.09 內六角圓柱頭螺釘M5X124M5長度為12，固定底座腳及底座（已經(jīng)安裝）3.10 內六角圓柱頭螺釘M5X2014M5長度為20，固定電機安裝板、轉動軸支撐至底座3.11 內六角圓柱頭螺釘M3X124M3長度為12，固定減速電機至電機安裝板3.12 內六角圓柱頭螺釘M2X66M2長度為4，固定編碼器外殼至立式支撐(已經(jīng)安裝)3.13 凹端緊定螺絲M3X36M3長度為3頂絲，固定轉動塊至轉動軸(已經(jīng)安裝)3.14 平墊圈M514M5螺釘用墊圈，配合內六角圓柱頭螺釘M5X20使用3.15 平墊圈M26M2螺釘用墊圈，配合內六角圓柱頭螺釘M2X6使用(已經(jīng)安裝)3.16 平墊圈M34M3螺釘用墊圈，配合內六角圓柱頭螺釘M3X12使用3.17 24V電源電纜1約40CM紅黑線，連接24V電源至X20CP1484-1電源端子3.18 電機電源電纜1約40CM紅藍線，一端帶有SM2.5連接器母頭，連接電機使用3.19 CPU跳線1約4CM紅線，用于X20CP1484-1電源端子內部跳線3.20 電機模塊跳線1約5CM紅黑線，用于X20CP1484-1電源端子與電機模塊X20MM2436端子跳線2.2模型零件行星齒輪減速電機Maxon空心杯直流有刷電機及行星齒輪減速器組合（Maxon訂貨號144029+226806）提供模型轉動塊的動力來源，整個控制系統(tǒng)的執(zhí)行器的主要部分。電機連接線電纜上安裝了連接器，方便與PLC控制模塊分離。電機及減速器的具體資料參數(shù)可參考附帶的文檔。分體式編碼器編碼器安裝于電機直連的質量體（驅動端）以及末端質量體（負載端），分別檢測驅動端和負載端的位置變化或速度變化。整套編碼器包含碼盤一個、帶電纜的編碼器一個、外殼、外殼固定座一個、M2.5X6十字固定螺絲兩枚，用于將收發(fā)器固定到外殼固定座上；碼盤孔徑4mm，分辨率1000線每圈；編碼器工作電壓及信號5V，電纜50cm；外殼上有10mm通孔，方便轉動軸從中穿出。彈性聯(lián)軸器連接減速電機及第一塊轉動塊，消除加工及安裝引起的電機輸出軸及轉動軸不同軸的誤差，傳遞電機的輸出扭矩。彈簧規(guī)格：0.81045，用于連接轉動塊，構成彈性系統(tǒng)。實驗室可以自行挑選合適的彈簧。底座及支撐腳整個模型的固定基座，用于固定電機安裝板、轉動質量體立式支撐。圖中圈出的位置為默認的各支撐體的安裝位置，第二質量體左右的兩組螺紋孔為預留的安裝孔位。本次競賽原則上只使用兩塊質量體，可以將原本第三質量體安裝位置調整到第二質量體的位置，第二質量體不使用。底座支撐腳。電機立式支撐用于電機的固定。質量體立式支撐用于固定軸承，共有兩種，兩塊配合可以支撐起一個質量體轉動塊。圖中右側的支撐留有的3個安裝螺紋孔，用與固定分體式編碼器的外殼。上圖為安裝了編碼器固定座的立式支撐軸承規(guī)格：內徑4mm、外徑13mm、厚度5mm，配合轉軸能固定在立式支撐中，并能自由轉動。轉動塊與轉軸共有3塊轉動塊，中間配有轉軸，安裝軸承后能自由轉動，兩頭留有通孔，以便彈簧連接；另外也是聯(lián)軸器、分體式編碼器碼盤安裝的載體。2.2 B&R硬件B&R硬件主要由CPU模塊、直流電機控制模塊、編碼器模塊、底板端子排，以及開關電源、導軌安裝板等構成。PLC模塊圖中自左向右的硬件分別為：X20CP1484-1、X20MM2436、X20DC1976、X20DC1976電源0PS1050.1，24V 5A開關電源。3安裝及說明3.1 模型安裝底座與底座支撐腳的安裝如圖所示，加以M5螺釘將底座與支撐腳安裝固定在一起即可。軸承與轉動塊立式支撐的組合直接將軸承按入立式支撐的13mm孔中即可。底座與轉動塊立式支撐的固定底座上留有螺紋位置孔，將立式支撐如圖平放于地址之上，加以M5螺釘及墊片固定即可，立式支撐上的腰孔給前后配合及組裝增加一定的靈活度。注意，請將兩個立式支撐與質量體轉動塊連接組合，調整到合適位置后，再固定支撐上的M5螺釘。質量體轉動塊及轉軸與支撐間的安裝將轉動軸插入軸承內孔即可。注意較短的一頭插入左邊的支撐，較長的一頭插入右邊的支撐。立式支撐上編碼器的安裝立式支撐(右)上帶有的螺紋孔上先墊3個M2平墊圈（編碼器讀頭安裝螺釘擰入后可能會略頂出，所以需要用墊片墊出一定間隙）；將編碼器外殼的底座部分平放于支撐上，對準三個螺紋孔，使用M2螺釘擰緊即可（塑料件，請勿使用過大的扭力！）將裝配好的立式支撐(右)與之前安裝好的部分組合在一起。（僅第一質量塊和第三質量塊）編碼器的安裝先將編碼器碼盤安裝至轉動軸上，無須緊固。碼盤取用時請務必小心，不要將表面劃傷。將編碼器如圖中所示，小心嵌入碼盤，然后兩者一同推向底板側，將收發(fā)頭上的凸起與底板上的對應孔對準后，使用編碼器附帶的M2.5螺釘固定至底板上；再檢查碼盤，使其平面位于收發(fā)頭的凹槽之間，嘗試轉動使其不會碰到兩端后，將碼盤上的緊定螺釘固定于轉動軸上；蓋上編碼器的塑料外殼，完成組裝。電機與電機安裝板的連接將電機減速器凸臺嵌入電機安裝板后，使用4個M3螺釘及墊片固定之。電機與質量體轉動塊的連接安裝先將聯(lián)軸器的4mm側套入轉動塊一側。再將電機安裝板放于底板之上，小心將聯(lián)軸器對準電機輸出軸，并向左推至合適的位置；將電機立式支撐固定至底板之上；將聯(lián)軸器推至合適位置，使之能充分與兩端的軸連接；擰緊聯(lián)軸器兩端的M3緊固螺釘。連接完畢后，可以用手慢慢轉動電機背后的輸出軸，感受旋轉一圈時受到的阻力是否均勻，如果在某些位置感覺阻力較大，一般是安裝問題導致，可以略擰松電機及質量體轉動塊的支撐，稍加調整使其均勻后再擰緊即可。拉簧安裝借助尖嘴鉗等工具將彈簧套入轉動軸兩頭的1.5mm通孔即可，安裝后會造成拉簧兩頭的圓圈略有變形，使用尖嘴鉗調整即可。注意，請勿貪圖連接方便截斷部分彈簧頭部！3.2 B&R安裝PLC模塊安裝X20模塊的組合安裝，可參考附帶的“X20_安裝手冊”中第二章的內容，將模塊依次組合完成（X20CP1484-1、X20MM2436、X20DC1976、X20DC1976）PLC接線圖示X20CP1484-1接線圖左下側的+24V CP/BUS GND連接24V電源，同時將上方+24V CP/BUS和+24V I/O用跳線連接；右側的+24V I/O 及GND引出線給后面的X20MM2436供電。X20MM2436在本模型中，需要到的是PWM 1+、PWM 1- 連接電機；24-39 VDC、GND為該模塊供電接線端子，需從邊上的CPU模塊引入24V供電。電機電纜反接不會造成損壞，只會影響電機正反轉。X20DC1976A端連接編碼器的綠線，B端連接編碼器的白線；右側的5V+ Encoder連接編碼器紅線，GND連接編碼器黑線；注意切勿接入左側的24V+電源，這樣會損壞編碼器。各模塊的其他信息可以查閱Automation Studio幫助的內容。4注意事項1.使用螺釘固定各組件時，切忌一次將單個螺釘擰緊，這樣會造成局部應力集中和金屬變形。正確的做法是先使用較小的扭力稍擰緊后，交替擰緊螺絲；電機固定至支撐座時需要同時擰4個螺釘，宜采用對角線逐步擰緊的方式緊