2012貝加萊學(xué)界聯(lián)盟競賽實驗裝置說明書.doc

2012貝加萊學(xué)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(jī)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(jī)立式支撐10質(zhì)量體立式支撐11軸承12轉(zhuǎn)動塊與轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動塊立式支撐的組合17底座與轉(zhuǎn)動塊立式支撐的固定18質(zhì)量體轉(zhuǎn)動塊及轉(zhuǎn)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(jī)與電機(jī)安裝板的連接25電機(jī)與質(zhì)量體轉(zhuǎn)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(zhì)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(zhì)量體的中心軸線處在一條水平線上。質(zhì)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(zhì)量體的運(yùn)動）。第一塊質(zhì)量體的左端直接與直流電機(jī)（帶減速器）連接，電機(jī)轉(zhuǎn)動則可以驅(qū)動三塊質(zhì)量體轉(zhuǎn)動。為了檢測質(zhì)量體的狀態(tài)（轉(zhuǎn)動角度和速度），在第三塊質(zhì)量體的右側(cè)安裝了編碼器（上圖第三塊質(zhì)量體右側(cè)支撐架上黑色部分），另外在其它兩塊質(zhì)量體的右側(cè)支撐架及電機(jī)左側(cè)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(yīng)用程序的儲存介質(zhì)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(jī)控制模塊，與直流電機(jī)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(guān)電源10.09 0FMB02.01Flexible Mounting Board, 2 DIN RailsPLC安裝板及導(dǎo)軌10.10 0FMH00.01Flexible Mounting Board Holder導(dǎo)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(jī)MAXON 144029+2268061減速器減速比14:1，電機(jī)額定扭矩27.1mMN，電機(jī)額定轉(zhuǎn)速7680轉(zhuǎn)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(jī)及轉(zhuǎn)動中軸1.04 軸承624zz6雙側(cè)防塵蓋，4X13X5規(guī)格為內(nèi)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(jī)立式支撐12.04質(zhì)量體立式支撐62.05轉(zhuǎn)動中軸32.06轉(zhuǎn)動塊42mm12.07轉(zhuǎn)動塊32mm12.08轉(zhuǎn)動塊24mm1底座及底座腳、轉(zhuǎn)動塊及轉(zhuǎn)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(nèi)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(nèi)六角扳手1用于轉(zhuǎn)動塊M3緊定螺絲拆卸3.03 M2內(nèi)六角扳手1暫無使用3.04 M2.5內(nèi)六角扳手1用于聯(lián)軸器及電機(jī)上M3內(nèi)六角螺絲拆卸3.05 M3內(nèi)六角扳手1暫無使用3.06 M4內(nèi)六角扳手1用于底板上固定相關(guān)M5螺絲拆卸3.07 M5內(nèi)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(jī)模塊至電機(jī)電纜連接(已經(jīng)安裝)3.09 內(nèi)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(nèi)六角圓柱頭螺釘M5X2014M5長度為20，固定電機(jī)安裝板、轉(zhuǎn)動軸支撐至底座3.11 內(nèi)六角圓柱頭螺釘M3X124M3長度為12，固定減速電機(jī)至電機(jī)安裝板3.12 內(nèi)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(zhuǎn)動塊至轉(zhuǎn)動軸(已經(jīng)安裝)3.14 平墊圈M514M5螺釘用墊圈，配合內(nèi)六角圓柱頭螺釘M5X20使用3.15 平墊圈M26M2螺釘用墊圈，配合內(nèi)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(nèi)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(jī)電源電纜1約40CM紅藍(lán)線，一端帶有SM2.5連接器母頭，連接電機(jī)使用3.19 CPU跳線1約4CM紅線，用于X20CP1484-1電源端子內(nèi)部跳線3.20 電機(jī)模塊跳線1約5CM紅黑線，用于X20CP1484-1電源端子與電機(jī)模塊X20MM2436端子跳線2.2模型零件行星齒輪減速電機(jī)Maxon空心杯直流有刷電機(jī)及行星齒輪減速器組合（Maxon訂貨號144029+226806）提供模型轉(zhuǎn)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(jī)連接線電纜上安裝了連接器，方便與PLC控制模塊分離。電機(jī)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(jī)直連的質(zhì)量體（驅(qū)動端）以及末端質(zhì)量體（負(fù)載端），分別檢測驅(qū)動端和負(fù)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(zhuǎn)動軸從中穿出。彈性聯(lián)軸器連接減速電機(jī)及第一塊轉(zhuǎn)動塊，消除加工及安裝引起的電機(jī)輸出軸及轉(zhuǎn)動軸不同軸的誤差，傳遞電機(jī)的輸出扭矩。彈簧規(guī)格：0.81045，用于連接轉(zhuǎn)動塊，構(gòu)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(jī)安裝板、轉(zhuǎn)動質(zhì)量體立式支撐。圖中圈出的位置為默認(rèn)的各支撐體的安裝位置，第二質(zhì)量體左右的兩組螺紋孔為預(yù)留的安裝孔位。本次競賽原則上只使用兩塊質(zhì)量體，可以將原本第三質(zhì)量體安裝位置調(diào)整到第二質(zhì)量體的位置，第二質(zhì)量體不使用。底座支撐腳。電機(jī)立式支撐用于電機(jī)的固定。質(zhì)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(zhì)量體轉(zhuǎn)動塊。圖中右側(cè)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(nèi)徑4mm、外徑13mm、厚度5mm，配合轉(zhuǎn)軸能固定在立式支撐中，并能自由轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)動塊與轉(zhuǎn)軸共有3塊轉(zhuǎn)動塊，中間配有轉(zhuǎn)軸，安裝軸承后能自由轉(zhuǎn)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(jī)控制模塊、編碼器模塊、底板端子排，以及開關(guān)電源、導(dǎo)軌安裝板等構(gòu)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(guān)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhì)量體轉(zhuǎn)動塊連接組合，調(diào)整到合適位置后，再固定支撐上的M5螺釘。質(zhì)量體轉(zhuǎn)動塊及轉(zhuǎn)軸與支撐間的安裝將轉(zhuǎn)動軸插入軸承內(nèi)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(zhǔn)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?。⒀b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(zhì)量塊和第三質(zhì)量塊）編碼器的安裝先將編碼器碼盤安裝至轉(zhuǎn)動軸上，無須緊固。碼盤取用時請務(wù)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(cè)，將收發(fā)頭上的凸起與底板上的對應(yīng)孔對準(zhǔn)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(zhuǎn)動使其不會碰到兩端后，將碼盤上的緊定螺釘固定于轉(zhuǎn)動軸上；蓋上編碼器的塑料外殼，完成組裝。電機(jī)與電機(jī)安裝板的連接將電機(jī)減速器凸臺嵌入電機(jī)安裝板后，使用4個M3螺釘及墊片固定之。電機(jī)與質(zhì)量體轉(zhuǎn)動塊的連接安裝先將聯(lián)軸器的4mm側(cè)套入轉(zhuǎn)動塊一側(cè)。再將電機(jī)安裝板放于底板之上，小心將聯(lián)軸器對準(zhǔn)電機(jī)輸出軸，并向左推至合適的位置；將電機(jī)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(zhuǎn)動電機(jī)背后的輸出軸，感受旋轉(zhuǎn)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(dǎo)致，可以略擰松電機(jī)及質(zhì)量體轉(zhuǎn)動塊的支撐，稍加調(diào)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(zhuǎn)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(diào)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(nèi)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(cè)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(cè)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(jī)；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(jī)電纜反接不會造成損壞，只會影響電機(jī)正反轉(zhuǎn)。X20DC1976A端連接編碼器的綠線，B端連接編碼器的白線；右側(cè)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(cè)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(nèi)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(yīng)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(jī)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