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1、2012贝加莱学界联盟竞赛实验装置说明书日期：2012年4月27日版本信息：版本日期作者描述0.002012-3-13Zhouj第一版推荐精选1概述32部件介绍42.1模型硬件清单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行星齿轮减速电机7分体式编码器8弹性联轴器9弹簧9底座及支撑脚9电机立式支撑10质量体立式支撑11轴承12转动块与转轴122.2 B&R硬件13PLC模块13电源153安装及说明163.1 模型安装16底座与底座支撑脚的安装16轴承与转动块立式支撑的组合17底座与转动块立式支撑的固定18质量体转动块及转轴与支撑间的安装19立式支撑上
2、编码器的安装20编码器的安装22电机与电机安装板的连接25电机与质量体转动块的连接安装26拉簧安装273.2 B&R安装27PLC模块安装27PLC接线图示29X20CP1484-1接线图30X20MM243632X20DC197634推荐精选1概述三块大小不一的圆柱形质量体分别通过中心轴固定在立式支撑架上（支撑架固定在底座上），并且三个质量体的中心轴线处在一条水平线上。质量体从左数起：第一块和第二块、第二块和第三块之间通过具有一定柔性的弹簧连接（弹簧的柔性和弹性可足以带动轴和质量体的运动）。第一块质量体的左端直接与直流电机（带减速器）连接，电机转动则可以驱动三块质量体转动。为了检测质
3、量体的状态（转动角度和速度），在第三块质量体的右侧安装了编码器（上图第三块质量体右侧支撑架上黑色部分），另外在其它两块质量体的右侧支撑架及电机左侧也留有编码器安装位置。推荐精选2部件介绍2.1模型硬件清单B&R硬件序号订货号描述单台数量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 in
4、terface,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模块10.02 5CFCRD.0512-06CompactFlash 512 MB B&RCF卡，系统及应用程序的储存介质10.03 X20MM2436X20 PWM motor
5、 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直流电机控制模块，与直流电机相连1推荐精选0.04 X20BM31X20 bus modulefor double-width modules,internal I/O supply is interconnectedX20MM2436模块底座10.05
6、 X20DC1976X20 digital counter module,1x ABR, 5 V single ended,250 kHz input frequency,4x evaluation,encoder monitoring,NetTime module编码器接收模块，编码器信号接入其中20.06 X20BM11X20 supply bus module,internal I/O supply is interconnectedX20DC1976底座模块20.07 X20TB12X20 Terminal block 12-pinX20端子排30.08 0PS1050.124 VDC
7、 power supply, 1-phase,5 A, input 100 - 240 VAC,wide range, DIN rail mounting24V 5A开关电源10.09 0FMB02.01Flexible Mounting Board, 2 DIN RailsPLC安装板及导轨10.10 0FMH00.01Flexible Mounting Board Holder导轨支撑脚2模型成品零件序号名称型号单台数量说明1.01 空心杯直流电机MAXON 144029+2268061减速器减速比14:1，电机额定扭矩27.1mMN，电机额定转速7680转1.02 分体式编码器瑞普HKT
8、 3004-C03G-1000B-5E2孔径4mm，1000线每圈，5V，电缆50cm，盖子有10mm通孔，包含码盘一个、带电缆的收发器一个、外壳、外壳底座一个、2个M2.5X6十字固定螺丝两枚1.03 联轴器瑞普BR-4X5-D20L251外径20，长25，用户孔径4及5，夹紧式，连接减速电机及转动中轴1.04 轴承624zz6双侧防尘盖，4X13X5规格为内径*外径*厚度(一般已安装在立式支撑中)1.05 拉簧-20.8*10*45规格为丝径*外径*长度推荐精选模型加工零件序号名称单台数量2.01底座12.02底座脚22.03电机立式支撑12.04质量体立式支撑62.05转动中轴32.06
9、转动块42mm12.07转动块32mm12.08转动块24mm1底座及底座脚、转动块及转动中轴一般已相互固定安装完毕。工具及配件序号名称单台数量描述3.01 M1.2内六角扳手1用于编码器码盘M2.5紧定螺丝拆卸3.02 M1.5内六角扳手1用于转动块M3紧定螺丝拆卸3.03 M2内六角扳手1暂无使用3.04 M2.5内六角扳手1用于联轴器及电机上M3内六角螺丝拆卸3.05 M3内六角扳手1暂无使用3.06 M4内六角扳手1用于底板上固定相关M5螺丝拆卸3.07 M5内六角扳手1暂无使用3.08 SM 2.5mm 2P连接器套1SM 2.5mm 2P连接器套，用于连接直流电机模块至电机电缆连接
10、(已经安装)3.09 内六角圆柱头螺钉M5X124M5长度为12，固定底座脚及底座（已经安装）3.10 内六角圆柱头螺钉M5X2014M5长度为20，固定电机安装板、转动轴支撑至底座3.11 内六角圆柱头螺钉M3X124M3长度为12，固定减速电机至电机安装板3.12 内六角圆柱头螺钉M2X66M2长度为4，固定编码器外壳至立式支撑(已经安装)3.13 凹端紧定螺丝M3X36M3长度为3顶丝，固定转动块至转动轴(已经安装)3.14 平垫圈M514M5螺钉用垫圈，配合内六角圆柱头螺钉M5X20使用3.15 平垫圈M26M2螺钉用垫圈，配合内六角圆柱头螺钉M2X6使用(已经安装)3.16 平垫圈M
11、34M3螺钉用垫圈，配合内六角圆柱头螺钉M3X12使用3.17 24V电源电缆1约40CM红黑线，连接24V电源至X20CP1484-1电源端子3.18 电机电源电缆1约40CM红蓝线，一端带有SM2.5连接器母头，连接电机使用3.19 CPU跳线1约4CM红线，用于X20CP1484-1电源端子内部跳线3.20 电机模块跳线1约5CM红黑线，用于X20CP1484-1电源端子与电机模块X20MM2436端子跳线推荐精选2.2模型零件行星齿轮减速电机Maxon空心杯直流有刷电机及行星齿轮减速器组合（Maxon订货号144029+226806）提供模型转动块的动力来源，整个控制系统的执行器的主要
12、部分。电机连接线电缆上安装了连接器，方便与PLC控制模块分离。电机及减速器的具体资料参数可参考附带的文档。推荐精选分体式编码器编码器安装于电机直连的质量体（驱动端）以及末端质量体（负载端），分别检测驱动端和负载端的位置变化或速度变化。整套编码器包含码盘一个、带电缆的编码器一个、外壳、外壳固定座一个、M2.5X6十字固定螺丝两枚，用于将收发器固定到外壳固定座上；码盘孔径4mm，分辨率1000线每圈；编码器工作电压及信号5V，电缆50cm；外壳上有10mm通孔，方便转动轴从中穿出。推荐精选弹性联轴器连接减速电机及第一块转动块，消除加工及安装引起的电机输出轴及转动轴不同轴的误差，传递电机的输出扭矩。
13、弹簧规格：0.8×10×45，用于连接转动块，构成弹性系统。实验室可以自行挑选合适的弹簧。底座及支撑脚整个模型的固定基座，用于固定电机安装板、转动质量体立式支撑。图中圈出的位置为默认的各支撑体的安装位置，第二质量体左右的两组螺纹孔为预留的安装孔位。本次竞赛原则上只使用两块质量体，可以将原本第三质量体安装位置调整到第二质量体的位置，第二质量体不使用。推荐精选底座支撑脚。电机立式支撑用于电机的固定。推荐精选质量体立式支撑用于固定轴承，共有两种，两块配合可以支撑起一个质量体转动块。图中右侧的支撑留有的3个安装螺纹孔，用与固定分体式编码器的外壳。推荐精选上图为安装了编码器固定座的立
14、式支撑轴承规格：内径4mm、外径13mm、厚度5mm，配合转轴能固定在立式支撑中，并能自由转动。转动块与转轴共有3块转动块，中间配有转轴，安装轴承后能自由转动，两头留有通孔，以便弹簧连接；另外也是联轴器、分体式编码器码盘安装的载体。推荐精选2.2 B&R硬件B&R硬件主要由CPU模块、直流电机控制模块、编码器模块、底板端子排，以及开关电源、导轨安装板等构成。PLC模块图中自左向右的硬件分别为：X20CP1484-1、X20MM2436、X20DC1976、X20DC1976推荐精选推荐精选电源0PS1050.1，24V 5A开关电源。推荐精选3安装及说明3.1 模型安装底座与底
15、座支撑脚的安装如图所示，加以M5螺钉将底座与支撑脚安装固定在一起即可。推荐精选轴承与转动块立式支撑的组合直接将轴承按入立式支撑的13mm孔中即可。推荐精选底座与转动块立式支撑的固定底座上留有螺纹位置孔，将立式支撑如图平放于地址之上，加以M5螺钉及垫片固定即可，立式支撑上的腰孔给前后配合及组装增加一定的灵活度。注意，请将两个立式支撑与质量体转动块连接组合，调整到合适位置后，再固定支撑上的M5螺钉。推荐精选质量体转动块及转轴与支撑间的安装将转动轴插入轴承内孔即可。注意较短的一头插入左边的支撑，较长的一头插入右边的支撑。推荐精选立式支撑上编码器的安装立式支撑(右)上带有的螺纹孔上先垫3个M2平垫圈（
16、编码器读头安装螺钉拧入后可能会略顶出，所以需要用垫片垫出一定间隙）；将编码器外壳的底座部分平放于支撑上，对准三个螺纹孔，使用M2螺钉拧紧即可（塑料件，请勿使用过大的扭力！）推荐精选将装配好的立式支撑(右)与之前安装好的部分组合在一起。（仅第一质量块和第三质量块）推荐精选编码器的安装先将编码器码盘安装至转动轴上，无须紧固。码盘取用时请务必小心，不要将表面划伤。推荐精选将编码器如图中所示，小心嵌入码盘，然后两者一同推向底板侧，将收发头上的凸起与底板上的对应孔对准后，使用编码器附带的M2.5螺钉固定至底板上；再检查码盘，使其平面位于收发头的凹槽之间，尝试转动使其不会碰到两端后，将码盘上的紧定螺钉固定
17、于转动轴上；推荐精选盖上编码器的塑料外壳，完成组装。推荐精选电机与电机安装板的连接将电机减速器凸台嵌入电机安装板后，使用4个M3螺钉及垫片固定之。推荐精选电机与质量体转动块的连接安装先将联轴器的4mm侧套入转动块一侧。推荐精选再将电机安装板放于底板之上，小心将联轴器对准电机输出轴，并向左推至合适的位置；将电机立式支撑固定至底板之上；将联轴器推至合适位置，使之能充分与两端的轴连接；拧紧联轴器两端的M3紧固螺钉。连接完毕后，可以用手慢慢转动电机背后的输出轴，感受旋转一圈时受到的阻力是否均匀，如果在某些位置感觉阻力较大，一般是安装问题导致，可以略拧松电机及质量体转动块的支撑，稍加调整使其均匀后再拧紧
18、即可。拉簧安装借助尖嘴钳等工具将弹簧套入转动轴两头的1.5mm通孔即可，安装后会造成拉簧两头的圆圈略有变形，使用尖嘴钳调整即可。注意，请勿贪图连接方便截断部分弹簧头部！3.2 B&R安装PLC模块安装X20模块的组合安装，可参考附带的“X20_安装手册”中第二章的内容，将模块依次组合完成（X20CP1484-1、X20MM2436、X20DC1976、X20DC1976）推荐精选推荐精选PLC接线图示推荐精选X20CP1484-1接线图推荐精选左下侧的+24V CP/BUS GND连接24V电源，同时将上方+24V CP/BUS和+24V I/O用跳线连接；右侧的+24V I/O 及G
19、ND引出线给后面的X20MM2436供电。推荐精选X20MM2436推荐精选在本模型中，需要到的是PWM 1+、PWM 1- 连接电机；24-39 VDC、GND为该模块供电接线端子，需从边上的CPU模块引入24V供电。电机电缆反接不会造成损坏，只会影响电机正反转。推荐精选X20DC1976推荐精选A端连接编码器的绿线，B端连接编码器的白线；右侧的5V+ Encoder连接编码器红线，GND连接编码器黑线；注意切勿接入左侧的24V+电源，这样会损坏编码器。各模块的其他信息可以查阅Automation Studio帮助的内容。推荐精选4注意事项1.使用螺钉固定各组件时，切忌一次将单个螺钉拧紧，这
20、样会造成局部应力集中和金属变形。正确的做法是先使用较小的扭力稍拧紧后，交替拧紧螺丝；电机固定至支撑座时需要同时拧4个螺钉，宜采用对角线逐步拧紧的方式紧固。2.各个机械零件加工难免有误差，所以装配时要注意调整，例如质量块转动体的组合安装，需要在拧紧螺钉后验证转动是否顺畅，感觉阻力较大时，需要拧松螺钉，略微调整位置后再紧固。3将电机输出轴通过联轴器与第一质量体连接时，要注意尽量保证电机输出轴与质量体转动轴保持同一轴心。联轴器虽然有一定的调整能力但是也毕竟有限，偏差较大的安装会导致联轴器甚至电机轴、质量体转轴的断裂！4.电机运行时，连续运行时间尽量不要超过5分钟。电机长时间运行会大大影响其寿命。严禁
21、使用其他电源或者控制器直接连接电机运行。5.为了确保安全，电机运行设定速度尽量不要超过额定转速的60%。使用算法控制器控制电机运行时，由于不稳定的控制可能导致弹簧谐振，严重的情况下弹簧有可能从固定孔中飞出，对人造成伤害。所以在运行时严禁凑近观察，并且要在电机不运行时要随时检查弹簧的情况。实验次数较多，运行时间较长时，建议购买一些弹簧备用，有条件者可以附加一些遮挡保护运行，避免人身伤害。6.电机运行时，其背后的输出轴也会高速旋转，请注意切勿用手触碰或者将其接触其他物体，这样会造成伤害或者损坏电机。正确的做法是将模型放置在水平桌面上，模型整体保证不会接触到其他堆放的物品。 （注：可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!） 推荐精选