中南大學直角座標機器人
使用者手冊
目錄第一章概述
一、機械部分
二、驅動部分
三、控制系統
第二章裝置操作流程
一、裝置操作流程
二、常用人機介面說明
第三章驅動器引數設定及報警顯示
一、驅動器引數設定
二、報警顯示及處理
第四章異常情況及處理
第五章附件
碼垛機器人易損件清單
第一章概述
。該裝置主要有以下幾個特點：
1、 執行過程平穩，無衝擊；
2、 執行速度快，加減速過程平穩；
3、 搬運載荷大，過載能力強；
4、 實時通訊，靈活性強；
5、 定位精確，採用伺服系統驅動；
6、 自動化程度高， plc運動控制；
7、 通過觸控式螢幕操作，簡單易用。
bahr碼垛機器人系統主要由bahr直線定位系統及相關機械結構連線件、數字伺服驅動系統（包括伺服驅動器及伺服電機）、三菱plc運動控制及相關模組、三菱觸控式螢幕操作四個部分組成。
一、機械部分：
bahr碼垛機器人系統的機械核心部件是德國bahr公司生產的同步齒型帶驅動直線定位單元。根據碼垛需要的情況，我們將整個運動過程分為x方向運動、y方向運動，z方向運動。關於德國bahr直線定位系統的詳細技術指標和結構效能請參考相關說明資料《bahr直線定位系統選型手冊》。
1、x軸定位單元：
x軸定位系統單元由兩根qlz60系列定位系統組成，其中一根為同步帶驅動的主定位系統，另一根是由同步軸連線輔助定位系統，具體技術指標如下：
1）、主定位系統：
型號：qlz60
長度：1580㎜
運動行程：1300㎜
滑塊長度：152㎜
同步帶規格：5m25
2）、輔助定位系統：
型號：qlz60
長度：1580㎜
運動行程：1300㎜
滑塊長度：152㎜
同步帶規格：5m25
2．y軸定位單元：
y軸定位單元由一根elz60系列定位系統組成，
型號：elz60
長度：1290㎜
運動行程：1000㎜
滑塊長度：170㎜
3、z軸定位單元：
z軸定位單元由一根egt40系列定位系統組成，
型號：egt40
長度：870㎜
運動行程：700㎜
滑塊長度：118㎜
3、定位單元的連線：
y軸定位單元和z軸定位單元之間由法蘭機構規格尺寸可參考相關圖紙。
4、其他安裝附件：安裝附件主要包括
1）、x軸減速機安裝法蘭；
2）、z軸減速機安裝法蘭；
3）、y軸減速機安裝法蘭；
4）、3軸限位開關安裝座、原點開關安裝座；
5）、水平軸連線板
6）、拖鏈和拖鏈安裝支架；
7）、配套梯形螺母；
8）、連軸器：
關於安裝附件的尺寸可參考相關圖紙或廠家資料。
二、驅動部分
bahr碼垛機器人系統採用日本三菱公司生產的全數字式交流伺服電機及驅動器系統做為動力系統，關於三菱伺服的具體效能特點請參考相關技術資料。為確保足夠的工作扭矩和慣量匹配，驅動電機的輸出端匹配有精密行星減速機，關於行星減速器的效能特點請參考相關技術資料。
1、x軸驅動系統
伺服電機規格：400w
行星減速器規格：hf-kp43
2、y軸驅動系統：
伺服電機規格：400w
行星減速器規格：hf-kp43
3、z軸驅動系統：
伺服電機規格：400kw
三、控制系統概述
bahr碼垛機器人的控制系統部分是整個碼垛機器人的靈魂，碼垛機器人的控制系統包括電器系統、plc及擴充套件單元控制系統、三菱觸控式螢幕與plc之間的通訊和plc與整個生產線之間的通訊。
1）、電器系統
電器系統包括主電控櫃plc及擴充套件單元、觸控式螢幕，plc與觸控式螢幕之間通過rs232連線通訊。
電控櫃的輸入電壓是單相220v。
電器系統控制原理及接線請參考附錄中相關圖紙，各種電器元器件的規格型號請參考附錄中電器元件表。
主電控櫃和操作檯之間有一條異地電源控制線連線，以方便進行異地電源控制，如急停、上電等。
2）、plc及擴充套件單元
bahr碼垛機器人的控制系統核心是plc及擴充套件單元。
可程式設計序控制器（plc）是綜合了計算機技術、自動化控制技術和通訊技術的一種新型的、通用的自動控制裝置。它具有功能強、可靠性高、操作靈活、程式設計簡便以及適合於工業環境等一系列優點，在工業自動化、過程控制、機電一體化、傳統產業技術改造等方面的應用越來越廣泛，已成為現代工業控制的三大支柱之一。
bahr碼垛機器人選用的plc是三菱公司推出的最新型機－q系列plc，是一款價效比高、功能完備、極具競爭優勢的通用控制器。其特點是結構緊湊，整合了開關量控制、模擬量控制、高速計數與脈衝輸出等功能於一身，指令豐富，引用功能塊的程式設計方式使程式設計更加簡便。
可程式設計序控制器的特點：
1、應用簡便
（1）應用靈活、安裝簡便
標準的積木式硬體結構與模組化的軟體設計，使plc不僅適應大小不同、功能繁雜的控制要求，而且適應工藝流程變化較多的場合。它的安裝和現場接線簡便，可按積木方式擴充和刪減其系統規模，組合成靈活的控制系統。
（2）程式設計簡化
plc採用電氣操作人員習慣的梯形圖形式程式設計，直觀易懂。因此，不僅程式開發速度快，而且程式的可讀性強，軟體維護方便。為了簡化程式設計工作，plc將程式設計工作主要集中到了設計思想的本身而不是如何實現設計思想，最新設計的plc還針對具體問題設計了步進順控指令、流程圖指令等指令系統，大大加快了系統開發速度。
（3）操作方便，維修容易
工程師編好的程式十分清晰直觀，只要看好操作說明書，操作人員經短期培訓就可以使用。另外，plc具有完善的監視和診斷功能，對其內部工作狀態、通訊狀態、i/o點狀態和異常狀態等均有明顯的提示，使維修人員能及時、準確地判斷故障點，迅速替換故障模組或外掛，恢復生產。
2.可靠性高
plc的可靠性高，主要是因為它在硬體及軟體兩方面都採取了嚴格的措施。
3．抗電磁干擾效能好，環境適應性強
q系列plc是按直接應用於工業環境而設計的產品在規定的機械振動、衝擊以及額定的電源電壓與頻率變化、電源瞬時中斷、電源電壓降低等因素作用下，均能正常工作。因此可直接安裝在工業現場，不必採取另外的特殊措施。另外由於其結構精巧，所以耐熱、防潮、抗震等效能也很好。
4．功能完善
plc的基本功能包括邏輯運算、定時、計數、數制換算、數值計算，步進控制等。其擴充套件功能還有a/d、d/a轉換、pid閉環迴路控制、高速計數、通訊聯網、中斷控制及特殊功能函式運算等功能，可以通過上位機進行顯示、報警、記錄、人機對話，使控制水平大大提高。
5．成熟的工控網路體系，通訊便捷，易於遠端實時監控
隨著計算機網路通訊技術的成熟發展，以及工業控制的實際需要，近年來工控網路通訊技術得到了大量應用。
3）觸控式螢幕
人機介面是在操作人員和機器裝置之間做雙向溝通的橋樑，使用者可以自由的組合文字、按鈕、圖形、數字等來處理或監控管理及應付隨時可能變化資訊的多功能顯示螢幕。隨著機械裝置的飛速發展，以往的操作介面需由熟練的操作員才能操作，而且操作困難，不易掌握，無法提高工作效率。
但是使用人機介面能夠明確指示並告知操作員機器裝置目前的狀況，使操作變的簡單生動，並且可以減少操作上的失誤，即使是新手也可以很輕鬆的操作整個機器裝置。使用人機介面還可以使機器的配線標準化、簡單化同時也能減少plc控制器所需的i/o點數，降低生產的成本。同時由於面板控制的小型化及高效能，相對的提高了整套裝置的附加價值，有了廣泛的應用。
觸控式螢幕作為一種新型的人機介面，從一出現就受到關注，它的簡單易用，強大的功能及優異的穩定性使它非常適合用於工業環境，甚至可以用於日常生活之中，應用非常廣泛，比如：自動化移載機裝置，天車升降控制，生產線監控等，甚至可用於智慧大廈管理、會議室聲光控制、溫度調整。
隨著科技的飛速發展，越來越多的機器與現場操作都趨向於使用人機介面，plc控制器強大的功能及複雜的資料處理也呼喚一種功能與之匹配而操作又簡便的人機的出現，觸控式螢幕的應運而生無疑是21世紀自動化領域裡的一個巨大的革新。
gt1575-vtba系列觸控式螢幕是專門面向plc應用的，它不同於一些簡單的儀表式或其它的一些簡單的控制plc的裝置其功能非常強大，使用非常方便，非常適合現代工業越來越龐大的工作量及功能的需求，日益成為現代工業必不可少的裝置之一。
第二章裝置操作流程
bahr碼垛機器人是專業裝置，要求必須具有專業知識的人員才能進行操作，這些專業知識主要包括：伺服運動控制、plc控制及程式設計、機械傳動、電器控制、電工基礎等。
一、裝置操作流程
一)、正常工作時：
1、當主電控櫃供電後，分別按系統供電按鈕與伺服驅動器供電按鈕，使碼垛裝置處於工作狀態。
2、供電後觸控式螢幕處於顯示狀態，顯示裝置狀態資訊如：限位指示、原點指示、執行方式、伺服電機工作情況。
3、進入操作介面，按下搜尋原點按鈕。
4、各軸運動導軌分別執行搜尋原點運動，完畢3次後，整個碼垛系統便確定了原點的位置即工作的初始位置。
5、順序按下自動執行與狀態啟動按鈕。
6、碼垛機器人處於執行狀態。
7、按下程式1-5或迴圈啟動開始執行。
二）、維護裝置時：
1、 主電控櫃供電後，按系統供電按鈕與伺服驅動器按鈕使裝置處於工作狀態。
2、 進入操作介面，順序按手動執行與狀態啟動按鈕。
3、 通過手動調節按鈕，調節使導軌運動到需要的位置，進行機械手維護。
二、常用人機操作介面說明：
1、顯示介面
顯示介面顯示了裝置的狀態資訊（如：x軸原點指示燈、z軸原點指示燈、y軸原點指示燈、自動執行指示燈、手動執行指示燈、狀態指示燈等）及報警資訊（各軸限位資訊、驅動器報警資訊等）
2、自動執行介面
自動執行是指裝置按照編好的工作程式自動進行搬運操作，裝置自動執行前應做好以下準備工作
1）、保證機械手前端裝置和後端裝置能穩定執行，訊號交接準確無誤。
2）、機械手各軸位於原點位置。
3）、根據運動過程編寫運動程式。
裝置的運動程式在裝置交付使用時已經編寫完畢，一般不需要重新進行編寫，但由於搬運機械手採用的控制系統是一款開放式的控制系統，裝置操作者可以根據執行的實際情況修改運動程式。但我們不建議隨意改動執行程式，如果確實需要修改，請與廠家聯絡。
4、自動執行的操作步驟
1）、搜尋原點，使各軸均處於原點位置。
2）、自動啟動，確定其工作方式。
3）、狀態啟動，保證操作的正確性，避免誤操作。
4）、等待工作訊號。
5、手動操作介面
1）、手動操作主要是在裝置除錯、維護階段使用。
2）、可以調整各個軸的位置，使維護更加方便。