典型机电设备安装与调试 西门子 第3版 教案 项目七 分拣站数字孪生环境配置.docx

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1、第课时教案课题提问：根据播放的视频，结合设备各组成部件，分析设备的工作原理。月日第周星期学标教目1 .定义物料的属性、定义平行传送带的属性，实现虚拟场景中输送带速度调节。2 .定义气缸等气动执行元件的属性、定义距离传感器的属性，配置开口角度和测量范围。3 .定义料仓的属性、应用仿真序列编辑器。教学重点物料的属性、定义平行传送带的属性课前准备实训器材的准备项目任务书的编写学点教难定义料仓的属性、应用仿真序列编辑器探究目标通过课堂学习提高学生动手操作实践创新的能力教学模式理实一体学法教方任务驱动、讲练结合教学环节教学过程和内容师生活动一、操作指导机械设计工程师在完成数字化概念模型后，以西门子数字挛

2、生软件（NXMCD）为平台进行数字挛生虚拟调试。在实现虚拟联调前，需要对数字化模型进行配置和相关的定义。前期做虚拟仿真时主要流程如图7/所示，为后期做数字联调做准备。本项目需要完成物料属性的定义、传送带属性的定义、气缸属性的定义、分拣站传感器属性的定义、分拣站料仓属性的定义和分拣站虚拟的调试六个任务。教师讲解，学生对照设备，找出相应部分项目七分拣站数字李生环境配置课型理实体教时课时老师结合实物讲解，学生结合自己的理解提问教学环节教学过程和内容师生活动1.物料属性定义模型中物料经过属性定义，在执行仿真时，受到重力作用的影响，物料开始自由下落。（1）操作前准备1） 了解真实（物理）场景中物料的形状

3、大小。2）安装SiemenS.NX.1872或更高版本软件。3）如图7-2所示，准备分拣站数字化模型文件7-1.Pr1。画DagQT95#MMV-MMM.4MeNaMBf*P*amoMm二#G13黑二）:心：MqyMJ1*SKtwMd9UMM-*,*BMiMMk*ar.Q_BB13一1t*30f*MA-CiW观看操作视频，总结原则，在完全掌握规则的情况下，才能开展动作自主操作BmMMEVR.提出疑问图72分拣站数字化模型文件7-1.Prt4）熟悉NX软件界面和查看模型的基本操作。5）熟悉机电概念设计环境主页下各组件的功能。（2）操作步骤1）启动NX）o在Windows中，选择【开始菜单】f【S

4、iemensNX一NX,启动NXo也可使用快速启动方式双击桌面NX软件图标。2）在NX软件界面查看模型。3）在主页中，查看基本机电对象环境。4）打开模型文件，并切换至【机电概念设计】环境。5）对工作区域中的模型的物料属性进行定义。钢体属性定义首先选择工具栏中【机械】构件中的【刚体】，在弹出的【刚体】窗口的刚体对象中选择需要定义的属性的零部件，在选择零件时，鼠标放在零件上停留约3秒后，待十字鼠标右下角出现三个小点后再选择，此时匕金点击鼠标左键，弹出【快速选取】窗口，在下拉列表中选择所需要的对象。然后在名称栏输入需要定义钢体的名称，单击【确认】按钮。教师巡回辅导教学环节教学过程和内容师生活动碰撞体

5、属性定义选择工具栏中【机械】组件下的【碰撞体工弹出的【碰撞体】设置窗口，在弹出的【碰撞体】窗口的【碰撞体对象】中选择需要定义的属性的零部件，同时将碰撞形状设置为圆柱（碰撞形状与物料的外形保持一致）；形状属性设置为自动。4）执行仿真操作，观察运行结果并保存。2.传送带属性定义结合物料属性定义，模型中传送带经过属性定义后，在执行仿真时，物料会落到传送带上，同时传送带也会按预先设定的速度运行。（1）操作前准备1）准备数字化模型文件7-2.Prt;也可以在上一任务的数字化模型文件上继续操作。2）熟悉传送带机构的组成构、工作原理、各机械部件相互配合及机构传动，同时还需要考虑传送装置使用何种材料、减速电机

6、传动比、机械装配配合、粗糙度和摩擦系数等因素。（2）操作步骤1）将传送带的面定义为【碰撞体】属性：操作方法见物料属性定义中的碰撞体属性定义。传输带面的参数配置如下：碰撞形状设置为：方块（碰撞形状与物料的外形保持一致）；形状属性设置为：自动；此操作名称命名：传送带。2）选择【碰撞体】下的倒三角按钮，并在下拉窗口中选择【传输面】。弹出传输面各项配置窗口。3）在传输面各项配置面窗口中，选择面中选择皮带输送的面;速度和位置中选择直线；指定的矢量选择X轴（与传送带的运动方向保持一致）；设置输送带运行的速度设置为50mms;并将此操作命名为传送皮带；单击【确认】按钮，确定传送带的配置参数。4）执行仿真操作

7、，观察运行结果并保存。3.气缸属性定义气缸模型经过属性定义后，在执行仿真时，通过修改“气缸位置”参数，气缸导杆会受参数的改变而伸出或缩回。（1）操作前准备1）熟悉笔型气缸的结构、工作原理、型号解读、安装方式、载荷及是否带有传感器等内容。2）数字化模型文件7-3.Prt:也可以在上一任务的数字化模型文件上继续操作。教师讲解，学生对照设备，找出相应部分提问：根据播放的视频，结合设备各组成部件，分析设备的工作原理。老师结合实物讲解，学生结合自己的理解提问教师示范讲解学生认真听讲提出问题共同讨论整理方法教学环节教学过程和内容师生活动（2）操作步骤1）气缸刚体属性定义将气缸刚体定义为【刚体】属性；操作方

8、法见物料属性定义中的刚体属性定义。注意在选择对象时选择（气缸的活塞杆，螺帽和推料头）部件，刚体的名称定义为推料一气缸。2）滑动副定义教师示范讲解在工具栏中单击【较链副】下的倒三角按钮，在其下拉框中选择【滑动副】，弹出滑动副对话框，在该对话框中进行滑动副参数的配置。单击【选择连接件】中的令图标，在工作区域选择需要定义的“推料一气缸”；【指定轴矢量】的配置中选择丫轴（与气缸伸出学生认真听讲/缩回的方向保持一致）；同时勾选【限制】值，将其中的上限值设置为60mm,下限值设置为Omm；并在名称栏中输入滑动副的名提出问题称。单击【确定】按钮，完成滑动副定义的配置。3）气缸位置控制属性定义在工具栏中，选择

9、【电气】组件下的【位置控制】，在【位置控制】窗口中进行气缸位置控制相对应参数的配置。在【选择对象】为前一步配置的滑动副，选择轴类型为线性；设定约束速度为100mm/s；并在名称栏中输入气缸位置控制的名称；单击【确定】完成气缸位置控制属性定义的配置。4）分别将“推料头”和“活塞杆尾部的活塞环”定义为【碰共同讨论整理方法撞体工并将【碰撞形状】设为圆柱。5）进行气缸的仿真调试。打开机电导航器中的【传感器和执行器】苫“推料一气缸”,单击【添加到察看器工然后在工具栏中单击以按钮。启动运行查看器，即可执行“推料一气缸”的位置控制的仿真操作。相互交流自主操作在运行查看器中，可制运动定位值的修改，并观察运行状

10、态。6）单击工具栏中的按钮，停止仿真并保存项目。提出疑问4.分拣站传感器属性定义物料检测传感器经过属性定义后，在执行仿真时，当物料在传感器的检测范围内，传感器会触发，同时输出检测点与物料的距离值。（1）操作前准备1）熟悉传感器的种类、检测范围、测量方式及输出类型。2）数字化模型文件7-4.Prt;也可以在上一任务的数字化模型文件上继续操作。教师巡回辅导教学环节教学过程和内容师生活动（2）操作步骤1）物料检测传感器属性定义在工具栏中，单击【电气】组件中的【碰撞传感】下的倒三按钮，在下拉菜单中单击【距离传感器】，弹出【距离传感器】窗口,并在【距离传感器】窗口中进行物料检测传感器属性定义的参数配整理

11、设定表置。将形状选项中的【指定点】选择为传感器圆中心，【指定矢量】配置中选择Z轴（与真实场景中传感器的安装方向保持一致），并将矢量方向修改为X即反向按钮（与真实场景中传感器的检测方向保持一致），将【开口角度】设置为30度，检测【范围】设置为5mm,并在名称栏输入传感器一，单击【确定】按钮后，完成物料检测传感器属性定义的配置。2）磁性传感器（气缸缩回检测传感器）属性定义操作方法与物料检测传感器属性的定义相同，在【距离传感器】单独交流集体纠错单项考核窗口中对磁性传感器的配置参数进行设置。集中讲解将形状选项中的【指定点】选择为传感器圆中心，【指定矢量】配置中选择X轴，并将矢量方向修改为X即反向按钮，

12、将【开口角度】设置为30度，检测【范围】设置为8mm,并在名称栏输入气缸一缩回检测，单击【确定】按钮后，完成磁性传感器（气缸缩回检测传感器）属性定义的配置。3）按照同样的方法进行“气缸一伸出检测”传感器的属性定义。5.分拣站料仓属性定义分拣站料仓经过属性定义后，在执行仿真时，物料可以成功放入到料槽里，而不被穿透。（1）操作前准备1）熟悉分拣料仓的工作属性、安装方式、底板材料及表面粗糙度等内容。2）数字化模型文件7-5.Prt;也可以在上一任务的数字化模型文件上继续操作。引导学习（2）操作步骤1）推出形材边碰撞体属性定义。认真记笔记选择工具栏中【机械】组件下的【碰撞体】，弹出的【碰撞体】教师巡回

13、辅导设置窗口，在弹出的【碰撞体】窗口的【碰撞体对象】中选择形材面，同时将【碰撞形状】设置为方块，【形状属性】设置为自动。2）按照同样的方法分别对料槽的4个面进行属性定义。将【碰撞形状】均设置为方块，【形状属性】设置为自动，并在【名称】处分别将4个面进行命名，其它参数保持默认，单击【确认】按钮,完成分拣站料仓属性定义。教学环节教学过程和内容师生活动6.分拣站虚拟调试在【序列编辑器】中编辑气缸的执行条件和执行顺序，仿真出真实（物理）场景中的动作流程。根据前面的设置，分拣站的动作即：物料对象每隔5秒产生一个物料，传送带以50mm秒的速度运行，当传感器检测到物料后，气缸将以IOOmm/秒的速度将物料推

14、至料仓，当气缸伸出传感器检测到信号时，气缸以相同的速度缩回。（1）操作前准备1）熟悉分拣站的工作原理及动作流程，制订运行参数：电机转速：传送带运行速度物料流：多长时间放置一个物料2）数字化模型文件7-6.Prt;也可以在上一任务的数字化模型文件上继续操作。（2）操作步骤1）调整【序列编辑器】位置。在资源条选项中选择0,单击鼠标右键，出现【序列编辑器】,选择【取消停靠选项卡】，最后调整【序列编辑器】位置。2）添加传送带。鼠标“右键”点击【序列编辑器】，选择【添加仿真序列】，此时弹出【仿真序列】窗口，在【仿真序列】窗口添加传送带并进行传送速度的设置。在【仿真序列】窗口的【机电对象】的选择对象中，选择需要添加的仿真对象-传送带，操作步骤方法即单击【机电对象】的选择对象后，在机电导航器的传送带和执行器中选择“传送皮带二在.【运行时参数】中勾选平行速度并将速度设置为50mms,并在【名称】处输入“传送带”，单击【确定】按钮，完成传送带速度的配置。3）添加推料气缸动作。【仿真序列】窗口中的【机电对象】的【选择对象】的方法与前一步相同，【选择对象】选择“推料一气缸位置”，在【运行时参数】中勾选【定位】，并将速度设置为60mms,单击【条件】下拉选项，单击【选择条件对象（1）】，再选择“传感器一”，将条件值选择“true”，并在【