【正文】 假設(shè) Z。實(shí)際上光電傳感器一旦安裝之后，高度確定，對(duì)于不同管徑鋼管， 是相對(duì)變化的，存在一個(gè)高度差△iZZ，△Z 對(duì)△ 影響有多大，無(wú)法評(píng)價(jià)。系統(tǒng)工作一段時(shí)間后，由于各種元件的老化、磨損等因素， 的數(shù)值肯定1L會(huì)改變。取鍛鋼的鍵槽的許用擠壓力 =80MPa（載荷平穩(wěn)所以取大值）。安裝方法因編碼器的軸徑太小無(wú)法與齒輪直接相連，所以我們制造一個(gè)齒輪軸與齒輪相連接。(本章計(jì)算圖與表參考文獻(xiàn) 20)轉(zhuǎn)矩 = =199416 =?m?CTNm?齒寬系數(shù) 由表 取 = =?d? d?接觸疲極限 由圖 [20] =580 MPaHLim? HLim?初步計(jì)算許用接觸應(yīng)力 [ ]= =522 MPa （式 [20]）H?HLimH?Ad 值 由表 取 Ad=85初步計(jì)算齒輪直徑 D Ad （式 [20]）?321()[]dHTU??? = (U= ) 取 D=84mm?初步齒寬 b b= D 取db=84mm校核計(jì)算圓周速度 V: V= V=1390460N???精度等級(jí) 由表 [20] 選 6 級(jí)精度齒數(shù) Z 和模數(shù) M 初取齒數(shù) Z=28M= =3DZ由表 取 M=3 則 Z=D/M=21 Z=28使用系數(shù) 由表 [20] = AK動(dòng)載荷系數(shù) 由圖 [20] = V齒間載荷分配系數(shù) 由表 [20]先求?H =2T/D= 4748NtF =? （式 [20]）12[(/)]??????=? = （式 [20]）??Z?由此得 = = =?HK21? ?HK齒間載荷分配系數(shù) 由表 [20]?H =A+B =?HK23()10bCbd????H載荷系數(shù) K K= = （式 [20]）AV?H?彈性系數(shù) 由表 [20] = EZ節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) 由圖 [20] = H接觸最小安全系數(shù) 由表 [20] minHS=總工作時(shí)間 =4800hht ht應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 由表 [20]，估計(jì) ,則指數(shù) M=?? = （式 [20]）L1 11maxmax6()6()n ni ihiVihhiTTttt?????? = =?70 LN?710原估計(jì)循環(huán)次數(shù)正確。漸進(jìn)性測(cè)試必須從單元（模塊）測(cè)試開始，只有在單元測(cè)試完成以后才能進(jìn)入綜合測(cè)試，綜合測(cè)試的主要目的，不是發(fā)現(xiàn)單元和模塊內(nèi)部的錯(cuò)誤，而是檢查單元和模塊之間的接口，以及檢查程序的總體結(jié)構(gòu)。在程序結(jié)構(gòu)上對(duì)于轉(zhuǎn)移條件的審查，算法容錯(cuò)的設(shè)計(jì)等方面都有充分的考慮。信號(hào)屏蔽雙絞線的屏蔽層牢固連接并進(jìn)行了絕緣處理，避免多點(diǎn)接地。②信號(hào)“0”:35V，信號(hào) “1”:1330V。光電編碼器、脈沖編碼器、計(jì)數(shù)模塊的選型如下： 1)光電傳感器：KT700N（SICK OPTEX）。它的執(zhí)行一條二進(jìn)制指令僅需要 ，提供 256KB 的 RAM，帶有 DP 接口，能夠方便的建立 PROFIBUS 總線。 該 PLC 是一種中、高檔性能范圍的可編程控制器，能夠滿足現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜的任務(wù)要求。 （6）目前的 PLC 已經(jīng)發(fā)展成為網(wǎng)絡(luò)化的控制系統(tǒng)及信息系統(tǒng)，如西門子的SIMATIC PCS7 系統(tǒng)，這是 PLC 與 DCS 相結(jié)合的新系統(tǒng)。在需要大量中間繼電器、時(shí)間繼電器和計(jì)數(shù)器的場(chǎng)合，PLC 無(wú)需增加硬設(shè)備，用微處理器及存貯器的功能，就很容易地完成這些邏輯組合和計(jì)算，大大減少了復(fù)雜的接線，降低了控制成本。雙絞屏蔽電纜的另一個(gè)技術(shù)特點(diǎn)是互絞后兩線間距很小，兩線對(duì)干擾線路的距離基本相等，兩線對(duì)屏蔽網(wǎng)的分布電容也基本相同，這對(duì)抑制共模干擾效果更加明顯。 應(yīng)用中問(wèn)題分析及改進(jìn)措施 應(yīng)用中問(wèn)題分析 光電檢測(cè)裝置的發(fā)射和接收裝置都安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，在使用中暴露出許多缺陷，其有內(nèi)在因素也有外在因素，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 1）發(fā)射裝置或接受裝置因機(jī)械震動(dòng)等原因而引起的移位或偏移，導(dǎo)致接收裝置不能可靠的接收到光信號(hào)，而不能產(chǎn)生電信號(hào)。絕對(duì)式編碼器與增量式編碼器不同之處在于圓盤上透光、不透光的線條圖形，絕對(duì)編碼器可有若干編碼，根據(jù)讀出碼盤上的編碼，檢測(cè)絕對(duì)位置。從而可方便地判斷出旋轉(zhuǎn)方向，而 Z 相為每轉(zhuǎn)一個(gè)脈沖，用于基準(zhǔn)點(diǎn)定位。這是目前應(yīng)用最多的傳感器， 光電編碼器是由光柵盤和光電檢測(cè)裝置組成。光 電傳 感 器選 用 KT700N(SICK OP． TEX)，主要技 術(shù)參數(shù) 為 ：最大檢 測(cè)距離 為 7m；最小 可檢 測(cè)的 物體 為 Φ7mm；供 電 電源 為 DC10V～30V；最 快 反 應(yīng) 時(shí) 間 為 。在本系統(tǒng)中我們采用彈簧抱閘示意圖如 22。如果電功機(jī)的實(shí)際工作電流與銘脾上標(biāo)出的額定 電流上下相差不大．則表明所選電動(dòng)機(jī)的功率合適。 (3)對(duì)于斷續(xù)工作定額的電動(dòng)機(jī)，其功率的選擇、要根據(jù) 負(fù)載持續(xù)率的大小，選用專門用于斷續(xù)運(yùn)行方式的電動(dòng)機(jī)。而且還會(huì)造成電能浪費(fèi)。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)和齒輪之間的轉(zhuǎn)動(dòng)比所帶動(dòng)的推桿的距離必須比傳感器的安裝距離大，這樣才能保證在鋼管移動(dòng)過(guò)程中至少有一對(duì)傳感器能觸發(fā)。2）齒輪齒條的設(shè)計(jì)、加工、安裝的誤差都會(huì)引起脈沖編碼器脈沖信號(hào)與電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)到推桿實(shí)際移動(dòng)距離之間不一致，從而增大系統(tǒng)誤差。在推動(dòng)過(guò)程中編碼器開始計(jì)數(shù)，如有光電管的狀態(tài)從 0 變?yōu)? 1，PLC 計(jì)數(shù)模塊就清零，編碼器就重新開始計(jì)數(shù)，然后重新計(jì)數(shù)。 （3）光電傳感器 在垂直于鋼管軸向的方向上等距布置24 對(duì)光電傳感器。下一步的工作主要有： （1） 測(cè)長(zhǎng)系統(tǒng)的應(yīng)用面還比較窄，僅能應(yīng)用在鋼管生產(chǎn)行業(yè)，下一步應(yīng)以測(cè)長(zhǎng)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，研制適用于鋼坯、鋼板等生產(chǎn)的同類設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的系列化。（4） PLC 程序的設(shè)計(jì)及調(diào)試。 由以上分析可知，國(guó)內(nèi)研制的測(cè)長(zhǎng)系統(tǒng)在一定意義上已經(jīng)比較成熟，只要在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，即可設(shè)計(jì)出高精度、高效率的測(cè)長(zhǎng)系統(tǒng)。約 1 秒鐘后，PLC 控制電機(jī)反轉(zhuǎn)將推頭退回，當(dāng)起點(diǎn)接近開關(guān)動(dòng)作時(shí)電機(jī)反轉(zhuǎn)停止，推頭立即停下來(lái)。2．?dāng)?shù)控鋼管推動(dòng)測(cè)長(zhǎng)系統(tǒng) 數(shù)控鋼管推動(dòng)測(cè)長(zhǎng)系統(tǒng)” 主要用于成品鋼管的精確測(cè)長(zhǎng)，在推動(dòng)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)測(cè)量，并為噴印作好定位對(duì)齊準(zhǔn)備。而型鋼又在精測(cè)范圍內(nèi)，此時(shí)，即可進(jìn)行型鋼的測(cè)長(zhǎng)。粗測(cè)部分由若干光源（激光器）和光電傳感器組成。這些進(jìn)口的設(shè)備測(cè)量精度高、生產(chǎn)效率高、勞動(dòng)強(qiáng)度低、字跡統(tǒng)一規(guī)范。比如無(wú)縫鋼管要遵守國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) API SPEC 5CT（見表 11 所示） 。 鋼管的生產(chǎn)工藝種類繁多，生產(chǎn)過(guò)程非常復(fù)雜，生產(chǎn)設(shè)備也很龐大。 鋼管測(cè)長(zhǎng)是對(duì)成品鋼管進(jìn)行長(zhǎng)度根據(jù)一定的標(biāo)準(zhǔn)把鋼管定義為好管或壞管。D≥177。 鋼管測(cè)長(zhǎng)方法歸納起來(lái)有兩種方案：1．電荷耦合器件（CCD ）鋼管測(cè)長(zhǎng)方案 [6] 目前鞍鋼無(wú)縫鋼管廠熱軋二車間生產(chǎn)線的測(cè)長(zhǎng)系統(tǒng)即采用此方案。精測(cè)光源的光線一部分可以通過(guò)透鏡投射到 CCD 器件上，另一部分則被鋼管擋住，光線無(wú)法到達(dá) CCD 器件上，如圖 13 所示。精度可以達(dá)到 177。當(dāng)鋼管端面 m(與推頭接觸的鋼管端面)與 1＃光電開關(guān)對(duì)齊的瞬間，1＃光電開關(guān)狀態(tài)發(fā)生跳變，此時(shí) PLC 立即發(fā)出復(fù)位信號(hào)給單片機(jī)系統(tǒng)，單片機(jī)系統(tǒng)將光柵數(shù)顯表置于復(fù)位狀態(tài)，當(dāng)鋼管端面 m 與 2＃光電開關(guān)對(duì)齊的瞬間，PLC 立即向單片機(jī)系統(tǒng)發(fā)出“ 測(cè)量開始”信號(hào)，單片機(jī)系統(tǒng)瞬間取消光柵數(shù)顯表的復(fù)位狀態(tài)，光柵數(shù)顯表開始正常計(jì)量，PLC 同時(shí)根據(jù)此瞬間 圖 12 CCD 測(cè)長(zhǎng)原理圖 圖 13 CCD 精測(cè)圖3?！?4＃光電開關(guān)的狀態(tài)得出“光電開關(guān)狀態(tài)編碼” ，并以 4 位 BCD 碼的形式鎖存輸出給單片機(jī)系統(tǒng)，單片機(jī)系統(tǒng)根據(jù)此編碼查表得到 An 值。具有精度高、測(cè)長(zhǎng)周期短、系統(tǒng)可靠性好等優(yōu)點(diǎn)。 （2） 對(duì)測(cè)長(zhǎng)系統(tǒng)進(jìn)行了總體方案設(shè)計(jì)，具體包括：各個(gè)工位的硬件組成、工作原理和具體設(shè)計(jì)方案，確定了控制系統(tǒng)和軟件的功能等。采用面向?qū)ο蟮乃枷脒M(jìn)行了上位機(jī)監(jiān)控程序的設(shè)計(jì)，具體包括各個(gè)功能塊的設(shè)計(jì)、控制界面的設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)。 （2）電動(dòng)機(jī)的選擇主要由所需的推鋼機(jī)構(gòu)的所需功率決定。測(cè)長(zhǎng)原理如下：當(dāng)光電傳感器檢測(cè)到工位上有鋼管時(shí)，這時(shí)操作上位機(jī)經(jīng) PLC 啟動(dòng)測(cè)長(zhǎng)工位的電動(dòng)機(jī) ，這時(shí)電機(jī)得到信號(hào)啟動(dòng)通過(guò)齒輪與齒條之間的轉(zhuǎn)換從而使推桿向前運(yùn)動(dòng)，在這過(guò)程中光電脈沖編碼器通過(guò)齒輪與齒條傳動(dòng)計(jì)數(shù)。PLC 將鋼管的最終狀態(tài)和編碼器的數(shù)值傳送給上位機(jī)，最終由上位機(jī)計(jì)算出鋼管的長(zhǎng)度。PLC 負(fù)責(zé)采集到位信號(hào)、接受脈沖編碼器信號(hào)，控制電動(dòng)機(jī)和推桿的運(yùn)動(dòng)，并把檢測(cè)結(jié)果送到上位機(jī)。 各部件方案選擇及說(shuō)明 傳動(dòng)方案說(shuō)明 電動(dòng)機(jī)選擇及說(shuō)明電動(dòng)機(jī)的功率．應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械所需要的功率來(lái)選擇，盡量使電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載下運(yùn)行。 例：某生產(chǎn)機(jī)械的功率為 3．95kw．機(jī)械效率為 70％、如果選用效率為 0．8 的電動(dòng)機(jī)，試求該電動(dòng)機(jī)的功率應(yīng)為多少 kw? 解:P=P1/ n1n2=—規(guī)格．所以選用 7．5kw 的電動(dòng)?機(jī)。具體做法是：了解本單位或附近其他單位的類似生產(chǎn)機(jī)械使用多大功率的電動(dòng)機(jī)，然后選用相近功率的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行試車。我們初選減速機(jī)為：(擺線針輪減速機(jī))減速機(jī)的輸出扭矩為：電動(dòng)機(jī)： =9550 = 式 ()1TdPn?NM?電動(dòng)機(jī)傳遞到減速機(jī)輸出： = =201 式 ()21i?而通過(guò)計(jì)算得推鋼機(jī)構(gòu)在推動(dòng)鋼管時(shí)所克服的最大工作轉(zhuǎn)矩： = mm，3T?所以我們算出電動(dòng)機(jī)最終輸出的扭矩大于現(xiàn)場(chǎng)工作時(shí)推動(dòng)鋼管的真實(shí)最大扭矩，所以即選定電動(dòng)機(jī)和減速機(jī)都符合要求。光電傳感器的檢測(cè)模式分為如下幾類：對(duì)射式、反射板式、偏振反射板式、直反式、寬光束式、聚焦式、定區(qū)域式和可調(diào)區(qū)域式。使用的傳感器盒要能夠符合現(xiàn)場(chǎng)工作的要求還有考慮到特殊情感下的事件，例如：進(jìn)行修理時(shí)要承受一定的載荷，這就要求它要有良好的強(qiáng)度和韌性。根據(jù)檢測(cè)原理，編碼器可分為光學(xué)式、磁式、感應(yīng)式和電容式。顯然，碼道越多，分辨率就越高，對(duì)于一個(gè)具有 N 位二進(jìn)制分辨率的編碼器，其碼盤必須有 N 條碼道。 在鋼管自動(dòng)測(cè)長(zhǎng)中我們選用光電脈沖編碼器為 TRD—N(KoYo)， 主要技術(shù)參數(shù) ：供電電源為 DCA．～30V；輸出轉(zhuǎn)速為 2022r／n。采用此方式后經(jīng)測(cè)振儀檢測(cè)，其振動(dòng)速度降至 。結(jié)合光電檢測(cè)裝置在生產(chǎn)過(guò)程控制中的應(yīng)用實(shí)踐，在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中；不宜采用光電檢測(cè)裝置的信號(hào)作為重要的控制信號(hào)，以避免光電裝置突然損壞或工作不穩(wěn)定（環(huán)境高溫、濕度大、機(jī)械振動(dòng)、外力碰創(chuàng)等）引起其它設(shè)備事故。 （4） 輸入輸出端口可以和工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的強(qiáng)電信號(hào)相接，如交流 220V，直流 24V，并可直接驅(qū)動(dòng)功率部件（一般負(fù)載電流為 2A）。 目前 PLC 在設(shè)計(jì)中采用了最新的微處理器裝置和電子線路，在許多惡劣環(huán)境（例如電噪聲、高溫和存在機(jī)械振動(dòng)）的工業(yè)應(yīng)用中能可靠、安全的工作。在錯(cuò)誤發(fā)生時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)一個(gè)無(wú)碰撞的傳輸控制，即未受影響的熱備設(shè)備將在中斷處繼續(xù)執(zhí)行而不丟失任何信息。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)傳感器的個(gè)數(shù)、電機(jī)控制點(diǎn)數(shù)以及為系統(tǒng)預(yù)留 20％的輸入輸出點(diǎn)，選用 1 塊數(shù)字式輸入模塊：SM421 DI 32DC24V，1 塊數(shù)字式輸出模塊：SM422 DO 32DC24V。主要技術(shù)參數(shù)：①可接受單相、兩相、 AB 相脈沖，雙向計(jì)數(shù)，32 位；②允許最高計(jì)數(shù)頻率： 500KHZ。三相異步電機(jī)的調(diào)速采用擺線針輪減速機(jī)進(jìn)行減速，三相異步電動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)能夠有足夠的扭矩以提供推鋼機(jī)構(gòu)的要求，而速度的要求我們必須采用具有很高減速比的減速機(jī)，只有這樣才滿足要求。 （3）