機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)論文設(shè)計(jì)——?dú)鈩?dòng)自動(dòng)生產(chǎn)線檢測(cè)系統(tǒng)的電路及控制設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2024-07-25 01:21 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 若測(cè)量模塊確定工件合格以后，推桿就會(huì)伸出，將合格的工件推送至上層滑梯進(jìn)行分類。氣墊滑梯的高度和傾斜角均可以調(diào)整。在推出工件的同時(shí)，滑梯上的排氣孔也會(huì)噴射出高壓氣體，使得工件下滑時(shí)與滑梯表面減少接觸，摩擦自然減少，更容易滑動(dòng)。若工件不合格，舉升缸則向下運(yùn)動(dòng)，將不合格的工件運(yùn)至初始位置，到達(dá)下限位，下行程開(kāi)關(guān)常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，舉升缸停止運(yùn)動(dòng)，推桿伸出，將不合格的工件推至下層滑梯進(jìn)行分類。此時(shí)一個(gè)工作循環(huán)結(jié)束。通過(guò)對(duì)檢測(cè)單元的控制要求及工作過(guò)程的分析，可繪制出該站的工作流程，如圖31所示：35 圖31 檢測(cè)站工作流程圖 可編程序控制器(PC,Programmable Controller)因早期主要用于開(kāi)關(guān)量的邏輯控制，因此也稱為PLC(Programmable Logic Controller)?？删幊绦蚩刂破魇且晕⑻幚砥鳛榛A(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)而發(fā)展起來(lái)的一種通用的工業(yè)自動(dòng)控制裝置。它具有體積小、功能強(qiáng)、靈活通用與維護(hù)方便等一系列優(yōu)點(diǎn)。PLC網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，己成為具有34級(jí)子網(wǎng)的多級(jí)分布式網(wǎng)絡(luò)。 PLC雖具有微機(jī)的許多特點(diǎn)，但它的工作方式卻與微機(jī)有很大不同。微機(jī)一般采用等待命令的工作方式，PLC則采用循環(huán)掃描工作方式。在PLC中，用戶程序按先后順序存放。CPU從第一條指令開(kāi)始執(zhí)行程序，直至遇到結(jié)束符后又返回第一條。如此周而復(fù)始不斷循環(huán)。每一個(gè)循環(huán)稱為一個(gè)掃描周期。一個(gè)掃描周期大致可分為I/O刷新和執(zhí)行指令兩個(gè)階段，即圖32所示：圖32 CPU掃描周期示意圖所謂I/O刷新即對(duì)PLC的輸入進(jìn)行一次讀取，將輸入端各變量的狀態(tài)重新讀入PLC中存入內(nèi)部寄存器，同時(shí)將心得運(yùn)算結(jié)果送到輸出端，這實(shí)際是將存放輸入、輸出狀態(tài)的寄存器內(nèi)容進(jìn)行一側(cè)更新，故稱為“I（輸入)/O(輸出)刷新”。由此可見(jiàn)若輸入變量在I/O刷新期間狀態(tài)發(fā)生變化，則本次掃描期間輸出端也會(huì)相應(yīng)地發(fā)生變化。反之，若本次I/O刷新之后，輸入變量才發(fā)生變化，則本次掃描輸出不變，而要到下一次掃描期間輸出才會(huì)產(chǎn)生響應(yīng)。由于PLC采用循環(huán)掃描的工作方式，所以它的輸出對(duì)輸入的響應(yīng)速度要受掃描周期的影響?？傊?，采用循環(huán)掃描的工作方式，是PLC區(qū)別于微機(jī)和其他控制設(shè)備的最大特點(diǎn)。MPS模塊化生產(chǎn)系統(tǒng)分為九個(gè)工作站，為了完成對(duì)過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)輸入輸出信號(hào)的處理，實(shí)現(xiàn)各工作站信息的交換，完成氣缸及其元件的運(yùn)送、加工、自動(dòng)裝配及分選的順序控制，除機(jī)械手站外，其他各站分別由一臺(tái)PLC控制。機(jī)械手有專用的控制盒及編程語(yǔ)言，主要完成氣缸的裝配工作。 SIMATIC S7200介紹西門(mén)子公司的SIMATIC S7200系列屬于小型PLC?？捎糜诖胬^電器的簡(jiǎn)單控制場(chǎng)合，也可用于復(fù)雜的自動(dòng)化控制系統(tǒng)。由于它有極強(qiáng)的通信功能，在大型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中也能充分發(fā)揮其作用。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動(dòng)檢測(cè)，自動(dòng)化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機(jī)床、機(jī)械、電力設(shè)備、民用設(shè)施、環(huán)境保護(hù)設(shè)備等。如：沖壓機(jī)床、磨床、印刷機(jī)械、橡膠化工機(jī)械、中央空調(diào)、電梯控制、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。S7200系列出色表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： （1）極高的可靠性 （2）極豐富的指令集 （3）易于掌握 （4）便捷的操作 （5）豐富的內(nèi)置集成功能 （6）實(shí)時(shí)特性 （7）強(qiáng)勁的通訊能力 （8）豐富的擴(kuò)展模塊S7200的可靠性很高，可以用梯形圖、語(yǔ)句表（即指令表）和功能塊圖三種語(yǔ)言來(lái)編輯程序。它的指令豐富，指令功能強(qiáng)，易于掌握，操作方便，內(nèi)置有高速計(jì)數(shù)器、高速輸出、PID控制器、RS485通信/編程接口、PPI通信協(xié)議、MPI通信協(xié)議和自由端口模式通信功能，最大可以擴(kuò)展到248點(diǎn)數(shù)字量I/O或35路模擬量I/O,最多有30多KB程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。信息技術(shù)取得的進(jìn)展以及未處理和計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，都需要在傳感器的開(kāi)發(fā)方面有相應(yīng)的進(jìn)展。未處理現(xiàn)在已經(jīng)在測(cè)量和控制系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。隨著這些系統(tǒng)能力的增強(qiáng)，作為信息采集系統(tǒng)的前端單元，傳感器的作用越來(lái)越重要。傳感器已成為自動(dòng)化系統(tǒng)和機(jī)器人技術(shù)中的關(guān)鍵部件，作為系統(tǒng)中的一個(gè)結(jié)構(gòu)組成，其重要性變得越來(lái)越明顯。最廣義地來(lái)說(shuō)，傳感器是一種能把物理量或化學(xué)量轉(zhuǎn)變成便于利用的電信號(hào)的器件。國(guó)際電工委員會(huì)的的定義為：“傳感器是測(cè)量系統(tǒng)中的一種前置部件，它將輸入變量轉(zhuǎn)換成可供測(cè)量的信號(hào)”。按照Gopal等的說(shuō)法是：“傳感器是包括承載體和電路連接的敏感元件”，而“傳感器系統(tǒng)則是組合有某種信息處理（模擬或數(shù)字）能力的傳感器”。傳感器是傳感器系統(tǒng)的一個(gè)組成部分，它是被測(cè)量信號(hào)輸入的第一道關(guān)口。傳感器的種類繁多，其工作原理、性能特點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域各不相同。所以結(jié)構(gòu)、組成差異很大。但總的來(lái)說(shuō)。傳感器通常有敏感元件、轉(zhuǎn)換元件及測(cè)量電路組成，有時(shí)還加上輔助電源，如圖33所示：圖33 傳感器的組成 傳感器系統(tǒng)的性能主要取決于傳感器，傳感器把某種形式的能量轉(zhuǎn)換成另一種形式的能量。常將傳感器的功能與人類5大感官相比擬：光敏傳感器～視覺(jué) 聲敏傳感器～聽(tīng)覺(jué)氣敏傳感器～嗅覺(jué) 化學(xué)傳感器～味覺(jué)壓敏、溫度、流體傳感器～觸覺(jué)對(duì)傳感器設(shè)定了許多技術(shù)要求，有一些是對(duì)所有類型傳感器都適應(yīng)的，也有只對(duì)特定類型傳感器適應(yīng)的特殊要求。針對(duì)傳感器的工作原理和結(jié)構(gòu)場(chǎng)合均需要的基本要求是：高靈敏度、抗干擾的穩(wěn)定性（對(duì)噪聲不敏感）、線性、容易調(diào)節(jié)（校準(zhǔn)簡(jiǎn)易）、高精度、高可靠性、無(wú)遲滯性、工作壽命（耐用性）、可重覆性、抗老化、高響應(yīng)速率、抗環(huán)境影響（熱、震動(dòng)、酸、堿、空氣、水、塵埃）的能力、選擇性、安全性（傳感器應(yīng)是無(wú)污染的）、互換性、低成本、寬測(cè)量范圍、小尺寸、重量輕和高強(qiáng)度、寬工作溫度范圍?，F(xiàn)代傳感器制造業(yè)的進(jìn)展取決于用于傳感器技術(shù)的新材料和敏感元件的開(kāi)發(fā)強(qiáng)度。傳感器開(kāi)發(fā)的基本趨勢(shì)是和半導(dǎo)體以及介質(zhì)材料的應(yīng)用密切關(guān)聯(lián)的。光電傳感器是將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的光敏器件，它可用于檢測(cè)直接引起光強(qiáng)變化的非電量，如光強(qiáng)、輻射測(cè)溫、氣體成分分析等；也可用來(lái)檢測(cè)能轉(zhuǎn)換成光量變化的其他非電量，如零件線度、表面粗糙度、位移、速度、加速度等。光電式傳感器具有響應(yīng)快、性能可靠、能實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)，因而在檢測(cè)和控制領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。光電傳感器是采用光電元件作為檢測(cè)元件的傳感器。它首先把被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換成光信號(hào)的變化，然后借助光電元件進(jìn)一步將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。光電傳感器一般由光源、光學(xué)通路和光電元件三部分組成。光電式傳感器是以光電器件作為轉(zhuǎn)換元件的傳感器，光電檢測(cè)方法具有精度高、反應(yīng)快、非接觸等優(yōu)點(diǎn)，而且可測(cè)量參數(shù)多，傳感器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，形式靈活多樣，因此，光電式傳感器在檢測(cè)和控制中應(yīng)用非常廣泛?；魻杺鞲衅魇腔诨魻栃?yīng)的一種傳感器。1879年美國(guó)物理學(xué)家霍爾首先在金屬材料中發(fā)現(xiàn)霍爾效應(yīng)，但由于技術(shù)材料的霍爾效應(yīng)太弱而沒(méi)有得到應(yīng)用。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，開(kāi)始用半導(dǎo)體材料制成霍爾元件，由于它的霍爾效應(yīng)顯著而得到應(yīng)用和發(fā)展。由于霍爾傳感器具有體積小、成本低、靈敏度高、性能可靠、頻率響應(yīng)款、動(dòng)態(tài)范圍大的特點(diǎn)，并可采用集成電路工藝、因此被廣泛用于電磁測(cè)量、壓力、加速度、震動(dòng)等方面的測(cè)量。檢測(cè)單元的執(zhí)行元件部分主要是由氣動(dòng)控制。包括控制上下運(yùn)動(dòng)的舉升氣缸，推桿缸，和氣墊滑梯上的噴射缸。由電磁閥來(lái)控制氣缸的通斷，從而改變執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)。以上已經(jīng)分析過(guò)檢測(cè)單元的工作過(guò)程及個(gè)模塊的工作目的，由此，可繪制出檢測(cè)單元的氣路原理圖，如圖34所示：圖34 電氣路原理圖電氣元件安裝布置示意圖：圖35 電氣元件安裝布置示意圖電氣原理總圖：圖36 電氣原理總圖第四章 檢測(cè)單元的程序編制及調(diào)試西門(mén)子STEP7
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