【文章內(nèi)容簡介】 涉及的主要技術(shù)現(xiàn)狀及趨勢，然后根據(jù)本課題的要求仔細(xì)分析該系統(tǒng)的工藝過程并制定總體方案。 分析方法 在做前期報告之前一定要仔細(xì)分析所研究課題的具體要求，比如如果所研究課題是控制系統(tǒng)就應(yīng)先分析系統(tǒng)所要實現(xiàn)的功能及相應(yīng)技術(shù)，而后再將系統(tǒng)分開去研究單個 控制元件，只有這樣才能更加清楚的認(rèn)識所研究的問題，以正確的方法 去查閱資料和技術(shù)文獻(xiàn)。因所做設(shè)計是系統(tǒng)設(shè)計，不同以往遇到的簡單問題，因此需查閱大量的資料 ，我們 可以從網(wǎng)絡(luò)或圖書館查閱，必要時一定要向老師請教。 動作 要求 裝有 20 個電池的電池盤 到達(dá)檢測臺邊緣后自動停止，并送至檢測臺由傳感器進(jìn)行檢測， 然后吸盤將廢品剔除， 同時分開含廢品和不含廢品的電池盤，各動作要求自動完成。整套系統(tǒng)具有故障報警功能，且各氣缸要求具有單動功能，以便進(jìn)行調(diào)試。 工藝流程確定 系統(tǒng)的 主要工作過程 按下啟動 按鈕后窄皮帶電機(jī) 啟動，料滿后擋料板抬起推料氣缸動作將料推出， 擋料板退回， 推料桿收回。 頂料桿 氣缸頂起，平壓板壓下，平壓板壓到位后抬起。注膠機(jī)和頂料桿旋轉(zhuǎn)電機(jī)啟動，注膠一圈后 ，頂料桿旋轉(zhuǎn)電機(jī)停轉(zhuǎn)，注膠機(jī)停止注膠，如此反復(fù)。 當(dāng)寬皮帶上料堆滿后槽壓板抬起，寬皮帶機(jī)轉(zhuǎn)動，將料運(yùn)走 ，槽壓板壓下。起始位缺料后，供料斗自動上料， 還有報警裝置等。 流程圖 本控制系統(tǒng)的動作流程如 圖 21所示 。 控制系統(tǒng)初步框圖 由上述動作流程圖知要用到一個 光電 開關(guān)、 四 個氣缸 （兩個二級氣缸、兩個氣缸） 。 控制系統(tǒng)初步框圖 如 圖 22。 河北工業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 9 圖 21 鋰錳扣式電池測厚機(jī) 控制系統(tǒng) 動 作流 程圖 是 啟動 同步帶機(jī)啟動 電池盤檢測開關(guān)動作 同步帶電機(jī)停止 主二級氣缸推至中位 傳感器檢測是否含有廢品 主電機(jī)動作將吸盤 移至電池盤正上方 吸盤氣缸動作 吸盤真空設(shè)備動作 吸盤壓力開關(guān)動作 吸盤電機(jī)動作 副二級氣缸回起始位置 主二級氣缸至終位 否 復(fù)位 主二級導(dǎo)軌回到起始位 副二級氣缸至終位 河北工業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 10 圖 22 控制系統(tǒng) 初步 框圖 課題工作進(jìn)度安排 工作進(jìn)度安排如表 21 所示 。 表 21 工作進(jìn)度安排表 起訖時間 工作內(nèi)容 20xx111 選 題 階 段 20xx41 前 期 報 告 20xx510 中 期 報 告 20xx510 中 期 報 告 20xx530 設(shè)計（論文）初稿 20xx64 設(shè)計（論文）定 稿 20xx610 成果評審和成績管理 20xx616 評 優(yōu) 階 段 河北工業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 11 3 元器件的選型 PLC的選擇 PLC(Programmable Logic Controller)是可編程邏輯控制器的縮寫。它是一種以微處理器為核心 ， 綜合了計算機(jī)技術(shù)、電器控制技術(shù)、自動控制技術(shù)和通訊技術(shù)而發(fā)展起來的一種新型、通用的自動控制裝置 。 經(jīng)過 20 多年的工業(yè)應(yīng)用 ， PLC 特點(diǎn)已越來越為廣大業(yè)界人士認(rèn)識和接受 ，使得 PLC 迅速滲透到工業(yè)控制的各領(lǐng)域 ， 包括從單機(jī)到工廠自動化 ， 從機(jī)器人、柔性制造系統(tǒng)到工業(yè)局 部網(wǎng)絡(luò)等等。今后 ， PLC 將主要朝著以下兩個方向發(fā)展 :一是向超小型專用化和低價格方向發(fā)展 。另是向高速多功能和分布式自動化網(wǎng)絡(luò)方向發(fā)展。 [11] 不同的控制及檢測元件都有各自不同的特點(diǎn)及使用場合，因此在使用時應(yīng)根據(jù)其特點(diǎn)合理選擇，實現(xiàn)所需的功能。 對輸入 /輸出點(diǎn)的選擇 算 輸入輸出點(diǎn)數(shù)計算如表 31 所示，由表可知共需輸入點(diǎn) 16 個，輸出點(diǎn) 25個。 PLC 的輸入輸出點(diǎn)數(shù)應(yīng)按實際所需總點(diǎn)數(shù)的 15～ 20％留出備用量（為系統(tǒng)的改造等留有余地），因此所選 PLC 的總點(diǎn)數(shù)應(yīng)為 4750。 對 PLC 結(jié)構(gòu)形式的選擇 在相同功能和相同 I/O 點(diǎn)數(shù)的情況下，整體式比模塊式價格低。但模塊式具有功能擴(kuò)展靈活，維修方便（換模塊），容易判斷故障等優(yōu)點(diǎn)，要按實際需要選擇 PLC 的結(jié)構(gòu)形式。 由于機(jī)械結(jié)構(gòu)部分中需控制的電機(jī)數(shù)目達(dá)到四個（三臺步進(jìn)電機(jī)一臺三相異步電機(jī)），其總的輸入輸出點(diǎn)數(shù)小于 256，輸入端口大約 16 個左右、輸出端口大約 10個左右（不包含三臺步進(jìn)電機(jī)端口）， 通過對上述資料的分析及實際情況的分析，采用 歐姆龍 CP1H 系列的可編程控制器 。這樣可以避免高投入低利用，浪費(fèi)硬件資源。 可編程控制 器 SYSMAC CP1H是用于實現(xiàn)高速處理 ? 高功能的程序一體化型 PLC。配備與 CS/CJ 系列共通的體系結(jié)構(gòu)，與以往產(chǎn)品 CPM2A 40 點(diǎn)輸入輸出型尺寸相同，河北工業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 12 但處理速度可達(dá)到約 10倍的性能。 CP1H CPU 單元包括 X（基本型） /XA（帶內(nèi)置模擬量輸入輸出端子） /Y（帶脈沖輸入輸出專用端子） 3 種類型。 由于繼電器輸出的觸點(diǎn)壽命較短（一般為 30萬次左右），因此工作次數(shù)較少的零部件可以考慮采用繼電器輸出，工作頻繁（每秒鐘一次以上）的必須采用晶體管輸出，由于輸出中繼電器輸出較多因此采用 CP1HXA40DRA 表 31 輸入輸出點(diǎn)數(shù)表 名稱 輸入點(diǎn)數(shù) 輸出點(diǎn)數(shù) 二級氣缸磁性開關(guān) 6 0 吸盤氣缸磁性開關(guān) 2 0 檢測臺氣缸磁性開關(guān) 2 0 電池盤 到位檢測開關(guān) 1 0 啟動按鈕 1 0 停止按鈕 1 0 急停按鈕 1 0 二級氣缸單動 4 0 吸盤氣缸單動 1 0 檢測臺氣缸單動 1 0 吸盤壓力開關(guān) 1 0 步進(jìn)電機(jī)脈沖輸出 0 6 二級氣缸輸出 0 4 吸盤氣缸輸出 0 1 檢測臺氣缸輸出 0 1 指示燈 0 2 傳送帶電機(jī) 0 1 氣缸卡住報警燈 0 4 蜂鳴器輸出 0 1 吸盤電磁閥 0 4 ⒈ CP1HXA40DRA特性 （如表 32） ⒉ CP1HXA40DRA功能 ① CPU 單元本體，可實現(xiàn)高速計數(shù)器 4 軸、脈沖輸出 4 軸。 河北工業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 13 ②通過擴(kuò)展 CPM1A 系列的擴(kuò)展 I/O 單元， CP1H 整體可以達(dá)到最大 320 點(diǎn)的輸入輸出。 表 32 PLC特性 單元型號 CP1HXA40DRA（繼電器輸出） 電源 AC 100～ 240V 50/60 Hz 程序容量 20K 步 最大輸入輸出點(diǎn)數(shù) *1 320 點(diǎn) 輸入輸出點(diǎn)數(shù) 40 點(diǎn) 輸出點(diǎn)數(shù) 24 點(diǎn) 中斷 ? 脈沖接收輸入 最大 8點(diǎn) 輸出點(diǎn)數(shù) 16 點(diǎn) 高速計數(shù)器輸入 4 軸 100kHz（単相） /50kHz（相位差） 內(nèi)置輸入輸 出端子分配 單元版本 及以下： 2 軸 100kHz、 2 軸 30kHz 單元版本 及以上： 4 軸 100kHz 內(nèi)置模擬輸出 模擬電壓 /電流輸入： 4 點(diǎn) 模擬電壓 /電流輸出： 2 點(diǎn) ③通過擴(kuò)展 CPM1A 系列的擴(kuò)展單元，也能夠進(jìn)行功能擴(kuò)展（溫度傳感器輸入等）。 ④通過安裝選件板，可進(jìn)行 RS232C 通信或 RS422A/485通信（ PT、條形碼閱讀器、變 頻器等的連接用）。 ⑤通過擴(kuò)展 CJ 系列高功能單元，可擴(kuò)展向上位 /下位的通信功能等。 注：對每個輸入接點(diǎn)，通過 PLC 系統(tǒng)的設(shè)定來選擇是否在通用輸入、輸入中斷、脈沖接收、高速計數(shù)器中的任何一個狀態(tài)下使用。此外，對每個輸出接點(diǎn)，通過指令來選擇是否在通用輸出、脈沖輸出、 PWM 輸出中的任何一個狀態(tài)下使用。 ⑥ CP1H 的 CPU 單元，通常周期性重復(fù)「公共處理 → 運(yùn)算處理 →I/O 刷新 → 外圍服務(wù)」的 處理，運(yùn)算處理中執(zhí)行周期執(zhí)行任務(wù)。與此不同，根據(jù)特定要求的發(fā)生，可以在該周期 的中途中斷，使其執(zhí)行特定的程序。這稱為 中斷功能。 ⒊ 各部分名稱及規(guī)格 （見圖 ） I/O單元 CP1H 能夠連接 CPM1A 系列的擴(kuò)展單元。能連接的臺數(shù)含 CPM1A擴(kuò)展 I/O單元最多為 7 臺。但是，模擬輸入單元（ CPM1AAD041）、模擬輸出單元（ CPM1ADA041）、（溫度調(diào)節(jié)單元 CPM1ATS002/102）中因為輸入繼電器區(qū)域占有 4 CH，當(dāng)包含這些單元時，要減少可分接的臺數(shù)。 河北工業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 14 ① 模擬輸入單元 CPM1AAD041 每 1 臺單元可以有模擬輸入 4 點(diǎn)的模擬輸入。模擬輸入的信號量程是 0～ 5V/1～5V/0～ 10V/－ 10～＋ 10V/0～ 20mA/4～ 20mA。分辨率為 1/6000。在 1～ 5V/4～ 20mA 量程可使用斷線檢測功能。模擬輸入單元占有 4CH 的輸入通道和 2CH 的輸出通道，因此最多可連接 3個單元。 圖 CP1H CPU 單元 ② 模擬輸出單元 CPM1ADA041 可通過 1 臺單元輸出 4 點(diǎn)的模擬輸出。模擬輸出的信號量程是 1～ 5V/0～ 10V/－10～＋ 10V/0～ 20mA/4～ 20mA。模擬輸出單元占有 4CH 的輸出通道，因此最多可連接 3 個單元。 ③ 模擬 輸入輸出單元 CPM1AMAD01 MAD01，每 1 臺單元可以有模擬輸入 2 點(diǎn)、輸出 1 點(diǎn)的模擬輸入輸出。模擬輸入信號量程為 0～ 10V/1～ 5V/4～ 20mA，分辨率為 1/256。 1～ 5V/4～ 20mA 量程可以使用斷線檢測的功能。模擬輸出信號量程為 0～ 10V/－ 10～＋ 10V/4～ 20mA。分辨率為 0～ 10V/4～ 20mA 時為 1/256，－ 10～＋ 10V 時為 1/512。 由于測厚機(jī)需輸入端口 17個 外加八個 模擬輸入端口，輸出端口有 27個其中 6個脈沖輸出口；該 PLC含有模擬輸入端口有 24點(diǎn)，輸出端口 16個。 因此需附加 40點(diǎn) 擴(kuò)展 I/O 單元 （ CPM1A40EDT） 河北工業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 15 接近開關(guān)的選 擇 電感式接近開關(guān)能識別出有無金屬物體接近開關(guān)，進(jìn)而控制開關(guān)的通或斷。這種接近開關(guān)所能檢測的物體必須是金屬物體。電容式接近開關(guān)的 檢測物體，并不限于金屬導(dǎo)體，也可以是絕緣的液體或粉狀物體。磁性接近開關(guān)能以細(xì)小的開關(guān)體積達(dá)到最大的檢測距離。它能檢測磁性物體（一般為永久磁鐵），然后產(chǎn)生觸發(fā)開關(guān)信號輸出?；魻柦咏_關(guān)是磁性接近開關(guān)中的一種，具有無觸電、低功耗、長使用壽命、響應(yīng)頻率高等特點(diǎn)。光纖傳感技術(shù)是伴隨著光通訊技術(shù)和半導(dǎo)體技 術(shù)發(fā)展而衍生的一種新的傳感技術(shù)，是光傳感、光通訊、電子技術(shù)互相交叉、互相滲透的高科技技術(shù) ，它可以檢測各種材質(zhì)的物體，比其他類型的接近開開關(guān)檢測的范圍大。 由于受機(jī)械結(jié)構(gòu)及被測物體材質(zhì)和結(jié)構(gòu)的限制 電池盤 到位檢測開關(guān)采用 光電開關(guān)較好。 電池盤 到位檢測開關(guān) 可以安裝在側(cè)面，本來打算采用電容式接近開關(guān)，可由于安裝不便，最終 決定采用 光電 開關(guān)。 氣缸上的開關(guān)擇選磁性開關(guān)。 1. 光電開關(guān) 的選擇 選擇 OMRON 放大器內(nèi)藏型光電開關(guān)（小型）型號 E3Z（見圖 ） 。 圖 E3Z 圖片 由于其擁有不受現(xiàn)場、設(shè)置環(huán)境的影響 ；增強(qiáng)了生產(chǎn)線的高度可靠性；實現(xiàn)大幅度節(jié)省電力和徹底節(jié)約能源等特點(diǎn)。 其主要作用是判斷電池盤是否到達(dá)傳輸帶上指定位置，若到達(dá)輸出信號到控制器控制電機(jī)使其停止 。 E3Z 光電開關(guān)主體如表 33 由于傳送帶的寬度為 175～ 180mm 之間可以考慮采用回歸反射型的光電開關(guān)，由于 PNP 型主要輸出到歐洲而設(shè)計的，因此選