【正文】 手動 機械手松開 SB9 手動 機械手夾緊 SB10 自動 SA1 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 21 X025 X026 X027 XO30 X031 手動 SA1 光電開關(guān) SA2 熱繼電器 FR 回程限位開關(guān) SQ9 機械手下限為 SQ10 表 32輸出 點地址表 輸出點 分撿 系統(tǒng)接口 YOOO Y001 Y002 Y003 Y004 Y005 Y006 Y007 Y010 Y011 Y012 YV1(前伸 電磁閥 ) YV2(后縮 電磁閥 ) YV3(上升 電磁閥 ) YV4(下降電磁閥 ) YV5(正轉(zhuǎn)電磁閥 ) YV6(反轉(zhuǎn)電磁閥 ) YV7(夾緊電磁閥 ) YV8(松開電磁閥 ) YV9(驅(qū)動傳感器 ) KM1 KM2 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 22 主電路設(shè)計 根據(jù)氣動傳動的要求，由接觸器 KM KM2 分別控制電動機 M M2，如圖 32所示。它的模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計使其具有較高的電磁兼容性和較強的抗震動沖擊性，較高 的工作環(huán)境適應(yīng)性。控制點數(shù)： 16到 256（主單元： 1 3 4 680、 128 點）靈活的配置；高速的運算；突出的寄存容量、豐富的元件資 源、增加了過程控制、特殊功能模塊。 PLC 在 FX 系列 中， FX2N系列 PLC 是功能最強、速度最高的微型 PLC. FX2N系列 PLC與此前系列 PLC 相比，它最大范圍的包容了標(biāo)準(zhǔn)特點、程序執(zhí)行更快、全面補充了通信功能、適應(yīng)世界各國不同的電源以及滿足單個需要的大量特殊功能模塊 ，可以為工廠自動化應(yīng)用提供最大的靈活性和控制能力。這時才是 PLC 的真正輸出。 （ 3） 輸出刷新階段 當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后， PLC 就進(jìn)人輸出刷新階段?；蛘咚⑿略撦敵鼍€圈在 I/O 映 像 區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài) 。 （ 2） 用戶程序執(zhí)行階段 在用戶程序執(zhí)行階段， PLC 總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序 (梯形圖 )。在這 2 個階段中，即使 輸入 狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化， I/O 映像 區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。 （ 1） 輸入采樣階段 在 輸入 采樣階段， PLC 以掃描方式依次地讀人所有 輸入 狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存人 I/O 映像 區(qū)中的相應(yīng)單元內(nèi)。完成上述 3 個階段稱作 1 個掃描周期。繼電器控制裝置各類觸點的動作時間一般在 100m，以上， PLC 采用的是不同于一般微型計算機的運行方式 掃描技術(shù)，PLC 掃描用戶程序的時間一般均 不 于 l00ms。繼電器控制裝置采用硬邏輯并行運行的方式，即如果這個繼電器的線圈通電或斷電，該繼電器所有的觸點 (包括其常開或常閉觸點 )在繼電器控制線路上都會立即同時動作。常用有手持型編程器，目前一般由便攜式計算機運行編程軟件來充當(dāng)編程器。電氣上實現(xiàn) 各模塊間的聯(lián)系，使 CPU 能訪問底板上的所有模塊。同時，有的還為 輸入電路提供 24 V 的工作電源。用戶使用編程器就能對其所存儲的內(nèi)容進(jìn)行修改。在斷電情況下，存儲器內(nèi)的所有內(nèi)容保持不變(在紫外線連續(xù)照射下可擦除存儲器內(nèi)容 )，制 造廠商將系統(tǒng)程序固化在 EPROM中，用戶不能直接存取 。 PLC 常用的存儲器類型有 : (1)RAM 隨機存儲器，其存取速度最快，由 鋰 電池支持 。存放應(yīng)用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。 除了上述通用 I/0 外，還有特殊 I/0 模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。按隔離方式分，有繼電器隔離和晶體管隔離。I/O 分為開關(guān)量 輸入 (DI)，開關(guān)量輸出 (DO)，模擬量 輸入 (AI)，模擬量輸出 (AO)等模塊。 2） I/0 模塊 PLC 與電氣回路的接口，是通過 輸入 輸出部分 (I/O)完成的。寄存器參與運算，并存儲運算的中間結(jié)果，它也是在控制器指揮下工作。 CPU 的控制器控制 CPU工作，它讀取指令、解釋指令及執(zhí)行指令，但工作周期 由震蕩信號控制。 CPU 主要由運算器、控制器、寄存器及實現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成， CPU 模塊還包括外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。 1） CPU 中央處理單元 (CPU)是 PLC 的控制中樞，每套 PLC 至少有 1 個 CPU，它按照PLC 系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵 入 的用戶程 序和數(shù)據(jù) 。固定式 PLC 包括 CPU板、 I/O 板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體。對照型投光器：電源顯示橙色燈亮 /基本型只有紅色動作燈 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 17 使用環(huán)境照度 (受光面照度 ):L 白熾燈： 5， 000LX 以下，太陽光： 20200LX以下 使用溫度范圍 :20～ +70 攝氏度 、 無結(jié)冰、結(jié)露 使用濕度范圍 :3585%RH 絕緣電阻 :20MΩ 以上 (DC500V 兆歐表測定 ) 耐電壓 :AC1,000V50/60HZ 1 分鐘導(dǎo)電部整體與外殼之間 電路保護(hù) :電源反相連接保護(hù)、電源短路保護(hù)，電源接通時防止誤動作電路(約 50ms) 可編程控制器 PLC 的選型及控制系統(tǒng)的地址分配 的構(gòu)成 PLC 實質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計算機，其硬件結(jié)構(gòu)基本與微型計算機相同。10 ％波動 消耗電流 :55mA 以下投光器 30mA，受光器 25mA 檢測距離 :5m 檢測體 :不透明體 φ9mm 以上 指向角 :2～ 20176。 光電開關(guān) 用于物流裝置的通用光電開關(guān) 、 標(biāo)準(zhǔn)偏光鏡片反射型 、 密封性為 IP67 的一體成形結(jié)構(gòu) 、 長距離檢測 。非磁性結(jié)構(gòu)為相距一定間距的銅網(wǎng)結(jié)構(gòu)，端環(huán)為銅絞線，沿輸送帶縱向安置，導(dǎo)條用扁銅線組成，沿輸送帶寬度方向安置，此種結(jié)構(gòu)即可順利通過滾筒，也能彎曲成槽。 (l)3 相 380V 電壓，起動推力 300N，極距 ，單邊式。 2% 靜態(tài)分辨率 1μ m 極限 頻率 1KHz 工作溫度 0～ +85℃ 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 16 溫度穩(wěn)定性 ≦ % 供 電 +12～ +24V/7mA 負(fù) 載 最 大 5KΩ 保護(hù)等級 IP65 傳感器 電纜長 3 米 電動機的選型 電動輸送帶是由交流步進(jìn)電機驅(qū)動的皮帶式輸送裝置， 輸送帶的運行速度 一般為 23m/s。 下 表是 induNCDT 系列位移傳感器的主要技術(shù)參數(shù)。在傳感器測量量程內(nèi)線性精度優(yōu)于 177。 圖 傳感器 上 圖 是 induNCDT 系 列位移 傳感器 的外形圖，它主要用于位移，振動，轉(zhuǎn)速測量。 傳感器的選型 電感式傳感器 電感 式 傳感器 主要用于 測量微位移，凡是能轉(zhuǎn)換成位移量變化的參數(shù)，如壓力、力、壓差、加速度、振動、應(yīng)變、流量、厚度、液位等都可以用 電感 式傳感器來進(jìn)行測量。 選擇接觸器主要考慮以下技術(shù)數(shù)據(jù)： （ 1） 電源種類：交流或直流； （ 2） 主觸點額定電壓、額定電流； （ 3） 輔助觸點種類、數(shù)量及觸點額定電流； 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 15 （ 4） 電磁線圈的電源種類，頻率和額定電壓； （ 5） 額定操作頻率（次 /h），即允許的每小時接通的最多次數(shù)。 接觸器的選用 接觸器 （ KM KM4） 用于帶有負(fù)載主電路的自動接通或切斷。同理， KR2應(yīng)選用 JR10 型熱繼電器，整定電流調(diào)節(jié)范圍是 。如遇到下列情況，選擇的熱繼電器元件的整定電流要比電動機額定電流高一些，以便來進(jìn)行保護(hù)： 電動機負(fù)載慣性轉(zhuǎn)矩非常大，起動時間長；電動機所帶動的設(shè)備，不允許任意停電； 電動機拖動的為沖擊性負(fù)載。 熱繼電器的整定電流值是指熱元件通過的電流超過此值的 20%時，熱繼電器應(yīng)當(dāng)在 20 分鐘內(nèi)動作。熱繼電器的選擇主要使根 據(jù)電動機的額定電流來確定其型號與規(guī)格。 （ 3）微動開關(guān)式行程開關(guān)常用的由 LXW11. 綜合上述的考慮 ，本系統(tǒng)采用 滾輪式行程開關(guān) LX19111 系列。 （ 2）滾輪式行程開關(guān)，當(dāng)被空機械上的撞塊撞擊帶有滾輪的撞桿時，撞桿轉(zhuǎn)向右邊，帶動凸輪轉(zhuǎn)動，頂下推桿，使微動開關(guān)中的觸點迅速動作。 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 14 圖 行程開關(guān)按其結(jié)構(gòu)可分為直動式、滾輪式、微動式和組合式。因此，行程開關(guān)是一種根據(jù)運動部件的行程位置而切換電路的電器，它的作用原理于按鈕類似。 常用的行程開關(guān)有 LX19 等系列 . 各系列行程開關(guān)的基本結(jié)構(gòu)相同 ,區(qū)別在于行程開關(guān)的傳動裝置和動作速度不同 . 其型號各部分的含義為 行程開關(guān)（限位開關(guān)）的工作原理及符號表示行程開關(guān)又稱限位開關(guān)，用于控制機械設(shè)備的行程及限位保護(hù)。到達(dá)起點之后又碰著起點的行程 開關(guān)，把裝料機構(gòu)的電路接通，開始自動裝車。有時利用行程開關(guān)使被控物體在規(guī)定的兩個位置之間自動換向，從而得到不斷的往復(fù)運動。中小型工作系統(tǒng)常用組合開關(guān)，選用 HZ1025/3 型，額定電流為 25A，三極組合開關(guān)。選用 RL115 小等級熔體電流 2A. 電源引入開關(guān) Q 的選擇 電源引入開關(guān) Q主要作為電源隔離開關(guān)用，并不用它來直接起停電動機，可唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 13 按電動機的額定電流來選。熔體電流為： IR ≥ 23A*= 故 NGT00 額定電壓 380V， 額定電流 63A. FU2 是對 M1電動機進(jìn)行保護(hù)的熔斷器。 FU2 是氣泵電動機進(jìn)行保護(hù)作用的熔斷器。熔體電流的選擇 是 熔斷器選擇的核心。 選擇熔斷器，主要是選擇熔斷器的種類、額定電壓、熔斷器額定電流等級和熔體的額定電流。硬件系統(tǒng)包括按鈕、熔斷器、電源引入開關(guān)、熱繼電器、接觸器、電動機、傳感器、氣缸、電磁閥、可編程序控制器 PLC 等。 （ 3） 液壓閥的選擇 本液壓系統(tǒng)采用 GE 系列的閥或力士樂系統(tǒng)的閥（見 下表 21） 序號 元件名稱 元件型號 通過流量 (L/min) 1 單向節(jié)流閥 LAF10DB1 2 二位四通換向閥 24DF3BE10BB 3 液控單向閥 AF3EA10B 4 溢流閥 YF310L 63 5 三位四通電磁閥 4WE6E50/OAG24 20 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 11 表 21 （ 4）確定管道尺寸 油管內(nèi)徑尺寸一般參照選用的液壓元件接口尺寸而定，也可按照管路允許流速進(jìn)行計算。 首先算出機械手動作時的最大功率，并以此作為電機選擇的依據(jù) 。根據(jù)以上的 PP 和液壓泵的最大流量查閱相關(guān)手冊，現(xiàn)用 YBX16 限壓式變量葉片泵，該泵的基本參數(shù)為：每轉(zhuǎn)排量 q0=16ml/r 泵的額定壓力 Pn=,電動機轉(zhuǎn)速 nH=1450r/min,容積效率 η v=,總效率 η=。如果這時溢流閥這是正在工作，尚需加溢流閥的最小溢流量 2— 3L/min。工作壓力可根據(jù)負(fù)載的大小和機器的類型來初步確定 ，現(xiàn)參照《液壓系統(tǒng)設(shè)計簡明手冊》表 21 取液壓缸的工作壓力位 2）計算液壓缸的內(nèi)徑 D和活塞桿的直徑 d 該機械手在升降時的最大負(fù)載大約為 5000N，按照《液 壓系統(tǒng)設(shè)計簡明手冊》表 22 可取背壓 P2= ,η cm=,考慮到升降和伸縮時速度相等，取d/D= 將上述數(shù)據(jù)代入式 23 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 9 D=?????? ?????? ???????????????DdDdPPPF4? 式中 P1— 液壓缸工作壓力 ，初算時可取系統(tǒng)工作壓力 PP P2— 液壓缸回游腔背壓力，初算時無法準(zhǔn)確計算，可根據(jù)表 22 估算 計算可得升降缸的內(nèi)徑 D=98mm,根據(jù)表 24 將液壓缸圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑系列D=100mm,活塞桿直徑 d 按 d/D=,可得 d=70mm. 伸縮缸和夾緊缸的工作負(fù)載取 1000N,P2= η cm= 同理計算可得 D=44mm,圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑系列 D=50mm d=36mm （ 2）確定泵的流量、壓力和選擇泵的規(guī)格 1）泵的工作壓力的確定。 此外，在系統(tǒng)的回油路中還設(shè)置了單向閥，防止系統(tǒng)在油泵停止時油泵流入空氣，以保證啟動平穩(wěn)。 考慮到機械手的動作時間可以調(diào)節(jié) 和當(dāng)進(jìn)油路壓力瞬時下降時機械手仍保持夾緊力，所以接入節(jié)流閥調(diào)速和單向閥保壓 。 在用三位四通電磁換向閥控制夾緊時，為了避免在換向和突然斷電而松開，應(yīng)采用失電夾緊方式，在手指加緊回路中加入液控單向閥。 節(jié)流調(diào)速回路的工作原理： 通過改變回路 中的流量控制元件（節(jié)流閥或調(diào)速閥）的通流截面積的大小來控制流入執(zhí)行器或流出執(zhí)行器的流量以調(diào)節(jié)其運動