自動(dòng)物料分揀機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)【含CAD圖紙優(yōu)秀畢業(yè)課程設(shè)計(jì)論文】

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購(gòu)買(mǎi)設(shè) 計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 題 目 自動(dòng)物料分揀機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 系 別 機(jī)械工程系 專(zhuān) 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化技術(shù) 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 100920508 年級(jí) 2010 級(jí) 指導(dǎo)教師 二 0 一四 年 四 月 三十 日 購(gòu)買(mǎi)設(shè) 計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 摘 要 可編程序控制器（ 一種新型的通用的自動(dòng)控制裝置，它將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)融為一體，是功能加強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單、使用方便以及體積小、重量輕、功耗低等一系列優(yōu)點(diǎn)。 應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)拓寬到了各個(gè)領(lǐng)域， 發(fā)展歷程在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，大量的開(kāi)關(guān)量順序控制，它按照邏輯條件進(jìn)行順序動(dòng)作，并按照邏輯關(guān)系進(jìn)行連鎖保護(hù)動(dòng)作的控制，及大量離散量的數(shù)據(jù)采集。在傳統(tǒng)上，這些功能是通過(guò)氣動(dòng)或電氣控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 基本最廣泛的用于開(kāi)關(guān)量的邏輯控制，它取代傳統(tǒng)的繼電 器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制，順序控制，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線。如注塑機(jī)，印刷機(jī)，訂書(shū)機(jī)，組合 自動(dòng)物料分揀機(jī) ，磨床，包裝等。目前， 國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵，石油，化工，電力，建材，機(jī)械制造，汽車(chē)，輕紡，交通運(yùn)輸，環(huán)保及文化娛樂(lè)等各個(gè)行業(yè)，使用廣泛。如今伴隨著信息時(shí)代的到來(lái)，人們的生活水平日益提高，方便、快捷、 自動(dòng)、智能成為時(shí)代的主題，在現(xiàn)代家庭生活環(huán)境中，居家環(huán)境早已不僅 僅局限在物理空間上，人們更為關(guān)注的是一個(gè)安全、方便、舒適的環(huán)境，自動(dòng)化的電子產(chǎn)品自然成為人們追求的目標(biāo)。 本設(shè)計(jì)將以 核心設(shè)計(jì)了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖、程序指令、梯形圖以及輸入輸出端子的分配方案，在保留了原始 物料分揀機(jī) 的基本功能的同時(shí)又增加了一系列的實(shí)用功能并簡(jiǎn)化其電路結(jié)構(gòu)，其將以控制方便，靈活，只要改變輸入 控制程序，便可改變 分揀機(jī)的順序，從而來(lái)達(dá)到控制靈活，一機(jī)多用的目的，實(shí)現(xiàn)工業(yè)的智能化。 關(guān)鍵字 ： 自動(dòng)物料分揀機(jī) ； 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 購(gòu)買(mǎi)設(shè) 計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 of of is a to do to a to or It in to in to in is a It is as an to as a of of of is a to on by in to of is we by be 1 目 錄 1 概述 ............................................................................................................................料分揀裝置 的發(fā)展歷史 .............................................................................料分揀裝置 的發(fā)展意義 .............................................................................料分揀裝 置 在機(jī)械中的應(yīng)用 ..................................................................... 國(guó) 內(nèi)的應(yīng)用 …………………………………………………………… ... 國(guó)外的應(yīng)用 …………………………………………………………… ...料分揀裝置 的發(fā)展趨勢(shì) …………………………………………… ......... 基于 料分揀裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .......................................................................... 15 料分揀裝置概述 ......................................................................................統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo) .......................................................................................... 15 統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 .......................................................................................... 15 3 基于 料分揀裝置 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) ......................... 1 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 制系統(tǒng)設(shè)計(jì) ............................................................................................... 18 機(jī)及減速器的選型計(jì)算 ................................................................... 18 定 i/o 點(diǎn)數(shù) ................................................................................................. 15 選擇 ................................................................................................... 15 4 自動(dòng)物料分揀機(jī) 制系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì) .......................................................... 介 ....................................................................................................... 19 定義 ............................................................................................ 20 用途 ............................................................................................ 23 制系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì) .................................................................................. 急停 ....................................................................................................... 計(jì)數(shù)器復(fù)位 ........................................................................................... 正常停止 ............................................................................................... 供料電機(jī)控制 .......................................................................................論 .............................................................................................................................考文獻(xiàn) .....................................................................................................................謝 ............................................................................................................................. 2 1 概述 料分揀裝置的發(fā)展歷史 工業(yè)機(jī)器人一般可理解為：在工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用領(lǐng)域中的一種自動(dòng)控制、可重復(fù)編程、多功能、多自由度的操作機(jī)（固定式的或是移動(dòng)式的），用于搬運(yùn)材料、工件、操持工具或檢測(cè)裝置，完成各種作業(yè)。近年來(lái)隨著工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展物料分揀裝置逐漸成為一門(mén)新興的學(xué)科，并得到了較快的發(fā)展。物料分揀裝置廣泛地應(yīng)用于鍛壓、沖壓、鍛造、焊接、裝配、機(jī)加、噴漆、熱處理等各個(gè)行業(yè)。特別是在笨重、高溫、有毒、危險(xiǎn)、放射性 、多粉塵等惡劣的勞動(dòng)環(huán)境中，物料分揀裝置由于其顯著的優(yōu)點(diǎn)而受到特別重視上料物料分揀裝置是典型的機(jī)電一體可自動(dòng)地為機(jī)床抓取工件，取代操作人員頻繁取料，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率。本課題所涉及的上下料物料分揀裝置自 1999 年投入運(yùn)行 , 工作安全可靠 , 效果良好 , 可用做自動(dòng)上料設(shè)備和生產(chǎn)線上的自動(dòng)抓取設(shè)備。 料分揀裝置的發(fā)展意義 物料分揀裝置的迅速發(fā)展是由于它的積極作用正日益為人們所認(rèn)識(shí)：其一它分地代替人工操作；其二、它能按照生產(chǎn)工藝的要求，遵循的程序、時(shí)間和位置來(lái)完成工件的傳送和裝卸；其三 、它能操作必要的機(jī)具進(jìn)行焊接和裝配。從而大大地改善工人的勞動(dòng)條件，顯著地提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，加快實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動(dòng)化的步伐。因而，受到各先進(jìn)工業(yè)國(guó)家的重視，投入大量的人力物力加以研究和應(yīng)用。近年來(lái)隨著工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展物料分揀裝置逐漸成為一門(mén)新興的學(xué)科，并得到了較快的發(fā)展。物料分揀裝置廣泛地應(yīng)用于鍛壓、沖壓、鍛造、焊接、裝配、機(jī)加、噴漆、熱處理等各個(gè)行業(yè)。特別是在笨重、高溫、有毒、危險(xiǎn)、放射性、多粉塵等惡劣的勞動(dòng)環(huán)境中，物料分揀裝置由于其顯著的優(yōu)點(diǎn)而受到特別重視。機(jī)床上料物料分揀裝置是典型的機(jī)電一體化設(shè)備， 它可自動(dòng)地為機(jī)床抓取工件，取代操作人員頻繁取料，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率?？傊?，物料分揀裝置是提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，改善勞動(dòng)條件，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度和實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的一個(gè)重要手段，國(guó)內(nèi)外都很重視它的應(yīng)用和發(fā)展。 3 料分揀裝置在機(jī)械中的應(yīng)用 內(nèi)應(yīng)用 國(guó)內(nèi)在金屬切削加工中，用物料分揀裝置來(lái)完成刀具的自動(dòng)更換。如北京第二機(jī)床廠，北京揚(yáng)州市職業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八機(jī)床廠，上海第二機(jī)床廠，上海第八機(jī)床廠，寧夏大河機(jī)床廠等單位研制的自動(dòng)換機(jī)床，均用物料分揀裝置自動(dòng)更換刀具。在生產(chǎn)自動(dòng)線上， 用物料分揀裝置完成的傳遞和上下料，如：沈陽(yáng)水泵廠深井泵體加工自動(dòng)線，無(wú)錫柴油機(jī)廠和甘肅汽車(chē)齒輪廠的齒胚的加工自動(dòng)線都采用了物料分揀裝置。大連工礦車(chē)輛廠的 800架的加工，采用物料分揀裝置抓取、傳遞和安放并與一些機(jī)床組合成側(cè)架切削加工自動(dòng)線，提高效率 10倍。 外應(yīng)用 美國(guó)制造 155 毫米的鋼彈體洛克福特軍械廠，從胚料加工開(kāi)始到加工畢直包裝都自動(dòng)進(jìn)行，不用人手去接觸，達(dá)到全自動(dòng)生產(chǎn)。工業(yè)物料分揀裝置還能用來(lái)代替人工進(jìn)行打磨、拋光、去毛刺和清理切屑等工作。例如，瑞典一家工廠打磨和 拋光銹鋼 子彎頭時(shí)，采用 械 手，提 高 加 工 效 率 30%以上，不 傷害工人。又 如：瑞典沃爾沃公司在物料分揀裝置上裝了三個(gè)環(huán)形磨輪裝置，用來(lái)對(duì)傳動(dòng)箱外表面去毛刺，比手工方法節(jié)省工時(shí) 50%。 料分揀裝置的發(fā)展趨勢(shì) 國(guó)內(nèi)應(yīng)加強(qiáng)物料分揀裝置基礎(chǔ)性能的實(shí)驗(yàn)以及基礎(chǔ)理論研究，克服和解決制造技術(shù)及其它存在的問(wèn)題。提高物料分揀裝置運(yùn)動(dòng)速度。尤其是應(yīng)用于沖壓行業(yè)中的物料分揀裝置，以適應(yīng)提高生產(chǎn)率和符合生產(chǎn)節(jié)拍的需要。要研究解決物料分揀裝置的運(yùn)動(dòng)速度和緩沖、定位技術(shù)。引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，培訓(xùn)專(zhuān)門(mén)技術(shù)人才，普及物料分揀裝置有關(guān)知識(shí)。盡快解決物料分揀裝置的定型設(shè)計(jì)、定點(diǎn)、定量生產(chǎn)以及配套件的生產(chǎn)和供應(yīng)問(wèn)題，推進(jìn)物料分揀裝置設(shè)計(jì)制造中的現(xiàn)代化（ 化、系列化工作，以滿足國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)的需求。目前工業(yè)物料分揀裝置的應(yīng)用逐步擴(kuò)大，技術(shù)性能不斷提高，其發(fā)展趨勢(shì)是：擴(kuò)大物料分揀裝置在工業(yè)上的應(yīng)用、提高工業(yè)物料分揀裝置的工作性能、發(fā)展組合式物料分揀裝置、研制具有“視覺(jué)”和“觸覺(jué)”的“智能機(jī)器人”。 4 2 基于 料分揀裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 料分揀裝置概述 動(dòng)物料分揀機(jī)主要由井道式下料機(jī)、檢測(cè)傳輸機(jī)、 雙位置推送荷重機(jī)和電動(dòng)滑臺(tái)分揀機(jī)、 制模塊與上位機(jī)組態(tài)、步進(jìn)電機(jī)等部分組成。利用 統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo) 推送行程 140重臺(tái)量程≤ 10重臺(tái)檢測(cè)精度± 1g。 輸入電壓： 400V 消耗功率：≤ 1000W 環(huán)境溫度范圍： 40℃ 氣源：大于 小于 統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求主要包括功能要求和控制要求，進(jìn)行設(shè)計(jì)之前，首先應(yīng)分析控制對(duì)象的要 求。 3 基于 料分揀裝置 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 在井道式下料機(jī)的料倉(cāng)內(nèi)放入待檢工件（最多放六個(gè)），少于 2 個(gè)系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警。目標(biāo)工件可以自動(dòng)連續(xù)落料，落料檢測(cè)使用微動(dòng)開(kāi)關(guān)。工件落到傳送帶上，檢測(cè)工件到位，啟動(dòng)傳輸器，依次檢測(cè)工件工位、高度、材質(zhì)、顏色后，進(jìn)行雙位置推送。先推送至荷重工位進(jìn)行重量檢測(cè)，再推送至電動(dòng)滑臺(tái)托板，待分揀。最后通過(guò)氣動(dòng)推送裝置將工件分揀至指定滑道。倉(cāng)儲(chǔ)滑道數(shù)量 5 個(gè)。 按下啟動(dòng)按鈕，系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行、按下停止按鈕，系統(tǒng)停止運(yùn)行。重新啟動(dòng)設(shè)備前，先按下復(fù)位按鈕，使程序 內(nèi)部參數(shù)復(fù)位。 機(jī)及減速器的選型計(jì)算 5 已知整個(gè)裝置上工件與零件的重量，我們?nèi)】傊亓繛?3圍為5000動(dòng)速度為 1~2r/： m m m g = 2 0 0 × 1 0 = 2 0 0 0 1 - 2 m / m i n = 1 6 . 6 - 3 3 . 3 / 具體的步進(jìn)電機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算如下 : 1、確定運(yùn)行時(shí)間 本次設(shè)計(jì)加速時(shí)間 01(t 60? 載速度（ m/ 有速度可知每秒上升 50 . 0 3 31 . 2 = 1 . 23 6 0?? ?電 機(jī) ? 桿 導(dǎo) 程 ， 本 次 設(shè) 計(jì) 的 絲 桿 導(dǎo) 程 我 們 取 5 ，2 4 0 0 / m i 0 0 5電 機(jī) ? ? ?0 . 3 1 0 2 0 0 0 . 0 0 5 1 . 7 3 0 . 9? ? ?? ? ?? N m?? ? ?式中： : 0 . 32 0 0 0 0 5 9摩 擦 系 數(shù) ， ?。?負(fù) 載 重 量 ，： 絲 桿 導(dǎo) 程 ，： 傳 動(dòng) 效 率 ， 取 6 上下垂直運(yùn)動(dòng)2220 . 0 0 5( ) 2 0 0 0 . 0 0 0 1 2 6 7 7 9 ( . )22??? ? ????? M M k g m??絲桿螺母慣量 4 3 4 5 27 . 8 7 1 0 0 . 4 0 . 2 3 . 7 2 1 0 ( . )3 2 3 2?? ? ? ? ? ? ? L D k g m??? 式中 : 7 . 8 70 . 4 0 2 ， ?。?絲 桿 長(zhǎng) 度 ， ?。?絲 桿 直 徑 ， 取 總慣量 20 . 0 0 0 3 2 ( . )? ? ?L L M J k g 啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩 12 ( ) 2 6 3 6 . 9 ( 0 . 0 0 0 3 2 ) 1 . 2 5 6 0 1 . 2? ? ?? ? ?? J M J L J 必須轉(zhuǎn)矩 ? ? 2 . 3 6 .? ? ?T M T L T S S N m S 為安全系數(shù)，這里取 根據(jù)以上得出數(shù)據(jù)，我們選用直流無(wú)刷電機(jī)型號(hào)為 92無(wú)刷直流步進(jìn)電機(jī)廠家為南京森宇機(jī)電的產(chǎn)品。根據(jù)電機(jī)的特性曲線以及參數(shù)表如下： 7 根據(jù)計(jì)算和特性曲線以及電機(jī)基本參數(shù)表，我們選用直流無(wú)刷電機(jī)型號(hào)為 92 電機(jī)額定功率為 定轉(zhuǎn)矩為 大轉(zhuǎn)矩為 額定轉(zhuǎn)速為 3000r/機(jī)大致圖如下： 8 外形尺寸 92機(jī)輸出軸徑為 14 定 i/o 點(diǎn)數(shù) 根據(jù)控制要求，采用觸摸屏控制， 輸入信號(hào)全部來(lái)自傳感器，光電傳感器 2 個(gè)，電容式接近開(kāi)關(guān)傳感器 3 個(gè)，電感式接近開(kāi)關(guān)傳感器 1 個(gè)，機(jī)械手各動(dòng)作到位檢測(cè)傳感器 5 個(gè)， A、 B 氣缸動(dòng)作到位檢測(cè)傳感器 4 個(gè)，共計(jì) 15 個(gè)。輸出包括指示燈 3 個(gè)，供料電機(jī) 1 個(gè)，皮帶電機(jī) 1 個(gè)，機(jī)械手控制氣缸動(dòng)作的電磁閥 7 個(gè)，控制 A、 B 氣缸動(dòng)作的電磁閥 4 個(gè)，共計(jì) 16個(gè)。輸入輸出共需要 I/O 點(diǎn) 31 個(gè)。下面列出了物料自動(dòng)分揀機(jī)的 輸入 \輸出點(diǎn)分配表，見(jiàn)表 9 選擇 根據(jù)上面所確定的 I/ O 點(diǎn)數(shù)，且該材料分揀裝置的控制為開(kāi)關(guān)量控制。因此，選擇一般的小型機(jī)即可滿足控制要求。本系統(tǒng)選用三菱公司的 N 系列 48 有 24 個(gè)輸入點(diǎn)， 24 個(gè)輸出點(diǎn)，滿足本系統(tǒng)的要求。 根據(jù)表 如上所述，畫(huà)出 自動(dòng)物料分揀機(jī) 制接線圖如圖 示 : 4 自動(dòng)物料 分揀機(jī) 制系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì) 介 定義 可編程控制器（ 是指以計(jì)算機(jī) 技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。在 1987 年國(guó)際電工委員會(huì)（ 10 稱(chēng) 文全稱(chēng)為可編程邏輯控制器，定義是：一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類(lèi)可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬式輸入 /輸出控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。 可編程邏輯控制電路，也是一種和硬件結(jié)合很緊密的語(yǔ)言，在半導(dǎo)體方面有很重要的應(yīng)用，可以說(shuō)有 半導(dǎo)體的地方就有 發(fā)展歷程在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，大量的開(kāi)關(guān)量順序控制，它按照邏輯條 件進(jìn)行順序動(dòng)作，并按照邏輯關(guān)系進(jìn)行連鎖保護(hù)動(dòng)作的控制，及大量離散量的數(shù) 據(jù)采集。在傳統(tǒng)上，這些功能是通過(guò)氣動(dòng)或電氣控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 基本 最廣泛的用于開(kāi)關(guān)量的邏輯控制，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制， 順序控制，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線。如注塑機(jī)，印刷機(jī)，訂書(shū)機(jī)， 自動(dòng)物料分揀機(jī) ，磨床，包裝等。目前， 國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵，石油，化工，電力，建材，機(jī)械制造 ，汽車(chē)，輕紡，交通運(yùn)輸，環(huán)保及文化娛樂(lè)等各個(gè)行業(yè)，使用廣泛。 隨著應(yīng)用領(lǐng)域的日益擴(kuò)大， 要朝著以下的方面發(fā)展。 1） 微型化、網(wǎng)絡(luò)化、開(kāi)放性； 2）智能模塊化； 3）編程語(yǔ)言的標(biāo)準(zhǔn)化和高級(jí)化； 4） 網(wǎng)絡(luò)通信功能標(biāo)準(zhǔn)化。 選型及硬件配備 根據(jù)上述控制特點(diǎn)，采用小型 可滿足功能要求。由于西門(mén)子 11 系列屬于小型 許多功能達(dá)到大、中型 水平，而價(jià)格卻和小型 別是 列 于它具有多種功能模塊 和人機(jī)界面可供選擇，所以系統(tǒng)的集成非常方便，并且可以很容易地組成 絡(luò)?？捎锰菪螆D、語(yǔ)句表和功能圖三種語(yǔ)言來(lái)編程。且指令功能強(qiáng)，易于掌握、操作方便。近年來(lái)， 在工業(yè)各領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。 列 塊其各自的技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表 由于存在模擬量輸入輸出，需要增加模擬量輸入輸出模塊，在西門(mén)子 列 有專(zhuān)門(mén)的模擬量 I/ 用途 目前， 國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制 造、汽車(chē)、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂(lè)等各個(gè)行業(yè)，使用情況大致可歸納 為如下幾類(lèi)。 1、開(kāi)關(guān)量的邏輯控制 這是 基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控 制、順序控制，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線。 如注塑 。 2、模擬量控制 在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實(shí)現(xiàn)模擬量（ 數(shù)字量（ 間的 A/D 轉(zhuǎn)換及 D/A 轉(zhuǎn)換。 家都生產(chǎn)配套 的 A/，使可編程控制器用于模擬量控制。 12 3、運(yùn)動(dòng)控制 以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制。從控制機(jī)構(gòu)配置來(lái)說(shuō)，早期直接用于開(kāi)關(guān)量 I/O 模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在一般使用 16 路 的運(yùn)動(dòng)控制模塊。如可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要 家的產(chǎn)品幾乎都有運(yùn)動(dòng)控制功能，廣泛用于各種機(jī)械、 自動(dòng)物料分揀機(jī) 、機(jī)器人、電梯等場(chǎng)合。 4、過(guò)程控制 過(guò)程控制是指對(duì)溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)， 編制各種各樣的控制算法程序， 完成閉環(huán)控制。 節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。大中型 有 塊，目前許多小型 理一般是運(yùn)行 16 路 的 程序。過(guò)程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場(chǎng)合有非常廣泛的應(yīng)用。 體的組成圖如下圖所示： 同一般的微機(jī)一樣， 核心。 所配置的 機(jī)型不同而不同，常用有三類(lèi)：通用微處理器（如 8086、 80286 等）、單片微處 13 理器（如 8031、 8096 等）和位片式微處理器 (如 ) 。小型 多采用 8 位通用微處理器和單片微處理器；中型 多采用 16 位通用微處理器或單片微處理器；大型 多采用高速位片式微處理器。 目前，小型 單 統(tǒng)，而中、大型 大多為雙 統(tǒng)，甚至有些 多達(dá) 8 個(gè) 于雙 統(tǒng)，一般一個(gè)為字處理器，一般采用 8 位或 16 位處理器；另一個(gè)為位處理器，采用由各廠家設(shè)計(jì)制造的專(zhuān)用芯片。字處理器為主處理器，用于執(zhí)行編程器接口功能，監(jiān)視內(nèi)部定時(shí)器，監(jiān)視掃描時(shí)間，處理字節(jié)指令以及對(duì)系統(tǒng)總線和位處理器進(jìn)行控制等。位處理器為從處理器，主要用于處理位操作指令和實(shí) 現(xiàn) 程語(yǔ)言向機(jī)器語(yǔ)言的轉(zhuǎn)換。位處理器的采用 ,提高了 速度，使 好地滿足實(shí)時(shí)控制要求。 在 系統(tǒng)程序賦予的功能，指揮 條不紊地進(jìn)行工作，歸納起來(lái)主要有以下幾個(gè)方面： 1）接收從編程器輸入的用戶程序和數(shù)據(jù)。 2） 診斷電源、 部電路的工作故障和編程中的語(yǔ)法錯(cuò)誤等。 3） 通過(guò)輸入接口接收現(xiàn)場(chǎng)的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入輸入映象寄有器或數(shù)據(jù)寄存器中。 4） 從存儲(chǔ)器逐條讀取用戶程序，經(jīng)過(guò)解釋后執(zhí)行。 5） 根據(jù)執(zhí)行的結(jié)果，更新有關(guān)標(biāo)志位的狀態(tài)和輸出映象寄存器 的內(nèi)容，通過(guò)輸出單元實(shí)現(xiàn)輸出控制。有些 具有制表打印或數(shù)據(jù)通信等功能。 存儲(chǔ)器主要有兩種：一種是可讀 /寫(xiě)操作的隨機(jī)存儲(chǔ)器 一種是只讀存儲(chǔ)器 ，存儲(chǔ)器主要用于存放系統(tǒng)程序、用戶程序及工作數(shù)據(jù)。 14 系統(tǒng)程序是由 制造廠家編寫(xiě)的，和 硬件組成有關(guān)，完成系統(tǒng)診斷、命令解釋、功能子程序調(diào)用管理、邏輯運(yùn)算、通信及各種參數(shù)設(shè)定等功能，提供 行的平臺(tái)。系統(tǒng)程序關(guān)系到 性能，而且在 用過(guò)程中不會(huì)變動(dòng)，所以是由制造廠家直接固化 在只讀存儲(chǔ)器 ，用戶不能訪問(wèn)和修改。編程裝置的作用是編輯、調(diào)試、輸入用戶程序，也可在線監(jiān)控 部狀態(tài)和參數(shù)，與 行人機(jī)對(duì)話。它是開(kāi)發(fā)、應(yīng)用、維護(hù) 程裝置可以是專(zhuān)用編程器，也可以是配有專(zhuān)用編程軟件包的通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。專(zhuān)用編程器是由 家生產(chǎn)，專(zhuān)供該廠家生產(chǎn)的某些 主要由鍵盤(pán)、顯示器和外存儲(chǔ)器接插口等部件組成。專(zhuān)用編程器有簡(jiǎn)易編程器和智能編程器兩類(lèi)。 簡(jiǎn)易型編程器只能聯(lián)機(jī)編程，而且不能直接輸入和編輯梯形圖程序，需將梯形圖程序轉(zhuǎn)化為 指令表程序才能輸入。簡(jiǎn)易編程器體積小、價(jià)格便宜，它可以直接插在 編程插座上，或者用專(zhuān)用電纜與 連，以方便編程和調(diào)試。有些簡(jiǎn)易編程器帶有存儲(chǔ)盒，可用來(lái)儲(chǔ)存用戶程序，如三菱的 易編程器。 智能編程器又稱(chēng)圖形編程器，本質(zhì)上它是一臺(tái)專(zhuān)用便攜式計(jì)算機(jī)，如三菱的能型編程器。它既可聯(lián)機(jī)編程，又可脫機(jī)編程?？芍苯虞斎牒途庉嬏菪螆D程序，使用更加直觀、方便，但價(jià)格較高，操作也比較復(fù)雜。大多數(shù)智能編程器帶有磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，提供錄音機(jī)接口和打印機(jī)接口。 用戶程序是隨 控制對(duì)象而定的 ，由用戶根據(jù)對(duì)象生產(chǎn)工藝的控制要求而編制的應(yīng)用程序。為了便于讀出、檢查和修改，用戶程序一般存于 態(tài) ，用鋰電池作為后備電源，以保證掉電時(shí)不會(huì)丟失信息。為了防止干 15 擾對(duì) 程序的破壞，當(dāng)用戶程序經(jīng)過(guò)運(yùn)行正常，不需要改變，可將其固化在只讀存儲(chǔ)器 。現(xiàn)在有許多 接采用 為用戶存儲(chǔ)器。 工作數(shù)據(jù)是 行過(guò)程中經(jīng)常變化、經(jīng)常存取的一些數(shù)據(jù)。存放在 適應(yīng)隨機(jī)存取的要求。在 工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中，設(shè)有存放輸入輸出繼電器、輔助繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等邏輯器件的存儲(chǔ) 區(qū)，這些器件的狀態(tài)都是由用戶程序的初始設(shè)置和運(yùn)行情況而確定的。根據(jù)需要，部分?jǐn)?shù)據(jù)在掉電時(shí)用后備電池維持其現(xiàn)有的狀態(tài)，這部分在掉電時(shí)可保存數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)區(qū)域稱(chēng)為保持?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)。 由于系統(tǒng)程序及工作數(shù)據(jù)與用戶無(wú)直接聯(lián)系，所以在 品樣本或使用手冊(cè)中所列存儲(chǔ)器的形式及容量是指用戶程序存儲(chǔ)器。當(dāng) 供的用戶存儲(chǔ)器容量不夠用，許多 提供有存儲(chǔ)器擴(kuò)展功能。 輸入 /輸出單元通常也稱(chēng) I/O 單元或 I/O 模塊，是 工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)之間的連接部件。 過(guò)輸入接口可以檢測(cè)被控對(duì)象的各種數(shù)據(jù)，以這些數(shù)據(jù)作為 被控制對(duì)象進(jìn)行控制的依據(jù)；同時(shí) 通過(guò)輸出接口將處理結(jié)果送給被控制對(duì)象，以實(shí)現(xiàn)控制目的。 由于外部輸入設(shè)備和輸出設(shè)備所需的信號(hào)電平是多種多樣的，而 部處理的信息只能是標(biāo)準(zhǔn)電平，所以 I/O 接口要實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換。 I/O 接口一般都具有光電隔離和濾波功能，以提高 抗干擾能力。另外， I/O 接口上通常還有狀態(tài)指示，工作狀況直觀，便于維護(hù)。 供了多種操作電平和驅(qū)動(dòng)能力的 I/O 接口，有各種各樣功能的 I/O 接口供用戶選用。 I/O 接口的主要類(lèi)型有：數(shù)字量（開(kāi)關(guān)量）輸入、數(shù)字量（開(kāi)關(guān)量）輸出、模擬量 輸入、模擬量輸出等。 16 常用的開(kāi)關(guān)量輸入接口按其使用的電源不同有三種類(lèi)型：直流輸入接口、交流輸入接口和交 /直流輸入接口，其基本原理電路如圖 3 所示。 有各種通信接口，這些通信接口一般都帶有通信處理器。 過(guò)這些通信接口可與監(jiān)視器、打印機(jī)、其它 算機(jī)等設(shè)備實(shí)現(xiàn)通信。 打印機(jī)連接，可將過(guò)程信息、系統(tǒng)參數(shù)等輸出打印；與監(jiān)視器連接，可將控制過(guò)程圖像顯示出來(lái)；與其它 接，可組成多機(jī)系統(tǒng)或連成網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)更大規(guī)模控制。 與計(jì)算機(jī)連接，可組成多級(jí)分布式控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)控制與管理相結(jié)合。 遠(yuǎn)程 I/O 系統(tǒng)也必須配備相應(yīng)的通信接口模塊。 智能接口模塊是一獨(dú)立的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它有自己的 統(tǒng)程序、存儲(chǔ)器以及與 統(tǒng)總線相連的接口。它作為 統(tǒng)的一個(gè)模塊，通過(guò)總線與 行數(shù)據(jù)交換，并在 協(xié)調(diào)管理下獨(dú)立地進(jìn)行工作。 智能接口模塊種類(lèi)很多，如：高速計(jì)數(shù)模塊、閉環(huán)控制模塊、運(yùn)動(dòng)控制模塊、中斷控制模塊等。 編程裝置的作用是編輯、調(diào)試、輸入用戶程序，也可在線監(jiān)控 部狀態(tài)和參數(shù)，與 行人機(jī)對(duì)話。它是開(kāi)發(fā)、應(yīng)用、維護(hù) 可缺少的工具。編程裝置可以是專(zhuān)用編程器，也可以是配 有專(zhuān)用編程軟件包的通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。專(zhuān)用編程器是由 家生產(chǎn)，專(zhuān)供該廠家生產(chǎn)的某些 品使用，它主要由鍵盤(pán)、顯示器和外存儲(chǔ)器接插口等部件組成。專(zhuān)用編程器有簡(jiǎn)易編程器和智能編程器兩類(lèi)。 簡(jiǎn)易型編程器只能聯(lián)機(jī)編程，而且不能直接輸入和編輯梯形圖程序，需將梯形圖程序轉(zhuǎn)化為指令表程序才能輸入。簡(jiǎn)易編程器體積小、價(jià)格便宜，它可以直接插在 編程插座上，或者用專(zhuān)用電纜與 連，以方便編程和調(diào)試。 17 有些簡(jiǎn)易編程器帶有存儲(chǔ)盒，可用來(lái)儲(chǔ)存用戶程序，如三菱的 易編程器。 智能編程器又稱(chēng)圖形編程器，本質(zhì) 上它是一臺(tái)專(zhuān)用便攜式計(jì)算機(jī)，如三菱的能型編程器。它既可聯(lián)機(jī)編程，又可脫機(jī)編程?？芍苯虞斎牒途庉嬏菪螆D程序，使用更加直觀、方便，但價(jià)格較高，操作也比較復(fù)雜。大多數(shù)智能編程器帶有磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，提供錄音機(jī)接口和打印機(jī)接口。 專(zhuān)用編程器只能對(duì)指定廠家的幾種 行編程，使用范圍有限，價(jià)格較高。同時(shí)，由于 品不斷更新?lián)Q代，所以專(zhuān)用編程器的生命周期也十分有限。因此，現(xiàn)在的趨勢(shì)是使用以個(gè)人計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的編程裝置，用戶只要購(gòu)買(mǎi) 樣，用戶只用較少的投資即 可得到高性能的 序開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。 基于個(gè)人計(jì)算機(jī)的程序開(kāi)發(fā)系統(tǒng)功能強(qiáng)大。它既可以編制、修改 梯形圖程序，又可以監(jiān)視系統(tǒng)運(yùn)行、打印文件、系統(tǒng)仿真等。配上相應(yīng)的軟件還可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和分析等許多功能。 有開(kāi)關(guān)電源，以供內(nèi)部電路使用。與普通電源相比， 源的穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)。對(duì)電網(wǎng)提供的電源穩(wěn)定度要求不高，一般允許電源電壓在其額定值± 15% 的范圍內(nèi)波動(dòng)。許多 向外提供直流 24V 穩(wěn)壓電源，用于對(duì)外部傳感器供電。 18 制系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì) 根據(jù)所繪順序功能圖，在編程軟件中編寫(xiě) 梯形圖程序。以下為程序簡(jiǎn)介。如下圖所示為程序結(jié)構(gòu)框圖，下面將分別介紹各段程序。 停 急停程序，當(dāng)需要急停時(shí)，拍下“急?！卑粹o，對(duì)程序進(jìn)行復(fù)位，并初始化！其具體結(jié)構(gòu)流程圖如下： 19 數(shù)器復(fù)位 計(jì)數(shù)器復(fù)位程序，當(dāng)在觸摸屏上點(diǎn)擊“清除數(shù)據(jù)”時(shí)，對(duì) 除所記數(shù)據(jù)，其具體結(jié)構(gòu)流程圖如下： 常停止 正常停止程序，點(diǎn)擊觸摸屏上的 “ 停止 ” 按鈕，運(yùn)行指示燈（綠燈）熄滅。若機(jī)械手已無(wú)夾持工件，系統(tǒng)就會(huì)在完成工件的傳送與分揀后，回到原點(diǎn)位置 上，進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)并解除停止信號(hào)。若機(jī)械手夾持有工件，則系統(tǒng)會(huì)繼續(xù)進(jìn)行工件的傳送與分揀，在工作完成后才停止運(yùn)行并使系統(tǒng)回到原點(diǎn)位置上，進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)并解除停止信號(hào)。 其具體結(jié)構(gòu)流程圖如下： 20 料電機(jī)控制 供料電機(jī)控制程序。按下啟動(dòng)按鈕后，程序運(yùn)行，運(yùn)行指示燈（ ，位置Ⅰ傳感器（ 測(cè)有無(wú)工件，若無(wú)工件， 電閉合，驅(qū)動(dòng)電機(jī)，供料盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，傳感器檢測(cè)到物料后，停止電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。其具體結(jié)構(gòu)流程圖如下： 根據(jù)表 如上所述，畫(huà)出 自動(dòng)物料分揀機(jī) 制接線圖如圖 示 : 21 結(jié)論 在最近的一段時(shí)間的畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我們充分把握的設(shè)計(jì)方法和步驟，不僅復(fù)習(xí)所學(xué)的知識(shí)，而且還獲得新的經(jīng)驗(yàn)與啟示，在各種軟件的使用找到的資料或圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，會(huì)遇到不清楚的作業(yè)，老師和學(xué)生都能給予及時(shí)的指導(dǎo)，確保設(shè)計(jì)進(jìn)度本文所設(shè)計(jì)的是自動(dòng)物料分揀機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，通過(guò)初期的定稿，查資料和開(kāi)始正式做畢設(shè)，讓我系統(tǒng)地了解到了所學(xué)知識(shí)的重要性，從而讓我更加深刻地體會(huì)到做一門(mén)學(xué)問(wèn)不易，需要不斷鉆研，不斷進(jìn)取才可要做的好，總之，本設(shè)計(jì)完成了老師和同學(xué)的幫助下，在大學(xué)研究的最后，感謝幫助過(guò)我的老師和同學(xué)，是大家的幫助才使我的論文得以通過(guò)。 22 參考文獻(xiàn) [1] 鄭淑芳 制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 北京：科學(xué)出版社， 2] 黃長(zhǎng)藝 制系統(tǒng)概述 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， [3] 周宏甫 制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) [4] 姜繼海，宋錦春，高常識(shí) 高等教育出版社，5] 張春林，曲繼方，張美麟 機(jī)械工業(yè)出版社，[6] 錢(qián)平 機(jī)械工業(yè)出版社， [7] 張遼遠(yuǎn) 制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) . 機(jī)械工業(yè)出版社， [8] 基恩士傳感器選擇手冊(cè) 2010 版本 [9] 黃長(zhǎng)藝，嚴(yán)普強(qiáng) 機(jī)械工業(yè)出版社，[10] 張桓，陳作模 高等教育出版社， [11] 王昆，何小柏，汪信遠(yuǎn) 制系統(tǒng)原理 [12] 徐錦康 高等教育出版社， [13] 鄧星鐘 華中科技大學(xué)出版社， [14] 劉延俊 機(jī)械工業(yè)出版社， [15] 章宏甲，黃誼，王積偉 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