蓋章機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)探討

1、    蓋章機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)探討    俞群愛摘 要：我們的生活中經(jīng)常需要使用印章，且印章在單位使用頻繁，花費(fèi)在蓋章上的時(shí)間很多。為節(jié)省人力成本，提高工作效率，在充分利用網(wǎng)絡(luò)資料的情況下，本設(shè)計(jì)探討下面幾個(gè)任務(wù)模塊：plc 程序的設(shè)計(jì)與編寫；步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)器的選型與配合；機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。以上設(shè)計(jì)通過三個(gè)series model 42h4812步進(jìn)電機(jī)，由plc西門子s7-200 控制來實(shí)施文件的蓋章與移動(dòng)，以達(dá)到提高工作效率、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、促進(jìn)節(jié)約人力成本的目的。關(guān)鍵詞：蓋章機(jī)；自動(dòng)控制系統(tǒng) series model 42h4812；西門子s7-20

2、0傳統(tǒng)的蓋章方式比較低效，蓋章業(yè)務(wù)量大時(shí)，急需一種高效的設(shè)備來實(shí)現(xiàn)蓋章自動(dòng)化，自動(dòng)控制的蓋章機(jī)一改傳統(tǒng)蓋章方式的低效，讓蓋章變得方便快捷，極大地節(jié)省了蓋章工作的人力成本。本設(shè)計(jì)由plc控制系統(tǒng)通過控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，來實(shí)現(xiàn)移動(dòng)蓋章的功能，就是為了提高蓋章的工作效率。1 現(xiàn)有自動(dòng)蓋章機(jī)存在的問題1.1 因?yàn)榧垙埖暮穸扔绊懮w章進(jìn)程如銀行系統(tǒng)、辦證中心這些單位，蓋章的工作量非常大，蓋章紙張都是厚厚一疊，而傳統(tǒng)的自動(dòng)蓋章機(jī)，其紙張移動(dòng)一般采用摩擦力推動(dòng)方式，這就會(huì)導(dǎo)致因蓋章紙張厚度太大而出現(xiàn)倒塌的情況發(fā)生，影響正常蓋章的進(jìn)行。本設(shè)計(jì)完全解決這個(gè)問題，它基于plc控制系統(tǒng)，紙張移動(dòng)采用吸盤的方式來控制，

3、不需要顧慮由于紙張的厚度問題影響蓋章進(jìn)程。當(dāng)一張文件蓋章完成，紙張就會(huì)被吸盤吸起來，與后面需要蓋章的文件完全分開，因此就不需要考慮后面的蓋章文件被影響。1.2 因?yàn)楣潭ǖ纳w章位置影響蓋章的適用范圍傳統(tǒng)的自動(dòng)蓋章機(jī)大多蓋章位置固定，使用不夠靈活，因此開發(fā)一套能根據(jù)文件需要改變蓋章位置的設(shè)備大有應(yīng)用價(jià)值。通過設(shè)置蓋章位置坐標(biāo)的方法， 應(yīng)用x 軸電機(jī)來確定x 軸坐標(biāo)，x 軸步進(jìn)電機(jī)具有很高的精度，完全能滿足設(shè)計(jì)的使用要求。設(shè)定步進(jìn)電機(jī)脈沖參數(shù)（脈沖參數(shù)包括周期時(shí)間，脈沖數(shù)等），通過脈沖數(shù)來確定坐標(biāo)，脈沖參數(shù)上限是3400 次左右，對(duì)應(yīng)坐標(biāo)1500，由此根據(jù)脈沖數(shù)和坐標(biāo)的比例來設(shè)定坐標(biāo)參數(shù)。y 軸坐標(biāo)

4、參數(shù)設(shè)定與x 軸一致， y 軸的脈沖數(shù)上限也是3400，但對(duì)應(yīng)坐標(biāo)數(shù)上限只有130 左右，比例較大，需要酌情設(shè)定。2 自動(dòng)蓋章機(jī)的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)1.x軸步進(jìn)電機(jī)：帶動(dòng)印章在x軸上往復(fù)運(yùn)動(dòng)2.y軸步進(jìn)電機(jī)：帶動(dòng)印章在y軸上往復(fù)運(yùn)動(dòng)3.z軸步進(jìn)電機(jī)：帶動(dòng)印章在z軸上上下運(yùn)動(dòng)4.印章：作用是蓋章5.絲桿升降吸盤；帶動(dòng)文件運(yùn)動(dòng)6.結(jié)構(gòu)支架：支出整個(gè)裝置7.文件擺放裝置：放置需要蓋章的文件如上圖，機(jī)械設(shè)計(jì)有幾個(gè)主要部件，分別為：控制印章在空間內(nèi)移動(dòng)的x、y、z步進(jìn)電機(jī)，用來蓋章的印章，支撐整個(gè)機(jī)構(gòu)的支架，放置需要蓋章文件的平臺(tái)。兩個(gè)雙向箭頭代表印章可移動(dòng)的方向，分別是左右和上下，還有前后。絲桿升降吸盤

5、的原理是通過螺旋絲桿帶動(dòng)吸盤上下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)氣源開啟時(shí)，氣體通過一些列的設(shè)備到達(dá)二位三通電磁閥，電磁閥由于plc的作用給電會(huì)進(jìn)行導(dǎo)通，氣體也隨之導(dǎo)通，經(jīng)過二位三通電磁閥后，氣體進(jìn)入真空發(fā)生器，通過真空發(fā)生器的作用造成真空區(qū)，讓吸盤對(duì)外產(chǎn)生吸力，通過吸力對(duì)文件進(jìn)行控制方向移動(dòng)。3 步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)器的選型與配合控制用電動(dòng)機(jī)可劃分步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和伺服電動(dòng)機(jī)，選用series model st42h4812步進(jìn)電機(jī)，此步進(jìn)電機(jī)是四相八拍步進(jìn)電機(jī)，其工作原理是每當(dāng)脈沖發(fā)生器輸入一個(gè)脈沖式，相對(duì)應(yīng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)步距角，步距角是根據(jù)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)型號(hào)確定的。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：第一，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)不容易受到外

6、界因素干擾（如電壓的波動(dòng)，電流大小與波形的變化，還有就是溫度等）。第二，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角雖會(huì)有一定的誤差，因?yàn)槊看芜\(yùn)轉(zhuǎn)都可能出現(xiàn)“失步”現(xiàn)象，但每次重新開始會(huì)都會(huì)歸零，不會(huì)影響下一次運(yùn)轉(zhuǎn)。第三，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的控制性能非常好，適用于很多場(chǎng)合。4 plc程序的設(shè)計(jì)與編寫plc全稱是programmable logic controller，中文名叫可編程控制器，它以微處理器為基礎(chǔ)，成本低廉，適用性廣，靈活性高，是一種工業(yè)控制裝置。西門子s7-200作為中央微處理器，不管獨(dú)立的還是網(wǎng)絡(luò)的各種自動(dòng)化的系統(tǒng)中，它都適合。plc和機(jī)械結(jié)構(gòu)相結(jié)合的所實(shí)現(xiàn)的功能是：一大堆文件需要蓋章時(shí)，可以使人只用很簡(jiǎn)單的操

7、作在短時(shí)間內(nèi)完成蓋章任務(wù)。通過plc 控制三個(gè)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)來間接控制印章的移動(dòng)，在立體空間內(nèi)，印章的移動(dòng)可分為三個(gè)維度，分別是x，y，z，其中x是指印章在x軸上的運(yùn)轉(zhuǎn)，y指印章在y 軸上的運(yùn)轉(zhuǎn)，而z則表示印章在z軸上上下運(yùn)動(dòng)，三個(gè)步進(jìn)電機(jī)之間步驟分明，互不干擾?？刂撇竭M(jìn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，由電壓驅(qū)動(dòng)和脈沖驅(qū)動(dòng)同時(shí)進(jìn)行，plc有一套子程序可設(shè)置脈沖的發(fā)送，原理像pwm 波，控制波形的上下限，還有占空比，控制脈沖的數(shù)量以及參數(shù)。plc流程圖如下：1.按下觸摸屏復(fù)位開關(guān)鍵，使所有觸點(diǎn)和功能鍵復(fù)位。2.通過觸摸屏設(shè)置需要蓋章點(diǎn)（x1，y1）和蓋章好后文件放置點(diǎn)（x，y）。3.按下啟動(dòng)鍵，然后電機(jī)x與電機(jī)y先后到

8、達(dá)（x，y）點(diǎn)。4.電機(jī)z正轉(zhuǎn)達(dá)到蓋章點(diǎn)，然后吸盤啟動(dòng)同時(shí)實(shí)施蓋章操作，在蓋章點(diǎn)停留的時(shí)間為2秒。5.電機(jī)z帶動(dòng)文件反轉(zhuǎn)至最高點(diǎn)。6.電機(jī)y帶動(dòng)文件到達(dá)最終點(diǎn)的上面，接著電機(jī)z向下運(yùn)動(dòng)達(dá)到最終點(diǎn)關(guān)閉吸盤放下文件。7.電機(jī)y回到蓋章點(diǎn)，如果還有文件就繼續(xù)之前操作，否則回到最初起點(diǎn)。5 結(jié)語由plc 程序通過步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)印章的自動(dòng)蓋章功能，意義是為了減少人們?cè)诠ぷ魃钪袑?duì)于印章操作繁瑣的煩惱，提高效率，有更多的時(shí)間從事其他工作或者放松身心。參考文獻(xiàn)1薛梅，王凱.小型自動(dòng)蓋章機(jī)的設(shè)計(jì)j.機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2016（02）：26-272劉書凱基于plc與氣動(dòng)技術(shù)的自動(dòng)蓋章機(jī)設(shè)計(jì)j.武漢職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2014（05）：78-803廖常初.plc編程及應(yīng)用m.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20074高艷芳，豆賀.自動(dòng)蓋章機(jī)的研制j.中國(guó)科技信息2017年第14期.5李南，陸峰，馮超，何勇.電費(fèi)發(fā)票智能蓋章機(jī)的研究與應(yīng)用d，浙江嘉興，國(guó)網(wǎng)浙江嘉善縣供電公司，20166陳鵬飛，劉智勇，宿磊，廖廣蘭.基于微控制器的小型智能蓋章機(jī)設(shè)計(jì)d，武漢，華中科技大學(xué)，數(shù)字制造裝備與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室.2014.7.013