母線槽技術(shù)參數(shù)檢測線運動機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)設(shè)計精品

1、畢業(yè)設(shè)計說明書(論文)作 者： 學(xué) 號：系 部： 自動化 專 業(yè)： 自動化(數(shù)控技術(shù)應(yīng)用) 題 目： 母線槽技術(shù)參數(shù)檢測 線運動機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)設(shè)計 指導(dǎo)者： 評閱者： 2006年 06 月 南 京畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）中文摘要本文介紹了母線槽技術(shù)參數(shù)自動檢測線運動機(jī)構(gòu)控制中氣壓系統(tǒng)的設(shè)計、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路的設(shè)計及控制信號接口電路設(shè)計。本設(shè)計中設(shè)計了八只氣缸的控制回路，計算了氣缸及輔助元件的相關(guān)尺寸，選擇了控制回路中的各種氣壓元件，并設(shè)計了一只氣缸結(jié)構(gòu)。本設(shè)計中還設(shè)計了與運動控制系統(tǒng)相配的用于步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動電路。該電路選擇89C2051作為環(huán)形分配器，具有電路簡單，柔性好的特點。功率器件選用VMO

2、S管，設(shè)計成恒流斬波電路，保持電機(jī)繞組電流恒定。設(shè)計的驅(qū)動電路簡單，可靠性高。關(guān)鍵詞：畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）外文摘要Title system Abstract systemKey words bus duct pneumatic system step motor circuit design目 錄前 言1第一章 概述21.1檢測技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展21.2母線槽簡介31.3檢測內(nèi)容51.4檢測系統(tǒng)總控制方案6第二章 氣壓傳動系統(tǒng)設(shè)計與計算102.1氣壓傳動控制對象102.2選擇傳動和控制方案102.3總氣壓傳動回路系統(tǒng)設(shè)計11選擇總氣壓傳動回路的控制方式11總氣壓傳動控制回路設(shè)計11繪制總氣壓傳

3、動回路142.4測量頭動作控制氣壓傳動回路設(shè)計與計算14回路設(shè)計14回路計算15元件選擇172.5檢測臺側(cè)向定位裝置氣壓傳動回路設(shè)計與計算18 回路設(shè)計18回路計算18元件的選擇202.6檢測臺與包裝臺縱向定位裝置氣壓傳動回路設(shè)計與計算21回路設(shè)計21回路計算21元件選擇222.7包裝臺升降機(jī)構(gòu)氣壓傳動回路設(shè)計與計算23回路設(shè)計23回路計算24元件選擇262.8氣缸設(shè)計27第三章 電路設(shè)計283.1步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路設(shè)計28步進(jìn)電機(jī)相序分配電路29步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路293.2控制信號接口電路設(shè)計30電磁換向閥控制信號輸出接口電路設(shè)計30壓力繼電器控制信號輸入接口電路設(shè)計33第四章 結(jié) 論34致 謝

4、35參考文獻(xiàn)36附 錄37前 言母線槽的主要技術(shù)參數(shù)是指絕緣強(qiáng)度和導(dǎo)線電阻。這兩個技術(shù)參數(shù)的檢測，目前在國內(nèi)還是由人工完成，其自動檢測技術(shù)在國內(nèi)還是個空白。隨著社會的發(fā)展，人工檢測技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足社會對生產(chǎn)率的要求，采用自動檢測技術(shù)將會大大提高企業(yè)的生產(chǎn)率，減少人員的投入，將會給企業(yè)帶來廣闊的市場前景和顯著的社會效益。 第一章 概 述1.1 檢測技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展在 1.2母線槽簡介1.3 檢測內(nèi)容圖1-1 插接式母線槽母線槽內(nèi)部一般用銅片作為導(dǎo)體。本次設(shè)計的母線槽技術(shù)參數(shù)檢測控制機(jī)就是控制檢測裝置檢測母線槽內(nèi)每一導(dǎo)電銅片的電阻的檢測及導(dǎo)電銅片之間的絕緣強(qiáng)度。銅片的電阻是關(guān)乎母線槽導(dǎo)電能力的重要

5、因素。電阻越大，母線槽在電傳輸過程中消耗就會越大，傳輸?shù)男示蜁降?。母線槽作為導(dǎo)線，知道其內(nèi)部導(dǎo)電體的電阻是非常必要的。而母線槽內(nèi)部導(dǎo)電體之間的絕緣填充物的絕緣強(qiáng)度則是影響安全性的重要因素。但是并不是說母線槽內(nèi)導(dǎo)電體的導(dǎo)電能力越小越好，絕緣填充物的絕緣強(qiáng)度越大越好。由于受到成本因素的限制，母線槽制造商必須制造出適合不同場合應(yīng)用的母線槽，這就需要準(zhǔn)確知道母線槽的兩個參數(shù)指標(biāo)。絕緣強(qiáng)度和電阻的檢測過程如圖12所示。圖12 絕緣強(qiáng)度和電阻檢測示意圖a）檢測絕緣強(qiáng)度b) 檢測電阻1-檢測頭；2氣缸；3母線槽 當(dāng)連接檢測絕緣強(qiáng)度的檢測儀時，下位機(jī)控制兩檢測頭移動檢測并將檢測結(jié)果發(fā)送給上位機(jī)（PC）；當(dāng)

6、連接檢測電阻的微歐計時，兩檢測頭移動檢測并將檢測結(jié)果發(fā)送給上位機(jī)（PC）。1.4 檢測系統(tǒng)總控制方案本次設(shè)計中所設(shè)計出的母線槽技術(shù)參數(shù)檢測控制機(jī)系統(tǒng)總的工作過程是：上位機(jī)發(fā)送啟動信號，下位機(jī)開始工作。下位機(jī)控制檢測臺傳送裝置和氣壓傳動定位機(jī)構(gòu)傳送和定位母線槽。之后，下位機(jī)通過運動機(jī)構(gòu)控制檢測系統(tǒng)檢測導(dǎo)電片的電阻及導(dǎo)電片與導(dǎo)電片之間的絕緣強(qiáng)度，并把檢測結(jié)果傳送給上位機(jī)。上位機(jī)接收到檢測完畢的信號后，根據(jù)檢測結(jié)果判斷母線槽是否合格，若是合格產(chǎn)品，則發(fā)送信號給打印機(jī)，打印機(jī)打印出所檢測的母線槽的條碼。隨后，上位機(jī)接發(fā)送信號給貼標(biāo)機(jī)，并控制貼標(biāo)機(jī)把打印出來的條碼貼到母線槽上。貼標(biāo)機(jī)貼標(biāo)完畢后發(fā)送信號給

7、上位機(jī)，上位機(jī)接著發(fā)送信號給下位機(jī)，由下位機(jī)控制完成對母線槽進(jìn)行包裝。母線槽技術(shù)參數(shù)自動檢測系統(tǒng)總的工作過程如圖1-3所示。打印機(jī)上位機(jī)（PC）貼標(biāo)機(jī)運動機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)（或稱下位機(jī)）測試系統(tǒng)母線槽包裝機(jī)構(gòu)定位機(jī)構(gòu)檢測臺母線槽輔助動作控制電路輔助動作執(zhí)行機(jī)構(gòu)（氣壓傳動）功率放大系統(tǒng)運動驅(qū)動機(jī)構(gòu)圖1-3母線槽技術(shù)參數(shù)自動檢測系統(tǒng)組成框圖 我在本次設(shè)計中所負(fù)責(zé)的是下位機(jī)的氣壓傳動部分。下位機(jī)的主要工作是對母線槽內(nèi)每一片導(dǎo)電材料的電阻的檢測以及導(dǎo)電材料之間的絕緣強(qiáng)度的檢測。下面具體描述下位機(jī)的工作過程：當(dāng)檢測平臺傳送電機(jī)啟動時，檢測臺縱向定位缸升起。當(dāng)檢測縱向母線槽到位時，檢測平臺傳送電機(jī)停止。左右端側(cè)

8、向定位缸啟動，當(dāng)左右端側(cè)向定位缸到位時，分別連接檢測絕緣強(qiáng)度的檢測儀和檢測電阻的微歐計，并將結(jié)果送給上位機(jī)。最后進(jìn)行對母線槽的貼標(biāo)和包裝。檢測及包裝臺示意圖如圖1-4所示。下位機(jī)的控制流程圖如圖15所示。圖1-4 檢測及包裝臺示意圖1-檢測平臺；2-母線槽；3-檢測臺縱向定位缸；4-檢測平臺移送電機(jī)；5-包裝平臺；6-包裝臺縱向定位缸；7、9-母線槽包裝上升缸；8-包裝臺移送電機(jī)；10、27-縱向到位檢測傳感器；11、26-左右端側(cè)向定位滑臺；12、25-左右端測量頭驅(qū)動氣缸；13、24-X軸及U軸滑臺；14、23-X軸及U軸步進(jìn)電機(jī)；15、22-左右端側(cè)向定位缸；16、21-左右端垂直升降臺

9、；17、19-Y軸及V軸步進(jìn)電機(jī)；18、20-左右端移動立柱檢測平臺移送電機(jī)啟動檢測臺縱向定位缸升起檢測平臺移送電機(jī)停止左端側(cè)向定位缸啟動右端側(cè)向定位缸啟動連接絕緣強(qiáng)度檢測儀兩檢測頭移動檢測并將檢測結(jié)果發(fā)送給上位機(jī)檢測完后回起點連接檢測電阻的微歐計兩檢測頭移動檢測并將檢測結(jié)果發(fā)送給上位機(jī)開始接下一頁Y左、右端側(cè)向定位缸到位？母線槽縱向到位？NNY兩個檢測頭回原點左右端側(cè)向定位缸退回檢測臺縱向定位缸退回檢測平臺移送電機(jī)啟動包裝臺移送電機(jī)啟動包裝臺縱向定位缸升起母線槽離開檢測平臺后檢測平臺移送電機(jī)停轉(zhuǎn)母線槽到達(dá)包裝平臺后包裝臺移送電機(jī)停轉(zhuǎn)發(fā)信給上位機(jī)啟動貼標(biāo)機(jī)貼標(biāo)貼標(biāo)結(jié)束后，母線槽包裝上升氣缸升起

10、延時，包裝包裝臺縱向定位缸退回母線槽包裝上升缸退回結(jié) 束接上一頁圖1-5 下位機(jī)的控制過程 第二章 氣壓傳動系統(tǒng)設(shè)計與計算2.1氣壓傳動控制對象2.2 選擇傳動和控制方案 （續(xù)）2.3總氣壓傳動回路系統(tǒng)設(shè)計氣動執(zhí)行元件是以壓縮空氣為工作介質(zhì)，將氣體能量轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的能量轉(zhuǎn)化裝置。執(zhí)行元件分為實現(xiàn)直線運動的氣壓缸和實現(xiàn)回轉(zhuǎn)和擺動運動的氣動馬達(dá)兩類。氣缸按結(jié)構(gòu)特征分類如下：單作用氣缸活塞式膜片式無活塞式仿生氣動“肌腱”仿生單活塞雙活塞有活塞桿無活塞桿單出桿雙出桿雙作用單作用雙作用無桿氣缸磁性氣缸 繩索氣缸串聯(lián)并聯(lián)多位氣缸增力氣缸單出桿雙出桿平膜片 滾動膜片 皮囊選擇控制元件控制元件是用來調(diào)節(jié)和控制

11、壓縮空氣的壓力、流量和流動方向，以便使執(zhí)行機(jī)構(gòu)按要求的程序和性能工作。控制元件分為壓力控制閥、方向控制閥、流量控制閥和邏輯元件。（1）壓力控制閥 壓力控制閥可分為減壓閥、溢流閥和順序閥。為了使氣源裝置內(nèi)的壓力氣體減壓到每套裝置實際需要的壓力，我們系統(tǒng)中采用了減壓閥。減壓閥的特點是將較高的輸入壓力調(diào)到規(guī)定的輸出壓力，并能保持輸出壓力穩(wěn)定，不受空氣流量變化及氣源壓力波動的影響。減壓閥調(diào)壓方式有直動式和先導(dǎo)式兩種。在減壓閥調(diào)壓方式的選擇上，我們選擇了直動式調(diào)壓閥。所謂直動式就是借助彈簧力直接操作的調(diào)壓方式，這種方式適合減壓閥直徑小于，輸出壓力在范圍內(nèi)。所謂先導(dǎo)圖2-2 減壓閥式就是用預(yù)先調(diào)整好的氣壓

12、來代替直動式調(diào)壓彈簧進(jìn)行調(diào)壓。圖2-2所示為減壓閥的職能符號。 （2）方向控制閥 方向控制閥可分為單向閥和換向閥兩種。為了使氣流只沿著一個方向流動，氣流在一個方向流動，而在相反的方向上完全關(guān)閉。圖2-3所示為單向閥的職能符號。 圖2-4所示為職能（3）流量控制閥 流量控制閥可分為單向節(jié)流閥、先導(dǎo)式速度控制閥、行程節(jié)流閥和排氣節(jié)流閥。圖2-5 單向節(jié)流閥1-節(jié)流閥 2-單向閥為了能夠調(diào)節(jié)氣缸活塞的移動速度，我們設(shè)計的系統(tǒng)中采用了單向節(jié)流閥。圖2-5所示為單向節(jié)流閥的職能符號。當(dāng)氣流由流動時，經(jīng)節(jié)流閥1節(jié)流；而反向由流動時，單向閥2打開，不受節(jié)流閥的影響。 選擇氣壓發(fā)生裝置與輔助元件圖2-6 氣壓

13、發(fā)生裝置與輔助元件1-霧化器 2-氣源氣壓發(fā)生裝置即能源元件，它是獲得壓縮空氣的裝置，其主體部分是空氣壓縮機(jī)，它將原動機(jī)供給的機(jī)械能轉(zhuǎn)化成氣體的壓力能。本氣壓傳動系統(tǒng)的壓縮空氣是由工廠空壓站提供的 氣壓發(fā)生裝置與輔助元件的職能符號如圖2-6所示。 總氣壓回路由八個分氣壓回路組成，如圖2-7所示。2.4測量頭動作控制氣壓傳動回路設(shè)計與計算1 2 3 4 5 6 7 8圖2-7 總氣壓回路1、2測量頭動作控制氣壓傳動回路；3、4測量頭橫向定位裝置氣壓傳動回路；5測量臺縱向定位裝置氣壓傳動回路；6包裝臺縱向定位裝置氣壓傳動回路；7、8包裝臺升降機(jī)構(gòu)氣壓傳動回路；。，取負(fù)載 按標(biāo)準(zhǔn)取。 按標(biāo)準(zhǔn)取。氣壓

14、缸無桿腔（無活塞桿的腔）的面積（）： （）：，由此得進(jìn)入無桿腔的流量（）：此處刪減NNNNNNNNNNNNNNNN字 需要整套設(shè)計請聯(lián)系q：99872184。 取最大流量。根據(jù)氣壓系統(tǒng)管道內(nèi)允許流速推薦值，選擇流速（） 根據(jù)的計算公式 取。 系列中為普通緩沖氣缸，為無緩沖氣缸，為無緩沖雙向調(diào)速氣缸。根據(jù)系統(tǒng)計算的結(jié)果，選用氣缸型號為，內(nèi)徑為，桿徑為，尺寸為。，即。，管接頭連接螺紋，管子壁厚，推薦管道通過流量。單向節(jié)流閥單向節(jié)流閥型號為，通徑為，聯(lián)結(jié)螺紋為。，公稱通徑，聯(lián)結(jié)螺紋為。 ，公稱通徑為，接口螺紋為。，二位四通直動滑閥式電磁控制閥，單電控型，公稱通徑為。，公稱通徑，接管為，最高工作壓力，

15、起霧流量為。2.8氣缸設(shè)計 第三章 電路設(shè)計3.1步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路設(shè)計 母線槽自動控制系統(tǒng)的運動機(jī)構(gòu)是步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動的，結(jié)合朱靜同學(xué)設(shè)計的下位機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計一個介于步進(jìn)電機(jī)與控制系統(tǒng)的驅(qū)動電路。步進(jìn)電機(jī)的工作方式以轉(zhuǎn)動一個齒距所用的相數(shù)來表示。選定步進(jìn)電機(jī)與控制系統(tǒng)之間的驅(qū)動電路。選定步進(jìn)電機(jī)為五相，工作節(jié)拍為十拍，即AB-ABC-BC-BCD-CD-CDE-DE-DEA-EA-EAB。按上述方式電機(jī)通電，步進(jìn)電機(jī)正向轉(zhuǎn)動。反之，如果通電方向與上述方式相反，步進(jìn)電機(jī)反向轉(zhuǎn)動?？梢姡竭M(jìn)電機(jī)的方向控制與內(nèi)部繞組的通電順序有關(guān)。步進(jìn)電機(jī)相序分配分軟件環(huán)行分配器和硬件環(huán)行分配器。本設(shè)計選擇硬件環(huán)行分配

16、。而功率器件選用電壓型的VMOS管。步進(jìn)電機(jī)的工作控制框圖如圖3-1所示，在圖中脈沖分配回路產(chǎn)生步進(jìn)電機(jī)工作方式所需的各相脈沖信號，功率放大電路對脈沖分配回路輸出的弱信號進(jìn)行放大，產(chǎn)生電機(jī)工作所需的激磁電流。圖3-1 步進(jìn)電機(jī)的工作控制框圖選用89C2051作為環(huán)形分配器，電路比較簡單，硬件成本，并且可以根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)的需要靈活地改變步進(jìn)電機(jī)的控制方式。步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行單元，能夠快速的啟停、精確的定位。如圖3-2所示，89C2051的P1.7、P1.6、P1.5、P1.4、P1.3口通過光電耦合器分別與步進(jìn)電機(jī)的E相、D相、C相、B相、A相驅(qū)動電路接口相連接， P3.2口、P3.3口采用第二功能

17、INT0（外部中斷0）、INT1（外部中斷1），接收系統(tǒng)產(chǎn)生的正轉(zhuǎn)（CW）、反轉(zhuǎn)（CCW）脈沖信號。圖32 步進(jìn)電機(jī)相序分配電路驅(qū)動電路的作用主要是將步進(jìn)脈沖信號經(jīng)功率放大，驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動。因此，驅(qū)動電路設(shè)計的優(yōu)劣，將直接影響到電路性能的可靠性和步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性，同時也影響到數(shù)控系統(tǒng)的成本。在目前的驅(qū)動電路中，有相當(dāng)一部分驅(qū)動電路是采用大功率晶體管驅(qū)動電路。大功率晶體管式一種電流型的器件，存在零點飄移。隨著溫度升高，電流越大，溫度越高，越容易燒壞，價格也較高，電路也較復(fù)雜，已開始逐步地淘汰，取而代之的是場效應(yīng)管。場效應(yīng)管同晶體管相比，它是一種電壓型控制元件，幾乎沒有柵極電流，輸入電阻很高，

18、抗輻射能力強(qiáng)，熱穩(wěn)定性能好，具有零漂移溫度系數(shù)的工作點，漏極電流不隨溫度變化，噪聲也比晶體管小，已越來越多地用于步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路。本文研制了一種以VMOS管為功率放大器的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路，如圖3-3所示。這種電路同原電路相比，線路簡單，成本低，頻率好，電機(jī)運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，效率高，力矩大，噪聲小。電路輸出波形如圖3-4所示。當(dāng)脈沖信號出現(xiàn)時，接通高壓U2，T1、T2導(dǎo)通，電機(jī)繞組電流迅速上升，到達(dá)額定值時，經(jīng)電壓比較器，使T1時而截止，時而導(dǎo)通，電流一直被斬在額定值附近。當(dāng)脈沖信號消失時，T1、T2截止，電機(jī)繞組中的反電勢通過D5、C1、D2放電回路泄放，相當(dāng)于在繞組上加了一負(fù)電源，使電流下降速率提高

19、，故該電路電流上升快，下降也快，高頻特性好，電流被恒定在額定值附近，電機(jī)運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。3.2控制信號接口電路設(shè)計輸出為低電平，光電耦合器導(dǎo)通，,三極管T導(dǎo)通，中間繼電器得電，KM開關(guān)閉合，電磁閥線圈DT得電；輸出為高電平，光電耦合器截止，,三極管T截止，中間繼電器失電，KM開關(guān)斷開，電磁閥線圈DT失電。圖35中的二極管是起保護(hù)電路的作用。光耦輸入端為高電平時，三極管截止，中間繼電器兩端會有反相的電壓，電流通過二極管和中間繼電器泄放掉，起到了保護(hù)電路的作用圖3-3步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路圖3-4斬波恒流驅(qū)動電路輸出波形當(dāng)壓力繼電器動作后，開關(guān)S閉合，輸入為低電平，光電耦合器導(dǎo)通，輸入便產(chǎn)生一個低電平，給朱靜

20、設(shè)計的電路部分發(fā)出信號，從而控制其它動作。圖3-6 壓力繼電器控制信號輸入接口電路第四章 結(jié) 論在這次的畢業(yè)設(shè)計里主要做了以下工作：1.母線槽技術(shù)參數(shù)自動檢測線運動機(jī)構(gòu)控制氣壓傳動系統(tǒng)設(shè)計2.步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路設(shè)計與控制信號接口電路設(shè)計在母線槽技術(shù)參數(shù)自動檢測線運動機(jī)構(gòu)控制氣壓傳動系統(tǒng)設(shè)計部分，通過對CAD的深入學(xué)習(xí)，掌握了CAD軟件并用CAD軟件繪制了各部分氣壓傳動的回路圖、氣缸的裝配圖。在步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路設(shè)計以及控制信號接口電路設(shè)計這部分，通過對PROTEL的深入學(xué)習(xí)，掌握了PROTEL軟件并用PROTEL軟件繪制了步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路、控制信號接口電路。母線槽的主要技術(shù)參數(shù)是指絕緣強(qiáng)度和導(dǎo)線電阻。這兩個技術(shù)參數(shù)的檢測，目前在國內(nèi)還是由人工完成，其自動檢測技術(shù)在國內(nèi)還是個空白。檢測員手動控制測頭定位去檢測母線槽的絕緣強(qiáng)度和電阻。手動定位很容易帶來由于定位不準(zhǔn)確而產(chǎn)生的操作誤差，這與我們對母線槽