鋰錳扣式電池測(cè)厚機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上河 北 工 業(yè) 大 學(xué)畢 業(yè) 論 文作 者： 楊帆 學(xué) 號(hào)： 學(xué) 院： 機(jī)械工程學(xué)院 系(專業(yè))： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 題 目： 鋰錳扣式電池測(cè)厚機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 指導(dǎo)者： 孫立新 教授 評(píng)閱者： 2010年6月1日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中文摘要鋰錳扣式電池測(cè)厚機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要：介紹了一種新型Li/MnO2 扣式電池厚度檢測(cè)與廢品篩選系統(tǒng), 對(duì)總體設(shè)計(jì)方案和元器件選型進(jìn)行了論述。提出以PLC（CP1HXA40DT-D）為核心, 位移傳感器為主要電器元件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制功能的方案。同時(shí)對(duì)電池測(cè)厚系統(tǒng)的工作原理、控制軟件的實(shí)現(xiàn)方案。它的主要要求為：裝有電池的電池盤到達(dá)檢測(cè)位，傳

2、感器檢測(cè)，并且剔除廢品電池；自動(dòng)完成各個(gè)動(dòng)作，并具有故障報(bào)警功能；各動(dòng)作應(yīng)具有單動(dòng)功能，以便于調(diào)試等。本設(shè)計(jì)完成了控制系統(tǒng)原理圖、接線圖及控制柜接線圖的繪制，編制了PLC程序。經(jīng)仿真調(diào)試已經(jīng)表明，本系統(tǒng)的效果良好。關(guān)鍵詞： 鋰錳扣式電池 測(cè)厚機(jī) 控制系統(tǒng)專心-專注-專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）外文摘要Title：The Design of Li/MnO2 Button Battery Thickness Measurement Machine control systemAbstract:This paper discusses with the system of the thickness mea

3、surement of Li/MnO2 Button Battery, and also the function 0f culling wasters . It expatiates the design principles and the process of selecting component, and it brings forward an intact project that based on the PLC and stepper motors .This paper illuminates the working principles and the controlli

4、ng function of the system .It requires that: the tray filled with cells locates in testing area, the sensors measures the thickness of all the cells, the cupula picks up the uneligible ones, ring alarms when there is any malfunction. It need every part to act solely，in order to make it easy to debug

5、. The design of the control system includes drawings about the principles of controlling, wiring diagrams about controlling and cabinet，and also the PLC program. It has shown that the system can act well through the simulation process.Keywords：Li/MnO2 Button Battery Thickness Measurement Machine Con

6、trol system目 次1 引言隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展, 小型、微型電子產(chǎn)品越來(lái)越多。Li/MnO2 扣式電池憑借其良好的性價(jià)比、優(yōu)越的電性能和儲(chǔ)存性能, 得到廣泛地應(yīng)用。在我國(guó), 電池的產(chǎn)量和應(yīng)用市場(chǎng)越來(lái)越大, 但高端電池卻相對(duì)較少, 制造技術(shù)也較落后。其原因一是工藝技術(shù)落后, 二是制造裝備落后, 二者均與先進(jìn)國(guó)家存在較大差距。迅速提高電池工藝技術(shù)和制造裝備的水平, 縮小與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距, 是必須面對(duì)的一個(gè)迫切的任務(wù)。1.1 國(guó)內(nèi)Li/MnO2 扣式電池現(xiàn)狀及主要問(wèn)題在Li/MnO2 扣式電池生產(chǎn)制造過(guò)程中, 厚度檢測(cè)是影響電池性能的重要因素。厚度超高, 生產(chǎn)出來(lái)的電池可能是雙鋰片或電池

7、在以后的放電過(guò)程中會(huì)漏液。厚度過(guò)低, 生產(chǎn)出來(lái)的電池就有可能短路。目前大多數(shù)廠家采用的產(chǎn)品檢測(cè)方法是人工使用卡尺抽樣測(cè)量。這樣很難保證每一個(gè)電池都是合格品, 尤其是采用機(jī)器化成批量生產(chǎn)時(shí), 就會(huì)有很多不合格的電池流入到市場(chǎng)。人工檢測(cè)不僅工人的勞動(dòng)量大, 重復(fù)單調(diào)的工作環(huán)境很容易使工人疲勞。另外由于檢測(cè)人員的不同, 電池很難達(dá)到一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。使用卡尺采用的是接觸式測(cè)量, 這樣電池在檢測(cè)過(guò)程中就會(huì)瞬時(shí)短路, 從而影響電池的性能。這些對(duì)電池產(chǎn)品的進(jìn)一步發(fā)展都是不利的?；谶@種情況, 本文提出了采用自動(dòng)化非接觸式檢測(cè)方法對(duì)扣式電池進(jìn)行檢測(cè), 并對(duì)電池測(cè)厚的控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究。11.2 繼電器接觸器控

8、制系統(tǒng)與PLC控制系統(tǒng)繼電接觸器控制和PLC控制是兩種重要的電氣控制技術(shù)。繼電接觸器控制系統(tǒng)和PLC控制系統(tǒng)各有其優(yōu)缺點(diǎn)。繼電接觸器控制系統(tǒng)主要用于簡(jiǎn)單的電氣控制系統(tǒng)中，而PLC控制系統(tǒng)則用于相對(duì)較復(fù)雜的控制回路中，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的簡(jiǎn)便連接，根據(jù)實(shí)際要求自動(dòng)控制設(shè)備按程序運(yùn)行。繼電接觸器控制系統(tǒng)在簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)中經(jīng)濟(jì)性方面明顯優(yōu)于PLC控制系統(tǒng)，在不太重要的場(chǎng)合可以考慮使用。而可靠性方面PLC控制系統(tǒng)則明顯優(yōu)于繼電接觸器系統(tǒng)。隨著PLC的大量生產(chǎn)和技術(shù)水平的提高，它的價(jià)格將會(huì)達(dá)到合理的水平，PLC的使用將逐步增加，其應(yīng)用范圍也會(huì)越來(lái)越廣。2電氣控制技術(shù)應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各行各業(yè)。電氣控制技術(shù)的發(fā)展，是隨

9、著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展、生產(chǎn)工藝的不斷改進(jìn)和電氣控制裝置的日新月易而迅速發(fā)展的。從最早的手動(dòng)控制發(fā)展到自動(dòng)控制，從簡(jiǎn)單的控制設(shè)備發(fā)展到復(fù)雜的控制系統(tǒng)，直至發(fā)展到今天，應(yīng)用還相當(dāng)廣泛的傳統(tǒng)有觸點(diǎn)的硬接線繼電器-接觸器控制系統(tǒng)，都是許多先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展成果。傳統(tǒng)控制繼電器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、維修方便等優(yōu)點(diǎn)，因此廣泛應(yīng)用于各類機(jī)床和機(jī)械設(shè)備中。采用它不但可以方便地實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化，而且還可以實(shí)現(xiàn)集中控制和遠(yuǎn)距離控制。但是，這也隨之帶來(lái)一些問(wèn)題，如絕大多數(shù)控制繼電器都是在長(zhǎng)期磨損和疲勞工作條件下進(jìn)行的，容易損壞。而且繼電器的觸點(diǎn)容易產(chǎn)生電弧，甚至?xí)墼谝黄甬a(chǎn)生誤操作，引起嚴(yán)重的后果。再者，對(duì)一個(gè)

10、具體使用的裝有上百個(gè)繼電器的設(shè)備，其控制柜將會(huì)非常龐大而笨重。在全負(fù)荷運(yùn)載的情況下，繼電器將產(chǎn)生大量的熱及噪聲，同時(shí)也消耗了大量電能。并且繼電器控制系統(tǒng)必須是手工接線、安裝，如果有簡(jiǎn)單的改動(dòng)，也需要花費(fèi)大量時(shí)間及人力和物力去改制、安裝和調(diào)試，從而造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失?？删幊炭刂破饕泽w積小功能強(qiáng)著稱，它不但可以很容易地完成順序邏輯、運(yùn)動(dòng)控制、定時(shí)控制、計(jì)數(shù)控制、數(shù)字運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理等功能，而且可以通過(guò)輸入輸出接口建立與各類生產(chǎn)機(jī)械數(shù)字量和模擬量的聯(lián)系，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制。特別是現(xiàn)在，由于信息、網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的到來(lái)，擴(kuò)展了PLC的功能，使其具有很強(qiáng)的聯(lián)網(wǎng)通訊能力，從而更廣泛地應(yīng)用于眾多行業(yè)。傳統(tǒng)的繼

11、電-接觸器控制系統(tǒng)，是由輸入設(shè)備、控制線路和輸出設(shè)備等部分組成，它是一種有物理器件連接而成的控制系統(tǒng)。PLC的梯形圖雖與繼電器-接觸器控制電路相似，但其控制元器件和工作方式是不一樣的，主要區(qū)別有以下幾個(gè)方面。1.元器件不同：繼電器-接觸器控制電路是由各種硬件低壓電器組成，而PLC的梯形圖中輸入繼電器、輸出繼電器、輔助繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等軟繼電器是由軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)的，并非真實(shí)的硬件繼電器。2.工作方式不同：繼電器-接觸器控制電路工作時(shí)，電路中硬件繼電器都處于受控狀態(tài)，凡符合條件吸合的硬件繼電器都同時(shí)處于吸合狀態(tài)，受各種約束條件不應(yīng)吸合的硬件繼電器都同時(shí)處于斷開(kāi)狀態(tài)。PLC的梯形圖中軟件繼電器都處

12、于周期性循環(huán)掃描工作狀態(tài)，受同一條件制約的各個(gè)軟件繼電器的動(dòng)作順序取決于程序掃描順序。3.元件觸點(diǎn)數(shù)量不同：硬件繼電器的觸點(diǎn)數(shù)量有限，一般只有48對(duì)，而PLC梯形圖中軟件繼電器的觸點(diǎn)數(shù)量在編程時(shí)可無(wú)限次使用，可常開(kāi)常閉。4.控制電路實(shí)施方式不同：繼電器-接觸器控制電路是通過(guò)各種繼電器之間接線來(lái)完成，控制功能固定，當(dāng)要修改控制功能時(shí)必須重新接線。PLC控制電路由軟件編程來(lái)實(shí)施，可以靈活變化和在線修改。可編程控制器作為一種通用的工業(yè)控制器，目前，已在國(guó)內(nèi)外都已得到了廣泛地應(yīng)用，它幾乎可用于所有的工業(yè)領(lǐng)域。它們利用最基本的邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)等功能進(jìn)行邏輯控制，取代了傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于

13、高精機(jī)床、印刷機(jī)、自動(dòng)化裝配生產(chǎn)線、電動(dòng)流水線及電梯等的控制。除此之外它還成功地應(yīng)用到機(jī)械、冶金、石油、化工、紡織、交通、電力、軍事等各個(gè)領(lǐng)域，并取得了可觀的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。特別是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，使得可編程控制器更加智能化，功能更強(qiáng)大，整體性能更高，它必將以代表當(dāng)今電氣控制技術(shù)的世界先進(jìn)水平的身份，真正成為繼電器-接觸器控制系統(tǒng)的替代品。31.3 接近開(kāi)關(guān)簡(jiǎn)介接近開(kāi)關(guān)也是一種傳感器，具有傳感器的性能。接近開(kāi)關(guān)具有使用壽命長(zhǎng)、工作可靠、重復(fù)定位精度高、頻率響應(yīng)快、無(wú)機(jī)械磨損、無(wú)火花、無(wú)噪音、抗振能力強(qiáng)、具有防水、防振、耐腐蝕等特點(diǎn)。因此到目前為止，接近開(kāi)關(guān)的應(yīng)用范圍日益廣泛，其自身的發(fā)展也極

14、其迅速。按外型可分為:圓柱型、方型、溝型、穿孔(貫通)型和分離型。按供電方式可分為:直流型和交流型。按輸出型式又可分為:直流兩線制、直流三線制、直流四線制、交流兩線制和交流三線制。41.3.1 電感式接近開(kāi)關(guān)電感式接近開(kāi)關(guān)（GDKG）屬于一種有開(kāi)關(guān)量輸出的位置傳感器，它由LC高頻振蕩器、信號(hào)觸發(fā)器和開(kāi)關(guān)放大器組成。振蕩電路的線圈產(chǎn)生高頻交流磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)經(jīng)由傳感器的感應(yīng)面釋放出來(lái)。當(dāng)有金屬物體接近這個(gè)能產(chǎn)生電磁場(chǎng)的振蕩感應(yīng)頭時(shí)，就會(huì)使該金屬物體內(nèi)部產(chǎn)生渦流，這個(gè)渦流反作用于接近開(kāi)關(guān)，使接近開(kāi)關(guān)振蕩能力衰減，內(nèi)部電路的參數(shù)發(fā)生變化，當(dāng)信號(hào)觸發(fā)器探測(cè)到這一衰減現(xiàn)象時(shí)，便把它轉(zhuǎn)換成開(kāi)關(guān)電信號(hào)。由此識(shí)別

15、出有無(wú)金屬物體接近開(kāi)關(guān)，進(jìn)而控制開(kāi)關(guān)的通斷。這種接近開(kāi)關(guān)所能檢測(cè)的物體必須是金屬物體。1.3.2 電容式接近開(kāi)關(guān)電容式接近開(kāi)關(guān)亦屬于一種具有開(kāi)關(guān)量輸出的位置傳感器。它的測(cè)頭通常是構(gòu)成電容器的一個(gè)極板，而另一個(gè)極板是被測(cè)物體本身，當(dāng)物體移向接近開(kāi)關(guān)時(shí)，物體和接近開(kāi)關(guān)的介電常數(shù)a發(fā)生變化，等效電容跟著變化，從而使得測(cè)頭相連的電路狀態(tài)也隨之發(fā)生變化，由此便可控制開(kāi)關(guān)的接通和關(guān)斷。這種接近開(kāi)關(guān)的檢測(cè)物體，并不只限于金屬導(dǎo)體，也可以是絕緣的液體或粉狀物體，在檢測(cè)較低介電常數(shù)a的物體時(shí)，可以順時(shí)針調(diào)節(jié)多圈電位器（位于開(kāi)關(guān)后部）來(lái)增加感應(yīng)靈敏度，一般調(diào)節(jié)電位器使電容式的接近開(kāi)關(guān)在0.70.8Sn（Sn為電容

16、式接近開(kāi)關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)距離）的位置動(dòng)作。1.3.3 霍爾式接近開(kāi)關(guān)霍爾接近開(kāi)關(guān)是磁性接近開(kāi)關(guān)中的一種，具有無(wú)觸點(diǎn)、低功耗、長(zhǎng)使用壽命、響應(yīng)頻率高等特點(diǎn)，內(nèi)部采用環(huán)氧樹(shù)脂封灌制成一體化結(jié)構(gòu)，所以能在各類惡劣環(huán)境下可靠地工作。它可應(yīng)用于接近開(kāi)關(guān)、壓力開(kāi)關(guān)、里程表等，它是一種新型的電器配件?；魻柺介_(kāi)關(guān)比電感式開(kāi)關(guān)響應(yīng)頻率高，它用磁鋼觸發(fā)，電感式用導(dǎo)磁金屬觸發(fā)，霍爾式開(kāi)關(guān)感應(yīng)距離除了與傳感器本身性能有關(guān)外，還與所選磁鋼磁場(chǎng)強(qiáng)度有關(guān)。1.3.4 磁性接近開(kāi)關(guān)磁性接近開(kāi)關(guān)能以細(xì)小的開(kāi)關(guān)體積達(dá)到最大的檢測(cè)距離。它能檢測(cè)磁性物體（一般為永久磁鐵），然后產(chǎn)生觸發(fā)開(kāi)關(guān)信號(hào)輸出。由于磁場(chǎng)能通過(guò)很多非磁性物體，所以此觸

17、發(fā)過(guò)程并不一定需要把目標(biāo)物體直接靠近磁性接近開(kāi)關(guān)的感應(yīng)面，而是通過(guò)磁性導(dǎo)體（如鐵）把磁場(chǎng)傳送至遠(yuǎn)距離。因此，磁性接近開(kāi)關(guān)的消耗功率由于永久磁鐵的接近而增加，信號(hào)觸發(fā)器被啟動(dòng)產(chǎn)生輸出信號(hào)。它有廣泛的應(yīng)用，如：可以通過(guò)塑膠容器或?qū)Ч軄?lái)對(duì)物體進(jìn)行檢測(cè)；高溫環(huán)境的物體檢測(cè)；物料的分辨系統(tǒng)；用磁石辨認(rèn)代碼等。51.3.5 光纖式傳感器光纖傳感技術(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)，是國(guó)家“十五”重點(diǎn)支持發(fā)展的信息產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。因此光纖技術(shù)在很多方面都有很大的應(yīng)用。1.3.6 光電導(dǎo)開(kāi)關(guān)光電導(dǎo)開(kāi)關(guān)(PCSS)是由光敏半

18、導(dǎo)體材料作為芯片的一類光電轉(zhuǎn)換器件。開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，易組成陣列工作，能在高偏置電場(chǎng)下工作，具有壓縮高功率脈沖的能力。6與傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)換器件(如：火花隙開(kāi)關(guān)、機(jī)械開(kāi)關(guān)、系統(tǒng)斷路器等)相比，PCSS擁有轉(zhuǎn)換速度高、脈沖上升沿抖動(dòng)小、耐高壓、抗電磁干擾等優(yōu)良特性。7GaAs等-族半導(dǎo)體材料制作的PCSS導(dǎo)通時(shí)存在鎖定(lock-on)現(xiàn)象，其機(jī)理尚未完全了解。1975年Auston提出光電導(dǎo)原理后，Si材料最先用于制作PCSS。8隨著對(duì)光電導(dǎo)開(kāi)關(guān)研究的深入，GaAs和SiC等具有更高電子遷移率、暗態(tài)電阻率的材料逐漸代替了Si。光電導(dǎo)開(kāi)關(guān)存在兩種工作模式：線性模式與非線性模式9。線性模式下開(kāi)關(guān)電導(dǎo)率

19、取決于激勵(lì)光源的能量，兩者近似為線性關(guān)系。非線性模式下光脈沖僅起觸發(fā)作用，激勵(lì)光源能量比線性模式中的光能低23個(gè)數(shù)量級(jí)，開(kāi)關(guān)電導(dǎo)率依靠材料內(nèi)部的載流子高倍增機(jī)制維持。衡量光電導(dǎo)開(kāi)關(guān)性能的參數(shù)主要有輸出脈沖寬度、使用壽命等，見(jiàn)表1-1。光導(dǎo)開(kāi)關(guān)的每種參數(shù)具體值與其應(yīng)用領(lǐng)域有關(guān)，表中給出了各項(xiàng)參數(shù)對(duì)應(yīng)的數(shù)值范圍。表1-1 光導(dǎo)開(kāi)關(guān)參數(shù)表SiC光導(dǎo)開(kāi)關(guān)也存在不足。SiC開(kāi)關(guān)只能工作在線性模式，需要mJ量級(jí)的觸發(fā)光源，使整個(gè)系統(tǒng)的體積和能耗相對(duì)較大。同時(shí)，SiC開(kāi)關(guān)的工藝實(shí)現(xiàn)有一定難度，特別是制作歐姆接觸時(shí)較難達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。目前歐美國(guó)家科研機(jī)構(gòu)開(kāi)展了相關(guān)研究工作，制作的樣品為縱向結(jié)構(gòu)。101.4 傳感器簡(jiǎn)

20、介位移傳感器又稱為線性傳感器，電位器式位移傳感器它通過(guò)電位器元件將機(jī)械位移轉(zhuǎn)換成與之成線性或任意函數(shù)關(guān)系的電阻或電壓輸出。普通直線電位器和圓形電位器都可分別用作直線位移和角位移傳感器。但是，為實(shí)現(xiàn)測(cè)量位移目的而設(shè)計(jì)的電位器，要求在位移變化和電阻變化之間有一個(gè)確定關(guān)系。電位器式位移傳感器的可動(dòng)電刷與被測(cè)物體相連。物體的位移引起電位器移動(dòng)端的電阻變化。阻值的變化量反映了位移的量值，阻值的增加還是減小則表明了位移的方向。通常在電位器上通以電源電壓，以把電阻變化轉(zhuǎn)換為電壓輸出。線繞式電位器由于其電刷移動(dòng)時(shí)電阻以匝電阻為階梯而變化，其輸出特性亦呈階梯形。如果這種位移傳感器在伺服系統(tǒng)中用作位移反饋元件，則

21、過(guò)大的階躍電壓會(huì)引起系統(tǒng)振蕩。因此在電位器的制作中應(yīng)盡量減小每匝的電阻值。電位器式傳感器的另一個(gè)主要缺點(diǎn)是易磨損。它的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，輸出信號(hào)大，使用方便，價(jià)格低廉。 霍耳式位移傳感器 它的測(cè)量原理是保持霍耳元件（見(jiàn)半導(dǎo)體磁敏元件）的激勵(lì)電流不變，并使其在一個(gè)梯度均勻的磁場(chǎng)中移動(dòng)，則所移動(dòng)的位移正比于輸出的霍耳電勢(shì)。磁場(chǎng)梯度越大，靈敏度越高；梯度變化越均勻,霍耳電勢(shì)與位移的關(guān)系越接近于線性。霍耳式位移傳感器的慣性小、頻響高、工作可靠、壽命長(zhǎng)，因此常用于將各種非電量轉(zhuǎn)換成位移后再進(jìn)行測(cè)量的場(chǎng)合。 光電式位移傳感器 它根據(jù)被測(cè)對(duì)象阻擋光通量的多少來(lái)測(cè)量對(duì)象的位移或幾何尺寸。特點(diǎn)是屬于非接觸式測(cè)量

22、，并可進(jìn)行連續(xù)測(cè)量。光電式位移傳感器常用于連續(xù)測(cè)量線材直徑或在帶材邊緣位置控制系統(tǒng)中用作邊緣位置傳感器。電渦流傳感器能靜態(tài)和動(dòng)態(tài)地非接觸、高線性度、高分辨力地測(cè)量被測(cè)金屬導(dǎo)體距探頭表面的距離。它是一種非接觸的線性化計(jì)量工具。電渦流傳感器能準(zhǔn)確測(cè)量被測(cè)體（必須是金屬導(dǎo)體）與探頭端面之間靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的相對(duì)位移變化。在高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械和往復(fù)式運(yùn)動(dòng)機(jī)械的狀態(tài)分析，振動(dòng)研究、分析測(cè)量中，對(duì)非接觸的高精度振動(dòng)、位移信號(hào)，能連續(xù)準(zhǔn)確地采集到轉(zhuǎn)子振動(dòng)狀態(tài)的多種參數(shù)。如軸的徑向振動(dòng)、振幅以及軸向位置。從轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)、軸承學(xué)的理論上分析，大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，主要取決于其核心轉(zhuǎn)軸，而電渦流傳感器，能直接非接觸測(cè)量轉(zhuǎn)軸的

23、狀態(tài)，對(duì)諸如轉(zhuǎn)子的不平衡、不對(duì)中、軸承磨損、軸裂紋及發(fā)生摩擦等機(jī)械問(wèn)題的早期判定，可提供關(guān)鍵的信息。電渦流傳感器以其長(zhǎng)期工作可靠性好、測(cè)量范圍寬、靈敏度高、分辨率高、響應(yīng)速度快、抗干擾力強(qiáng)、不受油污等介質(zhì)的影響、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，在大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)的在線監(jiān)測(cè)與故障診斷中得到廣泛應(yīng)用。2 總體方案的確定2.1 課題前期研究過(guò)程中遇到的問(wèn)題、解決方法2.1.1 分析過(guò)程因處于本科階段，剛拿到課題不知從何下手，后經(jīng)孫老師指導(dǎo)才知道拿到一個(gè)課題后應(yīng)先分析該課題的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及本課題研究的意義，接著仔細(xì)分析該課題所涉及的主要技術(shù)現(xiàn)狀及趨勢(shì)，然后根據(jù)本課題的要求仔細(xì)分析該系統(tǒng)的工藝過(guò)程并制定總體方案。2.

24、1.2 分析方法在做前期報(bào)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(shí)現(xiàn)的功能及相應(yīng)技術(shù)，而后再將系統(tǒng)分開(kāi)去研究單個(gè)控制元件，只有這樣才能更加清楚的認(rèn)識(shí)所研究的問(wèn)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(jì)是系統(tǒng)設(shè)計(jì)，不同以往遇到的簡(jiǎn)單問(wèn)題，因此需查閱大量的資料，我們可以從網(wǎng)絡(luò)或圖書(shū)館查閱，必要時(shí)一定要向老師請(qǐng)教。2.2 動(dòng)作要求裝有20個(gè)電池的電池盤到達(dá)檢測(cè)臺(tái)邊緣后自動(dòng)停止，并送至檢測(cè)臺(tái)由傳感器進(jìn)行檢測(cè)，然后吸盤將廢品剔除，同時(shí)分開(kāi)含廢品和不含廢品的電池盤，各動(dòng)作要求自動(dòng)完成。整套系統(tǒng)具有故障報(bào)警功能，且各氣缸要求具有單動(dòng)功能，以便進(jìn)行調(diào)試。

25、2.3 工藝流程確定2.3.1 系統(tǒng)的主要工作過(guò)程按下啟動(dòng)按鈕后窄皮帶電機(jī)啟動(dòng)，料滿后擋料板抬起推料氣缸動(dòng)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(dòng)，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(dòng)，將料運(yùn)走，槽壓板壓下。起始位缺料后，供料斗自動(dòng)上料，還有報(bào)警裝置等。2.3.2 流程圖本控制系統(tǒng)的動(dòng)作流程如圖2-1所示。2.4 控制系統(tǒng)初步框圖由上述動(dòng)作流程圖知要用到一個(gè)光電開(kāi)關(guān)、四個(gè)氣缸（兩個(gè)二級(jí)氣缸、兩個(gè)氣缸）?？刂葡到y(tǒng)初步框圖如圖2-2。是啟動(dòng)同步帶機(jī)啟動(dòng)電池盤檢測(cè)開(kāi)關(guān)

26、動(dòng)作同步帶電機(jī)停止主二級(jí)氣缸推至中位傳感器檢測(cè)是否含有廢品主電機(jī)動(dòng)作將吸盤移至電池盤正上方吸盤氣缸動(dòng)作吸盤真空設(shè)備動(dòng)作吸盤壓力開(kāi)關(guān)動(dòng)作吸盤電機(jī)動(dòng)作副二級(jí)氣缸回起始位置主二級(jí)氣缸至終位否復(fù)位主二級(jí)導(dǎo)軌回到起始位副二級(jí)氣缸至終位圖2-1 鋰錳扣式電池測(cè)厚機(jī)控制系統(tǒng)動(dòng)作流程圖圖2-2 控制系統(tǒng)初步框圖2.5 課題工作進(jìn)度安排工作進(jìn)度安排如表2-1所示。表2-1 工作進(jìn)度安排表起訖時(shí)間工作內(nèi)容2009-11-1選 題 階 段2010-4-1前 期 報(bào) 告2010-5-10中 期 報(bào) 告2010-5-10中 期 報(bào) 告2010-5-30設(shè)計(jì)（論文）初稿2010-6-4設(shè)計(jì)（論文）定稿2010-6-10成

27、果評(píng)審和成績(jī)管理2010-6-16評(píng) 優(yōu) 階 段3 元器件的選型3.1 PLC的選擇PLC(Programmable Logic Controller)是可編程邏輯控制器的縮寫(xiě)。它是一種以微處理器為核心，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、電器控制技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通訊技術(shù)而發(fā)展起來(lái)的一種新型、通用的自動(dòng)控制裝置。經(jīng)過(guò)20多年的工業(yè)應(yīng)用，PLC特點(diǎn)已越來(lái)越為廣大業(yè)界人士認(rèn)識(shí)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(dòng)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(gè)方向發(fā)展:一是向超小型專用化和低價(jià)格方向發(fā)展;另是向高速多功能和分布式自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)方向發(fā)展。11不同

28、的控制及檢測(cè)元件都有各自不同的特點(diǎn)及使用場(chǎng)合，因此在使用時(shí)應(yīng)根據(jù)其特點(diǎn)合理選擇，實(shí)現(xiàn)所需的功能。3.1.1 對(duì)輸入/輸出點(diǎn)的選擇1.輸入輸出點(diǎn)數(shù)計(jì)算輸入輸出點(diǎn)數(shù)計(jì)算如表3-1所示，由表可知共需輸入點(diǎn)16個(gè)，輸出點(diǎn)25個(gè)。2.要選擇的PLC的輸入輸出點(diǎn)數(shù)應(yīng)按實(shí)際所需總點(diǎn)數(shù)的1520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47-50。3.1.2 對(duì)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(jià)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(shí)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(gè)（三臺(tái)步進(jìn)

29、電機(jī)一臺(tái)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(gè)左右、輸出端口大約10個(gè)左右（不包含三臺(tái)步進(jìn)電機(jī)端口），通過(guò)對(duì)上述資料的分析及實(shí)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?？删幊炭刂破鱏YSMAC CP1H是用于實(shí)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，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(wàn)

30、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CP1HXA40DR-A表3-1 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(jí)氣缸磁性開(kāi)關(guān)60吸盤氣缸磁性開(kāi)關(guān)20檢測(cè)臺(tái)氣缸磁性開(kāi)關(guān)20電池盤到位檢測(cè)開(kāi)關(guān)10啟動(dòng)按鈕10停止按鈕10急停按鈕10二級(jí)氣缸單動(dòng)40吸盤氣缸單動(dòng)10檢測(cè)臺(tái)氣缸單動(dòng)10吸盤壓力開(kāi)關(guān)10步進(jìn)電機(jī)脈沖輸出06二級(jí)氣缸輸出04吸盤氣缸輸出01檢測(cè)臺(tái)氣缸輸出01指示燈02傳送帶電機(jī)01氣缸卡住報(bào)警燈04蜂鳴器輸出01吸盤電磁閥04 CP1HXA40DR-A特性（如表3-2）CP1HXA40DR-A

31、功能CPU 單元本體，可實(shí)現(xiàn)高速計(jì)數(shù)器4 軸、脈沖輸出4 軸。通過(guò)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3-2 PLC特性單元型號(hào)CP1HXA40DR-A（繼電器輸出）電源AC 100240V 50/60 Hz程序容量20K 步最大輸入輸出點(diǎn)數(shù)*1320 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(jì)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Ver.1.0 及以下：2 軸100kHz、2 軸30kHz單元版本Ver.1.1 及以上：4 軸100kHz內(nèi)置模擬輸出

32、模擬電壓/電流輸入：4 點(diǎn)模擬電壓/電流輸出：2 點(diǎn)通過(guò)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）。通過(guò)安裝選件板，可進(jìn)行RS-232C 通信或RS-422A/485通信（PT、條形碼閱讀器、變頻器等的連接用）。通過(guò)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(duì)每個(gè)輸入接點(diǎn)，通過(guò)PLC 系統(tǒng)的設(shè)定來(lái)選擇是否在通用輸入、輸入中斷、脈沖接收、高速計(jì)數(shù)器中的任何一個(gè)狀態(tài)下使用。此外，對(duì)每個(gè)輸出接點(diǎn)，通過(guò)指令來(lái)選擇是否在通用輸出、脈沖輸出、PWM 輸出中的任何一個(gè)狀態(tài)下使用。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

33、，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。 各部分名稱及規(guī)格（見(jiàn)圖3.1）4.擴(kuò)展I/O單元CP1H 能夠連接CPM1A 系列的擴(kuò)展單元。能連接的臺(tái)數(shù)含CPM1A擴(kuò)展I/O單元最多為7 臺(tái)。但是，模擬輸入單元（CPM1A-AD041）、模擬輸出單元（CPM1A-DA041）、（溫度調(diào)節(jié)單元CPM1A-TS002/102）中因?yàn)檩斎肜^電器區(qū)域占有4 CH，當(dāng)包含這些單元時(shí)，要減少可分接的臺(tái)數(shù)。 模擬輸入單元CPM1A-AD041每1 臺(tái)單元可以有模擬輸入4 點(diǎn)的模擬輸入。模擬輸入的信號(hào)量程是05V/15V/010V/1

34、010V/020mA/420mA。分辨率為1/6000。在15V/420mA 量程可使用斷線檢測(cè)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(gè)單元。圖3.1 CP1H CPU 單元 模擬輸出單元CPM1A-DA041可通過(guò)1 臺(tái)單元輸出4 點(diǎn)的模擬輸出。模擬輸出的信號(hào)量程是15V/010V/1010V/020mA/420mA。模擬輸出單元占有4CH 的輸出通道，因此最多可連接3 個(gè)單元。 模擬輸入輸出單元 CPM1A-MAD01MAD01，每1 臺(tái)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(hào)量程為010V/15V/420mA，分辨率為1/2

35、56。15V/420mA 量程可以使用斷線檢測(cè)的功能。模擬輸出信號(hào)量程為010V/1010V/420mA。分辨率為010V/420mA 時(shí)為1/256，1010V 時(shí)為1/512。由于測(cè)厚機(jī)需輸入端口17個(gè)外加八個(gè)模擬輸入端口，輸出端口有27個(gè)其中6個(gè)脈沖輸出口；該P(yáng)LC含有模擬輸入端口有24點(diǎn)，輸出端口16個(gè)。因此需附加40點(diǎn)擴(kuò)展I/O單元（CPM1A-40EDT）3.2 接近開(kāi)關(guān)的選擇電感式接近開(kāi)關(guān)能識(shí)別出有無(wú)金屬物體接近開(kāi)關(guān)，進(jìn)而控制開(kāi)關(guān)的通或斷。這種接近開(kāi)關(guān)所能檢測(cè)的物體必須是金屬物體。電容式接近開(kāi)關(guān)的檢測(cè)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(kāi)關(guān)能以細(xì)小的開(kāi)關(guān)

36、體積達(dá)到最大的檢測(cè)距離。它能檢測(cè)磁性物體（一般為永久磁鐵），然后產(chǎn)生觸發(fā)開(kāi)關(guān)信號(hào)輸出?；魻柦咏_(kāi)關(guān)是磁性接近開(kāi)關(guān)中的一種，具有無(wú)觸電、低功耗、長(zhǎng)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(cè)各種材質(zhì)的物體，比其他類型的接近開(kāi)開(kāi)關(guān)檢測(cè)的范圍大。由于受機(jī)械結(jié)構(gòu)及被測(cè)物體材質(zhì)和結(jié)構(gòu)的限制電池盤到位檢測(cè)開(kāi)關(guān)采用光電開(kāi)關(guān)較好。電池盤到位檢測(cè)開(kāi)關(guān)可以安裝在側(cè)面，本來(lái)打算采用電容式接近開(kāi)關(guān)，可由于安裝不便，最終決定采用光電開(kāi)關(guān)。氣缸上的開(kāi)關(guān)擇選磁性開(kāi)關(guān)。1. 光電開(kāi)關(guān)的選擇選擇OMRO

37、N放大器內(nèi)藏型光電開(kāi)關(guān)（小型）型號(hào)E3Z（見(jiàn)圖3.2）。圖3.2 E3Z圖片由于其擁有不受現(xiàn)場(chǎng)、設(shè)置環(huán)境的影響；增強(qiáng)了生產(chǎn)線的高度可靠性；實(shí)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(hào)到控制器控制電機(jī)使其停止。E3Z光電開(kāi)關(guān)主體如表3-3由于傳送帶的寬度為175180mm之間可以考慮采用回歸反射型的光電開(kāi)關(guān)，由于PNP型主要輸出到歐洲而設(shè)計(jì)的，因此選擇NPN型的光電開(kāi)關(guān)可選型號(hào)E3Z-R61或E3Z-R66。性能規(guī)格如表3-4表3-3 E3Z光電開(kāi)關(guān)主體檢測(cè)方式連接方式檢測(cè)距離型號(hào)NPN輸出PNP輸出對(duì)射型導(dǎo)線引出式15m型號(hào)E3Z-T6

38、1型號(hào)E3Z-T81接插件型號(hào)E3Z-T66型號(hào)E3Z-T86回歸反射型（帶反射板）導(dǎo)線引出式100mm4m型號(hào)E3Z-R61型號(hào)E3Z-R81接插件型號(hào)E3Z-R66型號(hào)E3Z-R86擴(kuò)散反射型導(dǎo)線引出式5100mm（廣視野）型號(hào)E3Z-D61型號(hào)E3Z-D81接插件型號(hào)E3Z-D66型號(hào)E3Z-D86導(dǎo)線引出式1m型號(hào)E3Z-D62型號(hào)E3Z-D82接插件型號(hào)E3Z-D67型號(hào)E3Z-D87線路圖如圖3.3圖3.3 線路圖2.磁性開(kāi)關(guān)的選擇因有兩個(gè)一級(jí)氣缸和兩個(gè)二級(jí)氣缸，所以需要10個(gè)磁性開(kāi)關(guān)，均用W5系列的，舌簧磁性開(kāi)關(guān)，環(huán)帶安裝(直接出線)，導(dǎo)線長(zhǎng)度為0.5m(標(biāo)準(zhǔn))。3.3 濾波器的

39、選擇為安全起見(jiàn)，在開(kāi)關(guān)電源處各加一個(gè)電源濾波器，濾波器選為：220V電壓，3A電流。型號(hào)ZYH-EL-3A。具有良好的共模、差模衰減性；有較小的泄漏電流；能有效地抑制線與線，線與地之間的EMI噪聲干擾；體積小，重量輕，價(jià)格低廉且能夠快速連接等特點(diǎn)。其實(shí)物如圖3.4，性能規(guī)格如表3-5所示。電路圖如圖3-4，外形尺寸圖如圖3-9。表3-4 光電開(kāi)關(guān)性能規(guī)格表種類NPN輸出型型號(hào)E3Z-R61電源電壓DC12-24V 波動(dòng)（P-P）10%以下消耗電流30mA以下輸出NPN開(kāi)路集電極晶體管，最大流入電流：100mA應(yīng)答時(shí)間動(dòng)作、復(fù)位：各1ms以下工作狀態(tài)指示燈動(dòng)作表示燈（橙色）、安定表示燈（綠色）圖

40、3.4 濾波器圖片、表3-5 濾波器性能規(guī)格表圖3.5 ZYH-EL3A電路圖圖3.6 ZYH-EL3A外形尺寸3.4 位移傳感器的選擇該傳感器用于檢測(cè)電池的厚度，如果選用接觸式傳感器要對(duì)扣式電池表面劃傷，損害其美觀性，因此選用非接觸式的位移傳感器。非接觸式傳感器有電渦流位移傳感器、電容式位移傳感器、霍爾式位移傳感器、超聲波位移傳感器以及激光位移傳感器。電渦流位移傳感器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易于進(jìn)行非接觸式的連續(xù)測(cè)量，其靈敏度高，適用性強(qiáng)，價(jià)格較低，因此選用電渦流位移傳感器電渦流傳感器的基本原理：前置器中高頻振蕩電流通過(guò)延伸電纜流入探頭線圈，在探頭頭部的線圈中產(chǎn)生交變的磁場(chǎng)。當(dāng)被測(cè)金屬體靠近這一磁場(chǎng)，則

41、在此金屬表面產(chǎn)生感應(yīng)電流，與此同時(shí)該電渦流場(chǎng)也產(chǎn)生一個(gè)方向與頭部線圈方向相反的交變磁場(chǎng)，由于其反作用，使頭部線圈高頻電流的幅度和相位得到改變（線圈的有效阻抗），這一變化與金屬體磁導(dǎo)率、電導(dǎo)率、線圈的幾何形狀、幾何尺寸、電流頻率以及頭部線圈到金屬導(dǎo)體表面的距離等參數(shù)有關(guān)。通常假定金屬導(dǎo)體材質(zhì)均勻且性能是線性和各項(xiàng)同性，則線圈和金屬導(dǎo)體系統(tǒng)的物理性質(zhì)可由金屬導(dǎo)體的電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率、尺寸因子、頭部體線圈與金屬導(dǎo)體表面的距離D、電流強(qiáng)度I和頻率參數(shù)來(lái)描述。則線圈特征阻抗可用Z=F(, , , D, I, )函數(shù)來(lái)表示。通常我們能做到控制, , , I, 這幾個(gè)參數(shù)在一定范圍內(nèi)不變，則線圈的特征阻抗Z就成

42、為距離D的單值函數(shù)，雖然它整個(gè)函數(shù)是一非線性的，其函數(shù)特征為“S”型曲線，但可以選取它近似為線性的一段。于此，通過(guò)前置器電子線路的處理，將線圈阻抗Z的變化，即頭部體線圈與金屬導(dǎo)體的距離D的變化轉(zhuǎn)化成電壓或電流的變化。輸出信號(hào)的大小隨探頭到被測(cè)體表面之間的間距而變化，電渦流傳感器就是根據(jù)這一原理實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬物體的位移、振動(dòng)等參數(shù)的測(cè)量其工作過(guò)程是：當(dāng)被測(cè)金屬與探頭之間的距離發(fā)生變化時(shí)，探頭中線圈的Q值也發(fā)生變化，Q值的變化引起振蕩電壓幅度的變化，而這個(gè)隨距離變化的振蕩電壓經(jīng)過(guò)檢波、濾波、線性補(bǔ)償、放大歸一處理轉(zhuǎn)化成電壓（電流）變化，最終完成機(jī)械位移(間隙)轉(zhuǎn)換成電壓（電流）。由上所述，電渦流傳感器

43、工作系統(tǒng)中被測(cè)體可看作傳感器系統(tǒng)的一半，即一個(gè)電渦流位移傳感器的性能與被測(cè)體有關(guān)。選用德國(guó)米依電渦流位移傳感器，型號(hào)eddyNCDT 3010-U3測(cè)量距離可選6mm可使其調(diào)節(jié)范圍較大。3.5 氣缸配用電磁閥的選擇及計(jì)算由于本設(shè)計(jì)采用的四個(gè)氣缸是小直徑的氣缸，選用與其配套的電磁閥是：VJ3000、VJ5000、SY3000和VZ1000等系列電磁閥。各種電磁閥的性能參數(shù)如表3-7所示。功耗計(jì)算：從表3-6中選擇SY3000型，功率0.55W，接電方式為L(zhǎng)型插座，圖3.7為其實(shí)物的圖片。因此電流為：I=0.55/24=23Ma圖3.7 SY3000電磁閥表3-6 電磁閥性能參數(shù)表名稱標(biāo)準(zhǔn)電壓功率

44、消耗過(guò)壓抑制燈指示燈接電方式VJ3000DC12V、24V1W/1.2W（帶有指示燈）二極管發(fā)光二極管直接出線式(G)M型插座式(M)VJ5000（新）DC12V、24V1W/1.2W（帶有指示燈）二極管發(fā)光二極管直接出線式(G)L型插座式(L)VZ1000DC12V、24VAC110、220V1.8W/2.1W（帶有指示燈）啟動(dòng)4.5VA，持續(xù)3.5VA二極管壓敏電阻發(fā)光二極管氖燈直接出線式(G)M型插座式(M)SY3000（新）DC12V、24VAC110V0.5W/0.55W（帶有指示燈）1W/1.1W（帶有指示燈）二極管壓敏電阻發(fā)光二極管氖燈直接出線式(G)L型插座式(L)3.6 低壓

45、斷路器的選擇1.四極斷路器的應(yīng)用四極斷路器用于電源的進(jìn)線端，雙電源切換用的斷路器；負(fù)載極大不平衡和舞臺(tái)調(diào)光及電子元件數(shù)量多的場(chǎng)所以及漏電保護(hù)裝置中。2.四極斷路器的選用目前市場(chǎng)供應(yīng)的四極斷路器有N極不裝過(guò)電流脫扣器；N極裝過(guò)電流脫扣器。這兩類斷路器的選用原則是：在絕大多數(shù)采用Y-yno聯(lián)接的配電變壓器供電情況下，由于其N線電流被限制在<25%的額定電流內(nèi)負(fù)載基本平衡，N線的截面積等于相線導(dǎo)體截面積時(shí)，可選用N極不帶過(guò)電流脫扣器，對(duì)于TN-C系統(tǒng)，要求采用中性線始終連通不斷的四極斷路器。16低壓斷路器的分類一、按照結(jié)構(gòu)，低壓斷路器可分為框架式和塑料外殼式兩種：1.框架式斷路器所有結(jié)構(gòu)元件都

46、裝在同一框架或底板上，可有較多結(jié)構(gòu)變化方式和較多類型脫扣器，一般大容量斷路器多采用框架式結(jié)構(gòu)。2.塑料外殼式斷路器所有結(jié)構(gòu)元件都裝在一個(gè)塑料外殼內(nèi)，結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，一般小容量斷路器多采用塑料外殼式結(jié)構(gòu)。二、按用途，低壓斷路器可分為：1.導(dǎo)線保護(hù)用斷路器。主要用于照明線路和保護(hù)家用電器，額定電流在6125安范圍內(nèi)。2.配電用斷路器。在低壓配電系統(tǒng)中作過(guò)載、短路、欠電壓保護(hù)之用，也可用作電路的不頻繁操作，額定電流一般為2004000安。3.電動(dòng)機(jī)保護(hù)用斷路器。在不頻繁操作場(chǎng)合，用于操作和保護(hù)電動(dòng)機(jī)，額定電流一般為663安。4.漏電保護(hù)斷路器。主要用于防止漏電，保護(hù)人身安全，額定電流多在63安以下

47、。三、按性能，低壓斷路器可分為普通式和限流式兩種。限流式斷路器一般具有特殊結(jié)構(gòu)的觸頭系統(tǒng)，當(dāng)短路電流通過(guò)時(shí)，觸頭在電動(dòng)力作用下分開(kāi)而提前呈現(xiàn)電弧，利用電弧電阻來(lái)快速限制短路電流的增長(zhǎng)。限流式斷路器比普通斷路器有較大的開(kāi)斷能力，并能快速限制短路電流對(duì)被保護(hù)線路的電動(dòng)力和熱效應(yīng)的作用。低壓斷路器有較強(qiáng)的分?jǐn)嗪徒油ǘ搪冯娏鞯哪芰?，額定電流為100安的塑料外殼式斷路器，短路通斷能力約為12千安，而限流式斷路器則可達(dá)30千安。123.6.1 主斷路器1.0.35A/220V（100W）皮帶電機(jī)一個(gè)。2.0.4A/12V步進(jìn)電機(jī)（4.8W）一個(gè)。3.可編程控制器開(kāi)關(guān)電源功耗14.4W。4.開(kāi)關(guān)電源100W

48、。5.0.55W電磁閥11個(gè)。則主斷路器型號(hào)為：C65N-D10A/4P3.6.2 可編程控制器線路斷路器1.可編程控制器的開(kāi)關(guān)電源消耗功率14.4W，電流估算為：0.6A。2.輸入、輸出開(kāi)關(guān)電源100W，電流估算為：100/220=0.45A。總電流估算為：1.05A?？蛇x用額定電流較大的斷路器，可編程控制器斷路器：C65N-D4A/2P3.6.3 低壓斷路器外形尺寸選用施耐德的C65N小型短路器，用在開(kāi)關(guān)電源、PLC電源單元和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元前。其外形尺寸如圖3.8所示。 圖3.8 C65N小型短路器外形尺寸圖3.7 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的選型已選定的步進(jìn)電機(jī)型號(hào)為YK364A，所以選用與之相配

49、套的驅(qū)動(dòng)器YKA3606MA。YKA3606MA驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)三相混合式步進(jìn)電機(jī)，該驅(qū)動(dòng)器采用原裝進(jìn)口模塊，實(shí)現(xiàn)高頻斬波，恒流驅(qū)動(dòng)，具有很強(qiáng)的抗干擾性、高頻性能好、起動(dòng)頻率高、控制信號(hào)與內(nèi)部信號(hào)實(shí)現(xiàn)光電隔離、電流可調(diào)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行平穩(wěn)、可靠性好、噪聲小。自投放市場(chǎng)以來(lái)，深受用戶歡迎，特別是在醫(yī)療設(shè)備、機(jī)器人、儀器儀表、POS機(jī)、雕刻機(jī)、票據(jù)打印機(jī)、工業(yè)標(biāo)記打印機(jī)、半導(dǎo)體擴(kuò)散爐等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，此驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能優(yōu)良，價(jià)格優(yōu)惠。3.7.1 YKA3606MA驅(qū)動(dòng)器特點(diǎn)1 驅(qū)動(dòng)電流從0.2A /相5.8A /相連續(xù)可調(diào) 。2 具有過(guò)熱保護(hù)，過(guò)流、電壓過(guò)低保護(hù)。3 步進(jìn)脈沖停：超過(guò)100ms時(shí)，

50、線圈電流自動(dòng)減半，減小了許多場(chǎng)合的電機(jī)過(guò)熱。4 雙極恒流斬波方式，使得相同的電機(jī)可以輸出更大的速度和功率5 光電隔離信號(hào)輸入/輸出6. 設(shè)有6檔等角度恒力矩細(xì)分，最高分辨率60000步/轉(zhuǎn)7. 單電源輸入，電壓范圍：DC16-60V3.7.2 驅(qū)動(dòng)器接線示意圖三相混合式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器YKA3606MA接線示意圖如圖3.9所示。3.7.3 端子說(shuō)明1、信號(hào)輸入端PU+：脈沖信號(hào)輸入正端。接+5V供電電源+5V-+24V均可驅(qū)動(dòng)，高于+5V需接限流電阻PU-：脈沖信號(hào)輸入負(fù)端。下降沿有效，每當(dāng)脈沖由高變低時(shí)電機(jī)走一步。輸入電阻220，要求：低電平0-0.5V，高電平4-5V，脈沖寬度2.5S。DR

51、+：電機(jī)方向控制正端。接+5V供電電源+5V-+24V均可驅(qū)動(dòng)，高于+5V需接限流電阻DR-：電機(jī)方向控制負(fù)端。用于改變電機(jī)轉(zhuǎn)向。輸入電阻220，要求：低電平0-0.5V，高電平4-5V，脈沖寬度2.5S。MF+：電機(jī)釋放信號(hào)正端。接+5V供電電源+5V-+24V均可驅(qū)動(dòng)，高于+5V需接限流電阻MF-：電機(jī)釋放信號(hào)負(fù)端。有效（低電平）時(shí)關(guān)斷電機(jī)線圈電流，驅(qū)動(dòng)器停；工作電機(jī)處于有效自由狀態(tài)2、電機(jī)繞組連接：U：連接電機(jī)繞組U相。V：連接電機(jī)繞組V相。W：連接電機(jī)繞組W相。3、工作電壓的連接：+V：連接直流電源正(DC16V-60V)。-V：連接直流電源負(fù)。圖3.9 三相混合式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器YKA

52、3606MA接線示意圖3.7.4 細(xì)分?jǐn)?shù)設(shè)定細(xì)分?jǐn)?shù)是用驅(qū)動(dòng)板上的DIP開(kāi)關(guān)設(shè)定的，只須根據(jù)細(xì)分設(shè)定表上的提示設(shè)定即可。細(xì)分后步進(jìn)電機(jī)步距角按下列方法計(jì)算。步距角=360°/（脈沖數(shù)/轉(zhuǎn)）。例如：一臺(tái)1.8°/8=0.225。細(xì)分設(shè)定表如表3-7所示。表3-7 細(xì)分設(shè)定表3.8 真空壓力開(kāi)關(guān)選型由于在機(jī)械結(jié)構(gòu)中吸盤選用的是SMC ZP04UN，因此壓力開(kāi)關(guān)選用與其配套的ZSE2系列。其性能規(guī)格見(jiàn)表3-8，接線圖見(jiàn)圖3.10表3-8 真空壓力開(kāi)關(guān)能規(guī)格型號(hào)壓力檢測(cè)壓力范圍溫度特性遲滯響應(yīng)時(shí)間供應(yīng)電壓ZSE2-01-15半導(dǎo)體傳感器0-101KPa±3%滿刻度以下3%F

53、.S. (固定)5ms以下DC1224V輸出開(kāi)關(guān)類型指示燈功耗最大壓力溫度范圍集電極開(kāi)路30V最大80mA固態(tài)型導(dǎo)通 on 狀態(tài)亮燈17mA DC24V200KPa0603.9 電源供給元件選型各種元器件功耗計(jì)算1.輸入總功耗計(jì)算所需輸入元件有1個(gè)光電開(kāi)關(guān)、10個(gè)磁性開(kāi)關(guān)，1個(gè)真空壓力開(kāi)關(guān)，共12個(gè)輸入點(diǎn)，故輸入總功耗：0.03X24+0.017X24+0.04X24X10=10.728W2.輸出總功耗計(jì)算所需輸出元件有6個(gè)與氣缸配套的0.55W的電磁閥，6個(gè)2W的LED指示燈和4個(gè)0.55W的控制注膠機(jī)電磁閥。故輸出總功耗：6X0.55+6X2+4X0.55=17.5W經(jīng)計(jì)算，100W的電源

54、足夠給輸入輸出端供電。圖3.10 真空壓力開(kāi)關(guān)接線圖步進(jìn)電機(jī)功率為200W，故1000W的電源足夠給三臺(tái)步進(jìn)電機(jī)供電開(kāi)關(guān)電源選用臺(tái)灣明緯生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)型G1系列的開(kāi)關(guān)電源，因PLC、控制器的輸入輸出點(diǎn)和傳感器的電源均可接24V，所以選用一個(gè)單組輸出的S-100-24給這些元器件供電。步進(jìn)電機(jī)及步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器則采用40V電源。型號(hào)為S-1000-40。技術(shù)參數(shù)分別如表3-10和表3-11。表3-10 S-100-24技術(shù)參數(shù)輸入電壓輸出功率保護(hù)類型尺寸（長(zhǎng)*寬*高）115/230開(kāi)關(guān)切換100/50短路、過(guò)載199*98*38表3-11 S-1000-40技術(shù)參數(shù)輸入電壓輸出功率保護(hù)類型尺寸（長(zhǎng)*寬*高）115/230開(kāi)關(guān)切換1000/500短路、過(guò)載249*148*684 控制柜裝配圖的繪制元器件安裝原則如下：1.組裝前，首先閱讀圖紙及技術(shù)要求。2.檢查產(chǎn)品型號(hào)、元器件型號(hào)、規(guī)格、數(shù)量等與圖紙是否相符。3.檢查元器件有無(wú)損壞。4.必須按圖安裝。5.元器件組裝順序應(yīng)從板前視，由左至右，由上至下。6.同一型號(hào)產(chǎn)品應(yīng)保證組裝一致性。7.面板、門板上的元件中心線的高度應(yīng)符合規(guī)定。8.組裝產(chǎn)品應(yīng)符合以下條件：1操作方便。元器件在操作時(shí)，不應(yīng)受到空間的妨礙，不應(yīng)有觸及帶電