機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)臺(tái)加工單元控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及軟件編程說明書(共53頁(yè))

1、 機(jī)電一體化系統(tǒng)(xtng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書題目(tm)：機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)臺(tái)加工單元控制系統(tǒng)(kn zh x tn)設(shè)計(jì)及軟件編程學(xué)生：張強(qiáng) 班級(jí)：機(jī)072 學(xué)號(hào)：3070211053目錄目 錄機(jī)電(jdin)一體化系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀-21.1定義(dngy)-21.2機(jī)電(jdin)一體化的產(chǎn)生與應(yīng)用 -21.3機(jī)電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀-21.4機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)-3機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)的目的與要求-42.1課程設(shè)計(jì)的目的-42.2課程設(shè)計(jì)的要求-5機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容與任務(wù)-53.1 機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容-53.2 機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)的任務(wù)-6實(shí)驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)加工單元分析及設(shè)計(jì)-64.1機(jī)電一體

2、化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則-64.2機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟-74.3加工單元的設(shè)計(jì)方案-8加工單元的動(dòng)作過程-9加工單元（六站）輸入輸出分配表-10元器件的選型說明-117.1 PLC選型-117.2傳感器選型-137.3電磁繼電器選型-157.4電磁換向閥選型-16八、 加工單元的程序編制-168.1 STEP 7編程軟件簡(jiǎn)介-168.2梯形圖基本編程符號(hào)及其功能-17九、參考文獻(xiàn)-18總結(jié)-19附件1：加工單元程序梯形圖-20附件2：加工單元程序語句表-28前言1前 言自動(dòng)化生產(chǎn)線實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)是專為提高(t go)學(xué)生動(dòng)手能力和實(shí)踐技能而設(shè)計(jì)、生產(chǎn)的一套實(shí)用性實(shí)訓(xùn)設(shè)備。該系統(tǒng)囊括了 HYPERLINK

3、 /z/Search.e?sp=S%E7%94%B5%E6%B0%94%E8%87%AA%E5%8A%A8%E5%8C%96&ch=link t _blank 電氣(dinq)自動(dòng)化等專業(yè)學(xué)習(xí)(xux)中所涉及的諸如 HYPERLINK /z/Search.e?sp=S%E6%9C%BA%E6%A2%B0%E4%BC%A0%E5%8A%A8&ch=link t _blank 機(jī)械傳動(dòng)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、氣電動(dòng)控制、氣動(dòng)控制、PLC控制、 HYPERLINK /z/Search.e?sp=S%E4%BC%A0%E6%84%9F%E5%99%A8&ch=link t _blank 傳感器等多種技術(shù),給學(xué)生

4、提供了一個(gè)典型的把所學(xué) HYPERLINK /z/Search.e?sp=S%E4%B8%93%E4%B8%9A%E7%9F%A5%E8%AF%86&ch=link t _blank 專業(yè)知識(shí)加以綜合應(yīng)用的操作和實(shí)現(xiàn)平臺(tái),使學(xué)生能夠全面掌握和加深理解學(xué)過的知識(shí),提高動(dòng)手能力,以達(dá)到利用所學(xué)專業(yè)知識(shí)解決實(shí)際問題的教學(xué)培養(yǎng)目標(biāo)。一 機(jī)電一體化系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀2一 、機(jī)電(jdin)一體化系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀1.1 定義(dngy)機(jī)電一體化是指在機(jī)構(gòu)的主功能、動(dòng)力功能、信息處理功能和控制功能上引進(jìn)電子技術(shù)，將機(jī)械裝置(zhungzh)與電子化設(shè)計(jì)及軟件結(jié)合起來所構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱。1.2 機(jī)電一體化的產(chǎn)生與

5、應(yīng)用 20世紀(jì)60年代以來，人們利用電子技術(shù)的初步成果來完善機(jī)械產(chǎn)品的性能后，刺激了機(jī)械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合。計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展，為機(jī)電一體化的發(fā)展更進(jìn)一步奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。20世紀(jì)80年代末期，機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品得到了極大發(fā)展。各國(guó)均開始對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品給以很大的關(guān)注和支持，20世紀(jì)90年代后期，開始了機(jī)電一體化技術(shù)向智能化方向邁進(jìn)的新階段，機(jī)電一體化進(jìn)入了深入發(fā)展時(shí)期。光學(xué)、通信技術(shù)等進(jìn)入了機(jī)電一體化，微細(xì)加工技術(shù)也在機(jī)電一體化中展露頭腳，出現(xiàn)了光機(jī)電一體化和微機(jī)電一體化等新分支。我國(guó)從20世紀(jì)80年代開始開展機(jī)電一體化研究和應(yīng)用。取得了一定成果，它的發(fā)展和進(jìn)步依賴

6、并促進(jìn)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。機(jī)電一體化已成為一門有著自身體系的新型學(xué)科，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，還將被賦予新的內(nèi)容。 1.3 機(jī)電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀 第一階段：20世紀(jì)60年代以前，也稱初級(jí)階段。在這一時(shí)期，人們利用電子技術(shù)的初步成果來完善機(jī)械產(chǎn)品的性能。特別是在第二次世界大戰(zhàn)期間，戰(zhàn)爭(zhēng)刺激了機(jī)械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合，這些機(jī)電結(jié)合的軍用技術(shù)，戰(zhàn)后轉(zhuǎn)為民用，對(duì)戰(zhàn)后經(jīng)濟(jì)的恢復(fù)起了積極的作用。那時(shí)研制和開發(fā)從總體上看還處于自發(fā)狀態(tài)。由于當(dāng)時(shí)電子技術(shù)的發(fā)展尚未達(dá)到一定水平，機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)的結(jié)合還不可能廣泛和深入發(fā)展，已經(jīng)開發(fā)的產(chǎn)品也無法大量推廣。 第二階段：20世紀(jì)70年代80年代，可稱為蓬勃發(fā)展階

7、段。這一時(shí)期，計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展，為機(jī)電一體化的發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路和微型計(jì)算機(jī)的迅猛發(fā)展，為機(jī)電一體化的發(fā)展提供了充分的物質(zhì)基礎(chǔ)。 第三階段：20世紀(jì)90年代后期，開始了機(jī)電一體化技術(shù)向智能化方向邁進(jìn)的新階段，機(jī)電一體化進(jìn)入深入發(fā)展時(shí)期。一方面，光學(xué)、通信技術(shù)等進(jìn)入了機(jī)電一體化，微細(xì)加工技術(shù)也在機(jī)電一體化中展露頭腳，出現(xiàn)了光機(jī)電一體化和微機(jī)電一體化等新分支；另一方面對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)的建模設(shè)計(jì)、分析和集成方法、機(jī)電一體化的學(xué)科體系和發(fā)展趨勢(shì)都進(jìn)行了深入研究。同時(shí)，由于人工智能技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及光纖技術(shù)等領(lǐng)域取得的巨大進(jìn)步，更為機(jī)電一體化技術(shù)開辟了發(fā)展

8、的廣闊天地。這些研究，將促使機(jī)電一體化進(jìn)一步建立完整的基礎(chǔ)和逐漸形成完整的科學(xué)體系。我國(guó)是從20世紀(jì)80年代初才開始在這方面研究和應(yīng)用。國(guó)務(wù)院成立了機(jī)電一體化領(lǐng)導(dǎo)小組并將該技術(shù)列為“863計(jì)劃”中。在制定“九五”一 機(jī)電一體化系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀3規(guī)劃和2010年發(fā)展(fzhn)綱要時(shí)充分考慮了國(guó)際上關(guān)于機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向和由此可能帶來的影響。許多大專院校、研究機(jī)構(gòu)及一些大中型企業(yè)對(duì)這一技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用也做了大量的工作，雖然取得了一定成果，但與日本等先進(jìn)國(guó)家相比仍有相當(dāng)差距。 1.4 機(jī)電(jdin)一體化的發(fā)展趨勢(shì) （一）智能化 智能化是21世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要發(fā)展方向。人工智能

9、在機(jī)電一體化建設(shè)者的研究日益得到重視(zhngsh)，機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的智能化就是重要應(yīng)用。這里所說的“智能化”是對(duì)機(jī)器行為的描述，是在控制理論的基礎(chǔ)上，吸收人工智能、運(yùn)籌學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動(dòng)力學(xué)等新思想、新方法，模擬人類智能，使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，以求得到更高的控制目標(biāo)。機(jī)電一體化產(chǎn)品不可能具有與人完全相同的智能。但是，高性能、高速的微處理器使機(jī)電一體化產(chǎn)品賦有低級(jí)智能或人的部分智能。（二）模塊化 模塊化是一項(xiàng)重要而艱巨的工程。由于機(jī)電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、電氣接口、動(dòng)力接口、環(huán)境接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元是

10、一項(xiàng)十分復(fù)雜但又是非常重要的事。如研制集減速、智能調(diào)速、電機(jī)于一體的動(dòng)力單元，具有視覺、圖像處理、識(shí)別和測(cè)距等功能的控制單元，以及各種能完成典型操作的機(jī)械裝置。這樣可利用標(biāo)準(zhǔn)單元迅速開發(fā)出新產(chǎn)品，也可以擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，制定各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，以便各部件、單元的匹配和接口。從電氣產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化帶來的好處可以肯定，無論是對(duì)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)電一體化單元的企業(yè)還是對(duì)生產(chǎn)機(jī)電一體化產(chǎn)品的企業(yè)，規(guī)?；瘜⒔o機(jī)電一體化企業(yè)帶來美好的前程。 （三）網(wǎng)絡(luò)化 計(jì)算機(jī)技術(shù)等的突出成就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起和飛速發(fā)展給科學(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域都帶來了巨大的變革。各種網(wǎng)絡(luò)將全球經(jīng)濟(jì)、生產(chǎn)連成一片，企業(yè)間的競(jìng)爭(zhēng)也將全球化。機(jī)電一體

11、化新產(chǎn)品一旦研制出來，只要其功能獨(dú)到，質(zhì)量可靠，很快就會(huì)暢銷全球。由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾，而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品?，F(xiàn)場(chǎng)總線和局域網(wǎng)技術(shù)使家用電器網(wǎng)絡(luò)化已成大勢(shì)，利用家庭網(wǎng)絡(luò)將各種家用電器連接成以計(jì)算機(jī)為中心的計(jì)算機(jī)集成家電系統(tǒng)，使人們?cè)诩依锓窒砀鞣N高技術(shù)帶來的便利與快樂，因此機(jī)電一體化產(chǎn)品朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展是為大勢(shì)所趨。 （四）微型化 微型化指的是機(jī)電一體化向微型機(jī)器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢(shì)，國(guó)外稱其為微電子機(jī)械系統(tǒng)（MEMS），泛指幾何尺寸不超過1cm的機(jī)電一體化產(chǎn)品，并向微米、納米級(jí)發(fā)展。微機(jī)電一體化產(chǎn)品體積小、耗能少、運(yùn)動(dòng)靈活，具有不可比

12、擬的優(yōu)勢(shì)。微機(jī)電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機(jī)械技術(shù)，微機(jī)電一體化產(chǎn)品的加工采用精細(xì)加工技術(shù)，即超精密技術(shù)，它包括光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)。 （五）綠色(l s)化 工業(yè)(gngy)的發(fā)達(dá)給人們生活帶來了巨大變化。物質(zhì)豐富，生活舒適；另一方面，二 機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)的目的與要求4資源減少，生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重污染。于是人們呼吁保護(hù)環(huán)境資源，回歸自然。綠色產(chǎn)品概念(ginin)在這種呼聲下應(yīng)運(yùn)而生，綠色化是時(shí)代的趨勢(shì)。綠色產(chǎn)品在其設(shè)計(jì)、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環(huán)境保護(hù)和人類健康的要求，對(duì)生態(tài)環(huán)境無害或危害極少，資源利用率極高。設(shè)計(jì)綠色的機(jī)電一體化產(chǎn)品，具有遠(yuǎn)大的發(fā)展前途。機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主

13、要是指使用時(shí)不污染生態(tài)環(huán)境，報(bào)廢后能回收利用。 二 、機(jī)電(jdin)一體化課程設(shè)計(jì)的目的與要求機(jī)電一體化系統(tǒng)的硬件一般由機(jī)械主體部分、傳感器、信息處理、計(jì)算機(jī)及電路部分和執(zhí)行元件(yunjin)等構(gòu)成。數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人、三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、電子稱、郵件自動(dòng)處理機(jī)以及門類繁多的家用自動(dòng)化智能化裝置等都是機(jī)電一體化產(chǎn)品。它們的設(shè)計(jì)內(nèi)容和設(shè)計(jì)方法大同小異，基本上歸納為以下幾個(gè)方面：（1）采用微型計(jì)算機(jī)（包括單片機(jī)）進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、處理和控制。主要考慮計(jì)算機(jī)的選擇或單片機(jī)構(gòu)成電路的選用、接口電路、軟件編制。（2）選用驅(qū)動(dòng)控制電路，對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制。主要考慮電動(dòng)機(jī)的選擇及驅(qū)動(dòng)力矩的計(jì)算及控制電動(dòng)機(jī)電路的

14、設(shè)計(jì)。（3）精密執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。主要考慮數(shù)控機(jī)床工作臺(tái)傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)問題。要弄清機(jī)構(gòu)或機(jī)械執(zhí)行的主要功能（如傳遞運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力、位置控制、微調(diào)、精密定位或高速運(yùn)轉(zhuǎn)等），進(jìn)行力（力矩）、慣性（轉(zhuǎn)動(dòng)慣量）、加（減）速控制和誤差計(jì)算。提出裝配圖和零件加工圖。提出對(duì)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)和計(jì)算機(jī)控制要求。（4） 采用傳感器進(jìn)行反饋控制或作為測(cè)量敏感元件。2.1 課程設(shè)計(jì)的目的機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)是機(jī)電一體化專業(yè)的一門必修課程，是機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，本課程設(shè)計(jì)的目的是使學(xué)生能在傳統(tǒng)機(jī)電產(chǎn)品更新?lián)Q代和新的機(jī)電一體化產(chǎn)品研制開發(fā)領(lǐng)域掌握必要的實(shí)驗(yàn)技能。培養(yǎng)學(xué)生對(duì)機(jī)電一體化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)能力，主要包括以下幾方面：通過課程

15、設(shè)計(jì)，理解機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本知識(shí)；建立正確的設(shè)計(jì)思想；掌握元部件的正確選擇方法(fngf)和特性參數(shù)的實(shí)驗(yàn)方法；學(xué)會(huì)運(yùn)用手冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范等資料；三 機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容與任務(wù)5了解機(jī)電(jdin)一體化系統(tǒng)的基本工作原理和運(yùn)動(dòng)控制方法；能在教師(jiosh)的指導(dǎo)下，運(yùn)用所學(xué)的先修課程的知識(shí)，分析問題、解決問題；2.2 課程設(shè)計(jì)的要求(yoqi)進(jìn)行系統(tǒng)工作原理的學(xué)習(xí)、完成控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)某一具體功能的軟件編程。 總體工作量：（1）1張機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)操作系統(tǒng)裝置的控制系統(tǒng)流程圖。（2）12張機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)操作系統(tǒng)裝置的電器原理圖（包括控制系統(tǒng)原理圖、驅(qū)動(dòng)電路圖）。（3）12張機(jī)電一

16、體化實(shí)訓(xùn)操作系統(tǒng)裝置的氣路原理圖及傳感器布局圖。（4）PLC程序軟件編制。三、機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容與任務(wù)3.1機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容機(jī)電一體化系統(tǒng)的硬件一般包括機(jī)械主體部分、傳感器、信息處理、計(jì)算機(jī)及電路部分和執(zhí)行元件等構(gòu)成。數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人、三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、自動(dòng)檢測(cè)機(jī)、電子稱、自動(dòng)售票機(jī)、自動(dòng)繪圖機(jī)等，都屬于機(jī)電一體化產(chǎn)品。本課程設(shè)計(jì)主要進(jìn)行機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)臺(tái)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，該控制系統(tǒng)由8 個(gè)單元組成：它們是儲(chǔ)料單元、翻轉(zhuǎn)送料單元、尺寸檢測(cè)單元、材質(zhì)檢測(cè)單元、機(jī)械手送料單元、加工單元、搬運(yùn)單元、分檢單元。每個(gè)單元有各自動(dòng)作特點(diǎn)和要求，可成組編程，也可以單元分步編程，其工作任務(wù)是將20 x

17、25 的工件由原料倉(cāng)庫(kù)取出，經(jīng)過質(zhì)量檢測(cè)，材質(zhì)檢測(cè)，然后對(duì)非金屬工件進(jìn)行加工，最后按材料的不同將加工過的工件進(jìn)行分撿。同時(shí)在幾個(gè)工作單元之間配以不同形式的工件傳送裝置最終完成一整套工作及工藝過程。第6站：加工單元?jiǎng)幼鬟^程：當(dāng)工件被送到鎖緊槽后，拉缸向后，將工件鎖緊，然后鉆機(jī)啟動(dòng)，并緩慢下降，當(dāng)?shù)竭_(dá)規(guī)定位置(wi zhi)后鉆機(jī)上升，升至頂端后停轉(zhuǎn)，這時(shí)拉缸復(fù)位向前，并發(fā)出四 試驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)加工單元分析及設(shè)計(jì)6信號(hào)(xnho)，將控制權(quán)移交給下一站。動(dòng)作(dngzu)要求：- 鉆機(jī)(zunj)旋轉(zhuǎn)- 鉆機(jī)上下運(yùn)動(dòng)- 鎖緊槽鎖緊（既拉缸向后）后，鉆機(jī)才能旋轉(zhuǎn)并下降- 鎖緊槽釋放后要發(fā)出一個(gè)信號(hào)給下一站

18、3.2機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)的任務(wù)1.根據(jù)機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)臺(tái)加工單元系統(tǒng)要完成的任務(wù)，擬定工作過程的運(yùn)動(dòng)方案，包括構(gòu)成傳動(dòng)鏈的各個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、各機(jī)構(gòu)需要完成的運(yùn)動(dòng)及各運(yùn)動(dòng)之間的配合等；根據(jù)整個(gè)系統(tǒng)及各單元的工作要求，確定電控系統(tǒng)、氣動(dòng)系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)；合理選擇各元器件的型號(hào)，擬定系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。 2.在上面工作的基礎(chǔ)上，根據(jù)題目?jī)?nèi)容，繪制機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)臺(tái)加工單元的控制系統(tǒng)原理圖、控制系統(tǒng)接線圖、氣路原理圖及傳感器布局圖。3.掌握PLC的編程方法，確定程序功能實(shí)現(xiàn)方法，畫出程序流程圖，完成編程。四、實(shí)驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)加工單元分析及設(shè)計(jì)4.1機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則機(jī)電(jdin)一體化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足以下四個(gè)基本原

19、則：71. 最大限度地滿足工藝流程和控制要求.工藝過程(guchng)的特點(diǎn)及要求是開發(fā)PLC控制系統(tǒng)的主要依據(jù).設(shè)計(jì)前,應(yīng)深入了解儲(chǔ)料系統(tǒng)的工作原理,收集資料,明確控制任務(wù).2. 監(jiān)控參數(shù),精度要求的指標(biāo)以滿足實(shí)際需要為準(zhǔn),不宜過多,過高,力求(lqi)使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單,經(jīng)濟(jì),使用及維修方便,并可降低系統(tǒng)的復(fù)雜性和開發(fā)成本3. 保證控制系統(tǒng)(kn zh x tn)的運(yùn)行安全,穩(wěn)定,可靠.正確進(jìn)行程序調(diào)試,充分考慮環(huán)境條件.選用可靠性性較高的PLC,定期對(duì)PLC進(jìn)行維護(hù)和檢查等都是很總要和必不可少的.4. 考慮到生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn),在選擇PLC容量時(shí),應(yīng)適當(dāng)留有余量.4.2機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)

20、計(jì)步驟與常規(guī)機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方法相比較，機(jī)電一體化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)有著本質(zhì)上的區(qū)別。常規(guī)機(jī)械產(chǎn)品一般是先用單純機(jī)械設(shè)計(jì)的方法構(gòu)思和設(shè)計(jì)，再為這個(gè)純粹的機(jī)械設(shè)計(jì)選配適宜的電氣設(shè)備。這種方法實(shí)際上是面向設(shè)計(jì)者的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。相比之下，機(jī)電一體化的設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)者必須同時(shí)具備各門工程技術(shù)和電子技術(shù)以及自動(dòng)控制等多種技術(shù)，必須綜合運(yùn)用這些技術(shù)來解決設(shè)計(jì)中的問題。機(jī)電一體化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)是面向產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，它要求設(shè)計(jì)者具有綜合能力、視野開闊，具有綜合利用機(jī)械設(shè)計(jì)和電氣控制設(shè)計(jì)方面的知識(shí)和能力，機(jī)電一體化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)通常由多個(gè)環(huán)節(jié)相互配合而構(gòu)成。機(jī)電一體化設(shè)計(jì)的步驟一般分為：(1) 產(chǎn)品可行性研究通過實(shí)際調(diào)查和研究，掌握對(duì)

21、所設(shè)計(jì)產(chǎn)品的市場(chǎng)需求，進(jìn)行可行性論證，確定產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基本方案，其中包括預(yù)測(cè)投資總額、組成部件價(jià)格、產(chǎn)品的性能價(jià)格比以及經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)等。(2) 基本設(shè)計(jì)階段在基本設(shè)計(jì)階段要提出必需的主要技術(shù)，其中包括硬件技術(shù)和軟件技術(shù)兩個(gè)方面。硬件包括產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)元件和控制元件，軟件包括操作系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。在進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，必須提出幾個(gè)方案進(jìn)行比較，從中選出較優(yōu)的方案。(3) 詳細(xì)(xingx)設(shè)計(jì)階段詳細(xì)設(shè)計(jì)包括業(yè)務(wù)分工、程序設(shè)計(jì)、操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、外圍設(shè)備設(shè)計(jì)、總體設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安全保護(hù)設(shè)計(jì)等。在開發(fā)性產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，要擬定產(chǎn)品的各項(xiàng)性能指標(biāo)參數(shù)，通過計(jì)算(j sun)選定所用的設(shè)備，從而進(jìn)一步完成機(jī)

22、構(gòu)設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)和性能設(shè)計(jì)以及控制設(shè)計(jì)等。(4) 實(shí)際運(yùn)行(ynxng)試驗(yàn)這一階段的工作主要包括產(chǎn)品工作性能檢驗(yàn)和改進(jìn)以及產(chǎn)品性能評(píng)價(jià)。產(chǎn)品工作性能檢驗(yàn)的目的是進(jìn)行生產(chǎn)周期和生產(chǎn)率測(cè)定，進(jìn)行故障分析的考察故障時(shí)間等。改進(jìn)是指對(duì)產(chǎn)品存在的問題提出改進(jìn)措施以提高產(chǎn)品的性能。產(chǎn)品的性能評(píng)價(jià)包括技術(shù)評(píng)價(jià)、經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)兩個(gè)方面。這一階段是產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程的總結(jié)階段，目的是通過對(duì)已決定的操作系統(tǒng)的具體使用，檢驗(yàn)其實(shí)際的使用價(jià)值。在機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中，要正確處理好質(zhì)量與成本、市場(chǎng)需求與技術(shù)可能性、長(zhǎng)期發(fā)展和短期利益之間的關(guān)系，在滿足市場(chǎng)需要的前提下，使產(chǎn)品具有足夠的競(jìng)爭(zhēng)力，同時(shí)又要符合當(dāng)前實(shí)際情況和技術(shù)可實(shí)現(xiàn)性

23、，以保證產(chǎn)品獲得最大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。4.3加工單元的設(shè)計(jì)方案 本系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)對(duì)加工單元鉆孔加工整個(gè)工作過程的控制，整個(gè)過程可分為等待工件，模擬鉆孔加工，鉆孔及工件復(fù)位三個(gè)過程。本設(shè)計(jì)中用到了四個(gè)傳感器，分別用于控制鉆頭的行程，檢測(cè)工作臺(tái)是否到位，用戶按下開始建，加工單元進(jìn)入工作運(yùn)行模式。工作時(shí)通過傳感器掃描的信號(hào)來執(zhí)行與之對(duì)應(yīng)的動(dòng)作，狀態(tài)指示燈顯示相應(yīng)的工作狀態(tài)。按下停止鍵，加工單元停止運(yùn)行。加工單元可以模擬鉆孔加工過程，主要組成機(jī)構(gòu)：鉆孔模塊，工作臺(tái)模塊，繼電器。鉆孔模塊鉆孔模塊主要由鉆孔氣缸，鉆孔電機(jī)等組成。鉆孔模塊用于實(shí)現(xiàn)鉆孔加工過程，鉆頭由旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，在鉆孔汽缸的兩端都安裝有

24、磁性開關(guān)，分別用于判斷汽缸運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)極限位置。工作臺(tái)模塊工件工作臺(tái)模塊主要由直線運(yùn)動(dòng)工作臺(tái)，工作臺(tái)固定(gdng)底盤，直線電機(jī)，定位塊，磁性開關(guān)，支架等組成。工作(gngzu)臺(tái)上有鎖緊夾，用于夾緊和放松工件。工作臺(tái)由直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)，汽缸的兩端都安裝有磁性開關(guān)，用于判斷工作臺(tái)的移動(dòng)(ydng)位置，以便進(jìn)行定位控制。繼電器五 加工單元的動(dòng)作過程9繼電器K315控制鉆機(jī)的旋轉(zhuǎn)，K316 負(fù)責(zé)向下(xin xi)一站傳送信號(hào) 工作單元的執(zhí)行機(jī)構(gòu)是氣動(dòng)控制(kngzh)系統(tǒng)，其方向控制閥的控制方式為電磁控制或手動(dòng)控制。各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的邏輯控制功能是通過PLC控制實(shí)現(xiàn)的。設(shè)計(jì)方案：輸入(shr)是指給加工

25、單元輸入各種指令，讓加工單元按照指令來進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)?？刂葡到y(tǒng)有硬件部分和軟件部分。是加工單元自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)的核心。由控制系統(tǒng)來接收輸入的信息，從而控制加工單元執(zhí)行元件執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。加工單元執(zhí)行元件包括旋轉(zhuǎn)電機(jī)，直線電機(jī)，鉆頭氣缸等。其中旋轉(zhuǎn)電機(jī)要用交流伺服驅(qū)動(dòng)器控制，直線電機(jī)需要差分信號(hào)轉(zhuǎn)換版給其脈沖信號(hào)和方向信號(hào)。差分信號(hào)抗干擾能力較強(qiáng)但對(duì)信號(hào)質(zhì)量要求較高：鉆頭氣缸的動(dòng)作是由電磁閥控制的。加工單元上電后由控制系統(tǒng)來給它們以命令，使各執(zhí)行元件完成其相應(yīng)的動(dòng)作。傳感器掃描系統(tǒng)用來判斷加工單元的工作狀態(tài)，并將掃描到的信息反饋給控制系統(tǒng)。五、加工單元的動(dòng)作過程1.第5站把工件放在第6的鎖緊槽后，向六站發(fā)信號(hào)

26、。2.第6站接收到信號(hào)（I0.7）后，同時(shí)接收到第4站傳來的材質(zhì)信號(hào)，若是磁性材料（I0.6）,直接傳給第7站；若是非金屬材料（I0.5），電磁閥K110通電，拉缸鎖緊，夾緊工件，同時(shí)電磁閥換位，驅(qū)動(dòng)拉缸向后移動(dòng)。3.當(dāng)汽缸活塞行至傳感器B110，停止，繼電器K315通電，鉆機(jī)旋轉(zhuǎn)。4.電磁閥K19通電，電磁閥換位，驅(qū)動(dòng)拉缸向下緩慢移動(dòng)。5.當(dāng)汽缸活塞到達(dá)傳感器B28，K19斷電，拉缸上升。6.當(dāng)汽缸到達(dá)傳感器B27，停止，繼電器K315斷電，鉆機(jī)停止。7.繼電器K110斷電，拉缸釋放并驅(qū)動(dòng)活塞復(fù)位，行至傳感器B29，停止。8.延時(shí)，向下一站傳送信號(hào)。六 加工單元（六站）I/O分配表10六 、

27、加工(ji gng)單元（六站）I/O分配表序號(hào)輸入輸出名稱代號(hào)信號(hào)地址名稱代號(hào)信號(hào)地址1啟動(dòng)/停止SA1I0.0鉆機(jī)下降K19Q0.02復(fù)位S1I0.1拉缸鎖緊K110Q0.13單步S2I0.2鉆機(jī)旋轉(zhuǎn)K315Q0.24手動(dòng)/自動(dòng)SA2I0.3向后站傳送K316Q0.35非金屬材料I0.56磁性材料I0.67第五站信號(hào)I0.78鉆機(jī)在高位B27I1.09鉆機(jī)在低位B28I1.110拉缸鎖緊位置B210I1.211拉缸釋放位置B29I1.3七 元器件的選型說明11七、元器件的選型說明(shumng)7.1 PLC選型7.1.1 PLC選型的基本(jbn)方法 PLC選型的基本方法(fngf)可

28、歸納為以下幾點(diǎn)：1.輸入輸出（I/O）點(diǎn)數(shù)的估算I/O點(diǎn)數(shù)估算時(shí)應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔?，通常根?jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，再增加10%20%的可擴(kuò)展余量后，作為輸入輸出點(diǎn)數(shù)估算數(shù)據(jù)。實(shí)際訂貨時(shí)，還需根據(jù)制造廠商PLC的產(chǎn)品特點(diǎn)，對(duì)輸入輸出點(diǎn)數(shù)進(jìn)行圓整。2.存儲(chǔ)器容量的估算存儲(chǔ)器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲(chǔ)單元大小，程序容量是存儲(chǔ)器中用戶應(yīng)用項(xiàng)目使用的存儲(chǔ)單元的大小，因此程序容量小于存儲(chǔ)器容量。設(shè)計(jì)階段，由于用戶應(yīng)用程序還未編制，因此，程序容量在設(shè)計(jì)階段是未知的，需在程序調(diào)試之后才知道。為了設(shè)計(jì)選型時(shí)能對(duì)程序容量有一定估算，通常采用存儲(chǔ)器容量的估算來替代。存儲(chǔ)器內(nèi)存容量的估算沒有固定的公式，許多

29、文獻(xiàn)資料中給出了不同公式，大體上都是按數(shù)字量I/O點(diǎn)數(shù)的1015倍，加上模擬I/O點(diǎn)數(shù)的100倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字?jǐn)?shù)（16位為一個(gè)字），另外再按此數(shù)的25%考慮余量。 3.控制功能的選擇該選擇包括運(yùn)算功能、控制功能、通信功能、編程功能、診斷功能和處理速度等特性的選擇。運(yùn)算功能簡(jiǎn)單PLC的運(yùn)算功能包括邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)和計(jì)數(shù)功能；普通PLC的運(yùn)算功能還包括數(shù)據(jù)移位、比較等運(yùn)算功能；較復(fù)雜運(yùn)算功能有代數(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送等；大型PLC中還有模擬量的PID運(yùn)算和其他高級(jí)運(yùn)算功能。隨著開放系統(tǒng)的出現(xiàn)，目前在PLC中都已具有通信功能，有些產(chǎn)品具有與下位機(jī)的通信，有些產(chǎn)品具有與同位機(jī)或上位機(jī)的通信，有些產(chǎn)品還具

30、有與工廠或企業(yè)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的功能。設(shè)計(jì)選型時(shí)應(yīng)從實(shí)際應(yīng)用的要求出發(fā)，合理選用所需的運(yùn)算功能。大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合，只需要邏輯運(yùn)算和計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)功能，有些應(yīng)用需要數(shù)據(jù)傳送和比較，當(dāng)用七 元器件的選型說明12于模擬量檢測(cè)和控制(kngzh)時(shí)，才使用代數(shù)運(yùn)算，數(shù)值轉(zhuǎn)換和PID運(yùn)算(yn sun)等。要顯示數(shù)據(jù)時(shí)需要譯碼和編碼等運(yùn)算。控制(kngzh)功能控制功能包括PID控制運(yùn)算、前饋補(bǔ)償控制運(yùn)算、比值控制運(yùn)算等，應(yīng)根據(jù)控制要求確定。PLC主要用于順序邏輯控制，因此，大多數(shù)場(chǎng)合常采用單回路或多回路控制器解決模擬量的控制，有時(shí)也采用專用的智能輸入輸出單元完成所需的控制功能，提高PLC的處理速度和節(jié)省存儲(chǔ)器容

31、量。 4. 機(jī)型的選擇PLC按結(jié)構(gòu)分為整體型和模塊型兩類，按應(yīng)用環(huán)境分為現(xiàn)場(chǎng)安裝和控制室安裝兩類；按CPU字長(zhǎng)分為1位、4位、8位、16位、32位、64位等。從應(yīng)用角度出發(fā)，通?？砂纯刂乒δ芑蜉斎胼敵鳇c(diǎn)數(shù)選型。7.1.2加工單元PLC選型依據(jù)加工單元的工作過程，以及輸入和輸出的總點(diǎn)數(shù)，并考慮到I/O點(diǎn)數(shù)估算時(shí)應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔浚ǔ８鶕?jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，再增加10%20%的可擴(kuò)展余量后，作為輸入輸出點(diǎn)數(shù)估算數(shù)據(jù)。實(shí)際訂貨時(shí)，還需根據(jù)制造廠商PLC的產(chǎn)品特點(diǎn)，對(duì)輸入輸出點(diǎn)數(shù)進(jìn)行圓整。結(jié)合儲(chǔ)料單元的輸入輸出點(diǎn)數(shù)少于150個(gè)一下，模擬量少于16個(gè)以下，可以選擇S7-200系列的PLC。本工作臺(tái)有11

32、個(gè)輸入，考慮到余量和工作電壓選一個(gè)CPU224，24DI/16DO。具體參數(shù)：集成14輸入/10輸出共24個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)?？蛇B接7個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展至168路數(shù)字量I/O點(diǎn)或35路模擬量I/O 點(diǎn)。13K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。6個(gè)獨(dú)立的30kHz高速計(jì)數(shù)器，2路獨(dú)立的20kHz高速脈沖輸出，具有PID控制器。1個(gè)RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。供電方式選擇為220VAC。選用STEP 7-MicroWIN V4.0編程軟件進(jìn)行編程。PLC與繼電器得比較：plc是虛擬化、電子化的繼電器控制電路，它把繼電器控制系統(tǒng)里復(fù)雜的實(shí)物線路用虛擬的電子線路

33、來實(shí)現(xiàn)了。而繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中，它實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動(dòng)開關(guān)”。故在電路中七 元器件的選型說明13起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路(dinl)等作用。故而( r)，繼電器控制線路要實(shí)現(xiàn)一個(gè)(y )功能除了輸入和輸出外中間需要大量的實(shí)物元器件來進(jìn)行連接，而plc則節(jié)省了中間元器件，采用軟件的方法來實(shí)現(xiàn)。PLC控制的功能比繼電器控制的多，像模擬量的控制，微積分的控制等等，可以方便的修改程序，改變控制方法和控制對(duì)象，這是繼電器控制的缺點(diǎn)。繼電器控制只能實(shí)現(xiàn)一些簡(jiǎn)單的邏輯控制。繼電器控制

34、系統(tǒng)適用于簡(jiǎn)單一些的邏輯控制，而PLC可以實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的邏輯控制。7.2傳感器選型7.2.1傳感器選型的原則：機(jī)械式行程開關(guān)行程開關(guān)又稱限位開關(guān),可以安裝在相對(duì)靜止的物體(如固定架、門框等，簡(jiǎn)稱靜物)上或者運(yùn)動(dòng)的物體（如行車、門等，簡(jiǎn)稱動(dòng)物）上。當(dāng)動(dòng)物接近靜物時(shí)，開關(guān)的連桿驅(qū)動(dòng)開關(guān)的接點(diǎn)引起閉合的接點(diǎn)分?jǐn)嗷蛘邤嚅_的接點(diǎn)閉合。由開關(guān)接點(diǎn)開、合狀態(tài)的改變?nèi)タ刂齐娐泛蜋C(jī)構(gòu)的動(dòng)作。本系統(tǒng)選擇該種行程開關(guān)用于判斷料板上有無工件。當(dāng)頂桿把工件推送到料板上時(shí)，限位開關(guān)閉合，發(fā)出高電平信號(hào)，第二站來方可取工件。為了便于控制系統(tǒng)采樣和方便接線，行程開關(guān)的觸點(diǎn)電壓為24VDC。反光板反射式光電開關(guān)把發(fā)光器和收光器裝

35、入同一個(gè)裝置內(nèi)，在它的前方裝一塊反光板，利用反射原理完成光電控制作用的稱為反光板反射式（或反射鏡反射式）光電開關(guān)。正常情況下，發(fā)光器發(fā)出的光被反光板反射回來被收光器收到；一旦光路被檢測(cè)物擋住，收光器收不到光時(shí)，光電開關(guān)就動(dòng)作，輸出一個(gè)開關(guān)控制信號(hào)。把一個(gè)光發(fā)射器和一個(gè)接收器面對(duì)面地裝在一個(gè)槽的兩側(cè)的是槽形光電。發(fā)光器能發(fā)出紅外光或可見光，在無阻情況下光接收器能收到光。但當(dāng)被檢測(cè)物體從槽中通過時(shí)，光被遮擋，光電開關(guān)便動(dòng)作。輸出一個(gè)開關(guān)控制信號(hào)，切斷或接通負(fù)載電流，從而完成一次控制動(dòng)作。槽形開關(guān)的檢測(cè)距離因?yàn)槭苷w結(jié)構(gòu)的限制一般只有幾厘米。對(duì)射式光電開光若把發(fā)光器和收光器分離開，就可使檢測(cè)距離加大

36、。由一個(gè)發(fā)光器和一個(gè)收光器組成的光電開關(guān)就稱為(chn wi)以射分離式光電開光，簡(jiǎn)稱對(duì)射式光電開關(guān)。它的檢七 元器件的選型說明14測(cè)距離可達(dá)幾米乃至幾十米。使用時(shí)把發(fā)光器和收光器分別裝在檢測(cè)物通過路徑的兩側(cè)，檢測(cè)物通過時(shí)阻擋光路，收光器就動(dòng)作輸出(shch)一個(gè)開關(guān)控制信號(hào)。反光板反射式光電開關(guān) 把發(fā)光器和收光器裝入同一個(gè)裝置內(nèi)，在它的前方(qinfng)裝一塊反光板，利用反射原理完成光電控制作用的稱為反光板反射(fnsh)式（或反射鏡反射式）光電開關(guān)。正常情況下，發(fā)光器發(fā)出的光被反光板反射回來被收光器收到；一旦光路被檢測(cè)物擋住，收光器收不到光時(shí)，光電開關(guān)就動(dòng)作，輸出一個(gè)開關(guān)控制信號(hào)。擴(kuò)散反

37、射式光電開關(guān) 它的檢測(cè)頭里也裝有一個(gè)發(fā)光器和一個(gè)收光器，但前方?jīng)]有反光板。正常情況下發(fā)光器發(fā)出的光收光器是收不到的；當(dāng)檢測(cè)物通過時(shí)擋住了光，并把光部分反射回來，收光器就收到光信號(hào)，輸出一個(gè)開關(guān)控制信號(hào)。行程開關(guān)行程開關(guān)又稱限位開關(guān),可以安裝在相對(duì)靜止的物體(如固定架、門框等，簡(jiǎn)稱靜物)上或者運(yùn)動(dòng)的物體（如行車、門等，簡(jiǎn)稱動(dòng)物）上。當(dāng)動(dòng)物接近靜物時(shí)，開關(guān)的連桿驅(qū)動(dòng)開關(guān)的接點(diǎn)引起閉合的接點(diǎn)分?jǐn)嗷蛘邤嚅_的接點(diǎn)閉合。由開關(guān)接點(diǎn)開、合狀態(tài)的改變?nèi)タ刂齐娐泛蜋C(jī)構(gòu)的動(dòng)作。電容式接近開關(guān) 電容式接近開關(guān)亦屬于一種具有開關(guān)量輸出的位置傳感器，它的測(cè)量頭通常是構(gòu)成電容器的一個(gè)極板，而另一個(gè)極板是物體的本身，當(dāng)物體

38、移向接近開關(guān)時(shí)，物體和接近開關(guān)的介電常數(shù)發(fā)生變化，使得和測(cè)量頭相連的電路狀態(tài)也隨之發(fā)生變化，由此便可控制開關(guān)的接通和關(guān)斷。這種接近開關(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,在檢測(cè)較低介電常數(shù)的物體時(shí)，可以順時(shí)針調(diào)節(jié)多圈電位器（位于開關(guān)后部）來增加感應(yīng)靈敏度，一般調(diào)節(jié)電位器使電容式的接近開關(guān)在0.7-0.8Sn的位置動(dòng)作。7.2.2加工單元傳感器的選型根據(jù)以上傳感器的工作原理及其工作方式，再參照加工單元的工作原理，選擇傳感器如下：型號(hào)：CHELIC CS-30E 205 氣立可CS系列 適用電壓：DC,AC 4 -240V 適用電流50 - 40mA 接觸型式：常閉式 使用

39、溫度-1060 oC升降(shngjing)氣缸(q n)頂桿的上極限(jxin)和下極限，驅(qū)動(dòng)水平工作臺(tái)的氣缸頂桿的前極限和后極限分別靠?jī)蓚€(gè)電磁感應(yīng)開關(guān)控制，用于檢測(cè)活塞的行程位置，所以選用電容式接近開關(guān)，當(dāng)頂桿到極限位置時(shí)，接觸電容發(fā)生變化，由此控制開關(guān)的通斷。七 元器件的選型說明157.3電磁(dinc)繼電器選型7.3.1電磁繼電器的選型方法(fngf)及其分類電磁繼電器是自動(dòng)控制電路中常用(chn yn)的一種元件。實(shí)際上它是用較小電流控制較大電流的一種自動(dòng)開關(guān)。因此，廣泛應(yīng)用于電子設(shè)備中。電磁繼電器一般由一個(gè)線圈、鐵芯、一組或幾組帶觸點(diǎn)的簧片組成。觸點(diǎn)有動(dòng)觸點(diǎn)和靜觸點(diǎn)之分，在工作過

40、程中能夠動(dòng)作的稱為動(dòng)觸點(diǎn)，不能動(dòng)作的稱為靜觸.當(dāng)線圈通電以后，鐵芯被磁化產(chǎn)生足夠大的電磁力，吸動(dòng)銜鐵并帶動(dòng)簧片，使動(dòng)觸點(diǎn)和靜觸點(diǎn)閉合或分開；當(dāng)線圈斷電后，電磁吸力消失，銜鐵返回原來的位置，動(dòng)觸點(diǎn)和靜觸點(diǎn)又恢復(fù)到原來閉合或分開的狀態(tài)。應(yīng)用時(shí)只要把需要控制的電路接到觸點(diǎn)上，就可利用繼電器達(dá)到控制的目的。繼電器的觸點(diǎn)有三種基本形式：1動(dòng)合型(H型)線圈不通電時(shí)兩觸點(diǎn)是斷開的，通電后，兩個(gè)觸點(diǎn)就閉合。以合字的拼音字頭“H”表示。2動(dòng)斷型(D型)線圈不通電時(shí)兩觸點(diǎn)是閉合的，通電后兩個(gè)觸點(diǎn)就斷開。用斷字的拼音字頭“D”表示。3轉(zhuǎn)換型(Z型)這是觸點(diǎn)組型。這種觸點(diǎn)組共有三個(gè)觸點(diǎn)，即中間是動(dòng)觸點(diǎn)，上下各一個(gè)靜

41、觸點(diǎn)。線圈不通電時(shí)，動(dòng)觸點(diǎn)和其中一個(gè)靜觸點(diǎn)斷開和另一個(gè)閉合，線圈通電后，動(dòng)觸點(diǎn)就移動(dòng)，使原來斷開的成閉合，原來閉合的成斷開狀態(tài)，達(dá)到轉(zhuǎn)換的目的。這樣的觸點(diǎn)組稱為轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)，用“轉(zhuǎn)”字的拼音字頭“Z”表示。7.3.2加工單元電磁繼電器的選型根據(jù)上面?zhèn)鞲衅鞯墓ぷ髟硪约袄^電器的觸點(diǎn)的工作方式，再結(jié)合加工單元要實(shí)現(xiàn)的動(dòng)作方式，得出電磁繼電器的選擇如下:1.控制電路的條件控制電路的電源電壓為220V，能提供的最大電流為10A；被控制電路中相關(guān)元器件的控制電壓為24V；被控電路需要2組H形式的觸點(diǎn)。選用繼電器時(shí),以控制電路的電源電壓可作為選用的依據(jù)?？刂齐娐窇?yīng)能給繼電器提供足夠的工作電流，否則繼電器吸合是

42、不穩(wěn)定的。2.查閱有關(guān)(yugun)資料及使用手冊(cè)確定繼電器的型號(hào)(xngho)和規(guī)格為：型號(hào)(xngho)：HHC68B 觸點(diǎn)形式：1H、1D、1Z 觸點(diǎn)負(fù)載：10A 125VAC 7A 24VDC 八 加工單元的程序編制167A 240VAC 電阻(dinz)：=1000VAC 絕緣電阻：=1000M 環(huán)境溫度：-45+55 機(jī)械壽命：107 電氣壽命：105 額定電壓：DC6220V AC6380V 吸合電壓：DC=75% AC=15% AC=35% 功耗：DC=0.9W AC=1.2W7.4電磁換向閥選型加工單元控制系統(tǒng)借助電磁閥控制氣動(dòng)元件的動(dòng)作過程。利用電磁閥中電磁鐵的吸力推動(dòng)閥芯

43、動(dòng)作實(shí)現(xiàn)回路流通,或者改變方向。這類閥操作方便,布置靈活,易實(shí)現(xiàn)動(dòng)作轉(zhuǎn)換的自動(dòng)化,所以氣動(dòng)部分選用電磁閥而不選用液動(dòng)閥。在工作臺(tái)氣動(dòng)系統(tǒng)中,氣缸的推出與收回,氣體需要換向,所以選用換向閥。氣動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)作時(shí),氣路要接在常開接點(diǎn)上,而且氣缸的推出與收回需要兩個(gè)氣動(dòng)回路,所以選擇二位五通閥。電磁閥工作電壓為24V。綜上所述，最終選擇的型號(hào)為XG 4V210-08單線圈二位五通電磁換向閥，氣控閥，單電控，一端是彈簧復(fù)位，一端是電磁鐵 P 是進(jìn)氣，R和S是排氣 ，A和B是兩個(gè)出氣口，工作壓力： 0.150.8MPa工作溫度： 550最高動(dòng)作頻率：每秒5次標(biāo)準(zhǔn)電壓：DC：24V連接形式：螺紋接口螺紋：G1/

44、4工作介質(zhì)：過濾空氣八、加工單元的程序編制8.1 STEP7編程軟件簡(jiǎn)介STEP 7編程軟件用于西門子系列工控產(chǎn)品包括SIMATIC S7、M7、C7和基于PC的WinAC,是供它們編程、監(jiān)控和參數(shù)設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)工具，是SIMATIC工業(yè)軟件的重要組成部分。STEP 7具有以下功能：硬件配置和參數(shù)設(shè)置、通訊組態(tài)、編程、測(cè)試、啟動(dòng)和維護(hù)、文件建檔、運(yùn)行和診斷功能等。STEP 7的所有功能均有大量的在線幫助，用鼠標(biāo)打開或選中某一對(duì)象，按F1可以得到該對(duì)象的在線幫助。 八 加工單元的程序編制17在STEP 7中，用項(xiàng)目來管理(gunl)一個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)的硬件和軟件。STEP 7用SIMATIC管理器對(duì)項(xiàng)目

45、進(jìn)行集中管理，它可以方便(fngbin)地瀏覽SIMATIC S7、M7、C7和WinAC的數(shù)據(jù)(shj)。實(shí)現(xiàn)STEP 7各種功能所需的SIMATIC軟件工具都集成在STEP 7中。以STEP 7中梯形圖的編制為例,說明梯形圖編程的注意事項(xiàng)如下： 能流只能從左邊的母線流向右邊母線。 繼電器觸點(diǎn)和線圈只能作為水平元件使用。 網(wǎng)絡(luò)中，最右一列只能放置線圈。 線圈如放在其它列，其右邊不能放置任何指令。 線圈在梯形圖程序中只能使用一次，但作為該線圈的觸點(diǎn)，可以在梯形圖中多次使用。 若梯形圖中串聯(lián)或并聯(lián)的指令數(shù)超過網(wǎng)絡(luò)規(guī)定的數(shù)值時(shí)，必須使用內(nèi)部繼電器經(jīng)分段組合來完成 8.2梯形圖基本編程符號(hào)及其功能當(dāng)

46、其初始地址輸入狀態(tài)為1時(shí)，輸出為1當(dāng)?shù)刂份斎霠顟B(tài)為0時(shí)，輸出為0當(dāng)其初始地址輸入狀態(tài)為0時(shí)，輸出為1當(dāng) 其初始地址輸入狀態(tài)為1時(shí)，輸出為0 當(dāng)該符號(hào)前的RLO得值為1時(shí)，輸出為0當(dāng)該符號(hào)前的RLO得值為0時(shí)，輸出為1 當(dāng)輸入有狀態(tài)時(shí)，其邏輯操作結(jié)果就為1當(dāng)輸入沒有狀態(tài)時(shí)，其邏輯操作結(jié)果就為0 臨時(shí)變量，保存邏輯操作位的結(jié)果(ji gu)并向下輸出，也稱為(chn wi)連接符九 參考文獻(xiàn)18九 、參考文獻(xiàn) 1機(jī)電一體化系統(tǒng)(xtng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書2電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù)(jsh) 胡曉林，廖世海主編 北京理工大學(xué)出版社 20103電工(dingng)手冊(cè) 何利明等編著 北京:中國(guó)建筑工

47、業(yè)出版社 20024PLC原理及應(yīng)用 張國(guó)德、李紅主編 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社 20105機(jī)電一體化設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 鄭堤主編 北京:機(jī)械工業(yè)出版社 1997 6機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) 曾勵(lì)主編 北京:高等教育出版社 2004.47機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)（第二版） 張建民等編著 北京:高等教育出版社 2001.8總結(jié)19總結(jié)(zngji)時(shí)光匆匆(cngcng)如流水，轉(zhuǎn)眼便是大學(xué)畢業(yè)時(shí)節(jié)，春夢(mèng)秋云，聚散真容易，離校日期已日趨(rq)臨近，從開始進(jìn)入課題到論文的完成，一直都離不開老師、同學(xué)對(duì)我的熱情幫助，在這里請(qǐng)接收我誠(chéng)摯的謝意。本次課程設(shè)計(jì)是在孔令飛老師的悉心指導(dǎo)下完成的。在課程設(shè)計(jì)的整個(gè)過程中，孔老師認(rèn)真

48、負(fù)責(zé)的帶領(lǐng)我們小組分階段一步一步的進(jìn)行設(shè)計(jì)，給予了我細(xì)致入微的指導(dǎo)和很大的幫助，使我能夠按時(shí)完成任務(wù)。課程設(shè)計(jì)的圓滿完成與老師的關(guān)懷與幫助是息息相關(guān)的。在設(shè)計(jì)的開始，孔老師對(duì)整個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行了耐心的講解。由于知識(shí)水平的局限性，在設(shè)計(jì)的過程中，我不可避免的遇到許多困難。在本次設(shè)計(jì)中，我們還需要大量的以前沒有學(xué)到過的知識(shí)，于是圖書館和INTERNET成了我們很好的助手。在查閱資料的過程中，我們要判斷優(yōu)劣、取舍相關(guān)知識(shí)，不知不覺中我查閱資料的能力也得到了很好的鍛煉。我們學(xué)習(xí)的知識(shí)是有限的，在以后的工作中我們肯定會(huì)遇到許多未知的領(lǐng)域，這方面的能力便會(huì)使我受益匪淺。在設(shè)計(jì)過程中，總是遇到這樣或那樣的問題。有

49、時(shí)發(fā)現(xiàn)一個(gè)問題的時(shí)候，需要做大量的工作，花大量的時(shí)間才能解決。自然而然，我的耐心便在其中建立起來了。為以后的工作積累了經(jīng)驗(yàn)，增強(qiáng)了信心。通過這次設(shè)計(jì)實(shí)踐，我學(xué)會(huì)了PLC的基本編程方法，對(duì)PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在對(duì)理論的運(yùn)用中，提高了我的工程素質(zhì)，在沒有做實(shí)踐設(shè)計(jì)以前，我對(duì)知識(shí)的掌握都是思想上的，對(duì)一些細(xì)節(jié)不加重視，當(dāng)我把自己想出來的程序輸入到PLC中的時(shí)候，問題出現(xiàn)了，不是不能運(yùn)行，就是運(yùn)行的結(jié)果和要求的結(jié)果不相符合。通過解決一個(gè)個(gè)在調(diào)試中出現(xiàn)的問題，我對(duì)PLC 的理解得到加強(qiáng)，看到了實(shí)踐與理論的差距。 通過此次課設(shè)，讓我對(duì)plc梯形圖、指令表、順序功能圖有了更好的了解

50、，也讓我了解了關(guān)于PLC設(shè)計(jì)原理。有很多設(shè)計(jì)理念來源于實(shí)際，從中找出最適合的設(shè)計(jì)方法。 雖然本次課程設(shè)計(jì)是要求自己獨(dú)立完成，但是，彼此還是脫離不了集體的力量，遇到問題和同學(xué)互相討論交流，多和同學(xué)討論。我們?cè)谧稣n程設(shè)計(jì)的過程中要不停的討論問題，這樣，我們可以盡可能的統(tǒng)一思想，這樣就不會(huì)使自己在做的過程中沒有方向，并且這樣也是為了方便最后設(shè)計(jì)和在一起。討論不僅是一些思想的問題，還可以深入的討論一些技術(shù)上的問題，這樣可以使自己的處理問題要快一些，少走彎路。多改變自己設(shè)計(jì)的方法，在設(shè)計(jì)的過程中最好要不停的改善自己解決問題的方法，這樣可以方便自己解決問題。 在此，感謝孔老師的細(xì)心指導(dǎo)，也同樣謝謝其他各組

51、同學(xué)的無私幫助！對(duì)我們而言，知識(shí)上的收獲重要，精神上的豐收更加可喜。挫折是一份財(cái)富，經(jīng)歷是一份擁有。這次實(shí)習(xí)必將成為我人生旅途上一個(gè)非常美好的回憶！ 附件1 梯形圖20附件1： 梯形圖主程序：子程序：附件1 梯形圖21附件1 梯形圖22附件1 梯形圖23附件1 梯形圖24附件1 梯形圖25附件1 梯形圖26附件2 語句表28附件(fjin)2： 語句(yj)表主程序：網(wǎng)絡(luò)(wnglu)1 零位安全保護(hù)LDN 啟動(dòng)_停止AN 復(fù)位AN 單步執(zhí)行AN 自動(dòng)_手動(dòng)O 零位保護(hù)= 零位保護(hù)網(wǎng)絡(luò)2 本站S7-200控制LD 本地控制O SM0.0A 零位保護(hù)CALL manual網(wǎng)絡(luò)3 上位PLC遠(yuǎn)程控制LD 遠(yuǎn)程控制A 零位保護(hù)CALL auto子程序：網(wǎng)絡(luò)1 連續(xù)啟動(dòng)條件LDN 復(fù)位AN 單步執(zhí)行A 自動(dòng)_手動(dòng)A 鉆機(jī)在高位AN 拉缸鎖緊位置A