運控課程設(shè)計報告---西門子自動化生產(chǎn)線中的輸送站

1、<p><b>　　《控制系統(tǒng)設(shè)計》</b></p><p><b>　　課程設(shè)計報告</b></p><p>　　題 目：西門子自動化生產(chǎn)線中的輸送站 </p><p>　　學(xué) 院：信息工程學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè)：

2、 </p><p>　　班 級： </p><p>　　學(xué) 號： </p><p>　　姓 名： </p><p>　　同組成員： <

3、/p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　完成日期：2011-6-22 </p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　一、自動生產(chǎn)線設(shè)備簡介及設(shè)計任務(wù)2</p><p>　　1、基本組

4、成與基本功能2</p><p>　　2 、YL-335B控制系統(tǒng)3</p><p>　　二、五個站簡介（*輸送站*）4</p><p><b>　　1、供料站4</b></p><p><b>　　3、裝配站5</b></p><p><b>　　4、分揀

5、站6</b></p><p><b>　　5、輸送站7</b></p><p>　　5.1輸送站的結(jié)構(gòu)與工作過程7</p><p>　　5.2輸送站PLC 的編寫和調(diào)試8</p><p>　　三、相關(guān)傳感器12</p><p><b>　　1、磁性開關(guān)12<

6、/b></p><p>　　2、電感式傳感器12</p><p>　　3、漫射式光電傳感器13</p><p>　　4、光纖傳感器13</p><p><b>　　四、組態(tài)設(shè)計14</b></p><p><b>　　五、拓展設(shè)計17</b></p>

7、;<p><b>　　六、感想21</b></p><p>　　一、自動生產(chǎn)線設(shè)備簡介及設(shè)計任務(wù)</p><p>　　1、基本組成與基本功能</p><p>　　自動生產(chǎn)線實訓(xùn)考核裝備由安裝在鋁合金導(dǎo)軌式實訓(xùn)臺上的送料單元、加工單元、裝配單元、輸送單元和分揀單元5 個單元組成。其中，每一工作單元都可自成一個獨立的系統(tǒng)，同時也都是

8、一個機電一體化的系統(tǒng)。各個單元的執(zhí)行機構(gòu)基本上以氣動執(zhí)行機構(gòu)為主，但輸送單元的機械手裝置整體運動則采取步進(jìn)電機驅(qū)動、精密定位的位置控制，該驅(qū)動系統(tǒng)具有長行程、多定位點的特點，是一個典型的一維位置控制系統(tǒng)。分揀單元的傳送帶驅(qū)動則采用了通用變頻器驅(qū)動三相異步電動機的交流傳動裝置。位置控制和變頻器技術(shù)是現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)應(yīng)用最為廣泛的電氣控制技術(shù)。</p><p>　　各個站的基本功能如下（我負(fù)責(zé)的是輸送站）：</p&

9、gt;<p>　?。?）供料站的基本功能：供料站是起始站，在整個系統(tǒng)中，起著向系統(tǒng)中的其他站提供原料的作用。具體的功能是：按照需要將放置在料倉中待加工工件（原料）自動地推出到物料臺上，以便輸送站的機械手將其抓取，輸送到其他站</p><p>　　（2）加工站的基本功能：把該站物料臺上的工件（工件由輸送站的抓取機械手裝置送來）送到?jīng)_壓機構(gòu)下面，完成一次沖壓加工動作，然后再送回到物料臺上，待輸送站的抓取

10、機械手裝置取出</p><p>　　（3）裝配站的基本功能：完成將該站料倉內(nèi)的黑色或白色小圓柱工件嵌入到已加工的工件中的裝配過程。</p><p>　?。?）分揀站的基本功能：完成將上一站送來的已加工、裝配的工件進(jìn)行分揀，使不同顏色的工件從不同的料槽分流的功能</p><p>　?。?）輸送站的基本功能：該站通過直線運動傳動機構(gòu)驅(qū)動抓取機械手裝置到指定站的物料臺上精

11、確定位，并在該料臺上抓取工件，把抓取到的工件輸送到指定地點然后放下，實現(xiàn)傳送工件的功能。直線運動傳動機構(gòu)的驅(qū)動器可采用伺服電機或步進(jìn)電機。</p><p>　　2 、YL-335B控制系統(tǒng)</p><p>　　每一工作站都可自成一個獨立的系統(tǒng)，同時也可以通過網(wǎng)絡(luò)互連成一個分布式的控制系統(tǒng)。1、當(dāng)工作站自成一個獨立的系統(tǒng)時，其設(shè)備運行的主令信號以及運行過程中的狀態(tài)顯示信號，來源于該工作站按鈕

12、指示燈模塊。模塊上的指示燈和按鈕的端腳全部引到端子排上。2、當(dāng)各工作站通過網(wǎng)絡(luò)互連構(gòu)成一個分布式的控制系統(tǒng)時，對于采用西門子S7-200 系列PLC 的設(shè)備，YL-335B 的標(biāo)準(zhǔn)配置是采用PPI 協(xié)議的通信方式。各工作站PLC 配置如下：</p><p>　　輸送站：S7-226 DC/DC/DC 主站，共24 點輸入，16 點晶體管輸出。</p><p>　　供料站：S7-224 AC

13、/DC/RLY 主站，共14 點輸入和10 點繼電器輸出。</p><p>　　加工站：S7-224 AC/DC/RLY 主站，共14 點輸入和10 點繼電器輸出。</p><p>　　裝配站：S7-226 AC/DC/RLY 主站，共24 點輸入，16 點繼電器輸出。</p><p>　　分揀站：S7-224 XP AC/DC/RLY 主站，共14 點輸入和10

14、點繼電器輸出。</p><p>　　二、五個站簡介（*輸送站*）</p><p><b>　　1、供料站</b></p><p>　　工件裝料管，工件推出裝置，支撐架，閥組，端子排組件，PLC，急停按鈕和啟動/停止按鈕，走線槽、底板等。其中，管形料倉和工件推出裝置用于儲存工件原料，并在需要時將料倉中最下層的工件推出到出料臺上。它主要由管形料倉、

15、推料氣缸、頂料氣缸、磁感應(yīng)傳感器、漫射式光電傳感器組成。</p><p>　　工作原理：工件垂直疊放在料倉中，推料缸處于料倉的底層并且其活塞桿可從料倉的底部通過。當(dāng)活塞桿在退回位置時，它與最下層工件處于同一水平位置，而夾緊氣缸則與次下層工件處于同一水平位置。在需要將工件推出到物料臺上時，首先使夾緊氣缸的活塞桿推出，壓住次下層工件；然后使推料氣缸活塞桿推出，從而把最下層工件推到物料臺上。在推料氣缸返回并從料倉底部抽

16、出后，再使夾緊氣缸返回，松開次下層工件。這樣，料倉中的工件在重力的作用下，就自動向下移動一個工件，為下一次推出工件做好準(zhǔn)備。在底座和管形料倉第4 層工件位置，分別安裝一個漫射式光電開關(guān)。它們的功能是檢測料倉中有無儲料或儲料是否足夠。若該部分機構(gòu)內(nèi)沒有工件，則處于底層和第4 層位置的兩個漫射式光電傳感器均處于常態(tài)；若僅在底層起有3個工件，則底層處光電傳感器動作而第4 層處光電傳感器常態(tài)，表明工件已經(jīng)快用完了。這樣，料倉中有無儲料或儲料是否

17、足夠，就可用這兩個光電傳感器的信號狀態(tài)反映出來。推料缸把工件推出到出料臺上。出料臺面開有小孔，出料臺下面設(shè)有一個園柱形漫射式光電傳感器，工作時向上發(fā)出光線，從而透過小孔檢測是否有工件存在，以便向系統(tǒng)提供本站出料臺有無工件的</p><p><b>　　2、加工站</b></p><p>　　加工站的結(jié)構(gòu)：加工站的功能是完成把待加工工件從物料臺移送到加工區(qū)域沖壓氣缸的正

18、下方；完成對工件的沖壓加工，然后把加工好的工件重新送回物料臺的過程。加工站裝置側(cè)主要結(jié)構(gòu)組成為：加工臺及滑動機構(gòu)，加工（沖壓）機構(gòu)，電磁閥組，接線端口，底板等。</p><p>　　滑動加工臺的工作原理：滑動加工臺在系統(tǒng)正常工作后的初始狀態(tài)為伸縮氣缸伸出，加工臺氣動手指張開的狀態(tài)，當(dāng)輸送機構(gòu)把物料送到料臺上，物料檢測傳感器檢測到工件后，PLC 控制程序驅(qū)動氣動手指將工件夾緊→加工臺回到加工區(qū)域沖壓氣缸下方→沖壓氣

19、缸活塞桿向下伸出沖壓工件→完成沖壓動作后向上縮回→加工臺重新伸出→到位后氣動手指松開的順序完成工件加工工序，并向系統(tǒng)發(fā)出加工完成信號。在移動料臺上安裝一個漫射式光電開關(guān)。若加工臺上沒有工件，則漫射式光電開關(guān)均處于常態(tài)；若加工臺上有工件，則光電傳感器動作，表明加工臺上已有工件。當(dāng)加工過程結(jié)束，加工臺伸出到初始位置。要求縮回位置位于加工沖頭正下方；伸出位置應(yīng)與輸送站的抓取機械手裝置配合，確保輸送站的抓取機械手能順利地把待加工工件放到料臺上。

20、</p><p>　　加工機構(gòu)用于對工件進(jìn)行沖壓加工。主要由沖壓氣缸、安裝板等組成。</p><p>　　沖壓臺的工作原理是：當(dāng)工件到達(dá)沖壓位置既伸縮氣缸活塞桿縮回到位，沖壓缸伸出對工件進(jìn)行加工，完成加工動作后沖壓缸縮回，為下一次沖壓做準(zhǔn)備。沖頭根據(jù)工件的要求對工件進(jìn)行沖壓加工，沖頭安裝在沖壓缸頭部。安裝板用于安裝沖壓缸，對沖壓缸進(jìn)行固定。</p><p><

21、b>　　3、裝配站</b></p><p>　　裝配站的結(jié)構(gòu)：裝配站的功能是完成將該站料倉內(nèi)的黑色或白色小圓柱工件嵌入到放置在裝配料斗的待裝配工件中的裝配過程。裝配站的結(jié)構(gòu)組成包括：管形料倉，供料機構(gòu)，廻轉(zhuǎn)物料臺，機械手，待裝配工件的定位機構(gòu)，氣動系統(tǒng)及其閥組，信號采集及其自動控制系統(tǒng)，以及用于電器連接的端子排組件，整條生產(chǎn)線狀態(tài)指示的信號燈和用于其他機構(gòu)安裝的鋁型材支架及底板，傳感器安裝支架等

22、其它附件。</p><p>　　裝配機械手：裝配機械手是整個裝配站的核心。當(dāng)裝配機械手正下方的廻轉(zhuǎn)物料臺料盤上有小園柱零件，且裝配臺側(cè)面的光纖傳感器檢測到裝配臺上有待裝配工件的情況下，機械手從初始狀態(tài)開始執(zhí)行裝配操作過程。裝配機械手裝置是一個三維運動的機構(gòu)，它由水平方向移動和豎直方向移動的2 個導(dǎo)向氣缸和氣動手指組成。裝配機械手的運行過程如下：PLC 驅(qū)動與豎直移動氣缸相連的電磁換向閥動作，由豎直移動帶導(dǎo)桿氣缸驅(qū)

23、動氣動手指向下移動，到位后，氣動手指驅(qū)動手爪夾緊物料，并將夾緊信號通過磁性開關(guān)傳送給PLC，在PLC 控制下，豎直移動氣缸復(fù)位，被夾緊的物料隨氣動手指一并提起，離開當(dāng)廻轉(zhuǎn)物料臺的料盤，提升到最高位后，水平移動氣缸在與之對應(yīng)的換向閥的驅(qū)動下，活塞桿伸出，移動到氣缸前端位置后，豎直移動氣缸再次被驅(qū)動下移，移動到最下端位置，氣動手指松開，經(jīng)短暫延時，豎直移動氣缸和水平移動氣缸縮回，機械手恢復(fù)初始狀態(tài)。</p><p>

24、<b>　　4、分揀站</b></p><p>　　分揀站的結(jié)構(gòu)和工作過程：分揀站是最末站，完成對上一站送來的已加工、裝配的工件進(jìn)行分揀。使不同顏色的工件從不同的料槽分流的功能。當(dāng)輸送站送來工件放到傳送帶上并為入料口光電傳感器檢測到時，即啟動變頻器，工件開始送入分揀區(qū)進(jìn)行分揀。分揀站主要結(jié)構(gòu)組成為：傳送和分揀機構(gòu)，傳動帶驅(qū)動機構(gòu)，變頻器模塊，電磁閥組，接線端口，PLC 模塊，按鈕/指示燈模塊

25、及底板等。其中，機械部分的裝配總成傳送和分揀機構(gòu)主要由傳送帶、出料滑槽、推料（分揀）氣缸、漫射式光電傳感器、光纖傳感器、磁感應(yīng)接近式傳感器組成。傳送已經(jīng)加工、裝配好的工件，在光纖傳感器檢測到并進(jìn)行分揀。傳送帶是把機械手輸送過來加工好的工件進(jìn)行傳輸，輸送至分揀區(qū)。導(dǎo)向器是用糾偏機械手輸送過來的工件。兩條物料槽分別用于存放加工好的黑色、白色工件或金屬工件。</p><p>　　工作原理：當(dāng)輸送站送來工件放到傳送帶上并

26、為入料口漫射式光電傳感器檢測到時，將信號傳輸給PLC，通過PLC 的程序啟動變頻器，電機運轉(zhuǎn)驅(qū)動傳送帶工作，把工件帶進(jìn)分揀區(qū)，如果進(jìn)入分揀區(qū)工件為白色，則檢測白色物料的光纖傳感器動作，作為1 號槽推料氣缸啟動信號，將白色料推到1 號槽里，如果進(jìn)入分揀區(qū)工件為黑色，檢測黑色的光纖傳感器作為2 號槽推料氣缸啟動信號，將黑色料推到2 號槽里。自動生產(chǎn)線的加工結(jié)束。</p><p>　　傳動帶驅(qū)動機構(gòu)：傳動帶驅(qū)動機構(gòu)采用

27、的三相減速電機，用于拖動傳送帶從而輸送物料。它主要由電機支架、電動機、聯(lián)軸器等組成。三相電機是傳動機構(gòu)的主要部分，電動機轉(zhuǎn)速的快慢由變頻器來控制，其作用是帶傳送帶從而輸送物料。電機支架用于固定電動機。聯(lián)軸器由于把電動機的軸和輸送帶主動輪的軸聯(lián)接起來，從而組成一個傳動機構(gòu)。</p><p><b>　　5、輸送站</b></p><p>　　5.1輸送站的結(jié)構(gòu)與工作過程

28、</p><p>　　輸送站工藝功能是：驅(qū)動其抓取機械手裝置精確定位到指定站的物料臺，在</p><p>　　物料臺上抓取工件，把抓取到的工件輸送到指定地點然后放下的功能。YL—335B 出廠配置時，輸送站在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中擔(dān)任著主站的角色，它接收來自觸摸屏的系統(tǒng)主令信號，讀取網(wǎng)絡(luò)上各從站的狀態(tài)信息，加以綜合后，向各從站發(fā)送控制要求，協(xié)調(diào)整個系統(tǒng)的工作。輸送站由抓取機械手裝置、直線運動傳動組件、

29、拖鏈裝置、PLC 模塊和接線端口以及按鈕/指示燈模塊等部件組成。</p><p>　　抓取機械手裝置：抓取機械手裝置是一個能實現(xiàn)三自由度運動（即升降、伸縮、氣動手指夾緊/松開和沿垂直軸旋轉(zhuǎn)的四維運動）的工作站，該裝置整體安裝在直線運動傳動組件的滑動溜板上，在傳動組件帶動下整體作直線往復(fù)運動，定位到其他各工作站的物料臺，然后完成抓取和放下工件的功能。具體構(gòu)成如下：氣動手爪：在各個工作站物料臺上抓取/放下工件。伸縮氣

30、缸：驅(qū)動手臂伸出縮回。由一個二位五通單向電控閥控制?；剞D(zhuǎn)氣缸：驅(qū)動手臂正反向90 度旋轉(zhuǎn)，由一個二位五通單向電控閥控制。提升氣缸：驅(qū)動整個機械手提升與下降。由一個二位五通單向電控閥控制。</p><p>　　直線運動傳動組件：直線運動傳動組件用以拖動抓取機械手裝置作往復(fù)直線運動，完成精確定位的功能。伺服電機由伺服電機放大器驅(qū)動，通過同步輪和同步帶帶動滑動溜板沿直線導(dǎo)軌作往復(fù)直線運動。從而帶動固定在滑動溜板上的抓取

31、機械手裝置作往復(fù)直線運動。同步輪齒距為5mm，共12 個齒即旋轉(zhuǎn)一周搬運機械手位移60mm。抓取機械手裝置上所有氣管和導(dǎo)線沿拖鏈敷設(shè)，進(jìn)入線槽后分別連接到電磁閥組和接線端口上。原點傳感器和左、右極限開關(guān)安裝在直線導(dǎo)軌底板上原點傳感器是一個無觸點的電感式接近傳感器，用來提供直線運動的起始點信號。左、右極限開關(guān)均是有觸點的微動開關(guān)，用來提供越程故障時的保護(hù)信號：當(dāng)滑動溜板在運動中越過左或右極限位置時，極限開關(guān)會動作，從而向系統(tǒng)發(fā)出越程故障信

32、號。</p><p>　　5.2輸送站PLC 的編寫和調(diào)試</p><p>　　（1）主程序：從前面所述的傳送工件功能測試任務(wù)可以看出，整個功能測試過程應(yīng)包括上電后復(fù)位、傳送功能測試、緊急停止處理和狀態(tài)指示等部分，傳送功能測試是一個步進(jìn)順序控制過程。緊急停止處理過程也要編寫一個子程序單獨處理。主程序應(yīng)包括上電初始化、復(fù)位過程（子程序）、準(zhǔn)備就緒后投入運行等階段。</p>&l

33、t;p><b>　　主程序如下圖：</b></p><p>　?。?）初態(tài)檢查復(fù)位子程序和回原點子程序：系統(tǒng)上電且按下復(fù)位按鈕后，就調(diào)用初態(tài)檢查復(fù)位子程序，進(jìn)入初始狀態(tài)檢查和復(fù)位操作階段，目標(biāo)是確定系統(tǒng)是否準(zhǔn)備就緒，若未準(zhǔn)備就緒，則系統(tǒng)不能啟動進(jìn)入運行狀態(tài)。該子程序的內(nèi)容是檢查各氣動執(zhí)行元件是否處在初始位置，抓取機械手裝置是否在原點位置，如否則進(jìn)行相應(yīng)的復(fù)位操作，直至準(zhǔn)備就緒。子程序中

34、，除調(diào)用回原點子程序外，主要是完成簡單的邏輯運算，這里就不再詳述了。抓取機械手裝置返回原點的操作，在輸送站的整個工作過程中，都會頻繁地進(jìn)行。因此編寫一個子程序供需要時調(diào)用是必要的?；卦c子程序是一個帶形式參數(shù)的子程序，在其局部變量表中定義了一個BOOL 輸入?yún)?shù)START，當(dāng)使能輸入（EN）和START輸入為ON 時，啟動子程序調(diào)用，當(dāng)START (即局部變量L0.0) ON 時，置位PLC 的方向控制輸出Q0.0，并且這一操作放在PT

35、O0_RUN 指令之后，這就確保了方向控制輸出的下一個掃描周期才開始脈沖輸出。</p><p>　?。?）急停處理子程序：當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入運行狀態(tài)后，在每一掃描周期都調(diào)用急停處理子程序。該子程序也帶形式參數(shù)，在其局部變量表中定義了二個BOOL 型的輸入/輸出參數(shù)ADJUST 和MAIN_CTR,參數(shù)MAIN_CTR 傳遞給全局變量主控標(biāo)志M2.0，并由M2.0 當(dāng)前狀態(tài)維持，此變量的狀態(tài)決定了系統(tǒng)在運行狀態(tài)下能否執(zhí)行正

36、常的傳送功能測試過程。參數(shù)ADJUST 傳遞給全局變量包絡(luò)調(diào)整標(biāo)志M2.5，并由M2.5 當(dāng)前狀態(tài)維持，此變量的狀態(tài)決定了系統(tǒng)在移動機械手的工序中，是否需要調(diào)整運動包絡(luò)號。</p><p>　　急停處理子程序如下圖：</p><p>　?。?）傳送功能測試子程序：其結(jié)構(gòu)是一個單序列的步進(jìn)順序控制。在運行狀態(tài)下，若主控標(biāo)志M2.0 為ON，則調(diào)用該子程序。</p><p&

37、gt;　　A、在機械手執(zhí)行放下工件的工作步中，調(diào)用“放下工件”子程序，在執(zhí)行抓取工件的工作步中，調(diào)用“抓取工件”子程序。機械手在不同的階段抓取工件或放下工件的動作順序是相同的。抓取工件的動作順序為：手臂伸出→手爪夾緊→提升臺上升→手臂縮回。放下工件的動作順序為：手臂伸出→提升臺下降→手爪松開→手臂縮回。采用子程序調(diào)用的方法來實現(xiàn)抓取和放下工件的動作控制使程序編寫得以簡化。</p><p>　　B、在S30.5 步

38、，執(zhí)行機械手裝置從加工站往裝配站運動的操作，運行的包絡(luò)有2 種情況，正常情況下使用包絡(luò)2，急停復(fù)位回原點后再運行的情況則使用包絡(luò)5。這一操作過程， 同樣適用于機械手裝置從供料站往加工站或裝配站往分揀站運動的情況，只是從供料站往加工站時不需要調(diào)整包絡(luò)，但包絡(luò)過程完成后使M2.5 復(fù)位仍然是必須的。其他各工步編程中運用的思路和方法，基本上與上述三步類似。</p><p><b>　　三、相關(guān)傳感器</

39、b></p><p>　　傳感器有多種檢測方式，包括利用電磁感應(yīng)引起的檢測對象的金屬體中產(chǎn)生的渦電流的方式、捕捉檢測體的接近引起的電氣信號的容量變化的方式、利用磁石和引導(dǎo)開關(guān)的方式、利用光電效應(yīng)和光電轉(zhuǎn)換器件作為檢測元件等等。YL-335B 所使用的是磁感應(yīng)式傳感器（或稱磁性開關(guān)）、電感式傳感器、漫反射光電開關(guān)和光纖型光電傳感器等。</p><p><b>　　1、磁性開關(guān)

40、</b></p><p>　　YL-335B 所使用的氣缸都是帶磁性開關(guān)的氣缸。這些氣缸的缸筒采用導(dǎo)磁性弱、隔磁性強的材料，如硬鋁、不銹鋼等。在非磁性體的活塞上安裝一個永久磁鐵的磁環(huán)，這樣就提供了一個反映氣缸活塞位置的磁場。而安裝在氣缸外側(cè)的磁性開關(guān)則是用來檢測氣缸活塞位置，即檢測活塞的運動行程的。有觸點式的磁性開關(guān)用舌簧開關(guān)作磁場檢測元件。舌簧開關(guān)成型于合成樹脂塊內(nèi)，并且一般還有動作指示燈、過電壓保

41、護(hù)電路也塑封在內(nèi)。當(dāng)氣缸中隨活塞移動的磁環(huán)靠近開關(guān)時，舌簧開關(guān)的兩根簧片被磁化而相互吸引，觸點閉合；當(dāng)磁環(huán)移開開關(guān)后，簧片失磁，觸點斷開。觸點閉合或斷開時發(fā)出電控信號，可以利用該信號判斷推料及頂料缸的運動狀態(tài)或所處的位置，以確定工件是否被推出或氣缸是否返回。在磁性開關(guān)上設(shè)置的LED 顯示用于顯示其信號狀態(tài)，磁性開關(guān)動作時，輸出信號“1”，LED 亮；磁性開關(guān)不動作時，輸出信號“0”，LED 不亮。</p><p>

42、;<b>　　2、電感式傳感器</b></p><p>　　電感式傳感器是利用電渦流效應(yīng)制造的傳感器。電渦流效應(yīng)是指，當(dāng)金屬物體處于一個交變的磁場中，在金屬內(nèi)部會產(chǎn)生交變的電渦流，該渦流又會反作用于產(chǎn)生它的磁場這樣一種物理效應(yīng)。利用這一原理，以高頻振蕩器（LC 振蕩器）中的電感線圈作為檢測元件，當(dāng)被測金屬物體接近電感線圈時產(chǎn)生了渦流效應(yīng)，引起振蕩器振幅或頻率的變化，由傳感器的信號調(diào)理電路（將

43、該變化轉(zhuǎn)換成開關(guān)量輸出，供料站中，為了檢測待加工工件是否金屬材料，在供料管底座側(cè)面安裝了一個電感式傳感器。</p><p>　　3、漫射式光電傳感器</p><p>　　光電式傳感器：是利用光的各種性質(zhì)，檢測物體的有無和表面狀態(tài)的變化等的傳感器。其中輸出形式為開關(guān)量的傳感器為光電式傳感器。光電式傳感器主要由光發(fā)射器和光接收器構(gòu)成。如果光發(fā)射器發(fā)射的光線因檢測物體不同而被遮掩或反射，到達(dá)光接

44、收器的量將會發(fā)生變化。光接收器的敏感元件將檢測出這種變化，并轉(zhuǎn)換為電氣信號，進(jìn)行輸出。大多使用可視光（主要為紅色，也用綠色、藍(lán)色來判斷顏色）和紅外光。按照接收器接收光的方式的不同，光電式傳感器可分為對射式、反射式和漫射式3 種從而達(dá)到檢測目的。</p><p>　　漫射式光電開關(guān)：是利用光照射到被測物體上后反射回來的光線而工作的，由于物體反射的光線為漫射光，故稱為漫射式光電傳感器。它的光發(fā)射器與光接收器處于同一側(cè)

45、位置，且為一體化結(jié)構(gòu)。在工作時，光發(fā)射器始終發(fā)射檢測光，若傳感器前方一定距離內(nèi)沒有物體，則沒有光被反射到接收器，傳感器處于常態(tài)而不動作；反之若傳感器的前方一定距離內(nèi)出現(xiàn)物體，只要反射回來的光強度足夠，則接收器接收到足夠的漫射光就會使傳感器動作而改變輸出的狀態(tài)。供料站中，用來檢測工件不足或工件有無的漫射式光電傳感器動作選擇開關(guān)的功能是選擇受光動作(Light) 或遮光動作 (Drag)模式。</p><p><

46、;b>　　4、光纖傳感器</b></p><p>　　光纖型傳感器由光纖檢測頭、光纖放大器兩部分組成，放大器和光纖檢測頭是分離的兩個部分，光纖檢測頭的尾端部分分成兩條光纖，使用時分別插入放大器的兩個光纖孔。光纖傳感器也是光電傳感器的一種。光纖傳感器具有下述優(yōu)點：抗電磁干擾、可工作于惡劣環(huán)境，傳輸距離遠(yuǎn)，使用壽命長，此外，由于光纖頭具有較小的體積，所以可以安裝在很小空間的地方。光纖式光電接近開關(guān)的

47、放大器的靈敏度調(diào)節(jié)范圍較大。當(dāng)光纖傳感器靈敏度調(diào)得較小時，反射性較差的黑色物體，光電探測器無法接收到反射信號；而反射性較好的白色物體，光電探測器就可以接收到反射信號。反之，若調(diào)高光纖傳感器靈敏度，則即使對反射性較差的黑色物體，光電探測器也可以接收到反射信號。</p><p>　　四、組態(tài)設(shè)計（電機控制）</p><p><b>　　1、實驗的控制要求</b></

48、p><p>　　一臺小車在兩個工作臺之間運送貨物，小車的活動范圍限于兩個工作臺之間。圖上的小車將貨物不斷地從左端運送到右端。</p><p>　　（1）界面上有“正向啟動”和“反向啟動”和“停止” 按鈕。按鈕均為非自鎖按鈕，即按鈕按下時為1，松開后為0。要求按下“正向啟動”按鈕后，小車開始向左行使，按下“反向啟動”按鈕后，小車開始向左行使，按下“停止”按鈕后，小車立即停止工作。</p&g

49、t;<p>　?。?）當(dāng)小車停止時，任何時候按下“正向啟動”按鈕，則小車左行，直到碰到左端的行程開關(guān)為止；當(dāng)小車停止時，任何時候按下“反向啟動”按鈕，則小車右行，直到碰到右端的行程開關(guān)為止。</p><p><b>　　2、I/O分配表</b></p><p><b>　　3、設(shè)計步驟</b></p><p>

50、;　?。?）點擊增加新應(yīng)用--確認(rèn)，進(jìn)入組態(tài)。進(jìn)入I/O設(shè)備定義窗口：設(shè)備名稱-任意，設(shè)備地址-1，通信端口-COM1</p><p>　?。?）點擊實時數(shù)據(jù)庫--點擊數(shù)據(jù)庫組態(tài)，出現(xiàn)點名窗口：雙擊點名下空格--—-點擊數(shù)字I/O點—依次輸入I/O分配表的R0~Y1點名。依次雙擊R0~Y1--點擊數(shù)據(jù)連接，出現(xiàn)新窗口--點擊增加，R選內(nèi)部繼電器--Y選外部繼電器，位偏移按點名下標(biāo)選—確定。</p>

51、<p>　?。?）點擊窗口--默認(rèn)確認(rèn)--按圖1畫圖。完成后雙擊“正向啟動”--點擊觸敏動作--出現(xiàn)新窗口，按下鼠標(biāo)R0=1，釋放鼠標(biāo)R0=0。依次定義“反向啟動”、“停止”按鈕。雙擊左行程開關(guān)R3--出現(xiàn)新窗口--點擊顏色變化—條件—變量選R3—值為真假顏色默認(rèn)。同理定義R4。</p><p>　?。?）點擊變量—中間變量--出現(xiàn)新窗口--變量名輸入CHE--確認(rèn)。雙擊仿真界面的小車--出現(xiàn)新窗口--

52、點擊目標(biāo)移動—水平，出現(xiàn)新窗口—變量選CHE—再最左選0，向右選0，再最右選300，向右選300確認(rèn)。</p><p>　?。?）點擊動作—應(yīng)用程序動作—程序運行周期執(zhí)行--填寫：</p><p>　　IF Y0.PV==1 THEN CHE=CHE-20；</p><p><b>　　ENDIF</b></p><p>

53、;　　IF CHE<=0 THEN R3.PV=1</p><p>　　ELSE R3.PV=0；</p><p><b>　　ENDIF</b></p><p>　　IF Y1.PV==1 THEN CHE=CHE+20；</p><p><b>　　ENDIF</b></p>

54、<p>　　IF CHE>=300 THEN R4.PV=1</p><p>　　ELSE R4.PV=0；</p><p><b>　　END IF</b></p><p>　?。?）點擊配置—初始啟動項---出現(xiàn)新窗口--點擊增加--確定。</p><p>　　最后生成的畫面如下圖所示：</p

55、><p>　　五、拓展設(shè)計——工業(yè)機械手抖動故障淺析</p><p><b>　　1、背景</b></p><p>　　在鑄造廠的工業(yè)車間內(nèi)，機械手主要功能是把澆注后的砂箱進(jìn)行開箱、夾取鑄件處理。由于所處環(huán)境惡劣。粉塵滾滾，高溫奇熱，機械手抖動故障時有發(fā)生：夾子上下震動，小臂抖動程度大，操作人員很難夾穩(wěn)鑄件，最后無法控制機械手。</p>

56、<p><b>　　2 系統(tǒng)分析</b></p><p><b>　?。?）機械系統(tǒng)</b></p><p>　　驅(qū)動機構(gòu)：ELBOW肘部，安裝在肩臂上。主要在垂直方向驅(qū)動機械手：SHOULDER肩部。安裝在基礎(chǔ)外罩上．和肘臂連在一起，主要在水平方向驅(qū)動機械手；而油缸和活塞桿，為肘部、肩部提供動力。執(zhí)行機構(gòu)：GRIPPER(爪子)用

57、來夾取鑄件，YAW(鄂子)用于向左、向右擺動，ROLL(轉(zhuǎn)子)實現(xiàn)360。轉(zhuǎn)動，PITCH(斜度)能夠向前、向后傾斜。中心潤滑機構(gòu)：機械手有一個電子中心潤滑系統(tǒng)，所有的潤滑點隨油脂的必需量自動供給，同時受PLC控制，而每一個潤滑點的油脂總量取決于潤滑泵和潤滑分配器型號的運行時間。</p><p><b>　?。?）電氣系統(tǒng)</b></p><p>　　信號采集控制：控

58、制臂分為MASTER CON—TROL(主控)和SLAVER CONTI'ROL(從控)，其中主控手柄安裝在操作室內(nèi)．它的動作能夠?qū)崿F(xiàn)：自由度的旋轉(zhuǎn)、肩的前后動作、肘的上下動作、腕(手)的動作。通過右手上5個手指頭觸摸手柄上微型電子傳感器，進(jìn)行24 VDC電壓信號交換，并輸入到PLC信號點中。從控則通過電位器的電壓變化輸入到ELECTRONIC CARD(電子卡)。如圖1所示。PLC程序編程：出廠前已編好程序。包括OB組織塊、F

59、c功能、FCB功能塊、DB數(shù)據(jù)塊等，整個控制硬件有PS電源模塊、CPU中央處理器模塊、I／O信號輸入輸出模塊。比例閥控制：在驅(qū)動肩部、肘部、旋轉(zhuǎn)方位角3個動作中。均由ELECTRONIC CARD(電子卡)接線端輸出電壓信號來控制，電壓大小表示執(zhí)行機構(gòu)運行速度，正負(fù)則表示與原方向運行相同或相反。</p><p><b>　　（3）故障分析</b></p><p>　　

60、A、在機械手向前、向后；向上、向下；向左、向右6個方向移動中，出現(xiàn)抖動次數(shù)最多的地方在機械手向上、向下方向．原因是：每一臺未開箱的鑄件，都需要機械手上下挑、撥熱砂，取出鑄件，并把鑄件夾放到懸掛鏈鐵斗中，即機械手升、降動作最頻繁，故障可能性也最大。</p><p>　　B、機械異常抖動的可能。一是電氣系統(tǒng)內(nèi)部輸出信號不連續(xù)，二是控制系統(tǒng)與實際執(zhí)行機構(gòu)動作不協(xié)調(diào)。三是控制信號輸出幅度跟機構(gòu)運動幅度產(chǎn)生較大偏差。<

61、;/p><p><b>　　3、故障處理</b></p><p>　?。?）主、從控制分析</p><p>　　主控方式實現(xiàn)內(nèi)部電路控制，方位角、肩部、肘部這3個電位器，在操作人員控制下進(jìn)行6方向移動，產(chǎn)生信號變化，驅(qū)動電器柜內(nèi)其他元件工作。從控方式實現(xiàn)外部執(zhí)行機構(gòu)動作，如夾子伸開、收緊，鄂向上、鄂向下等動作輸出。機械手安裝調(diào)試時。一般都會把手柄M

62、ASTER主控制單元與SLAVER從控制單元調(diào)整一致。使手柄幅度跟外部機構(gòu)肩部、肘部移動幅度同步。</p><p>　?。?）校準(zhǔn)卡與輸入輸出點分析</p><p>　　機械手控制系統(tǒng)中CAHBRArI'ION CARD(校準(zhǔn)卡)和PLC信號輸入輸出點之間存在反饋機制．校準(zhǔn)卡下面為信號輸入反饋點，而上面則為肩部、肘部、方位角驅(qū)動選擇的信號輸出點，如圖2所示。校準(zhǔn)卡輸入輸出點間的反饋

63、異常，來源于反饋電壓不平衡或不對稱。而電壓不平衡又取決于主控與從控的電位器電壓反饋。主臂(主控)、工作臂(從控)電壓范圍與方位角、肘、肩移動度數(shù)有一定的對應(yīng)關(guān)系．主控下的主臂與從控下的工作臂電位器之間電壓數(shù)值反饋范圍相同，但方向相反，即主控手臂產(chǎn)生的電壓輸出與外部執(zhí)行機構(gòu)反饋回來的電壓大小相等，方向相反，機械執(zhí)行機構(gòu)運動才協(xié)調(diào)。</p><p><b>　?。?）處理過程</b></p

64、><p>　　A、檢查下圖2從控一肩部、肘部兩個工作臂的電位器。對電位器4個接線端進(jìn)行電阻測量。若變化異常，電阻突變，說明此電位器已經(jīng)有所損壞，應(yīng)立即更換。造成電位器損壞的原因：一是機械手所處工作環(huán)境較差。粉塵極容易進(jìn)入電位器結(jié)構(gòu)內(nèi)部。腐蝕壞電位器內(nèi)部觸頭．其滑頭由平滑變成粗糙；二是電位器安裝不規(guī)范、不合理，電纜交叉或折疊，加速電位器失效。</p><p>　　B、讓操作人員開機，手握控制手柄

65、向上、向下動作，同時測量肩部、肘部電位器的電壓，如其電壓變動太快或超出預(yù)設(shè)范圍。說明電位器內(nèi)部電阻分布值不均勻。與電壓點設(shè)置值偏差較大，也應(yīng)立即更換全新的電位器。試機，各動作恢復(fù)正常，至此，機械手升、降方向的抖動故障徹底排除。</p><p>　　綜上，機械手抖動故障產(chǎn)生的原因主要是電位器損壞，可通過測量電位器的電阻和電壓來判斷。只要及時更換電位器即可排除故障。</p><p><b

66、>　　六、感想</b></p><p>　　通過本次課程設(shè)計，使我對《運動控制系統(tǒng)》這門課程有了更深入的理解。這次課程設(shè)計涵蓋了很多內(nèi)容，包括運動控制、檢測技術(shù)、PLC、工廠電器、機械控制等等。這是一次實踐性較強的課程設(shè)計，必須在掌握理論知識的同時，加強實踐。一個人的力量是有限的，要想把課程設(shè)計做的更好，就要學(xué)會參考一定的資料，吸取別人的經(jīng)驗，讓自己和別人的思想有機的結(jié)合起來，得出屬于你自己的靈

67、感。</p><p>　　程序的閱讀需要有耐心，有些事情看起來很復(fù)雜，但問題需要一點一點去解決，分析問題，把問題一個一個劃分，劃分成小塊以后就逐個去解決。再總體解決大的問題。這樣做起來不僅有條理也使問題得到了輕松的解決。</p><p>　　在這個過程中，我也曾經(jīng)因為實踐經(jīng)驗的缺乏失落過，也曾經(jīng)讀懂程序而熱情高漲。生活就是這樣，汗水預(yù)示著結(jié)果也見證著收獲。勞動是人類生存生活永恒不變的話題。

68、雖然這只是一次的極簡單的課程制作，可是平心而論，也耗費了我不少的心血，這就讓我不得不佩服開發(fā)技術(shù)的前輩，才意識到老一輩對我們社會的付出，為了人們的生活更美好，他們?yōu)槲覀兩鐣冻龆嗌傩难?！對我而言，知識上的收獲重要，精神上的豐收更加可喜。讓我知道了學(xué)無止境的道理。我們每一個人永遠(yuǎn)不能滿足于現(xiàn)有的成就，人生就像在爬山，一座山峰的后面還有更高的山峰在等著你。挫折是一份財富，經(jīng)歷是一份擁有。這次課程設(shè)計必將成為我人生旅途上一個非常美好的回憶