滑塊厚度綜合檢測平臺控制系統(tǒng)硬件部分論文

本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 - 1 - 頁 共 -35- 頁 目次 1 緒論 . 3 1.1概述 . 3 1.2 國內(nèi)外的發(fā)展概況及趨勢 . 3 1.3本課題研究的意義 . 5 1.4 本課題擬采用的方法 . 5 1.5本課題的主要內(nèi)容 . 5 2 滑塊厚度綜合檢測平臺控制系統(tǒng)總體設(shè)計 . 7 2.1檢測平臺總體設(shè)計概要 . 7 2.1.1檢測平臺及分料機構(gòu)設(shè)計簡介 . 8 2.1.2檢測平臺及分料機構(gòu)控制要求 . 9 2.2控制系統(tǒng)總體設(shè)計 . 10 2.2.1概述 . 10 2.2.2控制系統(tǒng)的總體方案設(shè) 計 . 11 3 控制系統(tǒng)的硬件選型及分析 . 13 3.1概述 . 13 3.1.1 步進(jìn)電機與驅(qū)動部分 . 13 3.1.2 狀態(tài)檢測及報警設(shè)計 . 13 3.2步進(jìn)電機選型及布置 . 14 3.2.1步進(jìn)電機步距角的分析 . 14 3.2.2步進(jìn)電機轉(zhuǎn)速的分析估算 . 15 3.2.3負(fù)載轉(zhuǎn)動慣量和轉(zhuǎn)矩的估算 . 16 3.2.4選型 . 18 3.3接近開關(guān) . 19 3.4電磁鐵的選型 . 20 3.4.1彈簧預(yù)緊力的分析估算 . 20 3.4.2選型 . 21 3.5 PLC硬件系統(tǒng)設(shè)計及選型 . 21 3.5.1 PLC的選型 . 21 3.5.2 PLC的 I/O 點分配 . 22 3.5.3 PLC與工控機的通信協(xié)議 . 25 3.5.4驅(qū)動器的選擇 . 27 3.6控制系統(tǒng)硬件總體連接圖 . 28 4.控制系統(tǒng)軟件簡介 . 29 4.1 概述 . 29 4.2軟件的功能 . 29 4.3軟件的實現(xiàn)方法 . 30 4.4軟件流程圖 . 30 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 - 2 - 頁 共 -35- 頁 5 全文總結(jié) . 32 致 謝 . 34 參考文獻(xiàn) . 35 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 - 3 - 頁 共 -35- 頁 1 緒論 1.1 概述 滑塊是空氣調(diào)節(jié)器中的一個關(guān)鍵性部件， 其加工要求的平行度、垂直度和尺寸精度都很高，滑塊的加工質(zhì)量、 幾何尺寸、形位公差、表面粗糙度等 會嚴(yán)重影響空氣調(diào)節(jié)器的性能指數(shù)， 圖 1-1所示為滑塊外形圖。 圖 1-1 隨著空氣調(diào)節(jié)器的發(fā)展，滑塊的需求量越來越大，對 其精度要求越來越高，而目前，滑塊厚度的檢測仍然依靠手工操作。工作人員利用測量工具對滑塊進(jìn)行測量，然后對滑塊是否合格進(jìn)行估計分類。這種方法 存在檢測速度慢（一個工人一個班次只能檢測幾百塊），效率低，人為因素影響大的問題， 嚴(yán)重制約了滑塊的生產(chǎn)效率，而且容易受主觀因素影響，無法得到精確的數(shù)據(jù)。 科學(xué)技術(shù)的發(fā)展要求生產(chǎn)向著快速、靈活、高質(zhì)量、大批量的自動化方向發(fā)展，與此同時，產(chǎn)品檢測能否跟得上生產(chǎn)的速度就決定了工廠效益的高低，尤其是對大批量生產(chǎn)的重要元件的檢測，靠人工檢測費時、費力。因此，如果能有一條自動檢測生產(chǎn)線來 取代原來的手工操作，就顯得非常必要。因此， 由寧波市科技局提出、南京理工大學(xué)承擔(dān)研制一套自動化程度高、檢測效率高的滑塊厚度綜合檢測平臺。該系統(tǒng)可以達(dá)到自動檢測滑塊的尺寸，以減輕工人勞動強度，節(jié)省大量的人力、財力、物力，并提高檢測的正確率，使產(chǎn)量與檢測同步，以提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益。 1.2 國內(nèi)外的發(fā)展概況及趨勢 成件物品分揀是將眾多的不同物品，迅速地按其要求分送到眾多目的地的一 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 - 4 - 頁 共 -35- 頁 種物料搬運過程。過去，成件物品分揀一般用人力和借助簡單機械來進(jìn)行，其主要缺點是勞動量大，效力低，差錯率高。 隨著生產(chǎn)及商業(yè)連鎖經(jīng)營模 式的發(fā)展和商品品種的激烈增多，目前物品分揀系統(tǒng)已成為各種行業(yè)，如郵政、醫(yī)藥、煙草、圖書等末端配送中心的重要設(shè)施，也是物料搬運自動化的一個重要分支。 雙向滑塊分揀系統(tǒng)主要由前處理設(shè)備、雙向推塊分揀主機、后處理設(shè)備、控制裝置及電腦管理等四部分組成。 1.前處理設(shè)備包括雙向滑塊分揀機之前向雙向滑塊分揀機輸送物品的進(jìn)給臺及其他輔助性輸送機和作業(yè)臺等。進(jìn)給臺的功能主要有兩個：一是操作人員利用輸入裝置或條碼識別裝置將各個分揀物品的尺寸、目的地址送入資訊處理系統(tǒng)，然后經(jīng)控制器轉(zhuǎn)換為確定推塊方向、位置、數(shù)量和驅(qū)動分岔機構(gòu)等 一系列指令；另一個是控制分揀物品進(jìn)入分揀主機的時間和速度，使進(jìn)入分揀主機的物件與分配好的推塊同步，確保和物件準(zhǔn)確分揀。其他輔助性輸送機則是向進(jìn)給臺輸送分揀物品，可根據(jù)分揀系統(tǒng)現(xiàn)場的要求和條件來設(shè)置。 2.雙向推塊分揀主機是系統(tǒng)的核心設(shè)備，由板式輸送機、推塊、道岔等關(guān)鍵部件組成，根據(jù)控制裝置的指令、通過滑塊將分揀物品分揀到相應(yīng)的下線格口。 3.后處理設(shè)備一般指設(shè)置在雙向滑塊分揀主機兩側(cè)的下線格口，其功能是暫存經(jīng)分揀的物件。下線格口有多種類型和表式，如：有動力和無動力、滑槽和排輪結(jié)構(gòu)等，以適應(yīng)不同需求，線格口一 般設(shè)有預(yù)滿格及滿格聲光提示功能。格滿后，由人工收集和裝車發(fā)運，也有直接將伸縮式輸送機或其他輸送機連接下線格口組成后處理系統(tǒng)，以提高分揀效率。 4.控制裝置及電腦管理是對物品分揀資訊和處理，給系統(tǒng)設(shè)備各執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出動作指令，使物品迅速、準(zhǔn)確地在預(yù)定的分揀口進(jìn)入目的地，完成對物品的分揀搬運處理。電腦管理主要是對系統(tǒng)中各設(shè)備運行的資料進(jìn)行記錄、監(jiān)測和統(tǒng)計，相關(guān)生產(chǎn)資料、技術(shù)資料、各類報表等的整理和列印，并能與上位機聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)網(wǎng)路管理。 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 - 5 - 頁 共 -35- 頁 1.3 本課題研究的意義 本課題意在研制出一套滑塊厚度綜合檢測平臺系統(tǒng)，利用系統(tǒng) 的自動檢測功能，來取代原有的人工檢測，以達(dá)到減輕工人勞動強度、提高生產(chǎn)效率的目的。滑塊自動檢測裝置的應(yīng)用，將有效地提高企業(yè)的自動化水平，在提高了測量精度的基礎(chǔ)上，極大 地 提高工廠的生產(chǎn)檢測效率，提高產(chǎn)品質(zhì)量和競爭力，可以產(chǎn)生極大的經(jīng)濟(jì)效益。因此，此檢測裝置的設(shè)計和應(yīng)用，具有極高的實用價值與推廣價值，有著重要的意義 。 1.4 本課題擬采用的方法 隨著科技的不斷發(fā)展，檢測自動化已成為一種提高效率、提高檢測結(jié)果精確性的重要途徑。 傳統(tǒng)的滑塊檢測主要依靠工人手工打表的方式，對滑塊是否合格進(jìn)行檢驗。人工檢測存在檢測速度 慢、效率低下、人為因素影響大等問題。因此，滑塊的自動化檢測成為必然。本課題中 滑塊的傳送、分料、滑塊厚度的檢測等動作全部由系統(tǒng)進(jìn)行自動化檢測，這不僅能夠大大提高測試效率，還能減少工作人員的主觀因素對測試結(jié)果精確性的影響。要 達(dá)到滑塊厚度尺寸的自動檢測的目的，本系統(tǒng)主要采用的是流水線式導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)，在導(dǎo)軌中完成滑塊的運行及其翻轉(zhuǎn)和旋轉(zhuǎn)，并在完成綜合檢測后自動分料，導(dǎo)軌用步進(jìn)電機帶動雙面同步齒形帶傳動，分料機構(gòu)部分用步進(jìn)電機帶動，電磁鐵得失電來實現(xiàn)；采用可編程序控制器（ PLC）作為系統(tǒng)的控制核心，通過串行通訊與工控機組 成上位機監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)對滑塊檢測、分料過程的實時監(jiān)視和自動控制。 1.5 本課題的主要內(nèi)容 本文的主要內(nèi)容如下： 第一章緒論部分介紹了滑塊厚度綜合檢測平臺的研制原因、目的、作用以及國內(nèi)外在該課題方面的發(fā)展概況及趨勢，并闡述了本課題研究的方法、手段及意義。 第二章介紹了滑塊厚度綜合檢測平臺系統(tǒng)的總體設(shè)計，闡述了滑塊厚度綜合檢測平臺系統(tǒng)的要求、系統(tǒng)組成、各組成部分的功能以及控制系統(tǒng)的總體設(shè)計。 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 - 6 - 頁 共 -35- 頁 第三章介紹了控制系統(tǒng)硬件部分的選型及分析，其中詳細(xì)介紹了對步進(jìn)電機、感應(yīng)開關(guān)、電磁鐵、 PLC和驅(qū)動元件的選擇，對 PLC的 輸出輸入口的分配及PLC與工控機的通信協(xié)議做了介紹，最后生成控制系統(tǒng)硬件接線圖和電路圖。 第四章控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計簡介，對軟件的要求、功能、實現(xiàn)方法及流程圖做了簡單的介紹。 第五章全文總結(jié)中介紹了本人通過在本課題中工作所得收獲，以及在工作中發(fā)現(xiàn)的不足、有待解決的問題等。 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 - 7 - 頁 共 35 頁 2 滑塊厚度綜合檢測平臺控制系統(tǒng)總體設(shè)計 2.1 檢測平臺總體設(shè)計概要 根據(jù) 協(xié)議要求 ，該滑塊厚度綜合檢測平臺應(yīng)滿足以下幾點要求： 1、 檢測速度為每個平臺 2萬塊 /天，流水式，帶傳動； 2、 分別以滑塊的兩個面為定位基準(zhǔn)，測出兩組數(shù)據(jù)； 3、 電機要正 反轉(zhuǎn)且要旋轉(zhuǎn)所需要的相應(yīng)的正確的角度； 4、 能夠自動處理檢測數(shù)據(jù)，并按照要求把其分成七類，從七個不同的出口滑出； 5、 系統(tǒng)具有一定的容錯能力，通過調(diào)節(jié)驅(qū)動機構(gòu)的電機轉(zhuǎn)速和設(shè)計滑塊堆積感應(yīng)開關(guān)來實現(xiàn)對滑塊隊列的檢測，充分保證滑塊的隊列有序可靠通過，并且即使出現(xiàn)滑塊卡位、不能完成正確分類，也不會出現(xiàn)系統(tǒng)崩潰或誤分類等現(xiàn)象。 據(jù)此，滑塊厚度綜合檢測平臺的總體設(shè)計思想為：采用傳感器進(jìn)行測量，測量的分辨率高，能保證所需要的測試精度；各個測試數(shù)據(jù)點獨立測量，流水式進(jìn)行，以保證測量的效率；利用數(shù)采卡采集數(shù)據(jù)，并計算各個指 標(biāo)，以綜合判斷該滑塊合格與否，并進(jìn)行分組。 滑塊厚度綜合檢測平臺系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)可分成三大功能單元，即傳送系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和自動分料系統(tǒng)。系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖 2-1所示。 圖 2-1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖 此外， 為滿足安裝和使用的方便，在總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計中作了如下幾點考慮： 1、 為避免因摩擦產(chǎn)生的影響，在設(shè)計傳送帶時，我們采用組合式的滑塊夾具，即在外滑塊夾具內(nèi) 配上圓形的與滑塊相配的內(nèi)夾具，盡量減少滑塊與導(dǎo)軌的摩擦，PC/PPI 控制信號 分類控制信號 位控信息 傳動控制 傳感器信號 傳動測量機構(gòu) 工 控 機 RS-232 PLC RS485 分類控制系統(tǒng) 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 - 8 - 頁 共 35 頁 且要有滑塊保護(hù)罩； 2、 由于滑塊合格產(chǎn)品占多數(shù)，在設(shè)計時，把中間一個出口作為合格產(chǎn)品的出口，考慮到 要盡可能地減少步進(jìn)電機的轉(zhuǎn)動角度，在出料口左右兩邊各設(shè)三個分料出口； 3、 為使傳送帶具有良好的穩(wěn)定性，需要設(shè)計壓帶輪部件，以壓帶輪彈簧的彈性減弱外部環(huán)境引起的震動； 4、 在設(shè)計 測 頭夾具時，要考慮到如何保護(hù)傳感器探頭 及有效夾緊 。 2.1.1 檢測平臺及分料機構(gòu)設(shè)計簡介 自動檢測平臺由測量平臺和傳動機構(gòu)組成。測量平臺是滑塊幾何量測量的基準(zhǔn)，其精度遠(yuǎn)高于滑塊的精度。檢測平臺要實現(xiàn)滑塊的平穩(wěn)傳送，避免震動引起附加的測量誤差，另外 檢測平臺應(yīng)該具備較高的精度、可靠性和穩(wěn)定性，在工作中能給出精確數(shù)據(jù)的同時，不會出現(xiàn)系統(tǒng)崩 潰的情況。檢測平臺傳動機構(gòu)如圖 2-2所示。 圖 2-2檢測平臺傳動機構(gòu) 在滑塊厚度檢測結(jié)束后，要根據(jù)不同結(jié)果把它們分成七類。這七類分別為： 1）滑塊厚度合格、平行差合格； 2）滑塊厚度合格、平行差超差； 3）滑塊厚度超上限、平行差合格； 4）滑塊厚度超上限、平行差超差； 5）滑塊厚度超下限、平行差合格；6）滑塊厚度超下限、平行差超差； 7）備用出口。 這就涉及到了如何在規(guī)定的時間（ 2秒鐘）內(nèi)正確無誤地 完成自動分類。 因此，我們用一個分料裝置來實現(xiàn)所有類型滑塊的分類是比較理想的。 該套裝置 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 - 9 - 頁 共 35 頁 共設(shè) 7個分料口 ， 按厚度和平行差工藝 進(jìn)行分組， 把中間一個出口作為合格產(chǎn)品的出口，再考慮到盡可能減少步進(jìn)電機的轉(zhuǎn)過角度，在出料口左右兩邊各設(shè)三個分料出口，當(dāng)滑塊滑到相對應(yīng)的出料口時，由電磁鐵 失電 將滑塊推出，以實現(xiàn)分類。這樣，就形成了本課題中的分料口設(shè)計。 自動分料系統(tǒng)主要包括：轉(zhuǎn)盤、滑塊吸收座、電磁鐵、電動機、減速器、安裝座、出料導(dǎo)軌等裝置。在分類的過程中， PLC 通過對安裝在系統(tǒng)中的感應(yīng)開關(guān)來判斷分類過程中的各種狀態(tài)。如：滑塊到達(dá)、定位信號、分類完成等等。如果發(fā)現(xiàn)非正常狀態(tài)，則向工控機發(fā)出相應(yīng)的報警信號告知工作人員，以方便排除故障。分料機構(gòu)簡圖 如圖2-3所示。 圖 2-3 分料機構(gòu)示意圖 2.1.2 檢測平臺及分料機構(gòu)控制要求 滑塊由進(jìn)料口進(jìn)入自動化檢測流水線，在測量過程中，相對于工作臺以速度 V作滑動運動。為保證傳送過程中的平穩(wěn)性，避免傳動機構(gòu)的震動引入附加的測量誤差，造成測量結(jié)果的失真。傳動測量機構(gòu)采用同步帶傳送，在測量傳感器前加了壓緊裝置，從而大大減少了傳動機構(gòu)對測量過程的影響?；瑝K的每一表面要測量兩條對角線上共五個點（中心交叉處可看作一個）。因此 ,滑塊在運動過程中要旋轉(zhuǎn) 90 度，翻轉(zhuǎn) 180度。通過在測量平臺上刻畫合適的曲線使滑塊能夠按照預(yù)先 設(shè)定的軌跡作適當(dāng)?shù)慕嵌刃D(zhuǎn)?；瑝K的 180 度翻轉(zhuǎn)，則通過設(shè)計流水線的空間結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。傳動平臺示意圖如圖 2-4所示，系統(tǒng)安裝有兩個步進(jìn)電機，電機 1控制同步帶的傳動，電機 2控制分料機構(gòu)轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動。 分類機構(gòu)由 PLC 依據(jù)接收到的分類信息控制步進(jìn)電機旋轉(zhuǎn)相應(yīng)的角度，將滑塊分 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 - 10 - 頁 共 35 頁 類出去。 PLC對分類電機的控制是通過 PTO（高速脈沖串輸出）的方式。 PTO方式中，可輸出多個脈沖串，并允許脈沖串排隊，以形成管線。依據(jù)管線的實現(xiàn)方式分為單段管線和多段管線。本系統(tǒng)中采用多段管線的方式，通過在變量存儲區(qū)建立包絡(luò)表的方式，控制輸出脈沖的 周期和脈沖數(shù)，從而達(dá)到對步進(jìn)電機的速度和轉(zhuǎn)動角度精確控制的目的。然后由電磁鐵失電將滑塊推出到對應(yīng)的出口。分類結(jié)束后步進(jìn)電機復(fù)位回到起始狀態(tài)，等待下一個滑塊的到來。 圖 2-4 傳動平臺示意圖 如圖 2-4所示，滑塊隨傳送帶運動到下面的測量平臺時，剛好翻轉(zhuǎn)了 180度。 在分類的過程中， PLC 通過對安裝在系統(tǒng)中的感應(yīng)開關(guān)來判斷分類過程中的各種狀態(tài)。如：滑塊到達(dá)、定位信號、分類完成等等。如果發(fā)現(xiàn)非正常狀態(tài)，則向工控機發(fā)出相應(yīng)的報警信號告知工作人員，以方便排除故障。 2.2 控制系統(tǒng)總體設(shè)計 2.2.1 概述 控制系統(tǒng)的作用是保證所有結(jié)構(gòu)能嚴(yán)格按照預(yù)定的順序，協(xié)調(diào)地、有節(jié)奏地實現(xiàn)運動和停止運動，是工作循環(huán)得以周而復(fù)始地進(jìn)行。控制系統(tǒng)對生產(chǎn)率和工作可靠性影響很大，因此，要求控制準(zhǔn)確、靈敏、可靠、耐用和調(diào)整方便。 滑塊厚度綜合檢測平臺控制系統(tǒng)是基于工控機 -PLC 模式構(gòu)成的一個集散控制系統(tǒng)。工控機作為監(jiān)控管理層實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的管理工作，并且對整個系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視、控制和調(diào)度。 PLC 作為控制執(zhí)行層，完成局部的控制工作。工控機把管理決策、控制任務(wù)、控制參數(shù)和調(diào)度命令通過通信電纜傳送給控制層 PLC， PLC 也要通過 電纜把控制過程的參數(shù)、控制進(jìn)程和控制數(shù)據(jù)傳送給管理層。 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 - 11 - 頁 共 35 頁 PLC 與工控機通過通信口進(jìn)行通信，工控機讀取 PLC 的通行口識別整個系統(tǒng)的狀態(tài)信息，并在工控機上有所顯示。通過軟件控制各個控制部件的運行?？刂栖浖饕瓿沙跏紖?shù)設(shè)定、運行狀態(tài)顯示、容錯檢測和故障檢測報警等功能。當(dāng) PLC得到工控機的分類信號后，輸出相應(yīng)脈沖，從而達(dá)到設(shè)定步進(jìn)電機的移動距離（旋轉(zhuǎn)角度）、速度、方向等參數(shù)的目的。 控制系統(tǒng)應(yīng)完成的功能有： （ 1）確保完成滑塊在流水線上的穩(wěn)定傳送，保證滑塊按進(jìn)入系統(tǒng)的先后形成的隊列傳送，并且要充分保證隊列的有序 性和完整性； （ 2）確保完成滑塊的正確分類。電機需要旋轉(zhuǎn)相應(yīng)的正確的角度以控制各部件按照預(yù)定的軌跡、動作把滑塊從進(jìn)入滑道到正確分類出去； （ 3）前級傳動機構(gòu)的速度不應(yīng)快于后級分類機構(gòu)，且至少應(yīng)保證在分類機構(gòu)沒有完成分類時，沒有滑塊進(jìn)入分類機構(gòu)； （ 4）保證分類機構(gòu)能夠自動復(fù)位，當(dāng)步進(jìn)電機失步時，分類機構(gòu)能夠自動復(fù)位； （ 5）當(dāng)多有于一個滑塊進(jìn)入分類機構(gòu)時，要告知工作人員系統(tǒng)故障，同時，能判斷分類電機的工作是否正常，輸出角位移是否正確； （ 6）控制系統(tǒng)應(yīng)具有一定的容錯能力。當(dāng)出現(xiàn)一般性錯誤時，系統(tǒng)能夠自我修復(fù) ，不影響系統(tǒng)的正常工作，即使是出現(xiàn)滑塊卡位、不能完成正確分類也不會出現(xiàn)系統(tǒng)崩潰或誤分類現(xiàn)象等。如果出現(xiàn)錯誤，系統(tǒng)明確指出錯誤來自哪個方位，即使不能指明錯誤來源，也能檢測到流水線的某個大致位置，以方便維護(hù)，及時排除故障。 該控制系統(tǒng)是以 PLC為控制核心，通過與工控機的通信，執(zhí)行工控機的命令。在工控機與 PLC接口時，由于 PLC采用的是 RS-485標(biāo)準(zhǔn)與工控機 RS-232標(biāo)準(zhǔn)不兼容，必須通過 PC/PPI 電纜進(jìn)行轉(zhuǎn)接。工控機是整個系統(tǒng)的管理者，控制測量傳感器測量流水線上滑塊的幾何參量，并通過計算得出滑塊分類信息。 PLC 是整個系統(tǒng)的控制執(zhí)行核心，主要完成系統(tǒng)驅(qū)動控制、狀態(tài)檢測、命令執(zhí)行等功能。 PLC 通過接收工控機的分類信息和控制信息控制分類機構(gòu)和傳動機構(gòu)的運行。 2.2.2 控制系統(tǒng)的總體方案設(shè)計 本控制系統(tǒng)主要包括工業(yè)控制計算機、 PLC、數(shù)采卡、傳感器探頭、位置檢測傳感器和各控制及執(zhí)行元件等，結(jié)構(gòu)簡圖如圖 2-5所示 。各部分在本監(jiān)控系統(tǒng)中的功能介紹如下： 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 - 12 - 頁 共 35 頁 1. 工控機 作為整個系統(tǒng)的監(jiān)控、調(diào)度中心，通過 PLC 間接地控制、監(jiān)測系統(tǒng)運行的狀態(tài)； 2. PLC 作為系統(tǒng)的控制核心，直接完成對各部件動作的協(xié)調(diào)控制以及各運動位置檢 測； 3. 檢測系統(tǒng) 檢測系統(tǒng)由傳感器、數(shù)采卡和工控機等組成，通過對滑塊的幾何量的測量、計算，作為分類產(chǎn)品判斷的依據(jù)； 4. 位置檢測傳感器和各控制及執(zhí)行元件 主要完成對系統(tǒng)狀態(tài)的檢測以及各部件動作的協(xié)調(diào)執(zhí)行。 PLC 與工控機通過通信口進(jìn)行通信，工控機讀取 PLC 的通信口以識別整個系統(tǒng)的狀態(tài)信息，并在工控機的控制軟件上顯示，通過軟件控制各部件的運行。控制軟件主要完成初始參數(shù)設(shè)定、運行狀態(tài)顯示、容錯檢測和故障檢測報警等功能。 傳感器頭 各控制元件 （驅(qū)動器） 數(shù)采卡 PLC 工控機 位置檢測傳感器 各執(zhí)行元件 （步進(jìn)電機、電磁 鐵等） PC/PPI RS-485 圖 2-5 監(jiān)控系統(tǒng)的組成框圖 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 - 13 - 頁 共 35 頁 3 控制系統(tǒng)的硬件選型及分析 3.1 概述 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計主要包括對傳感器、步 進(jìn)電機、電磁鐵等元器件的選擇，對輸出驅(qū)動方式和驅(qū)動元件的選擇以及對人機聯(lián)系方式的選擇，最后生成控制系統(tǒng)原理圖和接線圖。系統(tǒng)所選用的傳感器要有較高的靈敏度和較大的信噪比，響應(yīng)速度快，穩(wěn)定性好，抗干擾能力強。 就硬件而言，系統(tǒng)所用元器件質(zhì)量的優(yōu)劣和結(jié)構(gòu)工藝是影響可靠性的重要因素，故應(yīng)合理地選擇元、器件，在設(shè)計時對元、器件的負(fù)載、速度、功耗、工作環(huán)境等技術(shù)參數(shù)應(yīng)留有一定的安全量，并對元、器件進(jìn)行老化和篩選。所選用的元、器件在滿足技術(shù)要求的前提下應(yīng)盡可能選擇價格低的元、器件，且元、器件的工作溫度環(huán)境應(yīng)大于所使用環(huán)境 的溫度變化范圍，系統(tǒng)中相關(guān)的器件要盡可能做到性能匹配。 本控制系統(tǒng)主要是由以 PLC為中心的電機驅(qū)動部分、通信部分、狀態(tài)檢測部分和報警部分組成。 控制系統(tǒng)硬件采用微機 -PLC 模式，工控機是整個控制系統(tǒng)的核心，完成檢測、控制處理檢測過程中的各種問題和提供人機交互的界面； PLC 是地層的控制執(zhí)行核心，驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)完成各種控制命令。它們之間的接口就是通信協(xié)議。 3.1.1 步進(jìn)電機與驅(qū)動部分 步進(jìn)電動機是將 PLC 輸出的電脈沖轉(zhuǎn)換成與電脈沖成正比的角位移或直線位移的執(zhí)行元件。前級傳動部分步進(jìn)電機主要完成流水線的速度控制， 后級分類機構(gòu)則要精確控制步進(jìn)電機的輸出角位移和方向。步進(jìn)電機在運行時可能會出現(xiàn)失步現(xiàn)象，可在后級增加光電編碼器對電動機的輸出相位做出控制，以確保與實際的輸出相位一致。后級分類電機采用正反轉(zhuǎn)定位的方式，以消除電機的累計誤差，保證電動機每次都從零位置起輸出一定的角度。 3.1.2 狀態(tài)檢測及報警設(shè)計 通過安裝在系統(tǒng)各個位置的感應(yīng)開關(guān)判斷系統(tǒng)運行過程中的狀態(tài)，是否與已設(shè)定的狀態(tài)一致。當(dāng)出現(xiàn)異常時，系統(tǒng)應(yīng)發(fā)出警報。報警方式設(shè)計為聲光報警的方式，依據(jù)錯誤的嚴(yán)重性而不同。 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 - 14 - 頁 共 35 頁 3.2 步進(jìn)電機選型及布置 檢測平臺前級傳送系統(tǒng) 需要電機帶動運轉(zhuǎn)，且轉(zhuǎn)動速度不能太快，以免造成滑塊的堆積?？紤]到電機的正反轉(zhuǎn)控制及失步問題，因此我們選擇步進(jìn)電機，且直流電機啟動時，起動轉(zhuǎn)矩 TS（ 1.1 1.2） TL ，起動電流 IS（ 2 2.5） IN，機械特性硬，起動轉(zhuǎn)矩大，而步進(jìn)電機結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠，控制方便， 加上步進(jìn)電機只有周期性的誤差而無累積誤差等特點 ， 使得在速度、位置等控 制領(lǐng)域用步進(jìn)電機來控制變的非常的簡單 ，因此我們選擇步進(jìn)電機 做系統(tǒng)的前級傳動機構(gòu)的起動電機。 后級分料機構(gòu)中要將滑塊正確的分類到對應(yīng)的出口，需要電機旋轉(zhuǎn)相應(yīng)的正確的角度，直流電機不易調(diào)速，且若平滑調(diào)速，需采用大量的接觸器和繼電器，而系統(tǒng)對電機的轉(zhuǎn)速要求很高，步進(jìn)電機的步距角不受電氣、負(fù)載和環(huán)境條件的影響，具有啟動、停止、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)容易控制等優(yōu)點，而且可以實現(xiàn)數(shù)字信號直接控制，因此我們選用步進(jìn)電機。 步進(jìn)電機 是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，即給電機加一個脈沖信號，電機則轉(zhuǎn)過一個步距角。 電機轉(zhuǎn)過的角度與輸入的脈沖總數(shù)成正比，轉(zhuǎn)速與輸入脈沖的頻率成正比。 在本設(shè)計中，步進(jìn)電機的選型主要考慮以下幾 點： 1. 要有足夠小的步距角，滿足精度要求； 2. 提供足夠大的輸出轉(zhuǎn)矩； 3. 提供足夠大保持轉(zhuǎn)矩和靜轉(zhuǎn)矩； 在本裝置中，步進(jìn)電機的主要作用是在給定頻率的數(shù)字脈沖信號驅(qū)動下，驅(qū)動 V形帶、轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)滑塊傳送和分類。而要可靠有效地完成上述功能，必須考慮步進(jìn)電機驅(qū)動電源的脈沖頻率與所帶負(fù)載的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)動慣量之間的關(guān)系。 3.2.1 步進(jìn)電機步距角的分析 對于使用步距角定位的系統(tǒng)，步距角大小的選擇直接影響到負(fù)載的定位精度，步距角的精度通常用步距角的百分比來衡量， 一般步進(jìn)電機的精度為步 距 角的 3-5%， 且不累積 。 電機的步距角取決于負(fù)載精度的要求，將負(fù)載的最小分辨率（當(dāng)量）換算到電機軸上，每個當(dāng)量電機應(yīng)走多少角度（包括減速）。電機的步距角應(yīng)等于或小于此角度。 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 - 15 - 頁 共 35 頁 目前市場上步進(jìn)電機的步距角一般有 0.36 度 /0.72度（五相電機）、 0.9度 /1.8度（ 二、四 相電機） 1.5度 /3度（ 三 相電機） 等。 步進(jìn)電機的步距角是由轉(zhuǎn)子齒數(shù)、定子相數(shù)和通電方式所決定的，即： b=kmCZ360其中 m 為相數(shù)， C 為狀態(tài)系數(shù)，采用單、雙拍通電方式時 C=2，采用單拍或雙拍通電方式時 C=1。步進(jìn)電機的步距角越小，定位精度越高，故應(yīng)選擇盡可能小的步距角。 3.2.2 步進(jìn)電機轉(zhuǎn)速的分析估算 電機轉(zhuǎn)速有如下兩個換算公式： 1 = （ 180/ ）； 1 r/m =60 /s = /30 /s 本課題中，需在 2s 3s 間完成滑塊的分類，最大的分類角度約為 maxi=90。假設(shè)：當(dāng)分類角度約為 30 時， 電機通過直線加速后剛好達(dá)到穩(wěn)定頻率就減速，恰好停止在準(zhǔn)確位置。則 設(shè)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過 30所需時間為 t1，則其轉(zhuǎn)過 90所需時間為 t2： 則： t2=1s 1.5s t1= t2/2=0.5s 0.75s。 即：電動機起步時，分料轉(zhuǎn)盤在 0.25s 內(nèi)轉(zhuǎn)過 15。 所以，在加速啟動階段內(nèi)，轉(zhuǎn)盤平均角速度 （ /s）和平均轉(zhuǎn)速 n （ r/m）分別約為： = 1/ t1 =30/（ 0.5 0.75） =40 60 /s =2/9 /s /3 /s n =30 / =7 r/m 10 r/m 加速時間 t(s)約為： t=0.25s 0.375s 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 - 16 - 頁 共 35 頁 角加速度 ( /s2)約為： =2 /t =（ 2/9 /3 ） 2 /（ 0.25 0.375） =16 /9 /s2 在電動機正常勻速轉(zhuǎn)動時，其轉(zhuǎn)速 n 為： n=2n =14 r/m 20 r/m 顯然，轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速太低， 可通過減速裝置 提高電機轉(zhuǎn)速，使其 工作 在較合適期間 ，初步設(shè)減速器傳動比 i =1:5 則電機轉(zhuǎn)速 n（ r/m）約為： n =n /i =(14 20)5 =70 r/m 100 r/m 電機轉(zhuǎn)速 n（ r/m）與脈沖頻率 f（ KHZ）的關(guān)系： n =1000 f /6 f =6n/ (1000) =(420 600)/360 =1.17KHZ 1.67 KHZ， 綜合考慮電機的啟動與停止加、減速的存在，取 f=1.5 KHZ。 3.2.3 負(fù)載轉(zhuǎn)動慣量和轉(zhuǎn)矩的估算 在分析負(fù)載轉(zhuǎn)動慣量時，我們可以簡化認(rèn)為電磁鐵和滑塊吸收座是均勻分布在轉(zhuǎn)盤上的。轉(zhuǎn)盤是塑料的，跟其下面的鋼質(zhì)的圓盤比起來可忽略不計。我們可以近似認(rèn)為該負(fù)載質(zhì)量為 m=0.9 kg，半徑為 r=4 cm。 所以，負(fù)載的轉(zhuǎn)動慣量 J (kgm 2)約為： J =1/2mr2 =1/20.90.0016 =7.210 -4 kgm 2 旋轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)矩 TL（ Nm ）約為： TL =J 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 - 17 - 頁 共 35 頁 =7.210 -4 16 /9 =4.0210 -2 Nm 1. 力矩 驅(qū)動慣性體時的運動方程式（ 1-2）所述： (1-2) 式中 JM 電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量， kgm 2； JL 換算到電動機軸上的符合轉(zhuǎn)動慣量， kgm 2； 角速度， rad/s； TL 負(fù)荷轉(zhuǎn)矩， Nm ； T 所需轉(zhuǎn)矩， T=加速度轉(zhuǎn)矩 Ta+負(fù)荷轉(zhuǎn)矩 TL， Nm ； g 重力加速度， 9.8 m/s2 加速度轉(zhuǎn)矩在變速區(qū)內(nèi)進(jìn)行驅(qū)動時，根據(jù)加速、減速的方式而定。本課題中，步進(jìn)電動機的加減速運動圖形為直線， 如圖 3-1所示 。 圖 3-1 步進(jìn)電機直線加速和減速運動圖形 直線加速場合下，加速轉(zhuǎn)矩按式（ 1-1）計算： （ 1-1） 式中 f1 自 啟動區(qū)內(nèi)的脈沖速度，個脈沖 /s； f2 變速區(qū)內(nèi)的脈沖速度，個脈沖 /s； t1 加速時間， s； 步距角，度 /步。 把負(fù)載轉(zhuǎn)動慣量換算到電動機轉(zhuǎn)軸上，考慮到減速器的轉(zhuǎn)動慣量，減速器效率取 =80%，安全系數(shù)取 1.3左右，得： T Ltg J LJ MT 步進(jìn)頻率（速度） 時間（步數(shù)） t1 t0-2t1 f2 f1 tffgJ LJ MT a 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 - 18 - 頁 共 35 頁 JL =1.3J =7.210 -41.3 =9.3610 -4 kgm2 加速時間： t1 = ta=0.25s 初選電動機轉(zhuǎn)動慣量 JM 為： JM 460 gcm2 則，由式（ 1-1）得： Ta =（ JM +J L） =(0.4610-4 +810-4)20/3 =1.7310-2 Nm 取 安全系數(shù) 為 1.3左右， 選用 電機的保持轉(zhuǎn)為： T 1.731.310-2 Nm =2.2510-2 Nm 3.2.4 選型 步進(jìn)電機的基本結(jié)構(gòu)型式有： 1.反應(yīng)式步進(jìn)電機：亦稱磁阻式（ VR）步進(jìn)電機。其定轉(zhuǎn)子磁路均由軟磁材料制成，定子上有多相勵磁繞組，利用磁導(dǎo)的變化產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。其特點如下： 1）步距角小。最小可做到 10左 右； 2）要求驅(qū)動電源功率較大，系統(tǒng)效率較低； 3）電機的內(nèi)阻尼較小，但不運行振動時間長； 4）斷電時沒有定位轉(zhuǎn)矩。 2.永磁式步進(jìn)電機：轉(zhuǎn)子 或定子的某一方面具有永磁鋼的步進(jìn)電機，另一方面由軟磁材料制成，繞組輪流通電，建立的磁場與永久磁鋼的恒定磁場相互作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。其特點： 1）步距角大； 2）相數(shù)為偶數(shù)為多； 3）啟動頻率低。負(fù)載啟動頻率一般在 300Hz 以下； 4）控制功率??； 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 - 19 - 頁 共 35 頁 5）內(nèi)部電磁阻尼較大，單步鎮(zhèn)當(dāng)時減??； 6）斷電時具有一定的保持轉(zhuǎn)矩，可用作定位使用。 3.混合式步進(jìn)電機：轉(zhuǎn)子上有磁鋼，但從定子或轉(zhuǎn)子的導(dǎo)磁體來看，又和反應(yīng)式步進(jìn)電機相似，是反應(yīng)式和永磁式電機的結(jié)合，又稱作感應(yīng)子式步進(jìn)電機。具有反應(yīng)式步進(jìn)電機步距小，響應(yīng)頻率高等優(yōu)點 ,還具有永磁式步進(jìn)電機勵磁功率小、效率高和有定位轉(zhuǎn)矩等優(yōu)點。 由于混合式步進(jìn)電機綜合了前兩種的優(yōu)點，不僅步距角小、具有定位轉(zhuǎn)矩，而且能輸出較大的轉(zhuǎn)矩，故本系統(tǒng)選用之 。 根據(jù)對步進(jìn)電機的步距角、步進(jìn)電機轉(zhuǎn)速、步進(jìn)電機力矩、步進(jìn)電機保持轉(zhuǎn)矩的分析計算， 并且 綜合考慮系統(tǒng)各項因素，我們初步確定選用北京四通公司的混合式步進(jìn)電機， 型號為 56BYG250D，其主要技術(shù)參數(shù)為：步距角 為 0.9/1.8，保持轉(zhuǎn)矩mM不小于 1.72 N m，定位轉(zhuǎn)矩dM為 0.07 N m，空載啟動頻率kf為 3.0 KHZ。 其矩頻特性如圖 3-2 所示： 圖 3-2 電機矩頻特性 3.3 接近開關(guān) 接近開關(guān)的功能是當(dāng)某種物體與之接近到一定距離時就發(fā)出動作信號，告知系統(tǒng)，不像機械行程開關(guān)那樣需要施加機械力。接近開關(guān)是通過其感應(yīng)頭與被測物體間 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 - 20 - 頁 共 35 頁 介質(zhì)能量的變化來取得信號的，接近開關(guān)的應(yīng)用已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過一般行程控制和限位保護(hù)的范疇，可用于高速計數(shù)、測速、液面控制、檢測金屬物體是否存在 及其尺寸大小、作為無觸點按扭等。即使用作一般行程控制，其定位精度、操作頻率、使用壽命及對惡劣環(huán)境的適應(yīng)能力也比普通機械行程開關(guān)高。 接近開關(guān)是本系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛的傳感器，在本系統(tǒng)中主要用作狀態(tài)檢測。 3.4 電磁鐵的選型 電磁鐵通電時，線圈產(chǎn)生的磁通作用于銜鐵，產(chǎn)生電磁吸力，并使銜鐵產(chǎn)生機械位移，把銜鐵吸下來，工作電路閉合，銜鐵吸附住滑塊。電磁鐵斷電時失去磁性，銜鐵復(fù)位時復(fù)位彈簧把銜鐵拉回原位，切斷工作電路，電磁鐵失電將滑塊彈出到相應(yīng)的出口。 本課題中，滑塊厚度檢測結(jié)束傳送到分料機構(gòu)后要實現(xiàn)滑塊的正確分類， 而分類是靠電磁鐵的得電失電來完成。 本課題的目的是將檢測結(jié)束后的滑塊實現(xiàn)分類，我們選用推拉式電磁鐵，原因是基于它的結(jié)構(gòu)特點： 線圈用高導(dǎo)磁率外殼覆蓋住，由于輔助磁路的作用會產(chǎn)生很大的吸引力。在線圈上施加電壓，銜鐵就被吸引到線圈的那邊，如果使用安裝螺栓側(cè)的軸，就發(fā)生推動作；如果使用銜鐵側(cè)的軸，就發(fā)生拉動作，兩者都能使用。 在本課題中，我們使用銜鐵側(cè)的軸，在使用時將磁扼安裝在固定支架上，而將銜鐵活動地連接于牽引桿上，當(dāng)吸引線圈通電時銜鐵被吸合，經(jīng)過連桿帶動滑塊吸收座中的推桿復(fù)位，在線圈斷電時，復(fù)位彈簧依靠變形能將 銜鐵拉出，同時帶動推桿將滑塊彈出。 3.4.1 彈簧預(yù)緊力的分析估算 彈簧行程為 f =5mm ，所以選電磁鐵行程 ff =5mm 彈簧預(yù)緊力： F1 k1 f1 k1（ H0-H1） = k1（ 91.2-22） 5.4 N 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 - 21 - 頁 共 35 頁 k1=0.0780 N/mm F2 k2 f2 k2（ H0-H2） = k2（ 91.2 27） = 4.8 N k2 0.0748 N/mm 因為 k1 k2，所以，取彈簧剛度系數(shù) k = k1 = 0.0780 N/mm。 彈簧最大工作力取 F1 = 0.0780*64.2=5.4 N 考慮到溫度變化地、電壓變動等因素，取安全系數(shù) 1.5=2 ， 所以，選用電磁鐵吸力 F F2= 10 N 3.4.2 選型 根據(jù)上面所計算的吸力、行程等參數(shù)可知，該系統(tǒng)需要電磁鐵對吸力和行程的要求較低。 綜合比較各參數(shù)，通過查閱電工手冊，我們最終選定型號為 MQ1-1.5N（ -5101）的電磁鐵。 其技術(shù)數(shù)據(jù) 如表 1 所示 ： 表 1 使用 方式 額定吸力（ N） 額定電壓 （ V） 額定行程（ mm） 通電率（ %） 操作次數(shù)（次 /小時） 消耗功率 起動 吸合 拉動式 15 220 20 60 600 450 67 此電磁鐵通過一角形鐵，固定在塑料轉(zhuǎn)盤上?？紤]到動平衡因素，與滑塊吸收座沿轉(zhuǎn)軸成慣性力矩對稱分布。 經(jīng)實驗證明，此電磁鐵滿足各方面性能要求。 3.5 PLC 硬件系統(tǒng)設(shè)計及選型 3.5.1 PLC 的選型 可編程控制器是一種典型的采樣控制系統(tǒng)，是以微處理機為基礎(chǔ)，綜合了計算機 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 - 22 - 頁 共 35 頁 技術(shù)、自動控制技術(shù)和通信技術(shù)而開發(fā)的一種新型工業(yè)自動控制裝置。它通過循環(huán)方式進(jìn)行閉環(huán)控制，包括數(shù)字量和模擬量控制。它既可進(jìn)行順序控制，也可實現(xiàn)過程控制，隨著微處理器技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，可編程序控制器已不僅僅是傳 統(tǒng)意義上的控制元件，其功能日益完善， 具有功能強、可靠性高、使用靈活方便、易于編程以及適應(yīng)測試環(huán)境等一系列優(yōu)點。 其廣泛應(yīng)用在機械系統(tǒng)、生產(chǎn)流水線及過程工業(yè)的自動控制領(lǐng)域，具有性能穩(wěn)定、高可靠性、強抗干擾能力、功能強大及硬、軟件開發(fā)方便等特點。因此，本系統(tǒng)選擇 PLC 作為系統(tǒng)控制的核心，完成對各部件動作的協(xié)調(diào)控制。 世界上約有 200 多個 PLC生產(chǎn)廠家 , 如美國的 AB公司、莫迪康公司、 GE 公司、德國的西門子公司、日本的歐姆龍公司、三菱電機公司以及國內(nèi)的浙大中控等。它們一般滿足用戶各方面的需求 , 但在外形、結(jié)構(gòu)、 功能、網(wǎng)絡(luò)通信和編程方法等方面各有不同 ,對于不同的工業(yè)控制需求 , 應(yīng)當(dāng)選擇合適的 PLC。 PLC 選型的關(guān)鍵主要是能滿足基本控制功能和容量 , 并考慮維護(hù)的方便性、備件的通用性、系統(tǒng)可擴展性以及能滿足特殊功能要求等，即應(yīng)最大限度地滿足系統(tǒng)的控制要求；力求使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟(jì)，且保證控制系統(tǒng)安全可靠；。由于本課題中的檢測平臺有連續(xù)性 , 應(yīng)盡可能地考慮將來新增功能要求，考慮選擇比較新型 PLC , 由于西門子公司的產(chǎn)品質(zhì)量比較有保障 , 且技術(shù)支持、售后服務(wù)較完善 , 有利于產(chǎn)品擴展與軟件升級，所以我們確定選用西門子公司 生產(chǎn)的 PLC。 PLC一般是根據(jù)其輸入輸出點數(shù)及存儲器容量的大小來分類 , 在 PLC 選型之前首先確定系統(tǒng) I/ O 點數(shù)和存儲器容量。 3.5.2 PLC 的 I/O 點分配 控制系統(tǒng)的輸入和輸出信號的名稱、代碼及地址編號如表 2 所示。其中，當(dāng)有輸入信號時為 1，無信號輸入時為 0。 表 2 名稱 代碼 地址編號 輸入 急停（中斷輸入 1） I1 I0.0 中斷輸入 2 I2 I0.1 :分類一完成信號 IC1 I0.2 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 - 23 - 頁 共 35 頁 分類二完成信號 IC2 I0.3 分類三完成信號 IC3 I0.4 分類四完成信號 IC4 I0.5 分類五完成信號 IC5 I0.6 分類六完成信號 IC6 I0.7 分類七完成信號 IC7 I1.0 滑塊到達(dá)信號 IA1 I1.1 啟動信號 IS1 I1.2 傳感器 1 啟動監(jiān)測信號 1 IT1 I1.3 傳感器 2 啟動監(jiān)測信號 2 IT2 I1.4 傳感器 3 啟動監(jiān)測信號 3 IT3 I1.5 傳感器 4 啟動監(jiān)測信號 4 IT4 I1.6 滑塊重疊信號 IR1 I1.7 定位信號 IP1 I2.0 停止信號 IS1 I2.1 手動輸入 I3 I2.2 備用 I2.3 I2.7 輸出 電機 1 脈沖輸出 OP1 Q0.0 電機 2 脈沖控制 OP2 Q0. 1 電機 2 正反轉(zhuǎn)控制 OD1 Q0.2 電磁鐵吸放 OD2 Q0.3 狀態(tài)正常指示 ODS1 Q0.4 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 - 24 - 頁 共 35 頁 報警指示 OAD1 Q0.5 分類錯誤報警 OAD2 Q0.6 滑塊堆積報警 OAD3 Q0.7 傳感器 1 感應(yīng)到滑塊到達(dá)指示 OA1 Q1.0 傳感器 2 感應(yīng)到滑塊到達(dá)指示 OA2 Q1.1 傳感器 3 感應(yīng)到滑塊到達(dá)指示 OA3 Q1.2 傳感器 4 感應(yīng)到滑塊到達(dá)指示 OA4 Q1.3 報警鈴 ALA Q1.4 備用 Q1.5Q1.7 由表 2 可以得出，該系統(tǒng)共有開關(guān)量輸入 18 個、高速脈沖輸出 2 個、其他輸出11 個。如果選用 CPU224，則必須擴展輸入模塊?？紤]到控制系統(tǒng)的程序較復(fù)雜、需要存儲空間較大。而且，市場價格 CPU224（選用 CPU224和擴展模塊的價格）與 CPU226相差不大，況且考慮到本系統(tǒng)只是厚度檢測，還要高度、平行度等檢測系統(tǒng)，構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)化檢測系統(tǒng)是一個發(fā)展趨勢。因此選用有兩個通信口的 CPU226 更加合理。 根據(jù)滑塊厚度綜合檢測系統(tǒng)的控制功能要求可知，系統(tǒng)控制主要是通過工控機控制 PLC 來實現(xiàn)，因 此，所選 PLC 需提供兩個通訊口來實現(xiàn)各自的通訊功能；系統(tǒng)所監(jiān)控的對象皆為開關(guān)量，且所需的輸入輸出點數(shù)不是很多，故小型 PLC 即可滿足要求。同時，考慮德國西門子公司推出的 S7-200 微型 PLC 系統(tǒng)組合擴展方便，結(jié)合了一體化 PLC 和模塊式 PLC 的優(yōu)點，功能齊全，具有靈活便捷的通訊、系統(tǒng)診斷及中斷處理、高速計數(shù)等功能，且具有極高的性能價格比。 本系統(tǒng)中，主控模塊選擇 SIEMENS CPU 226 DC/DC/DC，安裝在線路板的標(biāo)準(zhǔn)DIN 導(dǎo)軌上；由于此模塊已能滿足系統(tǒng)監(jiān)控要求，故沒有選用擴展模塊，如以后系統(tǒng)功能擴展 需要可進(jìn)行自由選擇。主控模塊 SIEMENS CPU 226 DC/DC/DC 包括 中央處理單元 CPU、電源、 數(shù)字 輸入輸出點