自動(dòng)化生產(chǎn)線畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文）（說 明 書）題 目： 自動(dòng)化生產(chǎn)線 姓 名： 陳雪峰 編 號： 20082003340 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院2011年5月20日平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （論文） 任 務(wù) 書姓名 陳雪峰 專業(yè) 電氣自動(dòng)化 任 務(wù) 下 達(dá) 日 期 2011 年 2 月 21 日設(shè)計(jì)（論文）開始日期 2011 年 2 月 28 日設(shè)計(jì)（論文）完成日期 2011 年 5 月 20 日設(shè)計(jì)（論文）題目： 自動(dòng)供料系統(tǒng)控制 A·編制設(shè)計(jì) B·設(shè)計(jì)專題（畢業(yè)論文） 指 導(dǎo) 教 師 馬超 系（部）主 任 郭宗躍 2011年6月2日平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文

2、）答辯委員會(huì)記錄自動(dòng)化與信息工程 系電氣自動(dòng)化專業(yè)，學(xué)生 陳雪峰 于 2011年 6月12日進(jìn)行了畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯。設(shè)計(jì)題目： 自動(dòng)化生產(chǎn)線系統(tǒng)控制 專題（論文）題目： 自動(dòng)供料系統(tǒng)控制 指導(dǎo)老師： 馬超 答辯委員會(huì)根據(jù)學(xué)生提交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）材料，根據(jù)學(xué)生答辯情況，經(jīng)答辯委員會(huì)討論評定，給予學(xué)生 陳雪峰 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成績?yōu)?。答辯委員會(huì) 人，出席 人答辯委員會(huì)主任（簽字）： 答辯委員會(huì)副主任（簽字）： 辯委員會(huì)委員： ， ， 。27平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評語第 頁共 頁學(xué)生姓名： 陳雪峰 專業(yè) 電氣自動(dòng)化 年級 08級 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目： 自動(dòng)化生產(chǎn)線 評 閱

3、人： 指導(dǎo)教師： 馬超 （簽字） 年 月 日成 績： 系（科）主任： （簽字） 年 月 日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）及答辯評語： 目錄目錄5第1章 自動(dòng)供料機(jī)構(gòu)概述71.1供料機(jī)構(gòu)控制要求71.2供料機(jī)構(gòu)主要組成與功能7第2章 動(dòng)力硬件的選擇92.1電機(jī)的分類92.2 電機(jī)的選擇102.4電機(jī)的結(jié)構(gòu)112.5步進(jìn)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)112.6步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn)122.7驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)132.8電磁閥的選擇152.9空氣泵的型號和技術(shù)參數(shù)16第3章PLC的選型和地址分配173.1 PLC的應(yīng)用特點(diǎn)：173.2工作環(huán)境173.3 PLC模塊183.4端子接線193.5西門子PLC控制原理圖203.6 I/O 地址分配及功能

4、說明21第4章 供料系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)224.1程序的要求和工作流程22致謝26參考文獻(xiàn)27摘要在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的許多領(lǐng)域中，自動(dòng)控制技術(shù)起著愈來愈重要的作用，并且，隨著生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)化水平也越來越高。自動(dòng)控制利用控制裝置使被控對象的某個(gè)參數(shù)自動(dòng)的按照預(yù)定的規(guī)律運(yùn)行。從上個(gè)世紀(jì)九十年代開始，集成自動(dòng)化的理念逐漸深入人心。在一個(gè)集成自動(dòng)化體系里面，系統(tǒng)中設(shè)備間能夠最大程度上實(shí)現(xiàn)資源利用與共享。然而，集成自動(dòng)化離不開強(qiáng)大的開發(fā)平臺(tái)的支持，當(dāng)今工業(yè)發(fā)展中廣泛應(yīng)用的有液壓控制、組態(tài)控制還有編程控制我們采用的是PLC編程控制。PLC的編程概念和控制思想已為廣大的自動(dòng)化行業(yè)人員所熟悉，這是一個(gè)目前任

5、何其他工業(yè)控制器都無法與之相提并論的巨大知識(shí)資源；其次，PLC系統(tǒng)硬件技術(shù)成熟，性能價(jià)格比較高，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，開發(fā)過程也簡單方便，運(yùn)行維護(hù)成本很低。所有這些特點(diǎn)造就了PLC的旺盛生命力。最初的工廠自動(dòng)化控制主要是以繼電器回路控制占據(jù)主導(dǎo)地位，電氣控制人員常常抱怨這種控制系統(tǒng)體積大、耗電多、壽命短、可靠性差以及運(yùn)行速度慢等缺點(diǎn)，急需要一種新的控制裝置來取代，所以PLC的出現(xiàn)是順應(yīng)時(shí)代、趨勢的發(fā)展。它的出現(xiàn)，在技術(shù)角度大大方便了電控設(shè)計(jì)人員，軟硬件設(shè)計(jì)簡便，維護(hù)方便，在體積、可靠性、耗電量有很大程度的提高，從而帶動(dòng)成本的節(jié)約，而且可以通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸和監(jiān)控，一系列的優(yōu)點(diǎn)使PLC很快被接受并

6、代替繼電器控制回路廣泛應(yīng)用于工廠自動(dòng)控制中。伴隨時(shí)代發(fā)展，進(jìn)入21世紀(jì)嶄新工業(yè)控制領(lǐng)域，PLC仍然能夠引導(dǎo)自動(dòng)化行業(yè)的發(fā)展，主要是由于在最初其采用計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)思想和適應(yīng)各種現(xiàn)場應(yīng)用，隨著電子事業(yè)的飛速發(fā)展，PLC已經(jīng)可以在各個(gè)領(lǐng)域去適應(yīng)不同的客戶要求。這就是PLC的生命力，具有一個(gè)非常靈活的大腦，和可以隨時(shí)變化和更新的身體部件。PLC從問世到現(xiàn)在，已經(jīng)完全超越了最初的邏輯控制、順序控制的范圍，具備模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)模轉(zhuǎn)換、高速計(jì)數(shù)、速度控制、位置控制、軸定位控制、溫度控制、PID控制、遠(yuǎn)程通訊、高級語言編程等功能。本設(shè)計(jì)的自動(dòng)加料機(jī)控制系統(tǒng)就是采用可編程控制器自動(dòng)控制技術(shù)來實(shí)現(xiàn)功能的，這樣就大大提高

7、了工作的效率，整個(gè)過程又快又穩(wěn)。多年來，可編程控制器從其產(chǎn)生到現(xiàn)在，實(shí)現(xiàn)了接線邏輯到存儲(chǔ)邏輯的飛躍；其功能從弱到強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)了邏輯控制到數(shù)字控制的進(jìn)步；其應(yīng)用領(lǐng)域從小到大，實(shí)現(xiàn)了單體設(shè)備簡單控制到勝任運(yùn)動(dòng)控制、過程控制及集散控制等各種任務(wù)的跨越。今天的PLC在處理模擬量、數(shù)字運(yùn)算、人機(jī)接口和 網(wǎng)絡(luò)的各方面能力都已大幅提高，成為工業(yè)控制領(lǐng)域的主流控制設(shè)備，在各行各業(yè)發(fā)揮著越來越大的作用。第1章 自動(dòng)供料機(jī)構(gòu)概述1.1供料機(jī)構(gòu)控制要求1.供料機(jī)構(gòu)當(dāng)光電傳感器A檢測到井式工件庫中有工件時(shí)，按動(dòng)“啟動(dòng)”按鈕SB5，延時(shí)0.5秒單桿氣缸A動(dòng)作將工件推出，磁性傳感器輸出到位信號后，單桿氣缸退回；若光電傳感器A

8、檢測工件庫中沒有工件時(shí)，報(bào)警裝置發(fā)出告警聲音，放入工件后告警聲音自動(dòng)停止。2.輸送機(jī)構(gòu)輸送機(jī)構(gòu)由直線移動(dòng)裝置和氣動(dòng)機(jī)械手組成，當(dāng)工件被推到輸送帶上，單桿氣缸A退回，磁性傳感器輸出到位信號后，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接收PLC的脈沖控制信號，驅(qū)動(dòng)三相步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行，帶動(dòng)輸送帶，傳輸工件至收料裝置，光電傳感器B檢測工件到位后，延時(shí)0.5秒輸送帶停止傳動(dòng)。當(dāng)工件到位后，雙導(dǎo)桿氣缸前伸，磁性傳感器2-1檢測到位后，前臂單桿氣缸B下降，磁性傳感器檢測到位后，延時(shí)0.5秒氣動(dòng)手指A抓取工件, 磁性傳感器檢測到夾緊信號后；前臂單桿氣缸B上升，磁性傳感器檢測到位后，雙導(dǎo)桿氣缸縮回，磁性傳感器檢測到位后；氣動(dòng)機(jī)械手?jǐn)[臺(tái)向右

9、擺動(dòng)，行程開關(guān)A檢測擺臺(tái)到位后，雙導(dǎo)桿氣缸前伸，磁性傳感器2-1檢測到位后，前臂單桿氣缸B下降，磁性傳感器檢測到位后，氣動(dòng)手指A將工件放入待料位，前臂單桿氣缸B上升，磁性傳感器檢測到位后，雙導(dǎo)桿氣缸縮回，磁性傳感器檢測到位后，氣動(dòng)機(jī)械手?jǐn)[臺(tái)向左擺動(dòng)，行程開關(guān)B檢測擺臺(tái)到位后，等待下一個(gè)工件到位，重復(fù)上面的動(dòng)作。3.啟動(dòng)、暫停、復(fù)位、警示1）按“啟動(dòng)”按鈕SB5后系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位，警示綠燈亮、放入工件后自動(dòng)線開始運(yùn)行，得人為干預(yù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以免影響設(shè)備正常運(yùn)行。2）按“暫?！卑粹oSB6，所有部件均暫停運(yùn)行，同時(shí)暫停紅燈亮。自動(dòng)線在運(yùn)行過程中，若出現(xiàn)異常情況，點(diǎn)動(dòng)“復(fù)位”按鈕SB4，這時(shí)系統(tǒng)全部回到初始

10、位置，同時(shí)要把自動(dòng)線上各工位的工件取出后，再重新啟動(dòng)4.突然斷電的處理突然斷電，設(shè)備停止工作。電源恢復(fù)后，將自動(dòng)線上的工件取出后，再重新啟動(dòng)1.2供料機(jī)構(gòu)主要組成與功能 1.主要組成及功能 圖2-1供料機(jī)構(gòu)組成圖所示井式工件庫、單桿氣缸、光電傳感器、工作定位裝置、工件、工件鎖緊裝置、工件推出裝置、磁性傳感器、調(diào)壓過濾器、電控閥、安裝支架等組成。主要完成將工件依次送至直線移動(dòng)裝置上，沒有工件時(shí)，報(bào)警裝置發(fā)出告警聲音，放入工件后告警聲音自動(dòng)停止。 1）光電傳感器A：物料檢測為光電漫反射型傳感器，工件庫中有物料時(shí)為PLC提供一個(gè)輸入信號。 2）磁性傳感器：用于氣缸的位置檢測。當(dāng)檢測到氣缸準(zhǔn)確到位后將

11、給PLC發(fā)出一個(gè)到位信號。 磁性傳感器接線時(shí)注意藍(lán)色接“-”，棕色接“PLC輸入端”）。 3）單桿氣缸A：由單向氣動(dòng)電控閥控制。當(dāng)氣動(dòng)電控閥得電，氣缸伸出，同時(shí)將物料送至直線移動(dòng)裝置。 4）調(diào)壓過濾器：對輸入系統(tǒng)的氣源進(jìn)行過濾，將調(diào)節(jié)旋鈕提起后，通過旋轉(zhuǎn)可以調(diào)節(jié)系統(tǒng)氣壓大小，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，氣壓增大。 5）安裝支架：用于安裝送料氣缸及井式工件庫。 2.指標(biāo)： 1）控制電源：直流24V/6A2）PLC控制器（西門子）3）電磁閥：4V110-06-DC24V4）調(diào)速閥：出氣節(jié)流式5） 磁性傳感器：24V、D-C736）單桿氣缸A：CDJ2B10-45-B7）光電傳感器A：SB03-1K8）調(diào)壓過濾器：

12、AFR-2000M（配有壓力表01MPa） 3.供料機(jī)構(gòu)的選擇由輸送帶、步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)模塊（三相、5A）、光電傳感器B、氣動(dòng)機(jī)械手、氣動(dòng)手指A、雙導(dǎo)桿氣缸、擺臺(tái)、行程開關(guān)、單桿氣缸、磁性傳感器、緩沖器、多種類型電磁閥組成。主要完成將工件輸送到收料位置；氣動(dòng)機(jī)械手通過手臂前伸，前臂下降，氣動(dòng)手指夾緊工件，前臂上升，手臂縮回，手臂擺臺(tái)右擺，手臂前伸，前臂下降，手爪松開將工件放到待料工位，機(jī)械手返回原位，等待下一個(gè)工件到位，重復(fù)上面的動(dòng)作。三相步進(jìn)電機(jī)：用于驅(qū)動(dòng)輸送帶轉(zhuǎn)動(dòng)，將物料輸送到收料裝置。第2章 動(dòng)力硬件的選擇 2.1電機(jī)的分類 1.根據(jù)電動(dòng)機(jī)工作電源的不同 可分為直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)。其中

13、交流電動(dòng)機(jī)還分為單相電動(dòng)機(jī)和三相電動(dòng)機(jī)。 2.按結(jié)構(gòu)及工作原理分類 電動(dòng)機(jī)按結(jié)構(gòu)及工作原理可分為直流電動(dòng)機(jī)，異步電動(dòng)機(jī)和同步電動(dòng)機(jī)。 同步電動(dòng)機(jī)還可分為永磁同步電動(dòng)機(jī)、磁阻同步電動(dòng)機(jī)和磁滯同布電動(dòng)機(jī)。 異步電動(dòng)機(jī)可分為感應(yīng)電動(dòng)機(jī)和交流換向器電動(dòng)機(jī)。感應(yīng)電動(dòng)機(jī)又分為三相異步電動(dòng)機(jī)、單相異步電動(dòng)機(jī)和罩極異步電動(dòng)機(jī)等。交流換向器電動(dòng)機(jī)又分為單相串勵(lì)電動(dòng)機(jī)、交直流兩用電動(dòng)機(jī)和推斥電動(dòng)機(jī)。 直流電動(dòng)機(jī)按結(jié)構(gòu)及工作原理可分為無刷直流電動(dòng)機(jī)和有刷直流電動(dòng)機(jī)。有刷直流電動(dòng)機(jī)可分為永磁直流電動(dòng)機(jī)和電磁直流電動(dòng)機(jī)。電磁直流電動(dòng)機(jī)又分為串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)、并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)、他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)和復(fù)勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)。永磁直流電動(dòng)機(jī)又

14、分為稀土永磁直流電動(dòng)機(jī)、鐵氧體永磁直流電動(dòng)機(jī)和鋁鎳鈷永磁直流電動(dòng)機(jī)。 3.電動(dòng)機(jī)按起動(dòng)與運(yùn)行方式可分為電容起動(dòng)式單相異步電動(dòng)機(jī)、電容運(yùn)轉(zhuǎn)式單相異步電動(dòng)機(jī)、電容起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)式單相異步電動(dòng)機(jī)和分相式單相異步電動(dòng)機(jī)。 4.電動(dòng)機(jī)按用途可分為驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)和控制用電動(dòng)機(jī)。 驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)又分為電動(dòng)工具(包括鉆孔、拋光、磨光、開槽、切割、擴(kuò)孔等工具)用電動(dòng)機(jī)、家電(包括洗衣機(jī)、電風(fēng)扇、電冰箱、空調(diào)器、錄音機(jī)、錄像機(jī)、影碟機(jī)、吸塵器、照相機(jī)、電吹風(fēng)、電動(dòng)剃須刀等)用電動(dòng)機(jī)及其它通用小型機(jī)械設(shè)備(包括各種小型機(jī)床、小型機(jī)械、醫(yī)療器械、電子儀器等)用電動(dòng)機(jī)。 控制用電動(dòng)機(jī)又分為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和伺服電動(dòng)機(jī)等。 5.電動(dòng)機(jī)按

15、轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)可分為籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)(舊標(biāo)準(zhǔn)稱為鼠籠型異步電動(dòng)機(jī))和繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)機(jī)(舊標(biāo)準(zhǔn)稱為繞線型異步電動(dòng)機(jī))。 2.2 電機(jī)的選擇本實(shí)驗(yàn)控制的是皮帶,當(dāng)物料由料倉下來后，推料缸把工件推出到物料臺(tái)上，在輸送單元的控制程序中，在驅(qū)動(dòng)機(jī)械手裝置來抓取此物料，由于本實(shí)驗(yàn)對物料到位的位置有比較嚴(yán)格的要求，所以對于電機(jī)的精確度要求比較高，步進(jìn)電機(jī)的步距角比較小，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的?？梢酝ㄟ^控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。步進(jìn)電機(jī)可以作為一種控制用的特種電機(jī)，利用其沒有積累誤差（精度為100%）

16、的特點(diǎn)，當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度（稱為“步距角”），所以本實(shí)驗(yàn)采用步進(jìn)電機(jī)。 2.3 步進(jìn)電機(jī)的工作原理 這種工作方式，因三相繞組中每次只有一相通電，而且，一個(gè)循環(huán)周期共包括三個(gè)脈沖，所以稱三相單三拍。1.三相單三拍的特點(diǎn)： 1）每來一個(gè)電脈沖，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過 b表示。q。此角稱為步距角，用°302）轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向取決于三相線圈通電的順序，改變通電順序即可改變轉(zhuǎn)向。2.1.1 三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)工作原理圖2.步進(jìn)電動(dòng)機(jī)按工作方式分類：可分為功率式和伺服式兩種。1）功率式：輸出轉(zhuǎn)矩較大，能直接帶動(dòng)較大負(fù)載（一般使用反應(yīng)式、混合式步進(jìn)電動(dòng)

17、機(jī)）。2）伺服式：輸出轉(zhuǎn)矩較小，只能帶動(dòng)較小負(fù)載（一般使用永磁式、混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)）。 2.4電機(jī)的結(jié)構(gòu)1.電機(jī)固有步距角：它表示控制系統(tǒng)每發(fā)一個(gè)步進(jìn)脈沖信號，電機(jī)所轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。電機(jī)出廠時(shí)給出了一個(gè)步距角的值，如86BYG250A型電機(jī)給出的值為0.9°/1.8°（表示半步工作時(shí)為0.9°、整步工作時(shí)為1.8°），這個(gè)步距角可以稱之為“電機(jī)固有步距角”，它不一定是電機(jī)實(shí)際工作時(shí)的真正步距角，真正的步距角和驅(qū)動(dòng)器有關(guān)。2.步進(jìn)電機(jī)的相數(shù)：是指電機(jī)內(nèi)部的線圈組數(shù)，目前常用的有二相、三相、四相、五相步進(jìn)電機(jī)。電機(jī)相數(shù)不同，其步距角也不同，一般二相電機(jī)的步距角為

18、0.9°/1.8°、三相的為0.75°/1.5°、五相的為0.36°/0.72° 。在沒有細(xì)分驅(qū)動(dòng)器時(shí)，用戶主要靠選擇不同相數(shù)的步進(jìn)電機(jī)來滿足自己步距角的要求。如果使用細(xì)分驅(qū)動(dòng)器，則相數(shù)將變得沒有意義，用戶只需在驅(qū)動(dòng)器上改變細(xì)分?jǐn)?shù)，就可以改變步距角2.5步進(jìn)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)1.電機(jī)旋轉(zhuǎn)的角度正比于脈沖數(shù)； 2.電機(jī)停轉(zhuǎn)的時(shí)候具有最大的轉(zhuǎn)矩（當(dāng)繞組激磁時(shí)）； 3.由于每步的精度在 3%-5%，而且不會(huì)將一步的誤差積累到下一步因而有較 好的位置精度和運(yùn)動(dòng)的重復(fù)性； 4.優(yōu)秀的起停和反轉(zhuǎn)響應(yīng)； 5.由于沒有電刷，可靠性較高，因此電機(jī)的壽

19、命僅僅取決于軸承的壽命； 6.電機(jī)的響應(yīng)僅由數(shù)字輸入脈沖確定，因而可以采用開環(huán)控制，這使得電機(jī)的結(jié)構(gòu)可以比較簡單而且控制成本 ； 7.僅僅將負(fù)載直接連接到電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上也可以極低速的同步旋轉(zhuǎn)； 8.步進(jìn)電機(jī)最有意義的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是在開環(huán)系統(tǒng)里可以實(shí)現(xiàn)精確的控制。開環(huán)控 制意味著不需要關(guān)于（轉(zhuǎn)子）位置方面的反饋信息。這種控制避免了使用昂貴的傳感器以及象光學(xué)編碼器這樣的反饋設(shè)備，因?yàn)橹恍枰欇斎氲牟竭M(jìn)脈沖就可以知道你（轉(zhuǎn)子）的位置。度正比于脈沖頻率，因而有比較寬的轉(zhuǎn)速范圍。2.6步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn)1.一般步進(jìn)電機(jī)的精度為步進(jìn)角的35，且不累積。2.步進(jìn)電機(jī)外表允許的最高溫度。步進(jìn)電機(jī)溫度過高首先會(huì)使電機(jī)

20、的磁性材料退磁，從而導(dǎo)致力矩下降乃至于失步，因此電機(jī)外表允許的最高溫度應(yīng)取決于不同電機(jī)磁性材料的退磁點(diǎn)；一般來講，磁性材料的退磁點(diǎn)都在攝氏130度以上，有的甚至高達(dá)攝氏200度以上，所以步進(jìn)電機(jī)外表溫度在攝氏80-90度完全正常。3.步進(jìn)電機(jī)的力矩會(huì)隨轉(zhuǎn)速的升高而下降。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電機(jī)各相繞組的電感將形成一個(gè)反向電動(dòng)勢；頻率越高，反向電動(dòng)勢越大。在它的作用下，電機(jī)隨頻率（或速度）的增大而相電流減小，從而導(dǎo)致力矩下降。4.步進(jìn)電機(jī)低速時(shí)可以正常運(yùn)轉(zhuǎn),但若高于一定速度就無法啟動(dòng),并伴有嘯叫聲步進(jìn)電機(jī)有一個(gè)技術(shù)參數(shù)：空載啟動(dòng)頻率，即步進(jìn)電機(jī)在空載情況下能夠正常啟動(dòng)的脈沖頻率，如果脈沖頻率高于該

21、值，電機(jī)不能正常啟動(dòng)，可能發(fā)生丟步或堵轉(zhuǎn)。在有負(fù)載的情況下，啟動(dòng)頻率應(yīng)更低。如果要使電機(jī)達(dá)到高速轉(zhuǎn)動(dòng)，脈沖頻率應(yīng)該有加速過程，即啟動(dòng)頻率較低，然后按一定加速度升到所希望的高頻（電機(jī)轉(zhuǎn)速從低速升到高速）。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)以其顯著的特點(diǎn)，在數(shù)字化制造時(shí)代發(fā)揮著重大的用途。伴隨著不同的數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展以及步進(jìn)電機(jī)本身技術(shù)的提高，步進(jìn)電機(jī)將會(huì)在更多的領(lǐng)域得到應(yīng)用。2.7驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng) 2.7.1驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的組成1.脈沖信號的產(chǎn)生脈沖信號一般由單片機(jī)或CPU產(chǎn)生，一般脈沖信號的占空比為0.3-0.4左右，電機(jī)轉(zhuǎn)速越高，占空比則越大。2.信號分配二相四拍為 ,步距角為1.8度；二相八拍為&

22、#160;,步距角為0.9度。四相電機(jī)工作方式也有二種，四相四拍為AB-BC-CD-DA-AB,步距角為1.8度；四相八拍為AB-B-BC-C-CD-D-AB,(步距角為0.9度）。3.功率放大功率放大是驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)最為重要的部分。步進(jìn)電機(jī)在一定轉(zhuǎn)速下的轉(zhuǎn)矩取決于它的動(dòng)態(tài)平均電流而非靜態(tài)電流（而樣本上的電流均為靜態(tài)電流）。平均電流越大電機(jī)力矩越大，要達(dá)到平均電流大這就需要驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)盡量克服電機(jī)的反電勢。因而不同的場合采取不同的的驅(qū)動(dòng)方式，到目前為止，驅(qū)動(dòng)方式一般有以下幾種：恒壓、恒壓串電阻、高低壓驅(qū)動(dòng)、恒流、細(xì)分?jǐn)?shù)等。2.7.2細(xì)分驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的工作原理 1.概念 將“電機(jī)固有步距角”細(xì)分成若干小步的驅(qū)

23、動(dòng)方法，稱為細(xì)分驅(qū)動(dòng)，細(xì)分是通過驅(qū)動(dòng)器精確控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的相電流實(shí)現(xiàn)的，與電機(jī)本身無關(guān)。 2.原理 讓定子通電相電流并不一次升到位，而斷電相電流并不一次降為0（繞組電流波形不再是近似方波，而是N級近似階梯波），則定子繞組電流所產(chǎn)生的磁場合力，會(huì)使轉(zhuǎn)子有N個(gè)新的平衡位置（形成N個(gè)步距角）。2.7.3步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器的特點(diǎn) 1構(gòu)成步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)的專用集成電路： 1） 脈沖分配器集成電路：如三洋公司的PMM8713（三/四相）、PMM8723（四相）、PMM8714（五相）等。2） 包含脈沖分配器和電流斬波的控制器集成電路：如SGS公司的L297（四相）、L6506（四相）等。 3） 只含功率

24、驅(qū)動(dòng)（或包含電流控制、保護(hù)電路）的驅(qū)動(dòng)器集成電路：如日本新電元工業(yè)公司的MTD1110（四相斬波驅(qū)動(dòng)）和MTD2001（兩相、H橋、斬波驅(qū)動(dòng)）。4） 將脈沖分配器、功率驅(qū)動(dòng)、電流控制和保護(hù)電路都包括在內(nèi)的驅(qū)動(dòng)控制器集成電路，如MOTOROLA公司的SAA1042（四相）和ALLEGRO公司的UCN5804（四相）等。 2.7.4 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器電氣參數(shù) 2.1.2 電氣參數(shù)2.7.5 PLC與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的接線Q0連接在步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的PLUS上，Q1連接在步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的SIGN上。然后你找到定位指令模塊。Q0發(fā)高速脈沖。Q1輸出ON或者OFF來控制電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向。有的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器能接受正反向

25、脈沖的（不是PLUS和SIGN，而是PLUS1和PLUS2），那么你把Q1的電流方向反過來接。然后QO發(fā)脈沖時(shí)候，電機(jī)正轉(zhuǎn)的話，Q1發(fā)出的脈沖就是控制反轉(zhuǎn)的了。2.1.3 PLC與驅(qū)動(dòng)器的接線圖2.7.6 步進(jìn)電機(jī)與驅(qū)動(dòng)器的接線注意：當(dāng)控制信號不是TTL電平時(shí)，應(yīng)根據(jù)電壓大小在各信號輸入端口（非公共端）外串限流電阻，如12V時(shí)加1K電阻，24V時(shí)加2K電阻，每路信號都要使用單獨(dú)的限流電阻，不要共用，驅(qū)動(dòng)器上電后3秒時(shí)間內(nèi)為驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部初始化過程，不接收任何控制信號，同時(shí)也不輸出電流。圖2.1.4 電機(jī)與驅(qū)動(dòng)器的接線2.8電磁閥的選擇 電磁閥里有密閉的腔，在的不同位置開有通孔，每個(gè)孔都通向不同的油

26、管，腔中間是閥，兩面是兩塊電磁鐵，哪面的磁鐵線圈通電閥體就會(huì)被吸引到哪邊，通過控制閥體的移動(dòng)來檔住或漏出不同的排油的孔，而進(jìn)油孔是常開的，液壓油就會(huì)進(jìn)入不同的排油管，然后通過油的壓力來推動(dòng)油剛的活塞，活塞又帶動(dòng)活塞桿，活塞竿帶動(dòng)機(jī)械裝置動(dòng)。這樣通過控制電磁鐵的電流就控制了機(jī)械運(yùn)動(dòng)。 實(shí)際上，根據(jù)流過介質(zhì)的溫度，壓力等情況，比如管道有壓力和自流狀態(tài)無壓力。1.根據(jù)壓力參數(shù)選擇電磁閥的原理和結(jié)構(gòu)品種 1）公稱壓力：這個(gè)參數(shù)與其它通用閥門的含義是一樣的，是根據(jù)管道公稱壓力來定。 2）工作壓力：如果工作壓力低則必須選用直動(dòng)或分步直動(dòng)式原理；最低工作壓差在0.04Mpa以上時(shí)直動(dòng)式、分步直動(dòng)式、先導(dǎo)式均

27、可選用。 2.電氣選擇：電壓規(guī)格應(yīng)盡量優(yōu)先選用AC220V、DC24較為方便。 3.根據(jù)持續(xù)工作時(shí)間長短來選擇：常閉、常開、或可持續(xù)通電 1）當(dāng)電磁閥 需要長時(shí)間開啟，并且持續(xù)的時(shí)間多余關(guān)閉的時(shí)間應(yīng)選用常開型。2）要是開啟的時(shí)間短或開和關(guān)的時(shí)間不多時(shí)，則選常閉型。 3）但是有些用于安全保護(hù)的工況，如爐、窯火焰監(jiān)測，則不能選常開的，應(yīng)選可長期通電型。 2.9空氣泵的型號和技術(shù)參數(shù) 1.型號：ZB-0.101S 圖2.1.5為空氣壓縮機(jī)實(shí)物圖2.技術(shù)參數(shù)：1）公稱容積流量 0.10m3/min2）額定排出壓力 0.8mpa 3）質(zhì)量 25kg4）轉(zhuǎn)速 2850 r/min5）外形尺寸 ，長

28、5;寬×高 560×280×590 mm3.作用：吸收經(jīng)過濾的外界空氣在壓縮機(jī)內(nèi)形成高壓氣體,然后進(jìn)入儲(chǔ)氣罐,再經(jīng)過減壓凈化、穩(wěn)壓、干燥等處理第3章PLC的選型和地址分配 3.1 PLC的應(yīng)用特點(diǎn)：1.可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)2.配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)3.學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎 PLC是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。4.統(tǒng)的設(shè)計(jì)，工作量小，維護(hù)方便，容易改造3.2工作環(huán)境  1.溫度 ：PLC要求環(huán)境溫度在055oC，安裝時(shí)不能放在發(fā)熱量大的元件下面，四周通風(fēng)散熱的空間應(yīng)足夠大。     2

29、.濕度 ：為了保證PLC的絕緣性能，空氣的相對濕度應(yīng)小于85%。3.震動(dòng)：應(yīng)使PLC遠(yuǎn)離強(qiáng)烈的震動(dòng)源，防止振動(dòng)頻率為1055Hz的頻繁或連續(xù)振動(dòng)。當(dāng)使用環(huán)境不可避免震動(dòng)時(shí)，必須采取減震措施，如采用減震膠等。   4.氣體 ：避免有腐蝕和易燃的氣體，例如氯化氫、硫化氫等。對于空氣中有較多粉塵或腐蝕性氣體的環(huán)境，可將PLC安裝在封閉性較好的控制室或控制柜中。    5.電源：PLC對于電源線帶來的干擾具有一定的抵制能力。在可靠性要求很高或電源干擾特別嚴(yán)重的環(huán)境中，可以安裝一臺(tái)帶屏蔽層的隔離變壓器，以減少設(shè)備與地之間的干擾。一般P

30、LC都有直流24V輸出提供給輸入端，當(dāng)輸入端使用外接直流電源時(shí)，應(yīng)選用直流穩(wěn)壓電源。因?yàn)槠胀ǖ恼鳛V波電源，由于紋波的影響，容易使PLC接收到錯(cuò)誤信息。3.3 PLC模塊 圖3.1.1 PLC模塊3.3.1電源模塊：三相四線380V交流電源經(jīng)三相電源總開關(guān)后給系統(tǒng)供電，設(shè)有保險(xiǎn)絲，具有漏電和短路保護(hù)功能，提供單相雙聯(lián)暗插座，可以給外部設(shè)備、模塊供電，并提供單、三相交流電源，同時(shí)配有安全連接導(dǎo)線。3.3.2按鈕模塊：提供紅、黃、綠三種指示燈（DC24V），復(fù)位、自鎖按鈕，急停開關(guān)，轉(zhuǎn)換開關(guān)、蜂鳴器。提供24V/6A、12V/5A直流電源，為外部設(shè)備提供直流電源。1.變頻器模塊：采用西門子MM42

31、0變頻器，三相380V供電，輸出功率0.75KW。集成RS-485通訊接口，提供BOP操作面板；具有線性V/F控制、平方V/F控制、可編程多點(diǎn)設(shè)定V/F控制，磁通電流控制、直流轉(zhuǎn)矩控制；集成3路數(shù)字量輸入/1路繼電器輸出，1路模擬量輸入/1路模擬量輸出；具備過電壓、欠電壓保護(hù)；變頻器、電機(jī)過熱保護(hù)；短路保護(hù)等。提供調(diào)速電位器，所有接口均采用安全插連接。2.PLC模塊：一站采用西門子CPU226 DC/DC/DC晶體管主機(jī)，集成數(shù)字量I/O（24路數(shù)字量輸入/16路數(shù)字量輸出）、兩個(gè)RS-485通信口、2相高速脈沖發(fā)生器，最大脈沖頻率10KHZ，+EM222（8路數(shù)字量輸出）。二站采用CPU22

32、6 AC/DC/RELAY繼電器（24路數(shù)字量輸入/16路數(shù)字量輸出）、兩個(gè)RS-485通信口、+EM222（8路數(shù)字量輸出），在每個(gè)PLC的輸入端均有開關(guān)，PLC主機(jī)的輸入/輸出接口均連到面板上，方便用戶。3.4端子接線供料機(jī)構(gòu)、輸送機(jī)構(gòu)、加工與檢測機(jī)構(gòu)端子接線圖：圖3.1.2端子接線圖3.5西門子PLC控制原理圖一號西門子PLC S7-200 CPU226 （晶體管輸出）圖3.1.3 西門子S7-200接線圖3.6 I/O 地址分配及功能說明西門子PLC：CPU226（晶體管輸出）+EM222序號PLC地址名稱功能說明序號PLC地址名稱功能說明1I0.0磁性傳感器供料回位限位1Q0.0步進(jìn)

33、電機(jī)驅(qū)動(dòng)PUL+步進(jìn)電機(jī)脈沖PUL+2I0.1磁性傳感器 供料推出限位2Q0.1步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)DIR+步進(jìn)電機(jī)方向DIR+3I0.2光電傳感器A供料檢測3Q0.2單桿氣缸A供料氣缸4I0.3光電傳感器B到位檢測4Q0.3擺臺(tái)氣缸A1機(jī)械手左擺5I0.4磁性傳感器 機(jī)械手夾緊5Q0.4擺臺(tái)氣缸A2機(jī)械手右擺6I0.5磁性傳感器 機(jī)械手上限位6Q0.5雙導(dǎo)桿氣缸A1機(jī)械手后退7I0.6磁性傳感器機(jī)械手下限位7Q0.6雙導(dǎo)桿氣缸A2機(jī)械手前伸8I0.7磁性傳感器機(jī)械手后限位8Q0.7氣動(dòng)手指A1機(jī)械手松開9I1.0磁性傳感器機(jī)械手前限位9Q1.0氣動(dòng)手指A2機(jī)械手夾緊10I1.1行程開關(guān)B機(jī)械手左限位

34、10Q1.1單桿氣缸B機(jī)械手下降11I1.2行程開關(guān)A機(jī)械手右限位11Q1.2雙導(dǎo)桿氣缸加工下降12I1.3磁性傳感器夾緊后限位12Q1.3單桿氣缸C工件夾緊13I1.4磁性傳感器夾緊前限位13Q1.4單桿氣缸D檢測下降14I1.5磁性傳感器加工上限位14Q1.5M2搬運(yùn)裝置電機(jī)15I1.6磁性傳感器加工下限位15Q1.6M1主軸電機(jī)16I1.7磁性傳感器檢測上限位16Q1.7警示燈A1暫停紅燈17I2.0磁性傳感器檢測下限位17Q2.0警示燈A2運(yùn)行綠燈18I2.1電感傳感器A轉(zhuǎn)動(dòng)到位18Q2.1警示燈A3報(bào)警聲19I2.2顏色傳感器顏色檢測19Q2.220I2.3SB5啟動(dòng)按鈕20Q2.3

35、21I2.4SB6暫停按鈕21Q2.422I2.5SB4復(fù)位按鈕22Q2.523I2.623Q2.6送2號 I2.6顏色信號輸出24I2.7收2號 Q2.72號完成信號24Q2.7送2號 I2.71號完成信號第4章 供料系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)4.1程序的要求和工作流程按照兩站的I/O地址分配表、PLC控制原理圖和端子接線圖用安全導(dǎo)線完成按鈕模塊、PLC模塊、變頻器模塊輸入/輸出端與實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)端子排之間連接。接線時(shí)請按照如下規(guī)則進(jìn)行操作：序號器件名稱接線規(guī)則1磁性傳感器負(fù)端與PLC的輸入端相連，正端連接至24V直流電源的正端2顏色傳感器信號輸出端與PLC的輸入端相連，正端連接至24V直流電源的正端，負(fù)端全

36、部連接至24V直流電源的負(fù)端。3光電傳感器4按鈕開關(guān)常開端與PLC的輸入端相連，公共端連接至直流電源的“0V”端5電磁閥負(fù)端與PLC的輸出端相連，正端連接至24V直流電源的正端6步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器7步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器電源步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器“GND”接至直流電源的“0V”端, 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器“VDC”接至24V直流電源的正端警示燈信號端接PLC的輸出端，公共端接24V直流電源的正端主軸電機(jī)負(fù)端與PLC的輸出端相連，正端連接至24V直流電源的正端10搬運(yùn)裝置電機(jī)變頻器的電源輸入端L1、L2、L3分別接到電源模塊中三相交流電源U、V、W端；變頻器輸出端U、V、W分別接到接線端子排的電機(jī)輸入端86、87、88。將

37、系統(tǒng)左側(cè)的三相四芯電源插頭插入三相電源插座中，開啟電源控制模塊中三相電源總開關(guān)，U、V、W端輸出三相380V交流電源，單相雙連暗插座輸出220V交流電源。 用三芯電源線分別從單相雙連暗插座引出交流220V電源到PLC模塊和按鈕模塊的電源插座上。在三菱編程軟件中打開兩站的樣例程序（樣例1）或由用戶編寫控制程序，進(jìn)行編譯，當(dāng)程序有錯(cuò)誤時(shí)根據(jù)提示信息進(jìn)行相應(yīng)的修改，直至編譯無誤為止，編譯完成后，用通信編程電纜連接計(jì)算機(jī)串口與PLC通訊口，打開PLC模塊電源開關(guān)，將兩個(gè)程序分別下載到一、二號PLC中，下載完畢后將PLC的“RUN/PROG”開關(guān)撥至“RUN”狀態(tài)，運(yùn)行PLC。按下第二站按鈕模塊中的SB

38、5“啟動(dòng)”按鈕，第二站進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，所有部件復(fù)位至原位（擺臺(tái)機(jī)械手移動(dòng)至左側(cè)，搖臂導(dǎo)桿氣缸縮回），等待第一站信號。按下第一站按鈕模塊中的SB5“啟動(dòng)”按鈕，第一站進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)。在運(yùn)行過程中，按下SB6“暫?！卑粹o后，系統(tǒng)進(jìn)入暫停狀態(tài)，所有動(dòng)作全部暫停執(zhí)行。此時(shí)按下SB5“啟動(dòng)”按鈕后，重新進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，并繼續(xù)執(zhí)行暫停時(shí)的動(dòng)作。按下SB4“復(fù)位”按鈕后，系統(tǒng)復(fù)位，所有參數(shù)清零。將各工位上未加工的工件拿出重新放入料倉后，再按下SB5“啟動(dòng)”按鈕，重新進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)。4.1.1系統(tǒng)使用要求安全須知1.在進(jìn)行安裝、接線等操作時(shí)，請務(wù)必在切斷電源后進(jìn)行，以避免發(fā)生事故。2.在進(jìn)行配線時(shí)，請勿將配線屑或?qū)щ?/p>

39、物落入可編程控制器或變頻器內(nèi)。3.請勿將異常電壓接入PLC或變頻器電源輸入端，以避免損壞PLC或變頻器請勿將AC電源接于PLC或變頻器輸入/輸出端子上，以避免燒壞PLC或變頻器，請仔細(xì)檢查接線是否有誤。4.在變頻器輸出端子（U、V、W）處不要連接交流電源，以避免受傷及火災(zāi)，請仔細(xì)檢查接線是否有誤。5.當(dāng)變頻器通電或正在運(yùn)行時(shí)，請勿打開變頻器前蓋板，否則危險(xiǎn)。在插拔通信電纜時(shí)，請務(wù)必確認(rèn)PLC輸入電源處于斷開狀態(tài)4.1.2控制流程圖圖 4.1.1 控制流程圖 4.1.3 程序中主要指令的作用和部分程序編程1. SHRB指令4.1.2 SHRB指令圖移位寄存器位（SHRB）指令將DATA數(shù)值移入移

40、位寄存器。S_BIT指定移位寄存器的最低位。N指定移位寄存器的長度和移位方向（移位加 = N，移位減 = -N）。SHRB指令移出的每個(gè)位被放置在溢出內(nèi)存位（SM1.1）中。該指令由最低位（S_BIT）和由長度（N）指定的位數(shù)定義。設(shè)置ENO = 0的錯(cuò)誤條件：0006 間接地址0091 操作數(shù)超出范圍0092 計(jì)數(shù)域錯(cuò)誤特殊內(nèi)存位：SM1.1 為移出的位值設(shè)置溢出位使用以下等式計(jì)算"移位寄存器"最高位地址（Mobs）：Mobs = (S_BIT字節(jié)) + (N - 1 + (S_BIT位) / 8 . 被8除的余數(shù)例如：如果S_BIT是V33.4和N is 14，以下計(jì)算顯示Mobs是V35.1。Mob's = V33 + (14 - 1 +4)/8= V33 + 17/8= V33 + 2 ，余數(shù)為1= V35.1 在"移位減"（用長度（N）的負(fù)值表示）中，輸入數(shù)據(jù)移入移位寄存器的最高位中，并移出最低位（S_BIT）。移出的數(shù)據(jù)被放置在溢出內(nèi)存位（SM1.1）中。在"移位加"（用長度（N）的正值表示）中，輸入數(shù)據(jù)（DATA）