基于PLC的DVD盒自動(dòng)定型輸送線設(shè)計(jì)

基于PLC的DVD盒自動(dòng)定型輸送線設(shè)計(jì),基于,plc,dvd,自動(dòng),定型,輸送,設(shè)計(jì) 寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 所在學(xué)院 機(jī)械與電氣工程學(xué)院 專業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班級(jí) 09機(jī)自*班 學(xué)生姓名 ****** 學(xué)號(hào) ********* 指導(dǎo)教師 朱火美 題 目 DVD盒生產(chǎn)線上自動(dòng)定型輸送線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 一、 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作內(nèi)容與基本要求： 課題簡(jiǎn)介 DVD盒自動(dòng)生產(chǎn)線主要有取盒，翻折、堆放、冷卻、傳輸?shù)葞椎乐匾ば颉傆勺⑺軝C(jī)注塑成型的一個(gè)DVD盒塑料制品形狀扁平，經(jīng)過(guò)DVD盒氣動(dòng)折疊合蓋裝置的自動(dòng)折疊合蓋，并由搬運(yùn)機(jī)械手將DVD盒子轉(zhuǎn)移到輸送帶上，并同時(shí)在輸送帶上完成冷卻定型過(guò)程。本課題即要求完成對(duì)該DVD盒自動(dòng)定型輸送線的設(shè)計(jì)。使用自動(dòng)化設(shè)備實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化一方面可以大大減輕工人勞動(dòng)負(fù)擔(dān)，另一方面使得整個(gè)工作過(guò)程可控性更強(qiáng)，產(chǎn)品品質(zhì)更一致。 任務(wù)與目標(biāo)： 1、 翻譯1-2篇與專業(yè)課程相關(guān)的最新英文文獻(xiàn)，文獻(xiàn)翻譯要求在2000字以上； 2、 查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料、開展調(diào)研，提交一篇3000字以上的反映課題內(nèi)容的文獻(xiàn)綜述； 3、 結(jié)合已查閱的文獻(xiàn)資料，深入理解課題，提交一份開題報(bào)告； 4、 根據(jù)所要實(shí)現(xiàn)的功能，提出DVD盒自動(dòng)定型輸送線的整體設(shè)計(jì)方案； 5、 完成DVD盒自動(dòng)定型輸送線機(jī)械結(jié)構(gòu)的詳細(xì)設(shè)計(jì)；完成DVD盒自動(dòng)定型輸送線機(jī)械結(jié)構(gòu)的三維造型；繪制DVD盒自動(dòng)定型輸送線機(jī)械結(jié)構(gòu)總裝配圖、主要零件的工程圖、要求設(shè)計(jì)圖正確、實(shí)用、美觀。 6、 完成DVD盒自動(dòng)定型輸送線電機(jī)選型、氣缸選型、試進(jìn)行輸入輸出信號(hào)分析，完成PLC的選型。 7、 結(jié)合個(gè)人的設(shè)計(jì)思路及相關(guān)的數(shù)據(jù)計(jì)算及理論依據(jù)，撰寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書，要求文字通順，內(nèi)容精煉，闡述詳細(xì)，實(shí)用性要強(qiáng)，論文正文不少于10000字。 途徑與方法： 1、 檢索并翻譯外文資料，結(jié)合所學(xué)專業(yè)課程，通過(guò)查閱相關(guān)資料文獻(xiàn)，分析和消化原始資料并整理，完成開題報(bào)告； 2、 根據(jù)所要實(shí)現(xiàn)的功能，提出DVD盒自動(dòng)定型輸送線的整體設(shè)計(jì)方案； 3、 根據(jù)功能要求，完成DVD盒自動(dòng)定型輸送線機(jī)械結(jié)構(gòu)各零部件的詳細(xì)設(shè)計(jì)；繪制裝置3D/2D總圖、主要零件圖。 4、 根據(jù)工作的動(dòng)作流程，完成DVD盒自動(dòng)定型輸送線電機(jī)選型、氣缸選型、試進(jìn)行輸入輸出信號(hào)分析，完成PLC的選型。 5、 撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書，整理相關(guān)資料，按論文指導(dǎo)手冊(cè)的要求完成畢業(yè)設(shè)計(jì)全部?jī)?nèi)容。 原始數(shù)據(jù)： 圖1 為DVD盒制品的一個(gè)加工過(guò)程的示意圖： 1-彎折第一骨位　2-彎折第二骨位邊 圖2 DVD盒制品加工過(guò)程示意圖 注塑機(jī)生產(chǎn)出來(lái)的DVD盒制品大致是一個(gè)平板的形狀，經(jīng)過(guò)DVD盒氣動(dòng)折疊合蓋裝置彎折合蓋后形成盒子形狀，然最后將按一定數(shù)目將多個(gè)扣合好的光碟盒整齊疊放轉(zhuǎn)移到傳送帶上，并施加均勻的壓力，使其在傳送過(guò)程同時(shí)實(shí)現(xiàn)冷卻定型。 自動(dòng)定型輸送線要達(dá)到的主要預(yù)定生產(chǎn)指標(biāo)有： 1、注塑機(jī)的生產(chǎn)節(jié)拍最小為18.3秒，自動(dòng)盒蓋疊壓機(jī)與注塑機(jī)配合的關(guān)聯(lián)動(dòng)作耗時(shí)小于18.3秒； 2、定型時(shí)每疊光碟盒數(shù)目為8-10個(gè)，定型所需的力大小為30-50N，定型時(shí)間為30分鐘左右； 3、單個(gè)盒子的DVD盒厚度范圍：7mm-15mm。 參考資料： [1] 趙先仲．機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004 [2] Jason R．W．Merrick．Re’k Soye　R．A Bayesian Semiparametric Analysis of the Reliability and Maintenance of Machine Tools[J]，Technometrics，2003，2(45)：58-69． [3] 陳明秋. 自動(dòng)排坯輸送機(jī)械手系統(tǒng)的設(shè)計(jì). 電氣技術(shù)與自動(dòng)化，2007 [4] 陳平．注塑機(jī)械手控制器研究[D]．東北農(nóng)林大學(xué)，2006 [5] W S Lee, F A Tilliman,C H Lie.Fault Tree Analysis.Methods and Applications-A Review [J].IEEE Trans.,On Reliability,1995(3),194～203 [6] Richard E Barlow.Mathematical Theory of Reliability[J].A Historical Perspective,IEEE 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2、2012.10-2012.12根據(jù)功能要求，完成DVD盒自動(dòng)定型輸送線機(jī)械結(jié)構(gòu)各零部件的詳細(xì)設(shè)計(jì)；繪制3D/2D總圖、主要零件圖。 3、2012.12-2013.02根據(jù)裝置工作的動(dòng)作流程，完成DVD盒自動(dòng)定型輸送線電機(jī)選型、氣缸選型、試進(jìn)行輸入輸出信號(hào)分析，完成PLC的選型。 4、2013.02-2013.03整理相關(guān)資料，撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書初稿。 5、2013.03-2013.04修改畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書，對(duì)所有資料的格式進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理；并按時(shí)上交所有材料；制作10分鐘的答辯PPT，準(zhǔn)備答辯。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）時(shí)間： 2012 年 09月 01日至 2013 年 04 月 10 日 計(jì) 劃 答 辯 時(shí) 間： 2013 年 4 月 15 日 三、專業(yè)（教研室）審批意見(jiàn)： 審批人（簽字）： 工作任務(wù)與工作量要求：原則上查閱文獻(xiàn)資料不少于12篇，其中外文資料不少于2篇；文獻(xiàn)綜述不少于3000字；文獻(xiàn)翻譯不少于2000字；畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書或論文1篇不少于8000字。 提交相關(guān)圖紙、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、調(diào)研報(bào)告、譯文等其它形式的成果。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）撰寫規(guī)范及有關(guān)要求，請(qǐng)查閱《寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）撰寫規(guī)范》。 備注：學(xué)生一人一題，指導(dǎo)教師對(duì)每一名學(xué)生下達(dá)一份《畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書》。 分類號(hào) 密級(jí) ‘ 寧寧波大紅鷹學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 基于PLC的DVD盒自動(dòng)定型輸送線設(shè)計(jì) 所在學(xué)院 專業(yè) 班級(jí) 姓名 學(xué)號(hào) 指導(dǎo)老師 年 月 日 誠(chéng)信承諾 我謹(jǐn)在此承諾：本人所寫的畢業(yè)論文《基于PLC的DVD盒自動(dòng)定型輸送線設(shè)計(jì)》均系本人獨(dú)立完成，沒(méi)有抄襲行為，凡涉及其他作者的觀點(diǎn)和材料，均作了注釋，若有不實(shí)，后果由本人承擔(dān)。 承諾人（簽名）： 年月日 摘 要 DVD盒自動(dòng)生產(chǎn)線主要有取盒，翻折、堆放、冷卻、傳輸?shù)葞椎乐匾ば颉傆勺⑺軝C(jī)注塑成型的一個(gè)DVD盒塑料制品形狀扁平，經(jīng)過(guò)DVD盒氣動(dòng)折疊合蓋裝置的自動(dòng)折疊合蓋，并由搬運(yùn)將DVD盒子轉(zhuǎn)移到輸送帶上，并同時(shí)在輸送帶上完成冷卻定型過(guò)程。本課題即要求完成對(duì)該DVD盒自動(dòng)定型輸送線的設(shè)計(jì)。使用自動(dòng)化設(shè)備實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化一方面可以大大減輕工人勞動(dòng)負(fù)擔(dān)，另一方面使得整個(gè)工作過(guò)程可控性更強(qiáng)，產(chǎn)品品質(zhì)更一致。 介紹了DVD盒的手工生產(chǎn)流程,利用PLC和觸摸屏進(jìn)行軟硬件設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)DVD盒自動(dòng)化生產(chǎn),給出DVD盒自動(dòng)化生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的部分觸摸屏界面,工作時(shí)序圖和流程圖。實(shí)踐證明,系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定,操作簡(jiǎn)便,滿足設(shè)計(jì)的要求,值得推廣應(yīng)用。 關(guān)鍵詞：DVD盒，PLC， Abstract AutomaticDVDboxproductionaremainlyfromtheboxline,folding,stacking,cooling,transmissionofseveralimportantprocedures.JustbyaDVDboxplasticinjectionmoldingmachine,flatshape,afterautomaticfoldinglidofDVDboxpneumaticfoldingliddevice,andtheconveyingmanipulatorDVDboxtotheconveyorbelt,andatthesametimetocompletecoolingprocessontheconveyorbelt.ThisprojectisrequiredtocompletetheautomaticdesignoftransmissionlineontheDVDbox.Theuseofautomationequipmenttoachieveproductionautomationcangreatlyreducethelaborburden,ontheotherhand,makesthewholeprocessmorecontrollable,moreconsistentproductquality. IntroducedtheDVDboxmanualproductionprocess,theuseofPLCandtouchscreendesignofhardwareandsoftwareimplementationofDVDbox,automaticproduction,partoftouchscreeninterfaceisthecontrolsystemoftheDVDboxofautomaticproductionline,theworksequencediagramandflowchart.Practicehasproved,stableoperation,simpleoperation,meetthedesignrequirements,itisworthyofpopularizationandapplication. KeyWords: DVDbox, PLC, mechanicalhand 目錄 摘 要 I Abstract II 目錄 III 第1章 緒論 1 1.1課題介紹 1 1.2 PLC介紹 2 1.2.1 PLC的基本概念 2 1.2.2 構(gòu)成 2 1.2.3 PLC的工作原理 3 1.2.4 PLC的技術(shù)原理 5 1.3 本章小結(jié) 5 第2章 方案論證 6 2.1自動(dòng)化輸送線定義 6 2.2自動(dòng)化輸送線生產(chǎn)的基本原理 6 2.4自動(dòng)化輸送線的特征及優(yōu)缺點(diǎn) 6 2.5本章小結(jié) 7 第3章DVD盒自動(dòng)定型輸送線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 9 3.1傳送帶的設(shè)計(jì) 9 3.2同步帶的概述 9 3.2.1同步帶介紹 9 3.2.2同步帶的特點(diǎn) 10 3.2.5同步帶分類 11 3.3同步帶傳動(dòng)計(jì)算 11 3.3.1同步帶計(jì)算選型 11 3.3.2同步帶的主要參數(shù)（結(jié)構(gòu)部分） 14 3.3.3同步帶的設(shè)計(jì) 16 3.3.4同步帶輪的設(shè)計(jì) 16 3.4電機(jī)的選擇 17 3.4.1電機(jī)的分類 17 3.4.2步進(jìn)電機(jī)的選擇 18 3.5氣缸的選擇 19 3.6初步確定氣缸參數(shù) 21 第4章 DVD盒自動(dòng)定型輸送線PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 23 4.1 I/O點(diǎn)數(shù)分配 26 4.2 PLC外部接線圖 27 4.3控制原理 27 4.4 PLC程序設(shè)計(jì) 29 4.4.1總體程序框圖 29 4.4.2初始化及報(bào)警程序 31 4.4.3手動(dòng)控制程序 32 4.4.4自動(dòng)控制程序 33 總結(jié) 36 致謝 37 參考文獻(xiàn) 38 37 寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第1章 緒論 1.1課題介紹 制造業(yè)歷來(lái)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要組成部分為了提高制造業(yè)的技術(shù)水平，制造業(yè)在其發(fā)展歷程中一直在進(jìn)行著不同水平、不同類型的自動(dòng)化。進(jìn)人8十年代后，隨著微電子技術(shù)和通信技術(shù)的吃速發(fā)展，制造業(yè)自動(dòng)化進(jìn)人到一個(gè)新的姍代一基于計(jì)算機(jī)的集成制造時(shí)代，并且正在向基于人工智能，人—機(jī)協(xié)調(diào)，人—自然協(xié)調(diào)的生態(tài)工廠時(shí)代邁進(jìn)。促使制造業(yè)自動(dòng)化發(fā)展的3個(gè)技術(shù)因素是:自動(dòng)化單元技術(shù):自動(dòng)化的方法學(xué)或哲理;與制造業(yè)自動(dòng)化有關(guān)的基礎(chǔ)技術(shù)。 工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)是一種運(yùn)用控制理論、儀器儀表、計(jì)算機(jī)和其他信息技術(shù)，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)檢測(cè)、控制、優(yōu)化、調(diào)度、管理和決策，達(dá)到增加產(chǎn)量、提高質(zhì)量、降低消耗、確保安全等目的綜合性高技術(shù)，包括工業(yè)自動(dòng)化軟件、硬件和系統(tǒng)三大部分。 工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)作為20世紀(jì)現(xiàn)代制造領(lǐng)域中最重要的技術(shù)之一，主要解決生產(chǎn)效率與一致性問(wèn)題。無(wú)論高速大批量制造企業(yè)還是追求靈活、柔性和定制化企業(yè)，都必須依靠自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用。自動(dòng)化系統(tǒng)本身并不直接創(chuàng)造效益，但它對(duì)企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程起著明顯的提升作用： （1）提高生產(chǎn)過(guò)程的安全性； （2）提高生產(chǎn)效率； （3）提高產(chǎn)品質(zhì)量； （4）減少生產(chǎn)過(guò)程的原材料、能源損耗。 據(jù)國(guó)際權(quán)威咨詢機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)，對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)投入和企業(yè)效益方面提升產(chǎn)出比約1：4至1：6之間。 特別在資金密集型企業(yè)中，自動(dòng)化系統(tǒng)占設(shè)備總投資10%以下，起到“四兩撥千金”的作用。 傳統(tǒng)的工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)即機(jī)電一體化系統(tǒng)主要是對(duì)設(shè)備和生產(chǎn)過(guò)程的控制，即由機(jī)械本體、動(dòng)力部分、測(cè)試傳感部分、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)部分、控制及信號(hào)處理單元、接口等硬件元素，在軟件程序和電子電路邏輯的有目的的信息流引導(dǎo)下，相互協(xié)調(diào)、有機(jī)融合和集成，形成物質(zhì)和能量的有序規(guī)則運(yùn)動(dòng)，從而組成工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)或產(chǎn)品。 在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)經(jīng)歷了繼基地式氣動(dòng)儀表控制系統(tǒng)、電動(dòng)單元組合式模擬儀表控制系統(tǒng)、集中式數(shù)字控制系統(tǒng)和集散式控制系統(tǒng)DCS的發(fā)展歷程。 近年來(lái)，隨著控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)、通信、網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的發(fā)展，信息交互溝通的領(lǐng)域正迅速覆蓋從工廠的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層到控制、管理各個(gè)層次。工業(yè)控制機(jī)系統(tǒng)一般是指對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程及其機(jī)電設(shè)備、工藝裝備進(jìn)行測(cè)量與控制的自動(dòng)化技術(shù)工具(包括自動(dòng)測(cè)量?jī)x表、控制裝置)的總稱。今天，對(duì)自動(dòng)化最簡(jiǎn)單的理解也轉(zhuǎn)變?yōu)椋河脧V義的機(jī)器（包括計(jì)算機(jī)）來(lái)部分代替或完全取代或超越人的體力。 1.2 PLC介紹 1.2.1 PLC的基本概念 早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制（Programmable Logic Controller, PLC），它主要用來(lái)代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種采用微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的工業(yè)控制裝置的功能已經(jīng)大大超過(guò)了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡(jiǎn)稱PC。但是為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī)（Personal Computer）的簡(jiǎn)稱混淆，所以將可編程序控制器簡(jiǎn)稱PLC,PLC自1969年美國(guó)數(shù)據(jù)設(shè)備公司（DEC）研制出現(xiàn)，現(xiàn)行美國(guó)，日本，德國(guó)的可編程序控制器質(zhì)量?jī)?yōu)良，功能強(qiáng)大。 1.2.2 構(gòu)成 a、電源 PLC的電源在整個(gè)系統(tǒng)中起著十分重要的作用。如果沒(méi)有一個(gè)良好的、可靠的電源系統(tǒng)是無(wú)法正常工作的，因此PLC的制造商對(duì)電源的設(shè)計(jì)和制造也十分重視。一般交流電壓波動(dòng)在+10%(+15%）范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網(wǎng)上去 b.中央處理單元（CPU) 中央處理單元（CPU）是PLC的控制中樞。它按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲(chǔ)器、I/O以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語(yǔ)法錯(cuò)誤。當(dāng)PLC投入運(yùn)行時(shí)，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場(chǎng)各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過(guò)命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行，直到停止運(yùn)行。為了進(jìn)一步提高PLC的可靠性，近年來(lái)對(duì)大型PLC還采用雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三CPU的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個(gè)CPU出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。 c、存儲(chǔ)器 存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器稱為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器。存放應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)器稱為用戶程序存儲(chǔ)器。d、輸入輸出接口電路1．現(xiàn)場(chǎng)輸入接口電路由光耦合電路和微機(jī)的輸入接口電路，作用是PLC與現(xiàn)場(chǎng)控制的接口界面的輸入通道。2．現(xiàn)場(chǎng)輸出接口電路由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選通電路和中斷請(qǐng)求電路集成，作用PLC通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)輸出接口電路向現(xiàn)場(chǎng)的執(zhí)行部件輸出相應(yīng)的控制信號(hào)。e、功能模塊如計(jì)數(shù)、定位等功能模塊。f、通信模塊如以太網(wǎng)、RS485、Profibus-DP通訊模塊等。 1.2.3 PLC的工作原理 一.掃描技術(shù) 當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作過(guò)程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。 （一）輸入采樣階段在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)的單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個(gè)階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會(huì)改變。因此，如果輸入是脈沖信號(hào)，則該脈沖信號(hào)的寬度必須大于一個(gè)掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。 (二）用戶程序執(zhí)行階段，在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序（梯形圖)。 在掃描每一條梯形圖時(shí)，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。即，在用戶程序執(zhí)行過(guò)程中，只有輸入點(diǎn)在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生變化，而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會(huì)對(duì)排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個(gè)掃描周期才能對(duì)排在其上面的程序起作用。在程序執(zhí)行的過(guò)程中如果使用立即I/O指令則可以直接存取I/O點(diǎn)。即使用I/O指令的話，輸入過(guò)程影像寄存器的值不會(huì)被更新，程序直接從I/O模塊取值，輸出過(guò)程影像寄存器會(huì)被立即更新，這跟立即輸入有些區(qū)別。 （三）輸出刷新階段 當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。這時(shí)，才是PLC的真正輸出。 4、PLC內(nèi)部運(yùn)作方式 雖然PLC所使用之階梯圖程式中往往使用到許多繼電器、計(jì)時(shí)器與計(jì)數(shù)器等名稱，但PLC內(nèi)部并非實(shí)體上具有這些硬件，而是以內(nèi)存與程式編程方式做邏輯控制編輯，并借由輸出元件連接外部機(jī)械裝置做實(shí)體控制。因此能大大減少控制器所需之硬件空間。實(shí)際上PLC執(zhí)行階梯圖程式的運(yùn)作方式是逐行的先將階梯圖程式碼以掃描方式讀入CPU中并最后執(zhí)行控制運(yùn)作。在整個(gè)的掃描過(guò)程包括三大步驟，“輸入狀態(tài)檢查”、“程式執(zhí)行”、“輸出狀態(tài)更新”說(shuō)明如下：步驟一“輸入狀態(tài)檢查”：PLC首先檢查輸入端元件所連接之各點(diǎn)開關(guān)或傳感器狀態(tài)（1或0代表開或關(guān)），并將其狀態(tài)寫入內(nèi)存中對(duì)應(yīng)之位置Xn。步驟二“程式執(zhí)行”：將階梯圖程式逐行取入CPU中運(yùn)算，若程式執(zhí)行中需要輸入接點(diǎn)狀態(tài)，CPU直接自內(nèi)存中查詢?nèi)〕觥］敵鼍€圈之運(yùn)算結(jié)果則存入內(nèi)存中對(duì)應(yīng)之位置，暫不反應(yīng)至輸出端Yn。步驟三“輸出狀態(tài)更新”：將步驟二中之輸出狀態(tài)更新至PLC輸出部接點(diǎn)，并且重回步驟一。此三步驟稱為PLC之掃描周期，而完成所需的時(shí)間稱為PLC之反應(yīng)時(shí)間，PLC輸入訊號(hào)之時(shí)間若小于此反應(yīng)時(shí)間，則有誤讀的可能性。每次程式執(zhí)行后與下一次程式執(zhí)行前，輸出與輸入狀態(tài)會(huì)被更新一次，因此稱此種運(yùn)作方式為輸出輸入端“程式結(jié)束再生”。 5、PLC的特點(diǎn) plc具有以下鮮明的特點(diǎn)。（1）系統(tǒng)構(gòu)成靈活，擴(kuò)展容易，以開關(guān)量控制為其特長(zhǎng)；也能進(jìn)行連續(xù)過(guò)程的PID回路控制；并能與上位機(jī)構(gòu)成復(fù)雜的控制系統(tǒng)，如DDC和DCS等，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的綜合自動(dòng)化。（2）使用方便，編程簡(jiǎn)單，采用簡(jiǎn)明的梯形圖、邏輯圖或語(yǔ)句表等編程語(yǔ)言，而無(wú)需計(jì)算機(jī)知識(shí)，因此系統(tǒng)開發(fā)周期短，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試容易。另外，可在線修改程序，改變控制方案而不拆動(dòng)硬件。（3）能適應(yīng)各種惡劣的運(yùn)行環(huán)境，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性強(qiáng)，遠(yuǎn)高于其他各種機(jī)型。 6、PLC目前的主要品牌 美國(guó)AB，比利時(shí)ABB，松下，西門子，匯川，三菱，歐姆龍，臺(tái)達(dá)，富士，施耐德，信捷創(chuàng)研等。 1.2.4 PLC的技術(shù)原理 PLC利用1.6M到30M頻帶范圍傳輸信號(hào)。在發(fā)送時(shí)，利用GMSK或OFDM調(diào)制技術(shù)將用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制，然后在電力線上進(jìn)行傳輸，在接收端，先經(jīng)過(guò)濾波器將調(diào)制信號(hào)濾出，再經(jīng)過(guò)解調(diào)，就可得到原通信信號(hào)。目前可達(dá)到的通信速率依具體設(shè)備不同在4.5M~45M之間。PLC設(shè)備分局端和調(diào)制解調(diào)器，局端負(fù)責(zé)與內(nèi)部PLC調(diào)制解調(diào)器的通信和與外部網(wǎng)絡(luò)的連接。在通信時(shí)，來(lái)自用戶的數(shù)據(jù)進(jìn)入調(diào)制解調(diào)器調(diào)制后，通過(guò)用戶的配電線路傳輸?shù)骄侄嗽O(shè)備，局端將信號(hào)解調(diào)出來(lái)，再轉(zhuǎn)到外部的Internet。 1.3 本章小結(jié) 本章主要對(duì)機(jī)械自動(dòng)化輸送線等知識(shí)的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行介紹，然后介紹了一些PLC的相關(guān)知識(shí)。 第2章 方案論證 2.1自動(dòng)化輸送線定義 自動(dòng)化輸送線生產(chǎn)是生產(chǎn)組織的一種形式。把生產(chǎn)過(guò)程劃分為在時(shí)間上相等或成倍比的若干工序，并將其分別固定于按工藝過(guò)程順序排列的各工作地，勞動(dòng)對(duì)象按一定的節(jié)拍或速度，順次流過(guò)各工作地進(jìn)行加工。對(duì)不能或不便移動(dòng)的操作對(duì)象（如建筑物，大型船舶，大型機(jī)器及其部件），也可由執(zhí)行各工序的工人，按規(guī)定速度在勞動(dòng)對(duì)象上順序連續(xù)進(jìn)行各工序加工。誕生于第二次工業(yè)革命時(shí)期。 亨利.福特(Henry Ford)于1913年在密歇根州的Highland Park，建立的生產(chǎn)系統(tǒng)。 輸送線生產(chǎn)通過(guò)一系列的生產(chǎn)方法，包括使用通用的設(shè)備，使生產(chǎn)線上的每項(xiàng)任務(wù)都有穩(wěn)定的周期時(shí)間，并按照加工工序的順序，使產(chǎn)品能夠迅速、平穩(wěn)的由一個(gè)工位“流動(dòng)”到下一個(gè)工位。經(jīng)由生產(chǎn)控制系統(tǒng)，使產(chǎn)品的生產(chǎn)率與最終裝配線上的使用率相符合。 輸送線生產(chǎn)進(jìn)一步加大了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，它要求工人進(jìn)行高強(qiáng)度，高密度作業(yè)，因此它剛誕生時(shí)飽受爭(zhēng)議。但時(shí)間證明，它是一種極其有效的生產(chǎn)組織。 由于勞動(dòng)單位不用移動(dòng)，輸送線生產(chǎn)有極高的效率，它使大規(guī)模批量化生產(chǎn)成為可能。同時(shí)，因?yàn)樯a(chǎn)單位只用對(duì)勞動(dòng)對(duì)象進(jìn)行一部分操作，而無(wú)須像以前對(duì)勞動(dòng)對(duì)象整體負(fù)責(zé)，因此使工人技術(shù)進(jìn)一步專業(yè)化。 2.2自動(dòng)化輸送線生產(chǎn)的基本原理 生產(chǎn)輸送線的基本原理是把一個(gè)生產(chǎn)重復(fù)的過(guò)程分解為若干個(gè)子過(guò)程，前一個(gè)子過(guò)程為下一個(gè)子過(guò)程創(chuàng)造執(zhí)行條件，每一個(gè)過(guò)程可以與其它子過(guò)程同時(shí)進(jìn)行。簡(jiǎn)而言之，就是“功能分解，空間上順序依次進(jìn)行，時(shí)間上重疊并行”。 2.4自動(dòng)化輸送線的特征及優(yōu)缺點(diǎn) 生產(chǎn)輸送線的特征是每一道工序都有特定的人去完成，一步一步地加工．每個(gè)人做一個(gè)特定的工作． 圖1-1生產(chǎn)輸送線 優(yōu)點(diǎn)是這樣生產(chǎn)起來(lái)會(huì)比較快，因?yàn)槊總€(gè)人只需要做一 樣事，對(duì)自己所做的事都非常熟悉． 缺點(diǎn)是工作的人會(huì)很覺(jué)得很乏味． 常用的生產(chǎn)輸送線可分為以下幾種： 1）板鏈?zhǔn)窖b配輸送線 特點(diǎn)：承載的產(chǎn)品比較重，和生產(chǎn)線同步運(yùn)行，可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的爬坡；生產(chǎn)的節(jié)拍不是很快；以鏈板面作為承載，可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的平穩(wěn)輸送。 2）滾筒式輸送線 特點(diǎn)：承載的產(chǎn)品類型廣泛，所受限制少；與阻擋器配合使用，可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的連續(xù)、節(jié)拍運(yùn)行以及積放的功能；采用頂升平移裝置，可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的離線返修或檢測(cè)而不影響整個(gè)輸送線的運(yùn)行。 3）皮帶式輸送線 特點(diǎn)：承載的產(chǎn)品比較輕，形狀限制少；和生產(chǎn)線同步運(yùn)行，可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的爬坡轉(zhuǎn)向；以皮帶作為載體和輸送，可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的平穩(wěn)輸送，噪音小；可以實(shí)現(xiàn)輕型物料或產(chǎn)品較長(zhǎng)距離的輸送。 4）差速輸送輸送線 特點(diǎn)：差速輸送輸送線采用倍速鏈牽引，工裝板可以自由傳送，采用阻擋器定位使工件自由運(yùn)動(dòng)或停止，工件在兩端可以自動(dòng)頂升，橫移過(guò)渡。還可以在線可設(shè)旋轉(zhuǎn)、專機(jī)、檢測(cè)設(shè)備、等。 2.5本章小結(jié) 本章主要對(duì)幾種進(jìn)行比較和分析,最終我們選取目前切實(shí)可行的一種方案.我們將在今后的篇幅當(dāng)中重點(diǎn)介紹。 第3章DVD盒自動(dòng)定型輸送線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1傳送帶的設(shè)計(jì) 排隊(duì)機(jī)構(gòu)將DVD盒推到傳送帶上后，傳送帶轉(zhuǎn)動(dòng)將DVD盒送至平臺(tái)上，等待夾持。傳送帶由如圖4-1所示部件組成。傳送帶(6)采用高強(qiáng)低伸化纖材料，具有強(qiáng)度大、伸縮性小、耐弱酸弱堿、易于加工的特點(diǎn)。張緊裝置(8)由螺柱、緊固螺絲和折板組成，螺柱首先穿到滾動(dòng)軸承的螺紋孔內(nèi)，再穿過(guò)折板上的光孔，折板固定在工作臺(tái)上，當(dāng)旋轉(zhuǎn)螺柱上折板外側(cè)的螺絲時(shí)，與滾動(dòng)軸承固定在一起的支架向外移動(dòng)，將傳送帶拉緊。為防止培養(yǎng)瓶向左右傾倒，在傳送帶兩側(cè)加裝了上下?lián)醢濉魉蛶挾葢?yīng)稍大于DVD盒直徑，太寬DVD盒容易傾斜，這里取傳送帶. 圖3-1傳送帶實(shí)物圖 1.電機(jī)支架2.步進(jìn)電機(jī)3.傳送帶支撐架 4一卜擋板5.上擋板.6傳送帶7滾動(dòng)軸承8.張緊裝置 3.2同步帶的概述 3.2.1同步帶介紹 同步帶是綜合了帶傳動(dòng)、鏈條傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)而發(fā)展起來(lái)的新塑傳動(dòng)帶。它由帶齒形的一工作面與齒形帶輪的齒槽嚙合進(jìn)行傳動(dòng)，其強(qiáng)力層是由拉伸強(qiáng)度高、伸長(zhǎng)小的纖維材料或金屬材料組成，以使同步帶在傳動(dòng)過(guò)程中節(jié)線長(zhǎng)度基本保持不變，帶與帶輪之間在傳動(dòng)過(guò)程中投有滑動(dòng)，從而保證主、從動(dòng)輪間呈無(wú)滑差的間步傳動(dòng)。 同步帶傳動(dòng)（見(jiàn)圖3-1）時(shí)，傳動(dòng)比準(zhǔn)確，對(duì)軸作用力小，結(jié)構(gòu)緊湊，耐油，耐磨性好，抗老化性能好，一般使用溫度-20℃―80℃，v<50m/s，P<300kw,i<10,對(duì)于要求同步的傳動(dòng)也可用于低速傳動(dòng)。 圖3.1同步帶傳動(dòng) 同步帶傳動(dòng)是由一根內(nèi)周表面設(shè)有等間距齒形的環(huán)行帶及具有相應(yīng)吻合的輪所組成。它綜合了帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)各自的優(yōu)點(diǎn)。轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)帶齒與輪的齒槽相嚙合來(lái)傳遞動(dòng)力。同步帶傳動(dòng)具有準(zhǔn)確的傳動(dòng)比，無(wú)滑差，可獲得恒定的速比，傳動(dòng)平穩(wěn)，能吸振，噪音小，傳動(dòng)比范圍大，一般可達(dá)1:10。允許線速度可達(dá)50M/S，傳遞功率從幾瓦到百千瓦。傳動(dòng)效率高，一般可達(dá)98%，結(jié)構(gòu)緊湊，適宜于多軸傳動(dòng)，不需潤(rùn)滑，無(wú)污染，因此可在不允許有污染和工作環(huán)境較為惡劣的場(chǎng)所下正常工作。本產(chǎn)品廣泛用于紡織、機(jī)床、煙草、通訊電纜、輕工、化工、冶金、儀表儀器、食品、礦山、石油、汽車等各行業(yè)各種類型的機(jī)械傳動(dòng)中。同步帶的使用，改變了帶傳動(dòng)單純?yōu)槟Σ羵鲃?dòng)的概念，擴(kuò)展了帶傳動(dòng)的范圍，從而成為帶傳動(dòng)中具有相對(duì)獨(dú)立性的研究對(duì)象，給帶傳動(dòng)的發(fā)展開辟了新的途徑。 3.2.2同步帶的特點(diǎn) (1)、傳動(dòng)準(zhǔn)確，工作時(shí)無(wú)滑動(dòng)，具有恒定的傳動(dòng)比； (2)、傳動(dòng)平穩(wěn)，具有緩沖、減振能力，噪聲低； (3)、傳動(dòng)效率高，可達(dá)0.98，節(jié)能效果明顯； (4)、維護(hù)保養(yǎng)方便，不需潤(rùn)滑，維護(hù)費(fèi)用低； (5)、速比范圍大，一般可達(dá)10，線速度可達(dá)50m/s，具有較大的功率傳遞范圍，可達(dá)幾瓦到幾百千瓦； (6)、可用于長(zhǎng)距離傳動(dòng)，中心距可達(dá)10m以上。 3.2.5同步帶分類 同步帶齒有梯形齒和弧齒兩類，弧齒又有三種系列：圓弧齒(H系列又稱HTD帶)、平頂圓弧齒(S系列又稱為STPD帶)和凹頂拋物線齒（R系列)。 梯形齒同步帶梯形齒同步帶分單面有齒和雙面有齒兩種，簡(jiǎn)稱為單面帶和雙面帶。雙面帶又按齒的排列方式分為對(duì)稱齒型（代號(hào)DA)和交錯(cuò)齒型(代號(hào)DB〕。 梯形齒同步帶有兩種尺寸制：節(jié)距制和模數(shù)制。我國(guó)采用節(jié)距制，并根據(jù)ISO5296制訂了同步帶傳動(dòng)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)GB/T11361～11362-1989和GB/T11616-1989。 弧齒同步帶弧齒同步帶除了齒形為曲線形外，其結(jié)構(gòu)與梯形齒同步帶基本相同，帶的節(jié)距相當(dāng)，其齒高、齒根厚和齒根圓角半徑等均比梯形齒大。帶齒受載后，應(yīng)力分布狀態(tài)較好，平緩了齒根的應(yīng)力集中，提高了齒的承載能力。故弧齒同步帶比梯形齒同步帶傳遞功率大，且能防止嚙合過(guò)程中齒的干涉。 弧齒同步帶耐磨性能好，工作時(shí)噪聲小，不需潤(rùn)滑，可用于有粉塵的惡劣環(huán)境。已在食品、汽車、紡織、制藥、印刷、造紙等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。 3.3同步帶傳動(dòng)計(jì)算 3.3.1同步帶計(jì)算選型 設(shè)計(jì)功率是根據(jù)需要傳遞的名義功率、載荷性質(zhì)、原動(dòng)機(jī)類型和每天連續(xù)工作的時(shí)間長(zhǎng)短等因素共同確定的，表達(dá)式如下： 式中 ——需要傳遞的名義功率 ——工作情況系數(shù)，按表2工作情況系數(shù)選取=1.7； 表3-3.工作情況系數(shù) 確定帶的型號(hào)和節(jié)距 可根據(jù)同步帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)功率Pd'和小帶輪轉(zhuǎn)速n1，由同步帶選型圖中來(lái)確定所需采用的帶的型號(hào)和節(jié)距。 其中Pd=0.63kw，n1=61rpm。查表3-4 表3-4 選同步帶的型號(hào)為H：，節(jié)距為：Pb=8.00mm 選擇小帶輪齒數(shù)z1，z2 可根據(jù)同步帶的最小許用齒數(shù)確定。查表3-3-3得。 查得小帶輪最小齒數(shù)14。 實(shí)際齒數(shù)應(yīng)該大于這個(gè)數(shù)據(jù) 初步取值z(mì)1=34故大帶輪齒數(shù)為：z2=i×z1=1×z1=34。 故z1=34，z2=34。 確定帶輪的節(jié)圓直徑d1，d2 小帶輪節(jié)圓直徑d1=Pbz1/π=8.00×34/3.14≈86.53mm 大帶輪節(jié)圓直徑d2=Pbz2/π=8.00×34/3.14≈86.53mm 驗(yàn)證帶速v 由公式v=πd1n1/60000計(jì)算得， s﹤vmax=40m/s，確定帶長(zhǎng)和中心矩 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》得 所以有： 現(xiàn)在選取軸間間距為取224mm 10、同步帶帶長(zhǎng)及其齒數(shù)確定 =() = =719.7mm 11、帶輪嚙合齒數(shù)計(jì)算 有在本次設(shè)計(jì)中傳動(dòng)比為1，所以嚙合齒數(shù)為帶輪齒數(shù)的一半，即=17。 12、基本額定功率的計(jì)算 查基準(zhǔn)同步帶的許用工作壓力和單位長(zhǎng)度的質(zhì)量表4-3可以知道=2100.85N，m=0.448kg/m。 所以同步帶的基準(zhǔn)額定功率為 ==0.21KW 表3-5基準(zhǔn)寬度同步帶的許用工作壓力和單位長(zhǎng)度的質(zhì)量 13、計(jì)算作用在軸上力 = =71.6N 3.3.2同步帶的主要參數(shù)（結(jié)構(gòu)部分） 1、同步帶的節(jié)線長(zhǎng)度 同步帶工作時(shí)，其承載繩中心線長(zhǎng)度應(yīng)保持不變，因此稱此中心線為同步帶的節(jié)線，并以節(jié)線周長(zhǎng)作為帶的公稱長(zhǎng)皮，稱為節(jié)線長(zhǎng)度。在同步帶傳動(dòng)中，帶節(jié)線長(zhǎng)度是一個(gè)重要 參數(shù)。當(dāng)傳動(dòng)的中心距已定時(shí)，帶的節(jié)線長(zhǎng)度過(guò)大過(guò)小，都會(huì)影響帶齒與輪齒的正常嚙合，因此在同步帶標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)梯形齒同步帶的各種哨線長(zhǎng)度已規(guī)定公差值，要求所生產(chǎn)的同步帶節(jié)線長(zhǎng)度應(yīng)在規(guī)定的極限偏差范圍之內(nèi)（見(jiàn)表3-6）。 表3-6帶節(jié)線長(zhǎng)度表 2、帶的節(jié)距Pb 如圖3-4所示，同步帶相鄰兩齒對(duì)應(yīng)點(diǎn)沿節(jié)線量度所得約長(zhǎng)度稱為同步帶的節(jié)距。帶節(jié)距大小決定著同步帶和帶輪齒各部分尺寸的大小，節(jié)距越大，帶的各部分尺寸越大，承載能力也隨之越高。因此帶節(jié)距是同步帶最主要參數(shù)．在節(jié)距制同步帶系列中以不同節(jié)距來(lái)區(qū)分同步帶的型號(hào)。在制造時(shí)，帶節(jié)距通過(guò)鑄造模具來(lái)加以控制。梯形齒標(biāo)準(zhǔn)同步帶的齒形尺寸見(jiàn)表3-5。 3、帶的齒根寬度 一個(gè)帶齒兩側(cè)齒廓線與齒根底部廓線交點(diǎn)之間的距離稱為帶的齒根寬度，以s表示。帶的齒根寬度大，則使帶齒抗剪切、抗彎曲能力增強(qiáng)，相應(yīng)就能傳動(dòng)較大的裁荷。 圖3.7帶的標(biāo)準(zhǔn)尺寸 表3-7梯形齒標(biāo)準(zhǔn)同步帶的齒形尺寸 4、帶的齒根圓角 帶齒齒根回角半徑rr的大小與帶齒工作時(shí)齒根應(yīng)力集中程度有關(guān)t齒根圓角半徑大，可減少齒的應(yīng)力集中，帶的承載能力得到提高。但是齒根回角半徑也不宜過(guò)大，過(guò)大則使帶 齒與輪齒嚙合時(shí)的有效接觸面積城小，所以設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)選適當(dāng)?shù)臄?shù)值。 5、帶齒齒頂圓角半徑 帶齒齒項(xiàng)圓角半徑的大小將影響到帶齒與輪齒嚙合時(shí)會(huì)否產(chǎn)生于沙。由于在同步帶傳動(dòng)中，帶齒與帶輪齒的嚙合是用于非共扼齒廓的一種嵌合。因此在帶齒進(jìn)入或退出嚙合時(shí)， 帶齒齒頂和輪齒的頂部拐角必然會(huì)超于重疊，而產(chǎn)生干涉，從而引起帶齒的磨損。因此為使帶齒能順利地進(jìn)入和退出嚙合，減少帶齒頂部的磨損，宜采用較大的齒頂圓角半徑。但與齒根圓角半徑一樣，齒頂圓角半徑也不宜過(guò)大，否則亦會(huì)減少帶齒與輪齒問(wèn)的有效接觸面積。 6、齒形角 梯形帶齒齒形角日的大小對(duì)帶齒與輪齒的嚙合也有較大影響。如齒形角霹過(guò)小，帶齒縱向截面形狀近似矩形，則在傳動(dòng)時(shí)帶齒將不能順利地嵌入帶輪齒槽內(nèi)，易產(chǎn)生干涉。但齒形角度過(guò)大，又會(huì)使帶齒易從輪齒槽中滑出，產(chǎn)生帶齒在輪齒頂部跳躍現(xiàn)象。 3.3.3同步帶的設(shè)計(jì) 在這里，我們選用梯形帶。帶的尺寸如表3-8。帶的圖形如圖3-5。 表3-8同步帶尺寸 型號(hào) 節(jié)距 齒形角 齒根厚 齒高 齒根圓角半徑 齒頂圓半徑 H 8 40。 6.12 4.3 1.02 1.02 圖3.8同步帶 3.3.4同步帶輪的設(shè)計(jì) 同步帶輪的設(shè)計(jì)的基本要求 1、保證帶齒能順利地嚙入與嚙出 由于輪齒與帶齒的嚙合同非共規(guī)齒廓嚙合傳動(dòng)，因此在少帶齒頂部與輪齒頂部拐角處的干涉，并便于帶齒滑入或滑出輪齒槽。 2、輪齒的齒廊曲線應(yīng)能減少嚙合變形，能獲得大的接觸面積，提高帶齒的承載能力即在選探輪齒齒廓曲線時(shí)，應(yīng)使帶齒嚙入或嚙出時(shí)變形小，磨擦損耗小，并保證與帶齒均勻接觸，有較大的接觸面積，使帶齒能承受更大的載荷。 3、有良好的加了工藝性 加工工藝性好的帶輪齒形可以減少刀具數(shù)量與切齒了作員，從而可提高生產(chǎn)率，降低制造成本。 4、具有合理的齒形角 齒形角是決定帶輪齒形的重要的力學(xué)和幾何參數(shù)，大的齒形角有利于帶齒的順利嚙入和嚙出，但易使帶齒產(chǎn)生爬齒和跳齒現(xiàn)象；而齒形角過(guò)小，則會(huì)造成帶齒與輪齒的嚙合干涉，因此輪齒必須選用合理的齒形角。 3.4電機(jī)的選擇 3.4.1電機(jī)的分類 1．按工作電源分類根據(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)。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(wú)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．按起動(dòng)與運(yùn)行方式分類電動(dòng)機(jī)按起動(dòng)與運(yùn)行方式可分為電容起動(dòng)式電動(dòng)機(jī)、電容盍式電動(dòng)機(jī)、電容起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)式電動(dòng)機(jī)和分相式電動(dòng)機(jī)。 4．按用途分類電動(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．按轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)分類電動(dòng)機(jī)按轉(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)）。 6．按運(yùn)轉(zhuǎn)速度分類電動(dòng)機(jī)按運(yùn)轉(zhuǎn)速度可分為高速電動(dòng)機(jī)、低速電動(dòng)機(jī)、恒速電動(dòng)機(jī)、調(diào)速電動(dòng)機(jī)。 低速電動(dòng)機(jī)又分為齒輪減速電動(dòng)機(jī)、電磁減速電動(dòng)機(jī)、力矩電動(dòng)機(jī)和爪極同步電動(dòng)機(jī)等。 調(diào)速電動(dòng)機(jī)除可分為有級(jí)恒速電動(dòng)機(jī)、無(wú)級(jí)恒速電動(dòng)機(jī)、有級(jí)變速電動(dòng)機(jī)和無(wú)極變速電動(dòng)機(jī)外，還可分為電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)、直流調(diào)速電動(dòng)機(jī)、PWM變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)和開關(guān)磁阻調(diào)速電動(dòng)機(jī)。 3.4.2步進(jìn)電機(jī)的選擇 由于步進(jìn)電機(jī)具有控制較容易，維修也較方便，而且控制為全數(shù)字化的優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求及實(shí)際情況我們選擇步進(jìn)電機(jī)，選擇參數(shù)為:額定電壓、輸出扭矩和電機(jī)轉(zhuǎn)速等。擬采用的57系列兩相混和式步進(jìn)電機(jī)使用24V電壓，本系統(tǒng)提供的24V直流電源可以滿足步進(jìn)電機(jī)的工作需要。輸出扭矩與傳送帶和支撐板的摩擦力有關(guān)，主要由DVD盒的重量和傳送帶的摩擦系數(shù)來(lái)確定，此外，還與傳送帶與滾輪之間的滑動(dòng)摩擦力的作用有關(guān)，但由于滑動(dòng)摩擦系數(shù)很小，雖然傳送帶與滾輪之間的張緊力很大，因此而帶來(lái)的滑動(dòng)摩擦力卻很小，故忽略不計(jì)。計(jì)算過(guò)程如下: F=mngM=FL 其中，F(xiàn)為傳送帶須提供的牽引力，m為DVD盒的質(zhì)量，為DVD盒與傳送帶 的摩擦系數(shù)，傳送帶的材料為高強(qiáng)低伸化纖材料，由表查得=0.8。傳送帶最多可以放置10個(gè)DVD盒，則n=10，每個(gè)DVD盒的質(zhì)量約為.03kg，可得：F=23.52N L為牽引力作用在電機(jī)軸上得力臂，L=0.02m; 則有: M=FL==nmg=0.4704 轉(zhuǎn)速與傳送帶的速度和輪的直徑有關(guān)，工作時(shí)傳送帶的速度約為:V=3.5m/min，輪直徑為D=400mm， 則根據(jù)公式計(jì)算得: n==30r/min 步進(jìn)電機(jī)的頻矩特性曲線如圖4-3所示： 則由曲線可得:當(dāng)n=30r/min時(shí)，f=100HZ。 根據(jù)計(jì)算結(jié)果我們選擇電機(jī)型號(hào)為：57BYJ250C 3.5氣缸的選擇 氣缸的選用要根據(jù)以下方面進(jìn)行分析： 1、類型的選擇 根據(jù)工作要求和條件，正確選擇氣缸的類型。要求氣缸到達(dá)行程終端無(wú)沖擊現(xiàn)象和撞擊噪聲應(yīng)選擇緩沖氣缸；要求重量輕，應(yīng)選輕型缸；要求安裝空間窄且行程短，可選薄型缸；有橫向負(fù)載，可選帶導(dǎo)桿氣缸；要求制動(dòng)精度高，應(yīng)選鎖緊氣缸；不允許活塞桿旋轉(zhuǎn)，可選具有桿不回轉(zhuǎn)功能氣缸；高溫環(huán)境下需選用耐熱缸；在有腐蝕環(huán)境下，需選用耐腐蝕氣缸。在有灰塵等惡劣環(huán)境下，需要活塞桿伸出端安裝防塵罩。要求無(wú)污染時(shí)需要選用無(wú)給氣或無(wú)氣潤(rùn)滑氣缸等。 2、安裝形式 根據(jù)安裝位置、使用目的等因素決定。在一般情況下，采用固定式氣缸。在需要隨工作機(jī)構(gòu)連續(xù)回轉(zhuǎn)時(shí)（如車床、磨床等），應(yīng)選用回轉(zhuǎn)氣缸。在要求活塞桿除直線運(yùn)動(dòng)外，還需作圓弧擺動(dòng)時(shí)，則選用軸銷式氣缸。有特殊要求時(shí)，應(yīng)選擇相應(yīng)的特殊氣缸。 3、作用力的大小 即缸徑的選擇。根據(jù)負(fù)載力的大小來(lái)確定氣缸輸出的推力和拉力。一般均按外載荷理論平衡條件所需氣缸作用力，根據(jù)不同速度選擇不同的負(fù)載率，使氣缸輸出力稍有余量。缸徑過(guò)小，輸出力不夠，但缸徑過(guò)大，使設(shè)備笨重，成本提高，又增加耗氣量，浪費(fèi)能源。在夾具設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量采用擴(kuò)力機(jī)構(gòu)，以減小氣缸的外形尺寸。 4、活塞行程 與使用的場(chǎng)合和機(jī)構(gòu)的行程有關(guān)，但一般不選滿行程，防止活塞和缸蓋相碰。如用于夾緊機(jī)構(gòu)等，應(yīng)按計(jì)算所需的行程增加10～20㎜的余量。 5、活塞的運(yùn)動(dòng)速度 主要取決于氣缸輸入壓縮空氣流量、氣缸進(jìn)排氣口大小及導(dǎo)管內(nèi)徑的大小。要求高速運(yùn)動(dòng)應(yīng)取大值。氣缸運(yùn)動(dòng)速度一般為50～800㎜/s。對(duì)高速運(yùn)動(dòng)氣缸，應(yīng)選擇大內(nèi)徑的進(jìn)氣管道；對(duì)于負(fù)載有變化的情況，為了得到緩慢而平穩(wěn)的運(yùn)動(dòng)速度，可選用帶節(jié)流裝置或氣—液阻尼缸，則較易實(shí)現(xiàn)速度控制。選用節(jié)流閥控制氣缸速度需注意：水平安裝的氣缸推動(dòng)負(fù)載時(shí)，推薦用排氣節(jié)流調(diào)速；垂直安裝的氣缸舉升負(fù)載時(shí)，推薦用進(jìn)氣節(jié)流調(diào)速；要求行程末端運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)避免沖擊時(shí)，應(yīng)選用帶緩沖裝置的氣缸。 圖3.1氣缸實(shí)物圖 根據(jù)工作所需力的大小來(lái)確定活塞桿上的推力和拉力。由此來(lái)選擇氣缸時(shí)應(yīng)使氣缸的輸出力稍有余量。若缸徑選小了，輸出力不夠，氣缸不能正常工作；但缸徑過(guò)大，不僅使設(shè)備笨重、成本高，同時(shí)耗氣量增大，造成能源浪費(fèi)。在夾具設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量采用增力機(jī)構(gòu)，以減少氣缸的尺寸。 氣缸 下面是氣缸理論出力的計(jì)算公式： F：氣缸理論輸出力(kgf) F′：效率為85％時(shí)的輸出力(kgf)－－(F′＝F×85％） D：氣缸缸徑(mm) P：工作壓力(kgf／cm2) 例：直徑340mm的氣缸，工作壓力為3kgf／cm2時(shí)，其理論輸出力為多少?芽輸出力是多少? 將P、D連接，找出F、F′上的點(diǎn)，得： F＝2800kgf；F′＝2300kgf 在工程設(shè)計(jì)時(shí)選擇氣缸缸徑，可根據(jù)其使用壓力和理論推力或拉力的大小，從經(jīng)驗(yàn)表1－1中查出。 3.6初步確定氣缸參數(shù) 表2-1按負(fù)載選擇工作壓力[1] 負(fù)載/KN <5 5~10 10~20 20~30 30~50 >50 工作壓力/MPa <0.8~1 1.5~2 2.5~3 3~4 4~5 ≥5 表2-2各種機(jī)械常用的系統(tǒng)工作壓力[1] 機(jī)械類型 機(jī)床 農(nóng)業(yè)機(jī)械 小型工程機(jī)械 建筑機(jī)械 液壓鑿巖機(jī) 液壓機(jī) 大中型挖掘機(jī) 重型機(jī)械 起重運(yùn)輸機(jī)械 磨床 組合 機(jī)床 龍門 刨床 拉床 工作壓力/MPa 0.8~2 3~5 2~8 8~10 10~18 20~32 由表2-1和表2-2可知，組合機(jī)床液壓系統(tǒng)的最大負(fù)載約為13777N，初選氣缸的設(shè)計(jì)壓力P1=3MPa，為了滿足工作臺(tái)快速進(jìn)退速度相等，并減小液壓泵的流量，這里的氣缸課選用單桿式的，并在快進(jìn)時(shí)差動(dòng)連接，則氣缸無(wú)桿腔與有桿腔的等效面積A1與A2應(yīng)滿足A1=2A2（即氣缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d應(yīng)滿足：d=0.707D。為防止切削后工件突然前沖，氣缸需保持一定的回氣背壓，暫取背壓為0.5MPa，并取氣缸機(jī)械效率。則氣缸上的平衡方程 故氣缸無(wú)桿腔的有效面積： 氣缸直徑 氣缸內(nèi)徑： 按GB/T2348-1980，取標(biāo)準(zhǔn)值D=80mm；因A1=2A，故活塞桿直徑d=0.707D=56mm（標(biāo)準(zhǔn)直徑） 則氣缸有效面積為： 2.缸體壁厚的校核 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，取壁厚為10mm。則 根據(jù)時(shí)；（4-2） 可算出缸體壁厚為： <10mm 則氣缸的外徑 式中————許用應(yīng)力；（Q235鋼的抗拉強(qiáng)度為375-500MPa，取400MPa，為位安全系數(shù)取5，即缸體的強(qiáng)度適中），P-缸筒試驗(yàn)壓力。 3.缸筒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 缸筒兩端分別與缸蓋和缸底鏈接，構(gòu)成密封的壓力腔，因而它的結(jié)構(gòu)形式往往和缸蓋及缸底密切相關(guān)[6]。因此，在設(shè)計(jì)缸筒結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，選用結(jié)構(gòu)便于裝配、拆卸和維修的鏈接形式，缸筒內(nèi)外徑應(yīng)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行圓整。 第4章 DVD盒自動(dòng)定型輸送線PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) DVD盒自動(dòng)化生產(chǎn)線有以下幾方面的要求: a.緊急停止。生產(chǎn)線在工作狀態(tài)隨時(shí)會(huì)遇到緊急情況,所以需要在設(shè)備上安裝緊急停止按鈕。一旦發(fā)生緊急情況,只需按下緊急停止按鈕,整套生產(chǎn)線立即停止工作;緊急情況解除后,按原點(diǎn)復(fù)歸按鈕使生產(chǎn)線各個(gè)部分回歸原位。 b.運(yùn)行方式。設(shè)置可以互相切換的多種運(yùn)行方式,即自動(dòng)方式、單步方式和手動(dòng)方式。在工廠中,生產(chǎn)線一般都是工作在自動(dòng)方式,單步方式和手動(dòng)方式常用于設(shè)備調(diào)試和檢修。 c.聯(lián)鎖和互鎖。生產(chǎn)線的各個(gè)部分相互關(guān)聯(lián),因此在工作過(guò)程中程序控制需要在各種條件下進(jìn)行聯(lián)鎖。而且,由于生產(chǎn)線機(jī)構(gòu)能夠有幾種工作狀態(tài),但是不能同時(shí)工作,因此需要互鎖,如電機(jī)的正反轉(zhuǎn),自動(dòng)模式和手動(dòng)模式的選擇。 d.故障報(bào)警。要求生產(chǎn)線在工作過(guò)程中,如果出現(xiàn)故障,報(bào)警燈自動(dòng)發(fā)出故障警報(bào)。 e.狀態(tài)顯示。要求在工作過(guò)程中,運(yùn)行方式、系統(tǒng)操作以及DVD盒生產(chǎn)完成進(jìn)度均在觸摸屏上顯示。 3硬件設(shè)計(jì) 可編程控制器(PLC)可靠性高,編程簡(jiǎn)單,維修方便[1]。但是,PLC在人機(jī)對(duì)話、故障判斷和線路修改等方面有些不便。要想直觀地了解生產(chǎn)過(guò)程和監(jiān)控信號(hào)的動(dòng)態(tài)變化,需選擇一個(gè)上位機(jī)來(lái)配合PLC,才能組成優(yōu)良的自動(dòng)控制系統(tǒng)。所以,設(shè)計(jì)了一套應(yīng)用觸摸屏和PLC,共同組成DVD盒自動(dòng)生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)。系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖3所示。 圖3 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu) 機(jī)相配的DVD碟盒全自動(dòng)生產(chǎn)線,代替人工完成后續(xù)工作。自動(dòng)化生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)和工作流程DVD盒加工流程如圖1所示。自動(dòng)化生產(chǎn)線需要完成坯料的取放,盒面的折疊合蓋,成品的堆放和壓整,DVD盒傳輸?shù)裙ば颉Ｒ虼?在機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)上采用4個(gè)配合傳送帶和龍門架完成上述運(yùn)動(dòng),成品由傳輸帶運(yùn)輸?shù)街付ǖ攸c(diǎn)裝箱。把從注塑機(jī)處接盒并轉(zhuǎn)移到DVD盒折疊合蓋工作臺(tái)的機(jī)構(gòu)定義為1#,DVD盒折疊合蓋機(jī)構(gòu)定義為2#,把DVD盒從折疊合蓋工作臺(tái)轉(zhuǎn)移到堆疊架的機(jī)構(gòu)定義為3#,堆疊DVD盒的機(jī)構(gòu)定義為4#,壓盒定型汽缸安裝在龍門架機(jī)構(gòu)上。手動(dòng)模式中給出了生產(chǎn)線的詳細(xì)分解動(dòng)作操作;原點(diǎn)復(fù)歸按鈕用于系統(tǒng)復(fù)位到系統(tǒng)設(shè)置狀態(tài);DVD盒生產(chǎn)量、單次疊盒個(gè)數(shù)、托板和傳輸帶運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可以根據(jù)工況調(diào)整,參數(shù)可以在觸摸屏上設(shè)置;自動(dòng)畫面上的運(yùn)行按鍵用于生產(chǎn)線的自動(dòng)運(yùn)行,暫停按鈕用于暫停生產(chǎn)線,再次按下運(yùn)行按鈕生產(chǎn)線恢復(fù)自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài),當(dāng)按下停止按鈕,生產(chǎn)線在完成本次循環(huán)后停止,在生產(chǎn)線自動(dòng)運(yùn)行前必須先啟動(dòng)系統(tǒng)復(fù)位功能鍵即原點(diǎn)復(fù)歸按鍵,在自動(dòng)工作模式界面實(shí)時(shí)顯示工作狀況;當(dāng)運(yùn)行中出現(xiàn)故障(如DVD盒合蓋不成功),則在觸摸屏上彈出故障顯示界面同時(shí)控制箱中蜂鳴器報(bào)警,故障排除后按下解除故障繼續(xù)運(yùn)行按鈕,界面返回到“自動(dòng)運(yùn)行模式”且系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行。 生產(chǎn)線使用注塑機(jī)完成一次DVD盒成型的時(shí)間是15s,各機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)相互關(guān)聯(lián)。4#托板行程固定,DVD盒因類型不同而厚度不同,所以把單次堆疊個(gè)數(shù)保留為可變量n。設(shè)計(jì)各個(gè)機(jī)構(gòu)完成動(dòng)作的詳細(xì)時(shí)序如圖5所示。 控制系統(tǒng)采用GXSimulatorVersion6PLC模擬調(diào)試軟件,可以方便用戶在編寫完程序后進(jìn)行模擬調(diào)試。為了使DVD盒生產(chǎn)線具有較大柔性,程序滿足手動(dòng)操作和自動(dòng)運(yùn)行,根據(jù)時(shí)序圖,設(shè)計(jì)系統(tǒng)流程如圖6所示。為防止DVD盒在堆疊和傳輸過(guò)程中,因?yàn)殡姇r(shí),電機(jī)設(shè)置為加減速模式,同時(shí)速度和加減速時(shí)間 參數(shù)均可在線調(diào)節(jié)。 4.1 I/O點(diǎn)數(shù)分配 根據(jù)動(dòng)作流程分析及I/O點(diǎn)數(shù)確定，可以確定電氣控制系統(tǒng)的I/O點(diǎn)分配，如表4.1、表4.2所示： 表4.1控制輸入點(diǎn)分配表 輸入設(shè)備 輸入點(diǎn)號(hào) 輸入設(shè)備 輸入點(diǎn)號(hào) 啟動(dòng)按鈕SB1 X000 手動(dòng)下降按鈕SB6 X016 停止按鈕SB2 X001 手動(dòng)左旋按鈕SB7 X017 急停按鈕SB3 X002 手動(dòng)右旋按鈕SB8 X020 左旋極限傳感器ST2 X003 手動(dòng)伸出按鈕SB9 X021 右旋極限傳感器ST3 X004 手動(dòng)縮回按鈕SB10 X022 上升限位傳感器ST4 X005 手動(dòng)吸氣按鈕SB11 X023 下降限位傳感器ST5 X006 手動(dòng)放氣按鈕SB12 X024 手臂縮回限位傳感器ST6 X007 超上升限位傳感器ST8 X025 手臂伸出限位傳感器ST7 X010 超下降限位傳感器ST9 X026 工件檢測(cè)傳感器PS1 X011 超左旋限位傳感器ST10 X027 手動(dòng) SA X012 超右旋限位傳感器ST11 X030 自動(dòng) X013 超伸出限位傳感器ST12 X031 復(fù)位按鈕SB4 X014 超縮回限位傳感器ST13 X032 手動(dòng)上升按鈕SB5 X015 表4.2控制輸出點(diǎn)分配表 輸出設(shè)備 輸出點(diǎn)號(hào) 輸出設(shè)備 輸出點(diǎn)號(hào) 左旋電磁閥6YA Y000 吸氣電磁閥7YA Y006 右旋電磁閥5YA Y001 放氣電磁閥8YA Y007 縮回電磁閥2YA Y002 報(bào)警指示燈L11 Y010 伸出電磁閥1YA Y003 手動(dòng)指示燈L12 Y011 上升電磁閥4YA Y004 自動(dòng)指示燈L13 Y012 下降電磁閥3YA Y005 原位指示燈L14 Y013 4.2 PLC外部接線圖 根據(jù)表4.1、4.2分配輸入/輸出信號(hào)與PLC輸入/輸出接口分配情況及所選定的PLC，得到PLC的外部接線圖如圖4.1： 圖4.1PLC外部接線圖 4.3控制原理 在PLC的控制下，執(zhí)行機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)、自動(dòng)等多種工作方式。手動(dòng)：利用按鈕對(duì)每一動(dòng)作手動(dòng)進(jìn)行控制，可實(shí)現(xiàn)上升、下降、前伸、縮回、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、吸物、放物等操作；自動(dòng)：按下循環(huán)按鈕后從原點(diǎn)位置開始連續(xù)不斷的執(zhí)行分揀物料的各步。 按下啟動(dòng)按鈕SB1，系統(tǒng)初始化→擺動(dòng)氣缸右旋→水平手臂伸出→垂直手臂下降→吸物→垂直手臂上升→水平手臂縮回→擺動(dòng)氣缸左旋→垂直手臂下降→放物→垂直手臂的上升→回初始位置。 (1) 系統(tǒng)程序的初始化 按下啟動(dòng)按鈕SB1，對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行功能檢測(cè)，檢測(cè)正確后，進(jìn)入控制系統(tǒng)的軟件，開始運(yùn)行程序。 (2) 擺動(dòng)氣缸右旋 初始化程序正常運(yùn)行后，PLC的輸入端X000接通輸入，輸出端Y001輸出，右旋按鈕SB8接通，使三位四通電磁換向閥12的5YA得電，擺動(dòng)氣缸會(huì)執(zhí)行右旋的命令。 (3) 水平手臂的伸出 擺動(dòng)氣缸右旋到指定位置時(shí)（90度），PLC輸入端X004接通輸入，輸出端Y003輸出，手臂前伸按鈕SB9接通，使三位四通電磁換向閥10的1YA得電，執(zhí)行手臂前伸動(dòng)作。 (4) 垂直手臂的下降 手臂前伸到指定位置，PLC輸入端X010接通輸入，輸出端Y005輸出，小臂下降按鈕SB6接通，使三位四通電磁換向閥11的3YA得電，執(zhí)行垂直手臂的下降動(dòng)作。 (5) 吸物 小臂下降到指定位置，PLC輸入端X006接通輸入，輸出端Y006輸出，吸盤吸氣按鈕SB11接通，二位二通電磁閥13的7YA得電，真空發(fā)生器22開始動(dòng)作，真空吸盤26將物料吸起。 (6) 垂直手臂的上升 經(jīng)滑覺(jué)傳感器檢測(cè)到物料已經(jīng)被吸起時(shí)，輸出端Y004輸出，小臂上升按鈕SB5接通，使三位四通電磁閥11的電磁鐵4YA得電，執(zhí)行垂直手臂的上升動(dòng)作。 (7) 水平手臂的回縮 小臂上升到指定位置，PLC輸入端X005接通輸入，輸出端Y002輸出，水平縮回按鈕SB10接通，使三位四通電磁換向閥10的電磁鐵2YA得電，執(zhí)行水平手臂回縮動(dòng)作。 (8) 擺動(dòng)氣缸左旋 水平手臂回縮到指定的位置，PLC輸入端X007接通輸入，輸出端Y000輸出，左旋按鈕SB7接通，三位四通電磁閥12的電磁鐵6YA得電，執(zhí)行擺動(dòng)氣缸的向左旋轉(zhuǎn)。 (9) 垂直手臂的下降 擺動(dòng)氣缸向左旋轉(zhuǎn)到指定位置（90度），PLC輸入端X003接通輸入，輸出端Y005輸出，垂直手臂下降按鈕SB6接通，使三位四通電磁閥11的電磁鐵3YA得電，執(zhí)行小臂的下降運(yùn)動(dòng)。 (10) 放物 小臂下降到指定位置，PLC輸入端X006接通輸入，輸出端Y007輸出，吸盤放氣按鈕SB12接通，真空發(fā)生器停止工作，真空消失，壓縮空氣進(jìn)入真空吸盤，將物料與吸盤吹開。 (11) 小臂上升 經(jīng)滑覺(jué)傳感器檢測(cè)到物料已經(jīng)放開，輸出端Y004輸出，小臂上升按鈕SB5接通，使三位四通電磁換向閥10的電磁鐵2YA得電，執(zhí)行小臂上升動(dòng)作。 (12) 回到初始位置 小臂上升到指定位置，PLC輸入端X005接通輸入，自動(dòng)重復(fù)以上動(dòng)作。 4.4 PLC程序設(shè)計(jì) 4.4.1總體程序框圖 設(shè)備有“手動(dòng)/自動(dòng)”兩種工作方式，其控制程序可分為自動(dòng)控制程序和手動(dòng)控制程序兩個(gè)模塊，各模塊程序分開編寫，結(jié)構(gòu)清晰，便于調(diào)試和修改。 在進(jìn)行編程前，應(yīng)先繪制出整個(gè)控制程序的結(jié)構(gòu)框圖，如圖4.2所示。在該結(jié)構(gòu)圖中，當(dāng)操作方式選擇開關(guān)置于“手動(dòng)”時(shí)，輸入點(diǎn)X012接通，執(zhí)行手動(dòng)程序；當(dāng)操作方式選擇開關(guān)置于“自動(dòng)”時(shí)，輸入點(diǎn)X013接通，執(zhí)行自動(dòng)程序。 圖4.2控制程序的結(jié)構(gòu)框圖 4.4.2初始化及報(bào)警程序 初始化及報(bào)警程序如圖4.4所示 圖4.4初始化及報(bào)警程序 4.4.3手動(dòng)控制程序 手動(dòng)控制程序用于實(shí)現(xiàn)升降、伸縮、左右旋轉(zhuǎn)、吸氣/放氣及復(fù)位的運(yùn)動(dòng)。在自動(dòng)工作過(guò)程中，若將“手動(dòng)/自動(dòng)”轉(zhuǎn)換開關(guān)打到“手動(dòng)”位置時(shí)，輸入X012接通系統(tǒng)進(jìn)入手動(dòng)控制方式狀態(tài)。此時(shí)，按下相應(yīng)的受動(dòng)按鈕可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)上升、下降、左旋、右旋、伸出、縮回、吸氣、放氣及復(fù)位動(dòng)作，手動(dòng)操作程序如圖4.5所示。 圖4.5手動(dòng)操作程序 4.4.4自動(dòng)控制程序 分析知，在“自動(dòng)”工作方式下，本的運(yùn)動(dòng)是以開關(guān)量作為轉(zhuǎn)移信號(hào)，按所設(shè)計(jì)的工藝流程一步一步地進(jìn)行工作，其控制過(guò)程為順序循環(huán)控制。當(dāng)完成一次物料的吸放任務(wù)后返回原位為下一個(gè)任務(wù)做好準(zhǔn)備。自動(dòng)控制的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖如圖4.6所示。 圖4.6自動(dòng)控制狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖 根據(jù)自動(dòng)控制的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖就可設(shè)計(jì)出自動(dòng)控制的步進(jìn)梯形圖如圖4.7所示。 圖4.7自動(dòng)控制步進(jìn)梯形圖 圖4.7自動(dòng)控制步進(jìn)梯形圖(序) 總結(jié) 通過(guò)對(duì)專業(yè)知識(shí)的接觸和深入學(xué)習(xí)，以及對(duì)相關(guān)信息的獲取，我深切地認(rèn)識(shí)到，就目前的發(fā)展而言，我國(guó)的工業(yè)還比較落后，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還存在很大的差距。盡管我們不斷地在努力，但想在很短的時(shí)間內(nèi)改變這種現(xiàn)狀是很難的，尤其是對(duì)于我們這樣一個(gè)國(guó)情的大國(guó)。所以，我們應(yīng)該擁有的是一種民族意識(shí)，不斷的追求創(chuàng)新。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我做的是設(shè)計(jì)部分，通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，不僅鍛煉了自己查閱資料的能力，而且能夠熟練運(yùn)用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、機(jī)械類手冊(cè)和圖冊(cè)等工具進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算分析。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)還讓我體會(huì)到團(tuán)體的力量，提高自己的團(tuán)隊(duì)意識(shí)，遇到問(wèn)題時(shí)和小組成員進(jìn)行討論和分析或是請(qǐng)教明老師，直到得到滿意的結(jié)果。 致謝 我要感謝我的指導(dǎo)教師XX老師。老師雖身負(fù)教學(xué)、科研重任，仍抽出時(shí)間，不時(shí)召集我和同門以督責(zé)課業(yè)，從初稿到定稿，不厭其煩，一審再審，大到篇章布局的偏頗，小到語(yǔ)句格式的瑕疵，都一一予以指出。是他傳授給我方方面面的知識(shí)，拓寬了我的知識(shí)面，培養(yǎng)了我的功底，對(duì)論文的完成不無(wú)裨益。我還要感謝學(xué)院所有教過(guò)我的老師，是你們讓我成熟成長(zhǎng)；感謝學(xué)院的各位工作人員，他細(xì)致的工作使我和同學(xué)們的學(xué)習(xí)和生活井然有序。 謹(jǐn)向我的父母和家人表示誠(chéng)摯的謝意。他們是我生命中永遠(yuǎn)的依靠