机械设计制造及其自动化专业毕业论文(设计)——气动自动生产线检测系统的电路及控制设计(编辑修改稿)

机械设计制造及其自动化专业毕业论文(设计)——气动自动生产线检测系统的电路及控制设计(编辑修改稿)内容摘要：

动，工件此时到达 了预设的检测位置。 位于上端的测量模块将对工件进行检测，判断工件是否合格。 测量模块即是霍尔传感器。 如果工件合格，在霍尔元件的控制电流恒定，且在一个均匀的梯度磁场中，因为霍尔电压与位移成正比，合格的工件高度一定，霍尔电压时一个定值，传感器将测 得 的模拟量与设定值比较，若相同则输出信号为“ 1”，若不同则输出信号为“ 0”。 利用霍尔传感器的信号变化即可判断工件是否合格。 若测量模块 确定 工件合格以后，推杆就会伸出，将合格的工件推送至上层滑梯进行分类。 气垫滑梯的高度和倾斜角均可以调整。 在推出工件的同时，滑梯上的排气孔也会 喷射出高压气体，使得工件下滑时与滑梯表面减少接触，摩擦自然减少，更容易滑动。 若工件不合格，举升缸 则 向下运动，将不合格的工件运至初始位置，到达下限位，下行程开关常闭触点断开，举升缸停止运动，推杆伸出，将不合格的工件推至下层滑梯进行分类。 此时一个工作循环结束。 通过 对检测单元的控制要求及工作过程的分析，可绘制出该站的工作流程，如图 31 所示：三江学院 20xx 届本科生毕业设计（论文） 10 图 31 检测站工作流程图 可编程控制器的介绍 可编程序控制器 (PC,Programmable Controller)因早期主要用于开 关量的逻辑控制，因此也称为 PLC(Programmable Logic Controller)。 可编程序控制器是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术而发展起来的一种通用的工业自动控制装置。 它具有体积小、功能强、灵活通用与维护方便等一系列优点。 PLC 网络经过多年的发展，己成为具有 34 级子网的多级分布式网络。 的工作原理 PLC 虽具有微机的许多特点，但它的工作方式却与微机有很大不同。 微机一般采用等待命令的工作方式， PLC 则采用循环扫描工作方式。 在 PLC 中 ，用户程序按先后顺序存放。 三江学院 20xx 届本科生毕业设计（论文） 11 CPU 从第一条指令开始执行程序，直至遇到结束符后又返回第一条。 如此周而复始不断循环。 每一个循环称为一个扫描周期。 一个扫描周期大致可分为 I/O 刷新和执行指令两个阶段，即图 32所示： I / O 刷 新 执 行 命 令 I / O 刷 新 执 行 命 令第 一 个 扫 描 周 期 第 二 个 扫 描 周 期 图 32 CPU 扫描周期示意图 所谓 I/O 刷新即对 PLC 的输入进行一次读取，将输入端各变量的状态重新读入 PLC 中存入内部寄存器，同时将心得运算结果送到输出端，这实际是将存放输入、输出状态的寄存器内容进行一侧更新，故称为 “ I（输入 )/O(输出 )刷新”。 由此可见若输入变量在 I/O 刷新期间状态发生变化，则本次扫描期间输出端也会相应地发生变化。 反之，若本次 I/O 刷新之后，输入变量才发生变化，则本次扫描输出不变，而要到下一次扫描期间输出才会产生响应。 由于 PLC 采用循环扫描的工作方式，所以它的输出对输入的响应速度要受扫描周期的影响。 总之，采用循环扫描的工作方式，是 PLC 区别于微机和其他控制设备的最大特点。 MPS 模块化生产系统分为九个工作站，为了完成对过程现场输入输出信号的处理，实现各工作站信息的交换，完成气缸及其元件的运送、加工、 自动装配及分选的顺序控制，除机械手站外，其他各站分别由一台 PLC 控制。 机械手有专用的控制盒及编程语言，主要完成气缸的装配工作。 SIMATIC S7200 介绍 西门子公司的 SIMATIC S7200 系列属于小型 PLC。 可用于代替继电器的简单控制场合，也可用于复杂的自动化控制系统。 由于它有极强的通信功能，在大型网络控制系统中也能充分发挥其作用。 应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设备、民用设施、环境保护设备等。 如：冲压机床、磨床、印刷机 械、橡胶化工机械、中央空调、电梯控制、运动系统。 S7200 系列出色表现在以下几个方面： （ 1） 极高的可靠性 （ 2） 极丰富的指令集 （ 3） 易于掌握 （ 4） 便捷的操作 三江学院 20xx 届本科生毕业设计（论文） 12 （ 5） 丰富的内置集成功能 （ 6） 实时特性 （ 7） 强劲的通讯能力 （ 8） 丰富的扩展模块 S7200 的可靠性很高，可以用梯形图、语句表（即指令表）和功能块图三种语言来编辑程序。 它的指令丰富，指令功能强，易于掌握，操作方便，内置有高速计数器、高速输出、 PID 控制器、 RS485 通信 /编程接口、 PPI 通信协议、 MPI通信协议和自由端口模式通信功能，最大可以扩展到 248 点数字量 I/O 或 35 路模拟量 I/O,最多有 30多 KB 程序和数据存储空间。 传感器的介绍 信息技术取得的进展以及未处理和计算机技术的高速发展，都需要在传感器的开发方面有相应的进展。 未处理现在已经在测量和控制系统中得到广泛的应用。 随着这些系统能力的增强，作为信息采集系统的前端单元，传感器的作用越来越重要。 传感器已成为自动化系统和机器人技术中的关键部件，作为系统中的一个结构组成，其重要性变得越来越明显。 最广义地来说，传感器是一种能把物理量 或化学量转变成便于利用的电信号的器件。 国际电工委员会的的定义为：“传感器是测量系统中的一种前置部件，它将输入变量转换成可供测量的信号”。 按照 Gopal等的说法是：“传感器是包括承载体和电路连接的敏感元件”，而“传感器系统则是组合有某种信息处理（模拟或数字）能力的传感器”。 传感器是传感器系统的一个组成部分，它是被测量信号输入的第一道关口。 传感器的种类繁多，其工作原理、性能特点和应用领域各不相同。 所以结构、组成差异很大。 但总的来说。 传感器通常有敏感元件、转换元件及测量电路组成，有时还加上辅助电源，如图 33 所 示： 图 33 传感器的组成 传感器系统的性能主要取决于传感器，传感器把某种形式的能量转换成另一三江学院 20xx 届本科生毕业设计（论文） 13 种形式的能量。 常将传感器的功能与人类 5 大感官相比拟： 光敏传感器～视觉 声敏传感器～听觉 气敏传感器～嗅觉 化学传感器～味觉 压敏、温度、流体传感器～触觉 对传感器设定了许多技术要求，有一些是对所有类型传感器都适应的，也有只对特定类型传感器适应的特殊要求。 针对传感器的工作原理和结构场合均需要的基本要求是： 高灵敏度、抗干扰的稳定性（对噪声不敏感）、线性、容易调节（校准简易）、高精度 、高可靠性、无迟滞性、工作寿命（耐用性）、可重覆性、抗老化、高响应 速率、抗环境影响（热、震动、酸、碱、空气、水、尘埃）的能力、选择性、安全性（传感器应是无污染的）、互换性、低成本、宽测量范围、小尺寸、重量轻和高强度、宽工作温度范围。 现代传感器制造业的进展取决于用于传感器技术的新材料和敏感元件的开发强度。 传感器开发的基本趋势是和半导体以及介质材料的应用密切关联的。 光电传感器是将光信号转换成电信号的光敏器件，它可用于检测直接引起光强变化的非电量，如光强、辐射测温、气体成分分析等；也可 用来检测能转换成光量变化的其他非电量，如零件线度、表面粗糙度、位移、速度、加速度等。 光电式传感器具有响应快、性能可靠、能实现非接触测量等优点，因而在检测和控制领域获得广泛应用。 光电传感器是采用光电元件作为检测元件的传感器。 它首先把被测量的变化转换成光信号的变化，然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号。 光电传感器一般由光源、光学通路和光电元件三部分组成。 光电式传感器是以光电器件作为转换元件的传感器，光电检测方法具有精度高、反应快、非接触等优点，而且可测量参数多，传感器的结构简单，形式灵活多样，因此，光电 式传感器在检测和控制中应用非常广泛。 霍尔传感器是基于霍尔效应的一种传感器。 1879 年美国物理学家霍尔首先在金属材料中发现霍尔效应，但由于技术材料的霍尔效应太弱而没有得到应用。 随着半导体技术的发展，开始用半导体材料制成霍尔元件，由于它的霍尔效应显著而得到应用和发展。 由于霍尔传感器具有体积小、成本低、灵敏度高、性能可靠、频率响应款、动态范围大的特点，并可采用集成电路工艺、因此被广泛用于电磁测量、压力、加速度、震动等方面的测量。 三江学院 20xx 届本科生毕业设计（论文） 14 检测单元的气动控制 检测单元的执行元件部分主要是 由气动控制。 包括控制上下运动的举升气缸，推杆缸，和气垫滑梯上的喷射缸。 由电磁阀来控制气缸的通断，从而改变执行元件的运动。 以上已经分析过检测单元的工作过程及个模块的工作目的，由此，可 绘制出检测单元的气路原理图 ， 如图 34所示 ： 举 升 气 缸三 联 件空 压 机2 Y 22 Y 1 1 Y 1 1 Y 2 3 Y 1推 杆 气 缸 喷 射 缸图 34 电 气路原理图 三江学院 20xx 届本科生毕业设计（论文） 15 安装结构控制图 电气元件安装布置示意图： 启 动 急 停复 位停 止启 动 灯停 止 灯复 位 灯Q 0 . 0 Q 0 . 1 Q 0 . 2 Q 0 . 31 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 42 4 VI 1 . 1 I 1 . 2 I 1 . 3 I 0 . 0 I 0 . 1 I 0 . 2 I 0 . 3 I 0 . 4 I 0 . 52 4 VQ 1 . 0 Q 1 . 1 Q 1 . 2 Q 1 . 31 5 1 6 1 7 1 8工 件HHHI 1 . 0 图 35 电气元件安装布置示意 图 三江学院 20xx 届本科生毕业设计（论文） 16 电气原理总图 ： L 1NP ED CA CS 7 2 0 0。