锂锰扣式电池测厚机控制系统设计(编辑修改稿)

锂锰扣式电池测厚机控制系统设计(编辑修改稿)内容摘要：

涉及的主要技术现状及趋势，然后根据本课题的要求仔细分析该系统的工艺过程并制定总体方案。 分析方法 在做前期报告之前一定要仔细分析所研究课题的具体要求，比如如果所研究课题是控制系统就应先分析系统所要实现的功能及相应技术，而后再将系统分开去研究单个 控制元件，只有这样才能更加清楚的认识所研究的问题，以正确的方法 去查阅资料和技术文献。 因所做设计是系统设计，不同以往遇到的简单问题，因此需查阅大量的资料 ，我们 可以从网络或图书馆查阅，必要时一定要向老师请教。 动作 要求 装有 20 个电池的电池盘 到达检测台边缘后自动停止，并送至检测台由传感器进行检测， 然后吸盘将废品剔除， 同时分开含废品和不含废品的电池盘，各动作要求自动完成。 整套系统具有故障报警功能，且各气缸要求具有单动功能，以便进行调试。 工艺流程确定 系统的 主要工作过程 按下启动 按钮后窄皮带电机 启动，料满后挡料板抬起推料气缸动作将料推出， 挡料板退回， 推料杆收回。 顶料杆 气缸顶起，平压板压下，平压板压到位后抬起。 注胶机和顶料杆旋转电机启动，注胶一圈后 ，顶料杆旋转电机停转，注胶机停止注胶，如此反复。 当宽皮带上料堆满后槽压板抬起，宽皮带机转动，将料运走 ，槽压板压下。 起始位缺料后，供料斗自动上料， 还有报警装置等。 流程图 本控制系统的动作流程如 图 21所示。 控制系统初步框图 由上述动作流程图知要用到一个 光电 开关、 四 个气缸 （两个二级气缸、两个气缸）。 控制系统初步框图 如 图 22。 河北工业大学 20xx 届本科毕业设计说明书 9 图 21 锂锰扣式电池测厚机 控制系统 动 作流 程图 是 启动 同步带机启动 电池盘检测开关动作 同步带电机停止 主二级气缸推至中位 传感器检测是否含有废品 主电机动作将吸盘 移至电池盘正上方 吸盘气缸动作 吸盘真空设备动作 吸盘压力开关动作 吸盘电机动作 副二级气缸回起始位置 主二级气缸至终位 否 复位 主二级导轨回到起始位 副二级气缸至终位 河北工业大学 20xx 届本科毕业设计说明书 10 图 22 控制系统 初步 框图 课题工作进度安排 工作进度安排如表 21 所示。 表 21 工作进度安排表 起讫时间 工作内容 20xx111 选 题 阶 段 20xx41 前 期 报 告 20xx510 中 期 报 告 20xx510 中 期 报 告 20xx530 设计（论文）初稿 20xx64 设计（论文）定 稿 20xx610 成果评审和成绩管理 20xx616 评 优 阶 段 河北工业大学 20xx 届本科毕业设计说明书 11 3 元器件的选型 PLC的选择 PLC(Programmable Logic Controller)是可编程逻辑控制器的缩写。 它是一种以微处理器为核心 ， 综合了计算机技术、电器控制技术、自动控制技术和通讯技术而发展起来的一种新型、通用的自动控制装置。 经过 20 多年的工业应用 ， PLC 特点已越来越为广大业界人士认识和接受 ，使得 PLC 迅速渗透到工业控制的各领域 ， 包括从单机到工厂自动化 ， 从机器人、柔性制造系统到工业局 部网络等等。 今后 ， PLC 将主要朝着以下两个方向发展 :一是向超小型专用化和低价格方向发展。 另是向高速多功能和分布式自动化网络方向发展。 [11] 不同的控制及检测元件都有各自不同的特点及使用场合，因此在使用时应根据其特点合理选择，实现所需的功能。 对输入 /输出点的选择 算 输入输出点数计算如表 31 所示，由表可知共需输入点 16 个，输出点 25个。 PLC 的输入输出点数应按实际所需总点数的 15～ 20％留出备用量（为系统的改造等留有余地），因此所选 PLC 的总点数应为 4750。 对 PLC 结构形式的选择 在相同功能和相同 I/O 点数的情况下，整体式比模块式价格低。 但模块式具有功能扩展灵活，维修方便（换模块），容易判断故障等优点，要按实际需要选择 PLC 的结构形式。 由于机械结构部分中需控制的电机数目达到四个（三台步进电机一台三相异步电机），其总的输入输出点数小于 256，输入端口大约 16 个左右、输出端口大约 10个左右（不包含三台步进电机端口）， 通过对上述资料的分析及实际情况的分析，采用 欧姆龙 CP1H 系列的可编程控制器。 这样可以避免高投入低利用，浪费硬件资源。 可编程控制 器 SYSMAC CP1H是用于实现高速处理 ・ 高功能的程序一体化型 PLC。 配备与 CS/CJ 系列共通的体系结构，与以往产品 CPM2A 40 点输入输出型尺寸相同，河北工业大学 20xx 届本科毕业设计说明书 12 但处理速度可达到约 10倍的性能。 CP1H CPU 单元包括 X（基本型） /XA（带内置模拟量输入输出端子） /Y（带脉冲输入输出专用端子） 3 种类型。 由于继电器输出的触点寿命较短（一般为 30万次左右），因此工作次数较少的零部件可以考虑采用继电器输出，工作频繁（每秒钟一次以上）的必须采用晶体管输出，由于输出中继电器输出较多因此采用 CP1HXA40DRA 表 31 输入输出点数表 名称 输入点数 输出点数 二级气缸磁性开关 6 0 吸盘气缸磁性开关 2 0 检测台气缸磁性开关 2 0 电池盘 到位检测开关 1 0 启动按钮 1 0 停止按钮 1 0 急停按钮 1 0 二级气缸单动 4 0 吸盘气缸单动 1 0 检测台气缸单动 1 0 吸盘压力开关 1 0 步进电机脉冲输出 0 6 二级气缸输出 0 4 吸盘气缸输出 0 1 检测台气缸输出 0 1 指示灯 0 2 传送带电机 0 1 气缸卡住报警灯 0 4 蜂鸣器输出 0 1 吸盘电磁阀 0 4 ⒈ CP1HXA40DRA特性 （如表 32） ⒉ CP1HXA40DRA功能 ① CPU 单元本体，可实现高速计数器 4 轴、脉冲输出 4 轴。 河北工业大学 20xx 届本科毕业设计说明书 13 ②通过扩展 CPM1A 系列的扩展 I/O 单元， CP1H 整体可以达到最大 320 点的输入输出。 表 32 PLC特性 单元型号 CP1HXA40DRA（继电器输出） 电源 AC 100～ 240V 50/60 Hz 程序容量 20K 步 最大输入输出点数 *1 320 点 输入输出点数 40 点 输出点数 24 点 中断 ・ 脉冲接收输入 最大 8点 输出点数 16 点 高速计数器输入 4 轴 100kHz（単相） /50kHz（相位差） 内置输入输 出端子分配 单元版本 及以下： 2 轴 100kHz、 2 轴 30kHz 单元版本 及以上： 4 轴 100kHz 内置模拟输出 模拟电压 /电流输入： 4 点 模拟电压 /电流输出： 2 点 ③通过扩展 CPM1A 系列的扩展单元，也能够进行功能扩展（温度传感器输入等）。 ④通过安装选件板，可进行 RS232C 通信或 RS422A/485通信（ PT、条形码阅读器、变 频器等的连接用）。 ⑤通过扩展 CJ 系列高功能单元，可扩展向上位 /下位的通信功能等。 注：对每个输入接点，通过 PLC 系统的设定来选择是否在通用输入、输入中断、脉冲接收、高速计数器中的任何一个状态下使用。 此外，对每个输出接点，通过指令来选择是否在通用输出、脉冲输出、 PWM 输出中的任何一个状态下使用。 ⑥ CP1H 的 CPU 单元，通常周期性重复「公共处理 → 运算处理 →I/O 刷新 → 外围服务」的 处理，运算处理中执行周期执行任务。 与此不同，根据特定要求的发生，可以在该周期 的中途中断，使其执行特定的程序。 这称为 中断功能。 ⒊ 各部分名称及规格 （见图 ） I/O单元 CP1H 能够连接 CPM1A 系列的扩展单元。 能连接的台数含 CPM1A扩展 I/O单元最多为 7 台。 但是，模拟输入单元（ CPM1AAD041）、模拟输出单元（ CPM1ADA041）、（温度调节单元 CPM1ATS002/102）中因为输入继电器区域占有 4 CH，当包含这些单元时，要减少可分接的台数。 河北工业大学 20xx 届本科毕业设计说明书 14 ① 模拟输入单元 CPM1AAD041 每 1 台单元可以有模拟输入 4 点的模拟输入。 模拟输入的信号量程是 0～ 5V/1～5V/0～ 10V/－ 10～＋ 10V/0～ 20mA/4～ 20mA。 分辨率为 1/6000。 在 1～ 5V/4～ 20mA 量程可使用断线检测功能。 模拟输入单元占有 4CH 的输入通道和 2CH 的输出通道，因此最多可连接 3个单元。 图 CP1H CPU 单元 ② 模拟输出单元 CPM1ADA041 可通过 1 台单元输出 4 点的模拟输出。 模拟输出的信号量程是 1～ 5V/0～ 10V/－10～＋ 10V/0～ 20mA/4～ 20mA。 模拟输出单元占有 4CH 的输出通道，因此最多可连接 3 个单元。 ③ 模拟 输入输出单元 CPM1AMAD01 MAD01，每 1 台单元可以有模拟输入 2 点、输出 1 点的模拟输入输出。 模拟输入信号量程为 0～ 10V/1～ 5V/4～ 20mA，分辨率为 1/256。 1～ 5V/4～ 20mA 量程可以使用断线检测的功能。 模拟输出信号量程为 0～ 10V/－ 10～＋ 10V/4～ 20mA。 分辨率为 0～ 10V/4～ 20mA 时为 1/256，－ 10～＋ 10V 时为 1/512。 由于测厚机需输入端口 17个 外加八个 模拟输入端口，输出端口有 27个其中 6个脉冲输出口；该 PLC含有模拟输入端口有 24点，输出端口 16个。 因此需附加 40点 扩展 I/O 单元 （ CPM1A40EDT） 河北工业大学 20xx 届本科毕业设计说明书 15 接近开关的选 择 电感式接近开关能识别出有无金属物体接近开关，进而控制开关的通或断。 这种接近开关所能检测的物体必须是金属物体。 电容式接近开关的 检测物体，并不限于金属导体，也可以是绝缘的液体或粉状物体。 磁性接近开关能以细小的开关体积达到最大的检测距离。 它能检测磁性物体（一般为永久磁铁），然后产生触发开关信号输出。 霍尔接近开关是磁性接近开关中的一种，具有无触电、低功耗、长使用寿命、响应频率高等特点。 光纤传感技术是伴随着光通讯技术和半导体技 术发展而衍生的一种新的传感技术，是光传感、光通讯、电子技术互相交叉、互相渗透的高科技技术 ，它可以检测各种材质的物体，比其他类型的接近开开关检测的范围大。 由于受机械结构及被测物体材质和结构的限制 电池盘 到位检测开关采用 光电开关较好。 电池盘 到位检测开关 可以安装在侧面，本来打算采用电容式接近开关，可由于安装不便，最终 决定采用 光电 开关。 气缸上的开关择选磁性开关。 1. 光电开关 的选择 选择 OMRON 放大器内藏型光电开关（小型）型号 E3Z（见图 ）。 图 E3Z 图片 由于其拥有不受现场、设置环境的影响 ；增强了生产线的高度可靠性；实现大幅度节省电力和彻底节约能源等特点。 其主要作用是判断电池盘是否到达传输带上指定位置，若到达输出信号到控制器控制电机使其停止。 E3Z 光电开关主体如表 33 由于传送带的宽度为 175～ 180mm 之间可以考虑采用回归反射型的光电开关，由于 PNP 型主要输出到欧洲而设计的，因此选。