mes网络型模块式柔性自动化生产线——安装与分类站含外文翻译(编辑修改稿)

mes网络型模块式柔性自动化生产线——安装与分类站含外文翻译(编辑修改稿)内容摘要：

及其元件，都由各厂自行设计、制造和维修。 、步进电机及驱动器原理 步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一，广泛应用 在各种自动化设备中。 步进电机和普通电动机不同之处在于它是一种将电脉冲信号转化为角位移的执行机构，它同时完成两个工作：一是传递转矩，二是控制转角位置或速度。 1．步进电机的工作原理 图十一为两相步进电机的工作原理示意图，它有两个绕组。 当一个绕组通电后，其定子磁极产生磁场，将转子吸合到此磁极处。 若绕组在控制脉冲的作用下，通电方向顺序按照 BBAABBAA  四个状态周而复始进行变化，点击可顺时针转动；通电时 毕业设计（论文）报告纸 第 18 页 共 49 页 序为 BBAABBAA  时，电机就逆时针转动。 控制脉冲每作用一次，通电方向就变化一次，使电机转动一步，即 90 度。 四个脉冲电机转一圈，脉冲频率越高，电机转动越快。 步进电机的输出力矩与电机的有效体积、线圈匝数、磁通量、电流成正比，因此电机的有效体积越大，线圈匝数越大，定转子间气隙越小，电机力矩越大，反之亦然。 图 九 步进电机原理图 步进电机结构 整个步进电机的是由前端盖、轴承、轴、转子铁心、磁钢、塑料骨架、定子铁心波纹垫圈 、后端盖、螺钉组成，具体安装如图十二所示。 毕业设计（论文）报告纸 第 19 页 共 49 页 图 十 步进电机结构图 驱动器原理 步进电机必须有驱动器和控制器才能正常工作。 驱动器的作用是对控制脉冲进行环形分配、功率放大，使步进电机绕组按一定顺序通电，控制电机转动。 图十 一 步进电机控制系统 以两相步进电机为例，当给驱动器一个脉冲信号和一个正方向信号时，驱动器经过环形分配器和功率放大后，给电机绕组通电的顺序为，其四个状态周而复始进行变化。 毕业设计（论文）报告纸 第 20 页 共 49 页 图 十 二 步进电机驱动电路原理图 、光电耦合器 光耦合器（ OpticalCoupler，英文缩写为 OC）亦称光电隔离器或光电耦合器，简称光耦。 它是以光为媒介来传输电 信号 的器件，通常把发光器（红外线发光二极管 LED）与受光器（光敏半导体管）封装在同一管壳内。 当输入端加电信号时发光器发出光线，受光器接受光线之后就产 生 光电流 ，从输出端流出，从而实现了“电 — 光 — 电”转换。 以光为媒介把输入端 信号耦合 到输出端的光电耦合器，由于它具有体积小、寿命长、无触点，抗干扰能力强，输出和输入之间绝缘，单向传输信号等优点，在 数字电路 上获得广泛的应用。 由于光耦种类繁多，结构独特，优点突出，因而其应用十分广泛，主要应用以下场合： (1)在逻辑电路上的应用 光电耦合器可以构成各种逻辑电路，由于光电耦合器的抗干扰性能和隔离性能比晶体管好，因此，由它构成的 逻辑电路 更可靠。 (2)作为固体开关应用 在开关电路中，往往要求控制电路和开关之间要有很好的电隔离，对于一般的 电子开关 来说是很难做到的，但用光电耦合器却很容易实现。 (3)在触发电路上的应用 毕业设计（论文）报告纸 第 21 页 共 49 页 将光电耦合器用于双稳态输出电路，由于可以把发光二极管分别串入两管发射极回路，可有效地解决输出与负载隔离地问题。 (4)在脉冲放大电路中的应用 光电耦合器应用于数字电路，可以将脉冲信号进行放大。 (5)在线性电路上的应用 线性光电耦合器应用于线性电路中，具有较高地线性度以及优良地电隔离性能。 (6)特殊场合的应用 光电耦合器还可应用于高压控制，取代变压器，代替触点继电器以及用于 A/D 电路等多种场合。 、空气压缩机的选择 空气压缩机的选择主要依据气动系统的工作压力和流量。 气源的工作压力应比气动系统中的最高工作压力高 20%左右，因为要考虑供气管道的沿程损失和局部损失。 如果系统中某些地方的工作压力要求较低，可以采用减压阀来供气。 空气压缩机的额定排气压力分为低压 （ ~）、中压（ ~10MPa）、 高压（ 10~100MPa）和超高压（ 100MPa以上），可根据实际需求来选择。 常见使用压力一般为。 首先按空压机的特性要求，选择 空压机的类型。 再根据气动系统所需要的工作压力和流量两个参数，确定空压机的输出压力 PC和吸入流量 QC，最终选取空压机的型号为 机。 空气压缩机（用来生产线上的动力装置）； 型号： 工作电压：单项三线 220V177。 10% 50HZ 转速 2880r/min 最大气压 气动阀 型号： CDJ2B1060B 压力： 和 毕业设计（论文）报告纸 第 22 页 共 49 页 、 PLC 选型 在选择 PLC 时，应详细分析工艺过程的特点、控制要求， 明确控制任务和范围确定所需的操作和动作，然后根据控制要求，估算输入点数、所需存储器容量、确定 PLC 的功能、外部设备特性等，最后选择有较高性价比的 PLC 和设计相应的控制系统，该设计中选择了 S7200（ CPU 型号为 224）。 西门子 PLC（主控单元） 每站均配置 EM277 PROFIBUSDP 通信模块，用于组建西门子 PROFIBUSDP 网络。 主控单元配置 S7300 系列 PLC： CPU313C2DP， 40 针前连接器， 64K MMC 存储卡， CP5611 网卡。 3 总线结构：采用西门子 PROFIBUSDP 网络通信，使各站之间控制信息和状态数据能够实现相互交换。 配用 PC/PPI 编程电缆、 PC/MPI 编程电缆及触摸屏下载电缆。 生产线的技术指标： 输入电源：单项三线 220V177。 10% 50HZ 工作环境：温度 10℃到 +40℃之间 相对湿度＜ 85%（ 25℃） 海拔＜ 4000m 工作容量＜ 整机尺寸： 380cm 170cm 140cm 、步进电机的选择 步进电机有步距角（涉及到相数）、静转矩、及电流三大要素组成。 一旦三大要素确定，步进电机的型 号便确定下来了。 步距角的选择 电机的步距角取决于负载精度的要求，将负载的最小分辨率（当量）换算到电机轴上，每个当量电机应走多少角度（包括减速）。 电机的步距角应等于或小于此角度。 目前市场上步进电机的步距角一般有 度 / 度（五相电机）、 度 / 度（二、四相电机）、 度 /3 度（三相电机）等。 静力矩的选择 步进电机的动态力矩一下子很难确定，我们往往先确定电机的静力矩。 静力矩选择的依据是电机工作的负载，而负载可分为惯性负载和摩擦负载二种。 单一的惯性负载和单一的摩擦负 载是不存在的。 直接起动时（一般由低速）时二种负载均要考虑，加 毕业设计（论文）报告纸 第 23 页 共 49 页 速起动时主要考虑惯性负载，恒速运行进只要考虑摩擦负载。 一般情况下，静力矩应为摩擦负载的 23 倍内好，静力矩一旦选定，电机的机座及长度便能确定下来（几何尺寸）。 电流的选择 静力矩一样的电机，由于电流参数不同，其运行特性差别很大，可依据矩频特性曲线图，判断电机的电流（参考驱动电源、及驱动电压）。 根据上面的要求，选择 42HS03 两相混合式步进电机。 、光电开关选型 常用光电开关的分类方法：按检测方式可分为反射式、对射式和 镜面反射式三种类型。 对射式检测距离远，可检测半透明物体的密度（透光度）。 反射式的工作距离被限定在光束的交点附近，以避免背景影响。 镜面反射式的反射距离较远，适宜作远距离检测，也可检测透明或半透明物体，最终选择了 SB031K 型漫反射光电开关。 、断路器选型 低压断路器的选用，应根据具体使用条件选择使用类别，选择额定工作电压、额定电流、脱扣器整定电流和分励、欠压脱扣器的电压电流等参数，参照产品样本提供的保护特性曲线选用保护特性，并需对短路特性和灵敏系数进行校验 ,该设计选择的是DZ4763。 、限位开关选型 限位开关，指为保护内置微动开关免受外力、水、油、气体和尘埃等的损害，而组装在外壳内的开关，尤其适用于对机械强度和环境适应 性有特殊要求的地方，可分为旋转限位开关及直行限位开关，本设计选择的是 SMC DA73 型限位开关。 毕业设计（论文）报告纸 第 24 页 共 49 页 三、软件设计 以下的是系统的程序流程图，其中整个程序的循环都是通过移位寄存器完成的，在下文对移位寄存器会有详细的叙述。 安装站程序流程图 白 黑 初始化程序段 STL 图： LD S , 1 = R , 20 读取大工件颜色信息 选用白色料仓 选用黑色料仓 安装臂安装 复位 初始化 毕业设计（论文）报告纸 第 25 页 共 49 页 本段程序的功能是把中间继电器 到 进行初始化，其中 PLC 首次运行的时候 = 1，其他时刻 = 0。 更换料仓程序段： LD A S , 1 LD R , 1 LD EU A AN S , 1 LD R , 1 LD EU A AN S , 1 本段程序的根据循环段的中间继电器 M 状态控制料仓的更换。 其中 是控制黑色料仓气动阀动作， 是控制白色料仓气动阀动作。 机械手控制段： LD O O = LD O = 本段是根据循环段的中间继电器 M 的状态控制机械手运动，其中 是控制机械手安装小工件， 是控制机械手到料仓取出小工件。 循环程序段由于较长，在这就介绍下循环程序的核心指令：移位寄存器位（ SHRB） 移位寄存器位（ SHRB）指令将 DATA 数值移入移位寄存器。 S_BIT 指定移位寄存器的最低位。 N指定移位寄存器的长度和移位方向（移位加 = N，移位减 = N）。 SHRB 指 毕业设计（论文）报告纸 第 26 页 共 49 页 令移出的每个位被放置在溢出内存位（ ）中。 该指令由最低位（ S_BIT）和由长度（ N）指定的位数定义。 图十 三 移位寄存器 例如：如果 S_BIT 是 和 N is 14，以下计算显示 是。 = V33 + ([14] 1 +4)/8 = V33 + 17/8 = V33 + 2 ，余数为 1 = 在 移位减 （用长度（ N）的负值表示）中，输入数据移入移位寄存器的最高位中，并移出最低位（ S_BIT）。 移出的数据被放 置在溢出内存位（ ）中。 在 移位加 （用长度（ N）的正值表示）中，输入数据（ DATA）移入移位寄存器的最高位中（由 S_BIT 指定），并移出移位寄存器的最高位。 移出的数据被放置在溢出内存位（ ）中。 毕业设计（论文）报告纸 第 27 页 共 49 页 搬运站程序流程图 （与仓库信息通信，分配库房位。