2023年全國(guó)碩士研究生考試考研英語(yǔ)一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁(yè)
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1、<p><b>  摘 要 </b></p><p>  本課題主要運(yùn)用氣動(dòng)控制技術(shù)、機(jī)械技術(shù)(機(jī)械傳動(dòng)、機(jī)械連接等)、傳感器應(yīng)用技術(shù)、PLC控制技術(shù)以及變頻器技術(shù)等專(zhuān)業(yè)核心課程展開(kāi)自動(dòng)線(xiàn)分揀單元控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。</p><p>  分揀單元是自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)的最后一單元,是整條生產(chǎn)線(xiàn)中不可缺少的自動(dòng)生產(chǎn)設(shè)備,它靠氣動(dòng)傳動(dòng),依靠氣缸等執(zhí)行元件推動(dòng)物料,在控制系統(tǒng)中

2、起著舉足輕重的作用,而控制運(yùn)行的PLC系統(tǒng)要求也越來(lái)越高,要求達(dá)到系統(tǒng)運(yùn)行的“穩(wěn)”、“準(zhǔn)”、“快”的運(yùn)行目的。該系統(tǒng)主要由PLC、邏輯控制電路組成,其中包括交流電機(jī)、變頻器、傳感器和筆形氣缸組成為一體的自動(dòng)控制系統(tǒng)。</p><p>  本機(jī)控制單元采用三菱公司的PLC對(duì)機(jī)器進(jìn)行全過(guò)程控制,其控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,運(yùn)行效率高,易于理解與掌握。</p><p>  關(guān)鍵詞:PLC 交流電機(jī)

3、 變頻器 編碼器 傳感器</p><p><b>  目 錄</b></p><p>  摘 要...........................................................Ⅰ</p><p>  第一章 緒論....................................

4、..................1</p><p>  第二章 可編程控制器的概述........................................3</p><p>  2.1 PLC的基本概念...............................................3</p><p>  2.1.1 PLC的特點(diǎn)...

5、............................................3</p><p>  2.1.2 PLC的發(fā)展階段...........................................5</p><p>  2.2 PLC的分類(lèi)與應(yīng)用及前景.......................................6</p>&

6、lt;p>  2.2.1 PLC的分類(lèi)...............................................6</p><p>  2.2.2 可編程控制器PLC的應(yīng)用與前景.............................7</p><p>  2.3 可編程控制器的幾種編程語(yǔ)言.................................

7、..9</p><p>  2.3.1 梯形圖編程語(yǔ)言...........................................9</p><p>  2.3.2 功能塊圖編程語(yǔ)言........................................10</p><p>  2.4 傳感器的概述......................

8、..........................10</p><p>  2.4.1 磁性傳感器的工作原理....................................11</p><p>  2.4.2 電感式接近開(kāi)關(guān)的工作原理................................11</p><p>  2.4.3 光電式接近開(kāi)關(guān)的

9、工作原理................................12</p><p>  2.4.4 光纖傳感器的工作原理....................................13</p><p>  2.4.5 金屬傳感器的工作原理....................................14</p><p>  2.4

10、.6 電磁換向閥的工作原理....................................14</p><p>  2.5 氣動(dòng)裝置的概述..............................................15</p><p>  2.5.1 氣泵的認(rèn)識(shí)與選擇........................................15</

11、p><p>  2.5.2 空氣壓縮機(jī)..............................................16</p><p>  2.5.3 儲(chǔ)氣罐..................................................17</p><p>  2.5.4 壓力控制閥......................

12、........................17</p><p>  2.5.5 輔助元件................................................17</p><p>  2.5.6 氣動(dòng)執(zhí)行元件............................................18</p><p>  第三章

13、材料分揀裝置硬件系統(tǒng).....................................20</p><p>  3.1 基本功能及控制要求..........................................20</p><p>  3.2 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)..............................................20</p&

14、gt;<p>  3.3 材料分揀裝置的組成及各部的功能..............................21</p><p>  第四章 PLC硬件設(shè)計(jì).............................................24</p><p>  4.1 PLC選型.....................................

15、...............24</p><p>  4.2 I/O地址分配................................................24</p><p>  4.3 I/O連接圖..................................................25</p><p>  第五章 PLC軟

16、件設(shè)計(jì).............................................26</p><p>  5.1 程序流程圖..................................................26</p><p>  5.2 梯形圖及說(shuō)明................................................27&

17、lt;/p><p>  5.3 PLC指令....................................................29</p><p>  第六章 控制系統(tǒng)的調(diào)試...........................................30</p><p>  6.1 硬件調(diào)試......................

18、..............................30</p><p>  6.2 軟件調(diào)試....................................................30</p><p>  6.3 整體調(diào)試....................................................30</p><

19、p>  結(jié)論.............................................................32</p><p>  致謝.............................................................33</p><p>  參考文獻(xiàn).................................

20、........................34</p><p>  附錄一...........................................................35</p><p>  附錄二...........................................................36</p><p>

21、;<b>  第一章 緒論</b></p><p>  隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,工業(yè)自動(dòng)化程度的不斷提高,市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的激烈,傳統(tǒng)的人工分揀生產(chǎn)效率低,成本高,企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力差,已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要。因此,企業(yè)都迫切需要改進(jìn)生產(chǎn)技術(shù),提高生產(chǎn)效率,節(jié)約成本,增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力,而可編程控制器的出現(xiàn)則克服了這些困難,它是以微處理器為基礎(chǔ)的通用工業(yè)控制裝置,是自動(dòng)化控制系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備。自動(dòng)分揀系統(tǒng)具有以

22、下主要特點(diǎn):</p><p>  1、能連續(xù)、大批量地分揀貨物。由于大生產(chǎn)中采用的流水線(xiàn)自動(dòng)作業(yè)方式,自動(dòng)分揀系統(tǒng)不受氣候、時(shí)間、人的體力等的限制,可以連續(xù)運(yùn)行,同時(shí)自動(dòng)分揀系統(tǒng)單位時(shí)間分揀件數(shù)多。因此自動(dòng)分揀系統(tǒng)可以連續(xù)運(yùn)行100個(gè)小時(shí)以上,每小時(shí)可分揀7000件包裝商品,如用人工則每小時(shí)只能分揀150件左右,同時(shí)分揀人員也不能在這種勞動(dòng)強(qiáng)度下連續(xù)工作8小時(shí)。</p><p>  2、分

23、揀誤差率極低。自動(dòng)分揀系統(tǒng)的分揀誤差率大小主要取決于所輸入分揀信息的準(zhǔn)確性大小,這又取決于分揀信息的輸入機(jī)制,如果采用人工鍵盤(pán)或語(yǔ)音識(shí)別方式輸入,則誤差率在3%以上,如采用條形碼掃描輸入,除非條形碼的印刷本身有差錯(cuò),否則不會(huì)出錯(cuò)。因此,目前自動(dòng)分揀系統(tǒng)主要采用條形碼技術(shù)來(lái)識(shí)別貨物。</p><p>  3、分揀作業(yè)基本是無(wú)人化。國(guó)外建立自動(dòng)分揀系統(tǒng)的目的之一就是為了減少人員的使用,減輕員工的勞動(dòng)強(qiáng)度,提高人員的使

24、用效率,因此自動(dòng)分揀系統(tǒng)能最大限度地減少人員的使用,基本做到無(wú)人化。分揀作業(yè)本身并不需要使用人員,人員的使用僅局限于以下工作:</p><p> ?。?)送貨車(chē)輛抵達(dá)自動(dòng)分揀線(xiàn)的進(jìn)貨端時(shí),由人工接貨。</p><p> ?。?)由人工控制分揀系統(tǒng)的運(yùn)行。</p><p> ?。?)分揀線(xiàn)末端由人工將分揀出來(lái)的貨物進(jìn)行集載、裝車(chē)。</p><p&g

25、t; ?。?)自動(dòng)分揀系統(tǒng)的經(jīng)營(yíng)、管理與維護(hù)。</p><p>  物料分揀采用可編程控制器PLC進(jìn)行控制,能連續(xù)地分揀貨物,分揀誤差率低且勞動(dòng)強(qiáng)度大大降低,可顯著提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。而且分揀系統(tǒng)能靈活的與其它物流設(shè)備無(wú)縫連接,實(shí)現(xiàn)對(duì)物料實(shí)物流,物料信息流的分配與管理,其設(shè)計(jì)采用標(biāo)準(zhǔn)化,模塊化的組裝,具有系統(tǒng)布局靈活,維護(hù),檢修方便等特點(diǎn)。</p><p>  材料分揀裝置使用了PLC技術(shù),傳

26、感器技術(shù),位置控制技術(shù),電氣傳動(dòng)和氣動(dòng)技術(shù),是實(shí)際工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)設(shè)備的微縮模型。</p><p>  應(yīng)用PLC結(jié)合氣動(dòng)技術(shù),傳感器技術(shù)和位置控制技術(shù),設(shè)計(jì)不同的自動(dòng)分揀控制系統(tǒng),該系統(tǒng)靈活性較強(qiáng),程序開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單,適用于進(jìn)行材料分揀的生產(chǎn)線(xiàn)的要求,且可以實(shí)現(xiàn)不同材料的自動(dòng)分揀和歸類(lèi)功能。本文設(shè)計(jì)的材料分揀系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)以下功能:</p><p> ?。?)分揀出金屬與非金屬。</p>

27、<p>  (2)分揀某一顏色塊。</p><p> ?。?)分揀出金屬中某一顏色塊。</p><p> ?。?)分揀出非金屬中某一顏色塊和非金屬中某一顏色塊。</p><p>  (5)分揀出金屬中某一顏色塊和非金屬中某一顏色塊。</p><p>  分揀顏色:紅,黃,藍(lán); 分揀材料:鐵,鋁,塑料。</p>

28、<p>  第二章 可編程控制器的概述</p><p>  2.1 PLC的基本概念</p><p>  可編程控制器(Programmable Controller)是計(jì)算機(jī)家族中的一員,是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的。早期的可編程控制器稱(chēng)作可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller),簡(jiǎn)稱(chēng)PLC,它主要用來(lái)代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著技

29、術(shù)的發(fā)展,這種裝置的功能已經(jīng)大大超過(guò)了邏輯控制的范圍,因此,今天這種裝置稱(chēng)作可編程控制器,簡(jiǎn)稱(chēng)PC。但是為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī)(Personal Computer)的簡(jiǎn)稱(chēng)混淆,所以將可編程控制器簡(jiǎn)稱(chēng)PLC,其硬件結(jié)構(gòu)示意圖如圖2-1所示。</p><p>  圖2-1 PLC的硬件結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>  2.1.1 PLC的特點(diǎn)</p><p>  1、P

30、LC的主要特點(diǎn)</p><p><b> ?。?)高可靠性</b></p><p>  1)所有的I/O接口電路均采用光電隔離,使工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的外電路與PLC內(nèi)部電路之間電氣上隔離。</p><p>  2)各輸入端均采用R-C濾波器,其濾波時(shí)間常數(shù)一般為10~20ms。</p><p>  3)各模塊均采用屏蔽措施,以防止

31、輻射干擾。</p><p>  4)采用性能優(yōu)良的開(kāi)關(guān)電源。</p><p>  5)對(duì)采用的器件進(jìn)行嚴(yán)格的篩選。</p><p>  6)良好的自診斷功能,一旦電源或其他軟、硬件發(fā)生異常情況,CPU立即采用有效措施,以防止故障擴(kuò)大。</p><p>  7)大型PLC還可以采用由雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三CPU構(gòu)成表決系統(tǒng),使可靠性更進(jìn)一步

32、提高。</p><p>  (2)豐富的I/O接口模塊</p><p>  PLC針對(duì)不同的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào),如:</p><p><b>  ? 交流或直流;</b></p><p>  ? 開(kāi)關(guān)量或模擬量;</p><p><b>  ? 電壓或電流;</b></p&g

33、t;<p><b>  ? 脈沖或電位;</b></p><p><b>  ? 強(qiáng)電或弱電等。</b></p><p>  有相應(yīng)的I/O模塊與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的器件或設(shè)備,如:</p><p><b>  ? 按鈕</b></p><p><b>  ? 行

34、程開(kāi)關(guān)</b></p><p><b>  ? 接近開(kāi)關(guān)</b></p><p><b>  ? 傳感器及變送器</b></p><p><b>  ? 電磁線(xiàn)圈</b></p><p><b>  ? 控制閥</b></p>&

35、lt;p>  直接連接,另外為了提高操作性能,它還有多種人——機(jī)對(duì)話(huà)的接口模塊;為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò),它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊,等等。</p><p> ?。?)采用模塊化結(jié)構(gòu)</p><p>  為了適應(yīng)各種工業(yè)控制需要,除了單元式的小型PLC以外絕大多數(shù)PLC均</p><p>  采用模塊化結(jié)構(gòu),PLC的各個(gè)部件包括CPU、電源、I/O等均采用模塊化

36、設(shè)計(jì),由機(jī)架及電纜將各模塊連接起來(lái),系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶(hù)需要自行組合。</p><p><b> ?。?)編程簡(jiǎn)單易學(xué)</b></p><p>  PLC的編程大多采用類(lèi)似于繼電器控制線(xiàn)路的梯形圖形式,對(duì)使用者來(lái)說(shuō)不需要具備計(jì)算機(jī)的專(zhuān)門(mén)知識(shí),因此很容易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌握。</p><p>  (5)安裝簡(jiǎn)單維修方便</p

37、><p>  PLC不需要專(zhuān)門(mén)的機(jī)房,可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運(yùn)行使用,使用時(shí)只需將現(xiàn)場(chǎng)的各種設(shè)備與PLC相應(yīng)的I/O端相連接即可投入運(yùn)行,各種模塊上均有運(yùn)行和故障指示裝置,便于用戶(hù)了解運(yùn)行情況和查找故障。由于采用模塊化結(jié)構(gòu),因此一旦某模塊發(fā)生故障,用戶(hù)可以通過(guò)更換模塊的方法使系統(tǒng)迅速恢復(fù)運(yùn)行。</p><p><b>  2、PLC的功能</b></p>

38、<p><b> ?。?) 邏輯控制</b></p><p><b>  (2) 定時(shí)控制</b></p><p><b> ?。?) 計(jì)數(shù)控制</b></p><p> ?。?) 步進(jìn)(順序)控制</p><p><b> ?。?) PID控制</b

39、></p><p><b> ?。?) 數(shù)據(jù)控制</b></p><p><b>  (7) 通信和聯(lián)網(wǎng)</b></p><p><b> ?。?) 其它</b></p><p>  PLC具有數(shù)據(jù)處理能力,還有許多特殊功能模塊,適用于各種特殊控制的要求,如:定位控制模塊

40、,CRT模塊。</p><p>  2.1.2 PLC的發(fā)展階段</p><p>  雖然PLC問(wèn)世時(shí)間不長(zhǎng),但是隨著微處理器的出現(xiàn),大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展和數(shù)據(jù)通訊技術(shù)的不斷進(jìn)步,PLC也迅速發(fā)展,其發(fā)展過(guò)程大致可分三個(gè)階段:</p><p>  1、早期的PLC(60年代末—70年代中期)</p><p>  早期的PL

41、C一般稱(chēng)為可編程邏輯控制器。這時(shí)的PLC多少有點(diǎn)繼電器控制裝置的替代物的含義,其主要功能只是執(zhí)行原先由繼電器完成的順序控制、定時(shí)等。它在硬件上以準(zhǔn)計(jì)算機(jī)的形式出現(xiàn),在I/O接口電路上作了改進(jìn)以適應(yīng)工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)的要求。裝置中的器件主要采用分立元件和中小規(guī)模集成電路,存儲(chǔ)器采用磁芯存儲(chǔ)器,另外還采取了一些措施,以提高其抗干擾的能力。在軟件編程上,采用廣大電氣工程技術(shù)人員所熟悉的繼電器控制線(xiàn)路的方式—梯形圖。因此,早期的PLC的性能要優(yōu)于繼電

42、器控制裝置,其優(yōu)點(diǎn)包括簡(jiǎn)單易懂,便于安裝,體積小,能耗低,有故障指示,能重復(fù)使用等,其中PLC特有的編程語(yǔ)言—梯形圖一直沿用至今。</p><p>  2、中期的PLC(70年代中期—80年代中后期)</p><p>  在70年代微處理器的出現(xiàn)使PLC發(fā)生了巨大的變化,美國(guó)、日本、德國(guó)等一些廠(chǎng)家先后開(kāi)始采用微處理器作為PLC的中央處理單元(CPU),這樣使PLC的功能大大增強(qiáng)。</

43、p><p>  在軟件方面,除了保持其原有的邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等功能以外,還增加了算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理和傳送、通訊、自診斷等功能。在硬件方面,除了保持其原有的開(kāi)關(guān)模塊以外,還增加了模擬量模塊、遠(yuǎn)程I/O模塊、各種特殊功能模塊,并擴(kuò)大了存儲(chǔ)器的容量,使各種邏輯線(xiàn)圈的數(shù)量增加,還提供了一定數(shù)量的數(shù)據(jù)寄存器,使PLC的應(yīng)用范圍得以擴(kuò)大。</p><p>  3、近期的PLC(80年代中后期至今)&l

44、t;/p><p>  進(jìn)入80年代中、后期,由于超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展,微處理器的市場(chǎng)價(jià)格大幅度下跌,使得各種類(lèi)型的PLC所采用的微處理器的檔次普遍提高,而且為了進(jìn)一步提高PLC的處理速度,各制造廠(chǎng)商還紛紛研制開(kāi)發(fā)了專(zhuān)用邏輯處理芯片,這樣使得PLC軟、硬件功能發(fā)生了巨大變化。</p><p>  2.2 PLC的分類(lèi)與應(yīng)用及前景</p><p>  2.2.1

45、 PLC的分類(lèi)</p><p>  PLC的種類(lèi)繁多,其規(guī)格和性能也各不相同,對(duì)PLC的分類(lèi),通常根據(jù)其形式的不同、功能的差異和I/O點(diǎn)數(shù)的多少等進(jìn)行大致分類(lèi)。</p><p>  1、按PLC結(jié)構(gòu)形式分類(lèi)</p><p>  根據(jù)PLC結(jié)構(gòu)形式的不同,可將PLC分為整體式和模塊式兩類(lèi)。</p><p><b> ?。?)整體式P

46、LC</b></p><p>  整體式PLC是將電源、CPU、I/O接口等各部件都集中裝在一個(gè)機(jī)箱內(nèi),有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、價(jià)格低的特點(diǎn),小型PLC一般都采用這種整體式機(jī)構(gòu)。</p><p>  整體式PLC由不同PLC點(diǎn)數(shù)的基本單元和擴(kuò)展單元組成,基本單元內(nèi)有CPU、I/O接口,與I/O擴(kuò)展單元相連的擴(kuò)展口、以及編程器或EPROM寫(xiě)入器相連的接口等。擴(kuò)展單元內(nèi)有I/O,沒(méi)有C

47、PU,基本單元和擴(kuò)展單元之間一般用扁平電纜連接。整體式PLC一般還可配備特殊功能單元,如模擬量單元、位置控制單元等,使其功能得以擴(kuò)展。</p><p><b> ?。?)模塊式PLC</b></p><p>  模塊式PLC是將PLC各組成部分分別作成若干個(gè)單獨(dú)的模塊,如CPU模塊、I/O模塊、電源模塊(有的含在CPU模塊中)以及其他模塊。模塊式PLC由框架或基板和各

48、種模塊組成,模塊裝在框架或基板的插座上。這種模塊式PLC的特點(diǎn)是配置靈活,可根據(jù)需要選配不同規(guī)模的系統(tǒng),而且裝配方便,便于擴(kuò)展和維修,大、中型PLC一般都采用這種模塊式結(jié)構(gòu)。</p><p>  另一些PLC將整體式和模塊式的特點(diǎn)結(jié)合起來(lái),構(gòu)成所謂疊裝式PLC。疊裝式PLC其CPU,電源,I/O接口等也是各自獨(dú)立的模塊,但它們之間是非電纜聯(lián)接,并且各模塊可以疊裝,這樣不但系統(tǒng)可以靈活配置,還可以做的體積小巧。&l

49、t;/p><p><b>  2、按功能分類(lèi)</b></p><p>  根據(jù)PLC所具有的功能不同,可將PLC分為低、中、高檔次。</p><p>  (1)低檔PLC具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、移位以及自診斷監(jiān)控等基本功能,還可以少量模擬量輸入/輸出,算術(shù)運(yùn)算,數(shù)據(jù)傳送和比較等功能,主要用于邏輯控制,順序控制或少量模擬量控制的單機(jī)控制系統(tǒng)。<

50、;/p><p> ?。?)中檔PLC除具有低檔PLC的功能外,還具有模擬量輸入/輸出,算術(shù)運(yùn)算,數(shù)據(jù)傳送和比較,數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換,遠(yuǎn)程I/O,子程序,通信聯(lián)網(wǎng)等功能,有些還可增設(shè)中斷控制,PID控制等功能,適應(yīng)于復(fù)雜控制系統(tǒng)。</p><p> ?。?)高檔PLC除具有中檔PLC的功能外,還增加了符號(hào)算術(shù)運(yùn)算,矩陣運(yùn)算,位邏輯運(yùn)算,平方根運(yùn)算及其他特殊功能函數(shù)的運(yùn)算,制表及表格傳遞功能等。高檔PLC具

51、有更強(qiáng)的通信聯(lián)網(wǎng)功能,可用于大規(guī)模過(guò)程控制或構(gòu)成分布式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)工廠(chǎng)自動(dòng)化。</p><p>  3、按I/O點(diǎn)數(shù)分類(lèi)</p><p>  根據(jù)PLC的I/O點(diǎn)數(shù)的多少,可將PLC分為小型,中型和大型三類(lèi)。</p><p>  (1)小型PLC——I/O點(diǎn)數(shù)<256點(diǎn),單CPU,8位或16微處理器,用戶(hù)存儲(chǔ)器容量4K以下。</p><

52、;p>  CE-I型 美國(guó)通用電氣(GE)公司</p><p>  TI100 美國(guó)德洲儀器公司</p><p>  F F1 F2 日本三菱電氣公司</p><p>  C20 C40 日本歐姆龍公司</p><p>  SF200 德國(guó)

53、西門(mén)子公司</p><p>  EX20 EX40 日本東芝公司</p><p>  SR-20/21 中外合資無(wú)錫華光電子工業(yè)有限公司</p><p> ?。?)中型PLC——I/O點(diǎn)數(shù)256~2048點(diǎn),雙CPU,用戶(hù)存儲(chǔ)器容量2-8K。</p><p>  S7-300 德國(guó)西門(mén)子&l

54、t;/p><p>  SR-400 中外合資無(wú)錫華光電子工業(yè)有限公司</p><p>  SU-5 SU-6 德國(guó)西門(mén)子公司</p><p>  C-500 日本立石公司</p><p>  CE-Ш GE公司</p><p>  (3)

55、大型PLC——I/O點(diǎn)數(shù)>2048點(diǎn),多CPU,16位、32位處理器,用戶(hù)存儲(chǔ)器容量8~16K。</p><p>  S7-400 德國(guó)西門(mén)子公司</p><p>  GE-IV GE公司</p><p>  C-2000 立石公司</p><p>  K3

56、 三菱公司</p><p>  2.2.2 可編程控制器PLC的應(yīng)用與前景</p><p><b>  一、PLC的應(yīng)用</b></p><p>  目前,在國(guó)內(nèi)外PLC已廣泛應(yīng)用冶金,石油,化工,剪彩,機(jī)械制造,電力,汽車(chē),輕工,環(huán)保及文化娛樂(lè)等各行各業(yè),隨著PLC性能價(jià)格的不斷提高,且應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大,從應(yīng)用類(lèi)型看大致可

57、歸納為以下幾個(gè)方面:</p><p><b>  1、強(qiáng)量邏輯運(yùn)算</b></p><p>  利用PLC最基本的邏輯運(yùn)算,定時(shí),計(jì)收等功能實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算,可取代傳統(tǒng)的繼電器控制用于單片機(jī)控制,多機(jī)群控制,生產(chǎn)自動(dòng)線(xiàn)控制等。例:機(jī)床,注塑機(jī)印刷機(jī)械,裝配生產(chǎn)線(xiàn),電鍍流水線(xiàn)及電梯的控制等。這是PLC最基本的應(yīng)用,也是PLC最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。</p><

58、p><b>  2、運(yùn)動(dòng)控制</b></p><p>  大多數(shù)PLC都有拖動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊,這一功能廣泛用于各種機(jī)械設(shè)備。例如:各種機(jī)床,裝配機(jī)械,機(jī)器人等進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制。</p><p><b>  3、過(guò)程控制</b></p><p>  大、中型PLC都具有多路模擬量I/O模塊和PI

59、D控制功能,有的小型PLC也具有模擬量輸入輸出,所以PLC可實(shí)現(xiàn)模擬量控制而且具有PID控制功能的PLC可構(gòu)成閉環(huán)控制,用于過(guò)程控制。這一功能已廣泛用于鋁爐,反應(yīng)堆,水處理,釀酒及閉環(huán)位置控制和速度控制等方面。</p><p><b>  4、數(shù)據(jù)處理</b></p><p>  現(xiàn)代的PLC都具有數(shù)學(xué)運(yùn)算數(shù)據(jù)傳遞、轉(zhuǎn)換、排序和查表等功能,可進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集,分析和處理

60、,同時(shí)通過(guò)通信接口將這些數(shù)據(jù)傳送給其電智能裝置。例如:CNC設(shè)備進(jìn)行處理。</p><p><b>  5、通信聯(lián)網(wǎng)</b></p><p>  PLC的通信包括PLC與PLC,PLC與計(jì)算機(jī),PLC與其它智能設(shè)備之間的通信。PLC系統(tǒng)與通用計(jì)算機(jī)可直接或通過(guò)通信處理單元,通信轉(zhuǎn)換單元相連構(gòu)成網(wǎng)絡(luò),來(lái)實(shí)現(xiàn)信息的交換和構(gòu)成。</p><p>  

61、PLC在問(wèn)世以來(lái),經(jīng)過(guò)40多年的發(fā)展,在國(guó)外也取得了較好的發(fā)展。在美、德國(guó)等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家已成為重要的產(chǎn)業(yè)之一,世界總銷(xiāo)售額不斷上升,生產(chǎn)廠(chǎng)家不斷涌現(xiàn),品種不斷翻新,產(chǎn)量產(chǎn)值大幅度上升而價(jià)格則不斷下降。目前,世界上有200多個(gè)廠(chǎng)家生產(chǎn)PLC。較多的有美國(guó):AB通用電氣、莫迪康公司;日本:松下、三菱、富士、歐姆龍等;德國(guó):西門(mén)子公司;法國(guó):TE施耐德公司。韓國(guó):三星、LG公司等。</p><p>  二、PLC的發(fā)展

62、前景</p><p>  1、產(chǎn)品規(guī)模向大小兩個(gè)方向發(fā)展。</p><p>  大:I/O點(diǎn)數(shù)達(dá)14336點(diǎn),32位微處理器,多CPU并行工作,大容量存儲(chǔ)器,掃描速度快高速。</p><p>  ?。赫w結(jié)構(gòu)向小型模塊化結(jié)構(gòu)發(fā)展,增加了配置的靈活性,降低了成本。</p><p>  2、PLC在閉環(huán)過(guò)程中應(yīng)用日益廣泛。</p>

63、<p>  3、不斷加強(qiáng)通訊功能。</p><p>  4、新器件和模塊不斷推出。</p><p>  管理分散控制的多級(jí)分布式控制系統(tǒng),滿(mǎn)足工廠(chǎng)自動(dòng)化(FA)系統(tǒng)發(fā)展的需要。</p><p>  2.3 可編程控制器的幾種編程語(yǔ)言</p><p>  可編程控制器的編程語(yǔ)言按IEC61131-3國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)來(lái)分主要包括圖形化編程語(yǔ)言

64、和文本化編程語(yǔ)言。圖形化編程語(yǔ)言包括:梯形圖(LD-Ladder Diagram)、功能塊圖(FBD-Function Block Diagram)、順序功能圖(SFC-Sequential Function Chart)。文本化編程語(yǔ)言包括:指令表(IL-Instruction List)和結(jié)構(gòu)化文本(ST-Structured Text)。這些語(yǔ)言是基于WINDOWS操作系統(tǒng)的編程語(yǔ)言,而SFC編程語(yǔ)言則在兩類(lèi)編程語(yǔ)言中均可使用。下

65、面分別來(lái)介紹這兩種編程語(yǔ)言。</p><p>  2.3.1 梯形圖編程語(yǔ)言(LD-Ladder Diagram)</p><p>  梯形圖來(lái)源于繼電器邏輯控制系統(tǒng)的描述,是PLC編程中被最廣泛使用的一種圖形化語(yǔ)言。由于梯形圖類(lèi)似于繼電器控制的電氣接線(xiàn)圖,便于理解,因此許多編程人員和維護(hù)人員都選擇了這一編程方式,而且其圖形結(jié)構(gòu)類(lèi)似于登高用的梯子,故名梯形圖。梯形圖程序的左右兩側(cè)有兩垂直

66、的電力軌線(xiàn),左側(cè)的電力軌線(xiàn)名義上為功率流從左向右沿著水平梯級(jí)通過(guò)各個(gè)觸點(diǎn)、功能、功能塊、線(xiàn)圈等提供能量,功率流的終點(diǎn)是右側(cè)的電力軌線(xiàn)。每一個(gè)觸點(diǎn)代表了一個(gè)布爾變量的狀態(tài),每一個(gè)線(xiàn)圈代表了一個(gè)實(shí)際設(shè)備的狀態(tài),一個(gè)簡(jiǎn)單的梯形圖程序如圖2-2所示:</p><p>  圖2-2 梯形圖程序示例</p><p>  梯形圖的每個(gè)梯級(jí)表示一個(gè)因果關(guān)系,事件發(fā)生的條件表示在梯形的左面,事件發(fā)生的結(jié)果

67、表示在梯級(jí)的右面。</p><p>  梯形圖編程語(yǔ)言具有如下特點(diǎn): (1)與電氣操作原理圖相對(duì)應(yīng),具有直觀(guān)性和對(duì)應(yīng)性。 (2)與原有繼電器邏輯控制技術(shù)相一致,易于掌握和學(xué)習(xí)。 (3)對(duì)于復(fù)雜控制系統(tǒng)描述,仍不夠清晰。</p><p>  (4)可讀性仍不夠好。 幾乎所有PLC廠(chǎng)商提供的PLC都支持梯形圖編程語(yǔ)言,而且都比較容易理解,只是在梯形圖結(jié)構(gòu)上

68、可能稍有變化。比如西門(mén)子的S7系列梯形圖就沒(méi)有右邊的電力軌線(xiàn)。</p><p>  2.3.2 功能塊圖編程語(yǔ)言(FBD-Function Block Diagram)</p><p>  功能塊圖編程語(yǔ)言采用功能模塊表示所具有的功能,不同的功能模塊具有不同的功能。功能模塊用矩形來(lái)表示,每一個(gè)功能模塊的左側(cè)有不少于一個(gè)的輸入端,右側(cè)有不少于一個(gè)的輸出端。功能模塊的類(lèi)型名稱(chēng)通常寫(xiě)在塊內(nèi),其

69、輸入輸出名稱(chēng)寫(xiě)在塊內(nèi)的輸入輸出點(diǎn)對(duì)應(yīng)的地方。 功能模塊基本上分為兩類(lèi):基本功能模塊和特殊功能模塊?;竟δ苣K如AND,OR,XOR等等,特殊功能模塊如ON延時(shí),脈沖輸出,計(jì)數(shù)器等等。 功能塊圖編程語(yǔ)言具有以下特點(diǎn): (1)以功能模塊為單位,從控制功能入手,使控制方案的分析和理解變得容易。 (2)功能模塊用圖形化的方式描述功能,較直觀(guān),易掌握,方便組態(tài),易操作,是有發(fā)展前途的一種編程語(yǔ)言。

70、(3)對(duì)較復(fù)雜系統(tǒng),由于控制功能關(guān)系能夠比較清晰的描述,因此縮短了編程和調(diào)試時(shí)間。 (4)因?yàn)槊恳粋€(gè)功能模塊要占用一定程序存儲(chǔ)空間,所以對(duì)功能模塊的執(zhí)行需要一定的執(zhí)行時(shí)間。因此,這種語(yǔ)言在大中型可編程控制器和分散控制系統(tǒng)中應(yīng)用較廣泛。</p><p>  2.4 傳感器的概述</p><p>  國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB7665-87對(duì)傳感器下的定義是:“能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定的規(guī)律

71、轉(zhuǎn)換成可用信號(hào)的器件或裝置,通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成”。傳感器是一種檢測(cè)裝置,能感受到被測(cè)量的信息,并能將檢測(cè)感受到的信息,按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出,以滿(mǎn)足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求,它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。</p><p>  傳感器的使用:傳感器應(yīng)用于科學(xué)和技術(shù)領(lǐng)域。在研究中,高敏感度和特殊傳感器被用來(lái)做實(shí)驗(yàn)。在自動(dòng)化技術(shù)中,標(biāo)準(zhǔn)和特殊傳感器全部得

72、到使用,在日常使用的設(shè)備中,更多用的是簡(jiǎn)單的傳感器,然而,這種傳感器要求非常可靠的操作。</p><p>  傳感器信號(hào):傳感器把物理量轉(zhuǎn)換成一個(gè)電信號(hào)。二進(jìn)制傳感器也稱(chēng)為開(kāi)關(guān),與模擬傳感器輸出信號(hào)的類(lèi)型不同而有所區(qū)別。</p><p>  2.4.1 磁性傳感器的工作原理</p><p>  本系統(tǒng)所使用的氣缸都是帶磁性開(kāi)關(guān)的氣缸,這些氣缸的缸筒采用導(dǎo)磁性弱、隔

73、磁性強(qiáng)的材料,如硬鋁、不銹鋼等。在非磁性體的活塞上安裝一個(gè)永久磁鐵的磁環(huán),這樣就提供了一個(gè)反映氣缸活塞位置的磁場(chǎng),而安裝在氣缸外側(cè)的磁性開(kāi)關(guān)則是用來(lái)檢測(cè)氣缸活塞位置,即檢測(cè)活塞的運(yùn)動(dòng)行程的。</p><p>  有觸點(diǎn)式的磁性開(kāi)關(guān)用舌簧開(kāi)關(guān)作磁場(chǎng)檢測(cè)元件,舌簧開(kāi)關(guān)成型于合成樹(shù)脂塊內(nèi),并且一般還有動(dòng)作指示燈、過(guò)電壓保護(hù)電路也塑封在內(nèi)。下圖是帶磁性開(kāi)關(guān)氣缸的工作原理圖(如圖2-3)。當(dāng)氣缸中隨活塞移動(dòng)的磁環(huán)靠近開(kāi)關(guān)時(shí)

74、,舌簧開(kāi)關(guān)的兩根簧片被磁化而相互吸引,觸點(diǎn)閉合;當(dāng)磁環(huán)移開(kāi)開(kāi)關(guān)后,簧片失磁,觸點(diǎn)斷開(kāi)。觸點(diǎn)閉合或斷開(kāi)時(shí)發(fā)出電控信號(hào),在PLC的自動(dòng)控制中,可以利用該信號(hào)判斷推料缸及頂料缸的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或所處的位置,以確定工件是否被推出或氣缸是否返回。</p><p>  在磁性開(kāi)關(guān)上設(shè)置的LED顯示用于顯示其信號(hào)狀態(tài),供調(diào)試時(shí)使用。磁性開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí),輸出信號(hào)“1”,LED亮;磁性開(kāi)關(guān)不動(dòng)作時(shí),輸出信號(hào)“0”,LED不亮。</p&

75、gt;<p>  圖2-3 磁性開(kāi)關(guān)原圖 圖2-4 磁性開(kāi)關(guān)電路圖</p><p>  磁性開(kāi)關(guān)的安裝位置可以調(diào)整,調(diào)整方法是松開(kāi)它的緊定螺栓,讓磁性開(kāi)關(guān)順著氣缸滑動(dòng),到達(dá)指定位置后,再旋緊緊定螺栓。磁性開(kāi)關(guān)有藍(lán)色和棕色2根引出線(xiàn),使用時(shí)藍(lán)色引出線(xiàn)應(yīng)連接到PLC輸入公共端,棕色引出線(xiàn)應(yīng)連接到PLC輸入端,磁性開(kāi)關(guān)的內(nèi)部電路如圖2-4所示。</p>&

76、lt;p>  2.4.2 電感式接近開(kāi)關(guān)的工作原理</p><p>  電感式接近開(kāi)關(guān)是利用電渦流效應(yīng)制造的傳感器。電渦流效應(yīng)是指當(dāng)金屬物體處于一個(gè)交變的磁場(chǎng)中,在金屬內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生交變的電渦流,該渦流又會(huì)反作用于產(chǎn)生它的磁場(chǎng)這樣一種物理效應(yīng)。如果這個(gè)交變的磁場(chǎng)是由一個(gè)電感線(xiàn)圈產(chǎn)生的,則這個(gè)電感線(xiàn)圈中的電流就會(huì)發(fā)生變化,用于平衡渦流產(chǎn)生的磁場(chǎng)。</p><p>  利用這一原理,以高頻

77、振蕩器(LC振蕩器)中的電感線(xiàn)圈作為檢測(cè)元件,當(dāng)被測(cè)金屬物體接近電感線(xiàn)圈時(shí)產(chǎn)生了渦流效應(yīng),引起振蕩器振幅或頻率的變化,由傳感器的信號(hào)調(diào)理電路(包括檢波、放大、整形、輸出等電路)將該變化轉(zhuǎn)換成開(kāi)關(guān)量輸出,從而達(dá)到檢測(cè)目的。</p><p>  在接近開(kāi)關(guān)的選用和安裝中,必須認(rèn)真考慮檢測(cè)距離、設(shè)定距離,保證生產(chǎn)線(xiàn)上的傳感器可靠動(dòng)作。安裝距離注意說(shuō)明如圖2-5所示。</p><p>  圖2-5

78、 接近開(kāi)關(guān)安裝示意圖</p><p>  2.4.3 光電式接近開(kāi)關(guān)的工作原理</p><p>  “光電傳感器”是利用光的各種性質(zhì),檢測(cè)物體的有無(wú)和表面狀態(tài)的變化等的傳感器,其中輸出形式為開(kāi)關(guān)量的傳感器為光電式接近開(kāi)關(guān)。</p><p>  光電式接近開(kāi)關(guān)主要由光發(fā)射器和光接收器構(gòu)成。如果光發(fā)射器發(fā)射的光線(xiàn)因檢測(cè)物體不同而被遮掩或反射,到達(dá)光接收器的量將會(huì)發(fā)生

79、變化,光接收器的敏感元件將檢測(cè)出這種變化,并轉(zhuǎn)換為電氣信號(hào),進(jìn)行輸出。大多使用可視光(主要為紅色,也用綠色、藍(lán)色來(lái)判斷顏色)和紅外光。</p><p>  按照接收器接收光的方式的不同,光電式接近開(kāi)關(guān)可分為對(duì)射式、反射式和漫射式3種,如下圖2-6所示。</p><p>  圖2-6 3種不同的光電開(kāi)關(guān)原理圖</p><p>  2.4.4 光纖傳感器的工作原理&

80、lt;/p><p>  光纖傳感器(圖2-7所示)由光纖檢測(cè)頭、光纖放大器兩部分組成,放大器和光纖檢測(cè)頭是分離的兩個(gè)部分,光纖檢測(cè)頭的尾端部分分成兩條光纖,使用時(shí)分別插入放大器的兩個(gè)光纖孔。圖2-8是放大器的安裝示意圖。</p><p>  圖2-7 光纖傳感器</p><p>  圖2-8 光纖傳感器的安裝示意圖</p><p>  光纖傳

81、感器也是光電傳感器的一種。光纖傳感器具有下述優(yōu)點(diǎn):抗電磁干擾,可工作于惡劣環(huán)境,傳輸距離遠(yuǎn),使用壽命長(zhǎng),此外,由于光纖頭具有較小的體積,所以可以安裝在很小空間的地方。</p><p>  光纖式光電接近開(kāi)關(guān)的放大器的靈敏度調(diào)節(jié)范圍較大。當(dāng)光纖傳感器靈敏度調(diào)得較小時(shí),反射性較差的黑色物體,光電探測(cè)器無(wú)法接收到反射信號(hào);而反射性較好的白色物體,光電探測(cè)器就可以接收到反射信號(hào)。反之,若調(diào)高光纖傳感器靈敏度,則即使對(duì)反射

82、性較差的黑色物體,光電探測(cè)器也可以接收到反射信號(hào)。進(jìn)行放大器靈敏度調(diào)節(jié)(順時(shí)針旋轉(zhuǎn)靈敏度增大)時(shí),會(huì)看到“入光量顯示燈”發(fā)光的變化。當(dāng)探測(cè)器檢測(cè)到物料時(shí),“動(dòng)作顯示燈”會(huì)亮,提示檢測(cè)到物料。如下圖2-9所示:</p><p>  圖2-9 光纖傳感器的外形</p><p>  2.4.5 金屬傳感器的工作原理</p><p>  金屬傳感器又叫電感式接近開(kāi)關(guān),為

83、了檢測(cè)物料是否為金屬,在分揀工件導(dǎo)向件右側(cè)裝有一個(gè)電感傳感器(圖2-10所示)。</p><p>  圖2-10 金屬傳感器實(shí)物圖</p><p>  其原理是利用電渦流原理制成的,利用電渦流效應(yīng)制成的具有開(kāi)關(guān)量輸出的位置傳感器,它由LC高頻振蕩和放大處理電路組成。利用金屬物體在接近這個(gè)能產(chǎn)生電磁場(chǎng)的振蕩感應(yīng)頭時(shí),使物體內(nèi)部產(chǎn)生電渦流,這個(gè)渦流反過(guò)來(lái)作用于接近開(kāi)關(guān)使接近開(kāi)關(guān)振蕩能力減弱,

84、導(dǎo)致內(nèi)部參數(shù)發(fā)生變化,由此來(lái)識(shí)別是否是金屬物料,進(jìn)而控制開(kāi)關(guān)的開(kāi)與斷。</p><p>  2.4.6 電磁換向閥的工作原理</p><p>  頂料或推料氣缸,其活塞的運(yùn)動(dòng)是依靠向氣缸一端進(jìn)氣,并從另一端排氣,再反過(guò)來(lái),從另一端進(jìn)氣,一端排氣來(lái)實(shí)現(xiàn)的。氣體流動(dòng)方向的改變則由能改變氣體流動(dòng)方向或通斷的控制閥即方向控制閥加以控制。在自動(dòng)控制中,方向控制閥常采用電磁控制方式實(shí)現(xiàn)方向控制,稱(chēng)為

85、電磁換向閥。電磁換向閥是利用其電磁線(xiàn)圈通電時(shí),靜鐵芯對(duì)動(dòng)鐵芯產(chǎn)生電磁吸力使閥芯切換,達(dá)到改變氣流方向的目的。</p><p>  所謂“位”指的是為了改變氣體方向,閥芯相對(duì)于閥體所具有的不同的工作位置?!巴ā钡暮x則指換向閥與系統(tǒng)相連的通口,有幾個(gè)通口即為幾通。圖2-11分別給出二位三通、二位四通和二位五通單控電磁換向閥的圖形符號(hào),圖形中有幾個(gè)方格就是幾位,方格中的“┯”和“┷”符號(hào)表示各接口互不相通。</

86、p><p>  圖2-11 部分單電控電磁換向閥的圖形符號(hào)</p><p>  自動(dòng)線(xiàn)所有工作單元的執(zhí)行氣缸都是雙作用氣缸,因此控制它們工作的電磁閥需要有二個(gè)工作口和二個(gè)排氣口以及一個(gè)供氣口,故使用的電磁閥均為二位五通電磁閥。</p><p>  供料單元用了兩個(gè)二位五通的單電控電磁閥,這兩個(gè)電磁閥帶有手動(dòng)換向和加鎖鈕,有鎖定(LOCK)和開(kāi)啟(PUSH)2個(gè)位置。用

87、小螺絲刀把加鎖鈕旋到在LOCK位置時(shí),手控開(kāi)關(guān)向下凹進(jìn)去,不能進(jìn)行手控操作。只有在PUSH位置,可用工具向下按,信號(hào)為“1”,等同于該側(cè)的電磁信號(hào)為“1” ;常態(tài)時(shí),手控開(kāi)關(guān)的信號(hào)為“0” 。在進(jìn)行設(shè)備調(diào)試時(shí),可以使用手控開(kāi)關(guān)對(duì)閥進(jìn)行控制,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)相應(yīng)氣路的控制,以改變推料缸等執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制,達(dá)到調(diào)試的目的。</p><p>  兩個(gè)電磁閥是集中安裝在匯流板上的,匯流板中兩個(gè)排氣口末端均連接了消聲器,消聲器的作

88、用是減少壓縮空氣在向大氣排放時(shí)的噪聲。這種將多個(gè)閥與消聲器、匯流板等集中在一起構(gòu)成的一組控制閥的集成稱(chēng)為閥組,而每個(gè)閥的功能是彼此獨(dú)立的。</p><p>  2.5 氣動(dòng)裝置的概述</p><p>  氣動(dòng)系統(tǒng)是以壓縮空氣為工作介質(zhì)來(lái)進(jìn)行能量與信號(hào)的傳遞,利用空氣壓縮機(jī)將電動(dòng)機(jī)或其它原動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)榭諝獾膲毫δ?,然后在控制元件和輔助元件的配合下,通過(guò)執(zhí)行元件把空氣的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

89、機(jī)械能,從而完成直線(xiàn)或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)并對(duì)外作功。</p><p>  2.5.1 氣泵的認(rèn)識(shí)與選擇</p><p>  氣泵包括:空氣壓縮機(jī)安全保護(hù)器、儲(chǔ)氣罐、主管道過(guò)濾器、壓力開(kāi)關(guān)、過(guò)載壓力表、氣源開(kāi)關(guān)(如圖2-12所示)。</p><p>  圖2-12 氣泵及其周?chē)?lt;/p><p>  氣源處理組件是氣動(dòng)控制系統(tǒng)中的基本組成器件,它的

90、作用是除去壓縮空氣中所含的雜質(zhì)及凝結(jié)水,調(diào)節(jié)并保持恒定的工作壓力。在使用時(shí),應(yīng)注意經(jīng)常檢查過(guò)濾器中凝結(jié)水的水位,在超過(guò)最高標(biāo)線(xiàn)以前,必須排放,以免被重新吸入。氣源處理組件的氣路入口處安裝一個(gè)快速氣路開(kāi)關(guān),用于啟/閉氣源,當(dāng)把氣路開(kāi)關(guān)向左拔出時(shí),氣路接通氣源,反之把氣路開(kāi)關(guān)向右推入時(shí)氣路關(guān)閉。</p><p>  2.5.2 空氣壓縮機(jī)</p><p>  空氣壓縮機(jī)是產(chǎn)生壓縮空氣的氣壓發(fā)

91、生裝置,是氣源主要的設(shè)備(如圖2-13所示)。按結(jié)構(gòu)和工作原理可分為速度型和容積型兩大類(lèi)。容積型壓縮機(jī)是利用特殊形狀的轉(zhuǎn)子或活塞壓縮吸入封閉容積室空氣的體積來(lái)增加空氣的壓力。容積型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便,本設(shè)計(jì)選用容積型壓縮機(jī)。</p><p>  空壓機(jī)供氣量的大小應(yīng)包括:目前氣動(dòng)系統(tǒng)中各設(shè)備所需的耗氣量、考慮未來(lái)擴(kuò)充設(shè)備所需耗氣量及修正系數(shù)(如避免空壓機(jī)在全負(fù)荷下不停地運(yùn)轉(zhuǎn)、氣動(dòng)元件和管接頭的漏損及各種氣動(dòng)設(shè)備是

92、否同時(shí)連續(xù)使用等)。其公式為</p><p>  Q為氣動(dòng)系統(tǒng)的最大耗氣量(m3/Min),K為修正系數(shù),一般可取=1.3~1.5。有了供氣壓力與供氣量,按空壓機(jī)的特性要求,選擇空壓機(jī)的類(lèi)型和型號(hào)。</p><p>  圖2-13 壓縮機(jī)及儲(chǔ)氣罐</p><p>  2.5.3 儲(chǔ)氣罐</p><p>  儲(chǔ)氣罐可以調(diào)節(jié)氣流,減少輸出氣流

93、的脈動(dòng),使輸出氣流連續(xù)和氣壓穩(wěn)定,也可以作為應(yīng)急氣源使用,還可以進(jìn)一步分離油水雜質(zhì)(如圖2-13所示)。儲(chǔ)氣罐上裝有安全閥,使其極限壓力比正常工作壓力高10%,并裝有指示罐內(nèi)壓力的壓力表和排污閥等。罐的型式可分為立式和臥式兩種。本設(shè)計(jì)選用立式儲(chǔ)氣罐,因?yàn)樗倪M(jìn)氣口在下,出氣口在上,以利用進(jìn)一步分離空氣中的油、水。</p><p>  2.5.4 壓力控制閥</p><p>  調(diào)節(jié)和控制

94、壓力大小的氣動(dòng)元件稱(chēng)為壓力控制閥。它包括調(diào)壓閥、溢流閥、順序閥及多功能組合閥。</p><p>  1、調(diào)壓閥是出口側(cè)壓力可調(diào),并能保持出口側(cè)壓力穩(wěn)定的壓力控制閥。(如圖2-14)</p><p>  圖2-14 壓力調(diào)節(jié)閥及過(guò)濾干燥系統(tǒng)</p><p>  2、減壓閥的作用是降低由空氣壓縮機(jī)來(lái)的壓力,以適于每臺(tái)氣動(dòng)設(shè)備的需要部分壓力保持穩(wěn)定。</p>

95、<p>  3、溢流閥的作用是當(dāng)系統(tǒng)壓力超過(guò)調(diào)定值時(shí),便自動(dòng)排氣,使系統(tǒng)的壓力下降,以保證系統(tǒng)安全,故也稱(chēng)其為安全閥。</p><p>  4、調(diào)速閥是根據(jù)“流量負(fù)反饋”原理設(shè)計(jì)而成的單路流量閥。調(diào)速閥一般用于執(zhí)行元件負(fù)載變化大而運(yùn)動(dòng)速度要求穩(wěn)定的系統(tǒng)中。調(diào)速閥根據(jù)“串聯(lián)減壓式”和“并聯(lián)溢流式”,又分為調(diào)速閥和溢流節(jié)流閥兩種主要類(lèi)型。本設(shè)計(jì)選用串聯(lián)減壓式調(diào)速閥。</p><p&g

96、t;  2.5.5 輔助元件</p><p>  輔助元件是保證壓縮空氣的凈化、元件的潤(rùn)滑、元件間的連接及消聲等所必須的,可分為氣源凈化裝置和其他輔助元件兩大類(lèi)。</p><p><b>  1、氣源凈化裝置</b></p><p>  過(guò)濾器、調(diào)壓閥和油霧器等組合在一起稱(chēng)為空氣處理單元,又稱(chēng)為氣動(dòng)三聯(lián)件。壓縮的空氣中含有各種雜質(zhì),這些雜質(zhì)的

97、存在會(huì)降低氣動(dòng)元件的耐用度和性能,造成誤動(dòng)作和事故,必須清除??諝馓幚韱卧褪怯脕?lái)清除壓縮空氣的雜質(zhì),提高空氣質(zhì)量的元件。</p><p><b>  2、消聲器</b></p><p>  消聲器是降低排氣噪聲的裝置,壓縮空氣完成驅(qū)動(dòng)工作后,由換向閥的排氣口排入大氣。此時(shí)的壓縮空氣是以接近音速的狀態(tài)進(jìn)入大氣,由于壓力的驟然變化,使空氣急速膨脹從而發(fā)出噪音,其音量一般

98、為80dB~100dB,為了改善勞動(dòng)條件,應(yīng)使用消聲器。常用的消聲器有三種類(lèi)型,吸收型、膨脹型和吸收膨脹型。</p><p>  吸收型消聲器是依靠吸聲材料來(lái)消聲的。膨脹型消聲器的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單,相當(dāng)于一段比排氣口徑大的管件,當(dāng)氣流通過(guò)時(shí),讓氣流在其內(nèi)部擴(kuò)散、膨脹、碰壁撞擊、反射、相互干涉而消聲。吸收膨脹型消聲器是上述兩種的結(jié)合。氣流由斜孔引入,氣流束相互撞擊、干涉、進(jìn)一步減速,再通過(guò)設(shè)在消聲器內(nèi)表面的吸聲材料消聲

99、,最后排向大氣。本設(shè)計(jì)選用膨脹型消聲器。</p><p>  2.5.6 氣動(dòng)執(zhí)行元件</p><p>  分揀站的執(zhí)行元件是以壓縮空氣為工作介質(zhì)產(chǎn)生機(jī)械運(yùn)動(dòng),并將氣體的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的能量轉(zhuǎn)換裝置,如氣缸輸出直線(xiàn)往復(fù)式機(jī)械能,擺動(dòng)氣缸輸出回轉(zhuǎn)擺動(dòng)式機(jī)械能。分揀站中的氣缸為輸出直線(xiàn)往復(fù)式氣缸,氣缸是氣動(dòng)執(zhí)行元件之一。目前最常選用的是標(biāo)準(zhǔn)氣缸,其結(jié)構(gòu)和參數(shù)都已系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化。水

100、平伸縮氣缸選用單活塞桿雙作用氣缸,單活塞桿雙作用氣缸一般由缸筒、前后缸蓋、活塞、活塞桿、密封件和緊固件等組成。</p><p>  其工作原理:對(duì)于前伸/回縮氣缸,當(dāng)左側(cè)無(wú)桿腔進(jìn)氣,右側(cè)有桿腔排氣時(shí)活塞桿前伸,反之,活塞桿回縮;對(duì)于上升/下降氣缸,當(dāng)上側(cè)無(wú)桿腔進(jìn)氣,下側(cè)有桿腔排氣時(shí),活塞桿下降,反之活塞桿上升。</p><p>  標(biāo)準(zhǔn)氣缸是指氣缸的功能和規(guī)格是普遍使用的、結(jié)構(gòu)容易制造的、

101、制造廠(chǎng)通常作為通用產(chǎn)品供應(yīng)市場(chǎng)的氣缸。單氣缸自動(dòng)往復(fù)回路如圖2-15所示。</p><p>  a)氣動(dòng)回路圖 b)電氣回路圖</p><p>  圖2-15 單汽缸自動(dòng)往復(fù)回路</p><p>  直線(xiàn)氣缸是指活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)均由壓縮空氣來(lái)推動(dòng)。直線(xiàn)氣缸具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,輸出力穩(wěn)定,行程可根據(jù)需要選擇的優(yōu)點(diǎn),但由于是利用壓縮空氣交替作

102、用于活塞上實(shí)現(xiàn)伸縮運(yùn)動(dòng)的,回縮時(shí)壓縮空氣的有效作用面積較小,所以產(chǎn)生的力要小于伸出時(shí)產(chǎn)生的推力。氣缸的理論輸出力,普通單作用氣缸(預(yù)伸型)理論拉力為:</p><p><b>  理論拉力:</b></p><p>  式中:D——缸徑(m);d——活塞桿直徑(m);p——工作壓力(Pa);</p><p>  Ft1——復(fù)位彈簧預(yù)壓量及行程所

103、產(chǎn)生的彈簧力(N);</p><p>  Ft2——復(fù)位彈簧預(yù)緊力(N)。</p><p>  為了使氣缸的動(dòng)作平穩(wěn)可靠,應(yīng)對(duì)氣缸的運(yùn)動(dòng)速度加以控制,常用的方法是使用單向節(jié)流閥來(lái)實(shí)現(xiàn)。單向節(jié)流閥是由單向閥和節(jié)流閥并聯(lián)而成的流量控制閥,常用于控制氣缸的運(yùn)動(dòng)速度,所以也稱(chēng)為速度控制閥。</p><p>  第三章 材料分揀裝置硬件系統(tǒng)</p><

104、p>  3.1 基本功能及控制要求</p><p>  本實(shí)驗(yàn)裝置根據(jù)材料的材質(zhì)不同來(lái)進(jìn)行分揀,主要實(shí)現(xiàn)如下基本功能:(1)分揀出金屬與非金屬;(2)分揀某一顏色塊;(3)分揀出金屬中某一顏色塊;(4)分揀出非金屬中某一顏色塊和非金屬中某一顏色塊;(5)分揀出金屬中某一顏色塊和非金屬中某一顏色塊。</p><p>  系統(tǒng)利用各種傳感器對(duì)待測(cè)材料進(jìn)行檢測(cè)并分類(lèi)。當(dāng)待測(cè)物體經(jīng)過(guò)下料裝

105、置送入傳送帶后,依次按受各種傳感器檢測(cè),如果被某種傳感器檢測(cè)中,通過(guò)相應(yīng)的氣動(dòng)裝置將其推入料箱,否則繼續(xù)前行。其控制過(guò)程如下:</p><p>  接通電源,啟下啟動(dòng)開(kāi)關(guān),傳送帶開(kāi)始運(yùn)行。系統(tǒng)啟動(dòng)后,下料傳感器(光電傳感器)檢測(cè)到料口有料時(shí),傳送帶停止,同時(shí)出料氣缸開(kāi)始動(dòng)作,將待測(cè)物料推到傳送帶上,電機(jī)啟動(dòng),待測(cè)物體開(kāi)始在傳送帶運(yùn)行。</p><p>  當(dāng)電感傳感器檢測(cè)金屬物料時(shí),電機(jī)停

106、止,同時(shí)出料氣缸動(dòng)作,將物料推入相應(yīng)的料槽,然后電機(jī)啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。</p><p>  當(dāng)電容傳感器檢測(cè)到非金屬物料時(shí),電機(jī)停止,同時(shí)出料氣缸動(dòng)作,將物料推入相應(yīng)的料槽,然后電機(jī)啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。</p><p>  當(dāng)顏色傳感器檢測(cè)到物料為某一顏色時(shí),電機(jī)停止,同時(shí)出料氣缸動(dòng)作,將物料推入相應(yīng)的料槽,然后電機(jī)啟動(dòng)帶動(dòng)傳送帶運(yùn)轉(zhuǎn)。剩余的材料到達(dá)備用傳感器,備用傳感器檢測(cè)到物料時(shí),電機(jī)停止,同時(shí)出料氣缸

107、動(dòng)作,將物料推入相應(yīng)的料槽,然后電機(jī)啟動(dòng)帶動(dòng)傳送帶運(yùn)轉(zhuǎn)。豎井式下料槽無(wú)料時(shí),傳送帶運(yùn)行一個(gè)行程后自動(dòng)停止。</p><p>  3.2 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖3-1所示,PLC控制器與材料分揀裝置相連接,通過(guò)采集材料分揀裝置各傳感器,氣缸傳達(dá)的信號(hào),經(jīng)程序判斷將控制信號(hào)傳送到材料分揀裝置各氣缸,輸出控制動(dòng)作。</p><p&

108、gt;  圖3-1 材料分揀系統(tǒng)硬件圖</p><p>  3.3 材料分揀裝置的組成及各部的功能</p><p>  本系統(tǒng)采用臺(tái)式結(jié)構(gòu),內(nèi)置電源,有豎井式產(chǎn)品輸入料槽,滑板式產(chǎn)品輸出料槽,轉(zhuǎn)接板上設(shè)計(jì)了與PLC連接接口,材料分揀裝置結(jié)構(gòu)如圖3-2所示,該裝置選用了顏色識(shí)別傳感器及對(duì)不同材質(zhì)敏感的電感和電容式傳感器,分別被固定在網(wǎng)孔板不同的區(qū)域安裝。整個(gè)控制系統(tǒng)由氣動(dòng)部件和電氣部件兩

109、大部分組成。</p><p>  圖3-2 材料分揀結(jié)構(gòu)裝置圖</p><p>  一、氣動(dòng)部分:由減壓閥,氣壓指示表,氣缸,空氣壓縮機(jī)等部分組成。</p><p>  空氣壓縮機(jī):把電能轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈮耗?,為氣源部?選用FB-0.048/7靜音空氣壓縮機(jī)。</p><p>  壓力開(kāi)關(guān):被調(diào)節(jié)到一個(gè)最高壓力時(shí),停止電動(dòng)機(jī),降至最低壓力時(shí),重新

110、激活電動(dòng)機(jī)。</p><p>  安全保護(hù)器:當(dāng)儲(chǔ)氣罐內(nèi)的壓力超過(guò)允許限度,可將壓縮空氣排出單向閥,阻止壓縮空氣反方向流動(dòng)。</p><p>  儲(chǔ)氣罐:存儲(chǔ)壓縮空氣儲(chǔ)氣罐,主要用來(lái)調(diào)節(jié)氣流,減少輸出氣流的壓力脈動(dòng),使輸出氣流具有流量連續(xù)性和氣壓穩(wěn)定性。</p><p>  壓力表:顯示儲(chǔ)氣罐內(nèi)的壓力。</p><p>  氣源開(kāi)關(guān):向氣路中

111、提供氣源的開(kāi)關(guān),系統(tǒng)工作時(shí),必須打開(kāi)。</p><p>  主管道過(guò)濾器:它清除主要管道內(nèi)灰塵,水分和油,主管道過(guò)濾器必須具有最小的壓力降和油霧分離能力。</p><p>  氣缸:引導(dǎo)活塞在其中進(jìn)行直線(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的圓筒形金屬機(jī)件,將壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能,驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)作直線(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)、擺動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。氣缸是由缸筒、端蓋、活塞、活塞桿和密封件組成。</p><p> 

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