基于PLC控制的自動(dòng)軸承分選機(jī)研究與設(shè)計(jì)
基于PLC控制的自動(dòng)軸承分選機(jī)研究與設(shè)計(jì),基于PLC控制的自動(dòng)軸承分選機(jī)研究與設(shè)計(jì),基于,plc,控制,節(jié)制,自動(dòng),軸承,分選,研究,鉆研,設(shè)計(jì)
分 類(lèi) 號(hào)
密 級(jí)
寧xx學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
基于PLC控制的自動(dòng)軸承分選機(jī)研究與設(shè)計(jì)
所在學(xué)院
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誠(chéng) 信 承 諾
我謹(jǐn)在此承諾：本人所寫(xiě)的畢業(yè)論文《基于PLC控制的自動(dòng)軸承分選機(jī)研究與設(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?zhuān)粲胁粚?shí)，后果由本人承擔(dān)。
承諾人（簽名）：
年 月 日
摘 要
在軸承分選上，設(shè)備的設(shè)計(jì)和制造質(zhì)量與五、六年前相比有了提高，但產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造的細(xì)節(jié)仍需要進(jìn)行改進(jìn),尤其在產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)的處理上與國(guó)外先進(jìn)公司的產(chǎn)品存在較大的差距。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要對(duì)全自動(dòng)軸承分選裝置整體的設(shè)計(jì)，保證裝配后該裝置能夠很好的實(shí)現(xiàn)軸承自動(dòng)測(cè)量分選過(guò)程。
測(cè)量和分選部分是全自動(dòng)軸承內(nèi)徑分選裝置的重要組成部分。測(cè)量檢測(cè)區(qū)包括測(cè)量平臺(tái)、固定支架、測(cè)量系統(tǒng)、出料氣缸、撥料氣缸、滑動(dòng)氣缸等部件，分選部分主要是實(shí)現(xiàn)把不合格軸承和合格軸承分別運(yùn)送出測(cè)量區(qū)。所以，我們要根據(jù)待檢軸承的內(nèi)徑尺寸分析確定測(cè)量區(qū)測(cè)量平臺(tái)的長(zhǎng)度、寬度等尺寸，選取合適的測(cè)量檢測(cè)系統(tǒng)。
關(guān)鍵詞：軸承，測(cè)量，分選，測(cè)量
Abstract
On the whole of the diameter measurements and sort of bearing industry, equipment design and manufacturing quality compared to five or six years ago has been improved, but the product design and manufacturing details are still need to improve, especially in the structural design of the product, there is still has a wide gap with advanced foreign products. The graduation design of myself is mainly responsible for bearing diameter measuring , this device can realize bearing diameter of automatic measurement and sorting process.
Measuring and sorting is an important part in automatic bearing diameter . Measurement test area including measuring platform, brackets, measuring system, discharging cylinder, dial cylinder, sliding cylinder and so on. Separating part is mainly used to carry out the unqualified bearings and qualified bearing from measuring area. Therefore, we should according to the analysis of the bearing diameter measuring to determine measuring platform areas such as length, width, and the proper size measurement test system, Then according to the needs of pneumatic transmission design principle, and design the cylinders which are use to realize the different function.
Key Words: bearing , measurement, sorting, measure
目 錄
摘 要 I
Abstract II
目 錄 III
第1章 緒論 5
1.1軸承分選的介紹 5
1.1.1軸承分選的發(fā)展現(xiàn)狀 5
1.2 PLC介紹 7
1.2.1 PLC的基本概念 7
1.2.2構(gòu)成 7
1.2.3 PLC的工作原理 8
1.2.4 PLC的技術(shù)原理 10
1.2.5 PLC的優(yōu)點(diǎn) 10
1.3 本章小結(jié) 11
第2章 方案論證 11
2.1 軸承分選的方案 11
2.1.1 納米測(cè)量技術(shù) 11
2.1.2 網(wǎng)絡(luò)儀器的開(kāi)發(fā)應(yīng)用 11
2.1.3 自動(dòng)排序進(jìn)料設(shè)備 11
2.2 方案的比較與選擇 12
2.3 本章小結(jié) 12
第3章 分選機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 13
3.1自動(dòng)供料排序機(jī)構(gòu)振動(dòng)盤(pán)的設(shè)計(jì) 13
3.1.1供料機(jī)構(gòu)的任務(wù)基本組成及設(shè)計(jì)要求 13
3.1.2 振動(dòng)盤(pán)的介紹 14
3.2測(cè)量分選區(qū)機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 15
3.2.1 設(shè)計(jì)的已知條件 15
3.2.2 測(cè)量分選區(qū)測(cè)量分選總體方案 16
3.2.3 測(cè)量分選原理 17
3.2.4 測(cè)量分選區(qū)總體布局示意圖 17
3.2.5 軸承滑動(dòng)軌道的設(shè)計(jì) 18
2 軌道的基本尺寸 18
3.2.6 滑動(dòng)氣缸的軌道及輸料槽設(shè)計(jì) 19
3.2.7 彈簧的選擇 20
3.3本章小結(jié) 20
第4章 軸承分選機(jī)PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 21
4.1系統(tǒng)設(shè)計(jì) 21
4.1.1 PLC選型依據(jù) 21
4.1.2工作原理 22
4.1.3 PLC控制系統(tǒng)梯形圖的設(shè)計(jì) 22
結(jié)束語(yǔ) 27
致謝 28
參考文獻(xiàn) 29
29
第1章 緒論
1.1軸承分選的介紹
在機(jī)械行業(yè)中，軸承是重要的標(biāo)準(zhǔn)零件之一，其質(zhì)量好壞在一定程度上影響整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)的性能。軸承產(chǎn)品精度的高低與性能的好壞是靠?jī)x器、設(shè)備來(lái)檢測(cè)和判斷的。因此，軸承檢測(cè)儀自身是否先進(jìn)，將直接影響到軸承產(chǎn)品檢測(cè)的準(zhǔn)確性和可靠性。
目前，我國(guó)軸承企業(yè)廣泛應(yīng)用了自動(dòng)化程度比較高的加工機(jī)床，生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量得到了很大的提高。但是在快速發(fā)展的軸承行業(yè)里,存在著一個(gè)瓶頸問(wèn)題,那就是對(duì)成品軸承內(nèi)徑檢測(cè)還是使用很原始的方法,即廣泛使用傳統(tǒng)的內(nèi)徑千分尺 ,對(duì)軸承進(jìn)行人工測(cè)量分選。這種測(cè)量分選方法測(cè)量精度低，隨機(jī)誤差大，檢測(cè)結(jié)果比較不穩(wěn)定,自動(dòng)化程度低，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，已不能滿(mǎn)足高精度測(cè)量的要求。
為彌補(bǔ)產(chǎn)品測(cè)量分選技術(shù)領(lǐng)域與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)方面存在的不足，同時(shí)也為了適應(yīng)軸承行業(yè)，特別是產(chǎn)品出口企業(yè)對(duì)各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)的有效把握和檢測(cè)方面的迫切需求，以及從根本上控制檢測(cè)分選質(zhì)量和降低成本，確實(shí)提高測(cè)量精度和分選效率,降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度,實(shí)現(xiàn)高精度、高效率、高自動(dòng)化的軸承測(cè)量并分選過(guò)程，就需要我們?cè)诟鞣矫娑技右愿纳?，并針?duì)先進(jìn)制造技術(shù)和提高已有產(chǎn)品可靠性和穩(wěn)定性?xún)蓚€(gè)方面齊頭并進(jìn)，進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)突破，研究制造出一種高精度、自動(dòng)化程度較高的軸承內(nèi)徑測(cè)量分選裝置，對(duì)于提高軸承內(nèi)徑的測(cè)量效率和減少工人勞動(dòng)強(qiáng)度，具有重要意義。
總之，針對(duì)國(guó)內(nèi)軸承檢測(cè)分選的現(xiàn)狀和實(shí)際要求，一些精度高、測(cè)速快且又經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的自動(dòng)化檢測(cè)分選裝置應(yīng)盡快研制出來(lái)，以滿(mǎn)足飛速發(fā)展的軸承工業(yè)生產(chǎn)的需求。
本文綜合論述了研究軸承自動(dòng)檢測(cè)分選裝置的意義、軸承內(nèi)徑測(cè)量分選技術(shù)的現(xiàn)狀及目前國(guó)內(nèi)外的發(fā)展動(dòng)態(tài)。在分析比較了各種常用軸承內(nèi)徑測(cè)量分選方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合軸承測(cè)量過(guò)程中的特點(diǎn)和工作環(huán)境，確定了軸承自動(dòng)檢測(cè)分選裝置的設(shè)計(jì)方案。
1.1.1軸承分選的發(fā)展現(xiàn)狀
在現(xiàn)代化的軸承分選過(guò)程中，消耗于軸承送料的時(shí)間損失是檢測(cè)分選過(guò)程的一部分，它屬于輔助時(shí)間。我們知道要提高生產(chǎn)率，減少生產(chǎn)中的輔助時(shí)間將是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。而想減少輔助時(shí)間必須實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的自動(dòng)化，自動(dòng)化送料機(jī)構(gòu)就是為實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)中上料工序自動(dòng)化而設(shè)計(jì)的一種專(zhuān)用機(jī)構(gòu)。
自動(dòng)化送料機(jī)構(gòu)可供散亂的不同型號(hào)軸承經(jīng)過(guò)定向機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)定向排序，然后順序地由送料機(jī)構(gòu)送到下道工序中。這在自動(dòng)化成批大量的生產(chǎn)中顯然是實(shí)用的，它不但可把操作人員從重復(fù)而繁重的勞動(dòng)中解脫出來(lái)，而且對(duì)保證安全生產(chǎn)也是一種行之有效的辦法。
目前，國(guó)內(nèi)擁有大量的裝置，如果把它們能改造成半自動(dòng)或自動(dòng)的裝置，將會(huì)充分發(fā)揮裝置的潛在力量，這是一個(gè)具有重大意義的事情。而在裝置上安裝自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)便是其中一個(gè)主要方面。
隨著社會(huì)的發(fā)展，振動(dòng)盤(pán)科技的進(jìn)步，經(jīng)過(guò)最近十幾年的發(fā)展，幾乎所有的企業(yè)都逐步步入自動(dòng)化的流程。傳統(tǒng)的手工作業(yè)逐步被機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備所代替。自動(dòng)化自動(dòng)送料器被各行各業(yè)所利用起來(lái)，自動(dòng)化自動(dòng)送料器代替了傳統(tǒng)的手工作業(yè),大大節(jié)省了間和人力資源,提高了工作效益,也避免高危機(jī)械設(shè)備用人來(lái)操作時(shí)的危險(xiǎn)度。用自動(dòng)化自動(dòng)送料器來(lái)送料就不需要用人為來(lái)擺放，機(jī)械功能多元化，高效率節(jié)省人力物力降低成本追求卓越超越自我．目前許多輕工機(jī)械，電子電器，五金鐘表，醫(yī)藥食品，電池，接插件，噴霧閥，等各行業(yè)產(chǎn)品自動(dòng)化或半自動(dòng)化生產(chǎn)，裝配的工件自動(dòng)排序供料都有用到自動(dòng)化自動(dòng)送料器。
振動(dòng)盤(pán)行業(yè)在中國(guó)發(fā)展了幾十年，經(jīng)過(guò)近幾年來(lái)的高速發(fā)展，技術(shù)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。隨著全球化競(jìng)爭(zhēng)進(jìn)程的不斷深入，作為一個(gè)制造大國(guó)，未來(lái)的發(fā)展之路也應(yīng)該有長(zhǎng)遠(yuǎn)的打算。當(dāng)前我國(guó)已成為世界振動(dòng)盤(pán)生產(chǎn)大國(guó)，但國(guó)內(nèi)的振動(dòng)盤(pán)行業(yè)企業(yè)，很多都是在國(guó)內(nèi)的大市場(chǎng)里淘金。這就導(dǎo)致了振動(dòng)盤(pán)行業(yè)對(duì)國(guó)內(nèi)政策的依賴(lài)性強(qiáng)，當(dāng)前國(guó)家宏觀調(diào)控政策就對(duì)振動(dòng)盤(pán)行業(yè)產(chǎn)生很大的打擊。而面對(duì)國(guó)際大舞臺(tái)，許多知名的國(guó)內(nèi)企業(yè)，競(jìng)爭(zhēng)起來(lái)也力不從心。因此，我們說(shuō)振動(dòng)盤(pán)行業(yè)的未來(lái)之路在于與國(guó)際接軌。而實(shí)現(xiàn)與國(guó)際接軌的過(guò)程并不是一蹴而就的。
現(xiàn)在雖然有很多其他類(lèi)型的零件給料器可以利用，但是振動(dòng)盤(pán)給料器是應(yīng)用最為廣泛和最為通用的零件進(jìn)給設(shè)備。本次設(shè)計(jì)可以采用振動(dòng)盤(pán)的方案來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)排序進(jìn)料，操作應(yīng)用也比較簡(jiǎn)單。在自動(dòng)裝配中，當(dāng)考慮到零件給料器時(shí)，必須記住一點(diǎn)：給料器的零件輸出量總是受被進(jìn)給機(jī)器的限制。機(jī)器一般是以嚴(yán)格一致的速率消耗零件。在零件給料器的設(shè)計(jì)與測(cè)試過(guò)程中，當(dāng)給料器沒(méi)有和機(jī)器接在一起時(shí)，常常能方便的觀測(cè)到進(jìn)給速率，在這些條件下的進(jìn)給速率不能低于機(jī)器節(jié)拍。
零件給料器目前一般可以分為：往復(fù)式給料器、回轉(zhuǎn)式給料器、帶式給料器和振動(dòng)式給料器。很明顯，當(dāng)研究對(duì)某個(gè)特殊應(yīng)用的可能選擇的方法時(shí)，零件進(jìn)給的所有姿態(tài)必須考慮。
軸承是一種具有高度互換性的標(biāo)準(zhǔn)部件，它具有摩擦力小，啟動(dòng)容易，潤(rùn)滑簡(jiǎn)單，便于更換等優(yōu)點(diǎn)。在機(jī)械系統(tǒng)中幾乎是不可缺少的部件，作為重要的機(jī)械基礎(chǔ)件，軸承是各種機(jī)械零部件的檢測(cè)中，需要人工把被測(cè)量零件安放在測(cè)試平臺(tái)或轉(zhuǎn)軸上，定好位夾緊以后，再進(jìn)行測(cè)量，這樣既影響了測(cè)量的效率，又增加了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。為了對(duì)以往的進(jìn)料設(shè)備性能有明顯的改進(jìn)，設(shè)計(jì)了一套高效率、自動(dòng)化程度高的自動(dòng)排序進(jìn)料設(shè)備。
1.2 PLC介紹
1.2.1 PLC的基本概念
早期的可編程控制器稱(chēng)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(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，所以將可編程序控制器簡(jiǎn)稱(chēng)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(hù)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(hù)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(hù)程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶(hù)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(hù)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(chēng)為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器。存放應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)器稱(chēng)為用戶(hù)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(hù)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(chēng)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(hù)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(hù)程序執(zhí)行階段，在用戶(hù)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(hù)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(hù)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?！ ≡诔绦驁?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(hù)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(chēng)，但PLC內(nèi)部并非實(shí)體上具有這些硬件，而是以?xún)?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(kāi)關(guān)或傳感器狀態(tài)（1 或0 代表開(kāi)或關(guān)），并將其狀態(tài)寫(xiě)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?xún)?nèi)存中查詢(xún)?nèi)〕?。輸出線圈之運(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(chēng)為PLC之掃描周期，而完成所需的時(shí)間稱(chēng)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(chēng)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(kāi)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(kāi)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(mén)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(hù)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(hù)的數(shù)據(jù)進(jìn)入調(diào)制解調(diào)器調(diào)制后，通過(guò)用戶(hù)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。
1.2.5 PLC的優(yōu)點(diǎn)
1．實(shí)現(xiàn)成本低 由于可以直接利用已有的配電網(wǎng)絡(luò)作為傳輸線路，所以不用進(jìn)行額外布線，從而大大減少了網(wǎng)絡(luò)的投資，降低了成本。2．范圍廣 電力線是覆蓋范圍最廣的網(wǎng)絡(luò)，它的規(guī)模是其他任何網(wǎng)絡(luò)無(wú)法比擬的。PLC可以輕松地滲透到每個(gè)家庭，為互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展創(chuàng)造極大的空間。3．高速率 PLC能夠提供高速的傳輸。目前，其傳輸速率依設(shè)備廠家的不同而4.5M~45Mbps之間。遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于撥號(hào)上網(wǎng)和ISDN，比ADSL更快！足以支持現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)上的各種應(yīng)用。更高速率的PLC產(chǎn)品正在研制之中。4．永遠(yuǎn)在線 PLC屬于"即插即用"，不用煩瑣的撥號(hào)過(guò)程，接入電源就等于接入網(wǎng)絡(luò)！5．便捷 不管在家里的哪個(gè)角落，只要連接到房間內(nèi)的任何電源插座上，就可立即擁有PLC帶來(lái)的高速網(wǎng)絡(luò)享受！
1.3 本章小結(jié)
本章主要對(duì)軸承自動(dòng)分選知識(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 軸承分選的方案
2.1.1 納米測(cè)量技術(shù)
目前機(jī)械加工業(yè)已突破了0.01um的進(jìn)給技術(shù)，0．Olum圓度的加工技術(shù)和納米級(jí)的粗糙度加工技術(shù)。納米級(jí)的加工技術(shù)必然對(duì)軸承檢測(cè)提出更高的要求，已有的儀器檢測(cè)精度已經(jīng)不能滿(mǎn)足制造業(yè)對(duì)產(chǎn)品檢測(cè)的需求。產(chǎn)品精度的縱向延伸同時(shí)也將給國(guó)內(nèi)的儀器制造業(yè)帶來(lái)較大的沖擊，從而迫使軸承儀器的生產(chǎn)企業(yè)加大研發(fā)力度，緊緊跟蹤世界先進(jìn)技術(shù)，將測(cè)量技術(shù)也提升到與納米加工相適應(yīng)的納米測(cè)量。
2.1.2 網(wǎng)絡(luò)儀器的開(kāi)發(fā)應(yīng)用
CAQN(Computer Auto Quality Net)是運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、精密檢測(cè)技術(shù)組建的嶄新的質(zhì)量自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)，是信息時(shí)代的質(zhì)量管理與質(zhì)量控制體系，能夠?qū)崿F(xiàn)質(zhì)量數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集和傳遞，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化質(zhì)量監(jiān)督和管理，實(shí)現(xiàn)以預(yù)防為主的統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制(SPC)。
2.1.3 自動(dòng)排序進(jìn)料設(shè)備
自動(dòng)化送料機(jī)構(gòu)可供散亂的不同型號(hào)軸承經(jīng)過(guò)定向機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)定向排序，然后順序地由送料機(jī)構(gòu)送到下道工序中。這在自動(dòng)化成批大量的生產(chǎn)中顯然是實(shí)用的，它不但可把操作人員從重復(fù)而繁重的勞動(dòng)中解脫出來(lái)，而且對(duì)保證安全生產(chǎn)也是一種行之有效的辦法。
目前，國(guó)內(nèi)擁有大量的裝置，如果把它們能改造成半自動(dòng)或自動(dòng)的裝置，將會(huì)充分發(fā)揮裝置的潛在力量，這是一個(gè)具有重大意義的事情。而在裝置上安裝自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)便是其中一個(gè)主要方面。
軸承是一種具有高度互換性的標(biāo)準(zhǔn)部件，它具有摩擦力小，啟動(dòng)容易，潤(rùn)滑簡(jiǎn)單，便于更換等優(yōu)點(diǎn)。在機(jī)械系統(tǒng)中幾乎是不可缺少的部件，作為重要的機(jī)械基礎(chǔ)件，軸承是各種機(jī)械零部件的檢測(cè)中，需要人工把被測(cè)量零件安放在測(cè)試平臺(tái)或轉(zhuǎn)軸上，定好位夾緊以后，再進(jìn)行測(cè)量，這樣既影響了測(cè)量的效率，又增加了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。為了對(duì)以往的進(jìn)料設(shè)備性能有明顯的改進(jìn)，設(shè)計(jì)了一套高效率、自動(dòng)化程度高的自動(dòng)排序進(jìn)料設(shè)備。
2.2 方案的比較與選擇
通過(guò)對(duì)2.1節(jié)的介紹,我們不難發(fā)現(xiàn)2.1.1的納米測(cè)量技術(shù)在我國(guó)還沒(méi)怎么發(fā)展,起步晚,想想在未來(lái)的社會(huì)一定能夠?qū)崿F(xiàn),但現(xiàn)階段還比較遙遠(yuǎn).2.1.2網(wǎng)絡(luò)儀器的開(kāi)發(fā)技術(shù),聽(tīng)起來(lái)有點(diǎn)懸浮,距離我們也很遙遠(yuǎn)。綜合比較我們選擇方案三,是目前比較合理也切實(shí)可行的一種設(shè)計(jì)方案。為了提高和保證產(chǎn)品的質(zhì)量，生產(chǎn)中對(duì)一些部件按照一定的工藝要求進(jìn)行歸類(lèi)分組是必要的。以軸承的生產(chǎn)為例，要求對(duì)生產(chǎn)中的滾針和滾柱進(jìn)行分選組別，這一工作由軸承滾針?lè)诌x機(jī)來(lái)完成。分選機(jī)的功能是對(duì)工件進(jìn)行連續(xù)測(cè)量，將被測(cè)參數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，再經(jīng)電路放大、邏輯運(yùn)算處理后。控制相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，對(duì)工件實(shí)行自動(dòng)分選。
2.3 本章小結(jié)
本章主要對(duì)軸承自動(dòng)分選幾種進(jìn)行比較和分析,最終我們選取自動(dòng)排序進(jìn)料設(shè)備是目前切實(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 分選機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1自動(dòng)供料排序機(jī)構(gòu)振動(dòng)盤(pán)的設(shè)計(jì)
3.1.1供料機(jī)構(gòu)的任務(wù)基本組成及設(shè)計(jì)要求
供料機(jī)構(gòu)的任務(wù)是把待加工的物品（工件）從存料器（料箱）中分離出來(lái)，按照自動(dòng)機(jī)的加工要求，定量、定時(shí)、定向地送到加工位置。
供料機(jī)構(gòu)主要由四大部分（機(jī)構(gòu)、裝置）組成。
(1) 定時(shí)裝置
定時(shí)裝置主要是按照自動(dòng)機(jī)生產(chǎn)節(jié)拍，使供料機(jī)構(gòu)定時(shí)工作，準(zhǔn)時(shí)供料。在定
時(shí)裝置設(shè)計(jì)中，主要解決工件送料與自動(dòng)機(jī)加工節(jié)奏協(xié)調(diào)一致問(wèn)題。一般由供料機(jī)構(gòu)與相關(guān)的其它機(jī)構(gòu)之間的運(yùn)動(dòng)鏈來(lái)保證，所以供料機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)必須與自動(dòng)機(jī)工作循環(huán)相協(xié)調(diào)。也可以采用獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的供料機(jī)構(gòu)，例如電磁振動(dòng)供料器、供送料機(jī)械手，但要由控制系統(tǒng)或設(shè)計(jì)諸如閘門(mén)等隔離裝置，使供料機(jī)構(gòu)停止或送料。
(2) 定量裝置
定量裝置是根據(jù)自動(dòng)機(jī)加工工藝的要求，在每一個(gè)工作循環(huán)送出規(guī)定數(shù)量的工
件。定量可以分為量（如重量、體積）和數(shù)（如件、個(gè)），例如酒類(lèi)、洗衣粉等物料主要是定量，螺釘、香皂、軸承等主要是定數(shù)，成卷的塑料帶、薄鐵皮、細(xì)鋼棒等物料則是定長(zhǎng)度。設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)供送物料的形、性態(tài)等來(lái)確定。定量裝置往往需要隔離裝置、計(jì)數(shù)機(jī)構(gòu)等來(lái)配合。
（3）定向裝置
保證工件按照工藝加工的方位要求送出。定向送料在單件物品加工中是一個(gè)關(guān)
鍵問(wèn)題。定向機(jī)構(gòu)一般與糾正、剔除機(jī)構(gòu)等配合工作。
（4）其它裝置
例如，定位裝置、隔離裝置、卷料的矯直機(jī)構(gòu)、帶狀料的糾偏調(diào)位機(jī)構(gòu)不符合要求工件的剔除機(jī)構(gòu)、缺料檢測(cè)機(jī)構(gòu)、計(jì)數(shù)機(jī)構(gòu)等等。
定位在自動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)中也是一個(gè)比較重要的問(wèn)題，送料不到位或有偏差都會(huì)影響自動(dòng)機(jī)的正常工作。在設(shè)計(jì)中，可把定位裝置歸到工藝執(zhí)行機(jī)構(gòu)中，也可歸到供料機(jī)構(gòu)中。
任何供料機(jī)構(gòu)必須具有定時(shí)定量裝置，而定向和定量裝置，而定向和其他裝置可根據(jù)工件及加工要求設(shè)置。
供料機(jī)構(gòu)是自動(dòng)機(jī)、自動(dòng)線中的主要工作機(jī)構(gòu)之一，其性能優(yōu)劣及自動(dòng)化程度直接影響到自動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)率、加工質(zhì)量及其勞動(dòng)條件。因此，對(duì)供料機(jī)構(gòu)有如下的一些要求：
1） 根據(jù)自動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)節(jié)拍及工位位置，快速、準(zhǔn)確、可靠地將工件送到位；
2） 供料過(guò)程平穩(wěn)、無(wú)沖擊，不能損傷工件；
3） 適應(yīng)性強(qiáng)，調(diào)整方便；
4） 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠。
3.1.2 振動(dòng)盤(pán)的介紹
振動(dòng)盤(pán)是一種自動(dòng)組裝機(jī)械的輔助設(shè)備，能把各種產(chǎn)品有序排出來(lái)，它可以配合自動(dòng)組裝設(shè)備一起將產(chǎn)品各個(gè)部位組裝起來(lái)成為完整的一個(gè)產(chǎn)品。
自動(dòng)送料振動(dòng)盤(pán)是一種自動(dòng)定向排序的送料設(shè)備,是通過(guò)振動(dòng)將無(wú)序工件自動(dòng)有序定向排列整齊、準(zhǔn)確地輸送到下道工序,有個(gè)脈沖電磁鐵，可以使料斗垂直方向振動(dòng)，由于彈簧片的傾斜，使料斗繞其垂直軸做扭擺振動(dòng)。
振動(dòng)盤(pán)的工作原理：
振動(dòng)盤(pán)料斗下面有個(gè)脈沖電磁鐵，可以使料斗作垂直方向振動(dòng)，由傾斜的彈簧片帶動(dòng)料斗繞其垂直軸做扭擺振動(dòng)。料斗內(nèi)零件，由于受到這種振動(dòng)，而沿螺旋軌道上升，直到送到出料口。 其工作目的是通過(guò)振動(dòng)將無(wú)序工件自動(dòng)有序定向排列整齊、準(zhǔn)確地輸送到下道工序。
振動(dòng)盤(pán)的應(yīng)用行業(yè)：
振動(dòng)盤(pán)廣泛應(yīng)用于電子、五金、塑膠、醫(yī)藥、食品、玩具、文具、日常用品的制造等各個(gè)行業(yè)，是解決工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備供料的必須設(shè)備。振動(dòng)盤(pán)除滿(mǎn)足產(chǎn)品的定向排序外還可用于分選、檢測(cè)、計(jì)數(shù)包裝等，是一種現(xiàn)代化高科技產(chǎn)品。
圖 振動(dòng)盤(pán)
3.2測(cè)量分選區(qū)機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
3.2.1 設(shè)計(jì)的已知條件
假設(shè)待測(cè)量分選的軸承內(nèi)圈型號(hào)： 3208；
GB/T 296-1994 基本尺寸：
圖3.2 3308型軸承
3.2.2 測(cè)量分選區(qū)測(cè)量分選總體方案
利用線陣CCD進(jìn)行目標(biāo)尺寸（含大小、高度、寬度、厚度、直徑等技術(shù)指標(biāo)）測(cè)量是當(dāng)前高精度非接觸測(cè)量以及計(jì)量檢測(cè)領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的技術(shù)手段之一，如對(duì)光纖光纜生產(chǎn)過(guò)程中的直徑測(cè)量與控制、電纜直徑測(cè)量與控制、在線產(chǎn)鋼長(zhǎng)度測(cè)量、紗線粗細(xì)測(cè)量、標(biāo)桿尺寸測(cè)量等等。本文以測(cè)量被測(cè)件的尺寸為例子（大小、高度、寬度、厚度、直徑等指標(biāo)的測(cè)量與此類(lèi)同），詳細(xì)介紹如何根據(jù)測(cè)量所需要的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，如要求被測(cè)精度、被測(cè)件的尺寸范圍（最大值與最小值之差）、被測(cè)目標(biāo)離鏡頭的距離等要求下，如何計(jì)算線陣CCD的安裝位置、如何選取鏡頭（焦距、孔徑等）、如何選取線陣CCD及其測(cè)量控制系統(tǒng)等等。以下主要介紹脈沖計(jì)數(shù)法，其測(cè)量精度為一個(gè)像元。
在本設(shè)計(jì)中，測(cè)量區(qū)包括測(cè)量Ⅰ區(qū)和測(cè)量Ⅱ區(qū)，采用水平軌道作為測(cè)量平臺(tái)，軸承內(nèi)圈的端面和水平軌道平面作為定位面相接觸。水平軌道底部采用空心結(jié)構(gòu)，軌道的寬度比待測(cè)軸承的內(nèi)徑d大，比d稍小，這樣可以保證軸承內(nèi)圈在水平軌道上穩(wěn)定定位。用于檢測(cè)軸承內(nèi)徑的裝置選用線陣CCD測(cè)徑系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由平行光源、成像透鏡、線陣CCD和圖像數(shù)據(jù)采集卡、計(jì)算機(jī)和圖像處理軟件等組成。測(cè)量Ⅰ區(qū)和測(cè)量Ⅱ區(qū)各使用一套線陣CCD測(cè)徑裝置，水平軌道上的軸承放置CCD測(cè)徑裝置的兩個(gè)透鏡之間。測(cè)量Ⅰ區(qū)和測(cè)量Ⅱ區(qū)的平行光源反向，分別測(cè)量軸承的兩端。測(cè)量區(qū)共使用四個(gè)氣缸：兩個(gè)出料氣缸、一個(gè)滑動(dòng)氣缸、一個(gè)撥料氣缸。每個(gè)氣缸的活塞桿伸出端焊接有撥桿。出料氣缸用于將不合格品推移出去，滑動(dòng)氣缸和撥料氣缸配合作用實(shí)現(xiàn)將測(cè)量Ⅰ區(qū)的合格品撥向測(cè)量Ⅱ區(qū)進(jìn)行第二次測(cè)量，并實(shí)現(xiàn)將測(cè)量Ⅱ區(qū)的合格品移出測(cè)量區(qū)。
3.2.3 測(cè)量分選原理
待測(cè)軸承由振動(dòng)盤(pán)自動(dòng)排序進(jìn)料，排好順序的軸承由進(jìn)料氣缸控制，待測(cè)量I區(qū)發(fā)出指令給進(jìn)料氣缸，此時(shí)進(jìn)料氣缸的活塞桿推動(dòng)待測(cè)軸承到達(dá)測(cè)量I區(qū)。經(jīng)過(guò)測(cè)量，如果軸承不合格，由出料氣缸1的活塞桿將軸承內(nèi)圈推到廢品箱里，此時(shí)擋板I壓縮彈簧并打開(kāi)，軸承被推出，彈簧復(fù)位，擋板I關(guān)閉。如果軸承合格，由撥料氣缸帶動(dòng)滑動(dòng)氣缸的撥桿使軸承內(nèi)圈運(yùn)動(dòng)到測(cè)量II區(qū)（此時(shí)進(jìn)料氣缸動(dòng)作，推動(dòng)第二個(gè)待測(cè)軸承到達(dá)測(cè)量I區(qū)），經(jīng)測(cè)量，若軸承不合格，由出料氣缸2動(dòng)作，把不合格品推出；若軸承合格，由撥料氣缸帶動(dòng)滑動(dòng)氣缸的撥桿使合格品運(yùn)動(dòng)到出料軌道上。如此反復(fù)動(dòng)作，依次檢測(cè)出軸承是否合格。本課題主要由振動(dòng)盤(pán)、進(jìn)料氣缸、撥料氣缸、滑動(dòng)氣缸、兩個(gè)出料氣缸、兩套CCD測(cè)徑裝置及機(jī)架組成。
3.2.4 測(cè)量分選區(qū)總體布局示意圖
總體布局示意圖如圖9所示：
圖2.3軸承分選區(qū)示意圖
3.2.5 軸承滑動(dòng)軌道的設(shè)計(jì)
1 軌道材料的選擇
軌道材料應(yīng)選擇耐磨性較高的材料。一般導(dǎo)軌選擇HT200，是一種經(jīng)濟(jì)耐磨的材料。
2 軌道的基本尺寸
因?yàn)榇龣z軸承內(nèi)圈的基本尺寸是：d=40㎜；d=52㎜；外直徑為D=80
B=30.2㎜； m=0.8Kg，所以軌道的寬度定為b=34㎜，軌道壁厚=10㎜
圖2.4 軌道結(jié)構(gòu)
3.2.6 滑動(dòng)氣缸的軌道及輸料槽設(shè)計(jì)
由于撥桿要從軌道上縮回,并隨著撥料氣缸在兩個(gè)測(cè)量區(qū)間移動(dòng),所以滑動(dòng)氣缸整體上要能夠隨著撥料氣缸而滑動(dòng)。
滑動(dòng)氣缸的軌道材料選擇HT200，其平面結(jié)構(gòu)圖如圖所示：
圖2.5 滑動(dòng)氣缸軌道
輸料槽結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖：
圖2.6 輸料槽結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
3.2.7 彈簧的選擇
查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表11-2-2，選取碳素彈簧鋼絲C級(jí)，C級(jí)彈簧鋼絲的強(qiáng)度高，性能好，適用于中等應(yīng)力情況。
彈簧剛度 P′==
單圈剛度 P′==n P′
P′=′
由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表11-2-19 選取彈簧基本尺寸如下：
d=4㎜ 中徑D=24㎜
節(jié)距t=（0.28～0.5）D=0.3524=8㎜
3.3本章小結(jié)
本章主要對(duì)軸承自選機(jī)構(gòu)進(jìn)行深入的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以一種常見(jiàn)的軸承為例子來(lái)進(jìn)行詳細(xì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析與計(jì)算。
第4章 軸承分選機(jī)PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
4.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)
4.1.1 PLC選型依據(jù)
日本OMRON公司是世界上生產(chǎn)可編程序控制器（PC）的著名廠家之一，OMRON的大、中、小、微型機(jī)各具特色各有所長(zhǎng)，在中國(guó)市場(chǎng)上的占有率位居前列，在國(guó)內(nèi)用戶(hù)中享有較高聲譽(yù)。
對(duì)于PC，一般應(yīng)從基本性能、特殊功能及通信聯(lián)網(wǎng)三個(gè)方面考察其性能?；拘阅馨ㄖ噶钕到y(tǒng)、工作速度、控制規(guī)模、程序容量、PC內(nèi)部器件、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器容量等。特殊功能指中斷、A/D、D/A、溫度控制等，模塊式PC的特殊功能是由智能單元完成的。通信聯(lián)網(wǎng)是指PC與各種外設(shè)通信及PC組成各種網(wǎng)絡(luò)，這一功能通常由專(zhuān)用通信板或通信單元完成。
系統(tǒng)采用OMRON C200H模塊式PLC，現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)關(guān)信號(hào)接入24V輸入模塊，指示燈、中間繼電器及電磁鐵線圈由晶體管型輸出模塊控制。選用差動(dòng)式電感傳感器(差動(dòng)式電感傳 感器是把被測(cè)的非電量轉(zhuǎn)換成線圈的互感變化，由兩個(gè)相同的電感線圈和磁路組成，使用時(shí)，一個(gè)線圈的電感量增加，另一個(gè)線圈的電感量減小，形成差動(dòng)形式，以 提高傳感器的靈敏度和線性度)將滾針或滾柱的直徑和長(zhǎng)度的變化轉(zhuǎn)變成電感量變化，再經(jīng)測(cè)量放大電路放大成標(biāo)準(zhǔn)的電壓信號(hào)，接至PLC的模擬量輸入模塊。
該系統(tǒng)總輸入點(diǎn)為:開(kāi)關(guān)量為5點(diǎn)，模擬量為2點(diǎn)，分別采用直流24V的8點(diǎn)輸入模塊IM211和模擬量輸入模塊AD001;輸出點(diǎn)為開(kāi)關(guān)量17點(diǎn)，選用OD411(8點(diǎn))和OD211(12點(diǎn))兩塊晶體管輸出模塊。對(duì)PLC的輸入輸出端子進(jìn)行定義和分配如附表所示。
附表 分選機(jī)PLC控制系統(tǒng)的I/O分配表
4.1.2工作原理
分選機(jī)屬于比較測(cè)量?jī)x器，先以標(biāo)準(zhǔn)尺寸工件定標(biāo)或先校正好測(cè)微儀的放大倍數(shù)，然后以被測(cè)工件與標(biāo)準(zhǔn)工件尺寸進(jìn)行比較，產(chǎn)生直徑尺寸差Δd和長(zhǎng)度尺寸差Δl， 電感測(cè)量頭將Δd和Δl轉(zhuǎn)變?yōu)殡姼胁瞀和ΔL，測(cè)量電路將電感差轉(zhuǎn)變?yōu)?~+10V的電壓信號(hào)Us。信號(hào)經(jīng)PLC模擬量輸入模塊轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量，并根據(jù)工 藝要求，將參數(shù)同標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，控制相應(yīng)料門(mén)電磁鐵。分選的工藝要求如下:
(1) 長(zhǎng)度信號(hào)先與直徑信號(hào)進(jìn)行分選:分選時(shí)，先將滾針的長(zhǎng)度測(cè)量值分為三類(lèi)，即長(zhǎng)度超差件L+、L-和合格件L0，然后再將L0工件按照其直徑大小細(xì)分為超差件D+、D-，合格件D1、D2、…D10，也就是說(shuō)只有長(zhǎng)度合格的工件才進(jìn)行直徑分選。
(2) 組別按尺寸大小，由小到大進(jìn)行排列:長(zhǎng)度按L-、L+、L0，直徑按D-、D1、D2、…D10、D+，從小到大順序排列，以保證工件準(zhǔn)確地落入屬于自己的組別。
4.1.3 PLC控制系統(tǒng)梯形圖的設(shè)計(jì)
1 程序控制的要求
現(xiàn)通過(guò)工件1從送料到落料來(lái)說(shuō)明一個(gè)程序周期的過(guò)程:
(1) 送工件1至測(cè)量平臺(tái)(同時(shí)推落上一工件);
(2) 對(duì)上一工件測(cè)量信號(hào)值清零，該工件對(duì)應(yīng)的落料門(mén)關(guān)閉;
(3) 對(duì)工件1進(jìn)行測(cè)量并鎖存，打開(kāi)相應(yīng)料門(mén)，準(zhǔn)備落料;
(4) 工件2送料，同時(shí)將工件1頂下落料;
(5) 工件3送料，同時(shí)將工件2頂下落料;
(6) 工件1經(jīng)一段時(shí)間落入相應(yīng)料門(mén);
(6) (7)工件2經(jīng)一段時(shí)間落入相應(yīng)料門(mén);
(8) 工件1測(cè)量信號(hào)清零，相應(yīng)料門(mén)關(guān)閉。
2 程序設(shè)計(jì)
(1) 程序的控制流程
PLC程序的控制流程圖如圖1所示:
圖1 控制系統(tǒng)流程圖
(2) 信號(hào)輸入與干擾消除
在輸入的模擬量信號(hào)中，會(huì)含有各種噪聲和干擾。為了準(zhǔn)確地進(jìn)行測(cè)量和控制，必須消除被測(cè)信號(hào)中的隨機(jī)干擾。 PLC的 AD001模塊引入數(shù)字濾波方法，它可根據(jù)用戶(hù)設(shè)定的積分常數(shù)對(duì)多次A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)取算術(shù)平均值，以消除干擾。其中，積分常數(shù)就是A/D轉(zhuǎn)換的次數(shù)，平均 值是將多次A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)之和與積分常數(shù)相除，并忽略計(jì)算結(jié)果中的小數(shù)部分。
設(shè)N為A/D轉(zhuǎn)換次數(shù)，AD001中四路輸入的N值分別預(yù)置在 DM1101-DM1103中。在這里將N取2，所用2路積分常數(shù)預(yù)置在DM1101和DM1102通道中。IR區(qū)中10001-10004分別是第一路 到第四路的求平均值啟動(dòng)位，當(dāng)其被置為“1”時(shí)，則向AD001發(fā)出取平均值的指令，此時(shí)平均值為二進(jìn)制數(shù)。取平均值的梯形如圖2所示:
圖2 取平均值的梯形圖
(3) 數(shù)據(jù)換算
由于A/D轉(zhuǎn)換得到的是標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)，即相對(duì)于傳感器測(cè)量 范圍的相對(duì)百分?jǐn)?shù)，不能直觀地表示過(guò)程被測(cè)量的量綱，因此需要進(jìn)行換算。AD001可根據(jù)用戶(hù)設(shè)定的上下限參數(shù)，將AD轉(zhuǎn)換后的12位二進(jìn)制數(shù)據(jù)換算成4 位十進(jìn)制數(shù)。AD001按下式進(jìn)行換算，并忽略計(jì)算結(jié)果中的小數(shù)部分。
數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換梯形圖如圖3所示，其中兩路的上、下限參數(shù)值分別預(yù)置在DM1110、DM1111和DM1112、DM1113中，參數(shù)值必須是0— 9999的BCD碼數(shù)據(jù)，且兩數(shù)據(jù)之差不大于4000。IR區(qū)中10005、10006分別為第一路、第二路的數(shù)據(jù)換算啟動(dòng)位，當(dāng)其被置為“1”時(shí)，則向 AD001發(fā)出執(zhí)行換算指令。
圖3 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的梯形圖
(4) 數(shù)據(jù)分組
滾針或滾柱的直徑及長(zhǎng)度測(cè)量信號(hào)在轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后，還要同內(nèi)部寄存器中的設(shè)定植進(jìn)行比較，以便進(jìn)行分組，即確定滾針或滾柱應(yīng)屬的組別，并將其歸入該組。
根據(jù)工藝要求，將長(zhǎng)度設(shè)為上限和下限值，分別預(yù)置在DM1110和DM1111中;直徑設(shè)為10組，分別預(yù)置在DM1112到DM1121中。實(shí)際測(cè)量值連續(xù)同設(shè)定植比較，即可確定相應(yīng)組別。長(zhǎng)度比較梯形圖如圖4所示，當(dāng)00103接通時(shí)，將通道DM006中的值同DM1110相比較，如小于設(shè)定下限值，則LE接通，接通00400輸出。如大于 設(shè)定下限值，則同上限值DM1121相比較;如大于上限值，則接通00401輸出。00400和00401使超差門(mén)00311接通輸出。
圖4 長(zhǎng)度測(cè)量值分組梯形圖
在工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化生產(chǎn)線中，有許多參數(shù)(如長(zhǎng)度、直徑、厚度等)需要進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，以便確定產(chǎn)品是否合格或按照參數(shù)值進(jìn)行分類(lèi)處理，利用PLC進(jìn)行控制具有硬件簡(jiǎn)單，易于進(jìn)行程序設(shè)計(jì)和控制流程的修改、運(yùn)行穩(wěn)定、故障率低、分組精度高等優(yōu)點(diǎn)，是一種較為理想的控制方案。
結(jié)束語(yǔ)
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)將近尾聲，感覺(jué)受益匪淺！
通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，不僅把大學(xué)所學(xué)到的理論知識(shí)很好的運(yùn)用到畢業(yè)設(shè)計(jì)中，而且培養(yǎng)了自己認(rèn)真思考的能力，在處理問(wèn)題時(shí)有了新的認(rèn)識(shí)和方法，并加強(qiáng)了和同學(xué)之間進(jìn)行探討和解決問(wèn)題的能力。
通過(guò)對(duì)專(zhuān)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，我做的是全自動(dòng)軸承分選裝置整體設(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(lèi)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(mǎn)意的結(jié)果。
致謝
在我進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我的老師和同學(xué)們給了我很大的幫助，這里我向他們表示誠(chéng)摯的敬意。
首先，我要感謝指導(dǎo)教師XX老師，通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)他教會(huì)了我如何去設(shè)計(jì)，怎么去設(shè)計(jì)，以及在最初構(gòu)思時(shí)，應(yīng)該注意的各種問(wèn)題。他嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的態(tài)度、不辭辛勞指導(dǎo)我做畢業(yè)設(shè)計(jì)，嚴(yán)于律己，寬以待人的為人都給我留下了深深的印象。他的熱情，他的執(zhí)著，更是讓我終身難忘。這一切將對(duì)我以后的學(xué)習(xí)和工作有很大的幫助。我還要感謝進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)中期檢查的各位領(lǐng)導(dǎo)和機(jī)械工程系的其他老師，他們及時(shí)的給我指出了畢業(yè)設(shè)計(jì)當(dāng)中的不足，并且給予我很多完成設(shè)計(jì)的便利條件。
在各位老師和同學(xué)的大力幫助下，才使我的畢業(yè)設(shè)計(jì)得以完成。最后，再次對(duì)他們給予我的幫助，表示衷心的感謝！并對(duì)論文審閱老師的辛勤勞動(dòng)表示敬意。
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