分選設(shè)備的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書

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1、 前 言 我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目是：分選設(shè)備的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。它是一個(gè)機(jī)電一體化系統(tǒng)，包括了三個(gè)部分的內(nèi)容：機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動部分、PLC系統(tǒng)的控制部分和組態(tài)軟件的監(jiān)控部分。 自從我國加入WTO以后，物流產(chǎn)業(yè)得到了迅猛的發(fā)展，流通產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)代化與國際化已是大勢所趨，物流裝卸機(jī)械是實(shí)現(xiàn)貨物位移的重要手段，物流輸送的機(jī)械化、自動化、智能化必將加速現(xiàn)代物流技術(shù)的高速發(fā)展；同時(shí)隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，機(jī)械制造技術(shù)的水平在不斷的提高，特別是隨著機(jī)電一體化技術(shù)、計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)今世界機(jī)械制造業(yè)將進(jìn)入全盤自動化的時(shí)代。 UG（Unigraphics）是當(dāng)前世界上最先進(jìn)和緊密集成的、面向制

2、造行業(yè)的CAID/CAD/CAE/CAM高端軟件,作為一個(gè)集成的全面產(chǎn)品工程解決方案，UG軟件被許多世界領(lǐng)先的制造商用來從事概念設(shè)計(jì)、工業(yè)設(shè)計(jì)、詳細(xì)的機(jī)械設(shè)計(jì)以及工程仿真等領(lǐng)域,自從UG進(jìn)入中國市場以來，發(fā)展迅速，已經(jīng)成為中國航天航空、汽車、機(jī)械、計(jì)算機(jī)及外設(shè)、家用電器等領(lǐng)域的首選軟件；PLC全稱Programmable Logic Controller，即可編程邏輯控制器，是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)和通訊技術(shù)而發(fā)展起來的一種新型工業(yè)控制裝置。它具有可靠性高、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、靈活通用、使用方便、維護(hù)簡單等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛用于工業(yè)過程和位置的自動控制中；MCGS是一套用于快速構(gòu)

3、造和生成計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件，為用戶提供了解決實(shí)際工程問題的完整方案和開發(fā)平臺，能夠完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)處理、報(bào)警和安全機(jī)制、流程控制、動畫顯示、趨勢曲線和報(bào)表輸出以及企業(yè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)等功能。通過一系列的軟件控制，人類的生產(chǎn)活動將會變得更加的安全、高效。 在本次設(shè)計(jì)中，綜合運(yùn)用了本學(xué)科的基本理論、專業(yè)知識和基本技能，提高了自己分析與解決實(shí)際問題的能力。 本設(shè)計(jì)涉及的知識面廣、內(nèi)容多，在設(shè)計(jì)過程中，由于設(shè)計(jì)者的水平和資料有限，加之任務(wù)較多，設(shè)計(jì)中有不少不妥和錯(cuò)誤之處，敬請老師批評指正。

4、 編者 2006年6月 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。 作 者 簽 名：　　 　

5、　　日　 期：　　 　 　　  指導(dǎo)教師簽名：　　 　 　　 日　　期：　　 　 　　 使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝　⒖s印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。 作者簽名：　　 　 　　 日　 期：　　 　 　　  學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所

6、呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)　　 　 　大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描

7、等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 指導(dǎo)教師評閱書 指導(dǎo)教師評價(jià)： 一、撰寫（設(shè)計(jì)）過程 1、學(xué)生在論文（設(shè)計(jì)）過程中的治學(xué)態(tài)度、工作精神 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、學(xué)生掌握專業(yè)知識、技能的扎實(shí)程度 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識和專業(yè)技能分析和解決問題的能力 □ 優(yōu) □ 良

8、 □ 中 □ 及格 □ 不及格 4、研究方法的科學(xué)性；技術(shù)線路的可行性；設(shè)計(jì)方案的合理性 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 5、完成畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）期間的出勤情況 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量 1、論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、是否完成指定的論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂及附件）？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □

9、不及格 三、論文（設(shè)計(jì)）水平 1、論文（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問題的指導(dǎo)意義 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、論文的觀念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、論文（設(shè)計(jì)說明書）所體現(xiàn)的整體水平 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 建議成績：□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所選等級前的□內(nèi)畫“√”） 指導(dǎo)教師： （簽名） 單位：

10、 （蓋章） 年 月 日 評閱教師評閱書 評閱教師評價(jià)： 一、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量 1、論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、是否完成指定的論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂及附件）？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、論文（設(shè)計(jì)）水平 1、論文（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問題的指導(dǎo)意義 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、論文的觀念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)

11、意？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、論文（設(shè)計(jì)說明書）所體現(xiàn)的整體水平 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 建議成績：□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所選等級前的□內(nèi)畫“√”） 評閱教師： （簽名） 單位： （蓋章） 年 月 日 教研室（或答辯小組）及教學(xué)系意見 教研室（或答辯小組）評價(jià)： 一、答辯過程 1、畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的基本要點(diǎn)和見解的敘述情況 □ 優(yōu)

12、 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、對答辯問題的反應(yīng)、理解、表達(dá)情況 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、學(xué)生答辯過程中的精神狀態(tài) □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量 1、論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、是否完成指定的論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂及附件）？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 三、論文

13、（設(shè)計(jì)）水平 1、論文（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問題的指導(dǎo)意義 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、論文的觀念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、論文（設(shè)計(jì)說明書）所體現(xiàn)的整體水平 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 評定成績：□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所選等級前的□內(nèi)畫“√”） 教研室主任（或答辯小組組長）： （簽名） 年

14、 月 日 教學(xué)系意見： 系主任： （簽名） 年 月 日 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第一章 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù) 1.1設(shè)計(jì)任務(wù)分析 機(jī)械運(yùn)動 部件 PLC MCGS 組態(tài)監(jiān)控軟件 輸出信號 （控制運(yùn)動） 輸入信號 輸出信號 （監(jiān)控運(yùn)動） 這次我們所作的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目是：分選設(shè)備的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。此分選系統(tǒng)的機(jī)械運(yùn)動部分由PLC控制以實(shí)現(xiàn)自動識別和分選物料，同時(shí)用MCGS組態(tài)軟件仿真并監(jiān)視分選系統(tǒng)的機(jī)械運(yùn)動。此分選系統(tǒng)主要由三個(gè)部分組成：機(jī)械運(yùn)動、PLC控制、MCGS監(jiān)控。它們之間的相互關(guān)

15、系如圖1-1所示： 圖 1-1 1.2 設(shè)計(jì)任務(wù)內(nèi)容 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)的主要內(nèi)容如圖1-2所示 MCGS監(jiān)控調(diào)試 PLC程序調(diào)試 監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)庫處理和采集 運(yùn)行策略程序編寫 監(jiān)控界面設(shè)計(jì)制作 PLC控制 梯形圖設(shè)計(jì) 控制流程圖設(shè)計(jì) PLC端子圖確定 模型調(diào)試 模型裝配 模型零部件設(shè)計(jì)制作 模型結(jié)構(gòu)方案確定 監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) PLC程序設(shè)計(jì) 模型設(shè)計(jì)制作 分選設(shè)備的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 圖1-2 由圖1-2可以看出模型、PLC和MCGS之間的相互關(guān)系：當(dāng)模型裝配好之后需要調(diào)試，查看大小

16、齒輪嚙合是否正常，運(yùn)動是否平穩(wěn)，兩個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速是否合適以及6個(gè)接近開關(guān)能否感應(yīng)到鐵片；PLC程序編寫好之后首先需要進(jìn)行程序調(diào)試，查看程序本身是否正確，再和模型連接調(diào)試，查看模型是否能按控制要求分選物料；MCGS監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)好之后需要先進(jìn)行仿真調(diào)試，測試仿真效果，再和PLC連接進(jìn)行監(jiān)控調(diào)試，測試PLC和MCGS之間的信號傳遞是否順暢，最后需要將模型、PLC、MCGS三者連接起來進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，使模型的機(jī)械運(yùn)動、PLC控制和MCGS監(jiān)控三者之間實(shí)現(xiàn)同步。 1.3 相關(guān)軟件應(yīng)用 1.模型設(shè)計(jì)所需軟件 模型的設(shè)計(jì)中需要使用的是三維制圖軟件UG。UG是當(dāng)前世界上最先進(jìn)和緊密集成的、面向制造行業(yè)的

17、CAID/CAD/CAE/CAM高端軟件。作為一個(gè)集成的全面產(chǎn)品工程解決方案，UG軟件被許多世界領(lǐng)先的制造商用來從事概念設(shè)計(jì)、工業(yè)設(shè)計(jì)、詳細(xì)的機(jī)械設(shè)計(jì)以及工程仿真等領(lǐng)域。UG更快地遞交產(chǎn)品到市場；使復(fù)雜產(chǎn)品的設(shè)計(jì)簡化；減少產(chǎn)品成本和增加企業(yè)的競爭實(shí)力。自從UG進(jìn)入中國市場以來，發(fā)展迅速，已經(jīng)成為中國航天航空、汽車、機(jī)械、計(jì)算機(jī)及外設(shè)、家用電器等領(lǐng)域的首選軟件。在模型設(shè)計(jì)中，我將學(xué)習(xí)使用UG設(shè)計(jì)和裝配零件，作出模型和零件三維圖，并將三維圖轉(zhuǎn)換成工程圖。 2.PLC程序設(shè)計(jì)所需軟件 PLC程序設(shè)計(jì)主要用到的軟件有AutoCAD2004和西門子編程軟件STEP-7。使用AutoCAD2004制作

18、PLC端子圖、主電路圖和控制流程圖；我們所使用的PLC是西門子S7-200，所以必須使用西門子編程軟件STEP-7編寫控制梯形圖。 3.監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)所需軟件 監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)中用到的軟件有：Photoshop CS、Flash和MCGS。MCGS用于監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，它是工業(yè)組態(tài)軟件，具有遠(yuǎn)程監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、過程控制等強(qiáng)大功能，在自動化系統(tǒng)中占據(jù)主力軍的位置，逐漸成為工業(yè)自動化系統(tǒng)中的靈魂。它具有適應(yīng)性強(qiáng)、開放性好、易于擴(kuò)展、經(jīng)濟(jì)、開發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)；在MCGS制作的監(jiān)控系統(tǒng)中需要9段AVI格式的動畫和兩張背景圖片，所以需要學(xué)習(xí)使用Flash制作動畫和學(xué)習(xí)使用 Photoshop處理背景

19、圖片。 1.4 設(shè)計(jì)任務(wù)難點(diǎn) 1.任務(wù)量大 不僅要設(shè)計(jì)機(jī)械運(yùn)動部件，還要設(shè)計(jì)控制程序和監(jiān)控系統(tǒng)。機(jī)械運(yùn)動部件設(shè)計(jì)包括三維圖和工程圖的制作，還有后期要到工廠加工出模型；PLC控制程序的編寫包括：PLC程序編寫，設(shè)備調(diào)試；MCGS監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括界面設(shè)計(jì)，運(yùn)行策略編寫；三者之間還要相互連接調(diào)試，以保持機(jī)械運(yùn)動和監(jiān)控運(yùn)行的協(xié)調(diào)性。 2.運(yùn)用到的軟件多 a. 三維制圖軟件Unigraphics NX 3.0 b. 二維制圖軟件AutoCAD 2004 c. 西門子編程軟件STEP-7 d. 圖象處理軟件Photoshop e. 動畫制作軟件Flash f. 工控組態(tài)軟件MCGS

20、3.三個(gè)部分的難點(diǎn) a. 模型的裝配調(diào)試 b. PLC控制梯形圖設(shè)計(jì) c. 監(jiān)控窗口設(shè)計(jì) 第二章 模型設(shè)計(jì)制作 2.1 模型結(jié)構(gòu)方案確定 2.1.1 系統(tǒng)控制要求 系統(tǒng)采用PLC控制模型的運(yùn)動，使模型能夠?qū)崿F(xiàn)手動復(fù)位和自動控制兩種控制方式。 1.手動復(fù)位 通過選擇開關(guān)（SA）選擇手動復(fù)位（鎖住自動控制），按下點(diǎn)動按鈕（SB1），使繼電器（KA3）得電，控制撥料電機(jī)正轉(zhuǎn)，帶動撥料桿正轉(zhuǎn)，當(dāng)撥料桿復(fù)位時(shí)，松開點(diǎn)動按鈕（SB1），撥料電機(jī)停止轉(zhuǎn)動；按下點(diǎn)動按鈕（SB2）使繼電器（KA1）得電，控制轉(zhuǎn)盤電機(jī)正轉(zhuǎn)，帶動轉(zhuǎn)盤正轉(zhuǎn)，當(dāng)轉(zhuǎn)盤復(fù)位時(shí)，轉(zhuǎn)盤電機(jī)停止

21、轉(zhuǎn)動，松開點(diǎn)動按鈕（SB2）； 2.自動控制 當(dāng)系統(tǒng)復(fù)位后，將選擇開關(guān)（SA）撥到自動控制（鎖住手動復(fù)位），按下啟動按鈕（SB3），系統(tǒng)按照PLC控制要求自動分選物料，當(dāng)按下停止按鈕（SB4），系統(tǒng)立即停止運(yùn)動。 圖2-1：模型裝配圖 1、底撐；2、底板；3、滑道；4、主軸承座；5、齒圈；6、端蓋；7、料隔板； 8、撥料桿；9、撥料桿軸；10、撥料套；11、蓋板支撐；12、蓋板；13、小齒輪；14、齒輪軸；15、隔套；16、小軸承座；17、傳感器架；18、料斗；19、底板。 2.1.2 系統(tǒng)工作原理 如圖2-1所示，所要分選的物料放在料斗（18）中，在物料掉入轉(zhuǎn)盤之前，通過料斗（1

22、8）后面的兩個(gè)接近開關(guān)（SQ1、SQ2）識別物料類別，確定物料將要通過的滑道（當(dāng)SQ1=0，SQ2=1時(shí)選擇滑道1；當(dāng)SQ1=1，SQ2=0時(shí)選擇滑道2；當(dāng)SQ1=1，SQ2=1時(shí)選擇滑道3）；當(dāng)小齒輪（13）在轉(zhuǎn)盤電機(jī)的帶動下轉(zhuǎn)動時(shí)，帶動大齒輪（5）轉(zhuǎn)動，從而使轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動。當(dāng)蓋板（12）的矩形槽轉(zhuǎn)到料斗（18）的正下方時(shí)，觸發(fā)接近開關(guān)（SQ3）而停止轉(zhuǎn)動，料斗中的物料掉入槽中；經(jīng)過一秒鐘的定時(shí)，轉(zhuǎn)盤將逆時(shí)針轉(zhuǎn)動，當(dāng)轉(zhuǎn)到剛剛選擇的滑道時(shí)，觸發(fā)接近開關(guān)而停止（滑道1處接近開關(guān)是SQ5；滑道2處接近開關(guān)是SQ6；滑道3處接近開關(guān)是SQ7），同時(shí)觸發(fā)撥料電機(jī)轉(zhuǎn)動，帶動撥料桿（8）正轉(zhuǎn)將物料推入指定的滑

23、道。當(dāng)撥料桿（8）轉(zhuǎn)一圈復(fù)位時(shí)，觸發(fā)轉(zhuǎn)盤電機(jī)反轉(zhuǎn)，帶動蓋板（18）反轉(zhuǎn)，當(dāng)觸發(fā)接近開關(guān)（SQ3）時(shí)，轉(zhuǎn)盤電機(jī)停止轉(zhuǎn)動；這時(shí)蓋板的矩形槽剛好在料斗的正下方，于是物料通過蓋板上的矩形槽掉入轉(zhuǎn)盤中，為下一個(gè)物料的分選做好準(zhǔn)備。當(dāng)料斗中的物料被分選完時(shí)，蓋板停止在滑道1或滑道2或滑道3，這時(shí)只要在料斗中放入物料，轉(zhuǎn)盤就會自動返回，繼續(xù)分選物料。 2.1.3 方案確定 根據(jù)對系統(tǒng)的控制要求和工作原理的分析和研究，在對多種方案進(jìn)行研究比較后，最終選擇了如圖2-2的模型結(jié)構(gòu)方案。模型所需用到的標(biāo)準(zhǔn)件如下： 1、滾動軸承，GB/T276-94 6010 2、滾動軸承， 3、擋圈，GB893-86

24、80 4、擋圈，GB894-86 50 圖2-2：分選系統(tǒng)模型 2.2 模型零部件設(shè)計(jì)制作 在模型結(jié)構(gòu)方案確定之后，就開始設(shè)計(jì)模型零部件了，在這部分主要用到的軟件是UG3.0。得益于UG3.0，使我們的設(shè)計(jì)變得更快捷、更簡單，即使是很復(fù)雜的零件也能夠輕松地設(shè)計(jì)出來。我們只要花費(fèi)很

25、少的時(shí)間和精力，就能夠清楚模型的結(jié)構(gòu)和裝配關(guān)系。 2.2.1 底撐（01）設(shè)計(jì)制作 底撐裝配在底板（19）上面，主要是用來支撐整個(gè)模型并為電機(jī)的安裝留出足夠的空間。對底撐的要求不高，使用的材料為板金噴塑，數(shù)量為2。如圖2-3： 底撐上8個(gè)孔的直徑為4.5毫米 圖2-3：底撐三維圖 2.2.2 底板（02）設(shè)計(jì)制作 底板（02）固定在底成撐（01）的上面，作用主要是放置主軸承座、小軸承座及傳感器架。由于大、小齒輪之間要求較精確的嚙合，對兩個(gè)軸承座的中心距要求較高，所以對底板上兩個(gè)圓糟之間的中心距要求較高。底板采用的材料是鋁合金，數(shù)量為1。如圖2-4： 圖中箭頭1所指的圓槽和小軸承

26、座配合，箭頭2所指的圓槽和主軸承座配合，槽深2毫米，中心距為650.1毫米。箭頭3所指的5個(gè)螺紋孔為M4，用來定位傳感器架。 圖2-4：底板三維圖

27、

28、 2.2.3 滑道（03）設(shè)計(jì)制作 滑道有三個(gè)過道，作用是讓三種不同的物料通過，從而達(dá)到分選物料的目的，對滑道的要求不高。使用的材料為板金噴塑，數(shù)量為1。如圖2-5.1： 圖2-5.1：滑道三維圖 由于滑道的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以加工，因此工廠里加工出來的滑道和圖中的滑道相差較大，幾乎不能使用，所以我用有機(jī)玻璃自制了一個(gè)簡易的滑道。如圖2-5.2： 圖2-5.2：自制滑道 2.2.4 主軸承座（04）設(shè)計(jì)

29、制作 主軸承座的作用是支撐滾動軸承，再由滾動軸承支撐轉(zhuǎn)盤，以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動。主軸承座的材料為鋁合金，數(shù)量為1。如圖2-6： 圖中箭頭1所指的圓柱面直徑為50，和國標(biāo)為GB/T276-94 6010的滾動軸承的內(nèi)徑配合，箭頭2所指的臺階用于滾動軸承的定位 主軸承座需要和底板（02）上箭頭2所指的槽配合，但工廠里加工的配合尺寸略大，難以安裝。用螺釘擰緊之后，就不能拆卸了。 圖2-6：主軸承座三維圖 2.2.5 大齒輪（05）設(shè)計(jì)制作 大齒輪由小齒輪帶動以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動，材料為尼龍，數(shù)量為1，模數(shù)為1，齒數(shù)為110，齒形角為20度，精度為8級，要求較高。如圖2-7：

30、 圖中箭頭1所指的圓柱面上需要粘貼小鐵片，這樣接近開關(guān)可以通過感應(yīng)鐵片，將信號傳遞給PLC，通過PLC控制轉(zhuǎn)盤的定位。圖中箭頭2所指的圓柱面和國標(biāo)為GB/T276-94 6010的滾動軸承的外徑配合。 圖2-7：齒輪三維圖 2.2.6 端蓋（06）設(shè)計(jì)制作 端蓋的作用是帶動蓋板轉(zhuǎn)動，使用的材料是鋁合金，數(shù)量為1，如圖2-8： 通過圖中箭頭1所指的4個(gè)4.5的孔將端蓋固定在大齒輪上，圖中箭頭2所指的臺階由滾動軸承支撐。 圖2-8：端蓋三維圖 2.2.7 隔料板（07）設(shè)計(jì)制作 隔料板的作用是運(yùn)送物料和支撐蓋板，材料是板金噴塑，數(shù)量為1。如

31、圖2-9： 通過圖中箭頭1所指的4個(gè)孔將隔料板固定在端蓋上，物料落入隔料板內(nèi)，當(dāng)撥料桿轉(zhuǎn)動經(jīng)過箭頭2所指的間隙時(shí)，將物料推出隔料板 圖2-9：料隔板三維圖 2.2.8 撥料桿（08）設(shè)計(jì)制作 撥料桿的作用是通過旋轉(zhuǎn)將物料從隔料板內(nèi)推入滑道，制作材料是有機(jī)玻璃，數(shù)量為1。如圖2-10： 撥料桿上孔的直徑是6，但工廠里加工的是4，所以要用銼刀將孔銼到6毫米。 圖2-10：撥料桿三維圖 2.2.9 撥料桿軸（09）設(shè)計(jì)制作 撥料桿軸由撥料電機(jī)帶動正轉(zhuǎn)，從而使撥料桿轉(zhuǎn)動，使用的材料是A3，數(shù)量為1。如圖2-11： 圖中箭頭2所指的孔和電機(jī)軸配合，箭頭1所指的孔為M3，用于軸和電機(jī)的連

32、接；箭頭3所指的表面上有M6的螺紋，用于安裝撥料桿。 圖2-11：撥料桿軸三維圖 2.2.10 撥料套（10）設(shè)計(jì)制作 撥料套主要是用來固定撥料桿軸的頂端，以保持撥料桿軸的垂直度，制作材料是鋁合金，數(shù)量為1。如圖2-12： 圖2-12：撥料套三維圖 2.2.11 蓋板支撐（11）設(shè)計(jì)制作 蓋板支撐的作用是固定和支撐蓋板，制作材料是黃銅，數(shù)量為1。如圖2-13： 圖2-13：蓋板支撐三維圖 2.2.12 蓋板（12）設(shè)計(jì)制作 蓋板的作用是托住物料，當(dāng)蓋板的矩形槽轉(zhuǎn)動到料斗正下方時(shí)，物料通過蓋板上的矩形槽落入轉(zhuǎn)盤。制作材料是有機(jī)玻璃

33、，數(shù)量為1。如圖2-14： 圖2-14：蓋板三維圖 工廠里加工了三塊蓋板，但其中有一塊缺圖中箭頭1所指的孔，我們用電烙鐵在上面烙了個(gè)孔，然后用銼刀將孔銼到10；另外兩塊沒有箭頭2所指的矩形槽，同樣使用電烙鐵將多余的材料去除，然后用銼刀修整。 2.2.13 小齒輪（13）設(shè)計(jì)制作 小齒輪由轉(zhuǎn)盤電機(jī)帶動，將轉(zhuǎn)動傳遞給大齒輪，從而帶動轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動。制作材料為A3，數(shù)量為1，模數(shù)為1，齒數(shù)為20，齒形角為20度。如圖2-15： 圖2-15：小齒輪三維圖 工廠里加工的小齒輪沒有圖中箭頭2所指的臺階，給后面的模型裝配添加了難度，圖中箭頭1所指的孔為8，和齒輪軸（14）配合。 2.2.14 齒輪軸

34、（14）設(shè)計(jì)制作 齒輪軸由轉(zhuǎn)盤電機(jī)帶動，將轉(zhuǎn)動傳遞給小齒輪，制作材料是A3，數(shù)量為1。如圖2-16： 圖中箭頭1所指的孔為M3，用于小齒輪和齒輪軸的連接，箭頭2所指的圓柱面為8，和兩個(gè)的滾動軸承配合。 圖2-16：齒輪軸三維圖 2.2.15 隔套（15）設(shè)計(jì)制作 隔套用于兩個(gè)（）滾動軸承的定位和固定，制作材料是鋁合金，數(shù)量為1。如圖2-17： 圖2-17：隔套三維圖 2.2.16 小軸承座（16）設(shè)計(jì)制作 小軸承座的作用是定位小齒輪軸和小齒輪，制作材料是鋁合金，數(shù)量為1。如圖2-18： 圖2-18：小軸承座三維圖 2.2.17 傳感器架（17）設(shè)計(jì)

35、制作 傳感器架是為了安裝接近開關(guān)和料斗而設(shè)計(jì)的，制作材料是板金噴塑，數(shù)量為1。如圖2-19： 工廠里加工的傳感器架缺少圖中箭頭1所指的一個(gè)腰孔，而且圖中箭頭2所指的定位孔加工也不準(zhǔn)，不能夠固定在底板（02）上，所以必須重新加工定位孔，添加腰孔。在加工腰孔時(shí)，需要先在傳感器架上將腰孔的位置標(biāo)出來，然后在所標(biāo)的位置上鉆兩個(gè)孔，再用銼刀銼成腰形。腰孔是用來安裝接近開關(guān)的，之所以設(shè)計(jì)成腰形，是為了便于調(diào)節(jié)接近開關(guān)的位置。 圖2-19：傳感器架三維圖 2.2.18 料斗（18）設(shè)計(jì)制作 料斗的作用是盛放將要被分選的物料，相當(dāng)于一個(gè)倉庫，后面的兩個(gè)矩形孔是為接近開關(guān)感應(yīng)物料開的，通過零件上的

36、4個(gè)孔固定在傳感器架上，制作材料是板金噴塑，數(shù)量為1。如圖2-20： 圖2-20：料斗三維圖 2.2.19 底板（19）設(shè)計(jì)制作 底板（19）的作用主要是安放整個(gè)模型和滑道，制作材料是塑料，數(shù)量為1，如圖2-21： 圖2-21：底板三維圖 這個(gè)零件工廠沒有加工，我使用白色有機(jī)玻璃自制了一塊。 2.2.20 底撐設(shè)計(jì)過程 以上零件三維圖是用UG設(shè)計(jì)制作的，有些零件設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，如滑道和傳感器架；有些零件設(shè)計(jì)比較簡單，如底撐和底板。在這里我就以底撐為例介紹零件的制作過程和UG的操作方法。 首先打開UG，點(diǎn)擊圖2-

37、22中箭頭1所指的Application,在下拉菜單中選擇Modeling，進(jìn)入建模狀態(tài)；點(diǎn)擊箭頭2所指的Block，出現(xiàn)右上角的對話框；在箭頭3所指的空格里輸入長方體的長、寬、高，點(diǎn)擊確定出現(xiàn)圖中所示的長方體； 圖2-22：底撐制圖1 再點(diǎn)擊圖2-23中箭頭1所指的Hollow,出現(xiàn)右邊的對話框，選擇需要去除的表面，然后在箭頭2所指的空格里輸入板厚，點(diǎn)擊確定就可以得到圖2-23中的模型了； 圖2-23：底撐制圖2 再點(diǎn)擊圖2-24中箭頭1所指的Hole，出現(xiàn)右邊的對話框，在箭頭2所指的空格里輸入孔的直徑、深度、頂角，選擇放置面，建立圖2-24中箭頭3所指的一對孔； 圖

38、2-24：UG制圖3 再點(diǎn)擊圖2-25中箭頭1所指的Instance Feature,選擇矩形陣列，出現(xiàn)右邊的對話框，在箭頭2所指的空格里輸入?yún)?shù)，就可以由圖中箭頭3所指的一對孔陣列出另外三對孔。這樣底撐就制作好了。 圖2-25：底撐制圖4 2.3 電氣元件確定和購置 根據(jù)控制要求可知，需要購置的電氣元件有選擇開關(guān)（SA）1個(gè)、按鈕（SB）4個(gè)、接近開關(guān)（SQ）6個(gè)、指示燈6個(gè)、繼電器3個(gè)、電機(jī)2個(gè)等。購置選擇開關(guān)時(shí)要注意它的尺寸大小；購置按鈕時(shí)需要考慮按鈕的大小、顏色以及是否帶鎖，我們所使用的4個(gè)按鈕都是不帶鎖的，兩個(gè)點(diǎn)動按鈕為黃色，啟動按鈕為綠色，停止按鈕為紅色；購買接近開關(guān)時(shí)

39、要看它的工作電壓范圍是否滿足要求，是常開還是常閉，工作電流，以及感應(yīng)距離等，我們使用的接近開關(guān)是常開的，感應(yīng)距離是2毫米，工作電壓10-30伏；購買繼電器時(shí)要看它的工作電壓和觸點(diǎn)對數(shù)，由于我們只有12伏的電源，而且電機(jī)的電壓也是12伏，所以我們之前購買的24伏的繼電器就不能用，后來重新購買了三個(gè)12伏的繼電器；購買電機(jī)要看它的轉(zhuǎn)速和工作電壓，我們所使用的轉(zhuǎn)盤電機(jī)是30轉(zhuǎn)每分鐘，由于大小齒輪的減速作用，轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速是5轉(zhuǎn)每分鐘，撥料電機(jī)是7轉(zhuǎn)每分鐘，電機(jī)轉(zhuǎn)速選這么低是為了減小轉(zhuǎn)盤的慣性作用，使接近開關(guān)能夠成功及時(shí)地感應(yīng)到信號，實(shí)現(xiàn)PLC的實(shí)時(shí)控制。 2.4 控制板及支架設(shè)計(jì)制作 控制板是控

40、制系統(tǒng)的一部分，是操作者的操作平臺。控制面板上需要放置指示燈、按鈕、繼電器和PLC以及他們的端子，以便于操作者接線操作。為了將來拆卸方便，控制板分成兩塊制作，一塊用于放置PLC輸入/輸出端子的接插件，如圖2-26；另一塊放置按鈕、指示燈和繼電器以及它們端子的接插件，如圖2-27。兩塊控制板上的各種大小的孔的尺寸都是根據(jù)實(shí)物測量出來的，方便以后電氣元件的安裝。 圖2-26：控制板1 圖2-27：控制板2 控制板制作好之后還需要設(shè)計(jì)支架來放置控制板，以及為控制板下面的走線留出空間；還要能夠放置PLC。根據(jù)以上考慮，設(shè)計(jì)出來的支架如圖2-28， 控制板和支架的裝配圖如圖2-29。 圖2-2

41、8中箭頭1所指的缺口用于模型上的電機(jī)和接近開關(guān)和控制板的接線。箭頭2所指的兩條槽是用于PLC輸入/輸出端子和控制板上的接插件的連接 圖2-28：支架 圖2-29：控制板和支架裝配圖 2.5 模型裝配和電氣元件安裝 在所有的零件和電氣元件都準(zhǔn)備好之后就開始模型的裝配和電氣元件的安裝了。這部分是模型制作中的難點(diǎn)，因?yàn)槲覀內(nèi)鄙俨牧虾凸ぞ?，即使是很簡單的零件加工和修改，也會花費(fèi)我們大量的時(shí)間和精力。 2.5.1 模型裝配 在零件加工出來之前，我已經(jīng)在UG中裝配過模型了，所以對模型的結(jié)構(gòu)和零件之間的裝配關(guān)系十分清楚，為以后的實(shí)物裝配作好準(zhǔn)備。 由于工廠中加工的一部分零件有錯(cuò)誤，一部分零

42、件精度不符合要求，這給模型的裝配帶來了很大的難度，在這里我只介紹裝配中遇到的最主要的問題，其他的裝配問題就不一一介紹了。 圖2-30：局部裝配圖 模型中有一個(gè)最重要的零件——小齒輪，由于小齒輪上的臺階沒有加工出來，這就給我們的模型裝配添加了難度。如果沒有這個(gè)臺階，圖2-30中箭頭1所指的小齒輪的下表面就會和圖中箭頭2所指的小軸承座的上表面接觸，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動帶動小齒輪轉(zhuǎn)動時(shí)，這兩個(gè)表面就會產(chǎn)生摩擦，使電機(jī)停止轉(zhuǎn)動。為了解決這個(gè)問題，需要一個(gè)內(nèi)徑為8毫米，外徑為11毫米，高為4毫米的墊圈充當(dāng)齒輪上缺少的臺階， 但是添加了這個(gè)墊圈之后，使得小齒輪的裝配位置比原來高了，使得圖2-30中箭頭3所

43、指的小齒輪的上表面和箭頭4所指的端蓋的下表面接觸，這樣就影響了它和大齒輪的配合。為了能使大小齒輪配合，必須將大齒輪的裝配位置也提高。大齒輪是由軸承支撐的，所以必須提高軸承的位置，因此我們需要一個(gè)外徑為60毫米，內(nèi)徑為50毫米，高為2毫米的墊圈。 由于底板（02）上兩個(gè)圓槽之間的中心距加工不精確，加上大齒輪的加工尺寸略大，使得大小齒不能輪成功嚙合，需要增大兩個(gè)軸承座之間的中心距，還要用三角銼將大齒輪的110個(gè)齒挫薄一些，形成變位齒輪。經(jīng)過反復(fù)修改和測試，大、小齒輪終于能順利嚙合了。 模型上還需要安裝兩個(gè)電機(jī)和6個(gè)接近開關(guān)。 首先是兩個(gè)電機(jī)的安裝：兩個(gè)電機(jī)需要固定在底板下，和兩個(gè)軸配合，以帶

44、動兩個(gè)軸轉(zhuǎn)動，所以需要一塊鐵板來固定兩個(gè)電機(jī)。找到一塊可以用來固定電機(jī)的鐵板之后，需要在鐵板上為兩個(gè)電機(jī)鉆兩個(gè)的定位孔、4個(gè)2的固定孔，為鐵板鉆4個(gè)4.5的固定孔；在這些孔當(dāng)中，兩個(gè)電機(jī)的定位孔十分重要，它們之間的中心距要和底板（02）上的兩個(gè)圓槽之間的中心距保持一致。 其次是和兩個(gè)軸的連接：當(dāng)電機(jī)固定在鐵板上之后，還需要和軸連接。兩個(gè)軸和兩個(gè)孔的連接需要M3無螺帽的螺釘固定，這個(gè)M3無螺帽的螺釘可以通過這種方法獲得：在普通M3的螺釘上截下一段，將一端銼平后開一個(gè)槽。 最后是6個(gè)接近開關(guān)的安裝：感應(yīng)滑道的三個(gè)接近開關(guān)和一個(gè)轉(zhuǎn)盤定位的接近開關(guān)的安裝比較簡單，接近開關(guān)的感應(yīng)距離是2毫米，所以對

45、安裝精度要求不高。安裝比較麻煩的是感應(yīng)物料的兩個(gè)接近開關(guān)，因?yàn)闆]有固定架，所以要自制一個(gè)架子來安裝這兩個(gè)接近開關(guān)，如圖2-31箭頭1所指的零件。同樣，這個(gè)零件上的腰形孔也是先鉆孔，再用銼刀銼成的。 圖2-31：自制傳感器架 2.5.2 電氣元件安裝 電氣元件安裝是指控制板上的PLC、指示燈、按鈕和繼電器等的安裝和接線，首先按照設(shè)計(jì)要求將按鈕、指示燈、PLC、繼電器和接插件安裝在控制板上，然后在每個(gè)接插件下面貼上標(biāo)簽，最后按照標(biāo)簽將PLC的輸入/輸出端子和其他電氣元件的端子接到接插件上。在接線過程中要特別注意接近開關(guān)的接線，如果把接近開關(guān)的正負(fù)極接反，就會燒掉。當(dāng)控制板上的電氣元件安裝好，

46、線連接好之后，操作者只要通過在控制板上接線就可以實(shí)現(xiàn)各種控制，使控制更加靈活多變，操作更加簡單方便。 2.6 模型調(diào)試 在模型調(diào)試之前還需要制作調(diào)試用的物料：至少需要做3個(gè)物料，一個(gè)物料是右邊有鐵片，感應(yīng)信號是二進(jìn)制的01；第2個(gè)物料是左邊有鐵片，感應(yīng)信號是二進(jìn)制的10；最后一個(gè)物料是兩邊都有鐵片，感應(yīng)信號是二進(jìn)制的11。 物料不能做的太輕也不能太重：太輕不容易從料斗中落下，太重會增加物料和蓋板之間的摩擦，也會砸壞蓋板； 物料的大小要適中：對物料的長、寬、高都有要求。長度要比料斗長度小3-4毫米，太長不容易從料斗里落下，容易被卡住。寬度要比料斗寬度小1-2毫米，超過2毫米，接近開關(guān)

47、就不能成功感應(yīng)到物料，影響物料的分選。物料掉入轉(zhuǎn)盤的高度要略高于蓋板上表面，如圖2-31中箭頭2所指表面，低于圖2-31中箭頭3所指的表面。如果物料的上表面超過了料斗的下表面，當(dāng)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)到料斗下方時(shí)，物料就會被料斗卡住，使轉(zhuǎn)盤停止轉(zhuǎn)動；如果物料的上表面低于蓋板的上表面，當(dāng)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)到料斗下方時(shí)，第1個(gè)物料掉入轉(zhuǎn)盤，第2個(gè)物料的下表面低于蓋板上表面，也會卡住轉(zhuǎn)盤，使轉(zhuǎn)盤不能轉(zhuǎn)動。 在PLC程序出來之前，調(diào)試主要是測試兩個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)動情況和齒輪的嚙合情況，看撥料桿和轉(zhuǎn)盤是否能夠正常轉(zhuǎn)動。其次是測試物料能否順利從料斗中落入轉(zhuǎn)盤中被帶走，并被撥料桿撥出。還要測試接近開關(guān)能否感應(yīng)到鐵片，如果不能感應(yīng)到鐵片，還

48、要調(diào)節(jié)接近開關(guān)的距離。當(dāng)調(diào)試成功后，模型的設(shè)計(jì)制作就算完成了。 第三章 PLC程序設(shè)計(jì) PLC控制程序要根據(jù)所使用的PLC型號設(shè)計(jì)，我們選用的是西門子S7-200系列的PLC，因?yàn)镾7-200系列產(chǎn)品可以滿足多種多樣的自動化控制需要。由于具有緊湊的設(shè)計(jì)、良好的擴(kuò)展性、低廉的價(jià)格以及強(qiáng)大的指令，使得S7-200可以近乎完美地滿足小規(guī)模的控制要求。此外，豐富的CPU類型和電壓等級使其在解決用戶的工業(yè)自動化問題時(shí)，具有很強(qiáng)的適應(yīng)性。我們設(shè)計(jì)的分選系統(tǒng)有11點(diǎn)輸入和9點(diǎn)輸出，考慮到將來的可擴(kuò)展性，我們選擇了CPU-226，它有24點(diǎn)輸入和16點(diǎn)輸出。

49、 3.1 系統(tǒng)主電路圖設(shè)計(jì) 在主電路圖的設(shè)計(jì)中，需要考慮如何利用繼電器的觸點(diǎn)來控制轉(zhuǎn)盤電機(jī)和撥料電機(jī)的轉(zhuǎn)動。當(dāng)繼電器的線圈得電時(shí)，動合觸點(diǎn)閉合，動斷觸點(diǎn)斷開，我們使用的都是動合觸點(diǎn)。轉(zhuǎn)盤電機(jī)要實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)，因此需要用兩個(gè)繼電器控制并且需要互鎖，撥料電機(jī)只有正轉(zhuǎn)，所以只需要一個(gè)繼電器即可，不需要互鎖。根據(jù)以上考慮，設(shè)計(jì)出來的主電路圖如圖3-1。圖中的M1是轉(zhuǎn)盤電機(jī)，由繼電器KA1和KA2控制以實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)和互鎖；M2是撥料電機(jī)，由繼電器KA3控制。 ` 圖3-1：主電路圖 3.2 PLC端子圖確定 3.2.1 PLC輸入\輸出地址確定 我們所使用的PLC的

50、型號是西門子S7-200.CPU-226，有24個(gè)輸入點(diǎn)，16個(gè)輸出點(diǎn)，其中I0.0和I0.2已壞。輸入端有：1個(gè)選擇開關(guān)、4個(gè)按鈕、6個(gè)接近開關(guān)；輸出端有：3個(gè)繼電器、6個(gè)指示燈。由于撥料桿使用接近開關(guān)定位很難實(shí)現(xiàn)，增加了控制難度，因此取消了撥料桿定位的接近開關(guān)。輸入\輸出地址分配如表3-1： 表3-1：輸入\輸出地址分配表 輸入地址 對應(yīng)開關(guān) 名稱作用 輸出地址 動作元件 功能 I1.0 SA 選擇開關(guān) Q0.0 KA1 轉(zhuǎn)盤電機(jī)正轉(zhuǎn) I1.1 SB3 啟動按鈕 Q0.1 KA2 轉(zhuǎn)盤電機(jī)反轉(zhuǎn) I1.2 SB4 停止按鈕 Q0.2 KA3

51、撥料電機(jī)正轉(zhuǎn) I1.3 SB2 轉(zhuǎn)盤復(fù)位按鈕 Q0.4 HE1 轉(zhuǎn)盤電機(jī)正轉(zhuǎn)燈1 I1.4 SB1 撥料桿復(fù)位按鈕 Q0.5 HE2 轉(zhuǎn)盤電機(jī)反轉(zhuǎn)燈2 I1.5 SQ1 接近開關(guān)1 滑道選擇 Q0.6 HE3 撥料電機(jī)正轉(zhuǎn)燈3 I1.6 SQ2 接近開關(guān)2 滑道選擇 Q1.1 HE4 滑道1定位燈4 I1.7 SQ3 接近開關(guān)3 轉(zhuǎn)盤定位 Q1.2 HE5 滑道2定位燈5 I2.1 SQ4 接近開關(guān)4 滑道1定位 Q1.3 HE6 滑道3定位燈6 I2.2 SQ5 接近開關(guān)5 滑道2定位 I2

52、.3 SQ6 接近開關(guān)6 滑道3定位 3.2.2 PLC端子圖設(shè)計(jì) 根據(jù)輸入\輸出地址分配表，使用AutoCAD作圖軟件設(shè)計(jì)PLC端子圖。所設(shè)計(jì)的PLC端子圖如圖3-2所示： 圖3-2：PLC端子圖 3.3控制流程圖設(shè)計(jì) 控制流程圖的設(shè)計(jì)是編寫PLC梯形圖的基礎(chǔ)，當(dāng)完成了流程圖的設(shè)計(jì)才能設(shè)計(jì)PLC梯形圖，流程圖是PLC程序設(shè)計(jì)的核心部分。根據(jù)控制要求，流程圖中需要設(shè)計(jì)手動復(fù)位，滑道選擇，自動運(yùn)行等幾個(gè)部分。控制流程如下： 1.滑道選擇：將三個(gè)不同的物料放入料斗中，通過料斗后面的兩個(gè)接近開關(guān)識別它們，以確定它們各自所要

53、通過的滑道； 2.手動復(fù)位：先按下點(diǎn)動按鈕SB1使撥料桿復(fù)位，再按下點(diǎn)動按鈕SB2使轉(zhuǎn)盤復(fù)位，當(dāng)轉(zhuǎn)盤到位后將自動停止轉(zhuǎn)動； 3.自動運(yùn)行：將選擇開關(guān)撥到自動，按下啟動按鈕，轉(zhuǎn)盤將自動轉(zhuǎn)到剛才選擇的滑道停下，這時(shí)觸發(fā)撥料桿轉(zhuǎn)動將物料推入滑道中，當(dāng)撥料桿轉(zhuǎn)動一周后停止，觸發(fā)轉(zhuǎn)盤反轉(zhuǎn)，到料斗下方停下，為下一個(gè)物料的分選作準(zhǔn)備，一個(gè)循環(huán)結(jié)束。經(jīng)過多次修改，最終確定下來的流程圖如圖3-3： 圖3-3：PLC流程圖 3.4控制梯形圖設(shè)計(jì) 這部分是PLC程序設(shè)計(jì)的難點(diǎn)，因?yàn)镻LC是邏輯控制，所以編寫程序時(shí)要考慮周到，有一點(diǎn)疏忽，程序就不能達(dá)到控制要

54、求。根據(jù)以上的端子圖和PLC流程圖，編寫PLC梯形圖，所使用的軟件是STEP-7。程序設(shè)計(jì)如下： 1.滑道選擇 要實(shí)現(xiàn)物料的分選，首先要能夠識別物料。如何識別物料，我們采用兩個(gè)接近開關(guān)識別物料的方法。兩個(gè)接近開關(guān)有4種狀態(tài)組合0 0、0 1、1 0、1 1，利用其中的三個(gè)組合0 1、1 0、1 1分別表示1、2、3，就可以將三種不同的物料識別出來。兩個(gè)接近開關(guān)連接的PLC輸入端子分別是I1.5和I1.6，當(dāng)接近開關(guān)I1.5=0、I1.6=1時(shí)表示1，M0.1得電自鎖，M0.2、M0.3被斷開，這時(shí)選擇滑道1；當(dāng)接近開關(guān)I1.5=1、I1.6=0時(shí)表示2，M0.2得電自鎖，M0.1、M0.3

55、被斷開，這時(shí)選擇滑道2；當(dāng)接近開關(guān)I1.5=1、I1.6=1時(shí)表示3，M0.3得電自鎖，M0.1、M0.2被斷開，這時(shí)選擇滑道3。當(dāng)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)到選擇的滑道時(shí)就會通過常閉觸點(diǎn)M0.5或M0.6或M0.7斷開M0.1或M0.2或M0.3，為下一個(gè)物料選擇滑道。PLC梯形圖如下： 2．手動復(fù)位 在轉(zhuǎn)盤啟動之前，需要將撥料桿轉(zhuǎn)到一個(gè)合適的位置，還需要將轉(zhuǎn)盤定位在料斗的下面，這就要求PLC程序中有手動復(fù)位功能 當(dāng)選擇開關(guān)I1.0的常閉觸點(diǎn)閉合時(shí)，選擇手動復(fù)位，按下點(diǎn)動按鈕I1.4使撥料電機(jī)正轉(zhuǎn)Q0.2，當(dāng)撥料桿復(fù)位后，按下點(diǎn)動按鈕I1.3使轉(zhuǎn)盤電機(jī)正轉(zhuǎn)Q0.0，因?yàn)檗D(zhuǎn)盤要實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)，所以要通過Q0

56、.1的常閉觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)的互鎖。當(dāng)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)到料斗下方時(shí)觸發(fā)接近開關(guān)I1.7使M0.0得電，斷開常閉觸點(diǎn)M0.0，轉(zhuǎn)盤停止轉(zhuǎn)動，復(fù)位完成。梯形圖如下： 3.啟動 在手動復(fù)位完成之后，撥下選擇開關(guān)I1.0，斷開I1.0常閉觸點(diǎn)，接通I1.0常開觸點(diǎn)，鎖住手動復(fù)位，再按下啟動按鈕I1.1，M0.4得電自鎖， M0.4常開觸點(diǎn)全部閉合，使下面的程序可以運(yùn)行。如果按下停止按鈕I1.2，M0.4就會失電，使下面的所有程序都停止運(yùn)行。定時(shí)器T33是延時(shí)接通定時(shí)器，分辨率是10毫秒。當(dāng)?shù)秒?秒后接通常開觸點(diǎn)T33，使轉(zhuǎn)盤正轉(zhuǎn)Q0.0。當(dāng)轉(zhuǎn)到選擇的滑道時(shí)，定時(shí)器T33將立即被常閉觸點(diǎn)M0.5或M0.6或M0.

57、7切斷，轉(zhuǎn)盤停止在選擇的滑道，實(shí)現(xiàn)滑道的定位。如果料斗中沒有物料，M0.1、M0.2和M0.3的常開觸點(diǎn)就不會閉合，T33不得電，轉(zhuǎn)盤不能轉(zhuǎn)動。梯形圖如下： 4.滑道定位 當(dāng)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)到選擇的滑道時(shí)需要讓轉(zhuǎn)盤停止轉(zhuǎn)動，以實(shí)現(xiàn)滑道的定位，轉(zhuǎn)盤停止轉(zhuǎn)動需要兩個(gè)條件，當(dāng)M0.1和滑道1接近開關(guān)I2.1都接通時(shí)，M0.5才能得電自鎖；當(dāng)M0.2和滑道2接近開關(guān)I2.2都接通時(shí)，M0.6才能得電自鎖；當(dāng)M0.3和滑道3接近開關(guān)I2.3都接通時(shí)，M0.7才能得電自鎖。當(dāng)M0.5或M0.6或M0.7得電時(shí)，常閉觸點(diǎn)斷開，定時(shí)器T33失電，T33常開觸點(diǎn)斷開，轉(zhuǎn)盤停止轉(zhuǎn)動，停在所選的滑道，實(shí)現(xiàn)滑道的定位。梯形

58、圖如下： 5.撥料 當(dāng)M0.5或M0.6或M0.7接通時(shí)，觸發(fā)轉(zhuǎn)盤停止轉(zhuǎn)動，同時(shí)觸發(fā)撥料桿轉(zhuǎn)動Q0.2，將物料推入選擇的滑道，同時(shí)滑道定位指示燈Q0.1或Q0.2或Q0.3亮。梯形圖如下： 6.轉(zhuǎn)盤反轉(zhuǎn) 當(dāng)M0.5或M0.6或M0.7接通時(shí)，撥料桿開始轉(zhuǎn)動，同時(shí)定時(shí)器T34開始記時(shí)，當(dāng)8.57秒之后撥料桿剛好轉(zhuǎn)動一周，（因?yàn)閾芰想姍C(jī)的轉(zhuǎn)速是7轉(zhuǎn)每分鐘）并接通M1.0使轉(zhuǎn)盤反轉(zhuǎn)Q0.1（如果料斗中沒有物料，M0.1、M0.2和M0.3的常開觸點(diǎn)將不閉合，轉(zhuǎn)盤停在原地不反轉(zhuǎn)），同時(shí)切斷M0.5或M0.6或M0.7從而切斷定時(shí)器T34。當(dāng)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)到料斗下

59、面，接近開關(guān)I1.7接通，使I1.7常閉觸點(diǎn)斷開，切斷M1.0，轉(zhuǎn)盤停止反轉(zhuǎn)，進(jìn)入下一個(gè)物料的分選。梯形圖如下： 3.5 程序調(diào)試 當(dāng)以上的PLC梯形圖程序設(shè)計(jì)好之后還需要進(jìn)行程序調(diào)試，以發(fā)現(xiàn)程序中的錯(cuò)誤；還要和模型連接進(jìn)行調(diào)試，檢測模型的運(yùn)動是否滿足控制要求。 3.5.1 PLC程序調(diào)試 在STEP-7中編好程序后，首先需要建立和PLC的通信，如圖3-4，雙擊箭頭1所指的“Communications”,進(jìn)入如圖3-5的通信設(shè)置窗口，設(shè)置左邊的通信參數(shù)，當(dāng)參數(shù)設(shè)置好之后，雙擊圖右邊的旋轉(zhuǎn)箭頭，建立計(jì)算機(jī)和PLC的通信；建立通信之后，點(diǎn)擊圖3-4中箭頭2指的“Download”，將程序

60、下載到PLC中；下載成功后，點(diǎn)擊箭頭3所指的“Run”運(yùn)行程序，并且點(diǎn)擊箭頭4所指的“Program Status”監(jiān)控程序的運(yùn)行，按照控制流程調(diào)試PLC程序。當(dāng)程序調(diào)試無誤后才能和模型連接調(diào)試。 圖3-4：STEP-7界面 圖3-5：通信設(shè)置窗口 3.5.2 PLC和模型連接調(diào)試 在PLC和模型連接調(diào)試之前，需要按照端子圖將控制按鈕和接近開關(guān)的端子和PLC的輸入端子連接起來；將指示燈和繼電器的端子和PLC的輸出端連接起來 線接好之后，就可以進(jìn)行PLC和模型的連接調(diào)試了。先將三個(gè)不同的物料放入料斗中，讓接近開關(guān)感應(yīng)到信號；再按下?lián)芰蠗U復(fù)位按鈕，將撥料桿定在合適的位置；再按下轉(zhuǎn)盤復(fù)

61、位按鈕，當(dāng)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)到料斗的下面時(shí)，會自動停下來，物料掉入轉(zhuǎn)盤中；將選擇開關(guān)撥到自動，按下啟動按鈕，轉(zhuǎn)盤就會按控制要求自動運(yùn)行。 通過調(diào)試，發(fā)現(xiàn)許多需要修改的地方： 1．用于轉(zhuǎn)盤定位的感應(yīng)鐵片的寬度和位置不合適，轉(zhuǎn)盤的定位不準(zhǔn)，物料掉不下來，需要修改鐵片的寬度和位置，經(jīng)過反復(fù)調(diào)試和修改，轉(zhuǎn)盤的定位終于比較精確了； 2．滑道的定位不準(zhǔn)，需要調(diào)節(jié)滑道定位的鐵片位置和寬度，滑道的三個(gè)過道的寬度也不合適，物料很容易掉出滑道，需要將滑道的寬度減??； 3．有個(gè)物料做的略大了一些，很容易被卡住，需要重做一個(gè)小一些的，還要將料斗的位置向后移一點(diǎn)。 4．因?yàn)閾芰想姍C(jī)的轉(zhuǎn)速是7轉(zhuǎn)每分鐘，所以在PLC程序里給

62、撥料桿定的轉(zhuǎn)動時(shí)間是8.57秒，但在調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)撥料桿不能轉(zhuǎn)到一周就停止了，如果反復(fù)次數(shù)多了，撥料桿的位置就會影響后面物料的分選，所以后來將定時(shí)器的時(shí)間改成了10秒，經(jīng)過調(diào)試發(fā)現(xiàn)撥料桿剛好能轉(zhuǎn)一周，誤差很小。 在調(diào)試的過程中還發(fā)現(xiàn)了其他許多問題，都要一一加以修改，直到所有的問題得到解決。 第四章 監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 在監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，我們使用的主要軟件是工控組態(tài)軟件MCGS，它是用于快速構(gòu)造和生成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)。作為工控組態(tài)軟件，MCGS具有以下一系列優(yōu)點(diǎn)： 1、概念簡單，易于理解和使用 普通工程人員經(jīng)過短時(shí)間的

63、培訓(xùn)就能正確掌握、快速完成大多數(shù)簡單的工程項(xiàng)目，使其能集中精力解決工程本身的問題，而不需了解太多的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)復(fù)雜的軟硬件問題，就可組態(tài)出高性能、高可靠性、高度專業(yè)化的上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。 2、豐富和方便的動畫組態(tài) 能快速構(gòu)造出各種復(fù)雜的動畫畫面。圖元圖符對象可實(shí)現(xiàn)自由構(gòu)圖和定義動畫，包括顏色、位置、大小、可見度、閃爍、輸入輸出、按鈕動作等多種動畫效果。動畫構(gòu)件對象完成特定類型的動畫功能，如：實(shí)時(shí)曲線構(gòu)件、歷史曲線構(gòu)件、報(bào)警顯示構(gòu)件、自由表格構(gòu)件等。 3、設(shè)備無關(guān) 在MCGS 中，設(shè)備被實(shí)現(xiàn)成獨(dú)立的構(gòu)件形式，不同的設(shè)備對應(yīng)于不同的構(gòu)件。設(shè)備構(gòu)件不僅僅包括設(shè)備驅(qū)動程序，還有不同的方法和屬性供系

64、統(tǒng)調(diào)用，每個(gè)設(shè)備構(gòu)件都由一個(gè)獨(dú)立的線程來管理。對不同的外部硬件設(shè)備，只須提供相應(yīng)的設(shè)備構(gòu)件，而系統(tǒng)的其它部分和設(shè)備無關(guān)，不作任何改動。 4、以窗口為單位 以窗口為單位來構(gòu)造用戶運(yùn)行系統(tǒng)的圖形界面，使得MCGS組態(tài)軟件的組態(tài)工作既簡單直觀，又靈活多變。既可以不做任何組態(tài)工作，使用系統(tǒng)的缺省構(gòu)架，又可以根據(jù)需要自由組態(tài)，生成各種風(fēng)格和各種類型的圖形界面。 4.1啟動窗口設(shè)計(jì) 4.1.1 背景選擇和設(shè)計(jì) 制作啟動窗口時(shí)需要一張圖片作為啟動窗口的背景，經(jīng)過考慮決定選擇學(xué)校的圖書館作為背景畫面，但是拍攝的圖片不夠清晰漂亮。為了使背景畫面更加生動，需要使用Photoshop對圖片進(jìn)行了處理，

65、使圖片更加清晰美觀，如圖4-1。 4.1.2 標(biāo)題設(shè)計(jì) 在啟動窗口中需要顯示監(jiān)控系統(tǒng)的標(biāo)題，經(jīng)過仔細(xì)思考最終確定下來的系統(tǒng)標(biāo)題是：“歡迎進(jìn)入分選監(jiān)控系統(tǒng)”。為了使啟動畫面更生動一些，就要把標(biāo)題做好。首先要選擇漂亮的字體，再確定字體的大小，然后是這10個(gè)字的布局等。先將這10個(gè)字圍成一個(gè)橢圓狀，為了作出閃爍效果，還必須在這些字的屬性里設(shè)置字的顏色和可見度，我為每個(gè)字都設(shè)置了12種不同的顏色。然后在MCGS的運(yùn)行策略里編寫程序，使這10個(gè)字產(chǎn)生閃爍效果，通過這段程序使標(biāo)題的10個(gè)字逐個(gè)出現(xiàn)，并且不斷變換顏色，如圖4-1。具體程序見附錄1： 4.1.3 控制按鈕制作 控制按鈕的作用是：當(dāng)你點(diǎn)

66、擊控制按鈕時(shí)，系統(tǒng)就會關(guān)閉啟動窗口，同時(shí)打開監(jiān)控窗口。控制按鈕的說明文字是“點(diǎn)擊進(jìn)入”，位置在橢圓形標(biāo)題的中間，當(dāng)標(biāo)題的10個(gè)字全部顯示后，就會在標(biāo)題的中間出現(xiàn)“點(diǎn)擊進(jìn)入”，這時(shí)你只要用鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊它，就可以進(jìn)入監(jiān)控系統(tǒng)。如圖4-1： 圖4-1：啟動窗口畫面 4.2監(jiān)控窗口設(shè)計(jì) 4.2.1設(shè)計(jì)方案確定 我們所使用的組態(tài)軟件MCGS是5.1 通用版，由于版本過老，有許多功能不能實(shí)現(xiàn)。如該軟件只能實(shí)現(xiàn)90度旋轉(zhuǎn)，所以動畫只能實(shí)現(xiàn)公轉(zhuǎn)，不能實(shí)現(xiàn)自轉(zhuǎn)，要作出轉(zhuǎn)盤帶動正方形物料旋轉(zhuǎn)的動畫效果幾乎不可能。經(jīng)過反復(fù)思考想到一個(gè)方法：MCGS有播放avi格式動畫的功能，可以用動畫制作軟件Flash作出模型運(yùn)動效果，然后將模型運(yùn)動的動畫轉(zhuǎn)換成avi格式的動畫調(diào)入MCGS中播放。 4.2.2 Flash制作 整個(gè)模型的運(yùn)動過程需要分為9段制作Flash動畫。物料通過滑道1的3段動畫：轉(zhuǎn)盤從起始位置轉(zhuǎn)到滑道1，撥料桿轉(zhuǎn)動將物料推入滑道1，轉(zhuǎn)盤從滑道1反轉(zhuǎn)到起始位置；物料通過滑道2的3段動畫：轉(zhuǎn)盤從起始位置轉(zhuǎn)到滑道2，撥料桿轉(zhuǎn)動將物料推入滑道2，轉(zhuǎn)盤從滑道2反轉(zhuǎn)到起始位置；物料通過滑道