《滑块厚度综合检测平台控制系统硬件部分论文》由会员分享，可在线阅读，更多相关《滑块厚度综合检测平台控制系统硬件部分论文（35页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 本科毕业设计说明书（论文） 第 - 3 - 页 共 -35- 页目次1绪论21.1概述21.2 国内外的发展概况及趋势21.3本课题研究的意义41.4 本课题拟采用的方法41.5本课题的主要内容42滑块厚度综合检测平台控制系统总体设计62.1检测平台总体设计概要62.1.1检测平台及分料机构设计简介72.1.2检测平台及分料机构控制要求82.2控制系统总体设计92.2.1概述92.2.2控制系统的总体方案设计103控制系统的硬件选型及分析123.1概述123.1.1 步进电机与驱动部分123.1.2 状态检测及报警设计123.2步进电机选型及布置133.2.1步进电机步距角的分析133.2.
2、2步进电机转速的分析估算143.2.3负载转动惯量和转矩的估算153.2.4选型173.3接近开关183.4电磁铁的选型193.4.1弹簧预紧力的分析估算193.4.2选型203.5 PLC硬件系统设计及选型203.5.1 PLC的选型203.5.2 PLC的I/O点分配213.5.3 PLC与工控机的通信协议243.5.4驱动器的选择263.6控制系统硬件总体连接图274.控制系统软件简介284.1 概述284.2软件的功能284.3软件的实现方法294.4软件流程图295全文总结31致 谢33参考文献341绪论1.1概述滑块是空气调节器中的一个关键性部件，其加工要求的平行度、垂直度和尺寸精
3、度都很高，滑块的加工质量、几何尺寸、形位公差、表面粗糙度等会严重影响空气调节器的性能指数，图1-1所示为滑块外形图。图1-1随着空气调节器的发展，滑块的需求量越来越大，对其精度要求越来越高，而目前，滑块厚度的检测仍然依靠手工操作。工作人员利用测量工具对滑块进行测量，然后对滑块是否合格进行估计分类。这种方法存在检测速度慢（一个工人一个班次只能检测几百块），效率低，人为因素影响大的问题，严重制约了滑块的生产效率，而且容易受主观因素影响，无法得到精确的数据。科学技术的发展要求生产向着快速、灵活、高质量、大批量的自动化方向发展，与此同时，产品检测能否跟得上生产的速度就决定了工厂效益的高低，尤其是对大批
4、量生产的重要元件的检测，靠人工检测费时、费力。因此，如果能有一条自动检测生产线来取代原来的手工操作，就显得非常必要。因此，由宁波市科技局提出、南京理工大学承担研制一套自动化程度高、检测效率高的滑块厚度综合检测平台。该系统可以达到自动检测滑块的尺寸，以减轻工人劳动强度，节省大量的人力、财力、物力，并提高检测的正确率，使产量与检测同步，以提高生产效率和经济效益。1.2 国内外的发展概况及趋势成件物品分拣是将众多的不同物品，迅速地按其要求分送到众多目的地的一种物料搬运过程。过去，成件物品分拣一般用人力和借助简单机械来进行，其主要缺点是劳动量大，效力低，差错率高。随着生产及商业连锁经营模式的发展和商品
5、品种的激烈增多，目前物品分拣系统已成为各种行业，如邮政、医药、烟草、图书等末端配送中心的重要设施，也是物料搬运自动化的一个重要分支。双向滑块分拣系统主要由前处理设备、双向推块分拣主机、后处理设备、控制装置及电脑管理等四部分组成。1.前处理设备包括双向滑块分拣机之前向双向滑块分拣机输送物品的进给台及其他辅助性输送机和作业台等。进给台的功能主要有两个：一是操作人员利用输入装置或条码识别装置将各个分拣物品的尺寸、目的地址送入资讯处理系统，然后经控制器转换为确定推块方向、位置、数量和驱动分岔机构等一系列指令；另一个是控制分拣物品进入分拣主机的时间和速度，使进入分拣主机的物件与分配好的推块同步，确保和物
6、件准确分拣。其他辅助性输送机则是向进给台输送分拣物品，可根据分拣系统现场的要求和条件来设置。2.双向推块分拣主机是系统的核心设备，由板式输送机、推块、道岔等关键部件组成，根据控制装置的指令、通过滑块将分拣物品分拣到相应的下线格口。3.后处理设备一般指设置在双向滑块分拣主机两侧的下线格口，其功能是暂存经分拣的物件。下线格口有多种类型和表式，如：有动力和无动力、滑槽和排轮结构等，以适应不同需求，线格口一般设有预满格及满格声光提示功能。格满后，由人工收集和装车发运，也有直接将伸缩式输送机或其他输送机连接下线格口组成后处理系统，以提高分拣效率。4.控制装置及电脑管理是对物品分拣资讯和处理，给系统设备各
7、执行机构发出动作指令，使物品迅速、准确地在预定的分拣口进入目的地，完成对物品的分拣搬运处理。电脑管理主要是对系统中各设备运行的资料进行记录、监测和统计，相关生产资料、技术资料、各类报表等的整理和列印，并能与上位机联网，实现网路管理。1.3本课题研究的意义本课题意在研制出一套滑块厚度综合检测平台系统，利用系统的自动检测功能，来取代原有的人工检测，以达到减轻工人劳动强度、提高生产效率的目的。滑块自动检测装置的应用，将有效地提高企业的自动化水平，在提高了测量精度的基础上，极大地提高工厂的生产检测效率，提高产品质量和竞争力，可以产生极大的经济效益。因此，此检测装置的设计和应用，具有极高的实用价值与推广
8、价值，有着重要的意义。1.4 本课题拟采用的方法随着科技的不断发展，检测自动化已成为一种提高效率、提高检测结果精确性的重要途径。传统的滑块检测主要依靠工人手工打表的方式，对滑块是否合格进行检验。人工检测存在检测速度慢、效率低下、人为因素影响大等问题。因此，滑块的自动化检测成为必然。本课题中滑块的传送、分料、滑块厚度的检测等动作全部由系统进行自动化检测，这不仅能够大大提高测试效率，还能减少工作人员的主观因素对测试结果精确性的影响。要达到滑块厚度尺寸的自动检测的目的，本系统主要采用的是流水线式导轨结构，在导轨中完成滑块的运行及其翻转和旋转，并在完成综合检测后自动分料，导轨用步进电机带动双面同步齿形
9、带传动，分料机构部分用步进电机带动，电磁铁得失电来实现；采用可编程序控制器（PLC）作为系统的控制核心，通过串行通讯与工控机组成上位机监控系统，实现对滑块检测、分料过程的实时监视和自动控制。1.5本课题的主要内容本文的主要内容如下：第一章绪论部分介绍了滑块厚度综合检测平台的研制原因、目的、作用以及国内外在该课题方面的发展概况及趋势，并阐述了本课题研究的方法、手段及意义。第二章介绍了滑块厚度综合检测平台系统的总体设计，阐述了滑块厚度综合检测平台系统的要求、系统组成、各组成部分的功能以及控制系统的总体设计。第三章介绍了控制系统硬件部分的选型及分析，其中详细介绍了对步进电机、感应开关、电磁铁、PLC
10、和驱动元件的选择，对PLC的输出输入口的分配及PLC与工控机的通信协议做了介绍，最后生成控制系统硬件接线图和电路图。第四章控制系统的软件设计简介，对软件的要求、功能、实现方法及流程图做了简单的介绍。第五章全文总结中介绍了本人通过在本课题中工作所得收获，以及在工作中发现的不足、有待解决的问题等。 本科毕业设计说明书（论文） 第 - 35 - 页 共 35 页2滑块厚度综合检测平台控制系统总体设计2.1检测平台总体设计概要根据协议要求，该滑块厚度综合检测平台应满足以下几点要求：1、检测速度为每个平台2万块/天，流水式，带传动；2、分别以滑块的两个面为定位基准，测出两组数据；3、电机要正反转且要旋转
11、所需要的相应的正确的角度；4、能够自动处理检测数据，并按照要求把其分成七类，从七个不同的出口滑出；5、系统具有一定的容错能力，通过调节驱动机构的电机转速和设计滑块堆积感应开关来实现对滑块队列的检测，充分保证滑块的队列有序可靠通过，并且即使出现滑块卡位、不能完成正确分类，也不会出现系统崩溃或误分类等现象。据此，滑块厚度综合检测平台的总体设计思想为：采用传感器进行测量，测量的分辨率高，能保证所需要的测试精度；各个测试数据点独立测量，流水式进行，以保证测量的效率；利用数采卡采集数据，并计算各个指标，以综合判断该滑块合格与否，并进行分组。滑块厚度综合检测平台系统总体结构可分成三大功能单元，即传送系统、
12、控制系统和自动分料系统。系统整体结构如图2-1所示。PC/PPI控制信号分类控制信号位控信息传动控制传感器信号传动测量机构工控机RS-232PLC RS485分类控制系统图2-1系统整体结构图此外，为满足安装和使用的方便，在总体结构的设计中作了如下几点考虑：1、为避免因摩擦产生的影响，在设计传送带时，我们采用组合式的滑块夹具，即在外滑块夹具内配上圆形的与滑块相配的内夹具，尽量减少滑块与导轨的摩擦，且要有滑块保护罩；2、由于滑块合格产品占多数，在设计时，把中间一个出口作为合格产品的出口，考虑到要尽可能地减少步进电机的转动角度，在出料口左右两边各设三个分料出口； 3、为使传送带具有良好的稳定性，需
13、要设计压带轮部件，以压带轮弹簧的弹性减弱外部环境引起的震动；4、在设计测头夹具时，要考虑到如何保护传感器探头及有效夹紧。2.1.1检测平台及分料机构设计简介自动检测平台由测量平台和传动机构组成。测量平台是滑块几何量测量的基准，其精度远高于滑块的精度。检测平台要实现滑块的平稳传送，避免震动引起附加的测量误差，另外检测平台应该具备较高的精度、可靠性和稳定性，在工作中能给出精确数据的同时，不会出现系统崩溃的情况。检测平台传动机构如图2-2所示。图2-2检测平台传动机构在滑块厚度检测结束后，要根据不同结果把它们分成七类。这七类分别为：1）滑块厚度合格、平行差合格；2）滑块厚度合格、平行差超差；3）滑块
14、厚度超上限、平行差合格；4）滑块厚度超上限、平行差超差；5）滑块厚度超下限、平行差合格；6）滑块厚度超下限、平行差超差；7）备用出口。这就涉及到了如何在规定的时间（2秒钟）内正确无误地完成自动分类。因此，我们用一个分料装置来实现所有类型滑块的分类是比较理想的。该套装置共设7个分料口，按厚度和平行差工艺进行分组，把中间一个出口作为合格产品的出口，再考虑到尽可能减少步进电机的转过角度，在出料口左右两边各设三个分料出口，当滑块滑到相对应的出料口时，由电磁铁失电将滑块推出，以实现分类。这样，就形成了本课题中的分料口设计。自动分料系统主要包括：转盘、滑块吸收座、电磁铁、电动机、减速器、安装座、出料导轨等
15、装置。在分类的过程中，PLC通过对安装在系统中的感应开关来判断分类过程中的各种状态。如：滑块到达、定位信号、分类完成等等。如果发现非正常状态，则向工控机发出相应的报警信号告知工作人员，以方便排除故障。分料机构简图如图2-3所示。图2-3 分料机构示意图2.1.2检测平台及分料机构控制要求滑块由进料口进入自动化检测流水线，在测量过程中，相对于工作台以速度V作滑动运动。为保证传送过程中的平稳性，避免传动机构的震动引入附加的测量误差，造成测量结果的失真。传动测量机构采用同步带传送，在测量传感器前加了压紧装置，从而大大减少了传动机构对测量过程的影响。滑块的每一表面要测量两条对角线上共五个点（中心交叉处可看作一个）。因此,滑块在运动过程中要旋转90度，翻转180度。通过在测量平台上刻画合适的曲线使滑块能够按照预先设定的轨迹作适当的角度旋转。滑块的180度翻转，则通过设计流水线的空间结构来实现。传动平台示意图如图2-4所示，系统安装有两个步进电机，电机1控制同步带的传动，电机2控制分料机构转盘的转动。分类机构由PLC依据接收到的分类信息控制步进电机旋转相应的角度，将滑块分类出去。PLC对分类
