基于PLC的傳送帶自動化流水線設(shè)備控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要汽車發(fā)動機(jī)市場競爭日益加劇，多品種混合裝配流水線也陸續(xù)上市。汽車發(fā)動機(jī)混流裝配生產(chǎn)線是對不同型號發(fā)動機(jī)順序裝配的流水線工藝過程,混流裝配生產(chǎn)線規(guī)劃設(shè)計(jì)的好壞決定了能否實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線負(fù)荷、品種、產(chǎn)量的均衡化生產(chǎn)。帶式輸送線效率的提高可以通過操作水平的提高來實(shí)現(xiàn)。通過協(xié)調(diào)兩個或兩個以上的內(nèi)部子系統(tǒng)的運(yùn)作效率，或通過系統(tǒng)組件和時間的協(xié)調(diào)，或通過系統(tǒng)和人工操作的協(xié)調(diào)來提高能源系統(tǒng)的運(yùn)作效率。它們協(xié)調(diào)帶式輸送機(jī)的開/關(guān)狀態(tài)和時間，以實(shí)現(xiàn)更高的運(yùn)作效率，以此實(shí)現(xiàn)更高的性能效率。關(guān)鍵詞發(fā)動機(jī)流水線；帶式輸送線；自動控制；THEDESIGNOFENGINECONTROLCONVEYORMANIPULATORSYSTEMABSTRACTAUTOMOBILEENGINEMARKETCOMPETITIONISINCREASINGLYMOREINTENSIFYING，MANYKINDSOFMIXEDASSEMBLYLINEAREDESIGNEDBYPERSONANDUSEDFORFACTORIESDIFFERENTKINDSOFMIXEDASSEMBLYLINEISUSEDTOPRODUCTDIFFERENTKINDSOFAUTOMOBILEENGINEFORDIFFERENTTECHNOLOGIES,MIXEDFLOWASSEMBLYLINEPLANNINGANDDESIGNISGOODORNOTDETERMINESTHEREALIZATIONOFLINELOADEQUALIZATION,VARIETIES,OUTPUTPRODUCTIONTOENHANCETHEEFFICIENCYOFBELTCONVEYORSCANBEDONEBYRAISINGTHELEVELOFOPERATIONTHROUGHTHECOORDINATIONOFTWOORMORETHANTWOOPERATIONALEFFICIENCYOFTHEINTERNALSUBSYSTEMS,ORTHROUGHTHECOORDINATIONOFSYSTEMCOMPONENTSANDTIME,ORTHROUGHCOORDINATESYSTEMANDMANUALOPERATIONTOIMPROVETHEOPERATIONALEFFICIENCYOFTHEENERGYSYSTEMTHEYCOORDINATETHEON/OFFSTATEOFBELTCONVEYORANDTIME,INORDERTOACHIEVEHIGHEREFFICIENCY,TOACHIEVEHIGHERPERFORMANCEEFFICIENCYKEYWORDSTHEENGINEASSEMBLYLINEBELTCONVEYORSAUTOMATICCONTROL引言緒論第1章總體方案設(shè)計(jì)11課題介紹12方案設(shè)計(jì)及工藝參數(shù)121方案設(shè)計(jì)122工藝參數(shù)13系統(tǒng)架構(gòu)及工作流程圖第二章傳送帶傳動及調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)21電動機(jī)的介紹及選用211電動機(jī)選用及運(yùn)行參數(shù)212電力拖動系統(tǒng)及變頻調(diào)速22光傳感器的介紹及選用221光電傳感器的分類222常用參數(shù)223光電傳感器選用原則23變頻調(diào)速及變頻器的選用231變頻器簡介232變頻器的分類233變頻器中常用的控制方式24本章小結(jié)第三章物件搬運(yùn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)31總體設(shè)計(jì)思路31氣缸的介紹及選用311氣動元件及雙向活塞式氣缸312氣缸工作原理32電磁閥的介紹及選用321電磁閥簡介及分類322電磁閥工作原理圖323電磁閥的選用33本章小結(jié)第四章自動控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及軟件編寫41可編程控制器簡介411PLC的基本結(jié)構(gòu)和主要特點(diǎn)412PLC的應(yīng)用領(lǐng)域42I/O口確定及PLC的選取421控制要求分析422輸入接口確定423輸出接口確定43I/O分配及主要器件的I/O連接圖第五章變速箱參數(shù)計(jì)算與選擇1齒輪計(jì)算2軸計(jì)算結(jié)論與展望感謝緒論自動化流水線是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動化生產(chǎn)設(shè)備。它的特點(diǎn)是可通過編程來完成各種預(yù)期的作業(yè)任務(wù)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器各自的優(yōu)點(diǎn)，尤其體現(xiàn)了人的智能和適應(yīng)性。作業(yè)的準(zhǔn)確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景。隨著工業(yè)自動化的發(fā)展,出現(xiàn)了數(shù)控加工中心,它在減輕工人的勞動強(qiáng)度的同時,大大提高了勞動生產(chǎn)率。但數(shù)控加工中常見的上下料工序,通常仍采用人工操作或傳統(tǒng)繼電器控制的半自動化裝置。前者費(fèi)時費(fèi)工、效率低后者因設(shè)計(jì)復(fù)雜,需較多繼電器,接線繁雜,易受車體振動干擾,而存在可靠性差、故障多、維修困難等問題。自動化流水設(shè)備的開發(fā)設(shè)計(jì)提高了工作效率。自動化流水線設(shè)備技術(shù)涉及到力學(xué)、機(jī)械學(xué)、電氣液壓技術(shù)、自動控制技術(shù)、傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等科學(xué)領(lǐng)域，是一門跨學(xué)科綜合技術(shù)。自動化流水線設(shè)備是一種能自動化定位控制并可重新編程序以變動的多功能機(jī)器，它有多個自由度，可用來搬運(yùn)物體以完成在各個不同環(huán)境中工作。在現(xiàn)今的中國，塑料制品行業(yè)盡管仍屬于勞動力密集型，自動化流水線設(shè)備的使用已經(jīng)越來越普及。那些電子和汽車業(yè)的歐美跨國公司很早就在它們設(shè)在中國的工廠中引進(jìn)了自動化生產(chǎn)。但現(xiàn)在的變化是那些分布在工業(yè)密集的華南、華東沿海地區(qū)的中國本土塑料加工廠也開始對自動化流水線設(shè)備表現(xiàn)出越來越濃厚的興趣，因?yàn)樗麄円鎸と肆魇矢?，以及交帶來的挑?zhàn)。隨著我國工業(yè)生產(chǎn)的飛躍發(fā)展，自動化程度的迅速提高，汽車工業(yè)的日益發(fā)展，汽車流水線生產(chǎn)以及迫不及待的出現(xiàn)歷史的舞臺上，配合可編程控制器（PLC）控制性更強(qiáng)，應(yīng)變更靈活，操作更簡單，已經(jīng)逐漸取代繼電器控制系統(tǒng)成為新的控制方式。本次設(shè)計(jì)正是基于PLC控制系統(tǒng)，控制一個自動化發(fā)動機(jī)生產(chǎn)流水線的設(shè)計(jì)。對于生產(chǎn)流水線的組成及自動化的基礎(chǔ)建設(shè)有著重要的意義。第1章總體方案設(shè)計(jì)11課題介紹本次設(shè)計(jì)是基于PLC的傳送帶自動化流水線設(shè)備控制系統(tǒng)。在這個系統(tǒng)中，有兩條傳送帶。當(dāng)物件F放置在甲傳送帶上，傳送到快要接近自動化流水線設(shè)備的時候時，在實(shí)現(xiàn)自動減速并前停止在自動化流水線設(shè)備的正下方。自動化流水線設(shè)備自動降下抓起物件移至乙傳動帶上方放下物件，物件F由乙傳送帶運(yùn)走，并在需要的時候自動減速、停止。在自動化流水線設(shè)備抓起物件后，甲傳送帶繼續(xù)運(yùn)行并且將下一個物件運(yùn)至自動化流水線設(shè)備的正下方。自動化流水線設(shè)備放下物件在乙傳送帶后自動返回原位抓起下一個物件。如圖11傳送帶甲傳送帶乙抓放F圖1112方案設(shè)計(jì)及工藝參數(shù)121方案設(shè)計(jì)為了實(shí)現(xiàn)既定目標(biāo)主要是要解決3個問題傳送帶物件自動減速停止的實(shí)現(xiàn)；自動化流水線設(shè)備自動抓取放置返回的實(shí)現(xiàn)；傳送帶、自動化流水線設(shè)備再啟動的條件。其整體結(jié)構(gòu)入如下（圖12）傳送帶物件自動停止的實(shí)現(xiàn)主要是采取光傳感器的使用，在傳感器檢測到物件后，發(fā)送信息給PLC，由PLC通過變頻器控制電機(jī)實(shí)現(xiàn)傳送帶的減速、停止功能。自動化流水線設(shè)備移動抓取是通過PLC控制電磁閥對汽缸進(jìn)行充氣來控制自動化流水線設(shè)備的上下左右移動，并使用PLC的定時功能實(shí)現(xiàn)抓放功能。傳送帶、自動化流水線設(shè)備的自動啟動停止是PLC直接控制。PLC傳感器電磁閥汽缸自動化流水線設(shè)備傳送帶變頻器圖12整體結(jié)構(gòu)框圖這里采用的是FX2N系列的PLC，因?yàn)檎麄€系統(tǒng)的工作流程是一環(huán)環(huán)相套的。都是由前一個狀態(tài)觸發(fā)后一個狀態(tài)，所以這里采用的是步進(jìn)控制系統(tǒng)，傳感器、自動化流水線設(shè)備的限位作為輸入信號，控制信號作為輸出信號。在整體的設(shè)計(jì)構(gòu)思中，全部以工業(yè)實(shí)際應(yīng)用的效果為出發(fā)點(diǎn)，所以要低成本，高效率、高安全性和穩(wěn)定性。同時考慮到這種傳送帶自動化流水線設(shè)備工作單元是流水線上使用較多的基礎(chǔ)單元，所以在傳感器的選取、自動化流水線設(shè)備的控制方式上采用了較常見和簡單的設(shè)計(jì)。這樣可以讓使用范圍更寬闊。如果有更為精確的需要，只要將其中的一些部件按照精度要求更換即可。122工藝參數(shù)電動機(jī)功率為12KW傳送帶寬度1M傳感器有效范圍125M變頻器13系統(tǒng)架構(gòu)及工作流程圖根據(jù)此次設(shè)計(jì)所要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)，可以將整個工作單元分成三個運(yùn)行系統(tǒng)1、傳送帶傳動調(diào)速系統(tǒng)；2、物件升降系統(tǒng)；3、各部分硬件的自動控制系統(tǒng)。其中，自動控制系統(tǒng)又可以稱為中央控制系統(tǒng)，由一個中央處理器（這里使用可編程控制器即PLC）為主控單元，接受從信號采集器件即傳感器處采集來的信號，經(jīng)過處理發(fā)送給各部分硬件執(zhí)行相應(yīng)的操作。從而實(shí)現(xiàn)傳動系統(tǒng)的調(diào)速功能。具體系統(tǒng)工作流程圖如下（圖13）發(fā)動機(jī)部件被放置傳送帶傳送帶停止時間間隔止發(fā)動機(jī)移送到下降裝置放下發(fā)動機(jī)啟動回收帶回收帶減速回收帶停止上升裝置傳感器A傳感器B傳感器B1傳感器A1啟動傳送帶檢測回收帶是否停止圖13工作流程圖第二章傳送帶傳動及調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)傳送帶傳動及調(diào)速系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)將物件傳送至相應(yīng)位置并在需要的時候能實(shí)現(xiàn)自動減速、停止功能的系統(tǒng)。由電動機(jī)，信號采集器，調(diào)速控制器、傳送帶4個部件構(gòu)成。電動機(jī)提供傳送帶傳送的源動力，信號采集器采用光傳感器進(jìn)行信號采集，調(diào)速控制器采用變頻器調(diào)速方式。在指定的位置安裝光傳感器后，物件傳送到相應(yīng)位置被傳感器檢測到后，由傳感器將此信息傳送給中央處理器件PLC，再由PLC發(fā)出指令給變頻器，由變頻器控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到實(shí)現(xiàn)傳送帶減速、停止的功能。下面詳細(xì)介紹各個部件的工作方式及選取。21電動機(jī)的介紹及選用交流電動機(jī)誕生于19世紀(jì)末,由于它具有控制方便、適應(yīng)性強(qiáng)、維護(hù)便利等一系列優(yōu)點(diǎn)，所以很快成為工業(yè)社會的重要核心，是傳動系統(tǒng)中的主力。同時根據(jù)不同生產(chǎn)過程的需要，孕育了各種各樣的電動機(jī)調(diào)速裝置和技術(shù)，并逐步得到打發(fā)展。211電動機(jī)選用及運(yùn)行參數(shù)本次設(shè)計(jì)的設(shè)定，電動機(jī)采用的是三相異步電動機(jī)，需求功率為11KW。設(shè)計(jì)帶式輸送機(jī)滿載時輸送帶放置80臺發(fā)動機(jī)，再制造的現(xiàn)代小型汽車發(fā)動機(jī)分為鑄鐵發(fā)動機(jī)和鑄鋁發(fā)動機(jī)，現(xiàn)下主流發(fā)動機(jī)排量為10L至18L不等，18L鑄鐵發(fā)動機(jī)重量約130KG，18L鑄鋁發(fā)動機(jī)重量約100KG，本設(shè)計(jì)以18L鑄鐵發(fā)動機(jī)裝配車間輸送機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)，帶速V07M/S。PW/TMGV01（10080）1007280014112KW212電力拖動系統(tǒng)及變頻調(diào)速電動機(jī)是電力拖動系統(tǒng)中的原動機(jī),它將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,去拖動各種類型生產(chǎn)機(jī)械的工作機(jī)構(gòu)運(yùn)動,以實(shí)現(xiàn)各種生產(chǎn)工藝的要求,如驅(qū)動軋鋼機(jī)的軋錕,起重機(jī)的提升機(jī)包括本次設(shè)計(jì)所實(shí)現(xiàn)的傳送帶傳動系統(tǒng)等等電力拖動系統(tǒng)的組成如圖21所示圖21這里的調(diào)速采用變頻調(diào)速，由傳感器采集信號送PCL控制變頻器完成，上圖中的電器控制設(shè)備一處可細(xì)分為如下流程圖22電源電氣控制設(shè)備電動機(jī)傳動機(jī)構(gòu)工作機(jī)械圖22下面將詳細(xì)介紹光電傳感器和變頻器22光傳感器的介紹及選用傳感器是現(xiàn)在及將來在自動化控制系統(tǒng)中最為重要的一個單元，其可以將外界模擬量的變化轉(zhuǎn)化為電信號的輸出，從而實(shí)現(xiàn)了一個工作系統(tǒng)針對外界的變化而做出相應(yīng)控制動作的功能。在本次設(shè)計(jì)中，由于需要采集的信息是物體的移動，所以采用的是光電傳感器，光電傳感器是一種小型電子設(shè)備，它可以檢測出其接收到的光強(qiáng)的變化。在傳送帶自動控制系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)自動控制的信息采集作用。221光電傳感器的分類反射光電傳感器對射距離漫反射回歸反射圖231漫反射型影響檢測的因素安裝角度；測量物體的顏色；振動優(yōu)點(diǎn)安裝最簡單，方便缺點(diǎn)漫反射光電傳感器是檢測最不穩(wěn)定的。物件到達(dá)預(yù)定位置由傳感器檢測并輸出信號交由PLC處理后輸出信息變頻器接受信號控制電動機(jī)被測物體TR傳感器圖24漫反射型傳感器2回歸反射型影響檢測的因素被測物的光主亮度；反光鏡的安裝角度97年前，以上兩方面確實(shí)是回歸型傳感器存在的影響因素。但后來該類型傳感器增加了PRO功能即該功能的一個重要特點(diǎn)就是反光鏡可以把縱波轉(zhuǎn)換為橫波。發(fā)射器發(fā)射的是縱波，而接收器只能接收橫波。發(fā)射器發(fā)射的縱波經(jīng)過反光鏡把縱波轉(zhuǎn)變成橫波，由接收器接收。由于物體沒有把縱波轉(zhuǎn)變?yōu)闄M波的功能，因此，無論物體光亮度如何，只能把發(fā)射器發(fā)射的縱波返回，接收器不能接收到橫波信號，這樣，就可以準(zhǔn)確地檢測物體的有無。優(yōu)點(diǎn)可檢測透明物體和光亮度高的物體；檢測穩(wěn)定，安裝方便缺點(diǎn)當(dāng)反光鏡或傳感器表面有灰塵時，檢測精度降低?？梢愿淖儼惭b方式，經(jīng)常擦拭灰塵來消除此影響。反光鏡角度影響檢測精度反光鏡TR傳感器圖25回歸反射型傳感器3對射型影響檢測的因素被測物的透光性；被測物的大小優(yōu)點(diǎn)檢測精度最高缺點(diǎn)安裝不方便，占用較大安裝空間；能檢測透明和體積小的物體T發(fā)射器R接收器圖26對射型傳感器4距離型傳感器原理該傳感器的檢測距離是一定的，因此，檢測的發(fā)射光和反射光間的角度也是一定值。當(dāng)傳感器檢測被測物時，檢測到發(fā)射光和由被檢測物返回的反射光之間的角度和設(shè)定的角度不同，此時，傳感器就認(rèn)為檢測到物體。另外，該傳感器發(fā)射器是點(diǎn)發(fā)射，而接收器是面接收。這樣，就允許被測物有一個更大的偏轉(zhuǎn)角度。優(yōu)點(diǎn)和物體的顏色無關(guān)；被測物可以偏轉(zhuǎn)更大的角度；有灰塵擋住時，自動增強(qiáng)入射光和反射光的強(qiáng)度，保證檢測精度不受灰塵的影響；安裝方便223常用參數(shù)1、應(yīng)差距離當(dāng)物體移到傳感器臨界檢測距離時，傳感器有輸出；而當(dāng)物體向右移動時，傳感器并不隨之就沒有輸出了，而是移動一段距離后，傳感器才沒有輸出。這段距離就是應(yīng)差距離。應(yīng)差距離越小越好，現(xiàn)在應(yīng)差距離一般在1MM6MM間。2、檢測距離指傳感器最大檢測的距離。對于漫反射型傳感器來說，是可以檢測到物體的最大距離；回歸反射型傳感器是傳感器和反光鏡間的距離；對射型傳感器是發(fā)射器和接收器間距離。3、IP等級IP等級指傳感器的防塵防水的等級前一數(shù)字是防塵等級，后一數(shù)字是防水等級。如IP68完全防塵，可以長時間在水中工作；IP67完全防塵，可以在水中工作90分鐘；IP65完全防塵，防水噴濺。4、LIGHTON/DARKON模式LIGHTON沒有檢測物時，傳感器有輸出DARKON有檢測物時，傳感器有輸出224光電傳感器選用原則1、能用對射，用對射。不能用對射時再考慮其它方式2、光點(diǎn)直徑被測物的大小由于生產(chǎn)線上的物件有外形上的不規(guī)則性，直反式的光電傳感器可能不能及時發(fā)出相應(yīng)的信息，或者效果不明顯。并且由于自動化流水線設(shè)備必須準(zhǔn)確抓握物件，防止物件的損傷，所以對時間反應(yīng)上要求較為嚴(yán)格。同時傳送帶寬度為1M，所以此次設(shè)計(jì)選用距離型傳感器。23變頻調(diào)速及變頻器的選用根據(jù)異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速關(guān)系，當(dāng)極數(shù)不變時，電動機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與定子電源頻率成正比，因此連續(xù)地改變供電電源的頻率，就可以連續(xù)平滑的調(diào)節(jié)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，這種調(diào)速方法稱為變頻調(diào)速，它完全不同于前面提到的各種調(diào)速方式。變頻調(diào)速具有較好的調(diào)速性能，是現(xiàn)代交流調(diào)速方法中具有重要意義的一種調(diào)速方法。231變頻器簡介變頻調(diào)速技術(shù)是現(xiàn)代電力傳動技術(shù)的重要發(fā)展方向，而作為變頻調(diào)速系統(tǒng)的核心變頻器的性能也越來越成為調(diào)速性能優(yōu)劣的決定因素，除了變頻器本身制造工藝的“先天”條件外，對變頻器采用什么樣的控制方式也是非常重要的。1變頻器的基本結(jié)構(gòu)變頻器是把工頻電源50HZ或60HZ變換成各種頻率的交流電源，以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的變速運(yùn)行的設(shè)備，其中控制電路完成對主電路的控制，整流電路將交流電變換成直流電，直流中間電路對整流電路的輸出進(jìn)行平滑濾波，逆變電路將直流電再逆變成交流電。對于如矢量控制變頻器這種需要大量運(yùn)算的變頻器來說，有時還需要一個進(jìn)行轉(zhuǎn)矩計(jì)算的CPU以及一些相應(yīng)的電路。232變頻器的分類變頻器的分類方法有多種，按照主電路工作方式分類，可以分為電壓型變頻器和電流型變頻器；按照開關(guān)方式分類，可以分為PAM控制變頻器、PWM控制變頻器和高載頻PWM控制變頻器；按照工作原理分類，可以分為V/F控制變頻器、轉(zhuǎn)差頻率控制變頻器和矢量控制變頻器等；按照用途分類，可以分為通用變頻器、高性能專用變頻器、高頻變頻器、單相變頻器和三相變頻器等。233變頻器中常用的控制方式1非智能控制方式在交流變頻器中使用的非智能控制方式有V/F協(xié)調(diào)控制、轉(zhuǎn)差頻率控制、矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制等。1V/F控制V/F控制是為了得到理想的轉(zhuǎn)矩速度特性，基于在改變電源頻率進(jìn)行調(diào)速的同時，又要保證電動機(jī)的磁通不變的思想而提出的，通用型變頻器基本上都采用這種控制方式。V/F控制變頻器結(jié)構(gòu)非常簡單，但是這種變頻器采用開環(huán)控制方式，不能達(dá)到較高的控制性能，而且，在低頻時，必須進(jìn)行轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償，以改變低頻轉(zhuǎn)矩特性。2轉(zhuǎn)差頻率控制轉(zhuǎn)差頻率控制是一種直接控制轉(zhuǎn)矩的控制方式，它是在V/F控制的基礎(chǔ)上，按照知道異步電動機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速對應(yīng)的電源頻率，并根據(jù)希望得到的轉(zhuǎn)矩來調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率，就可以使電動機(jī)具有對應(yīng)的輸出轉(zhuǎn)矩。這種控制方式，在控制系統(tǒng)中需要安裝速度傳感器，有時還加有電流反饋，對頻率和電流進(jìn)行控制，因此，這是一種閉環(huán)控制方式，可以使變頻器具有良好的穩(wěn)定性，并對急速的加減速和負(fù)載變動有良好的響應(yīng)特性。3矢量控制矢量控制是通過矢量坐標(biāo)電路控制電動機(jī)定子電流的大小和相位，以達(dá)到對電動機(jī)在D、Q、0坐標(biāo)軸系中的勵磁電流和轉(zhuǎn)矩電流分別進(jìn)行控制，進(jìn)而達(dá)到控制電動機(jī)轉(zhuǎn)矩的目的。通過控制各矢量的作用順序和時間以及零矢量的作用時間，又可以形成各種PWM波，達(dá)到各種不同的控制目的。例如形成開關(guān)次數(shù)最少的PWM波以減少開關(guān)損耗。目前在變頻器中實(shí)際應(yīng)用的矢量控制方式主要有基于轉(zhuǎn)差頻率控制的矢量控制方式和無速度傳感器的矢量控制方式兩種。4直接轉(zhuǎn)矩控制直接轉(zhuǎn)矩控制是利用空間矢量坐標(biāo)的概念，在定子坐標(biāo)系下分析交流電動機(jī)的數(shù)學(xué)模型，控制電動機(jī)的磁鏈和轉(zhuǎn)矩，通過檢測定子電阻來達(dá)到觀測定子磁鏈的目的，因此省去了矢量控制等復(fù)雜的變換計(jì)算，系統(tǒng)直觀、簡潔，計(jì)算速度和精度都比矢量控制方式有所提高。即使在開環(huán)的狀態(tài)下，也能輸出100的額定轉(zhuǎn)矩，對于多拖動具有負(fù)荷平衡功能。5最優(yōu)控制最優(yōu)控制在實(shí)際中的應(yīng)用根據(jù)要求的不同而有所不同，可以根據(jù)最優(yōu)控制的理論對某一個控制要求進(jìn)行個別參數(shù)的最優(yōu)化。例如在高壓變頻器的控制應(yīng)用中，就成功的采用了時間分段控制和相位平移控制兩種策略，以實(shí)現(xiàn)一定條件下的電壓最優(yōu)波形。6其他非智能控制方式在實(shí)際應(yīng)用中，還有一些非智能控制方式在變頻器的控制中得以實(shí)現(xiàn)，例如自適應(yīng)控制、滑模變結(jié)構(gòu)控制、差頻控制、環(huán)流控制、頻率控制等。2智能控制方式智能控制方式主要有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、模糊控制、專家系統(tǒng)、學(xué)習(xí)控制等。在變頻器的控制中采用智能控制方式在具體應(yīng)用中有一些成功的范例。1神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方式應(yīng)用在變頻器的控制中，一般是進(jìn)行比較復(fù)雜的系統(tǒng)控制，這時對于系統(tǒng)的模型了解甚少，因此神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)既要完成系統(tǒng)辨識的功能，又要進(jìn)行控制。而且神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方式可以同時控制多個變頻器，因此在多個變頻器級聯(lián)時進(jìn)行控制比較適合。但是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的層數(shù)太多或者算法過于復(fù)雜都會在具體應(yīng)用中帶來不少實(shí)際困難。2模糊控制模糊控制算法用于控制變頻器的電壓和頻率，使電動機(jī)的升速時間得到控制，以避免升速過快對電機(jī)使用壽命的影響以及升速過慢影響工作效率。模糊控制的關(guān)鍵在于論域、隸屬度以及模糊級別的劃分，這種控制方式尤其適用于多輸入單輸出的控制系統(tǒng)。3專家系統(tǒng)專家系統(tǒng)是利用所謂“專家”的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行控制的一種控制方式，因此，專家系統(tǒng)中一般要建立一個專家?guī)?，存放一定的專家信息，另外還要有推理機(jī)制，以便于根據(jù)已知信息尋求理想的控制結(jié)果。專家?guī)炫c推理機(jī)制的設(shè)計(jì)是尤為重要的，關(guān)系著專家系統(tǒng)控制的優(yōu)劣。應(yīng)用專家系統(tǒng)既可以控制變頻器的電壓，又可以控制其電流。4學(xué)習(xí)控制學(xué)習(xí)控制主要是用于重復(fù)性的輸入，而規(guī)則的PWM信號例如中心調(diào)制PWM恰好滿足這個條件，因此學(xué)習(xí)控制也可用于變頻器的控制中。學(xué)習(xí)控制不需要了解太多的系統(tǒng)信息，但是需要12個學(xué)習(xí)周期，因此快速性相對較差，而且，學(xué)習(xí)控制的算法中有時需要實(shí)現(xiàn)超前環(huán)節(jié)，這用模擬器件是無法實(shí)現(xiàn)的，同時，學(xué)習(xí)控制還涉及到一個穩(wěn)定性的問題，在應(yīng)用時要特別注意。24本章小結(jié)本章主要完成了傳送帶傳動與調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及所設(shè)計(jì)的硬件的選用，傳動與調(diào)速系統(tǒng)是整個工作單元實(shí)現(xiàn)工作目標(biāo)的第一步，光傳感器在這里以采集信號作為整個工作單元開始自動控制的開端。當(dāng)物件行走到指定地點(diǎn)，傳送帶停止時，則將自動轉(zhuǎn)入物件搬運(yùn)系統(tǒng)的工作，將在下個章節(jié)做詳細(xì)介紹。第三章發(fā)動機(jī)流水線系統(tǒng)的設(shè)計(jì)31總體設(shè)計(jì)思路此次設(shè)計(jì)中，物件搬運(yùn)系統(tǒng)是一個自動運(yùn)行的系統(tǒng)。要求發(fā)動機(jī)運(yùn)至指定位置并停止后，能夠進(jìn)入到升降臺上，然后返回進(jìn)行下一個發(fā)動機(jī)的流水線裝配。其中控制系統(tǒng)還是采取了PLC控制。發(fā)動機(jī)流水線的運(yùn)轉(zhuǎn)的核心部件電動機(jī)、減速機(jī)以及PLC控制中心，為了發(fā)動機(jī)流水線能夠準(zhǔn)確定位及自動控制，這里流水線的行動采用了一工位一活動限位塊的限制方式來控制。兩頭的升降結(jié)構(gòu)則是由氣缸、PLC控制的電磁閥控制完成。具體結(jié)構(gòu)圖圖210如下由電磁閥控制氣體的進(jìn)口方向，從而推動氣缸活塞的左右運(yùn)動，達(dá)到控制自動化流水線設(shè)備左右，上下，抓握等動作。下面將分別介紹氣缸和電磁閥的工作原理、特性及選型。電磁閥氣缸圖31氣缸運(yùn)作結(jié)構(gòu)圖31氣缸的介紹及選用311氣動元件及雙向活塞式氣缸將壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，驅(qū)動機(jī)構(gòu)作直線往復(fù)運(yùn)動，擺動和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的元件，稱為氣動元件。在氣動執(zhí)行元件中，使用最多的是直線運(yùn)動的氣缸。按照將空氣壓力轉(zhuǎn)換成力的受壓不見的機(jī)構(gòu)不同，有活塞式和非活塞式（如膜片式）目前使用最多的是活塞式。此次設(shè)計(jì)中采用的活塞式單桿雙向氣缸。雙向氣缸的活塞前進(jìn)或后退都能輸出動力，行程可根據(jù)需要選擇。一般氣缸兩段都帶有緩沖裝置，當(dāng)活塞運(yùn)動到終端時，活塞撞擊的力量很大，所以緩沖裝置可以有效的減少沖撞力。同時，氣缸的兩端還設(shè)有行程開關(guān)，用以檢測氣缸是否行駛到了極限位置。當(dāng)氣缸行駛到極限位置時，行程開關(guān)閉合，電磁閥停止供氣。312氣缸工作原理此次設(shè)計(jì)中，為了實(shí)現(xiàn)自動化流水線設(shè)備在一個方向上的雙向移動，所以選用雙向氣缸。如圖211,當(dāng)A道進(jìn)氣時，活塞帶動自動化流水線設(shè)備向右移動；當(dāng)B道進(jìn)氣時，活塞帶動自動化流水線設(shè)備向左移動。圖32313氣缸的選用氣缸的選用主要考慮的是氣缸直徑，氣缸長度等。此次設(shè)計(jì)中，采用了SMCCJ2型，缸徑20MM，長度為600MM的標(biāo)準(zhǔn)型雙向氣缸。32電磁閥的介紹及選用321電磁閥簡介及分類追朔電磁閥的發(fā)展史，到目前為止，國內(nèi)外的電磁閥從原理上分為三大類（即直動式、分步直動式、先導(dǎo)式），而從閥瓣結(jié)構(gòu)和材料上的不同與原理上的區(qū)別又分為六個分支小類直動膜片結(jié)構(gòu)、分步膜片結(jié)構(gòu)、先導(dǎo)式膜片結(jié)構(gòu)、直動活塞結(jié)構(gòu)、分步活塞結(jié)構(gòu)、先導(dǎo)活塞結(jié)構(gòu)。一、直動式電磁閥原理通電時，電磁線圈產(chǎn)生電磁力把關(guān)閉件從閥座上提起，閥門打開；斷電時，電磁力消失，彈簧力把關(guān)閉件壓在閥座上，閥門關(guān)閉。特點(diǎn)在真空、負(fù)壓、零壓時能正常工作，但一般通徑不超過25MM。二、分步直動式電磁閥原理它是一種直動和先導(dǎo)式相結(jié)合的原理，當(dāng)入口與出口壓差005MPA，通電時，電磁力直接把先導(dǎo)小閥和主閥關(guān)閉件依次向上提起，閥門打開。當(dāng)入口與出口壓差005MPA，通電時，電磁力先打開先導(dǎo)小閥，主閥下腔壓力上升，上腔壓力下降，從而利用壓差把主閥向上推開；斷電時，先導(dǎo)閥和主閥利用彈簧力或介質(zhì)壓力推動關(guān)閉件，向下移動，使閥門關(guān)閉。特點(diǎn)在零壓差或真空、高壓時亦能可靠工作，但功率較大，要求豎直安裝。三、先導(dǎo)式電磁閥原理通電時，電磁力把先導(dǎo)孔打開，上腔室壓力迅速下降，在關(guān)閉件周圍形成上低下高的壓差，推動關(guān)閉件向上移動，閥門打開；斷電時，彈簧力把先導(dǎo)孔關(guān)閉，入口壓力通過旁通孔迅速進(jìn)入上腔室在關(guān)閥件周圍形成下低上高的壓差，推動關(guān)閉件向下移動，關(guān)閉閥門。特點(diǎn)流體壓力范圍上限很高，但必須滿足流體壓差條件。AB322電磁閥工作原理圖此次設(shè)計(jì)采用的是直動式電磁閥，其工作原理是電磁閥內(nèi)線圈通斷電來控制閥門所在位置，以控制氣流的行駛方向，從而達(dá)到使氣缸活塞兩邊運(yùn)動的目的。當(dāng)需要?dú)飧谆钊蛴疫\(yùn)動時，即氣缸左邊空間進(jìn)氣。此時PLC給出信號，電磁閥開關(guān)打開，線圈斷電，使彈簧處于放松狀態(tài)。氣體從A管進(jìn)入氣缸。如圖212圖33電磁閥打開氣流方向當(dāng)需要活塞向左運(yùn)動時，則電磁閥開關(guān)閉合，線圈帶電，產(chǎn)生磁力。彈簧被壓縮，氣體此時只能從B管進(jìn)入氣缸，推動活塞運(yùn)動。如圖215圖34電磁閥關(guān)閉氣流方向ABAB323電磁閥的選用電磁閥的選用一般從以下五點(diǎn)考慮一、適用性管路中的流體必須和選用的電磁閥系列型號中標(biāo)定的介質(zhì)一致。流體的溫度必須小于選用電磁閥的標(biāo)定溫度。電磁閥允許液體粘度一般在20CST以下，大于20CST應(yīng)注明。工作壓差，管路最高壓差在小于004MPA時應(yīng)選用如ZS,2W,ZQDF,ZCM系列等直動式和分步直動式；最低工作壓差大于004MPA時可選用先導(dǎo)式（壓差式）電磁閥；最高工作壓差應(yīng)小于電磁閥的最大標(biāo)定壓力；一般電磁閥都是單向工作，因此要注意是否有反壓差，如有安裝止回閥。流體清潔度不高時應(yīng)在電磁閥前安裝過濾器，一般電磁閥對介質(zhì)要求清潔度要好。電源電流和消耗功率應(yīng)根據(jù)輸出容量選取，電源電壓一般允許10左右，必須注意交流起動時VA值較高。二、可靠性電磁閥分為常閉和常開二種；一般選用常閉型，通電打開，斷電關(guān)閉；但在開啟時間很長關(guān)閉時很短時要選用常開型了。壽命試驗(yàn)，工廠一般屬于型式試驗(yàn)項(xiàng)目，確切地說我國還沒有電磁閥的專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，因此選用電磁閥廠家時慎重。動作時間很短頻率較高時一般選取直動式，大口徑選用快速系列。三、安全性一般電磁閥不防水，在條件不允許時請選用防水型，工廠可以定做。電磁閥的最高標(biāo)定公稱壓力一定要超過管路內(nèi)的最高壓力，否則使用壽命會縮短或產(chǎn)生其它意外情況。有腐蝕性液體的應(yīng)選用全不銹鋼型，強(qiáng)腐蝕性流體宜選用塑料王（SLF）電磁閥。爆炸性環(huán)境必須選用相應(yīng)的防爆產(chǎn)品。四、經(jīng)濟(jì)性有很多電磁閥可以通用，但在能滿足以上三點(diǎn)的基礎(chǔ)上應(yīng)選用最經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)品。五、根據(jù)持續(xù)工作時間長短來選擇常閉、常開、或可持續(xù)通電。1、當(dāng)電磁閥需要長時間開啟，并且持續(xù)的時間多余關(guān)閉的時間應(yīng)選用常開型。2、要是開啟的時間短或開和關(guān)的時間不多時，則選常閉型。33本章小結(jié)發(fā)動機(jī)流水線主要的工作就是PLC控制流水線的步進(jìn)以及停頓，氣缸以及電磁閥結(jié)構(gòu)用來控制半成品以及成品的上下。它和傳送帶的傳動調(diào)速系統(tǒng)一樣，都是工作在自動控制系統(tǒng)的控制之下。自動控制系統(tǒng)以PLC為主控單元，接受從信號采集器件即傳感器處采集來的信號，經(jīng)過處理發(fā)送給各部分硬件執(zhí)行相應(yīng)的操作。第四章自動控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及軟件編寫如果說硬件系統(tǒng)是仿佛是人的軀干，那么軟件系統(tǒng)就是可以控制軀干完成各種動作的大腦中樞。所以軟件系統(tǒng)的優(yōu)劣直接影響到整個工作單元運(yùn)行的效果此次設(shè)計(jì)中，軟件系統(tǒng)是由PLC（可編程控制器）作為中央控制器進(jìn)行設(shè)計(jì)。41可編程控制器簡介可編程控制器（PROGRAMMABLECONTROLLER）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作可編程邏輯控制器（PROGRAMMABLELOGICCONTROLLER），簡稱PLC，它主要用來代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱PC。但是為了避免與個人計(jì)算機(jī)（PERSONALCOMPUTER）的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱PLC。國際電工委員會IEC在1987年2月通過了對它的定義“可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算,順序控制，定時，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。可編程控制器及其有關(guān)外部設(shè)備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)?！倍嗄陙?，可編程控制器（以下簡稱PLC）從其產(chǎn)生到現(xiàn)在，實(shí)現(xiàn)了接線邏輯到存儲邏輯的飛躍；其功能從弱到強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)了邏輯控制到數(shù)字控制的進(jìn)步；其應(yīng)用領(lǐng)域從小到大，實(shí)現(xiàn)了單體設(shè)備簡單控制到勝任運(yùn)動控制、過程控制及集散控制等各種任務(wù)的跨越。今天的PLC在處理模擬量、數(shù)字運(yùn)算、人機(jī)接口和網(wǎng)絡(luò)的各方面能力都已大幅提高，成為工業(yè)控制領(lǐng)域的主流控制設(shè)備，在各行各業(yè)發(fā)揮著越來越大的作用411PLC的基本結(jié)構(gòu)和主要特點(diǎn)PLC實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同，其機(jī)構(gòu)圖入圖41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從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯誤。當(dāng)PLC投入運(yùn)行時，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過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。CPUEPROMRAM電源模塊輸入模塊用戶輸入設(shè)備輸出模塊I/O接口通信接口總線用戶輸出設(shè)備外圍設(shè)備計(jì)算機(jī)或其他PCL圖41PLC硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖為了進(jìn)一步提高PLC的可靠性，近年來對大型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CPU出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。PLC的主要特點(diǎn)有可靠性高；I/O接口模塊豐富；采用模塊化結(jié)構(gòu)；編程簡單易學(xué)；安裝簡單，維修方便。412PLC的應(yīng)用領(lǐng)域目前，PLC在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，使用情況主要分為如下幾類1開關(guān)量邏輯控制取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動化流水線。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。2工業(yè)過程控制在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中，存在一些如溫度、壓力、流量、液位和速度等連續(xù)變化的量（即模擬量），PLC采用相應(yīng)的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊及各種各樣的控制算法程序來處理模擬量，完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的一種調(diào)節(jié)方法。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應(yīng)用。3運(yùn)動控制PLC可以用于圓周運(yùn)動或直線運(yùn)動的控制。一般使用專用的運(yùn)動控制模塊，如可驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場合。4數(shù)據(jù)處理PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。數(shù)據(jù)處理一般用于如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。5通信及聯(lián)網(wǎng)PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設(shè)備間的通信。隨著工廠自動化網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，現(xiàn)在的PLC都具有通信接口，通信非常方便42I/O口確定及PLC的選取421控制要求分析PLC的控制系統(tǒng)中有輸入/輸出設(shè)備，常見的輸入電器有按鈕、行程開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)、接近開關(guān)、霍耳開關(guān)、各種傳感器等。輸入電器有接觸器、繼電器、電磁閥、指示燈及其他有關(guān)顯示、執(zhí)行電器等。正確的連接輸入/輸出電路，是保證PLC安全可靠工作的前提。此次設(shè)計(jì)中，PCL需要完成由傳感器接收信號經(jīng)過處理再輸出變頻器和電磁閥的任務(wù)。所以對應(yīng)的輸入輸出設(shè)備有傳感器、限位開關(guān)、變頻器、電磁閥等。其中傳感器、限位開關(guān)是輸入設(shè)備，變頻器、電磁閥以及指示燈是輸出設(shè)備。422輸入接口確定設(shè)計(jì)中，要實(shí)現(xiàn)兩條傳送帶的調(diào)速功能，所以需要接入4個傳感器；氣缸的限位分上下左右，所以需要接入4個限位開關(guān)?？傒斎虢涌谌缦?、傳感器412、限位開關(guān)413、總啟動，停止21共需要10個輸入接口。423輸出接口確定設(shè)計(jì)中，輸出設(shè)備包括控制傳送帶的變頻器和控制自動化流水線設(shè)備的電磁閥。變頻器要實(shí)現(xiàn)兩條傳送帶的減速、停止功能；電磁閥要實(shí)現(xiàn)自動化流水線設(shè)備的上下、左右、抓放的動作。總輸出接口如下1、變頻器222、電磁閥313、兩條傳送帶啟動21共需要9個輸出接口。424PLC的選取根據(jù)設(shè)計(jì)要求，需要9個輸入接口，9個輸出接口。所以選取I/O接口為16/16的三菱FX2N32MR001型PLC。43I/O分配及主要器件的I/O連接圖此次設(shè)計(jì)I/O設(shè)備主要為傳感器、限位開關(guān)、變頻器、電磁閥等?？侷/O口為16/16，使用接口為10/10。其輸入/輸出地址表如下表41系統(tǒng)輸入/輸出地址表輸入輸出器件代號地址號功能說明器件代號地址號功能說明SB1X0總啟動KM1Y0啟動傳送帶ASB2X1總停止KM2Y1啟動傳送帶BKM8X2傳感器AKM3Y2傳送帶A減速KM9X3傳感器A1KM4Y3傳送帶B減速KM10X4傳感器BKM5Y4變頻器1高頻控制開關(guān)KM11X5傳感器B1KM6Y5變頻器2高頻控制開關(guān)44PLC工作可靠性措施PLC控制系統(tǒng)的可靠性直接影響到企業(yè)的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，PLC系統(tǒng)的抗干擾能力是整個系統(tǒng)可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。因此，分析研究PLC應(yīng)用中的可靠性和抗干擾技術(shù)是十分必要的。要提高PLC控制系統(tǒng)的可靠性，一是在硬件上采取措施二是在軟件上設(shè)計(jì)相應(yīng)的保護(hù)程序因此，PLC控制系統(tǒng)的抗干擾非常重要。第五章變速箱的選擇減速機(jī)是一種動力傳達(dá)機(jī)構(gòu)，利用齒輪的速度轉(zhuǎn)換器，將電機(jī)（馬達(dá)）的回轉(zhuǎn)數(shù)減速到所要的回轉(zhuǎn)數(shù)，并得到較大轉(zhuǎn)矩的機(jī)構(gòu)。在目前用于傳遞動力與運(yùn)動的機(jī)構(gòu)中，減速機(jī)的應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛。幾乎在各式機(jī)械的傳動系統(tǒng)中都可以見到它的蹤跡，從交通工具的船舶、汽車、機(jī)車，建筑用的重型機(jī)具，機(jī)械工業(yè)所用的加工機(jī)具及自動化生產(chǎn)設(shè)備，到日常生活中常見的家電，鐘表等等其應(yīng)用從大動力的傳輸工作，到小負(fù)荷，精確的角度傳輸都可以見到減速機(jī)的應(yīng)用，且在工業(yè)應(yīng)用上，減速機(jī)具有減速及增加轉(zhuǎn)矩功能。因此廣泛應(yīng)用在速度與扭矩的轉(zhuǎn)換設(shè)備。減速機(jī)的作用主要有1）降速同時提高輸出扭矩，扭矩輸出比例按電機(jī)輸出乘減速比，但要注意不能超出減速機(jī)額定扭矩。2）減速同時降低了負(fù)載的慣量，慣量的減少為減速比的平方。大家可以看一下一般電機(jī)都有一個慣量數(shù)值。減速機(jī)其體積小，傳動效率高，減速范圍廣，精度高等諸多有點(diǎn)，而被廣泛應(yīng)用于伺服、步進(jìn)、直流等傳動系統(tǒng)中。其作用就是在保證精密傳動的前提下，主要被用來降低轉(zhuǎn)速增大扭矩和降低負(fù)載/電機(jī)的轉(zhuǎn)動慣量比。由上述得知發(fā)動機(jī)流水線所要消耗的功率為118KW。查收ZL減速機(jī)設(shè)計(jì)方案可選擇得出我們選擇為功率為128KW的中型平穩(wěn)減速機(jī)，傳動比的選擇為116，根據(jù)安裝的位置的大小，我們選擇中心為350毫米。1、齒輪計(jì)算ZL減速機(jī)為二級減速器，我們選定一級傳動比和二級傳動比分均為14。我們選定A1150MM，A2200MM。一級傳動齒輪1齒數(shù)為Z1，齒輪2齒數(shù)為Z2；二級傳動齒輪3齒數(shù)為Z3。齒輪4齒數(shù)為Z4；齒輪的模數(shù)為M。A1M（Z1Z2）/2150A2M（Z3Z4）/2200Z24Z1，Z44Z3查自動化流水線設(shè)備冊得，傳遞動力的的齒輪運(yùn)動M2MM，對于硬齒面齒輪齒輪硬度350HBS外嚙合傳動M（001600315）A，載荷平穩(wěn)，中心距大時取小值，反之取大值。所以M001620032，取M35或4，將上訴兩值代入計(jì)算公式，得，Z32285,或20。綜上取M4。所以Z115，Z260，Z320，Z480。壓力角20齒輪厚度為（610）M，取B30MM。2軸的計(jì)算根據(jù)設(shè)計(jì)要求，取P118KW。已知運(yùn)輸帶的速度為07M/S，即帶輪的速度為07M/S。已知大帶輪直徑為D350MM，小帶輪直徑為D90MM。即減速機(jī)的速度約為220R/MIN，即轉(zhuǎn)速N220R/MIN查自動化流水線設(shè)備冊1911得選擇材料為20CRMOTI抗拉強(qiáng)度B1100屈服點(diǎn)S850彎曲疲勞強(qiáng)度極限1525扭轉(zhuǎn)疲勞強(qiáng)度極限1300查表1932得，A98DMINA（P/N）1/398118/2201/338MM所以取三根軸的直徑分別為65MM，40MM，40MM。結(jié)論與展望本畢業(yè)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)自動化流水線的自動化的目的，以及進(jìn)行產(chǎn)品化設(shè)計(jì)。前者已經(jīng)很好的完成，而后者也做到了結(jié)構(gòu)簡單、功能實(shí)用和操作方便等幾點(diǎn)。本畢業(yè)設(shè)計(jì)涉及的知識點(diǎn)較多，而在實(shí)際操作中也遇到了很多細(xì)節(jié)性的問題，關(guān)鍵在于相關(guān)資料的積累、靈活運(yùn)用以前學(xué)到的知識點(diǎn)和善于向別人請教。定好自己的工作計(jì)劃，一步一個腳印的往下走。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)可以說是一個完整的工程項(xiàng)目。從開始的資料收集、理論構(gòu)思，到設(shè)計(jì)流程,完成程序設(shè)計(jì),再到最后配置各個硬件部件,一路下來，自己對這個設(shè)計(jì)思考過很多，提出過很多的觀點(diǎn)和方法，最后也否決了很多。通過了這次實(shí)際操作，自己從中得到了不少的收獲，對做一個工程的流程也有所認(rèn)識，對PLC和氣動系統(tǒng)的理解也加深了不少。整個設(shè)計(jì)中，我完成了自動化流水線設(shè)備傳送帶系統(tǒng)的硬件和軟件架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了隨物件的行動，傳送帶自動減速，自動化流水線設(shè)備自動抓取移動放置返回的功能。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中我感受最深的是吸取前人的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，再結(jié)合自己的實(shí)際情況，站在巨人的肩膀上，定必事半而功倍。在整個畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，遇到了大大小小的不少問題，但經(jīng)過大家的合作和向老師請教，都已經(jīng)把問題解決掉了，這樣一方面提高了個人解決問題的能力，積累了不少的經(jīng)驗(yàn)。另一方面也避免了在日后工作中犯同樣錯誤的可能，加強(qiáng)了自己對以后工作的信心。致謝回顧這次歷時兩個多月的畢業(yè)設(shè)計(jì)，感覺收獲頗豐。它不僅使我可以把大學(xué)四年所學(xué)的專業(yè)知識都融會貫通起來，達(dá)到本專業(yè)的要求；而且，讓我最難忘的是在此過程中，從查閱資料到機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)再到整體結(jié)構(gòu)零件的設(shè)計(jì)，曾遇到過不少的困難，但是經(jīng)過自己的一番鉆研和老師同學(xué)的幫助，最后問題一個一個迎刃而解了。經(jīng)過這次設(shè)計(jì)，同時我個人的學(xué)習(xí)領(lǐng)悟能力和團(tuán)隊(duì)合作精神也得到一個質(zhì)的提高。對此，我要衷心感謝老師一直以來對我的教導(dǎo)和幫助，尤其在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中的孜孜教導(dǎo)；還有我身后一直默默支持我學(xué)習(xí)的親愛的家人；在設(shè)計(jì)中和我一起學(xué)習(xí)并給予我很大幫助。四年的大學(xué)生活，我學(xué)到的不僅是專業(yè)上的知識，還有為人處事的道理。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的點(diǎn)點(diǎn)滴滴將永遠(yuǎn)留在我的心里，成為我人生重要的回憶之一。畢業(yè)之后，我還需要不斷學(xué)習(xí)總結(jié)，不斷實(shí)踐，把這四年所學(xué)到的專業(yè)理論知識很好地運(yùn)用到工作當(dāng)中，不斷提高自己的學(xué)習(xí)工作能力。參考文獻(xiàn)1楊公源常用變頻器應(yīng)用實(shí)例電子工業(yè)出版社20061012鄧則名等電器與可編程控制器應(yīng)用技術(shù)M機(jī)械工業(yè)出版社19973任致程實(shí)用電動機(jī)控制電路350例人民郵電出版社2002714陳伯時陳敏遜交流調(diào)速系統(tǒng)機(jī)械工業(yè)出版社2005415郭晉榮液壓與氣動技術(shù)西南交通大學(xué)出版社2007216鄒金慧等可編程控制器及其系統(tǒng)M重慶大學(xué)出版社2002117機(jī)械設(shè)計(jì)手冊編委會機(jī)械設(shè)計(jì)手冊單行本氣壓傳動與控制機(jī)械工業(yè)出版社2007318呂泉現(xiàn)代傳感器原理及應(yīng)用清華大學(xué)出版社2006619周征傳感器原理與檢測技術(shù)清華大學(xué)出版社20072110賀哲榮等流行PLC實(shí)用程序及設(shè)計(jì)M西安電子科技大學(xué)出版社，2006311鐘肇新，彭侃可編程控制器原理及應(yīng)用M華南理工出版社200212張建民機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)北京理工大學(xué)出版社20071113梅曉榕，柏桂珍，張卯瑞自動控制元件及線路科學(xué)出版社20074114李成海液壓電磁換向閥機(jī)械工業(yè)出版社200212115曹永巖毛維杰孫優(yōu)賢等現(xiàn)代控制理論的工程應(yīng)用M浙江大學(xué)出版社200016BROSILOW，CBANDMTONGTHESTRUCTUREANDDYNAMICSOFINFERENITIALCONTROLLERJINTJCONTROL1997，462；48549917JOHNSONMETASYS設(shè)計(jì)手冊M北京中國建筑工業(yè)出版社，2003718MITSUBISHIFXISFX1NF2NF2NC編程手冊1996附錄A主要參考文獻(xiàn)的題錄及摘要1賀哲榮等流行PLC實(shí)用程序及設(shè)計(jì)西安電子科技大學(xué)出版社，20063本書以日本三菱公司的FX2系列可編程控制器為藍(lán)本，簡要介紹了FX2系列可編程控制器的指令系統(tǒng)、編程方法及常用的子程序；詳細(xì)介紹了電動機(jī)基本控制線路PLC程序設(shè)計(jì)、機(jī)床控制線路改造PLC程序設(shè)計(jì)及PLC實(shí)際應(yīng)用程序設(shè)計(jì)等程序設(shè)計(jì)方法。2鄒金慧等可編程控制器及其系統(tǒng)重慶大學(xué)出版社200211本書詳細(xì)介紹了PLC的組成結(jié)構(gòu)、工作原理、指令系統(tǒng)、編程方法、網(wǎng)絡(luò)通訊以及PLC在控制系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用等內(nèi)容。3鄧則名等電器與可編程控制器應(yīng)用技術(shù)機(jī)械工業(yè)出版社1997本書詳細(xì)介紹了三菱公司FX2系列的PLC組成結(jié)構(gòu)、工作原理、指令系統(tǒng)、編程方法、網(wǎng)絡(luò)通訊以及PLC在控制系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用等內(nèi)容。4鐘肇新，彭侃可編程控制器原理及應(yīng)用M華南理工出版社2002本書詳細(xì)介紹了PLC的組成結(jié)構(gòu)、工作原理、指令系統(tǒng)、編程方法、網(wǎng)絡(luò)通訊以及PLC在控制系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用等內(nèi)容5楊公源常用變頻器應(yīng)用實(shí)例電子工業(yè)出版社2006101本書在介紹變頻器的基本類型和變頻器的運(yùn)行原理的基礎(chǔ)上，介紹丹佛斯、西門子、ABB、松下、富士等公司的變頻器及其應(yīng)用實(shí)例，包括變頻器在機(jī)床、流量、壓力、液位、溫度、配比、涂布、卷繞、退繞、同步，以及復(fù)合材料制造等方面的應(yīng)用實(shí)例。6任致程實(shí)用電動機(jī)控制電路350例人民郵電出版社200271本書介紹實(shí)用電動機(jī)控制電路的書籍，書中匯集了包括采用常規(guī)器件組成的常用控制電路和由電子元件、電腦程控部件組成的新型控制電路共計(jì)350個，劃分成換向電路、調(diào)速電路、直接啟動電路、降壓驅(qū)動電路、制動電路、保護(hù)電路、節(jié)能電路、自控電路、常用家電與機(jī)電電路、電子經(jīng)驗(yàn)電路10部分7陳伯時陳敏遜交流調(diào)速系統(tǒng)機(jī)械工業(yè)出版社200541本書全面系統(tǒng)地介紹了現(xiàn)代交流調(diào)速系統(tǒng)的基本原理，數(shù)學(xué)模型，控制系統(tǒng)和應(yīng)用性能，以理論聯(lián)系實(shí)際，深入淺出作為編寫方針，對于在研究工作中涉及而目前尚無實(shí)際應(yīng)用的理論問題，則不加論述8郭晉榮液壓與氣動技術(shù)西南交通大學(xué)出版社200721全書共九章，內(nèi)容包括緒論、液壓與氣動的基礎(chǔ)理論、液壓傳動基本元件、液壓系統(tǒng)基本回路、典型液壓傳動系統(tǒng)、氣壓傳動基本元件、氣動系統(tǒng)基本回路、典型氣壓傳動系統(tǒng)，以及液壓與氣壓傳動系統(tǒng)的安裝與調(diào)試、使用及維護(hù)等。9機(jī)械設(shè)計(jì)手冊編委會機(jī)械設(shè)計(jì)手冊單行本氣壓傳動與控制機(jī)械工業(yè)出版社200731全書共分常用資料，機(jī)械零部件與傳動設(shè)計(jì)（一）、（二），液壓、氣動、液力傳動與控制，機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法及應(yīng)用等6卷50篇。本單行本主要介紹氣壓傳動的特點(diǎn)和各種氣缸、氣馬達(dá)、氣動控制閥的相關(guān)內(nèi)容，以及國外系列氣動產(chǎn)品10呂泉現(xiàn)代傳感器原理及應(yīng)用清華大學(xué)出版社200661全書共12章，分別介紹現(xiàn)代各種新型傳感器的作用、原理、結(jié)構(gòu)特征以及使用方法。內(nèi)容包括紅外傳感器、圖像傳感器、光纖維感器、超導(dǎo)傳感器、微波傳感器、生物傳感器、氣體傳感器、濕度傳感器、非晶態(tài)合金傳感器、機(jī)器人傳感器、智能傳感器、其他新型（電流、電壓、三維過載、液晶）傳感器等11周征傳感器原理與檢測技術(shù)清華大學(xué)出版社200721本書以被測物理量為研究對象，全面地闡述了各種被測物理量的檢測方法、各種傳感器的工作原理和按工程實(shí)際選用傳感器的原則。內(nèi)容包括檢測技術(shù)基本知識，傳感器概述，溫度檢測與傳感器，流量檢測與傳感器，壓力檢測與傳感器，氣體、濕度檢測與傳感器，物位檢測與傳感器，機(jī)械量檢測與傳感器，檢測系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)。書中給出了大量來源于生產(chǎn)實(shí)際的實(shí)用電路和實(shí)例。12MITSUBISHIFXISFX1NF2NF2NC編程手冊1996THISMANUALGIVESDETAILSONALLASPECTSOFOPERATIONANDPROGRAMMINGFORFX1S,FX1N,FX2NANDFX2NCPROGRAMMABLECONTROLLERSPLCSFORALLINFORMATIONRELATINGTOTHEPLCHARDWAREANDINSTALLATION,REFERTOTHEAPPROPRIATEMANUALSUPPLIEDWITHTHEUNIT2HOWTOUSETHISMANUALTHISMANU