xxxxx畢業(yè)

題目基于PLC的物料分揀系統(tǒng)設(shè)計(jì)英文題目TheDesignofMaterialChooseSystemBasedonPLC院系機(jī)械與材料工程學(xué)院專業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化姓名xxx年級(jí)2009(機(jī)材A0916)指導(dǎo)教師xxx二零一三年六月摘要物料分揀采用可編程控制器PLC進(jìn)行控制，能連續(xù)大批量地分揀貨物，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，分揀系統(tǒng)能靈活地與其他物流設(shè)備無縫連接，實(shí)現(xiàn)對物料信息流的分配和管理。隨著工業(yè)自動(dòng)化的普及和發(fā)展，可編程控制器的需求量逐年增大，應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣。本設(shè)計(jì)基于FX-2N型PLC控制的物料分揀系統(tǒng)由上料機(jī)構(gòu)、搬運(yùn)機(jī)械手機(jī)構(gòu)、物料傳輸分揀機(jī)構(gòu)組成，對三種不同的物料進(jìn)行分類分揀。靈活運(yùn)用傳感器對物料進(jìn)行檢測、識(shí)別、以及對機(jī)械手的狀態(tài)檢測。在本設(shè)計(jì)中運(yùn)用了步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)角度的精確定位，利用變頻控制技術(shù)對物料傳輸速度進(jìn)行了設(shè)計(jì)?，F(xiàn)目前物料分揀系統(tǒng)運(yùn)用甚廣，系統(tǒng)中設(shè)計(jì)到搬運(yùn)機(jī)械手也廣泛應(yīng)用在各行各業(yè)。本次設(shè)計(jì)應(yīng)用了大部分在校所學(xué)的知識(shí)，將各種元器件通過邏輯關(guān)系有序的聯(lián)系起來，構(gòu)成物料分揀系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了光機(jī)電一體化?！娟P(guān)鍵詞】可編程序控制器；傳感器；硬件設(shè)計(jì)；軟件設(shè)計(jì)AbstractThematerialsortingadoptprogrammingcontrollerPLCtobeinprogressunderthecontrolof,cancriticizeinlargescaleinarowmeasuringfieldsortinggoods,theintensitysorting,errorleadlowandworkingisreducedgreatly,butnotableriseproductivity.Markchoosessystemtobeabletonimblyandlogisticsequipmentseamlessconnectionother,cometruetomaterialinformationstreamassignmentandmanage.Hardware-Designandsoftware-designmiddlehavingintroduceditmainlyinisdesigned.Withthepopularizationanddevelopmentofindustrialautomation,increaseddemandforprogrammablecontrollers,fieldmoreandmorewidelyused.DesignmaterialsortingsystembasedonFX-2NPLCcontrolbyfeeding,handlingrobotbody,materialtransportpickupbodies,onthreedifferentmaterialsforcategorysorting.Flexiblesensormaterialfordetection,identification,andStatetestingforManipulator.Thisdesignusesasteppermotortopreciselypositiontherotation,useofvariablefrequencycontroltechniquetodesignthematerialtransmissionspeed.Currentmaterialsortingsystemusingawiderangeofsystemdesigntohandlingrobotsarewidelyusedinalltradesandindustries.Mostofthedesignandapplicationoftheknowledgelearntinschool,tolinkvariouscomponentsthroughalogicalandorderly,constituteamaterialsortingsystem,foroptical,mechanicalandelectronicintegration.【Keywords】PLC;Sensor;Hardware-design;software-design目錄TOC\o"1-3"\u前言 1第一章緒論 21.1分揀系統(tǒng)的研究背景 21.2物料分揀系統(tǒng)發(fā)展概況和現(xiàn)狀 31.3課題研究目的和意義 41.4本文研究的主要內(nèi)容 51.5本章小結(jié) 5第二章PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì) 62.1控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容 62.2控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則 72.3控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟 72.4程序設(shè)計(jì)的步驟 82.5編寫梯形圖應(yīng)該注意的事項(xiàng) 82.6本章小結(jié) 9第三章系統(tǒng)的組成及控制要求 103.1系統(tǒng)的組成 113.1.1上料機(jī)構(gòu) 113.1.2搬運(yùn)機(jī)械手機(jī)構(gòu) 113.1.3物料傳輸分揀機(jī)構(gòu) 113.2系統(tǒng)控制要求 123.3本章小結(jié) 13第四章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 144.1電氣元件名稱及功能 144.1.1輸入電氣元件 144.1.2輸出電氣元件 154.1.3執(zhí)行電氣元件 154.2輸入/輸出（I/O）點(diǎn)分配 164.3PLC的選型 174.3.1系統(tǒng)對PLC的要求 184.3.2確定PLC型號(hào) 184.4三菱FX-2N型PLC控制原理圖 194.5步進(jìn)電機(jī)設(shè)計(jì) 204.6本章小結(jié) 21第五章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 225.1三菱編程軟件、模擬仿真軟件 225.2程序設(shè)計(jì)思想 225.2.1上料機(jī)構(gòu)流程圖 235.2.2搬運(yùn)機(jī)械手流程圖 255.2.3物料傳輸分揀流程圖 305.2.4系統(tǒng)控制總程序設(shè)計(jì)簡介 31第六章系統(tǒng)調(diào)試 326.1程序的模擬調(diào)試 326.1.1通過軟元件輸入輸出狀態(tài)進(jìn)行調(diào)試 336.1.2時(shí)序圖輔助調(diào)試 356.2程序的現(xiàn)場調(diào)試 35結(jié)論 37參考文獻(xiàn) 38謝辭 39附錄 40前言 在現(xiàn)代工業(yè)中，生產(chǎn)過程的機(jī)械化、自動(dòng)化已成為突出的主題。隨著工業(yè)現(xiàn)代化的進(jìn)一步發(fā)展,自動(dòng)化已經(jīng)成為現(xiàn)代企業(yè)中的重要支柱,無人車間、無人生產(chǎn)流水線等等，已經(jīng)隨處可見。同時(shí)，現(xiàn)代生產(chǎn)中，存在著各種各樣的生產(chǎn)環(huán)境，如高溫、放射性、有毒氣體、有害氣體場合以及水下作業(yè)等，這些惡劣的生產(chǎn)環(huán)境不利于人工進(jìn)行操作，更需要自動(dòng)控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)在工業(yè)控制的三大支柱中PLC控制越來得到重視，在本設(shè)計(jì)中難點(diǎn)的是搬運(yùn)機(jī)械手的設(shè)計(jì)。機(jī)械手是近代自動(dòng)控制領(lǐng)域中出現(xiàn)的一項(xiàng)新的技術(shù)，是現(xiàn)代控制理論與工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化實(shí)踐相結(jié)合的產(chǎn)物，并以成為現(xiàn)代機(jī)械制造生產(chǎn)系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分。工業(yè)機(jī)械手是提高生產(chǎn)過程自動(dòng)化、改善勞動(dòng)條件、提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的有效手段之一。尤其在高溫、高壓、粉塵、噪聲以及帶有放射性和污染的場合，應(yīng)用得更為廣泛。在我國，近幾年來也有較快的發(fā)展，并取得一定的效果，受到機(jī)械工業(yè)和鐵路工業(yè)部門的重視。物料分揀系統(tǒng)，采用日本三菱公司的FX-2N型PLC，對物料的存放，機(jī)械手的上下、左右、步進(jìn)旋轉(zhuǎn)以及抓取運(yùn)動(dòng)，物料的傳輸速度、分揀進(jìn)行控制。我們利用可編程技術(shù)，結(jié)合相應(yīng)的硬件裝置，模擬實(shí)現(xiàn)了物料分揀系統(tǒng)控制的機(jī)電一體化。第一章緒論隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步，特別是經(jīng)過近二十來隨著大規(guī)模，超大規(guī)模集成電路技術(shù)和數(shù)字通信技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，可編程序控制器應(yīng)運(yùn)而生并得到快速的發(fā)展，而且發(fā)展勢頭越發(fā)迅猛?，F(xiàn)如今PLC是應(yīng)用面極為廣泛的工業(yè)控制裝置，它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來存儲(chǔ)用戶指令，通過數(shù)字或模擬的輸入、輸出，完成確定的邏輯、順序、定時(shí)、計(jì)數(shù)、運(yùn)算和一些特定的功能，來控制各種類型的機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過程[1]。它給自動(dòng)化控制帶來很大的方便，目前有不少的國家的公司都在致力于PLC的研究并使其性能不斷的改善提高。1.1分揀系統(tǒng)的研究背景

自動(dòng)分揀系統(tǒng)的規(guī)模和能力已有很大的發(fā)展，目前大型分揀系統(tǒng)大多能分揀幾十到幾百個(gè)種類的物品，分揀能力達(dá)到每小時(shí)萬件以上。國外分揀系統(tǒng)規(guī)模都很大，主要包括進(jìn)給臺(tái)、信號(hào)盤、分揀機(jī)、分揀信息識(shí)別系統(tǒng)、設(shè)備控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)等幾大部分，還要配備外圍的各種運(yùn)輸和裝卸機(jī)械，組成一個(gè)龐大而復(fù)雜的系統(tǒng)。從分揀技術(shù)水平上說，歐美各國發(fā)展最早，技術(shù)比較成熟，目前處于世界領(lǐng)先地位。美國和歐洲在60年代開始使用，日本則在第二次世界大戰(zhàn)后才引進(jìn)分揀機(jī)，但近二十年來由于其本國經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要發(fā)展迅速，后來者居上，從1970--1985年共有338臺(tái)自動(dòng)分揀機(jī)投入運(yùn)行，其中58.32%用于儲(chǔ)運(yùn)業(yè)，17.15%用于銷售業(yè)。到1987年就已經(jīng)擁有自動(dòng)分揀機(jī)1000臺(tái)，號(hào)稱是世界上擁有分揀機(jī)最多的國家。

我國自動(dòng)分揀技術(shù)起步較晚，目前已能與國際先進(jìn)水平保持同步，但是缺少技術(shù)創(chuàng)新能力，使自動(dòng)分揀技術(shù)的物流系數(shù)也減少，大部分小型超市配送中心仍然靠人工分分揀。近二十年來,特別是物流行業(yè)，隨著經(jīng)濟(jì)和生產(chǎn)的發(fā)展,商品趨勢趨于"短小輕薄"，流通趨于小批量多品種和準(zhǔn)時(shí)制（JUST-IN-TIME，簡稱JIT)。分揀作業(yè)已成為一項(xiàng)重要的工作環(huán)節(jié)，分揀系統(tǒng)的應(yīng)用已經(jīng)日趨普遍。我國目前多數(shù)配送中心和物流企業(yè)都是人工分揀。而國外一些配送中心多采用分揀系統(tǒng)進(jìn)行分揀，充分發(fā)揮了分揀技術(shù)分揀速度快、分揀點(diǎn)多、差錯(cuò)率極低、效率高和全自動(dòng)操作的優(yōu)勢。自動(dòng)分揀系統(tǒng)成為當(dāng)代物流技術(shù)發(fā)展的三大標(biāo)志之一[2]。本次設(shè)計(jì)基于PLC的物料分揀系統(tǒng)控制。采用PLC控制開發(fā)可以達(dá)到短周期，低成本的控制要求，可以直接用于工業(yè)現(xiàn)場控制。PLC控制具有實(shí)時(shí)性、信號(hào)處理時(shí)間短、速度快、更能滿足各個(gè)領(lǐng)域大、中、小型工業(yè)控制項(xiàng)目，同時(shí)PLC的可靠性高，有豐富的I/O卡件，質(zhì)優(yōu)價(jià)廉，性價(jià)比高，安裝簡單，維修方便，PLC控制能在高粉塵、高噪聲、強(qiáng)電磁干擾和溫度變化劇烈的環(huán)境下正常工作。因?yàn)樗钦w模塊，集中了驅(qū)動(dòng)電路、檢測電路和保護(hù)電路以及通訊聯(lián)網(wǎng)功能，所以在使用中，硬件相對簡單，編程語言也相對簡單，并且測試容易，維修方便，更可以提高控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的靈活性及控制系統(tǒng)的可靠性。本設(shè)計(jì)以操作簡單、使用可靠、維護(hù)修理方便作為主要設(shè)計(jì)方向。1.2物料分揀系統(tǒng)發(fā)展概況和現(xiàn)狀

縱觀國內(nèi)外物料分揀系統(tǒng)的應(yīng)用情況可以發(fā)現(xiàn)，國外的物流配送中心或工業(yè)中傾向于采用自動(dòng)化程度很高的分揀系統(tǒng)，而且應(yīng)用也較為廣泛。而在我國，由于物流業(yè)起步晚，物料分揀系統(tǒng)中人工作業(yè)的比例也較高。盡管自動(dòng)分揀系統(tǒng)有非常多的優(yōu)點(diǎn)，但因其要求使用者必須具備一定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件，在發(fā)達(dá)國家某些行業(yè)不用自動(dòng)分揀系統(tǒng)的情況也很普遍。其主要原因有兩點(diǎn):一是一次性投資巨大，先期投入回收慢。系統(tǒng)的設(shè)備復(fù)雜，投資和運(yùn)營成本相當(dāng)高，需要可靠的貨源作保證，也許只有大型生產(chǎn)企業(yè)或?qū)I(yè)物流公司才有能力投資小企業(yè)則無能為力。二是系統(tǒng)對商品外包裝要求高。為使大部分商品都能用機(jī)械進(jìn)行自動(dòng)分揀，需要采取諸如推行標(biāo)準(zhǔn)化包裝、根據(jù)分揀商品統(tǒng)一的包裝特性定制分揀機(jī)等二次措施。但要讓所有商品的供應(yīng)商都執(zhí)行國家的包裝標(biāo)準(zhǔn)是很困難的，定制分揀機(jī)又會(huì)使硬件成本上升，且越是特別的通用性就越差。雖然物料分揀系統(tǒng)有它的局限性，但隨著社會(huì)的高速發(fā)展，一切都講究效率，我相信高效率的物料分揀系統(tǒng)設(shè)計(jì)將會(huì)被人們越來越重視。而本設(shè)計(jì)就針對物料分揀設(shè)計(jì)出了一個(gè)由PLC控制的分揀系統(tǒng)，解決了組成系統(tǒng)的設(shè)備能在安全工作的同時(shí)又能提高物料分揀效率的問題。1.3課題研究目的和意義分揀系統(tǒng)中物料傳感器以及氣缸應(yīng)自動(dòng)化設(shè)備更新時(shí)的需要，可以大量代替單調(diào)往復(fù)或高精度需求的工作，在先進(jìn)制造領(lǐng)域中扮演著極其重要的角色。它可以搬運(yùn)貨物、分揀物品、代替人的繁重勞動(dòng)。可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化，能在高溫、腐蝕及有毒氣體等環(huán)境下操作以保護(hù)人身安全，可以廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工業(yè)和原子能等部門。本文主要針對生產(chǎn)線上的自動(dòng)化設(shè)計(jì)了一個(gè)四段物料分揀傳送帶，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的自動(dòng)化。啟動(dòng)后，供料傳送帶啟動(dòng)并開始供料，當(dāng)物料為金屬物料時(shí)，物料到位，通過汽缸將物料推出，然后停止傳送帶；當(dāng)物料為白色物料時(shí)，物料到位，通過汽缸將物料推出，然后停止傳送帶；當(dāng)物料為黑色物料時(shí)，直接將物料輸送出去

。分料盤在物料分揀中起著關(guān)鍵作用,安裝在其內(nèi)部的步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)將使分料盤發(fā)生相應(yīng)的動(dòng)作來達(dá)到物料的最終分揀。由于同樣實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化分揀，因此在現(xiàn)代工業(yè)中也較廣泛地使用。伴隨著機(jī)電一體化在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用，機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)控制成分顯得越來越重要，由于工作的需要，人們經(jīng)常受到高溫、腐蝕及有毒氣體等因素的危害，增加了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，甚至于危機(jī)生命。因此機(jī)傳送帶就在這樣誕生了,其中的自動(dòng)分揀傳送帶是近代自動(dòng)控制領(lǐng)域中出現(xiàn)的一項(xiàng)新技術(shù)，它的發(fā)展是由于其積極作用正日益為人們所認(rèn)識(shí)：它能部分地代替人工操作；能按照生產(chǎn)工藝的要求，遵循一定的程序、時(shí)間和位置來完成工件的傳送和裝卸；廣泛的應(yīng)用傳送帶，可以逐步改善勞動(dòng)條件，更強(qiáng)與可控的生產(chǎn)能力，加快產(chǎn)品更新?lián)Q代，提高生產(chǎn)效率和保證產(chǎn)品質(zhì)量，消除枯燥無味的工作，節(jié)約勞動(dòng)力，提供更安全的工作環(huán)境，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少勞動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)，提高機(jī)床，減少工藝過程中的工作量及降低停產(chǎn)時(shí)間和庫存，顯著地提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，提高企業(yè)競爭力，加快實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動(dòng)化的步伐?？删幊炭刂破?PLC)是以中央處理器為核心，綜合了計(jì)算機(jī)和自動(dòng)控制等先進(jìn)技術(shù)，具有可靠性高、功能完善、組合靈活、編程簡單、功耗低等優(yōu)點(diǎn)，已成為目前在物料分揀控制系統(tǒng)中使用最多的控制方式。使用PLC的自動(dòng)控制系統(tǒng)具有體積小，可靠高，故障率低，動(dòng)作精度高等優(yōu)點(diǎn)[3]。本設(shè)計(jì)擬開發(fā)的基于PLC

的物料分揀傳送帶可代替人工在高溫和危險(xiǎn)的作業(yè)區(qū)進(jìn)行作業(yè)，可分揀重量較大的工件，采用PLC控制，和傳統(tǒng)繼電器控制相比較，具有穩(wěn)定性高，接線簡單，抗干擾能力強(qiáng)，維修方便等優(yōu)點(diǎn)。可以簡化控制線路，節(jié)省成本，進(jìn)一步提高勞動(dòng)生產(chǎn)率[4]。

1.4本文研究的主要內(nèi)容在本文中,以生產(chǎn)線上不同物料的分揀系統(tǒng)為例,詳細(xì)分析了基于PLC控制的自動(dòng)分揀系統(tǒng)的設(shè)計(jì),介紹了分揀系統(tǒng)中傳感器信號(hào)的采集、處理的一些基本知識(shí),并通過設(shè)計(jì)要求與技術(shù)指標(biāo)的比較,確定了硬件系統(tǒng)中的各種元器件及PLC的選型。在介紹了一些PLC、傳感器基本知識(shí)后,對本課題進(jìn)行硬件與軟件設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)出主電路與控制回路,并建立了實(shí)際的模型,在軟件設(shè)計(jì)中,確定了I/O分配,并按照控制要求設(shè)計(jì)出了PLC梯形圖。在本系統(tǒng)完成其設(shè)計(jì)之后,對其進(jìn)行整體安裝與調(diào)試。在硬件部分,調(diào)試其各部分安裝的位置及角度,使其材料物塊的運(yùn)行與傳感器安裝的角度適合。將各氣缸的動(dòng)作速度進(jìn)行調(diào)試之后,進(jìn)行了軟硬件綜合調(diào)試,實(shí)現(xiàn)材料分揀系統(tǒng)中上料、傳送與分揀的全過程。1.5本章小結(jié)本章主要是闡述了物料分揀系統(tǒng)的應(yīng)用背景，了解了自動(dòng)分揀系統(tǒng)的主要特點(diǎn)。明確了課題研究目的和意義，對物料分揀系統(tǒng)研究的主要內(nèi)容做了個(gè)簡單的歸納。為后面的設(shè)計(jì)打下了良好的基礎(chǔ)。第二章PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，采用合適的設(shè)計(jì)方法來設(shè)計(jì)PLC程序。程序要以滿足系統(tǒng)控制要求為主線，逐一編寫實(shí)現(xiàn)各控制功能或各子任務(wù)的程序，逐步完善系統(tǒng)指定的功能。2.1控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容PLC控制系統(tǒng)具有可靠性高，程序設(shè)計(jì)方便靈活，抗干擾能力強(qiáng)，運(yùn)行穩(wěn)定。有較高的易操作性，它具有編程簡單，操作十分靈活方便，監(jiān)視和控制變量十分容易，維修容易等特點(diǎn)。一般不容易發(fā)生操作的錯(cuò)誤，容易掌握和理解。PLC控制系統(tǒng)是由PLC與用戶輸入、輸出設(shè)備連接而成的。因此，PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容應(yīng)包括以下內(nèi)容：（1）選擇用戶輸入設(shè)備（按鈕、操作開關(guān)、限位開關(guān)、傳感器等）、輸出設(shè)備（繼電器、接觸器、信號(hào)燈等執(zhí)行元件）以及由輸出設(shè)備驅(qū)動(dòng)的控制對象（電動(dòng)機(jī)、電磁閥等）。這些設(shè)備屬于一般的電氣元件，其選擇的方法在其他有關(guān)書籍中已有介紹。（2）PLC的選擇。PLC是PLC控制系統(tǒng)的核心部件，正確選擇PLC對于保證整個(gè)控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)起到重要的作用。選擇PLC，應(yīng)包括機(jī)型選擇、容量的選擇以及I/O模塊的選擇、電源模塊的選擇等。（3）分配I/O點(diǎn)，繪制I/O連接圖。（4）設(shè)計(jì)控制程序。包括控制系統(tǒng)流程圖、梯形圖、語句表（即程序清單）和控制系統(tǒng)流程圖?？刂瞥绦蚴强刂普麄€(gè)系統(tǒng)工作的軟件，是保證系統(tǒng)工作正常、安全、可靠的關(guān)鍵。因此，設(shè)計(jì)的控制程序必須經(jīng)過反復(fù)調(diào)試、修改，直到滿足要求為止。（5）必要時(shí)還需設(shè)計(jì)控制臺(tái)（6）編制控制系統(tǒng)的技術(shù)文件。包括說明書、電氣圖及電氣元件明細(xì)表。傳統(tǒng)的電氣圖，一般包括電氣原理圖、電器布置圖及電氣安裝圖。在PLC控制系統(tǒng)中，這一部分圖統(tǒng)稱為“硬件圖”。它在傳統(tǒng)電氣圖的基礎(chǔ)上增加了PLC部分，因此在電氣原理圖中應(yīng)增加PLC部分的I/O連接圖[3]。另外，在PLC控制系統(tǒng)中的電氣圖中還應(yīng)包括程序圖（梯形圖），通常稱它為“軟件圖”。向用戶提供“軟件圖”，可便于用戶在生產(chǎn)發(fā)展或工藝改進(jìn)時(shí)修改程序，并有利于用戶在維修時(shí)分析和排除故障。2.2控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則設(shè)計(jì)任何一個(gè)PLC控制系統(tǒng)，如同設(shè)計(jì)任何一種電氣控制系統(tǒng)一樣，其目的都是通過控制被控對象（生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)過程）來實(shí)現(xiàn)工藝要求，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。因此，在設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)遵循以下基本原則。（1）PLC控制系統(tǒng)被控對象最大限度地滿足工藝要求。設(shè)計(jì)前，應(yīng)深入現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)查研究，收集資料，并于機(jī)械部分的設(shè)計(jì)人員和實(shí)際操作人員密切配合，共同擬訂電氣控制方案，協(xié)同解決設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的各種問題。（2）在滿足控制系統(tǒng)要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟(jì)，使用及維修方便。一個(gè)新的控制工程固然能提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量，帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，但新工程的投入、技術(shù)的培訓(xùn)、設(shè)備的維護(hù)也將導(dǎo)致運(yùn)行資金的增加。因此，在滿足控制要求的前提下，一方面要注意不斷地?cái)U(kuò)大工程的效益，另一方面也要注意不斷地降低工程的成本。這就要求設(shè)計(jì)者不僅應(yīng)該使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟(jì)，而且要使控制系統(tǒng)的使用和維護(hù)方便、成本低，不宜盲目追求自動(dòng)化和高指標(biāo)[5]。（3）保證PLC控制系統(tǒng)安全可靠保證PLC控制系統(tǒng)能夠長期安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行，是設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的重要原則。這就要求設(shè)計(jì)者在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、元器件選擇、軟件編程上要全面考慮，以確?？刂葡到y(tǒng)安全可靠。例如：應(yīng)該保證PLC程序不僅在正常條件下運(yùn)行，而且在非正常情況下（如突然掉電再上電、按鈕按錯(cuò)等），也能正常工作。（4）考慮到生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)，在配置PLC硬件設(shè)備時(shí)應(yīng)適當(dāng)留有一定裕量。2.3控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的步驟可分為：（1）根據(jù)生產(chǎn)的工藝過程分析控制要求。（2）根據(jù)控制要求確定所需的用戶輸入、輸出設(shè)備，據(jù)此確定PLC的I/O點(diǎn)數(shù)。（3）選擇PLC系統(tǒng)。（4）分配PLC餓I/O點(diǎn)，設(shè)計(jì)I/O連接圖。（5）進(jìn)行PLC程序設(shè)計(jì)，同時(shí)可進(jìn)行控制太的設(shè)計(jì)和現(xiàn)場施工。2.4程序設(shè)計(jì)的步驟程序的設(shè)計(jì)要按一定的步驟才可以順利的完成。程序設(shè)計(jì)的步驟可分為：（1）對于較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，需繪制系統(tǒng)控制流程土，用以清楚地表明動(dòng)作的順序和條件。（2）設(shè)計(jì)梯形圖。這程序設(shè)計(jì)的關(guān)鍵一步，也是比較困難的一步。（3）根據(jù)梯形圖編制程序清單。（4）用編程器將程序輸入到PLC的用戶存儲(chǔ)器中，并檢查輸入的程序是否正確。（5）對程序進(jìn)行調(diào)試和修改，直到滿足要求為止。（6）待控制臺(tái)及現(xiàn)場施工完成后，就可以進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試。若未滿足要求，再從新修改程序或檢查接線，直到滿足為止。（7）編寫技術(shù)文件。（8）交付使用。2.5編寫梯形圖應(yīng)該注意的事項(xiàng)（1）輸入/輸出繼電器、內(nèi)部輔助繼電器、定時(shí)器、記數(shù)器等器件的觸點(diǎn)可以多次重復(fù)使用，無需復(fù)雜的程序結(jié)構(gòu)來減少觸點(diǎn)的使用次數(shù)。（2）梯形圖每一行都是從左母線開始，線圈終止于右母線。觸點(diǎn)不能放在線圈的右邊。除步進(jìn)程序外，任何線圈、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、高級(jí)指令等不能直接與左母線相連。如果需要任何時(shí)候都被執(zhí)行的程序段，可以通過特殊內(nèi)部常閉繼電器或一個(gè)沒有使用的內(nèi)部繼電器的常閉觸點(diǎn)來連接[6]。（3）在程序中，不允許同一編號(hào)的線圈兩次輸出。（4）不允許出現(xiàn)橋式電路。程序的編寫順序應(yīng)按自上而下、從左止右的方式編寫。為了減少程序的執(zhí)行步數(shù)，程序應(yīng)為“左大右小，上大右小”。2.6本章小結(jié)本章主要對PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)一些要求和注意事項(xiàng)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。對控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容、原則、一般步驟、程序設(shè)計(jì)的步驟以及編寫梯形圖應(yīng)該注意的事項(xiàng)有了進(jìn)一步的了解。確定了控制系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)步驟，為后面的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、程序設(shè)計(jì)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。第三章系統(tǒng)的組成及控制要求物料分揀系統(tǒng)由上料機(jī)構(gòu)、搬運(yùn)機(jī)械手、皮帶輸送線、物件分揀機(jī)構(gòu)組成。該系統(tǒng)動(dòng)力由氣壓供能，PLC通過直接控制電器執(zhí)行元件和間接控制氣動(dòng)執(zhí)行元件來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能，模擬實(shí)現(xiàn)了機(jī)電一體化。圖3-1為系統(tǒng)流程簡圖。上料機(jī)構(gòu) 上料機(jī)構(gòu)無物料報(bào)警無物料報(bào)警光電傳感器檢測放料臺(tái)有無物料？ 無光電傳感器檢測放料臺(tái)有無物料？有有搬運(yùn)機(jī)械手機(jī)構(gòu)工作 搬運(yùn)機(jī)械手機(jī)構(gòu)工作等待機(jī)械手搬運(yùn)等待機(jī)械手搬運(yùn)光電傳感器檢測入料口有無物料？無光電傳感器檢測入料口有無物料？無有 有皮帶傳輸機(jī)構(gòu)工作皮帶傳輸機(jī)構(gòu)工作物料分揀機(jī)構(gòu)工作物料分揀機(jī)構(gòu)工作圖3-1系統(tǒng)流程簡圖圖3-1系統(tǒng)流程簡圖3.1系統(tǒng)的組成3.1.1上料機(jī)構(gòu)上料機(jī)構(gòu)如圖3-2，由井式工件庫、光電傳感器、工件、存放料臺(tái)、推料氣缸、安裝支架等組成。主要完成將工件依次送至存放料臺(tái)上。沒有工件時(shí)，報(bào)警指示黃燈閃爍，放入工件后閃爍自動(dòng)停止。圖3-2上料機(jī)構(gòu)實(shí)物圖3.1.2搬運(yùn)機(jī)械手機(jī)構(gòu)搬運(yùn)機(jī)械手機(jī)構(gòu)。由氣動(dòng)手爪、雙導(dǎo)桿氣缸、單桿氣缸、電感傳感器、磁性傳感器、多種類型電磁閥、步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器組成。主要完成通過氣動(dòng)機(jī)械手手臂前伸，前臂下降，氣動(dòng)手指夾緊物料，前臂上升，手臂縮回，手臂旋轉(zhuǎn)到位，手臂前伸，前臂下降，手爪松開將物料放入料口，機(jī)械手返回原位，等待下一個(gè)物料到位等動(dòng)作。3.1.3物料傳輸分揀機(jī)構(gòu)物料輸送與分揀機(jī)構(gòu)如圖3-3。由皮帶輸送線、分揀料槽、單桿氣缸、旋轉(zhuǎn)氣缸、三相異步電動(dòng)機(jī)、磁性傳感器、光電傳感器、電感傳感器、光纖傳感器及電磁閥等組成。主要完成物料的輸送和分揀任務(wù)。（1號(hào)料槽：用于放置金屬物料；2號(hào)料槽：用于放置白色尼龍物料；3號(hào)料槽：用于放置黑色尼龍物料。）圖3-3物料傳輸與分揀機(jī)構(gòu)實(shí)物圖3.2系統(tǒng)控制要求本設(shè)計(jì)中系統(tǒng)對三種不同的物料（金屬鋁物料、白色纖維物料、黑色纖維物料）進(jìn)行上料、搬運(yùn)、運(yùn)輸和分類分揀，基于PLC的控制可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)化和半自動(dòng)化控制。（1）上料機(jī)構(gòu)在復(fù)位完成后，點(diǎn)動(dòng)“啟動(dòng)”按鈕，料筒光電傳感器檢測到有工件時(shí)，推料氣缸將工件推出至存放料臺(tái)，若3秒鐘后，料筒檢測光電傳感器仍未檢測到工件，則說明料筒內(nèi)無物料，這時(shí)警示黃燈閃爍，放入物料后熄滅；機(jī)械手將工件取走后，推料氣缸縮回，工件下落，氣缸重復(fù)上一次動(dòng)作。（2）搬運(yùn)機(jī)械手機(jī)構(gòu)（自動(dòng)控制）當(dāng)存放料臺(tái)檢測光電傳感器檢測物料到位后，機(jī)械手手臂前伸，手臂伸出限位傳感器檢測到位后，延時(shí)0.5秒，手爪氣缸下降，手爪下降限位傳感器檢測到位后，延時(shí)0.5秒，氣動(dòng)手爪抓取物料,手爪夾緊限位傳感器檢測到夾緊信號(hào)后；延時(shí)0.5秒，手爪氣缸上升，手爪提升限位傳感器檢測到位后，手臂氣缸縮回，手臂縮回限位傳感器檢測到位后；手臂向右旋轉(zhuǎn)，手臂旋轉(zhuǎn)一定角度后，手臂前伸，手臂伸出限位傳感器檢測到位后，手爪氣缸下降，手爪下降限位傳感器檢測到位后，延時(shí)0.5秒，氣動(dòng)手爪放開物料,手爪氣缸上升，手爪提升限位傳感器檢測到位后，手臂氣缸縮回，手臂縮回限位傳感器檢測到位后，手臂向左旋轉(zhuǎn)，等待下一個(gè)物料到位，重復(fù)上面的動(dòng)作。在分揀氣缸完成分揀后，再將物料放入輸送線上[7]。（3）運(yùn)輸與分揀機(jī)構(gòu)當(dāng)入料口光電傳感器檢測到物料時(shí)，變頻器接收啟動(dòng)信號(hào)，三相交流異步電機(jī)以30HZ的頻率正轉(zhuǎn)運(yùn)行，皮帶開始輸送工件，當(dāng)料槽一到位檢測傳感器檢測到金屬物料時(shí)，推料一氣缸動(dòng)作，將金屬物料推入一號(hào)料槽，料槽檢測傳感器檢測到有工件經(jīng)過時(shí)，電動(dòng)機(jī)停止；當(dāng)料槽二檢測傳感器檢測到白色物料時(shí)，旋轉(zhuǎn)氣缸動(dòng)作，將白色物料導(dǎo)入二號(hào)料槽，料槽檢測傳感器檢測到有工件經(jīng)過時(shí)，旋轉(zhuǎn)氣缸轉(zhuǎn)回原位，同時(shí)電動(dòng)機(jī)停止；當(dāng)物料為黑色物料直接導(dǎo)入三號(hào)料槽，料槽檢測傳感器檢測到有工件經(jīng)過時(shí)，電動(dòng)機(jī)停止。3.3本章小結(jié)本章對控制系統(tǒng)的組成進(jìn)行了介紹，設(shè)計(jì)了PLC控制系統(tǒng)機(jī)構(gòu)流程簡圖，對上料機(jī)構(gòu)、搬運(yùn)機(jī)械手機(jī)構(gòu)、運(yùn)輸與分揀機(jī)構(gòu)的控制功能方面給出了詳細(xì)的要求，為控制系統(tǒng)軟硬件的設(shè)計(jì)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。第四章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)可編程控制器技術(shù)的最主要應(yīng)用是在自動(dòng)化控制工程中，如何根據(jù)實(shí)際工程要求合理組合成控制系統(tǒng)是設(shè)計(jì)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的核心，本章主要介紹組成可編程控制器控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)部分。系統(tǒng)的硬件部分包括機(jī)械元件、氣動(dòng)元件、PLC輸入\輸出電氣元件。在本設(shè)計(jì)中主要對三菱FX-2N型PLC相關(guān)電氣硬件部分進(jìn)行設(shè)計(jì)及說明。4.1電氣元件名稱及功能4.1.1輸入電氣元件（1）光電傳感器SB03-1K（3個(gè)）①位于料庫下外側(cè)。作用：檢測料庫中有無物料，物料檢測傳感器為光電漫反射型傳感器，檢測到有物料時(shí)推料氣缸將物料推出到存放料臺(tái)，有物料時(shí)為PLC提供一個(gè)輸入信號(hào)。②位于存放料臺(tái)下方。作用：檢測存放料臺(tái)上有無物料，漫反射式直流NPN三線常開，上有物料時(shí)為PLC提供一個(gè)輸入信號(hào)。③位于入料口中間外側(cè)。作用：檢測入料口有無物料進(jìn)入，漫反射式直流NPN三線常開，有物料時(shí)為PLC提供一個(gè)輸入信號(hào)。感器WS/WE100-N1439位置：位于料槽一與料槽三入口外側(cè)。作用：檢測物料是否經(jīng)過料槽一、二、三，該光電傳感器為分體直射型，當(dāng)檢測到物料進(jìn)入料槽時(shí)為PLC提供一個(gè)輸入信號(hào)。（3）磁性傳感器D-A73位置：位于氣缸兩端。作用：用于檢測氣缸伸出縮回是否達(dá)到限位位置點(diǎn)檢測氣缸達(dá)到限位位子時(shí)信號(hào)。（4）電感傳感器LE4-1K位置：機(jī)械手旋轉(zhuǎn)支柱下側(cè)旁。作用：檢測機(jī)械手是否在基準(zhǔn)位子，機(jī)械手臂左擺或右擺到位后，電感傳感器向PLC提供一個(gè)輸入信號(hào)。（5）電感式傳感器位置：位于料槽一前、皮帶上方。作用：檢測金屬材料，當(dāng)金屬物料經(jīng)過時(shí)，傳感器向PLC提供一個(gè)輸入信號(hào)。（6）光纖傳感器位置：位于料槽一與料槽二的皮帶傳輸?shù)闹虚g上方。作用：用于檢測非金屬的白色物料。當(dāng)光纖傳感器檢測到白色物料時(shí)為PLC提供一個(gè)輸入信號(hào)。其檢測距離為3~8mm，檢測距離可通過傳感器放大器的電位器調(diào)節(jié)。（7）按鈕（7個(gè)）控制系統(tǒng)的啟動(dòng)（綠色）、停止（紅色）、復(fù)位（黃色）；4個(gè)用于機(jī)械手的手動(dòng)控制。4.1.2輸出電氣元件（1）警示燈在設(shè)備停止時(shí)警示紅燈亮，在設(shè)備運(yùn)行時(shí)警示綠燈，在無物料或停止時(shí)警示黃燈閃爍。（2）電磁閥通過PLC控制電磁閥來控制氣缸的動(dòng)作。（3）變頻器當(dāng)入料口檢測到有物料時(shí)PLC向變頻器提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)，變頻器驅(qū)動(dòng)三項(xiàng)異步電動(dòng)機(jī)按設(shè)定頻率轉(zhuǎn)動(dòng)。（4）步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接受PLC的控制脈沖信號(hào)，正反轉(zhuǎn)信號(hào)，使能信號(hào)?？刂茩C(jī)械手手臂的旋轉(zhuǎn)，通過脈沖個(gè)數(shù)進(jìn)行精確定位。4.1.3執(zhí)行電氣元件（1）推料氣缸將工件推到存放料臺(tái)上，由單向電控氣閥控制[8]。（2）推料一氣缸將金屬物料推入料槽一，由單（3）氣動(dòng)手爪完成工件的抓取動(dòng)作，由雙向電控閥控制，手爪夾緊時(shí)磁性傳感器有信號(hào)輸出，磁性開關(guān)指示燈亮。（4）雙導(dǎo)桿氣缸控制機(jī)械手臂伸出、縮回，由雙向電控氣閥控制。（5）單桿氣缸控制氣動(dòng)手爪的提升、下降，由雙向電控氣閥控制。（6）導(dǎo)料氣缸在檢測到有白色物料時(shí)，將導(dǎo)料塊旋轉(zhuǎn)到相應(yīng)的位置，由雙向電控氣閥控制。（7）步進(jìn)電機(jī)用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制，用與實(shí)現(xiàn)機(jī)械手臂的旋轉(zhuǎn)。（8）皮帶輸送線由三相交流異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，將物料輸送到相應(yīng)的位置。（9）三相異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)傳送帶轉(zhuǎn)動(dòng)，由變頻器控制。4.2輸入/輸出（I/O）點(diǎn)分配表4-1輸入點(diǎn)分配及說明序號(hào)PLC地址名稱功能說明1X0啟動(dòng)按鈕系統(tǒng)啟動(dòng)2X1停止按鈕系統(tǒng)停止3X2復(fù)位按鈕系統(tǒng)復(fù)位4X3物料檢測光電傳感器檢測料庫有無物料5X4物料推出檢測光電傳感器檢測放料臺(tái)上有無物料6X5推料伸出限位傳感器檢測推料氣缸是否退出7X6推料縮回限位傳感器檢測推料氣缸是否縮回8X7手臂伸出限位傳感器檢測手臂是否伸出9X10手臂縮回限位傳感器檢測手臂是否縮回10X11手爪下降限位傳感器檢測手爪是否下降11X12手爪提升限位傳感器檢測手爪是否提升12X13手爪夾緊限位傳感器檢測手爪是否夾緊13X14機(jī)械手基準(zhǔn)傳感器檢測機(jī)械手是否在基準(zhǔn)位置14X15推料一伸出限位傳感器檢測推料一氣缸是否推出15X16推料一縮回限位傳感器檢測推料一氣缸是否縮回16X17導(dǎo)料轉(zhuǎn)出限位傳感器檢測導(dǎo)料氣缸是否旋轉(zhuǎn)到位17X20導(dǎo)料原位限位傳感器檢測導(dǎo)料氣缸是否回原位18X21入料檢測光電傳感器檢測物料是否放入入料口19X22料槽一檢測傳感器檢測金屬物料20X23料槽二檢測傳感器檢測白色物料21X24分揀槽檢測光電傳感器檢測有無物料進(jìn)入料槽

表4-2輸出點(diǎn)分配序號(hào)PLC地址名稱功能說明1Y0步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器PUL-輸出脈沖2Y1步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器DIR-方向控制3Y2步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器ENA-使能控制4Y3電磁閥物料推出5Y4電磁閥手臂伸出6Y5電磁閥手臂縮回7Y6電磁閥手爪上升8Y7電磁閥手爪下降9Y10電磁閥手爪夾緊10Y11電磁閥手抓松開11Y12電磁閥推料氣缸12Y13電磁閥導(dǎo)料氣缸13Y14警示紅燈停止指示燈14Y15警示綠燈啟動(dòng)指示燈15Y16警示黃燈物料報(bào)警指示燈16Y17變頻器STF變頻器驅(qū)動(dòng)控制4.3PLC的選型在第二章中已對PLC進(jìn)行了簡單介紹，在設(shè)計(jì)中應(yīng)用的是三菱FX-2N型PLC。日本三菱可編程控制器分為F、F1、F2、FX0、FX2、FX0N、FX0S、FX2N、FX2NC等幾個(gè)系列，其中F系列是早期產(chǎn)品，現(xiàn)已停產(chǎn)。FX2系列是1991年推出的產(chǎn)品，是加強(qiáng)型的小型機(jī)。FX2N是三菱公司的近期產(chǎn)品，按疊裝式配置，是日本高性能小型機(jī)中的代表作[9]。三菱FX系列常見型號(hào)如下圖4-1所示：圖4-1三菱FX系列PLC圖4-1三菱FX系列PLC4.3.1系統(tǒng)對PLC的要求（1）功能要求：在滿足一般開關(guān)量輸入信號(hào)控制要的同時(shí)，系統(tǒng)要進(jìn)行步進(jìn)電機(jī)控制，要求輸出脈沖信號(hào)，所以輸出類型要是晶體管輸出[10]（T）。（2）I/O點(diǎn)數(shù)要求：系統(tǒng)所需輸入點(diǎn)數(shù)為21點(diǎn)；系統(tǒng)所需輸出點(diǎn)數(shù)為16點(diǎn)。在實(shí)際統(tǒng)計(jì)出的I/O點(diǎn)數(shù)的基礎(chǔ)上加15%——20%的備用量，以便今后調(diào)整和擴(kuò)展。4.3.2確定PLC型號(hào)根據(jù)上述要求可暫定型號(hào)為：三菱FX2N-64MT?？紤]到FX2N-64MT與FX2N-48MT相比價(jià)格稍微較貴。但FX2N-48MT的輸入點(diǎn)數(shù)能不能滿足系統(tǒng)要求，但也可選用擴(kuò)展模塊比如：FX2N-8EX（輸入點(diǎn)為8的擴(kuò)展模塊）。考慮多方面因素：最后確定可編程控制器型號(hào)為：三菱FX2N-64MT4.4三菱FX-2N型PLC控制原理圖圖4-2三菱FX-2N型PLC控制原理圖圖4-2三菱FX-2N型PLC控制原理圖

4.5步進(jìn)電機(jī)設(shè)計(jì)在本設(shè)計(jì)中選用的步進(jìn)電機(jī)型號(hào)為：3MD560。3MD560細(xì)分型三相混合式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，采用直流18-50V供電，適合驅(qū)動(dòng)相電流小于6A、外經(jīng)42-86毫米的三相混合式步進(jìn)電機(jī)。此驅(qū)動(dòng)器采用交流伺服驅(qū)動(dòng)器的電流環(huán)進(jìn)行細(xì)分控制，電機(jī)的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)很小，低速運(yùn)行平穩(wěn)，幾乎沒有振動(dòng)和噪音。高速時(shí)力矩也大大高于二相混合式步進(jìn)電機(jī)，定位精度高。（1）功能簡介：純正弦電流控制，驅(qū)動(dòng)電流可達(dá)6.0A；直流供電電壓18-50VDC；光電隔離信號(hào)輸入/輸出；有過壓、欠壓、過流、相間短路、過熱保護(hù)功能；八檔細(xì)分和自動(dòng)半流功能；十六檔輸出相電流設(shè)置；具有相位記憶功能（電機(jī)停止5秒后再斷電，可保持電機(jī)上下電位置不變）；高啟動(dòng)轉(zhuǎn)速；具有脫機(jī)命令輸入端子；電機(jī)的扭矩與它的轉(zhuǎn)速有關(guān)，而與電機(jī)每轉(zhuǎn)的步數(shù)無關(guān)[11]。廣泛適用于雕刻機(jī)、數(shù)控機(jī)床、切割機(jī)和繪圖儀等分辨率要求較高的設(shè)備上。（2）在本系統(tǒng)中設(shè)置參數(shù)設(shè)置如表4-3所示。eq\o\ac(○,1)電流設(shè)定細(xì)分設(shè)定電流值(A)SW1SW2SW3SW41.5AOFFOFFOFFOFF2.6AOFFOFFONOFF4.1AONOFFOFFON5.2AONOFFONON6.0AONONONONeq\o\ac(○,2)步數(shù)/圈SW6SW7SW8200ONONON400OFFONON500ONOFFON1000OFFOFFON2000ONONOFF4000OFFONOFF5000ONOFFOFF1000OFFOFFOFF表4-3步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器參數(shù)設(shè)置序號(hào)SW1SW2SW3SW4SW5SW6SW7SW8開關(guān)狀態(tài)ONONONONOFFOFFOFFOFF脈沖個(gè)數(shù)計(jì)算：在模擬系統(tǒng)中步進(jìn)電機(jī)左右旋轉(zhuǎn)的角度為63°，步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器所設(shè)置的細(xì)分步參數(shù)為10000步/圈，電流值為6.0A。所以PLC的Y0口產(chǎn)生脈沖數(shù)N為：4.6本章小結(jié)本章在確定了控制系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)步驟之后，詳細(xì)設(shè)計(jì)了控制系統(tǒng)的硬件部分，給出了I/O分配表、控制器接線圖，完成了PLC選型、步進(jìn)電機(jī)設(shè)計(jì)的主要工作，為產(chǎn)品的開發(fā)、生產(chǎn)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。第五章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)第四章中已對系統(tǒng)硬件進(jìn)行了設(shè)計(jì)，通過各類輸入輸出元器件為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能做好了準(zhǔn)備，本章利用PLC作為核心控制部件將各類元器件通過邏輯關(guān)系聯(lián)系起來，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制要求。5.1三菱編程軟件、模擬仿真軟件多年來，各PLC廠家都相繼開發(fā)了基于個(gè)人計(jì)算機(jī)的圖示化編程軟件，例如西門子S7-200系列可編程控制器使用的STEP7Micro/WIN32編程軟件，三菱FX2N系列PLC使用的SWOPC-FXGP/WIN-C編程軟件等。這些軟件一般都具有編程及程序調(diào)試等多種功能，是PLC用戶不可缺少的開發(fā)工具[12]。三菱全系列PLC仿真調(diào)試軟件GXSimulator：（1）仿真軟件的功能就是將編寫好的程序在電腦中虛擬運(yùn)行，如果沒有編好的程序，是無法進(jìn)行仿真的。所以，在安裝仿真軟件GXSimulator6c之前，必須先安裝編程軟件GXDeveloper，并且版本要互相兼容。（2）安裝好編程軟件和仿真軟件后，在桌面或者開始菜單中并沒有仿真軟件的圖標(biāo)。因?yàn)榉抡孳浖患傻骄幊誊浖礼XDeveloper中了，其實(shí)這個(gè)仿真軟件相當(dāng)于編程軟件的一個(gè)插件[13]。5.2程序設(shè)計(jì)思想本系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)部分可分為三部分來進(jìn)行，上料機(jī)構(gòu)程序設(shè)計(jì)，搬運(yùn)機(jī)械手程序設(shè)計(jì)，物料傳輸分揀程序設(shè)計(jì)。通過分別繪制三部分的流程圖可清晰的反應(yīng)出控制要求，程序執(zhí)行過程，為程序編寫做好了準(zhǔn)備工作。實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的自動(dòng)與半自動(dòng)控制，警示燈報(bào)警等控制要求，最后將三部分程序設(shè)計(jì)按要求整合起來完成整個(gè)系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)。5.2.1上料機(jī)構(gòu)流程圖上料機(jī)構(gòu)的控制要求，在程序設(shè)計(jì)的時(shí)候應(yīng)注意一下幾點(diǎn)：（1）警示黃燈在料庫無物料與停止時(shí)都要閃爍。（2）當(dāng)放料臺(tái)有物料時(shí)，推料氣缸保持伸出狀態(tài)，同時(shí)放料臺(tái)有物料是驅(qū)動(dòng)機(jī)械手程序的必備條件。上料機(jī)構(gòu)流程圖如圖5-1所示：警示黃燈閃爍放入物料后黃燈熄滅啟動(dòng)復(fù)位警示黃燈閃爍放入物料后黃燈熄滅啟動(dòng)復(fù)位警示綠燈亮警示綠燈亮料筒光電傳感器檢測有無物料料筒光電傳感器檢測有無物料3s后有等待物料推出接機(jī)械手流程圖推料氣缸將工件推至放料臺(tái)放料臺(tái)光電傳感器檢測有無物料機(jī)械手將工件取走推料氣缸縮回等待物料推出接機(jī)械手流程圖推料氣缸將工件推至放料臺(tái)放料臺(tái)光電傳感器檢測有無物料機(jī)械手將工件取走推料氣缸縮回?zé)o有圖5-1上料機(jī)構(gòu)流程圖

上料機(jī)構(gòu)部分的梯形圖如圖5-2所示：圖5-1上料機(jī)構(gòu)流程圖圖5-2上料機(jī)構(gòu)梯形圖圖5-2上料機(jī)構(gòu)梯形圖5.2.2搬運(yùn)機(jī)械手流程圖搬運(yùn)機(jī)械手流程圖如圖5-3所示：圖5-3圖5-3搬運(yùn)機(jī)械手流程圖從圖中反應(yīng)出來搬運(yùn)機(jī)械手的控制要求，在進(jìn)行搬運(yùn)機(jī)械手程序設(shè)計(jì)時(shí)，首先考慮到的就是要用步進(jìn)指令進(jìn)行程序編寫，這樣程序編寫就簡單明了化了。在機(jī)械手狀態(tài)轉(zhuǎn)移的時(shí)候，要注意上一個(gè)狀態(tài)的輸出有的必須要保持，比如手爪在夾緊工件后，在沒有送到入料口之前的所有狀態(tài)手爪都必須保持夾緊[14]。程序中的難點(diǎn)是步進(jìn)電機(jī)控制程序的編寫，要兼顧考慮機(jī)械手復(fù)位的控制要求。在機(jī)械手控制程序的編寫加入了計(jì)數(shù)器，機(jī)械手臂只能在基準(zhǔn)位置向右旋轉(zhuǎn)一次，從而保護(hù)手臂連續(xù)旋轉(zhuǎn)對手臂上氣管，電線的破壞。搬運(yùn)機(jī)械手狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖如圖5-4所示：圖5-4搬運(yùn)機(jī)械手機(jī)構(gòu)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖

機(jī)械手控制程序的編寫如圖5-5所示:圖5-4搬運(yùn)機(jī)械手機(jī)構(gòu)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖圖5-5搬運(yùn)機(jī)械手機(jī)構(gòu)梯形圖

5.2.3物料傳輸分揀流程圖圖5-5搬運(yùn)機(jī)械手機(jī)構(gòu)梯形圖入料口光電傳感器檢測到物料物料傳輸分揀流程圖如圖5-6所示料槽傳感器檢測到有工件經(jīng)過時(shí)電機(jī)停轉(zhuǎn)變頻器接收啟動(dòng)信號(hào)：入料口光電傳感器檢測到物料料槽傳感器檢測到有工件經(jīng)過時(shí)電機(jī)停轉(zhuǎn)變頻器接收啟動(dòng)信號(hào)三相交流異步電機(jī)以30HZ的頻率帶動(dòng)皮帶正傳傳輸物料三相交流異步電機(jī)以30HZ的頻率帶動(dòng)皮帶正傳傳輸物料料槽一檢測為金屬物料料槽二傳感器檢測為白色物料物料為黑色物料料槽一檢測為金屬物料料槽二傳感器檢測為白色物料物料為黑色物料直接將（黑色物料）傳送至三號(hào)料槽旋轉(zhuǎn)氣缸動(dòng)作將（白色物料）導(dǎo)入二號(hào)槽推料氣缸動(dòng)作將（金屬物料）推進(jìn)一號(hào)料槽直接將（黑色物料）傳送至三號(hào)料槽旋轉(zhuǎn)氣缸動(dòng)作將（白色物料）導(dǎo)入二號(hào)槽推料氣缸動(dòng)作將（金屬物料）推進(jìn)一號(hào)料槽圖5-6圖5-6物料傳輸分揀流程圖從圖中反應(yīng)出物料傳輸分揀過程，當(dāng)物料進(jìn)入入料口時(shí)，PLC給變頻器一個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了傳輸功能。在傳輸?shù)倪^程中用電感傳感器對金屬物料進(jìn)行識(shí)別，用光纖傳感器對白色物料進(jìn)行識(shí)別，沒有被識(shí)別的就是黑色物料，這樣便對三種不同物料進(jìn)行了識(shí)別，配合相應(yīng)的動(dòng)作便可以實(shí)現(xiàn)著三種物料的分揀功能。料槽傳感器是用來檢測有無物料進(jìn)入料槽，同時(shí)兼顧控制導(dǎo)料氣缸復(fù)位，三相異步電機(jī)停止。物料分揀機(jī)構(gòu)程序梯形圖如圖5-7所示：圖5-7物料分揀機(jī)構(gòu)梯形圖圖5-7物料分揀機(jī)構(gòu)梯形圖5.2.4系統(tǒng)控制總程序設(shè)計(jì)簡介上文對程序設(shè)計(jì)思想進(jìn)行了簡要說明，分了三部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，在總體程序的設(shè)計(jì)就需要將前面三部分的設(shè)計(jì)思想結(jié)合起來。總程序中為了實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)、停止、復(fù)位、報(bào)警、自動(dòng)控制及半自動(dòng)控制。啟動(dòng)時(shí)用了輔助繼電器，并將啟動(dòng)與停止按鈕互鎖，這樣可直接實(shí)現(xiàn)上料機(jī)構(gòu)與傳輸分揀機(jī)構(gòu)的啟動(dòng)、停止、報(bào)警的控制。在整個(gè)程序中將搬運(yùn)機(jī)械手自動(dòng)與手動(dòng)控制程序設(shè)置成了兩個(gè)子程序。通過旋轉(zhuǎn)開關(guān)進(jìn)行兩者的轉(zhuǎn)換調(diào)用，同時(shí)對步進(jìn)程序?qū)崿F(xiàn)直接停止，不必再等到執(zhí)行一個(gè)周期后才能停止。在程序中進(jìn)行了文字說明，這樣更有利于讀懂程序。第六章系統(tǒng)調(diào)試基于三菱FX-2N型PLC控制物料分揀系統(tǒng)的調(diào)試分兩個(gè)調(diào)試過程進(jìn)行。一是在程序應(yīng)在未帶載情況下進(jìn)行模擬調(diào)試，二是進(jìn)行程序的現(xiàn)場調(diào)試。在模擬調(diào)試完成后，方可進(jìn)行現(xiàn)場安裝調(diào)試，并進(jìn)行運(yùn)行調(diào)試，確定參數(shù)，完善程序，最后完成整個(gè)調(diào)試工作。6.1程序的模擬調(diào)試程序的調(diào)試是設(shè)計(jì)過程中一個(gè)比較重要環(huán)節(jié)，很少有程序是一經(jīng)編制就可以運(yùn)行成功的，只有經(jīng)過調(diào)試運(yùn)行甚至現(xiàn)場運(yùn)行才能發(fā)現(xiàn)程序中不合理的地方并且進(jìn)行修改。本設(shè)計(jì)中使用的編程軟件GX-DeveloperV7.0具有監(jiān)控功能，將仿真軟件GXSimulator6c安裝后就可直接在編程軟件中進(jìn)行程序的模擬調(diào)試及監(jiān)控。通過仿真軟件按照控制要求一步步進(jìn)行輸入輸出端口設(shè)置，看輸出是否滿足控制要求[15]。仿真調(diào)試時(shí)是否正常按預(yù)期效果運(yùn)行，若不是按預(yù)期效果輸出，再仔細(xì)檢查程序并修改后，再仿真調(diào)試。若有異再修改程序，這樣反復(fù)調(diào)試，直至程序可用模擬調(diào)試運(yùn)行正常。如圖6-1是程序調(diào)試及監(jiān)控的打開界面。圖6-1圖6-1程序調(diào)試及監(jiān)控開始6.1.1通過軟元件輸入輸出狀態(tài)進(jìn)行調(diào)試在仿真軟件中可以直接對各種軟器件進(jìn)行置位，如：X0000-0237、Y0000-0237、T00-99、C00-99、M00-99等部分常用的軟器件可直接進(jìn)行置位，對于特殊功能輔助繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器不能直接置位調(diào)試。（1）將X0按下系統(tǒng)啟動(dòng)，此時(shí)警示綠燈Y15亮，警示黃燈Y16閃爍，無料報(bào)警。輸入輸出調(diào)試狀態(tài)如圖6-2所示：圖6-2圖6-2程序啟動(dòng)時(shí)調(diào)試及運(yùn)行監(jiān)控（2）將物料檢測傳感器X3置位，此時(shí)警示黃燈Y15停止閃爍，將推料伸出限位傳感器X6置位，此時(shí)物料推出氣缸Y3動(dòng)作。X6復(fù)位，推料伸出傳感器X5被置位，放料臺(tái)光電開關(guān)X4檢測到物料也被置位。當(dāng)物料被爪走后X4復(fù)位，Y3復(fù)位，推料氣缸縮回，反復(fù)執(zhí)行推料過程。輸入輸出狀態(tài)見圖6-3。（3）分揀調(diào)試將入料口光電開關(guān)X21置位，此時(shí)Y17向變頻器發(fā)送驅(qū)動(dòng)信號(hào)。當(dāng)物料為金屬物料時(shí)，料槽一檢測傳感器置位，此時(shí)氣缸Y12動(dòng)作將物料推入料槽一。同時(shí)分揀檢測光電開關(guān)向PLC發(fā)出一個(gè)信號(hào)，使電機(jī)停轉(zhuǎn)。調(diào)試輸入輸出狀態(tài)見圖6-4。圖6-3上料結(jié)構(gòu)上料時(shí)運(yùn)行監(jiān)控圖6-3上料結(jié)構(gòu)上料時(shí)運(yùn)行監(jiān)控圖6-4金屬物料分揀時(shí)運(yùn)行監(jiān)控圖6-4金屬物料分揀時(shí)運(yùn)行監(jiān)控程序仿真調(diào)試方法不變，進(jìn)行搬運(yùn)機(jī)械手，物料分揀的調(diào)試時(shí)，按照控制要求及相應(yīng)輸入控制元件的置位情況，對輸入口進(jìn)行設(shè)置后，同時(shí)觀察輸出的狀態(tài)變化看是否滿足控制要求。依照此法逐步對程序進(jìn)行調(diào)試修改，直至滿足控制要求。6.1.2時(shí)序圖輔助調(diào)試如果想更形象的反應(yīng)出輸入輸出及其它軟元件的狀態(tài)圖式，可以通過時(shí)序圖進(jìn)行輔助調(diào)試，通過時(shí)序圖就可以更清晰的看出軟元件狀態(tài)的變化。如圖6-5所示為時(shí)序的樣板。圖6-5輔助調(diào)試時(shí)序圖圖6-5輔助調(diào)試時(shí)序圖依照控制要求對系統(tǒng)程序一步一步進(jìn)行仿真調(diào)試，在調(diào)試的過程中發(fā)現(xiàn)了一些錯(cuò)誤的方，經(jīng)過反復(fù)調(diào)試，最后是程序在仿真調(diào)試中滿足了控制要求，系統(tǒng)模擬調(diào)試完成。6.2程序的現(xiàn)場調(diào)試本系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)源于學(xué)校的機(jī)電一體化實(shí)驗(yàn)室，自動(dòng)控制部分可以在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)試。但由于客觀條件限制，目前不能進(jìn)行三菱FX2N型可編程控制器的現(xiàn)場調(diào)試。硬件部分按照電氣原理圖連接好，在接線過程中要?jiǎng)?wù)必認(rèn)真仔細(xì)，檢查主電路和控制電路確定無誤后，方可進(jìn)行調(diào)試。在調(diào)試過程中系統(tǒng)很有可能存在傳感器、執(zhí)行器、和硬件連線等方面的問題，以及PLC的外部接線圖和軟件部分的梯形圖程序設(shè)計(jì)中的問題，經(jīng)過仔細(xì)推敲及時(shí)加以解決。調(diào)試過程：(1)檢查連線，要逐點(diǎn)進(jìn)行，確保正確無誤。(2)檢查輸入輸出接口。(3)將調(diào)試好的程序傳輸?shù)娜釬X-2N型PLC中。(4)檢測搬運(yùn)機(jī)械手手動(dòng)部分和自動(dòng)部分。(5)進(jìn)行系統(tǒng)半自動(dòng)調(diào)試。(6)進(jìn)行系統(tǒng)自動(dòng)工作調(diào)試。(7)異常條件檢查，完成上述所有的調(diào)試工作，系統(tǒng)調(diào)試完成。結(jié)論綜全文所述，本文對PLC及傳感器技術(shù)的工作原理、適用領(lǐng)域做出了詳細(xì)的介紹，根據(jù)材料分揀的實(shí)際需求采用PLC設(shè)計(jì)出了材料分揀系統(tǒng)具有很高的實(shí)用價(jià)值。設(shè)計(jì)材料分揀系統(tǒng)之前，閱讀了大量的資料和文獻(xiàn)，不但了解了自動(dòng)分揀系統(tǒng)發(fā)展的歷史，發(fā)展現(xiàn)狀，應(yīng)用背景。還學(xué)習(xí)了氣動(dòng)技術(shù)、傳感器技術(shù)、位置控制技術(shù)等基本知識(shí)。實(shí)際的設(shè)計(jì)工作中，出現(xiàn)了不少難題：氣源于氣閥的氣壓不能實(shí)現(xiàn)精確調(diào)制，傳感器的容易受到外界因素的干擾，上位機(jī)與下位機(jī)通信不穩(wěn)定等問題。通過多次試驗(yàn)與實(shí)踐以上問題基本上得到了解決，如何進(jìn)一步提高控制性能，可對該系統(tǒng)進(jìn)行一些改進(jìn)。進(jìn)一步提高氣源氣壓的穩(wěn)定性，這樣可以提高氣閥的工作性能，為材料正常進(jìn)入、彈出傳送帶打下基礎(chǔ)。在硬件上進(jìn)一步改進(jìn)擋板、出料軌道、傳送帶、進(jìn)料倉，這對系統(tǒng)的實(shí)用與可靠性的提高有重大意義。采用步進(jìn)電機(jī)以實(shí)現(xiàn)傳送帶速度的可控制性、實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的分揀效率的質(zhì)的提高。進(jìn)一步提高傳感器的性能，找出一系列可靠的參數(shù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定。進(jìn)一步分析研究各種分揀系統(tǒng)地優(yōu)劣，提出材料分揀系統(tǒng)的綜合性能。本文的設(shè)計(jì)是對材料的材質(zhì)進(jìn)行的簡單設(shè)計(jì)，可以在其基礎(chǔ)上對分揀物品的種類與分揀的性能進(jìn)行拓展及完善，可使其適用于實(shí)際生活中的各行各業(yè)，是分揀線實(shí)現(xiàn)無人化作業(yè)，大大提高該環(huán)節(jié)的生產(chǎn)效率。參考文獻(xiàn)[1]王煜東，傳感器及應(yīng)用[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2008年[2]梁森，自動(dòng)檢測與轉(zhuǎn)換技術(shù)[M].北京機(jī)械工業(yè)出版社，2011年[3]周美蘭,忘岳宇,PLC電氣控制與組態(tài)設(shè)計(jì)[M].北京科學(xué)出版社，2003年[4]王永華,現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù).[M].北京航空航天大學(xué)出版社2000年[5]李景學(xué)，可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)及方法[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2001年[6]張萬忠,劉明芹,電器與PLC控制技術(shù)[M].北京化學(xué)工業(yè)出版社，2003年[7]范金玲.基于PLC的氣動(dòng)機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].液壓與氣動(dòng),7期，[8]周進(jìn)明.液壓與氣動(dòng)技術(shù)[M].成都：西南交通大學(xué)出版社，2009.[9]王兆義,可編程序控制器教程[M],北京機(jī)械工業(yè)出版社，2001年[10]鄧其貴.變頻器操作與工程項(xiàng)目運(yùn)用[M].北京理工大學(xué)出版社，2009.[11]鄧星鐘.機(jī)電傳動(dòng)控制[M].武漢華中科技大學(xué)出版社，2001.[12]計(jì)時(shí)鳴.機(jī)電一體化控制技術(shù)與系統(tǒng)[M].西安電子科技大學(xué)出版社，2009.[13]華滿香.電氣控制及PLC應(yīng)用[M].北京大學(xué)出版社，2009.[14]葉明超.自動(dòng)檢測與轉(zhuǎn)換技術(shù)[M].北京理工大學(xué)出版社，2009.[15]章國華.蘇東.典型生產(chǎn)線原理、安裝與調(diào)試[M].北京理工大學(xué)出版社，2009.[16]Ren

Sheng-le.

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of

PLC-based

Tension

Control

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Chinese

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He

yong

yi.

A

Control

System

of

Material

Handling

in

FMS.

Journal

of

shanghai

university[M]

.Vol.1.No.1.1997謝辭四年的大學(xué)，匆匆而過，畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們四年所學(xué)的一個(gè)體現(xiàn)，經(jīng)歷兩個(gè)月的努力，此次畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束。在設(shè)計(jì)的過程中，慢慢的學(xué)習(xí)，逐漸的鞏固大學(xué)所學(xué)的知識(shí)，期間有艱苦，有辛酸，也有欣喜，有快樂。本設(shè)計(jì)的順利完成,首先要感謝我的指導(dǎo)老師張曉老師。在論文的寫作過程中，張老師給了我許許多多的幫助。在評閱中，張老師還指出了我設(shè)計(jì)中的許多不足，使我的設(shè)計(jì)更加完善合理。張老師使我不僅學(xué)到了扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)，也學(xué)到了很多待人處事道理。老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、縝密的思維方式、踏實(shí)的工作作風(fēng)和對事業(yè)的執(zhí)著，以及對我的諄諄教誨都給我留下了深刻的印象，并使我終身受益。謹(jǐn)此對張老師表達(dá)衷心的感謝和崇高的敬意。感謝和許多同學(xué)對我的支持和鼓勵(lì)，感謝你們在學(xué)習(xí)和生活上給我的幫助，和我一起解決各種各樣的困難。此外，我還要感謝我的父母，謝謝他們一直以來對我的學(xué)業(yè)的支持和幫助。最后，祝所有關(guān)心、幫助和支持我的人們身體健康、工作順利！最后非常感謝我的指導(dǎo)老師——張曉老師，感謝您對我的支持，感謝您樂觀處事的態(tài)度，感謝您給予的幫助，謝謝！附錄系統(tǒng)程序本設(shè)計(jì)中運(yùn)用編程語言是梯形圖編程語言，通過梯形圖及附加的文字說明可以清晰直觀的看出編程思路，控制要求和系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能。系統(tǒng)梯形圖編程語言程序如下。

附錄資料：不需要的可以自行刪除常用工藝術(shù)語1工藝基本概念

1.1一般概念

1.1.1數(shù)控加工：numericalcontrolmachining

根據(jù)被加工零件圖樣和工藝要求，編制成以數(shù)碼表示的程序輸入到機(jī)床的數(shù)控裝置或控制計(jì)算機(jī)中，以控制工件和工具的相對運(yùn)動(dòng)，使之加工出合格零件的方法。

1.2生產(chǎn)對象

1.2.1原材料：rawmaterial

投入生產(chǎn)過程以創(chuàng)新產(chǎn)品的物質(zhì)。

1.2.2主要材料：primarymaterial;directmaterial

構(gòu)成產(chǎn)品實(shí)體的材料。

1.2.3輔助材料：auxiliarymaterial;indirectmaterial

在生產(chǎn)中起輔助作用而不構(gòu)成產(chǎn)品實(shí)體的材料。

1.2.4代用材料：substituent

在使用功能上能夠代替原設(shè)計(jì)要求的材料。它具有被代替材料所具備的全部或主要性能。

1.2.5易損材料：quick-wearmaterial

在正常使用條件下，容易損壞或失效的材料。

1.2.6廢料：wastematerial

在制造某種產(chǎn)品過程中，剩下的而對本生產(chǎn)對象不再有用的材料。

1.2.7型材：section

金屬或非金屬材料通過拉制、軋制或壓制等方法所獲得的具有特定幾何形狀截面的材料。

1.2.8板材：plate

金屬或非金屬材料通過軋制或壓制等方法而獲得的各種不同厚度的板狀材料。

1.2.9棒材：barstock

金屬或非金屬材料通過拉延、軋制工藝獲得的圓、方、六角形截面的材料。

1.2.10鑄件：casting

將熔融金屬澆入鑄型，凝固后所得到的金屬制件或毛坯。

1.2.11鍛件：forgings

金屬材料經(jīng)過鍛造變形而得到的工件或毛坯。

1.2.12焊接件：weldment

用焊接方法而得到的結(jié)合件。

1.2.13模壓件：moldedparts

利用模具壓制的工件。

1.2.14沖壓件：stamping

用沖壓的方法制成的工件或毛坯。

1.2.15合格品：acceptedproduct;;conformingarticle

通過檢驗(yàn)質(zhì)量特性符合標(biāo)準(zhǔn)要求的制品。

1.2.16不合格品：defectiveunit;nonconformingarticle

通過檢驗(yàn),質(zhì)量特性不符合標(biāo)準(zhǔn)要求的制品。

1.2.17廢品：discard

不能修復(fù)又不能降級(jí)使用的制品。

1.2.18返修品：rewotkingparts

通過修復(fù)或重行加工，質(zhì)量特性符合標(biāo)準(zhǔn)要求的制品。

1.2.19樣品：specimen;sample

用于材料試驗(yàn)分析，產(chǎn)品質(zhì)量對照及商品宣傳的單個(gè)或多個(gè)物品。

1.2.20工件：workpiece

加工過程中的生產(chǎn)對象。

1.2.21配套件(配件)：fittingpart

組成產(chǎn)品的零件、部件、標(biāo)準(zhǔn)件及元器件等的總稱。

1.2.22備品（備件）：sparepart

儲(chǔ)備待用的易損件。

1.2.23附件：accessory

1)供用戶安裝、調(diào)整和使用產(chǎn)品所需要的工具、檢測儀表等，或?yàn)閿U(kuò)大產(chǎn)品使用功能所需的附屬裝置。

2)隨同主要文件一同制定或發(fā)出的有關(guān)文件。

1.2.24零件：part

不采用裝配工序而制成的產(chǎn)品。

1.2.25部件：subassembly

由兩個(gè)或兩個(gè)以上的零件或由材料、零件等以可拆卸或不可拆卸的連接形式所組成的產(chǎn)品。

1.2.26標(biāo)準(zhǔn)件：standardpart

按國家標(biāo)準(zhǔn)、部標(biāo)準(zhǔn)（專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）或企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定制造的零、部、組（整）件。

1.2.27外購件：purchasedpart

不是本單位設(shè)計(jì)、制造的，而是從其他單位購買來的產(chǎn)品。

1.2.28外協(xié)件：teamworkpart

由本企業(yè)提供設(shè)計(jì)圖樣資料，委托其他企業(yè)完成部分或全部制造工序的零、部、組（整）件。

1.2.29易損件：quick-wearpart

產(chǎn)品在正常使用過程中，容易損壞的零件。

1.2.30試件：testingpart

為試驗(yàn)材料的機(jī)械、物理、化學(xué)性能、金相組織和可加工性等而專門做的樣件。

1.2.31一般特性：generalcharacter

除關(guān)鍵特性和重要特性以外的所有特性，一般情況下此類特性不會(huì)影響產(chǎn)品的使用性能。

1.2.32重要特性：importantcharacter

此類特性如達(dá)不到設(shè)計(jì)要求或發(fā)生故障，可能導(dǎo)致產(chǎn)品不能完成所要求的使命，但不會(huì)引起產(chǎn)品或主要系統(tǒng)失效。

1.3工藝方法

1.3.1鍛造：forging

在加壓設(shè)備及工（模）具的作用下，使金屬坯料或鑄錠產(chǎn)生局部或全部的塑性變化，以獲得一定幾何形狀、尺寸和質(zhì)量的鍛件加工方法。

1.3.2鑄造：casting

將熔融金屬澆注、壓射或吸入鑄型型腔中，待其凝固后而得到一定形狀和性能鑄件的方法。

1.3.3鉗加工：benchwork

一般在鉗臺(tái)上以鉗工工具為主，對工件進(jìn)行的各種加工方法。

1.3.4焊接：welding

通過加熱和加壓或兩者并用，并且用或不用填充材料，使焊接達(dá)到原子結(jié)合的一種加工方法。

1.3.5鉚接：riveting

借助鉚釘形成的不可拆連接。

1.3.6熱處理：heattreatment

將固態(tài)金屬或合金在一定介質(zhì)中加熱、保溫和冷卻，以改變其整體或表面組織，從而獲得所需要性能的加工方法。

1.3.7表面處理：surfacetreatment

改善工件表面層機(jī)械、物理或化學(xué)性能的加工方法的總稱。通常的方法有氮化、磷化、噴砂、噴丸、表面涂覆等。

1.3.8表面涂覆：surfacecoating

用規(guī)定的異己材料，在工件表面上形成涂層的方法。

1.3.9機(jī)械加工：machining

利用機(jī)械力對各種工件進(jìn)行加工的方法。

1.3.10冷作：coldwork

在基本不改變材料斷面特征的條件下，將金屬板材、型材等加工成各種制品的方法。

1.3.11沖壓：stamping

使板料分離或成形而得到制件的方法。

1.3.12壓力加工：mechanicalmetalprocessing

使毛坯材料產(chǎn)生塑性變形或分離而無切屑的加工方法。

1.3.13塑料成型加工：plasticprocessing

將塑料轉(zhuǎn)變?yōu)樗芰现破返母鞣N工藝的總稱。例如模塑、注塑、擠塑、壓延、接觸成型等。

1.3.14電加工：electricmachining

直接利用電能對工件進(jìn)行加工的方法。

1.3.15電火花加工：electricaldischargemachining(EDM)

在一定的介質(zhì)中，通過工具電極和工件電極之間的脈沖放電的電蝕作用，對工件進(jìn)行加工的方法。

1.3.16裝配：assembly

按規(guī)定的技術(shù)要求，將零件或部件進(jìn)行配合和連接，使之成為半成品或成品的工藝過程。

1.3.17包裝：packaging

1)為在流通過程中保護(hù)產(chǎn)品，方便儲(chǔ)運(yùn)，促進(jìn)銷售，按一定技術(shù)方法而采用的容器、材料及輔助物等的總體名稱。

2)為達(dá)到上述目的而采用的容器、材料和輔助物的過程中施加一定技術(shù)方法等的操作活動(dòng)。

2機(jī)械加工工藝

2.1切削加工工藝

2.1.1車削：turning

工件旋轉(zhuǎn)作主運(yùn)動(dòng)，車刀作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的切削加工方法。

2.1.2銑削：milling

銑刀旋轉(zhuǎn)作主運(yùn)動(dòng)，工件或銑刀作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的切削加工方法。

2.1.3刨削：planningshaping

用刨刀對工件作水平相對直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的切削加工方法。

2.1.4鉆削：drilling

用鉆頭或擴(kuò)孔鉆在工件上加工孔的方法。

2.1.5鉸削：reaming

用鉸刀從工件孔壁上切除微量金屬層，以提高其尺寸精度和表面粗糙度要求的加工方法。

2.1.6锪削：spotfacing;counterboring;countersinking

用锪鉆或锪刀刮平孔的端面或切出沉孔的方法。

2.1.7鏜削：boring

鏜刀旋轉(zhuǎn)作主運(yùn)動(dòng)，工件或鏜刀作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的切削加工方法。

2.1.8磨削：grinding

用磨具以較高的線速度對工件表面進(jìn)行加工的方法。

2.1.9研磨：lapping

用研磨工具和研磨劑，從工件上研去一層極薄表面層的精加工方法。

2.1.10珩磨：honing

l利用珩磨工具對工件表面施加一定壓力，珩磨工具同時(shí)作相對旋轉(zhuǎn)和直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，切除工件上極小余量的精加工方法。

2.1.11拋光：polishingbuffing

利用機(jī)械、化學(xué)或電化學(xué)的作用，使工件獲得光亮平整表面的加工方法。

2.1.12深孔鉆削：deepholedrilling

孔深與孔徑之比大于五倍的鉆削加工方法。

2.1.13粗加工：roughing

從坯料上切除較多余量，所得到的精度和表面粗糙度要求較低的加工過程。

2.1.14精加工：finishing

從工件上切除較少余量，所得到的精度和表面粗糙度要求較高的加工過程。

2.1.15光整加工：finishing

精加工后，從工件上不切除或切除極薄金屬層，用以提高工件表面粗糙度要求或強(qiáng)化其表面的加工過程。

2.2典型表面加工工藝

2.2.1孔加工

盲孔：blindhole

未穿透的孔。

通孔：throughhole

已穿通的孔。

深孔：deephole

孔深與孔徑之比大于五倍的孔。

內(nèi)螺紋底孔：internalscrewthreadbottomhole

內(nèi)螺紋加工前所加工的孔。

鉆孔：drilling

用鉆頭在實(shí)體材料上加工孔的方法。

擴(kuò)孔：holeexpanding

用擴(kuò)孔工具擴(kuò)大工件孔徑的加工方法。

絞孔：reaming

用鉸刀從工件孔壁上切除微量金屬層的加工方法。

锪孔：counterboring;countersinking

用锪削工具加工平底或錐形沉孔的加工方法。

鏜孔：boring

用鏜削工具擴(kuò)大工件孔的加工方法。

0車孔：holeturning;internalturning

用車削工具擴(kuò)大工件的孔或加工空心工件的內(nèi)表面的加工方法。

1磨孔：holegrinding

用磨削工具加工工件孔的方法。

2沖孔：punching

用沖模在工件或板料上沖切孔的方法。

3電火花打孔：sparkerosionperforation

用電火花加工原理加工工件孔的方法。

4鉆中心孔：centerdrilling

用中心鉆在工件的端面加工定位孔的方法。

2.2.2外圓加工

車外圓：cylindricalturning

用車削方法加工工件的外圓表面。

磨外圓：cylindricalgrinding

用磨削方法加工工件的外圓表面。

2.2.3螺紋加工

車螺紋：threading;threadturning

用螺紋車刀切出工件的螺紋。

磨螺紋：threadgrinding

用單線或多線砂輪磨削工件的螺紋。

研螺紋：threadlapping

用螺紋研磨工具研磨工件的螺紋。

攻螺紋：tapping

用絲錐加工工件的內(nèi)螺紋。

2.2.4倒角、去毛刺加工

倒角：chamfering

把工件的棱角切削成一定斜面的加工過程。

倒圓角：rounding;filletting

把工件的棱角切削成圓弧面的加工過程。

去毛刺:deburring

消除工件已加工部位周圍所形成的刺狀物或飛邊。

2.3鉗加工工藝

2.3.1找正：aligning

用工具和儀表，根據(jù)工件上有關(guān)的基準(zhǔn)，找出工件在劃線、加工或裝配時(shí)的正確位置的過程。

2.3.2劃線：layout

在毛坯或工件上，用劃線工具劃出待加工部位的輪廓線或作為基準(zhǔn)的點(diǎn)、線。

2.3.3樣板劃線：templatescribing

依照樣板劃出工件形狀。

2.3.4配作：matchworking

以已加工的工件為基準(zhǔn)，加工與其相配的另一工件，或?qū)蓚€(gè)（或兩個(gè)以上）工件組合在一起進(jìn)行加工的方法。

2.3.5倒鈍銳邊：breakingsharpcorners

除去工件上尖銳棱角的過程。

2.3.6校平：flattening

消除板材或平板制件的翹曲、局部凹凸不平等的加工過程。

2.3.7校直：straig