PAGEII第1章緒論1.1課題背景近年來(lái),隨著科技越來(lái)越先進(jìn)發(fā)達(dá)，我國(guó)的自動(dòng)化技術(shù)水平也在不斷地提高，對(duì)人們生產(chǎn)生活產(chǎn)生著巨大的影響。自動(dòng)化流水線的發(fā)展，在市場(chǎng)環(huán)境的影響下技術(shù)實(shí)力在正在一步一步的增強(qiáng)。隨著偉大的祖國(guó)日益強(qiáng)大，行業(yè)內(nèi)的競(jìng)爭(zhēng)力非常激烈，正是這激烈的競(jìng)爭(zhēng)力，自動(dòng)化流水線等行業(yè)正在以飛開快的速度提升。改革開放以來(lái)，經(jīng)濟(jì)的飛速提升讓各行各業(yè)的發(fā)展收益增多。有很多以自動(dòng)化為主的生產(chǎn)企業(yè)在不斷地涌現(xiàn)出來(lái)。正因?yàn)槿绱?，今后自?dòng)化流水線的生產(chǎn)技術(shù)將會(huì)越來(lái)越先進(jìn)，越來(lái)越高效，越來(lái)越穩(wěn)定。在許多的同類行業(yè)中，自動(dòng)化生產(chǎn)線的設(shè)備將會(huì)以越來(lái)越精湛的生產(chǎn)技術(shù)為自己贏得更多的進(jìn)步空間。自動(dòng)化技術(shù)的推進(jìn)以及相應(yīng)資金的投入。將會(huì)是自動(dòng)化流水線發(fā)展雄厚基礎(chǔ)的援軍，同時(shí)也為自動(dòng)化流水線在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)中開拓出更大的空間和市場(chǎng)。在全世界中，紙箱自動(dòng)開箱的發(fā)展歷史比較短，大部分科技發(fā)達(dá)的國(guó)家是在20世紀(jì)初起步的，甚至到50年代的時(shí)候科技的步伐才開始加大。從20世紀(jì)初到第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束前，在日用化工產(chǎn)品等工業(yè)部門開始實(shí)現(xiàn)自動(dòng)包裝作業(yè)。到了50年代的時(shí)候，紙箱開箱機(jī)大部分用的是普通開關(guān)和電子管作為主要的控制系統(tǒng)。這個(gè)時(shí)候才實(shí)現(xiàn)了比較初級(jí)的自動(dòng)化；到了60年代的時(shí)候，開箱機(jī)中開始采用的綜合技術(shù)變得很多，因此機(jī)種變得多樣了起來(lái)，在這個(gè)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了專用的自動(dòng)開箱流水線；到現(xiàn)在開始，在某些自動(dòng)化行業(yè)里將自動(dòng)化機(jī)器人更多的應(yīng)用于運(yùn)送、組裝、加工等各個(gè)方面，同時(shí)向柔性自動(dòng)包裝線和無(wú)人化自動(dòng)包裝車間過度是一個(gè)必要的趨勢(shì)。1.2紙箱自動(dòng)開箱機(jī)現(xiàn)狀 近十年來(lái)，中國(guó)瓦楞紙箱機(jī)械工業(yè)發(fā)展十分迅速，國(guó)內(nèi)紙箱機(jī)械企業(yè)從學(xué)習(xí)、模仿到現(xiàn)在可以自主研發(fā)一些比較先進(jìn)的紙箱自動(dòng)開箱機(jī)械。根據(jù)目前瓦楞紙箱的生產(chǎn)情況我們發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在物流行業(yè)對(duì)紙箱開箱機(jī)械的要求將會(huì)越來(lái)越高。需求越大，科技的進(jìn)步也將會(huì)進(jìn)步的越快，這將會(huì)為紙箱自動(dòng)開箱機(jī)械進(jìn)一步的提高，如在穩(wěn)定性、可實(shí)用性、效率等等。目前在瓦楞紙箱包裝流水線上，大多由紙箱自動(dòng)開箱機(jī)、封箱機(jī)、裝箱機(jī)以及碼垛系統(tǒng)組成一個(gè)完整的流水線。也可以增加貼標(biāo)、掃碼、物品檢測(cè)等配套使用。在紙箱封裝流水線上，其中開箱機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)最為復(fù)雜，要求也是十分嚴(yán)格。開箱的能力和效率直接關(guān)系到整條流水線的效率。因此，提升開箱機(jī)的開箱能力，提高穩(wěn)定性至關(guān)重要。1.3研究目的和意義隨著現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展，物流包裝設(shè)計(jì)更多與環(huán)境保護(hù)、商業(yè)道德有效結(jié)合在一起?，F(xiàn)在對(duì)于物流行業(yè)來(lái)講，物流運(yùn)輸?shù)乃俣确浅Ｖ匾胩岣咚俣染鸵岣甙b效率。紙箱自動(dòng)開箱將會(huì)是自然產(chǎn)物，尤其是穩(wěn)定、高效的紙箱自動(dòng)開箱機(jī)是尤為重要的。紙箱自動(dòng)開箱的目的，旨在商品在裝貨或發(fā)貨時(shí)提高員工的工作效率，即要求紙箱自動(dòng)開箱機(jī)具有良好的技術(shù)設(shè)計(jì)以及耐用性，以確保員工裝貨時(shí)的效率。1.4課題研究的主要內(nèi)容基于臺(tái)達(dá)PLC為主控器的紙箱自動(dòng)開箱機(jī)，融合了集成一體自動(dòng)化的理念。將大部分設(shè)備通過通信的方式進(jìn)行連接，應(yīng)且也可以通過ISPSOFT軟件進(jìn)行通信設(shè)置。使用AS200PLC作為主控制器，控制氣動(dòng)、變頻器等進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作過程。通過觸摸屏繪制組態(tài)監(jiān)控畫面進(jìn)行仿真。從而完成紙箱自動(dòng)開箱的設(shè)計(jì)和作品的運(yùn)行以及演示。本次課題主要設(shè)計(jì)的是基于臺(tái)達(dá)PLC設(shè)計(jì)的紙箱自動(dòng)開箱機(jī)的設(shè)計(jì)內(nèi)容，主要包括以下內(nèi)容：介紹紙箱自動(dòng)開箱機(jī)計(jì)的背景，包括紙箱自動(dòng)開箱機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀、目的和意義等。介紹方案設(shè)計(jì)的選擇及PLC、變頻器、氣動(dòng)裝置、觸摸屏主要器件的選型。3．具體說明設(shè)計(jì)制作紙箱自動(dòng)開箱機(jī)的硬件系統(tǒng)；介紹AS200與C200變頻器、觸摸屏、氣動(dòng)裝置、的基本調(diào)試步驟。4．具體分析設(shè)計(jì)紙箱自動(dòng)開箱機(jī)的軟件系統(tǒng)。5．紙箱自動(dòng)開箱機(jī)的調(diào)試與運(yùn)行。第2章系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)通過對(duì)紙箱自動(dòng)開箱機(jī)設(shè)計(jì)背景的介紹，對(duì)紙箱自動(dòng)開箱機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀、目的和意義以及主要研究?jī)?nèi)容的分析，基本上了解了此次課題設(shè)計(jì)的基本要求。接下來(lái)首先介紹對(duì)于方案的選擇與確定，然后介紹系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)框圖的設(shè)計(jì)。2.1控制方案的確定本課題所設(shè)計(jì)的紙箱自動(dòng)開箱機(jī)是采用了臺(tái)達(dá)的PLC，相對(duì)于其他PLC的品牌，臺(tái)達(dá)的PLC應(yīng)用更加廣泛，而且所涵蓋的范圍也廣。對(duì)于高端、中端、低端的場(chǎng)合都有所涵蓋。并且十分嚴(yán)謹(jǐn)和成熟，市場(chǎng)占有率非常高。下面介紹PLC作為主控制器的設(shè)計(jì)方案：選用了臺(tái)達(dá)的AS200作為主控制器，臺(tái)達(dá)AS200PLC在集成化的程度比較高，PLC上自帶Modbus、Can和Ethernet。通過AS200為主控制器，可以通過邏輯進(jìn)行相應(yīng)的控制，將程序員所編寫的程序儲(chǔ)存到PLC的內(nèi)存中，不僅方便快捷又非常可靠。AS200作為臺(tái)達(dá)的中型機(jī)，它的出現(xiàn)推動(dòng)了自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展。由于本設(shè)計(jì)的紙箱自動(dòng)開箱機(jī)需要多種的通信，涉及的控制點(diǎn)數(shù)也比較多，所以本設(shè)計(jì)需要選擇功能更加強(qiáng)大的PLC作為主控制器。因此選擇了臺(tái)達(dá)AS200這款PLC作為主控制器，通過不同的通訊模塊，使紙箱自動(dòng)開箱機(jī)通訊方式有更多的選擇。2.2通信方式的確定隨著自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，通信在自動(dòng)化中是最常見的也是最重要的，現(xiàn)在有很多主流的通信，比如Ethernet、PROFINET、PROFIBUS、MODBUS、CAN總線等通信方式，根據(jù)本次設(shè)計(jì)所選擇的設(shè)備以及想豐富通信的知識(shí)，主要介紹Ethernet、Modbus和CANopen通信。2.2.1Ethernet通信Ethernet在現(xiàn)在十分常見，是一種計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。以太網(wǎng)分為兩類：第一類常被人們稱作經(jīng)典的以太網(wǎng)，第二類則是通過交換機(jī)的設(shè)備的以太網(wǎng)。計(jì)算機(jī)通過交換機(jī)實(shí)現(xiàn)多機(jī)連接。經(jīng)典以太網(wǎng)的運(yùn)行速度是3~10Mbps；但是通過交換機(jī)連接的方式它的速度非?？欤蛇_(dá)到100、1000甚至10000Mbps。一般把他們稱作快速、千兆、萬(wàn)兆以太網(wǎng)。以太網(wǎng)中總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是他的標(biāo)準(zhǔn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，但是為了提高網(wǎng)絡(luò)速度和效率最大化，也為了減少?zèng)_突。因此就會(huì)用集線器來(lái)進(jìn)行連接。這樣的話，以太網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)就不會(huì)是總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，而是星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。但是在邏輯上還是會(huì)使用總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。2.2.2Modbus通信Modbus是工業(yè)領(lǐng)域通信協(xié)議的業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在在工業(yè)電子設(shè)備之間可以經(jīng)?？吹竭@種通信協(xié)議，本設(shè)計(jì)此次做的紙箱自動(dòng)開箱機(jī)就應(yīng)用了這種通信協(xié)議。首先這種通信協(xié)議他是公開發(fā)表的而且沒有版權(quán)要求。其次這種通信協(xié)議十分容易于部署和維護(hù)。所以選擇了這個(gè)通信協(xié)議應(yīng)用到了本設(shè)計(jì)中。2.2.3CANopen通信CANopen通訊是一種基于模塊以太網(wǎng)的高階通信協(xié)議，包含通信子協(xié)定和設(shè)備子協(xié)定。它是嵌入式裝置之中常見的一種現(xiàn)場(chǎng)控制器，也是制造業(yè)掌控之中常見的一種輕量化通訊方法。CANopen是在物理層建模的網(wǎng)絡(luò)層（包含網(wǎng)絡(luò)層）上的協(xié)定之中構(gòu)建的。CANopen規(guī)范包含了關(guān)鍵的內(nèi)存計(jì)劃、若干小型通信子協(xié)定以及由設(shè)備子協(xié)定表述的高階運(yùn)用樓。CANopen在因特網(wǎng)擁護(hù)監(jiān)管、監(jiān)視裝置和結(jié)點(diǎn)棟通訊等領(lǐng)域展現(xiàn)著關(guān)鍵活性，包含直觀的傳輸層、資料處置、傳送和混合。通常而言，are可用于資料鏈路層和TCP。比如，除了CANopen之外，Ethernet還可構(gòu)建CANopen的設(shè)備子協(xié)定。2.3系統(tǒng)框圖設(shè)計(jì)現(xiàn)在確定了控制的方案和通信的方式，通過AS200進(jìn)行控制。對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體的設(shè)計(jì)，由于所設(shè)計(jì)的是紙箱自動(dòng)開箱機(jī)，因此系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)上需要的元器件就比較多，相互之間的輸入輸出關(guān)系也比較多。紙箱自動(dòng)開箱機(jī)總體設(shè)計(jì)是通過PC端進(jìn)行組態(tài)監(jiān)控，上位機(jī)將指令信號(hào)傳給PLC，PLC也需要將信號(hào)反饋回上位機(jī)，進(jìn)行組態(tài)監(jiān)控。通過觸摸屏進(jìn)行控制，也可以進(jìn)行監(jiān)控，這里都是相互可以傳遞信息。因?yàn)樵O(shè)計(jì)的是紙箱自動(dòng)開箱機(jī)，所以需要通過按鈕和傳感器等給PLC的輸入信號(hào)，PLC經(jīng)過內(nèi)部處理會(huì)輸出給電磁閥、變頻器等其他元器件，從而進(jìn)而電機(jī)控制和其他器件相應(yīng)控制?？傮w結(jié)構(gòu)框圖如圖2-1所示。HMIPCHMIPCEthernetEthernet傳感器傳感器PLC電磁閥檢測(cè)元件PLC電磁閥檢測(cè)元件網(wǎng)絡(luò)總線網(wǎng)絡(luò)總線變頻器氣缸變頻器氣缸吸盤吸盤傳送帶電機(jī)傳送帶電機(jī)圖2-1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖本章小結(jié)本章首先介紹了紙箱自動(dòng)開箱機(jī)設(shè)計(jì)的主要控制方案以及通信方式，把這一部分確定來(lái)下，那么就相當(dāng)于確定了大的方向。其次對(duì)總體設(shè)計(jì)方案進(jìn)行大致描述，介紹了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖也就相當(dāng)于介紹了本實(shí)驗(yàn)的主體輪廓。第3章硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)通過之前對(duì)整體控制方案和通信方式的確定，同時(shí)確定了總體控制要求，設(shè)計(jì)了整體的結(jié)構(gòu)框圖，對(duì)相應(yīng)的輸入/輸出關(guān)系進(jìn)行了概述。以下主要簡(jiǎn)單介紹所用到主要的設(shè)備。對(duì)系統(tǒng)的硬件進(jìn)行分析介紹，主要介紹系統(tǒng)的電氣原理圖的設(shè)計(jì)。3.1氣動(dòng)裝置簡(jiǎn)介氣動(dòng)裝置需要的主要成分就是空氣，它是通過通過對(duì)空氣的撞擊的動(dòng)作來(lái)作工，或者就是通過轉(zhuǎn)動(dòng)的方式來(lái)使產(chǎn)生的空氣壓力為其做功，所有氣動(dòng)裝置的動(dòng)力源都是通過壓縮空氣從而產(chǎn)生的壓力，通過這些動(dòng)作產(chǎn)生的壓力來(lái)帶動(dòng)機(jī)械裝置完成一系列動(dòng)作?？諝膺€具有另一個(gè)特性就是具有壓縮性，由于這個(gè)特殊性能氣動(dòng)裝置就可以把空氣吸入并且儲(chǔ)存起來(lái)，空氣就像一個(gè)壓縮的彈簧一樣有著彈力，然后根據(jù)自己的需求選擇不同的元器件，通過控制元件來(lái)控制他的方向，比如帶動(dòng)機(jī)械元件進(jìn)行伸縮旋轉(zhuǎn)等動(dòng)作。氣動(dòng)裝置還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是環(huán)保還不浪費(fèi)資源，利用了多少空氣最終還是會(huì)排出取得，這個(gè)過程沒有任何化學(xué)反應(yīng)，也不會(huì)污染空氣。氣動(dòng)裝置清單如表3-1所示。表3-2氣動(dòng)裝置清單名稱型號(hào)數(shù)量單位氣動(dòng)手滑閥HSV-081個(gè)氣動(dòng)快速軟管接頭PC6-028個(gè)氣動(dòng)電磁閥消聲器BSL-016個(gè)氣動(dòng)快速軟管接頭節(jié)流閥ASL4-M53個(gè)亞德客型調(diào)壓過濾器AFR20001個(gè)筆形氣缸CDJ2B16-45-B1個(gè)亞德客型電磁閥底座9位100M1個(gè)高壓氣管PU4*2.580米高壓氣管PU6*480米轉(zhuǎn)角氣缸SRC25-90L1個(gè)轉(zhuǎn)角氣缸SRC25-90R1個(gè)二位五通電磁閥4V110-06DC24V9個(gè)真空發(fā)生器CV-10HS2個(gè)氣動(dòng)滑閥是一種氣源電源，是一種二位三通氣源電源。通常，氣動(dòng)滑閥在渠道之中起電源的活性。當(dāng)氣源拆除時(shí)，解釋氣動(dòng)裝置之中的氣壓區(qū)已被排出。也可解讀它是一種二位三通手動(dòng)閥，但這種二位三通手動(dòng)閥是一種管體構(gòu)造。據(jù)稱，手動(dòng)滑閥是通過轉(zhuǎn)動(dòng)上衣來(lái)構(gòu)建液體的通斷狀況。顧名思義，液壓快速插頭是一種插頭，主要用作氣體渠道、氣動(dòng)工具等，其特征是無(wú)需要方法可相連或短路渠道。當(dāng)氣動(dòng)快速插頭未相連時(shí)，當(dāng)氣動(dòng)快速插頭的胚胎套圈向另一端行進(jìn)時(shí)，不銹鋼珠自動(dòng)向之外滑動(dòng)，由于胚胎和子體的凸輪軸彈簧力的活性，子體斷開，子體和胚胎的燃燒室分別拆除，瞬間切斷液體移動(dòng)。消聲器閥門通常分成微穿孔型、板式小孔型和有源型。微穿孔板式消聲閥的生產(chǎn)物料是由合金材質(zhì)研磨成原料。首先，鉆探檢修需用鉆孔。鉆孔建議焦距大于1mm，建議穿孔率1%～5%。消聲閥的頻域效能隨開孔率和板厚的變動(dòng)而變動(dòng)。通過變化穿孔率和中空水深，可滿足用戶的有所不同需求量，并能在使用者需求量的電壓區(qū)域之內(nèi)精確取得更糟糕的消聲器性能?？锥礃屚械臉?gòu)造是一個(gè)封閉端的直管。直管壁之上需鉆許多孔洞。由于孔洞槍托的理論是建立在激波濾波器頻譜的根基之上，在維持噴管面積不變的情形之下，采用許多小噴嘴，當(dāng)冷空氣通過孔洞時(shí)，激波濾波器頻譜會(huì)移到高頻或超高頻，從而使濾波器的可聞性頻域之中的成份大大減少，從而增加了對(duì)匹的阻礙和損害。有源方式的基本原理是在原聲場(chǎng)之中，透過半導(dǎo)體裝置造成另一個(gè)與配樂壓尺寸相近、振幅無(wú)關(guān)的電磁波，使其在一定區(qū)域之內(nèi)與原聲場(chǎng)抵銷。槍托是一套弦樂器，主要由耳機(jī)、電路、移相器、功率放大器和麥克風(fēng)構(gòu)成。節(jié)流閥是一種掌控液體移動(dòng)的燃燒室。章流閥可通過變化章流段或節(jié)流寬度來(lái)符合掌控建議。單向節(jié)流閥是章流閥和單向閥的混合。有兩種直觀的水量掌控閥：節(jié)流閥和單向節(jié)流閥。在定量泵的油壓裝置之中，節(jié)流閥和溢流閥兼顧產(chǎn)生三種節(jié)流調(diào)壓裝置，即進(jìn)油節(jié)流調(diào)壓裝置、回油節(jié)流調(diào)壓裝置和旁路節(jié)流調(diào)壓裝置。節(jié)流閥的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是沒負(fù)流量回饋機(jī)能，不能賠償電壓變動(dòng)引發(fā)的功率不平穩(wěn)。因此，節(jié)流閥門通常只用作負(fù)載變動(dòng)不小或?qū)Φ退倏煽啃越ㄗh較低的公共場(chǎng)所。過濾減壓閥的另一個(gè)名字是傳輸氣體過濾減壓閥和過濾沖擊調(diào)節(jié)閥。過濾器是用來(lái)過濾空氣之中的一些氧化物。沖擊調(diào)控是調(diào)控過濾器氣體沖擊的設(shè)備。傳輸氣體過濾減壓閥構(gòu)造小巧，加裝便于，壓入式自鎖機(jī)關(guān)，可避免公眾阻礙引發(fā)的整定沖擊變動(dòng)，沖擊傷亡大，配水效能低，檢驗(yàn)蓋均勻，間接觀測(cè)滴油量，并具備一系列缺點(diǎn)，如可取代高壓型除標(biāo)型。等離子體分析儀是一種透過正壓空氣源造成負(fù)壓的新型小型等離子體電路。其最小特征是高效、消毒、國(guó)民經(jīng)濟(jì)，使氣動(dòng)裝置之中有傳輸氣體的地區(qū)或同時(shí)需正、負(fù)壓的地區(qū)很難取得負(fù)壓。等離子體分析儀廣泛應(yīng)用于制造業(yè)機(jī)械行業(yè)。比如，電機(jī)、半導(dǎo)體、紙盒、印制、塑膠和人型。等離子體分析儀的現(xiàn)代用于是兼顧鱗片對(duì)各種物料展開附著和處置，特別局限于易碎、堅(jiān)硬、厚的有色、非金屬材料或橢圓形粒子的附著。在這種運(yùn)用之中，一個(gè)共同的特征是所需風(fēng)量大，真的空度不低，間歇性實(shí)習(xí)。本設(shè)計(jì)采用的電磁閥是一個(gè)二位五通直流磁閥，用作掌控液體的運(yùn)動(dòng)者。屬機(jī)械基本上電路之中的履行機(jī)關(guān)，不局限油壓和氣動(dòng)。電磁閥可用來(lái)掌控液壓流量的路徑，通常在廠房的電機(jī)設(shè)備都是由液壓缸掌控的，所以這里通常使用直流磁閥。電磁閥的實(shí)習(xí)理論是電磁閥外部有一個(gè)關(guān)閉的腔體，在有所不同的方位有通孔。每個(gè)孔通向有所不同的氣體渠道。閥腔的下方是燃燒室，兩邊有兩個(gè)直流導(dǎo)體。當(dāng)磁鐵線圈布告時(shí)，閥體將被吸納到哪側(cè)。通過掌控閥體的運(yùn)動(dòng)者，有所不同的排氣管孔會(huì)被阻塞或漏出，而主翼是常開的，液體不會(huì)轉(zhuǎn)入同一排氣管管，然后通過氣壓區(qū)促進(jìn)汽缸的槍機(jī)，槍機(jī)推動(dòng)活塞桿，活塞桿推動(dòng)電機(jī)設(shè)備運(yùn)動(dòng)者。這樣，通過掌控磁鐵的電壓來(lái)掌控電機(jī)運(yùn)動(dòng)者。汽缸是氣動(dòng)執(zhí)行器。其理論是在汽缸的氣動(dòng)柴油機(jī)之中，將傳輸液體的沖擊能轉(zhuǎn)化成電機(jī)能。汽缸通常分成往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)者和往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)兩種。作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)者的汽缸有四種：?jiǎn)位钚云?、雙活性汽缸、體腔汽缸和影響汽缸。單作用氣缸：只有一端有活塞桿，槍機(jī)側(cè)的供氣可造成氣壓區(qū)。氣壓區(qū)促進(jìn)槍機(jī)造成升力，槍機(jī)通過軸承或軸重回到。雙活性氣缸：從槍機(jī)兩邊交替供氣，單向或雙向輸出力。隔膜式汽缸：用體腔取代槍機(jī)，單向輸出力，用軸承復(fù)辟。密封效能糟糕，但航程長(zhǎng)。影響汽缸：這是一種新型電路。它將傳輸液體的沖擊能轉(zhuǎn)變?yōu)闃寵C(jī)高速運(yùn)動(dòng)者的能量（10-20M/s），從而完工實(shí)習(xí)。無(wú)桿氣缸：無(wú)槍機(jī)桿氣缸的統(tǒng)稱。有兩種類別：磁缸和電纜缸。往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)的汽缸稱作轉(zhuǎn)動(dòng)汽缸。內(nèi)腔被葉子分為兩部份，氣體交替供應(yīng)兩個(gè)內(nèi)腔。輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)視角大于280°。此外，有轉(zhuǎn)動(dòng)汽缸、氣液阻尼缸和步進(jìn)缸。3.2主電路圖設(shè)計(jì)進(jìn)行了主要設(shè)備的布置，接下來(lái)就要進(jìn)行主電路圖的設(shè)計(jì)，由于所設(shè)計(jì)的是紙箱自動(dòng)開箱機(jī)。主電路圖就是繪制主要部分的電路圖，包括通信的方式，AS200的主電路以及繪制通過變頻器控制的三相異步電動(dòng)機(jī)，還有氣動(dòng)裝置。主電路圖的設(shè)計(jì)如圖3-1所示。圖3-1主電路圖3.3控制電路設(shè)計(jì)電氣接線圖在工廠實(shí)際項(xiàng)目中應(yīng)用廣泛，任何電氣項(xiàng)目的實(shí)施都離不開電氣接線圖，因此，本次設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)也離不開相應(yīng)設(shè)備的接線圖，以下介紹了PLC、變頻器等設(shè)備的選型以及接線圖，基于這些接線圖的設(shè)計(jì)，可以完成整體實(shí)驗(yàn)臺(tái)的硬件設(shè)計(jì)。3.3.1PLC的選型控制器被稱作可編譯器模塊，是一種專為制造業(yè)自然環(huán)境運(yùn)用而設(shè)計(jì)師的字符手動(dòng)電子系統(tǒng)。它使用一種可編譯器內(nèi)存，儲(chǔ)存邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)算、數(shù)學(xué)乘法等命令，通過字符或模擬量輸出掌控各種機(jī)械設(shè)備或制造步驟。主要在掌控步驟之中起著關(guān)鍵作用。臺(tái)達(dá)PLC在控制方式上功能強(qiáng)大，本設(shè)計(jì)的PLC采用的控制器為小型機(jī)AS200PLC，以下是對(duì)AS200PLC的整體介紹。AS200PLC是中國(guó)臺(tái)灣臺(tái)達(dá)公司生產(chǎn)的小型機(jī)系列，使用比較靈活，功能更強(qiáng)大。并且具有相對(duì)于DVP-28SV更加強(qiáng)大的指令集，組態(tài)更加靈活、簡(jiǎn)便，設(shè)計(jì)緊湊，集成化程度高。CPU可以接收的指令包括布爾型、定時(shí)、計(jì)數(shù)、轉(zhuǎn)換、數(shù)學(xué)計(jì)算以及運(yùn)動(dòng)控制和通信等指令，強(qiáng)大的CPU根據(jù)輸入的程序邏輯進(jìn)行輸出控制和監(jiān)視功能。32bitSoCCPU還具有強(qiáng)大的模塊擴(kuò)展功能，CPU本身自帶Ethernet、CAN、RS-485通信接口，用來(lái)進(jìn)行Ethernet、CAN、RS-485通信。本次設(shè)計(jì)的紙箱自動(dòng)開箱機(jī)，選用的采用的處理器是32位的，最大I/O擴(kuò)充點(diǎn)數(shù)有1,024點(diǎn)程序容量；程序能夠存儲(chǔ)的最大容量有128ksteps；數(shù)據(jù)緩存器增加為60kwords；最大擴(kuò)充模塊：共32臺(tái)（限制：模擬型模塊最多16臺(tái)/通訊型模塊最多4臺(tái)）；高速的程序處理能力：40ksteps/ms；基本指令(LD)：25ns；應(yīng)用指令(MOV)：0.15us；多元化模塊選擇，包含數(shù)字I/O、模擬I/O、溫度、秤重模塊及功能卡等。PLC實(shí)物圖如圖3-2所示。圖3-2AS-2003.3.2系統(tǒng)I/O分配表整個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)采用組態(tài)進(jìn)行仿真較多，主要是氣動(dòng)等設(shè)備所用到的外部端子相對(duì)較多，如表3-4所示，為整個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)硬件系統(tǒng)的I/O分配表。表3-3系統(tǒng)I/O分配表名稱變量名稱變量啟動(dòng)SB1電磁閥1Y0.1停止SB2電磁閥2Y0.2急停SB3電磁閥2Y0.3電磁閥3Y0.4電磁閥4Y0.5電磁閥5Y0.6電磁閥6Y0.7電磁閥7Y0.8電磁閥8Y0.9電磁閥9YPLC接線圖紙箱自動(dòng)開箱機(jī)設(shè)計(jì)的主控制器采用PLC，選用的是小型機(jī)AS200。DOP-B07E515在控制系統(tǒng)中作為一類主站，因此DOP-B07E515只應(yīng)用到通信，主要的控制單元為AS200，因此對(duì)AS200PLC接線圖進(jìn)行了設(shè)計(jì)。AS200接線圖如圖3-4所示。圖3-4AS228T接線圖3.4.變頻器接線設(shè)計(jì)變頻器是應(yīng)用變頻技術(shù)和微電子技術(shù)，通過改變電機(jī)工作電源頻率方式來(lái)控制交流電動(dòng)機(jī)的電力控制設(shè)備。3.4.1變頻器的選型變頻器調(diào)壓（縮寫VFD）是運(yùn)用變頻器科技和微電子技術(shù)的理論。臺(tái)達(dá)公司制造的Vfd-c200變頻器通過變化變壓器的工作頻率來(lái)掌控溝通變壓器的電壓掌控裝置。在標(biāo)準(zhǔn)化變化頻器之中，標(biāo)準(zhǔn)化變化頻器采用的開關(guān)分成兩種供水方法。它可分成交流電源和直流電源。通常情形之下，直流電源基本上是由交流電源歷經(jīng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換，再經(jīng)過整流濾波的步驟取得的。交流電源在他們的日常生活之中占據(jù)很小的比例，占總開關(guān)的絕大多數(shù)。通常情形之下，變頻器將特定電流和電壓的單相溝通電變?yōu)榭勺冸娏骰螂妷旱慕涣麟姟?/p>

變頻器主要使用交-直-交方式（變頻或矩陣掌控變頻器）。首先通過逆變器將單相交流電源轉(zhuǎn)化為直流電源，再將直流電源轉(zhuǎn)化為電壓和電流可控的交流電源，為電氣供水。變頻器主要由逆變器（AC-DC）、放大器、變流器（DC-AC）、剎車模塊、液壓模塊、偵測(cè)模塊和微處理單元構(gòu)成。vfd-c200變頻器特征︰高度LED操作面板，可安裝于柜機(jī)門，易于讀取操作等。多元化的接口使其兼容性更高。安裝、參數(shù)設(shè)定及調(diào)試部分非常便捷；也支持穿墻式安裝，這為工業(yè)工作環(huán)境中提高了相當(dāng)大的便利。內(nèi)置的PLC程序容量可高達(dá)5000steps，應(yīng)用更加的靈活方便。特別是對(duì)于電路板的散熱通風(fēng)道設(shè)計(jì)，讓電路板的狀態(tài)始終保持最佳狀態(tài)。風(fēng)扇的冷卻氣只通過散熱器，避免灰塵的入侵。內(nèi)置多功能輸出頻率端子，最高可輸出32KHZ脈沖信號(hào)。負(fù)載突然增大的情況下可以快速的限制電流的大小，從而避免干擾正常的運(yùn)行狀態(tài)。VFD-C200內(nèi)置高速網(wǎng)絡(luò)內(nèi)置，內(nèi)置MODBUS和RS-485標(biāo)準(zhǔn)的通訊接口。臺(tái)達(dá)提供CANOPENBUILDER軟件，為用戶規(guī)劃提供便利。VFD-C200變頻器將外部端子通過線槽直接連接在電機(jī)上，通過DOP-B07E515進(jìn)行數(shù)字量控制、模擬量控制等。還可以直接通過面板進(jìn)行控制。3.4.2變頻器的接線圖VFD-C200變頻器接線圖如圖3-5所示。圖3-5變頻器接線圖3.5布置圖設(shè)計(jì)電氣原理圖是用來(lái)表明設(shè)備電氣的工作原理及各電氣元件的作用，主要用于研究和分析電路工作原理。布置圖主要用來(lái)表明各種電氣設(shè)備在機(jī)械設(shè)備上和電氣控制柜中的實(shí)際安裝位置，通過對(duì)整個(gè)系統(tǒng)主要部分設(shè)備的介紹，接下來(lái)就需要將這些主要器件分配在網(wǎng)孔板上進(jìn)行固定，用來(lái)組成一個(gè)集成化的系統(tǒng)。組合考慮，結(jié)合元器件的尺寸以及網(wǎng)孔板的尺寸大小，進(jìn)行了布置圖的設(shè)計(jì)，主要布置的是AS200、VFD-C200變頻器、氣動(dòng)裝置、以及線槽、DC24V、空開和端子排的布置。布置圖如圖3-6所示。圖3-6布置圖本章小結(jié)本章首先介紹了紙箱自動(dòng)封裝機(jī)選用的PLC型號(hào)、變頻器型號(hào)等這些主要控制設(shè)備，設(shè)計(jì)了布置圖、主電路圖、接線圖等，接線圖主要分開進(jìn)行介紹，基本完成了對(duì)整體硬件系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。第4章軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)通過之前主要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)的介紹，包括電氣原理圖的設(shè)計(jì)以及試驗(yàn)臺(tái)所選用的硬件設(shè)備的介紹。接下來(lái)則主要介紹軟件部分的設(shè)計(jì)，包括DOPSOFT軟件和ISPSOPFT的簡(jiǎn)單介紹以及所設(shè)計(jì)的部分的介紹以及程序流程圖的設(shè)計(jì)。4.1ISPSOFT軟件ISPSOFT軟件是臺(tái)達(dá)集團(tuán)推出的新一代的可編程控制器（PLC）開發(fā)工具，最新版本為3.01，無(wú)論是單純的小型應(yīng)用，或是較為復(fù)雜的中大型控制系統(tǒng)，ISPSoft都能為用戶提供一個(gè)高效便利的開發(fā)環(huán)境。

ISPSoft(PLC編程軟件)不僅支持多種編程語(yǔ)言，而且還有豐富的應(yīng)用指令，排除掉應(yīng)該具有的基本程序編輯功能等必備功能，還包含了許多的輔助工具，尤其是加上了多語(yǔ)系的環(huán)境與非常親切使用的界面，非常受廣大用戶的喜愛，進(jìn)入軟件首先進(jìn)行新建一個(gè)項(xiàng)目或者也可以打開之前用過的項(xiàng)目，項(xiàng)目名稱可自擬。ISPSOFT主界面如圖4-1所示。圖4-1博途主界面新建完項(xiàng)目之后，開始進(jìn)行設(shè)備型號(hào)的選擇。選擇AS系列然后再點(diǎn)擊AS228T這樣就選好了PLC的型號(hào)，選擇完型號(hào)后就可以進(jìn)行設(shè)備的通信連接，以及設(shè)備的相關(guān)設(shè)置等，同時(shí)可以進(jìn)行程序的編寫，程序編寫主要采用梯形圖進(jìn)行編寫。程序編寫界面如圖4-2所示。圖4-2編程界面4.2變頻器的設(shè)計(jì)變頻器是應(yīng)用變頻技術(shù)和微電子技術(shù)，通過改變電機(jī)工作電源頻率方式來(lái)控制交流電動(dòng)機(jī)的電力控制設(shè)備。本次選擇的VFD-C200變頻器包括兩種控制單元，包括Canopen和Modbus兩種，以下主要介紹Modbus通信方式控制變頻器以及通過外部端子進(jìn)行控制。4.2.1變頻器Modbus通信VFD-C200變頻器與AS200Modbus通信通過設(shè)置變頻器參數(shù)，需要的參數(shù)如表4-3所示所示表4-3G120報(bào)文參數(shù)碼參數(shù)名稱設(shè)定范圍（設(shè)定值）00-20頻率指令來(lái)源設(shè)定（AUTO）1：由通訊RS485輸入或外接選購(gòu)KPC-CC0100-21運(yùn)轉(zhuǎn)指令來(lái)源設(shè)定（AUTO）2：通訊RS-48509-00通訊地址3：考慮和計(jì)算機(jī)和PLC沖突，建議設(shè)為309-01通訊卡頻率9.6Kbps09-04通訊資料格式13:????????8,N,2?RTU09-30通訊譯碼方式設(shè)為0：???使用譯碼方式1?紙箱自動(dòng)開箱機(jī)變頻器C200采用modbus通信，通過通過面板進(jìn)行設(shè)置，使用面板先將參數(shù)00-20設(shè)置為1,，表示變頻器頻率通過485通訊方式進(jìn)行頻率的給定。再將00-21設(shè)置為2，表示通過通訊RS458的方式進(jìn)行變頻器運(yùn)轉(zhuǎn)命令的控制，再將9-00設(shè)置為1，給定變頻器的通訊地址。再將9-01設(shè)置為9.6Kbps,將9-05設(shè)置為13，意味著以8，N，2的格式進(jìn)行通訊。最后將9-30設(shè)置為1即可。C200變頻器通過觸摸屏進(jìn)行控制電機(jī)啟停，同時(shí)可以通過觸摸屏來(lái)設(shè)定轉(zhuǎn)動(dòng)速度，因此就需編寫控制電機(jī)啟停的命令來(lái)控制電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)。給定速度需要通過在觸摸屏中輸入多大轉(zhuǎn)速，電機(jī)相應(yīng)的以設(shè)置的轉(zhuǎn)讀轉(zhuǎn)動(dòng)。通訊程序如圖4-4所示圖4-4C200modbus通信程序4.2.2外部端子控制G120變頻器C200變頻器也可以通過外部端子進(jìn)行控制，并且能通過模擬量進(jìn)行調(diào)速。C200變頻器通過設(shè)置參數(shù)進(jìn)行模式的切換，通過設(shè)置00-20、00-21等參數(shù)來(lái)改變手動(dòng)控制的各種方式。00-20設(shè)置為0的時(shí)候是由數(shù)字操作器給定頻率。設(shè)置為2的時(shí)候是通過外部模擬輸入來(lái)給定頻率。設(shè)置為7的時(shí)候是通過操作面板上的旋鈕來(lái)控制的具體參數(shù)的設(shè)置如表4-5所示。表4-5參數(shù)設(shè)置表00-20頻率指令來(lái)源設(shè)定（AUTO）0：由數(shù)字操作器（KPE-LE02）輸入1：由通訊RS485輸入或外接選購(gòu)KPC-CC012：由外部模擬輸入（參數(shù)03-00）3：由外部up/down端子4：保留5：保留6：由CANopen通訊00-21運(yùn)轉(zhuǎn)指令來(lái)源設(shè)定（AUTO）0：數(shù)字操作器操作1：外部端子操作2：通訊RS-4853：由CANopen通訊4.2主程序流程圖設(shè)計(jì)紙箱自動(dòng)封裝機(jī)主要利用PLC、變頻器，封箱機(jī)芯來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)紙箱進(jìn)行開箱，光電開關(guān)、氣缸均通過PLC按所設(shè)定的參數(shù)動(dòng)作運(yùn)行。其要求是把平放的紙箱將其撐開并用膠帶粘住底部。系統(tǒng)設(shè)計(jì)由HMI、PLC、變頻器、氣動(dòng)氣缸，光電開關(guān)等組成紙箱自動(dòng)開箱機(jī)。紙箱自動(dòng)開箱機(jī)程序流程圖，如圖4-5所示。圖4-5主程序流程圖本章小結(jié)本章首先介紹了軟件部分的組成，包括編程軟件、觸摸屏軟件以及變頻器的基本應(yīng)用等。對(duì)程序流程圖進(jìn)行了相應(yīng)的設(shè)計(jì)以及部分程序的設(shè)計(jì)。第5章系統(tǒng)調(diào)試與仿真通過之前對(duì)軟件系統(tǒng)的介紹，整個(gè)紙箱自動(dòng)開箱機(jī)的總體設(shè)計(jì)基本上已經(jīng)完成。接下來(lái)的就是對(duì)紙箱自動(dòng)開箱機(jī)的整體進(jìn)行調(diào)試，由于在工廠中都是通過組態(tài)來(lái)進(jìn)行監(jiān)控的，因此需要通過組態(tài)軟件進(jìn)行仿真。5.1觸摸屏的選型DOP-B07E515觸摸屏是臺(tái)達(dá)公司推出的一款10寸顯示屏的觸摸屏，畫面為彩色畫面，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)用領(lǐng)域多，安裝簡(jiǎn)單，可安裝在控制柜上。觸摸屏的接簡(jiǎn)單，有一個(gè)USB接口，用來(lái)通過USB線與電腦連接通過軟件進(jìn)行調(diào)試。同時(shí)配有一組COM接口，支持RS232、RS422、RS485用來(lái)與PLC進(jìn)行通信，通信方便、簡(jiǎn)單。它需要的電源為直流24V?？芍苯舆M(jìn)行連接，同時(shí)還有IP64防水等級(jí)。觸摸屏是每個(gè)工程中必不可少的設(shè)備之一，通過DOPSOFT軟件可以進(jìn)行畫面的繪制，同時(shí)可以直接為觸摸屏分配IP地址。使得整個(gè)系統(tǒng)更加集成化，應(yīng)用更加方便。如圖5-1所示，為DOP-B07E515觸摸屏。圖5-1DOP-B07E515觸摸屏5.2組態(tài)仿真紙箱自動(dòng)開箱機(jī)包括實(shí)物演示，也包括組態(tài)仿真部分。組態(tài)仿真部分主要也是通過DOPSOFT軟件來(lái)進(jìn)行仿真模擬。DOPSOFT強(qiáng)大的集成功能將整個(gè)系統(tǒng)也體現(xiàn)的更加集成化，操作步驟如下。1．首先點(diǎn)擊文件，新建然后找到想要添加的觸摸屏型號(hào)，本設(shè)計(jì)選擇的是B07E515這款觸摸屏。2．點(diǎn)擊下一步后會(huì)出現(xiàn)通訊設(shè)定點(diǎn)擊Ethernet，再點(diǎn)擊添加，最后點(diǎn)擊完成即可。3．添加完成后點(diǎn)擊選項(xiàng)，進(jìn)入通訊設(shè)定，點(diǎn)擊Ethernet設(shè)置控制器IP的通訊地址。4．完成通訊設(shè)定后進(jìn)行畫面的繪制。5．編寫相應(yīng)的PLC程序。定義PLC變量。6．畫面繪制完成后需要將每一個(gè)變量進(jìn)行定義。7．點(diǎn)擊選項(xiàng)在環(huán)境設(shè)置中選擇以太網(wǎng)絡(luò)然后進(jìn)行下載。8．將程序下載到PLC中。9．下載完成后通過PLC和觸摸屏的設(shè)計(jì)了四個(gè)畫面，分別是傳送帶運(yùn)行監(jiān)控畫面、氣動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控畫面、機(jī)芯運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控和初始化界面畫面狀態(tài)