母线槽技术参数检测线运动机构控制系统设计

摘 要本 文 介 绍 了 母 线 槽 技 术 参 数 自 动 检 测 线 运 动 机 构 控 制 中 气 压 系 统 的 设 计 、 步 进电 机 驱 动 电 路 的 设 计 及 控 制 信 号 接 口 电 路 设 计 。本 设 计 中 设 计 了 八 只 气 缸 的 控 制 回 路 ， 计 算 了 气 缸 及 辅 助 元 件 的 相 关 尺 寸 ， 选择 了 控 制 回 路 中 的 各 种 气 压 元 件 ， 并 设 计 了 一 只 气 缸 结 构 。本 设 计 中 还 设 计 了 与 运 动 控 制 系 统 相 配 的 用 于 步 进 电 机 的 驱 动 电 路 。 该 电 路 选择 89C2051 作 为 环 形 分 配 器 ， 具 有 电 路 简 单 ， 柔 性 好 的 特 点 。 功 率 器 件 选 用VMOS 管 ， 设 计 成 恒 流 斩 波 电 路 ， 保 持 电 机 绕 组 电 流 恒 定 。 设 计 的 驱 动 电 路 简 单 ，可 靠 性 高 。关 键 词 ： 母 线 槽 气 压 系 统 步 进 电 机 电 路 设 计AbstractThis paper introduced the design of the pneumatic system in the line motion control of examining the bus duct technique parameter automatically, the design of the drive circuit of automatic monitoring system and the design of control signal interface circuit .In this design ,I have designed the control circuit of eight cylinders in this design, have calculate the relevant size of the cylinder and auxiliary component, have chosen various pneumatic elements in the control circuit , have designed the structure of a cylinder . In this design ,I have designed drive circuit which matches with the motion control system using for step motor. This circuit chooses 89C2051 as the annular distributor and has the characteristics that the circuit is simple and the flexibility is good. The power device selects VMOS, design the steady chopper trigger circuit ,keep the current of machine winding steady. The drive circuit designed is simple and the dependability is high.Key words bus duct pneumatic system step motor circuit design目 录前 言 .1第 一 章 概 述 .21.1 检 测 技 术 的 现 状 与 发 展 .21.2 母 线 槽 简 介 .31.3 检 测 内 容 .51.4 检 测 系 统 总 控 制 方 案 .6第 二 章 气 压 传 动 系 统 设 计 与 计 算 .102.1 气 压 传 动 控 制 对 象 .102.2 选 择 传 动 和 控 制 方 案 .102.3 总 气 压 传 动 回 路 系 统 设 计 .112.3.1 选 择 总 气 压 传 动 回 路 的 控 制 方 式 .112.3.2 总 气 压 传 动 控 制 回 路 设 计 .112.3.3 绘 制 总 气 压 传 动 回 路 .142.4 测 量 头 动 作 控 制 气 压 传 动 回 路 设 计 与 计 算 .142.4.1 回 路 设 计 .142.4.2 回 路 计 算 .152.4.3 元 件 选 择 .172.5 检 测 台 侧 向 定 位 装 置 气 压 传 动 回 路 设 计 与 计 算 .182.5.1 回路设计 .182.5.2 回 路 计 算 .182.5.3 元 件 的 选 择 .202.6 检 测 台 与 包 装 台 纵 向 定 位 装 置 气 压 传 动 回 路 设 计 与 计 算 .212.6.1 回 路 设 计 .212.6.2 回 路 计 算 .212.6.3 元 件 选 择 .222.7 包 装 台 升 降 机 构 气 压 传 动 回 路 设 计 与 计 算 .232.7.1 回 路 设 计 .232.7.2 回 路 计 算 .242.7.3 元 件 选 择 .262.8 气 缸 设 计 .27第 三 章 电 路 设 计 .283.1 步 进 电 机 驱 动 电 路 设 计 .283.1.1 步 进 电 机 相 序 分 配 电 路 .293.1.2 步 进 电 机 驱 动 电 路 .293.2 控 制 信 号 接 口 电 路 设 计 .303.2.1 电 磁 换 向 阀 控 制 信 号 输 出 接 口 电 路 设 计 .303.2.2 压 力 继 电 器 控 制 信 号 输 入 接 口 电 路 设 计 .33第 四 章 结 论 .34致 谢 .35参 考 文 献 .36附 录 .37前 言母 线 槽 的 主 要 技 术 参 数 是 指 绝 缘 强 度 和 导 线 电 阻 。 这 两 个 技 术 参 数 的 检 测 ， 目前 在 国 内 还 是 由 人 工 完 成 ， 其 自 动 检 测 技 术 在 国 内 还 是 个 空 白 。 随 着 社 会 的 发 展 ，人 工 检 测 技 术 远 远 不 能 满 足 社 会 对 生 产 率 的 要 求 ， 采 用 自 动 检 测 技 术 将 会 大 大 提 高企 业 的 生 产 率 ， 减 少 人 员 的 投 入 ， 将 会 给 企 业 带 来 广 阔 的 市 场 前 景 和 显 著 的 社 会效 益 。本 人 的 课 题 是 母 线 槽 技 术 参 数 自 动 检 测 线 运 动 机 构 控 制 系 统 气 压 传 动 设 计 。 课题 来 源 是 系 工 程 实 验 室 项 目 。 前 三 周 ， 在 老 师 的 指 导 下 ， 通 过 在 网 上 和 图 书 馆 查 阅并 收 集 了 了 大 量 的 有 关 于 气 压 传 动 系 统 设 计 与 电 路 设 计 的 相 关 资 料 ， 我 对 课 题 的 背景 及 相 关 知 识 有 了 初 步 的 了 解 。 后 两 周 时 间 是 拟 定 方 案 和 修 改 方 案 。 最 后 十 一 周 时间 是 进 行 气 压 传 动 系 统 的 设 计 以 及 论 文 的 撰 写 。本 论 文 共 分 四 章 。 主 要 描 述 了 检 测 技 术 的 现 状 与 发 展 ， 母 线 槽 简 介 ， 检 测 内 容及 要 求 ， 检 测 系 统 总 控 制 方 案 ， 气 压 传 动 系 统 设 计 与 计 算 ， 电 路 设 计 等 。 本 论 文 各章 既 有 联 系 ， 又 有 一 定 的 独 立 性 。我 和 朱 静 同 学 的 课 题 是 母 线 槽 技 术 参 数 自 动 检 测 线 运 动 机 构 控 制 系 统 ， 朱 静 同学 负 责 的 是 运 动 机 构 控 制 系 统 的 控 制 电 路 部 分 ， 我 负 责 的 是 运 动 机 构 控 制 系 统 的 气压 传 动 部 分 。 在 做 毕 业 设 计 的 这 段 时 间 里 ， 我 和 朱 静 同 学 互 相 配 合 ， 分 工 合 作 ， 共同 完 成 了 各 自 的 任 务 。 第一章 概 述1.1 检测技术的现状与发展在 人 类 的 各 项 生 产 活 动 和 科 学 实 验 中 ， 为 了 了 解 和 掌 握 整 个 过 程 的 进 程 的 进 展及 其 最 后 结 果 ， 经 常 需 要 对 各 种 基 本 参 数 或 物 理 量 进 行 检 查 和 测 量 ， 从 而 获 得 必 要的 信 息 ， 作 为 分 析 判 断 和 决 策 的 依 据 ， 可 以 说 检 测 技 术 是 人 们 为 了 对 被 检 测 对 象 所包 含 的 信 息 进 行 定 性 的 了 解 和 定 量 的 掌 握 所 采 取 的 一 系 列 技 术 措 施 。 随 着 人 类 社 会进 入 信 息 时 代 ， 以 信 息 的 获 取 、 转 换 、 显 示 和 处 理 为 主 要 内 容 的 检 测 技 术 已 经 发 展成 为 一 门 完 整 的 技 术 科 学 ， 在 促 进 生 产 发 展 和 科 技 进 步 的 广 阔 内 发 挥 着 重 要 的 作 用 。检 测 技 术 在 目 前 领 域 的 现 状 ：1） 检 测 技 术 是 产 品 检 验 和 质 量 控 制 的 重 要 手 段 。 借 助 于 检 测 工 具 对 产 品 进 行质 量 评 价 是 人 们 十 分 熟 悉 的 。 这 是 检 测 技 术 重 要 的 应 用 领 域 。 但 传 统 的 检 测 工 具 只能 将 产 品 区 分 为 合 格 品 和 废 品 ， 起 到 产 品 验 收 和 废 品 剔 出 的 作 用 。 这 种 被 动 检 测 方法 ， 对 废 品 的 出 现 的 并 没 有 预 先 防 止 的 能 力 。 在 传 统 检 测 技 术 基 础 发 展 起 来 的 主 动检 测 技 术 或 称 之 为 在 线 检 测 技 术 ， 使 检 测 和 生 产 加 工 同 时 进 行 ， 及 时 地 用 检 测 结 果对 生 产 工 程 主 动 地 进 行 控 制 ， 使 之 适 应 生 产 条 件 的 变 化 或 自 动 地 调 整 到 最 佳 状 态 。这 样 检 测 的 作 用 已 经 不 只 是 单 纯 的 检 查 产 品 的 最 终 结 果 而 且 要 过 问 和 干 预 造 成 这 些结 果 的 原 因 ， 从 而 进 入 质 量 控 制 的 领 域 。2） 检 测 技 术 在 大 型 设 备 安 全 经 济 运 行 监 测 中 得 到 广 泛 应 用 。 电 力 、 石 油 、 化工 、 机 械 等 行 业 的 一 些 大 型 设 备 通 常 在 高 温 、 高 压 、 高 速 和 大 功 率 状 态 下 运 用 ， 保证 这 些 关 键 设 备 安 全 运 行 在 国 民 经 济 中 具 有 重 大 意 义 。 为 此 ， 通 常 设 置 故 障 监 测 系统 以 对 温 度 、 压 力 、 流 量 、 转 速 、 振 动 和 噪 声 等 多 种 参 数 进 行 长 期 动 态 监 测 ， 以 便及 时 发 现 异 常 情 况 ， 加 强 故 障 预 防 ， 达 到 早 期 诊 断 的 目 的 。 这 样 做 可 以 避 免 严 重 的突 发 事 故 ， 保 证 设 备 和 人 员 安 全 ， 提 高 检 修 质 量 。 另 外 ， 在 日 常 运 行 中 ， 这 种 连 续监 测 系 统 可 以 及 时 发 现 设 备 故 障 前 兆 ， 采 取 预 防 性 检 修 。 随 着 计 算 机 技 术 的 发 展 ，这 种 监 测 系 统 已 经 发 展 到 故 障 自 诊 断 并 自 动 报 警 或 采 取 相 应 的 对 策 。3） 检 测 技 术 和 装 置 是 自 动 化 系 统 中 不 可 缺 少 的 组 成 部 分 。 在 实 现 自 动 化 的 工程 中 ， 信 息 的 获 取 与 转 换 是 极 其 重 要 的 组 成 环 节 ， 只 有 精 确 及 时 地 将 被 控 对 象 的 各项 参 数 检 测 出 来 并 转 换 成 易 于 传 送 和 处 理 地 信 号 ， 整 个 系 统 才 能 正 常 地 工 作 。 因 此自 动 检 测 与 转 换 是 自 动 化 技 术 中 不 可 少 的 组 成 部 分 。当 前 检 测 技 术 的 发 展 趋 势 大 致 有 以 下 几 个 方 面 ：1） 传 感 器 水 平 的 提 高 。 采 用 新 材 料 、 新 工 艺 使 传 感 器 的 性 能 进 一 步 提 高 ， 可实 现 传 感 器 的 微 型 化 和 集 成 化 。 此 外 ， 采 用 计 算 机 技 术 ， 使 传 感 器 的 数 据 处 理 能 力提 高 ， 提 高 传 感 器 的 智 能 水 平 。2） 检 测 方 法 的 推 进 。 随 着 光 电 、 超 生 波 、 微 波 、 射 线 等 技 术 的 发 展 ， 使 得 非接 触 检 测 技 术 得 到 发 展 。 随 着 光 纤 、 光 放 大 器 、 滤 波 器 等 光 元 件 的 发 展 ， 使 信 号 的传 输 与 处 理 不 再 局 限 于 电 信 号 ， 出 现 采 用 光 的 检 测 方 法 。 此 外 ， 还 有 多 参 量 复 合 检测 ， 主 动 检 测 等 技 术 均 有 发 展 。3） 检 测 系 统 的 智 能 化 。 以 计 算 机 为 中 心 的 智 能 化 的 检 测 系 统 能 够 测 量 多 种 参量 ， 多 有 电 气 量 ， 又 有 非 电 气 量 ； 具 有 多 个 输 入 通 道 ， 可 进 行 多 点 测 量 ； 能 够 快 速进 行 动 态 在 线 实 时 测 量 ， 能 够 实 现 快 速 进 行 信 号 分 析 处 理 ， 排 除 噪 声 干 扰 、 消 除 偶然 误 差 、 修 正 系 统 误 差 ， 从 而 实 现 检 测 结 果 的 高 准 确 度 以 及 对 被 测 信 号 的 高 分 辨 能力 。 1.2母线槽简介80 年 代 以 前 ， 高 层 建 筑 中 的 供 电 主 干 线 主 要 采 用 可 靠 性 较 好 的 普 通 电 缆 ， 电 缆在 电 气 竖 井 内 沿 墙 壁 用 支 架 或 电 缆 桥 架 敷 设 。 电 缆 作 为 供 电 主 干 线 比 裸 导 线 、 裸 排要 安 全 可 靠 得 多 ， 但 载 流 量 受 到 限 制 ， 电 缆 截 面 不 可 能 造 得 很 大 （ 最 大 只 能 做 到） ， 而 且 电 缆 太 粗 ， 现 场 施 工 难 度 大 。 80 年 代 中 后 期 ， 城 市 发 展 迅 速 ， 高24m层 、 超 高 层 建 筑 大 批 建 造 ， 建 筑 物 的 用 电 负 荷 急 剧 增 加 ， 电 缆 作 为 供 电 主 干 线 的 局限 性 越 来 越 突 出 ， 特 别 是 现 场 制 作 电 缆 分 支 接 头 技 术 难 度 很 大 ， 急 需 一 种 容 量 大 、分 支 方 便 的 供 电 主 干 线 取 而 代 之 。 母 线 槽 以 其 结 构 紧 凑 、 通 用 性 互 换 性 强 、 传 送功 率 大 、 电 压 降 小 、 电 能 损 耗 小 、 绝 缘 性 能 高 、 防 火 性 能 及 抗 短 路 性 能 好 等 优 点 ，逐 步 取 代 传 统 的 电 缆 电 缆 桥 架 配 电 方 式 ， 成 为 大 型 或 高 层 建 筑 配 电 方 式 的 主 流 ，深 受 工 程 技 术 人 员 及 用 户 青 睐 。母 线 槽 的 种 类 有 封 闭 式 母 线 槽 （ 简 称 母 线 槽 ） 、 空 气 式 插 接 母 线 槽 （ BMC） 、密 集 绝 缘 插 接 母 线 槽 （ CMC） 、 高 强 度 封 闭 式 母 线 槽 （ CFW） 、 插 接 式 母 线 槽 。封 闭 式 母 线 槽 （ 简 称 母 线 槽 ） 是 由 金 属 板 （ 钢 板 或 铝 板 ） 为 保 护 外 壳 、 导 电 排 、绝 缘 材 料 及 有 关 附 件 组 成 的 母 线 系 统 。 它 可 制 成 每 隔 一 段 距 离 设 有 插 接 分 线 盒 的 插接 型 封 闭 母 线 ， 也 可 制 成 中 间 不 带 分 线 盒 的 馈 电 型 封 闭 式 母 线 。 在 高 层 建 筑 的 供 电系 统 中 ， 动 力 和 照 明 线 路 往 往 分 开 设 置 ， 母 线 槽 作 为 供 电 主 干 线 在 电 气 竖 井 内 沿 墙垂 直 安 装 一 趟 或 多 趟 。 按 用 途 一 趟 母 线 槽 一 般 由 始 端 母 线 槽 、 直 通 母 线 槽 （ 分 带 插孔 和 不 带 插 孔 两 种 ） 、 L 型 垂 直 （ 水 平 ） 弯 通 母 线 、 Z 型 垂 直 （ 水 平 ） 偏 置 母 线 、T 型 垂 直 （ 水 平 ） 三 通 母 线 、 X 型 垂 直 （ 水 平 ） 四 通 母 线 、 变 容 母 线 槽 、 膨 胀 母 线槽 、 终 端 封 头 、 终 端 接 线 箱 、 插 接 箱 、 母 线 槽 有 关 附 件 及 紧 固 装 置 等 组 成 。 母 线 槽按 绝 缘 方 式 可 分 为 空 气 式 插 接 母 线 槽 、 密 集 绝 缘 插 接 母 线 槽 和 高 强 度 插 接 母 线 槽 三种 。空 气 式 插 接 母 线 槽 （ BMC） 。 由 于 母 线 之 间 接 头 用 铜 片 软 接 过 渡 ， 在 南 方 天 气潮 湿 ， 接 头 之 间 容 易 产 生 氧 化 ， 形 成 接 头 与 母 线 接 触 不 良 ， 使 触 头 容 易 发 热 ， 故 在南 方 极 少 使 用 。 并 且 接 头 之 间 体 积 过 大 ， 水 平 母 线 段 尺 寸 不 一 致 ， 外 形 不 够 美 观 。密 集 绝 缘 插 接 母 线 槽 （ CMC） 。 密 集 绝 缘 插 接 母 线 槽 防 潮 、 散 热 效 果 较 差 。 在防 潮 方 面 ， 母 线 在 施 工 时 ， 容 易 受 潮 及 渗 水 ， 造 成 相 间 绝 缘 电 阻 下 降 。 母 线 的 散 热主 要 靠 外 壳 ， 由 于 线 与 线 之 间 紧 凑 排 列 安 装 ， L2、 L3 相 热 能 散 发 缓 慢 ， 形 成 母线 槽 温 升 偏 高 。 密 集 绝 缘 插 接 母 线 槽 受 外 壳 板 材 限 制 ， 只 能 生 产 不 大 于 3m 的 水平 段 。 由 于 母 线 相 间 气 隙 小 ， 母 线 通 过 大 电 流 时 ， 产 生 强 大 的 电 动 力 ， 使 磁 振 荡 频率 形 成 叠 加 状 态 ， 造 成 过 大 的 噪 声 。高 强 度 封 闭 式 母 线 槽 （ CFW） 。 其 工 艺 制 造 不 受 板 材 限 制 ， 外 壳 做 成 瓦 沟 形 式 ，使 母 线 机 械 强 度 增 加 ， 母 线 水 平 段 可 生 产 至 13m 长 。 由 于 外 壳 做 成 瓦 沟 形 式 ， 坑沟 位 置 有 意 将 母 线 分 隔 固 定 ， 母 线 之 间 有 18mm 的 间 距 ， 线 间 通 风 良 好 ， 使 母 线槽 的 防 潮 和 散 热 功 能 有 明 显 的 提 高 ， 比 较 适 应 南 方 气 候 。插 接 式 母 线 槽 。 插 接 式 母 线 槽 属 树 干 式 系 统 ， 具 有 体 积 小 、 结 构 紧 凑 、 运 行可 靠 、 传 输 电 流 大 、 便 于 分 接 馈 电 、 维 护 方 便 、 能 耗 小 、 动 热 稳 定 性 好 等 优 点 ， 在高 层 建 筑 中 得 到 广 泛 应 用 。插 接 式 母 线 槽 是 专 供 交 流 50Hz、 额 定 电 压 380V、 额 定 电 流 250-3150A 的 三相 四 线 制 和 三 相 五 线 制 配 电 系 统 传 输 电 能 之 用 。 适 用 于 车 间 、 老 企 业 改 造 、 实 验 楼 、高 层 建 筑 等 多 种 场 合 。 与 传 统 的 电 缆 配 电 方 式 比 较 ， 具 有 体 积 小 、 输 送 电 流 大 、 安全 可 靠 、 拆 装 方 便 、 基 建 与 配 电 施 工 互 不 相扰 ， 一 次 投 资 可 反 复 使 用 等 优 点 ， 是 一 种 理想 的 配 电 产 品 。 如 图 1-1 所 示 。 1.3 检测内容母 线 槽 内 部 一 般 用 铜 片 作 为 导 体 。 本 次设 计 的 母 线 槽 技 术 参 数 检 测 控 制 机 就 是 控 制检 测 装 置 检 测 母 线 槽 内 每 一 导 电 铜 片 的 电 阻 图 1-1 插 接 式 母 线 槽的 检 测 及 导 电 铜 片 之 间 的 绝 缘 强 度 。 铜 片 的 电 阻 是 关 乎 母 线 槽 导 电 能 力 的 重 要 因素 。 电 阻 越 大 ， 母 线 槽 在 电 传 输 过 程 中 消 耗 就 会 越 大 ， 传 输 的 效 率 就 会 越 低 。 母 线槽 作 为 导 线 ， 知 道 其 内 部 导 电 体 的 电 阻 是 非 常 必 要 的 。 而 母 线 槽 内 部 导 电 体 之 间 的绝 缘 填 充 物 的 绝 缘 强 度 则 是 影 响 安 全 性 的 重 要 因 素 。 但 是 并 不 是 说 母 线 槽 内 导 电 体的 导 电 能 力 越 小 越 好 ， 绝 缘 填 充 物 的 绝 缘 强 度 越 大 越 好 。 由 于 受 到 成 本 因 素 的 限 制 ，母 线 槽 制 造 商 必 须 制 造 出 适 合 不 同 场 合 应 用 的 母 线 槽 ， 这 就 需 要 准 确 知 道 母 线 槽 的两 个 参 数 指 标 。 绝 缘 强 度 和 电 阻 的 检 测 过 程 如 图 1 2 所 示 。图 1 2 绝 缘 强 度 和 电 阻 检 测 示 意 图a） 检 测 绝 缘 强 度 b) 检 测 电 阻1-检 测 头 ； 2 气 缸 ； 3 母 线 槽当 连 接 检 测 绝 缘 强 度 的 检 测 仪 时 ， 下 位 机 控 制 两 检 测 头 移 动 检 测 并 将 检 测 结果 发 送 给 上 位 机 （ PC） ； 当 连 接 检 测 电 阻 的 微 欧 计 时 ， 两 检 测 头 移 动 检 测 并 将 检测 结 果 发 送 给 上 位 机 （ PC） 。1.4 检测系统总控制方案本 次 设 计 中 所 设 计 出 的 母 线 槽 技 术 参 数 检 测 控 制 机 系 统 总 的 工 作 过 程 是 ： 上 位机 发 送 启 动 信 号 ， 下 位 机 开 始 工 作 。 下 位 机 控 制 检 测 台 传 送 装 置 和 气 压 传 动 定 位 机构 传 送 和 定 位 母 线 槽 。 之 后 ， 下 位 机 通 过 运 动 机 构 控 制 检 测 系 统 检 测 导 电 片 的 电 阻及 导 电 片 与 导 电 片 之 间 的 绝 缘 强 度 ， 并 把 检 测 结 果 传 送 给 上 位 机 。 上 位 机 接 收 到 检测 完 毕 的 信 号 后 ， 根 据 检 测 结 果 判 断 母 线 槽 是 否 合 格 ， 若 是 合 格 产 品 ， 则 发 送 信 号给 打 印 机 ， 打 印 机 打 印 出 所 检 测 的 母 线 槽 的 条 码 。 随 后 ， 上 位 机 接 发 送 信 号 给 贴 标机 ， 并 控 制 贴 标 机 把 打 印 出 来 的 条 码 贴 到 母 线 槽 上 。 贴 标 机 贴 标 完 毕 后 发 送 信 号 给上 位 机 ， 上 位 机 接 着 发 送 信 号 给 下 位 机 ， 由 下 位 机 控 制 完 成 对 母 线 槽 进 行 包 装 。 母线 槽 技 术 参 数 自 动 检 测 系 统 总 的 工 作 过 程 如 图 1-3 所 示 。我 在 本 次 设 计 中 所 负 责 的 是 下 位 机 的 气 压 传 动 部 分 。 下 位 机 的 主 要 工 作 是 对母 线 槽 内 每 一 片 导 电 材 料 的 电 阻 的 检 测 以 及 导 电 材 料 之 间 的 绝 缘 强 度 的 检 测 。 下 面具 体 描 述 下 位 机 的 工 作 过 程 ：当 检 测 平 台 传 送 电 机 启 动 时 ， 检 测 台 纵 向 定 位 缸 升 起 。 当 检 测 纵 向 母 线 槽 到 位时 ， 检 测 平 台 传 送 电 机 停 止 。 左 右 端 侧 向 定 位 缸 启 动 ， 当 左 右 端 侧 向 定 位 缸 到 位 时 ，分 别 连 接 检 测 绝 缘 强 度 的 检 测 仪 和 检 测 电 阻 的 微 欧 计 ， 并 将 结 果 送 给 上 位 机 。 最 后进 行 对 母 线 槽 的 贴 标 和 包 装 。 检 测 及 包 装 台 示 意 图 如 图 1-4 所 示 。 下 位 机 的 控 制流 程 图 如 图 1 5 所 示 。打印机上位机（PC）贴标机 运动机构控制系统（或称下位机）测试系统母线槽 包装机构 定位机构 检测台 母线槽辅助动作控制电路辅助动作执行机构（气压传动）功率放大系统运动驱动机构图 1-3 母 线 槽 技 术 参 数 自 动 检 测 系 统 组 成 框图图 1-4 检测及包装台示意图1-检测平台；2-母线槽；3-检测台纵向定位缸；4-检测平台移送电机；5-包装平台；6-包装台纵向定位缸；7、9-母线槽包装上升缸；8-包装台移送电机；10、27- 纵向到位检测传感器；11、26- 左右端侧向定位滑台；12、25- 左右端测量头驱动气缸；13、24-X 轴及 U 轴滑台；14、23-X 轴及 U 轴步进电机；15、22- 左右端侧向定位缸；16、21- 左右端垂直升降台；17、19-Y 轴及 V 轴步进电机；18、20- 左右端移动立柱检测平台移送电机启动检测台纵向定位缸升起检测平台移送电机停止左端侧向定位缸启动右端侧向定位缸启动连接绝缘强度检测仪两检测头移动检测并将检测结果发送给上位机检测完后回起点连接检测电阻的微欧计两检测头移动检测并将检测结果发送给上位机开始接下一页Y左、右端侧向定位缸到位？母线槽纵向到位？ NNY图 1-5 下位机的控制过程 两个检测头回原点左右端侧向定位缸退回检测台纵向定位缸退回检测平台移送电机启动包装台移送电机启动包装台纵向定位缸升起母线槽离开检测平台后检测平台移送电机停转母线槽到达包装平台后包装台移送电机停转发信给上位机启动贴标机贴标贴标结束后，母线槽包装上升气缸升起延时，包装包装台纵向定位缸退回母线槽包装上升缸退回结 束接上一页第二章 气压传动系统设计与计算2.1气压传动控制对象本 设 计 共 有 八 只 汽 缸 控 制 。 其 中 两 只 汽 缸 控 制 母 线 槽 两 端 测 量 头 的 伸 缩 ； 两 只汽 缸 控 制 测 量 头 横 向 定 位 ； 两 只 汽 缸 控 制 母 线 槽 长 度 方 向 定 位 ； 两 只 汽 缸 控 制 母 线槽 升 降 （ 升 起 后 对 母 线 槽 两 端 进 行 包 装 ） 。2.2 选择传动和控制方案正 确 选 用 传 动 和 控 制 方 案 是 系 统 设 计 的 关 键 ， 不 仅 在 技 术 上 合 理 适 用 ， 经 济 上也 会 取 得 巨 大 的 效 益 。 根 据 表 2-1 气 动 、 液 压 、 电 -气 传 动 和 控 制 方 式 的 比 较 后 ，本 设 计 采 用 的 是 气 动 方 案 。表 2-1 各 种 传 动 和 控 制 方 式 特 性 比 较气 动 液 压 电 -气传 动 系 统输 出 部 分中 等 输 出 力 ， 可 高速 动 作 输 出 力 密 度中 等直 线 、 回 转 、 振 动输 出 力 大输 出 密 度 大直 线 、 回 转 、 摆动输 出 力 范 围 广输 出 力 密 度 小主 要 产 生 回 转 运动动 力 源 空 气 压 缩 源 液 压 源 电 源 设 备效 率 压 缩 机 和 气 缸 效 率低油 泵 和 执 行 元 件效 率 中 等效 率 高控 制 性 能因 压 缩 性 使 位 置 控制 受 负 载 变 动 的 影响力 控 制 容 易因 液 压 有 较 高 的刚 性 故 控 制 性 好位 置 速 度 容 易 控制在 中 小 输 出 力 时精 密 控 制 ， 大 输出 力 时 响 应 慢位 置 、 速 度 控 制容 易运 算 部 分采 用 逻 辑 元 件 进 行小 规 模 运 算回 路 运 算 机 能 差 可 进 行 大 规 模 各种 运 算（ 续 ） 气 动 液 压 电 -气传 送 部 分 可 用 配 管 进 行 动 力和 低 速 信 号 传 送不 要 回 气 管传 送 距 离 在 百 米 以内用 配 管 进 行 动 力传 送不 可 远 距 离 传 送可 用 配 线 进 行 动力 和 信 号 传 送 且无 滞 后可 远 距 离 传 送防 火 、 防 爆 性储 气 罐 须 注 意 超 压爆 炸 外 ， 无 其 他 危险一 般 液 压 油 会 产生 可 燃 性 气 体 ，注 意 防 火因 火 化 会 造 成 事故 要 注 意 防 火 防爆维 修 管 理空 气 泄 漏 不 会 引 起污 染 ； 压 缩 机 要 管理油 泄 漏 易 引 起 污染 ； 故 对 油 要 进行 管 理漏 电 危 险 性 大要 有 专 人 管 理温 度 使 用 温 度 范 围 广 油 温 需 要 一 个 合适 范 围一 般 电 动 机 不 可高 温 使 用电 磁 场 影 响 不 影 响 性 能 不 影 响 性 能 可 能 引 起 误 操 作噪 声 压 缩 机 及 排 气 噪 声大油 泵 噪 声 较 大 噪 声 大2.3总气压传动回路系统设计2.3.1 选 择 总 气 压 传 动 回 路 的 控 制 方 式常 用 的 总 气 压 传 动 回 路 中 执 行 元 件 控 制 方 式 有 气 压 控 制 、 电 磁 控 制 、 人 力 控 制和 机 械 控 制 四 类 。本 设 计 采 用 电 磁 控 制 方 式 。 这 种 方 式 利 用 电 磁 线 圈 通 电 时 ， 静 磁 铁 对 动 磁 铁 产生 电 磁 吸 力 使 电 磁 阀 切 换 以 改 变 气 流 方 向 。 这 种 电 磁 控 制 方 式 易 于 实 现 电 气 联 合控 制 ， 能 实 现 远 距 离 操 作 ， 在 工 程 上 得 到 广 泛 的 应 用 。2.3.2 总 气 压 传 动 控 制 回 路 设 计1.选择执行机构气 动 执 行 元 件 是 以 压 缩 空 气 为 工 作 介 质 ， 将 气 体 能 量 转 化 成 机 械 能 的 能 量 转 化装 置 。 执 行 元 件 分 为 实 现 直 线 运 动 的 气 压 缸 和 实 现 回 转 和 摆 动 运 动 的 气 动 马 达 两 类 。气 缸 按 结 构 特 征 分 类 如 下 ：本 系 统 完 成 的 进 给 运 动 要 求 直 线 往 复 运 动 ， 选 择 单 活 塞 双 作 用 气 缸 作 为 执 行 机构 。所 谓 单 活 塞 杆 气 缸 就 是 在 活 塞 的 一 端 有 活 塞 杆 ， 活 塞 两 侧 承 受 的 气 压 作 用 面 积不 等 ， 因 而 活 塞 杆 伸 出 的 速 度 小 于 活 塞 杆 退 回 的 速 度 ， 活 塞 杆 伸 出 时 的 推 力 大 于 活塞 杆 退 回 时 的 拉 力 。 所 谓 双 活 塞 杆 气 缸 是 在 活 塞 的 两 端 都 有 活 塞 杆 ， 两 侧 承 受 的 气压 作 用 面 积 相 等 ， 因 而 活 塞 杆 伸 出 的 速 度 等 于 活 塞 杆 退 回 的 速 度 ， 活 塞 杆 伸 出 时 的推 力 等 于 活 塞 杆 退 回 时 的 拉 力 。所 谓 双 作 用 气 缸 就 是 由 两 侧 供 气 口 交 替 供 给 气 压气缸活塞式膜片式无活塞式仿生气动“肌腱”仿生单活塞双活塞有活塞杆无活塞杆单出杆双出杆双作用单作用双作用无杆气缸磁性气缸绳索气缸串联并联多位气缸增力气缸单出杆双出杆平膜片滚动膜片皮囊单作用你使 活 塞 作 往 复 运 动 。 所 谓 单 作 用 气 缸 就 是 由 一 侧 供 气口 供 给 气 压 驱 动 活 塞 运 动 ， 借 助 弹 簧 力 、 外 力 或 自 重等 作 用 返 回 。 图 2-1 所 示 为 单 活 塞 杆 双 作 用 气 缸 的 职能 符 号 。2.选择控制元件控 制 元 件 是 用 来 调 节 和 控 制 压 缩 空 气 的 压 力 、 流 量 和 流 动 方 向 ， 以 便 使 执 行 机构 按 要 求 的 程 序 和 性 能 工 作 。 控 制 元 件 分 为 压 力 控 制 阀 、 方 向 控 制 阀 、 流 量 控 制 阀和 逻 辑 元 件 。（ 1） 压 力 控 制 阀 压 力 控 制 阀 可 分 为 减 压 阀 、 溢 流 阀 和 顺 序 阀 。 为 了 使 气 源 装置 内 的 压 力 气 体 减 压 到 每 套 装 置 实 际 需 要 的 压 力 ， 我 们 系 统 中 采 用 了 减 压 阀 。 减 压阀 的 特 点 是 将 较 高 的 输 入 压 力 调 到 规 定 的 输 出 压 力 ， 并 能 保 持 输 出 压 力 稳 定 ， 不 受空 气 流 量 变 化 及 气 源 压 力 波 动 的 影 响 。减 压 阀 调 压 方 式 有 直 动 式 和 先 导 式 两 种 。 在 减 压 阀 调 压 方 式 的 选 择 上 ， 我 们 选择 了 直 动 式 调 压 阀 。 所 谓 直 动 式 就 是 借 助 弹 簧 力直 接 操 作 的 调 压 方 式 ， 这 种 方 式 适 合 减 压 阀 直 径 小 于，输 出 压 力 在 范 围 内 。 所 谓 先 导203m01.MPa式 就 是 用 预 先 调 整 好 的 气 压 来 代 替 直 动 式 调 压 弹 簧 进行 调 压 。 图 2-2 所 示 为 减 压 阀 的 职 能 符号。 （ 2） 方 向 控 制 阀 方 向 控 制 阀 可 分 为 单 向 阀 和 换 向 阀 两 种 。 为 了 使 气 流 只 沿 着一 个 方 向 流 动 ， 我 们 设 计 的 系 统 中 采 用 了 单 向 阀 。 单 向 阀 的 特 点 是 只 允 许 气 流 在一 个 方 向 流 动 ， 而 在 相 反 的 方 向 上 完 全 关 闭 。 图 2-3 所 示 为 单 向 阀 的 职 能 符 号 。 为 了 达 到 快 速 进 给 与 退 回 的 要 求 ， 我 们 设 计 的 系统 中 采 用 二 位 四 通 换 向 阀 。 换 向 阀 的 特 点 是 当 换 向 阀的 电 磁 铁 通 电 吸 合 与 断 电 释 放 时 ， 直 接 推 动 阀 芯 控 制气 流 方 向 。 电 磁 阀 按 操 纵 方 法 ， 有 直 动 式 和 先 导 式 。 我 们 设 计 的 系 统 选 择 直 动 式 操 纵 方 法 控 制 电 磁 阀 。 二位 四 通 换 向 阀 是 电 气 系 统 与 气 压 系 统 之 间 的 信 号 的 转 换 元 件 。 图 2-4 所 示 为 二 位 四 通 换 向 阀 的 职 能 符 号 。 （ 3） 流 量 控 制 阀 流 量 控 制 阀 可 分 为 单 向 节 流 阀 、先 导 式 速 度 控 制 阀 、 行 程 节 流 阀 和 排 气 节 流 阀 。为 了 能 够 调 节 气 缸 活 塞 的 移 动 速 度 ， 我 们 设 计 的 系 统图 2-3 单向阀图 2-4 二位四通换向阀图 2-5 单 向 节 流 阀1-节 流 阀 2-单 向 阀图 2-2 减 压 阀图 2-1 单 活 塞 杆 双 作