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仿真 加工 实验 试验 装置 控制 节制 单元 设计 开发 优秀 优良 机械 机电 电机 毕业设计 论文 a6187

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说明书一份,49页,11600字左右.

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南京航空航天大学金城学院 毕业设计（论文） 开题报告 题 目 仿真加工实验装置控制单元的设计与开发 系 部 机电工程系 专 业 机械工程及自动化 学生姓名 黄其良 学号 2007011736 指导教师 郑明 职称 讲师 毕设 地点 南京航空航天大学金城学院 2011 年 3 月 8 日填 写 要 求 1开题报告只需填写“文献综述 ”、“ 研究或解决的问题和拟采用的方法 ”两部分内容，其他信息由系统自动生成，不需要手工填写。 2为了与网上任务书兼容及最终打印格式 一致，开题报告采用固定格式，如有不适请调整内容以适应表格大小 并保持整体美观 ，切勿轻易改变格式。 3任务书须用 ，小 4 号字， 黑色宋体，行距 。 4使用此开题报告模板填写完毕，可直接粘接复制相应的内容到毕业设计网络系统。 1. 结合毕业设计（论文）课题任务情况，根据所查阅的文献资料，撰写 1500 2000 字左右的文献综述： 机电一体化的 应用与发展 随着科学技术日益走向整体化、交叉化和数字化以及微电子技术信息技术的迅速发展，机电一体化技术的应用也越来越广泛 ，随 着科技的发展和市 场需求的多样化，国内外工程机械厂家日益关注产品的多功能开发。以满足用户对产品环保、节能、操作舒适性及智能化监控维护的要求。 机电一体化发展至今也已成为一门有着自身体系的新型学科，随着相关技术的不断发展，其内容将不断更新。但其基本特征可概括为：机电一体化是从系统的观点出发，综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、光学技术、电力电子技术、接口技术等群体技术，合理配置各功能单元，在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值，并使整个系统最优化的系统工程技术，它使工业生产由“机械电 气化 ”迈入了 “机电一体化 ”为特征的发展阶段。 纵观国内外机电一体化的发展现状和高新技术的发展动向 ,机电一体化将朝着以下几个方向发展。 1、智能化 智能化是机电一体化与传统机械自动化的主要区别之一 ,也是 21 世纪机电一体化的发展方向。智能机电一体化产品可以模拟人类智能 ,具有某种程度的判断推理、逻辑思维和自主决策能力 ,从而取代制造工程中人的部分脑力劳动。 2、 系统化 系统化的表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的线结构。系统可以灵活组态 ,进行任意的剪裁和组合 ,同时寻 求实现多子系统协调控制和综合管理。未来的机电一体化更加注重产品与人的关系 ,如何赋予机电一体化产品以人的智能、情感、人性显得越来越重要。 3、 微型化 微型机电一体化系统高度融合了微机械技术、微电子技术和软件技术 ,是机电一体化的一个新的发展方向。目前 ,利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术 ,在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。 4 、模块化 模块化也是机电一体化产品的一个发展趋势 ,是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多 ,研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、信息接口的机电一体化产 品单元是一项复杂而重要的事 ,它需要制订一系列标准 ,以便各部件、单元的匹配和接口。机电一体化产品生产企业可利用标准单元迅速开发新产品 ,同时也可以不断扩大生产规模。 5、 网络化 网络技术的飞速发展对机电一体化有重大影响 ,使其朝着网络化方向发展。机电一体化产品的种类很多 ,面向网络的方式也不同。由于网络的普及 ,基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾 ,而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。 6 、绿色化 绿色化是时代的趋势 ,其目标是使产品从设计、制造、包装、运输、使用到废处理的整个生命周期中 ,对生态环境无 危害或危害极小 ,资源利用率极高。机电一体化产品的绿色化主要是指使用时不污染生态环境 ,报废时能回收利用。绿色制造业是现代制造业的可持续发展模式 产品模块化设计理论、技术与研究进展 为使企业在激烈的市场竞争中处于有利地位，必须增强产品创新能力、缩短设计周期和提高用户化程度；同时又要降低成本，保证质量及良好的售后服务，传统的产品设计方法己无法满足这些要求，定制化的产品将成为未来的市场主要发展趋势。模块化 设计通过产品结构、设计过程的重组，以大规模生产的成本实现了用户化产品的批量化生产及大规模生产条件下的 个性化，使产品在品种与成本、性能之间找到最佳平衡点。 模块化一般指使用模块的概念对产品或系统进行规划和组织。产品的模块化设计是在对一定范围内的不同功能或相同功能不同性能、不同规格的产品进行功能分析的基础上，划分并设计出一系列功能模块，通过模块的选择和组合可以构成不同的产品，以满足市场不同需求的设计方法。 虽然模块化概念由来已久，在许多产品开发与生产活动中这种方法也被自觉或不自觉地应用，但如何系统、科学地开发模块 化产品直接影响设计的有效性和最优性，而这些理论和方法的研究则落后于模块化的实际应用。作为模块化设计的基础方法和理论，模块化表达方法与模块识别等一直是研究的热点。 信息技术、先进制造技术等的不断发展，给产品模块化设计理论和实践应用研究提出了更多新的课题，融合、利用其他现代设计方法、制造和管理技术成为现代模块化设计的特点。 块化生产系统 在现代教学中的应用 传统的工程学科教学中，通常做法是各门课程单独传授，学生很少有机会了解各种技术在实际工程中是如何被综合性应用的。虽然实验中所使用的设备和器件很多都是实验 室专用的，与工业生产中所使用的实际设备和器件有着较大的差异，但是模块化生产系统，是一个获得专业知识、技能综合应用能力的理想学习平台学生通过模块化生产系统的学习，对机械、电气、电子及计算机等技术的综合应用能力得到很大提高，使培养（培训）目标与企业的要求更贴近。 参考文献 1 . t 994 2 k， . of 1991， 9， 1991： 73 80 3 ， 1996 4 徐龙祥 , 欧阳祖行 . 机械设计 M. 北京 : 航空工业出版社 , 1999 5 张建民 . 机电一体化系统设计 M 北京理工大学出版社 ,1995 6 费斯托工业自动化教学培训系统 M. 德国 : 司 , 7 西门子自动化系列产品介绍 M. 西门子（中国）有限公司 ,2004 8 郑晟 ,巩建平 ,张学 . 现代可编程序控制器原来与应用 M. 北京 : 科学出版社 , 2002 9 杨宝清 . 现代传感器技术基础 M. 北京 : 中国铁道出版社 , 2001 10 机床液压传动与控制 M. 南京航空航天大学 , 2003 11 程手册 M. 西门子（中国）有限公司 , 2004 2. 毕业设计任务要研究或解决的问题和拟采用的方法： （ 1） 毕业设计任务要研究或解决的问题 阅读 机电一体化系统 相关的论文和书籍，系统地 深入 了解 机电一体化系统 相关知识和原理的目的。 进一步了解机械机构、气动、电动、电气、传感器、 控网络、工控软件在制造系统中的应用，以及它们的相 互关系 熟悉 编程和组态软件的应用；能够使用工控网络。 完成仿真加工实验装置控制单元的设计与开发 （ 2）预期成果 通过研究实验装置教学仪器，熟悉 编程 并 可以熟练使用 软件，完成模拟钻孔加工及钻孔质量检测的过程，并模拟物流传送的过程。 （ 3） 拟采用的 研究 方法 通过 对机电一体化系统和模块化生产系统的理论以及 仿真实验，使用 物理实验装置 完成模拟钻孔加工及钻孔质量检测的过程，并模拟物流传送的过程。 指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见和对 毕业设计（论文）结果的预测） ： 指导教师签字 ： 年 月 日 上级 审查意见： 负责人 签字： 年 月 日 编号 200701172007011736 南京航空航天大学 金城学院 毕业 设计 题 目 仿真加工实验装置控制单元 的设计与开发 学生姓名 黄其良 学 号 2007011736 系 部 机电工程系 专 业 机械工程及自动化 班 级 20070117 指导教师 郑明 讲师 二 一一 年六月 南京航空航天大学 金城 学院 本科 毕业设计（论文） 诚信承诺书 本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文）（题目： 仿真加工实验装置控制单元的设计与开发 ）是本人在导师的指导下独立 进行研究所取得的成果。 尽本人所知， 除了毕业设计（论文）中特别加以标注引用的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。 作者签名： 年 月 日 （学号）： 2007011736 毕业设计（论文）报告纸 i 仿真加工实验装置控制单元的设计与开发 摘 要 机电一体化技术既是振兴传统机电工业的新鲜血液和源动力，又是开启我国机电行业产品结构、产业结构调整大门的钥匙。 现在化的自动生产设备几乎说都是机电一体化设备 。 本文通过研究 控制系统并设计出 制 程序，实现模块化生产加工系统（ 加工单元对加工工件进行模拟钻孔加工及钻孔质量检测，并通过旋转工作台模拟物流传送的过程。论文首先简单介绍了机电一体化的定义、主要技术特征和发展；然后从 身的特征出发介绍了系统的特点的和在教学中的作用；其次讲述了加工单元功能、控制单元（各种控制比较）、检测单元、驱动单元的设计；论文最后介绍了 编程软件、加工单元程序开发和调试。 关键词 ： 机电一体化， 制系统 毕业设计（论文）报告纸 is to of of to is to LC LC of of PS of in , 毕业设计（论文）报告纸 录 摘 要 . i . 一章 绪论 . - 1 - 电一体化的主要技术特征 . - 1 - 电一体化的应用与发展 . - 2 - 发模块化自动生产系统的目的与意义 . - 3 - 块化自动生产系统的配置 . - 4 - 第二章 加工单元的设计 . - 5 - 工单元的机构 . - 5 - 工单元的基本功能 . - 5 - 工单元的基本结构 . - 6 - 其他工业控制器的比较 . - 9 - 感器的选取和输入 I/O 地址的设计 . - 11 - 感器的选取 . - 11 - 感器 I/O 地址设计 . - 12 - 动控制回路 . - 12 - 机操作界面）设计 . - 13 - 备功能 . - 13 - 工单元的 . - 13 - 第三章 加工单元程序开发和调试 . - 14 - 程软件简介 . - 14 - 基本功能 . - 14 - 件界面及其功能介绍 . - 14 - 工单元的自动连续运行控制 . - 16 - 制任务 . - 16 - 毕业设计（论文）报告纸 生产工艺流程设计 . - 17 - 工单元的 I/O 地址分配表 . - 18 - 工单元的程序设计 . - 19 - 序调试 . - 19 - 第四章 总结与展望 . - 23 - 作总结 . - 23 - 术展望 . - 23 - 参考文献 . - 25 - 致谢 . - 26 - 附录 . - 27 - 毕业设计（论文）报告纸 - 1 - 第一章 绪论 机电一体化技术是在以大规模集成电路和微型计算机为代表的微电子技术高度发展并向传机械工业领域迅速渗透、机 械电子技术高度结合的现代工业的基础上，将机械技术、电工电子技术、微电子技术、信息技术、传感器技术、信号变换技术、接口技术、软件编程技术等多种技术有机地结合并综合应用的技术 1。 在综合应用这些技术时，要根据系统的功能目标和优化组织结构目标，合理配置布局驱动机构，控制机构，传感检测机构、信息的接收、传输与处理机构、执行机构等，并使它们在微处理单元的控制下协调有序地工作，有机地融合在一起，达到物质与能量的有序运动。因此，机电一体化是在高性能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值的系统工程。 电一体化的主要技术特征 机电一体化技术的主要特征有： （ 1） 机械技术、电子技术和信息技术的彼此功能交互，大多以机械系统的高级微机控制的形式出现。 （ 2） 在一个具体的物理单元中，在不同子系统空间上的集成。 （ 3） 机电一体化系统的控制功能的智能化。越来越先进的控制功能取代了许多操作人员的推理和判断。 （ 4） 柔性化使得机电一体化产品能够灵活地满足各种要求，适应各种环境。 （ 5） 采用微处理器控制的系统，易于增加或改变功能，而无需增加硬件成本。 （ 6） 控制功能采用电子技术、微电子技术、微机控制技术来实现，因此，对用户来说，机电一体化系统的内部运行机 制是隐蔽的。 （ 7） 在机电一体化技术中，设计思想方法与制造技术紧密联系在一起的，它们是并行发展的。 毕业设计（论文）报告纸 - 2 - 电一体化的应用与发展 随着科学技术日益走向整体化、交叉化和数字化以及微电子技术信息技术的迅速发展，机电一体化技术的应用也越来越广泛 ，随 着科技的发展和市场需求的多样化，国内外工程机械厂家日益关注产品的多功能开发。以满足用户对产品环保、节能、操作舒适性及智能化监控维护的要求。 纵观国内外机电一体化的发展现状和高新技术的发展动向 ,机电一体化将朝着以下几个方向发展。 智能化是机电一体化与传统机械自动 化的主要区别之一 ,也是 21 世纪机电一体化的发展方向。智能机电一体化产品可以模拟人类智能 ,具有某种程度的判断推理、逻辑思维和自主决策能力 ,从而取代制造工程中人的部分脑力劳动。 系统化的表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的线结构。系统可以灵活组态 ,进行任意的剪裁和组合 ,同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。未来的机电一体化更加注重产品与人的关系 ,如何赋予机电一体化产品以人的智能、情感、人性显得越来越重要。 微型机电一体化系统高度融合了微机械技术、微电子技术和软件技术 ,是机电一体化的一个新的发展方向。目前 ,利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术 ,在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。 模块化也是机电一体化产品的一个发展趋势 ,是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多 ,研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、信息接口的机电一体化产品单元是一项复杂而重要的事 ,它需要制订一系列标准 ,以便各部件、单元的匹配和接口。机电一体化产品生产企业可利用标准单元迅速开发新产品 ,同时也可以不断扩大生产规模。 毕业设计（论文）报告纸 - 3 - 网络技术的飞速发展对机电一体化有重大影响 ,使其朝着网络化方向发展。机电一体化产品的种类很多 ,面向网络的方式也不同。由于网络的普及 ,基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾 ,而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。 绿色化是时代的趋势 ,其目标是使产品从设计、制造、包装、运输、使用到废处理的整个生命周期中 ,对生态环境无危害或危害极小 ,资源利用率极高。机电一体化产品的绿色化主要是指使用时不污染生态环境 ,报废时能回收利用。绿色制造业是现代制造业的可持续发展模式。 发模块化自动生产系统的目的与意义 传统的工程学科教学中，通常做法是 各门课程单独传授，学生很少有机会了解各种技术在实际工程中是如何被综合性应用的。学生在学习专业课程时，每门课程虽然都有相应的实验，但这些实验都是各自独立进行的。在很多情况下，实验中所使用的设备和器件很多都是实验室专用的，与工业生产中所使用的实际设备和器件有着较大的差异。自动化技术是一门融机械、电气、电子及计算机等技术于一体的综合技术，在这种技术中，不同领域和层次的知识与能力融会在一起。与其他工程领域相比，在自动化生产中所使用的生产设备都是资金密集型的。因此，一方面，一般教学或培训单位是没有经济实力专门为教学购 置真实的、昂贵的自动化生产系统的；另一方面，拥有自动化生产系统的企业，因经济原因而不愿将其作为实训设备给学生使用。这样，学校在传授自动化技术时，只能用模型或采用计算机仿真作为一种弥补的手段，但采用模型或计算机仿真的手段，学生无法学到真实生产系统所需的知识。从某种意义上说，这样培养出来的学生是 “ 半成品 ” ，学生走上工作岗位后，面对实际的工业生产设备、器件仍然感到陌生，需要经过较长的工作岗位适应期。 为使自动化专业的学生在学习过程中，有机会将所学到各门专业课的知识综合性地应用到接近于生产实际的过程中，为他们走上工 作岗位后应用这种新知识打下基础，我们设计开发一套完全接近于生产实际的模块化自动生产系统，并配备了先进的软、硬件。 学生通过模块化自动生产系统的学习，对机械、电气、电子及计算机等技术的综合应用能力得到很大提高，使培养（培训）目标与企业的要求更贴近。在维修电工高级工、技师的社会化培训和鉴定中，模块化自动生产系统是体现国家职业标准一个很好的设备。 毕业设计（论文）报告纸 - 4 - 块化自动生产系统的配置 建成后的模块化自动生产系统，是一个获得专业知识、技能综合应用能力的理想学习平台，它是由供料单元、检测单元、加工单元、搬运单元、分拣单元 五个单元组合而成，可完成对多种工件进行检测、搬运、加工、测量、组装、传送和分类的加工任务 2。该系统拥有电容式、电感式、光电式等多种传感器，还有多种气动元件、机械传动装置及控制电磁阀，每个加工工位都有一台西门子 可编程控制器，可编程控制器通过控制硬件能独立完成本单元一个加工过程，这样有利学生分组学习。而将各工位的可编程控制器联在一起集成为系统后，就组成了一个模块化自动制造系统。这套设备所用元件均为工厂实际使用的工业级产品，能真实地模拟出流水作业型自动加工设备的工况，可对学校学生和工厂的专业技术人员进行模拟工厂环境的技术培训。 毕业设计（论文）报告纸 - 5 - 第二章 加工单元的设计 加工单元加工和检测的工件有两种材质 、 三种颜色。加工工件如图 示。 工件尺寸如表 示。 表 工件尺寸明细表 工件名 工件 1 工件 2 工件 3 直径 32 32 32度 2222孔直径 22 22 22孔深度 1000料 尼龙 尼龙 铝合金 颜色 黑 白 银 图 加工单元的加工工件 工单元的机构 工单元的基本功能 加工单元可以模拟钻孔加工及钻孔质量检测的过程 ,并通过旋转工作台模拟物流传送的过程。加工单元的机构如图 示 。 毕业设计（论文）报告纸 - 6 - 图 加工单元的结构 工单元的基本结构 加工单元主要由旋转工作台模块、钻孔模块、钻孔检测模块等组成 3。 旋转工作台模块如图 示。它主要由旋转工作台、工作台固定地盘、传动齿轮、直流电机、定位凸块、电感式接近开关传感器、光电传感器、支架等组成。 （ a） （ b） 图 转工作台模块 毕业设计（论文）报告纸 - 7 - 在旋转工作台上有 4 个 工位，用于存放工件；在每个工位的下面都有一个圆孔，用于光电传感器对工件的识别。 直流电动机用于驱动工作台旋转，它通过一对齿轮减速后将动力传递到工作台。通过工作台的转动实现各工位上的工件的“流动”。 钻孔模块的结构如图 示 。 图 钻孔模块 钻孔模块实现的是钻孔加工的过程，主要由钻孔气缸、钻孔电机、钻孔导向装置、夹紧气缸、钻孔模块支架等组成。 钻孔电机用于实现钻孔的动作，是钻孔的执行机构；钻孔气缸用于实现钻孔的进给 动作（进给的速度可通过调节气缸气路的节流阀来调节）；夹紧气缸用于在钻孔时夹紧工件；钻孔的导向装置由导向柱和导向套组成，用于保证钻孔电机沿着固定方向准确地运行。 在钻孔气缸的两端、夹紧气缸的两端都安装有磁感应式接近开关，分别用于判断两个气缸运动的极限位置。 钻孔 工作 气缸的选取： 公司 号 作压力 毕业设计（论文）报告纸 - 8 - 检测模块的结构如图 示。 图 测模块 检测模块用于实现对钻孔加工结果的模拟检测过程。检测模块主要由检测 气缸、检测气缸固定架、检测模块支架及磁感应式接近开关组成。 其工作原理是：在检测工件时，若气缸杆能下降到位，则认为孔的深度加工合格，若气缸不能下降到位，则认为加工不合格。气缸的位置是通过安装在气缸两端的磁感应式接近开关来判断的。 检测 工作 气缸的选取： 公司 号 作压力 由于电机的工作电流大 ,数字量输出端口的驱动能力不够，因此采用由 电源 毕业设计（论文）报告纸 - 9 - 直接给电机供电的方式，通过继电器的触点控制电机的供电电路 的通断，再用 数字量输出信号控制继电器的线圈，从而实现对电机的逻辑控制。 本单元中共使用了 2 个继电器 别用于控制钻孔电机和工作台的驱动电机。 继电器的选取： 选用 号的继电器 组 本单元中的 组由 3 个 电磁阀 组成 ，其中一个为带手控开关的双侧电磁先导控制阀，其余两个均为带手控开关的单侧先导控制阀。 换向阀的选取： 3 个换向阀均选用 号的换向阀 其他工业控制 器 的比较 1. 继电器控制 器 的比较 如今，继电器控制已逐步被 代替，它已无法满足与适应工业控制的要求和发展，与 比，存在着质的差别 4。 继电器控制 器 的比较见表 表 继电器控制 器 的比较 比较名称 电器控制 器 控制功能的实现 通过编程实现所需的控制要求 通过对继电器进行硬接线完成相应的控制功能 对生产工艺变化的适应性 只需对程序修改，适应性强 需进行重新设计与接线，适应性差 可靠性 采用大规模集成电路，采用抗干扰措施，可靠性高 元器件多、触点 多，易出现故障 灵活性和柔韧性 有种类齐全的扩展单元，扩展灵活，灵活性好 差 控制的实时性 微处理器控制，实时性好 机械动作时间常熟大，实时性差 占有空间与安装 体积小，重量轻，安装工作量小 体积大，笨重。安装工作量大 复杂控制能力 很强 极差 使用寿命 长 短 价格 较高 低 维护 简单 复杂 从以上几个方面的比较可知， 性能上比继电器控制系统优异，特别是可靠性高。 毕业设计（论文）报告纸 - 10 - 2. 计算机控制的比较 20 世纪 60 年代，计算机技术开始应用与工控领域，但其在很多方面远远不如 功能强大，两者之间比较见表 表 计算机控制的比较 比较名称 算机控制 编程语言 助记符语句表、梯形图等 汇编语言、高级语言 工作方式 扫描方式 中断方式 工作环境 可在较差的环境下工作 要求很高 对使用者的要求 语言易学 需进行专门的培训才可掌握 系统软件 功能专用，占用存储空间小 功能强大，占用存储空间很大 可靠性 工业级，有很多种特殊设计，包括监视计时器功能 商业级要求 价格 较 低 高 应用领域 工业控制 办公、管理、科学计算等 3. 集散控制 装置 的比较 集散控制 装置 是专门为工业过程控制设计的过程控制装置，其与 较见表 表 集散控制系统的比较 比较名称 散控制 装置 工作方式 扫描方式 按用户的程序指令工作包含中断方式 采样速度 每个采样点的采样速度相同 根据被检测对象的特征决定 存储器容量 大多采用逻辑运算，所需的存储器容量小 大多采用大量的数学运算，所需的存储器容量较大 应用场合 开关量的逻辑控制 连续量的模拟控制 运 算速度 开关量的速度较高 模拟量的速度较低 设计方法 根据现场环境并按照安装在控制室而设计 根据现场工作环境要求设计 以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术而发展起来的一种新型、通用工业自动控制装置。它是一种具有很强的抗干扰能力、高可靠性、高性价比且编程简单的控制设备 5。因此，我们在设计加工单元的时候选用 为控制元件。 毕业设计（论文）报告纸 - 11 - 由于市面上的 类繁多，经比较发现 一款经济型的设备，其结构简单紧凑，易于扩展，不仅价格低廉，而且功能强大，可靠性高，运行速 度快，具有很高的性价比，同时考虑到单元本身的问题，因此决定选用西门子 号的 。 感器的选取 和输入 I/O 地址的设计 感器的选取 对于工作台的 4 个工位，分别有 4 个金属的定位凸块与之相对应，各凸块与工作台相对固定。判断工作台的转动位置 使用了一个 电感式接近开关传感器，以便进行定位控制。当凸块接近电感式接近开关时，就会使电感式接近开关动作，输出信号。用该信号即可判断工作台是否转到了工位。 光电传感器固定在加工单元的底板上，在第一个工位的下方。当工作台旋转到第一个工位的时，由于工作台在各个工位处都留有圆孔，光电式传感器发出的光线将直接穿过圆孔。而不被遮挡，即没有反射光线返回给传感器，则传感器的输出信号为“ 0”，如果此时在工位上放上工件，则孔被工件遮挡，工件将光线反射给传感器，则传感器的输出信号为“ 1”。利用光电传感器信号的变化即可判断是否有工件放到了第一个工位上。 在钻孔气缸的两端、夹紧气缸的两端 和检测气缸的两端 都安装有磁感应式接近开关，分别用于判断两个气缸运动的极限位置。 传感器的选择 7详见表 表 加工单元传感器的选择 设备符号 设备名称 设备用途 生产厂家 型号 电式传感器 判断 1 号工位有无工件 上海霄云电子有限公司 2 电感式传感器 判断工作台是否转动到位 上海霄云电子有限公司 感应式接地开关 判断钻孔气缸是否在上端位置 感应式接地开关 判断钻孔气缸是否在下端位置 感应式接地开关 判断检测气缸是否在上端位置 感应式接地开关 判断检测气缸是否在下端位置 毕业设计（论文）报告纸 - 12 - 续表 感应式接地开关 判断夹紧气缸是否在上端位置 感应式接地开关 判断夹紧气缸是否在下端位置 传感器 I/O 地址设计 传感器 I/O 地址设计如图 示 0V 24 40 4 1013 . 00 . 11 B 1121 0 . 21 B 2131 0 . 31 B 1141 0 . 42 B 2151 0 . 53 B 1161 0 . 63 B 2171 0 . 70V 24V 0V 24V 0V 24V 0V 24V 0V 24V 0V 24V 0V 24感器 I/O 地址设计 动控制回路 气动控制系统是该工作单元的执行机构，该执行机构的控制逻辑功能是 现的。气动控制回路的工作原理 8如图 示。 12 加工单元气动控制回路工作原理图 毕业设计（论文）报告纸 - 13 - 图中 钻孔气缸， 1 1安装在钻孔气缸的两个极限位置的磁感应式接近开关，用他们发出的开关量信号可以判断气缸的两个极限工作位置； 检测气缸， 夹紧气缸，气源处理组件。 机操作界面）设计 传统的 括指示灯、主令按钮、开关和电位器等。操作人员通过这些设备把操作指令传输到自动控制器中，控制器也通过他们显示当前的控制数据和状态。 这是一个综合的人际交互界面 9。 随着技术的进步，新的模块化的、集成的人机操作产品被开发出来。这些 品一般具有灵活的可由用户自定义的信号显示功能，用图形和文本的方式显示当前的控制状态。现代的产品还提供了固定或可定义的按键，或者触摸屏输入功能。 备功能 备的作用是提供自动化设备操作人员与自控系统（ 统）之间的交互界面接口。使用 备，可以实现一下功能： （ 1）在 显示当前的控制状态、过程变量，包括数字量（开关量）和数值等数据。 （ 2）显示警报信息。 （ 3）通过硬件或可视化图形按钮输入数 字量、数值等控制参数。 （ 4）使用 内置功能对 部进行简单的监控、设置等。 工单元的 工单元的 计如图 示 开始 复位 特殊 手 / 自 单 / 联 停止 急停上电图 工单元的 毕业设计（论文）报告纸 - 14 - 第三章 加工单元程序开发和调试 程软件简介 基本功能 简称 ）是作为 列 专用编程软件，功能强大，且可以实现全中文程序编辑操作。 是在 台上 编辑用户应用程序，它主要完成下列任务。 （ 1）在离线方式下（计算机不直接与 系）可以实现对程序的创建、编辑、编译和系统组态。由于没有联机，所有的程序都存储在计算机的存储器中。 （ 2）用在线（联机）方式下通过联机通信的方式上传和下载用户程序及组态数据，编辑和修改用户程序。可以直接对 行各种操作。 （ 3）在编辑程序过程中进行语法检查。为避免用户在编辑过程中出现的一些语法错误以及数据类型错误，软件会进行语法检查。使用梯形图编辑时，在出现错误的地方会自动加红色波浪线。使用语句表编程时，在出现错误的语句行 钱自动画上红色叉，且在错误处加上红色波浪线。 （ 4） 提供对用户程序进行文档管理、加密处理等工具功能。 （ 5）设置 工作方式和运行参数，进行监控和强制操作等。 件界面及其功能介绍 1. 软件界面 启动 编程软件中文界面如图 示 毕业设计（论文）报告纸 - 15 - 图 中文界面 2. 界面功能 编程软件的中文界面一般分为菜单条、工具条、浏览条、输出窗口、状态栏、编辑窗口、局部变量表和指令树等几个区域，这里分别对这几块区域进行介绍。 （ 1）菜单条 文件：如新建、打开、关闭、保存文件、上传或下载用户程序，打印预览，页面设置等操作。 编辑：程序编辑工具。可进行复制、剪切、粘贴程序块和数据块以及查找、替换、插入、删除等操作。 于选择 类型，改变 工作方式，查看 信息，进行 信设置等功能。 窗口：可以打开一个或者多个窗口，并进行窗口之 间的切换，设置窗口的排放方式等。 毕业设计（论文）报告纸 - 16 - （ 2）工具条 工具条的功能是提供简单的鼠标操作，将最常用的操作以按钮的形式安放在工具条中。 （ 3）浏览条 通过选择【查看】 /【浏览条】命令打开浏览条。浏览条的功能是在编辑过程中进行窗口的快速切换。各种窗口的快速切换是由浏览器中的按钮控制的，单击任何一个按钮，即可将主窗口切换到该按钮对应的编程窗口。 （ 4）输出窗口 该窗口用来显示程序编译的结果信息，如个程序块（主程序、中断程序或子程序）的大小、编译结果有无错误、错误编码和位置等。 （ 5）状态栏 状态栏也称任务栏，与一般的任 务栏功能相同。 （ 6）编辑窗口 编辑窗口分为 3 部分：编辑器、网络注释和程序注释。编辑器主要用于梯形图、语句表或功能图编写用户程序，或在联机的状态下从 载用户程序进行读程序或修改程序。网络注释是对本网络的用户程序进行说明。程序注释用于对整个程序说明解释，多用于说明程序的控制要求。 （ 7）局部变量表 每个程序块都对应一个局部变量表。在带参数的子程序调用中，局部变量表用来进行参数传递。 （ 8）指令树 可通过选择【查看】 /【指令树】命令打开，用于提示编程时所用到的全部 令和快捷操作命令。 工单 元的自动连续运行控制 制任务 在自动操作的模式下，在各执行机构处于初始状态、且旋转工作台的 1 号工位上没有工件的情况下按启动按钮，加工单元进行进入待工作的状态。当有工件被放到旋转工作台的 1号工位上时，则加工单元进入工作状态，将工件传送到 2 号工位上，并进行钻孔加工，然后 毕业设计（论文）报告纸 - 17 - 等待 1 号工位接收新的工件。当 1 号工位又接收上新的工件时，旋转工作台就再转动一个工位，将经过钻孔加工后的工件送到 3 号工位进行质量检测，并将检测结果存储起来；同时，新的工件被送到 2 号工位进行加工，然后再一次等待 1 号工位接收新的工件 当 最初的工件经过上述流程进入到 4 号工位时，该工件的钻孔检测结果被转存到另一个存储单元中。每个工件在本单元中都要经过以上的工作流程。工件到达 4 号工位后由工人取走。只要未按停止按钮，加工单元就按上述过程连续运行。 当按了停止按钮后，加工单元不再接收新的工件，但是要将已进入到加工单元中的工件加工完，此后加工单元要将处在工作台上的工件一次进行完钻孔（ 2 号工位）、质量检测（ 3号工位）、输出（ 4 号工位）的过程后才停止运行；若是按了停止按钮后，加工单元是出于工作台上无工件的待加工状态，则直接停止运行。停止运行后，各执行机构 应回到初始状态。 产工艺流程设计 自动模式下加工单元中各执行机构的初始位置如下： 钻孔气缸处于上端位置； 旋转工作台工位正确； 夹紧气缸处于伸出位置（由气路决定的）； 检测气缸处于上端位置。 加工单元的 大致的 工艺流程如图 示 。 详细的工艺流程图见附录。 开始工作台转到一个工位夹紧气缸伸出夹紧工作启动钻孔电机钻孔气缸下降夹紧气缸缩回钻孔气缸上升夹紧气缸缩回工作台转到一个工位检测气缸下降检测气缸上升工作台转动一 个 工 位结束图 加工单元自动控制功能的工艺流程 毕业设计（论文）报告纸 - 18 - 工单元的 I/O 地址分配表 加工单元的 I/O 地址分配表如表 工单元 I/O 地址分配情况 序号 地址 设备符号 设备名称 设备用途 信号特征 1 1 光电式传感器 判断 1 号工位有无工件 信号为 1，表示 1 号工位有工件； 信号为 0，表示 1 号工位无工件 2 2 电感式传感器 判断工作台是否到位 信号为 1，表示工作台到位； 信号为 0，表示工作台没有到位。 3 感应式接近开关 判断钻孔气缸的位置 信号为 1，表示钻孔气缸在上端位置 4 感应式接近开关 判断钻孔气缸的位置 信号为 1，表示钻孔气缸在下端位置 5 感应式接近开关 判断检测气缸的位置 信号为 1，表示检测气缸在上端位置 6 感应式接近开关 判断检测气缸的位置 信号为 1，表示检测气缸在下端位置 7 感应式接近开关 判断夹紧气缸的位置 信号为 1，表示夹紧气缸在上端位置 8 感应式接近开关 判断夹紧气缸的位置 信号为 1，表示夹紧气缸在下端位置 9 1 继电器 控制钻孔电机 号为 1，表示钻孔电机 动 10 2 继电器 控制工作台电机 号为 1，表示工作台电机 动 11 磁阀 控制钻孔缸的动作 信号为 1，表示控制钻孔气缸下降 信号为 0，表示控制钻孔气缸上升 12 磁阀 控制检测缸的动作 信号为 1，表示控制检测气缸下降 信号为 0，表示控制检测气缸上升 13 磁阀 控制夹紧缸的动作 信号为 1，表示控制夹紧气缸退回 信号为 0，表示控制夹紧气缸伸出 14 始 按钮开关 启动设备 信号为 1，表示按钮被按下 15 位 按钮开关 复位 信号为 1，表示按钮被按下 毕业设计（论文）报告纸 - 19 - 工单元的程序设计 典型的 形图 10如图 示， 加工单元 具体的所有程序详见附录。 图 加工单元的部分程序 序调试 程序编制完成后，应进行离线编译操作检查程序的大小、有无错误及错误编码和位置等。编译无误后，可将程序下载到 运行 11。 1. 下载程序 下载程序可单击 按钮将程序下载到 。若没有设置通信连接，便会在【下载】对话框中出现通信错误提示，如 图 示。 毕业设计（论文）报告纸 - 20 - 图 【下载】对话框（通信错误提示） 使用 信电缆把 编程计算机连接，然后单击 按钮，打开【通信】对话框，如图 示。 图 【通信】对话框 毕业设计（论文）报告纸 - 21 - 在图 ，单击 按钮，打开【设置 C 接口】对话框，选择PI 如图 3示，单击 按钮，出现【属性】对话框。在【属性】对话框中选择【本地连接】选项卡，设置本地编程计算机的通信口为“ 如图 后再【 项中设置“站参数”和“网络参数”，如图 示 ，单击按钮后，完成通信属性设置。 图 【设置 C 接口】对话框 图 【属性】对话框 图 设置参数和网络参数 毕业设计（论文）报告纸 - 22 - 最后 双 击图 的双击刷新按钮图标，出现正常的通信界面，单击 按钮，关闭【通信】对话框后，即可把程序下载到 。 2. 运行与停止程序 （ 1）运行程序 把需要的运行的用户程序下载到 ，再把人机界面上的运行按钮打开，然后单击 按钮，自动弹出【运行】对话框单击“是”按钮， 始运行程序。 查看 的 示灯是否点亮。 （ 2）停止运行程序 单击 按钮，自动弹出【停止】对话框。确认停止运行后， 止运行程序。 毕业设计（论文）报告纸 - 23 - 第四章 总结与展望 作总结 通过此次毕业设计，我不仅把知识融会贯通，而且丰富了大脑，同时在查找资料的过程中也了解了许多课外知识，开拓了视野，认识了将来 机电一体化 的发展方向，使自己在专业知识方面和动手能力方面有了质的飞跃。 随着 毕业的时间一天一天的临近，毕业设计也接近了尾声。在不断的努力下我的毕业设计终于完成了。毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识太理论化了，面对单独的课题的是感觉很茫然。自