物料傳輸顏色分揀系統(tǒng)設計【龍門氣動分揀機械手】【含23張圖紙】

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無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學 院 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 摘要 本論文闡述了利用松下電器生產(chǎn)的一種小型PLC-FPO結(jié)合氣動、傳感器和位置控制等技術(shù)，并運用梯形圖編程。實現(xiàn)對鐵塊、鋁塊鍍黑色、白色兩種塑料塊共四種材料的自動分揀。該系統(tǒng)的通用性極強，可靠性好。程序開發(fā)簡單?？蛇M行材料分揀生產(chǎn)線的需求。文中介紹了系統(tǒng)的硬件和軟件設計。 關鍵詞 PLC、物料分揀、梯形圖編程 物料傳輸顏色分揀系統(tǒng)（機械部分） 第一章 概述 隨著工業(yè)的發(fā)展與智能化技術(shù)的出現(xiàn)，氣動技術(shù)的運用領域迅速拓寬，尤其是在各種自動化生產(chǎn)線上得到廣泛應用。電氣可編程控制技術(shù)（PLC）與氣動技術(shù)相結(jié)合，使整個系統(tǒng)自動化程度更高，控制方式更靈活，性能更加可靠；氣動機械手、柔性自動生產(chǎn)線的迅速發(fā)展，對氣動技術(shù)提出了更多更高的要求；微電子技術(shù)的引入促進了電氣比例伺服技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，使氣動技術(shù)從開關控制進入閉環(huán)比例伺服控制，控制精度不斷提高；由于氣動脈寬調(diào)制技術(shù)具有結(jié)構(gòu)簡單、抗污染能力強和成本低等特點，國內(nèi)外都在大力開發(fā)研究。 氣動技術(shù)是以空氣壓縮機為動力源，以壓縮空氣為工作介質(zhì)，進行能量傳遞或信號傳遞的工程技術(shù)，是實現(xiàn)各種生產(chǎn)控制、自動控制的重要手段之一。 氣動機械手作為機械手的一種，它具有結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、動作迅速、平穩(wěn)、可靠、節(jié)能和不污染環(huán)境等優(yōu)點而被廣泛應用。氣動機械手強調(diào)模塊化的形式，它是把專用機械手和通用機械手兩大類型相結(jié)合的。更為突出的是，現(xiàn)代傳輸技術(shù)的氣動機械手在控制方面采用了先進的閥導技術(shù)（可重復編程等技術(shù)），氣動伺服系統(tǒng)（可實現(xiàn)任意位置上的精確定位），在執(zhí)行機構(gòu)上全部采用模塊化的拼裝結(jié)構(gòu)，因此可以替代一些抓取力不大的第一代工業(yè)機器人的地位。在目前工業(yè)自動線上有著極其廣泛的運用前景。 1.1 課題簡介 本課題我們就是綜合利用了氣動技術(shù)、可編程控制技術(shù)（PLC）、機械手這三方面的知識，課題名稱為物料傳輸顏色分揀系統(tǒng)，它是一個模擬自動化工業(yè)生產(chǎn)過程的微縮模型，主要運用了PLC、傳感器、位置控制、電器傳動和氣動等技術(shù)，從而實現(xiàn)不同顏色的自動分選和歸類功能，并可配置監(jiān)控軟件由上位計算機監(jiān)控。 該裝置采用臺式結(jié)構(gòu)，配有控制器（PLC）、傳感器（光電式、顏色、磁感應式）、電動機、輸送帶、氣缸、電磁閥、開關電源、控制面板等。 1.2 物料傳輸顏色分揀系統(tǒng)的主要組成 物料傳輸顏色分揀系統(tǒng)主要由龍門氣動搬運機械手、旋轉(zhuǎn)氣動搬運機械手、步進電機傳輸系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)組成（如下圖1.2.1）。 圖1.2.1 第二章 龍門氣動搬運機械手設計. 2.1 機械結(jié)構(gòu)分析 圖2.1 龍門氣動機械手結(jié)構(gòu)圖 1-立柱與無桿氣缸的過渡板 2-立柱 3-角鐵 4-雙軸氣缸 5-雙軸氣缸與手指氣缸的過渡板 6-手指氣缸 7-無桿氣缸 8-雙軸氣缸與無桿氣缸的過渡板 9-夾頭 10底座 圖1 龍門氣動機械手（如圖2.1所示）是由一個雙軸氣缸4（作Z軸方向提升/放下手臂功能動作），兩個基礎部件2（做龍門型的立柱）與一個五桿氣缸7（具腳的功能）組成一個門框型結(jié)構(gòu)，手指氣缸6（具手指功能）與雙軸氣缸與手指氣缸的過渡板相連接。 1．立柱的設計 該立柱是采用上海飛弘有限公司出產(chǎn)的工業(yè)鋁型材，工業(yè)鋁型材主要用于組裝各種機架、工作臺及流水線的基架等。在發(fā)達的工業(yè)國家發(fā)展很快，應用廣泛。鋁型材的優(yōu)點是品種多、規(guī)格全、剛性好。 根據(jù)雙軸氣缸的最大行程，設計立柱的規(guī)格是：FZ60mm*60mm*541mm 2．過渡板的設計 該結(jié)構(gòu)上有三塊過渡板，分別為立柱與無桿氣缸的過渡板、雙軸氣缸與手指氣缸的過渡板、的過渡板 。立柱與無桿氣缸的過渡板的大小、定位孔是根據(jù)無桿氣缸的尺寸與立柱的連接凹槽所設計的，其尺寸為：81.5mm×12mm×90mm；雙軸氣缸與手指氣缸的過渡板的大小、定位孔是根據(jù)雙軸氣缸與手指氣缸的尺寸所確定的，其尺寸為：122mm×55.2mm×28mm；而雙軸氣缸與無桿氣缸的過渡板的大小、定位孔是根據(jù)雙軸氣缸與無桿氣缸的尺寸所確定的，其尺寸為：62mm×12mm×147mm。為了考慮可移動性，所以把過渡板上的連接孔做成腰槽型 3．夾頭設計 根據(jù)模擬元件的直徑設計出夾頭的內(nèi)徑d≤Φ35mm，夾頭上與手指氣缸所連接的通孔的位置是根據(jù)手指氣缸上兩通孔的位置所確定的，其直徑與氣缸上的孔的大小一致。 4.角鐵 根據(jù)立柱長和寬的尺寸設計角鐵尺寸為:60×60mm。角鐵上的兩個U型槽的尺寸距離是根據(jù)立柱上兩條凹槽來確定的，同時考慮了可以的因素。 2.2 氣動系統(tǒng)設計 該系統(tǒng)是利用空氣壓縮機作為動力源裝置，通過氣動二聯(lián)件、電磁換向閥以及單向節(jié)流閥將空氣傳給氣缸從而實現(xiàn)四自由度機械手所需完成的動作。 2.2.1氣動原理圖設計 圖2.2.1 龍門機械手氣動原理圖 1-無桿氣缸 2-雙軸氣缸 3-手指氣缸 4節(jié)流調(diào)速閥 5-兩位五通單電控電磁換向閥 6-氣動二聯(lián)件 7-氣源 龍門氣動機械手的氣動原理圖如圖2.2.1所示。機械手的自由度為兩個，因此由三個氣缸控制，即無桿氣缸1、雙軸氣缸（水平）2、手指氣缸3，每個氣缸裝有兩個單向節(jié)流閥用以進行速度控制, 裝有兩個磁性傳感器用以進行位置檢測, 并由三個兩位五通單電控電磁換向閥進行動作控制。 采用氣動設計，控制容易， 其運動行程由傳感器控制，動作過程由PLC控制系統(tǒng)控制。靜止時，電磁閥處于原位使系統(tǒng)保持卸載狀態(tài)。從工作開始，氣動元件工作順序如下：電磁換向閥5的通電，使得氣缸1水平移動；電磁換向閥6通電，氣缸2實現(xiàn)下降的動作；電磁換向閥7通電，氣缸3做抓取動作；然后氣缸2伸出至物料的位置，氣缸3張開夾頭將物料水平移動至原位。 2.2.2氣動元件選型 1.無桿氣缸的選擇 無桿氣缸沒有普通氣缸的剛性活塞桿，它利用活塞直接或間接實現(xiàn)往復運動。這種氣缸是通過磁力傳遞帶動負載，主要特點是占用空間小，重量輕，特別適用于行程大而受空間限制的場合。該氣缸工作可靠，輸出推力大，壽命長，可按要求裝導向裝置，承受徑向載荷。本設計中所采用的無桿氣缸型號為：MRU20×400-S-A2 2.雙軸氣缸的選擇 TN(TDA)系列雙軸氣缸產(chǎn)品特點薄且輕性：在保持既有動作精度及產(chǎn)品使用壽命下，其全長僅為一般氣缸的1/2-1/3。發(fā)揮既薄且輕的特性；易安裝性：使用埋入式的安裝方式，不需要任何配件達到節(jié)省空間的要求；易維修性：采用簡易的組裝方式進行設計，方便裝拆及維修；磁控簡單性：在本體四周預留裝配槽，使磁性開關在安裝固定及位置調(diào)整時，均極具簡單。所以我們在這里選擇雙軸氣缸的型號為TN20×100-S 3.手指氣缸的選擇 手指氣缸俗稱抓手，是目前氣動機械手在抓取技術(shù)中應用最普遍的方式之一。 手指氣缸的優(yōu)點： l 可實現(xiàn)雙向抓取 l 可自對中 l 抓手二邊可安裝無接觸式檢測的行程開關 l 重復精度高 l 抓取里恒定 l 夾具形式多變，與抓手連接十分簡便抓取方式 l 內(nèi)抓取 l 內(nèi)外聯(lián)合抓取 l 外抓取 主要技術(shù)參數(shù)： l 平行手指，最大抓取力：390N；合攏/打開時間：0.06s l 擺動手指，最大抓取力：530N；合攏/打開時間：0.02s l 旋轉(zhuǎn)手指，最大抓取力：250N；合攏/打開時間：0.04s l 三點手指，最大抓取力：320N；合攏/打開時間：0.01s 從以上我們對手指氣缸的了解，再結(jié)合和我們的設計要求，所以我們選擇的手指氣缸型號為HDZ-20-ST2。 4.單向節(jié)流閥 圖2.2.2（1）所示為單向節(jié)流閥，顧名思義，是由單向閥和節(jié)流閥組合而成的流量控制閥，常用作氣缸的速度控制，又稱為速度控制閥。這種法僅對一個方向的氣流進行節(jié)流控制，旁路的單向閥關閉，在相反方向上氣流可以通過開啟的單向閥自有流過（漫流）。 圖2.2.2（1） 這種法用于氣動執(zhí)行元件的速度調(diào)節(jié)時應盡可能直接安裝在氣缸上（如圖2.2.1），從而實現(xiàn)回油路流量控制。 5.換向閥的選擇 換向閥是利用閥芯對閥體的相對運動，使油路接通，關斷或變換油流的方向，從而實現(xiàn)液壓執(zhí)行元件及其驅(qū)動機構(gòu)的啟動、停止或變換運動方向。 換向閥的種類很多，其分類方式也各有不同，一般來說按閥芯相對于閥體的運動方式來分有滑閥和轉(zhuǎn)閥兩種；按操作方式來分有手動、機動、電磁動、液動和電液動等多種；按發(fā)信工作時在閥體所處的位置有兩位和三位；按換向閥所控制的通路數(shù)不同有二通、三通、四通、五通等。 圖、、、 通過對本設計的研究，我們最終選擇了兩位五通單電控電磁換向閥，由電磁鐵的銜鐵直接推動換向閥閥芯換向（如圖2.2.2（2））。從圖中可知，這種閥閥芯的移動靠電磁鐵，而復位靠彈簧，因而換向沖擊較大，故一般只制成小型的閥。 圖2.2.2（2） 6.氣動二聯(lián)件 空氣過濾減壓閥和油霧器組合在一起被成為氣動二聯(lián)件，其功能和三聯(lián)件一樣。起到對壓縮空氣進行過濾凈化處理，增加潤滑油，使氣源儀表風更適合于氣動儀表，氣動設備的使用。是多數(shù)氣動系統(tǒng)中不可缺少的氣源裝置，安裝在用氣設備近處，是壓縮空氣質(zhì)量的最后保證。三大件的安裝順序依進氣方向分別為分水濾氣器、減壓閥和油霧器。 7.氣源 由產(chǎn)生、處理和儲存壓縮空氣的設備組成的系統(tǒng)稱為氣源系統(tǒng)。氣源系統(tǒng)為氣動裝置提供滿足一定要求的壓縮空氣。氣源系統(tǒng)一般由氣壓發(fā)生裝置、壓縮空氣的凈化裝置和傳輸管道系統(tǒng)組成。 第三章 旋轉(zhuǎn)氣動搬運機械手設計 3.1 機械結(jié)構(gòu)設計 圖3.1.1 旋轉(zhuǎn)氣動搬運機械手 1-夾頭 2-手指氣缸 3-手指氣缸與雙軸氣缸的過渡板 4-雙軸氣缸 5-雙軸氣缸與旋轉(zhuǎn)氣缸的過渡板 6-旋轉(zhuǎn)氣缸 7-旋轉(zhuǎn)氣缸與立柱的過渡板 8-立柱 9-角鐵 10-底板 四自由度機械手（圖3.1.1）是由兩個雙軸氣缸4（分別作Z方向提升/放下功能動作與X方向伸出與收縮功能），一個手指氣缸2（作夾緊與松開兩個動作），一個旋轉(zhuǎn)氣缸6（作旋轉(zhuǎn)運動），一個基礎部件8（作支撐的立柱），三塊過渡板3、5、7（分別為手指氣缸與雙軸氣缸的過渡板、雙軸氣缸與旋轉(zhuǎn)氣缸的過渡板、旋轉(zhuǎn)氣缸與立柱的過渡板）作連接件，四塊角鐵9作固定連接，以及底板組成。這是一種常見的機械手，在抓取自動線送料應用中也有15%的占有率。 1.立柱的選擇 該立柱是采用上海飛弘有限公司出產(chǎn)的工業(yè)鋁型材，工業(yè)鋁型材主要用于組裝各種機架、工作臺及流水線的基架等。在發(fā)達的工業(yè)國家發(fā)展很快，應用廣泛。鋁型材的優(yōu)點是品種多、規(guī)格全、剛性好。根據(jù)雙軸氣缸的最大行程以及帶輪距底板的高度設計處立柱的規(guī)格為：FZ60×60×350mm 2.夾頭的設計 與龍門機械手的夾頭設計一樣。 3.過渡板的設計 該結(jié)構(gòu)上有三塊過渡板，分別為手指氣缸與雙軸氣缸的過渡板、 旋轉(zhuǎn)氣缸與立柱的過渡板、雙軸氣缸與旋轉(zhuǎn)氣缸的過渡板 。手指氣缸與雙軸氣缸的過渡板的大小、定位孔是根據(jù)雙軸氣缸與手指氣缸的尺寸所確定的，其尺寸為：122×55.2×28mm；旋轉(zhuǎn)氣缸與立柱的過渡板的大小、定位孔是根據(jù)旋轉(zhuǎn)氣缸的尺寸與立柱的連接凹槽所設計的，其尺寸為：180×65×12mm；而雙軸氣缸與旋轉(zhuǎn)氣缸的過渡板的大小、定位孔是根據(jù)旋轉(zhuǎn)氣缸與雙軸氣缸的尺寸所確定的，其尺寸為：130×62×10mm?？紤]到可移動性，所以過渡板上的連接孔做成了腰槽型的。 4.角鐵 角鐵上的兩個U型槽的尺寸距離是根據(jù)立柱上兩條凹槽來確定的，同時考慮了可移動性的因素。其尺寸為:60×60mm 3.2 氣動系統(tǒng)設計 該系統(tǒng)是利用空氣壓縮機作為動力源裝置，通過氣動二聯(lián)件、電磁換向閥以及單向節(jié)流閥將空氣傳給氣缸從而實現(xiàn)四自由度機械手所需完成的動作。 3.2.1氣動原理圖設計 圖3.2.1 旋轉(zhuǎn)搬運機械手氣動原理圖 1.氣源 2.氣動二聯(lián)件 3.4.5.6.二位五通電磁換向閥 7. 單向節(jié)流閥8.旋轉(zhuǎn)氣缸 9.雙軸氣缸（水平） 10.雙軸氣缸（垂直） 11.手指氣缸 四自由度機械手的氣功原理圖如圖3.2.1所示。機械手的自由度為四個，因此四個氣缸控制，即旋轉(zhuǎn)氣缸8、雙軸氣缸（水平）9、雙軸氣缸（垂直）10、手指氣缸11，每個氣缸裝有兩個單向節(jié)流閥用以進行速度控制, 裝有三個磁性接近開關用以進行位置檢測, 并由四個兩位五通電磁換向閥進行動作控制。采用氣動設計、控制容易， 其運動行程由傳感器控制，動作過程由PLC控制系統(tǒng)控制。靜止時，電磁閥3、4、5、6處于原位使系統(tǒng)保持卸載狀態(tài)，氣缸10與立柱位于同一平面內(nèi)。從工作開始，氣動元件工作順序如下：電磁換向閥3的左位通電，使得氣缸8旋轉(zhuǎn)角度；電磁換向閥4左位通電，氣缸9伸出，其行程由傳感器控制；電磁換向閥5左位通電，氣缸10實現(xiàn)下降的動作，其行程由傳感器控制；電磁換向閥6左位通電，氣缸11做抓取動作，其行程由傳感器控制；然后氣缸9伸出至料筒的位置，氣缸11松開將模擬元件放置料筒中。通過傳感器分辨出模擬元件的顏色（黑、白），控制氣缸8、9、10、11進行動作將不同顏色的模擬元件放置在兩個料筒中。 3.2.2氣動元件選型 1.氣缸的選擇 (1)旋轉(zhuǎn)氣缸RTB-20： (2)雙軸氣缸：TN20×100-S (3)手指氣缸：HDZ-20-ST2 2.閥的選擇 氣動元件的選擇（氣源、氣動二聯(lián)件、換向閥、單向節(jié)流閥）與龍門機械手中所選一樣。 第四章 步進電機傳輸系統(tǒng)設計 4.1 機械結(jié)構(gòu)設計 圖4.1-1 1.帶輪支架 2.帶輪 3.同步帶 4.物料 1.帶輪支架設計 支架是用來支撐帶輪的，它主要結(jié)構(gòu)如上（圖4.1-1）設計時要保證支架中心與帶輪中心在同一條直線上。 2.同步帶 同步帶傳動是利用帶齒與帶輪齒嚙合來傳遞動力的一種新型傳動方式。具有準確的同步傳動功能，不需要潤滑，無滑差，無污染，噪音少，傳動效率達 0.98，速比范圍可達1:10，允許線速可達50m/s，傳動率從幾百瓦到數(shù)百千瓦，適宜多軸傳動。 3.帶輪 由輪緣（用以安裝傳動帶）、輪轂（用以安裝在軸上）、輪輻或腹板（聯(lián)接輪緣與輪轂）組成（如圖4.1-2）。 圖4.1-2 同步帶輪基本形狀結(jié)構(gòu)圖 4.2步進電機的選型 42BYG兩相混合式步進電 技術(shù)特點 絕緣電阻——500VDC 100MΩ Min 軸向間隙——0.08mm 徑向跳動——0.02mm Max 溫 升——65K Max 絕緣強度——500V AC 1Minute 環(huán)境溫度—— -20℃ ～ +50℃ 絕緣等級——B 級 技術(shù)數(shù)據(jù) 型號說明 外形尺寸 單位：mm 42BYG250x-SASSML-0151 接線說明 4.3 步進電機驅(qū)動器選型 兩相混合式步進電機細分驅(qū)動器 SH-20504 技術(shù)特點 全新的雙極恒相流加細分控制模式 創(chuàng)新的動態(tài)尋優(yōu)電路使性能最優(yōu)化 最大40細分的多種細分模式可選 24V～50V直流供電 最大輸出驅(qū)動電流4A/相 輸入信號TTL兼容且光電隔離 輸出電流可方便設定 過流、過壓、錯相保護 脫機保持功能精巧的外形尺寸便于安裝 概述 本驅(qū)動器在繼承以往驅(qū)動器細分技術(shù)的基礎上，首次引入了全新的動態(tài)智能電流控制技術(shù)，從而大大改善了 電機電流的控制精度，進一步降低了力矩的脈動，提高了細分的精度，并且可以將電機的損耗降低30%，達到減小電機溫升的效果。更寬的電壓電流范圍可以滿足更多的應用場合，通過動態(tài)智能控制模式可以根據(jù)實際的運行工況尋得最優(yōu)的控制方式，方便的電流設定功能方便適配多種型號電機。 性能指標 電氣特性（環(huán)境溫度Tj=25℃時） 供電電源 24V~50VDC,容量0.2KVA 輸出電流 峰值4A/相（Max）（電流可由面板撥碼開關設定 驅(qū)動方式 恒相流PWM控制 勵磁方式 A型：4細分，8細分，16細分，32細分 B型：5細分，10細分，20細分，40細分 絕緣電阻 在常溫常壓下＞500MΩ 絕緣強度 在常溫常壓下0.5KV，1分鐘 使用環(huán)境及參數(shù) 冷卻方式 強制冷風 使用環(huán)境 場合 盡量避免粉塵，油霧及腐蝕性氣體 溫度 0℃~+50℃ 濕度 ＜80％RH，無凝露，無結(jié)霜 震動 5.9m/s2Max 保存溫度 -20℃~+65℃ 外型尺寸 133×77×46mm 重量 0.52Kg 面板示意圖 功能及使用 電源電壓 本驅(qū)動器采用直流電源供電，由機殼正面的紅色指示燈指示。電源電壓在24V～50VDC之間都可以正常工作，用戶可以直接采用變壓器整流加電容濾波電路提供。但注意應使整流后電壓紋波峰值不超過50V?？紤]到電網(wǎng)電壓的波動，變壓器副邊空載輸出電壓建議小于30VAC。采用較低的電源電壓會使電機高速運行力矩下降，但有助于驅(qū)動器降低溫升和增加低速時的運行平穩(wěn)性（請參考適配電機矩頻特性曲線）。所加電源的輸出能力應不少于電機的額定相電流，電源電壓越低則對電源電流輸出能力的要求越大。接線時務必注意電源正負，切勿反接！ 電源質(zhì)量的好壞直接影響到驅(qū)動器的性能和功能，電源的紋波大小影響細分的精度，電源共模干擾的抑制能力影響系統(tǒng)的抗干擾性，因此對于要求較高的應用場合，用戶一定要注意提高電源的質(zhì)量。 輸出電流選擇 本驅(qū)動器采用雙極恒流方式，最大輸出電流值為4A/相（峰值），根據(jù)驅(qū)動器側(cè)板第5，6位撥碼開關的不同組合可以方便的選擇4種電流值，從2.5A到4A（詳見電流選擇表），（注意：這里所說的電流是指驅(qū)動器每相輸出正弦波電流的峰值，使用串電流表的方式不能得到正確的讀數(shù)。） 對于按照電流有效值標稱的電機應按照標稱值的120%~140%選擇，而對于一些6根出線的單極型電機，在配合本驅(qū)動器使用時應按標稱值的70%選擇電流。 細分選擇 本驅(qū)動器標準型有A、B兩種類型，每種類型各提供4種細分運行模式。對于A型，可提供4細分、8細分、16細分、32細分模式；對于B型，可提供5細分、10細分、20及40細分模式。對于類型的選擇，用戶需要事先確定通知廠家。驅(qū)動器出廠時，面板上會有類型選擇的指示。4種細分模式用戶可通過側(cè)板開關第3，4位方便設定（詳見細分模式選擇表）。細分的設定務必在加電前完成，驅(qū)動器只在上電時確認一次，驅(qū)動器加電后再改變開關狀態(tài)將不能及時響應，只有重新上電才可按照新選擇的細分模式工作。細分步數(shù)均相對整步而言，如驅(qū)動整步為1.8度電機，4細分時一個脈沖則使電機轉(zhuǎn)動0.45度……。其他非標細分類型需要和廠家聯(lián)系特殊調(diào)整 單/雙脈沖選擇 通過面板選擇拔碼第1位開關可選擇單脈沖模式（第1位為‘OFF’）或雙脈沖模式（第1位為‘ON’）。單脈沖模式下步進脈沖由脈沖端口接入，由方向端口的電平高低決定電機的運轉(zhuǎn)方向；雙脈沖模式下，驅(qū)動器從脈沖端口接收正轉(zhuǎn)脈沖，從方向端口接收反轉(zhuǎn)脈沖；無論是單脈沖還是雙脈沖都以光耦從截止到導通作為有效接受信號，請根據(jù)實際的接線注意有效電平。 自動半電流 撥碼開關第2位可以選擇是否開放自動半電流功能，當開關為‘OFF’時半電流有效。當選擇開放此功能時驅(qū)動器工作若連續(xù)1秒沒有接收到新的脈沖則驅(qū)動器自動進入半電流狀態(tài)，相電流降低為標準值的50％，達到降低功耗的目的，在收到新的脈沖時驅(qū)動器自動退出半電流狀態(tài)。 脫機功能 輸入脫機信號時，驅(qū)動器將切斷電機各相繞組電流使電機軸處于自由狀態(tài)，此時步進脈沖將不能被響應。此狀態(tài)可有效降低驅(qū)動器和電機的功耗和溫升。當不需用此功能時，脫機端可懸空。 動態(tài)尋優(yōu) 本驅(qū)動器中包含獨創(chuàng)的動態(tài)尋優(yōu)電路，它可以根據(jù)當前電機的工作狀況作出相應的調(diào)整，以達到最優(yōu)的運行效果。要注意的是該電路需要5秒左右的初始化過程，因此在剛上電的幾秒內(nèi)，效果可能不理想，幾秒后就會恢復。用戶可以避開這段時間。 錯相保護 本驅(qū)動器設計了錯相保護電路，用戶即使接錯相，驅(qū)動器也不會損壞，不過電機運行會不正常，主要表現(xiàn)在出力極小。遇此情況，應檢查電機接線是否錯誤。 電機接線 本驅(qū)動器的設計為配合兩相混合式步進電機使用，所采用的是雙極恒流的控制方式，可以最大限度的利用電機的鐵磁材料?？梢耘浜?線，6線及8線的電機使用。對于8線的電機，在電流允許的前提下，可以接成串聯(lián)或并聯(lián)方式使用。要特別提出注意的是，本驅(qū)動器不能配合5線兩相電機使用！ 輸入信號 驅(qū)動器的信號輸入采用可拔插的端子，可以將其取下，接好線后再插上。本驅(qū)動器的輸入信號采用雙端接口，可以滿足共陰、共陽、差分等多種接口形式。 脈沖信號輸入：驅(qū)動器端口內(nèi)置光耦，其從關斷到導通的變化理解為接受一個有效脈沖沿指令。對于共陽極而言低電平為有效（共陰為高電平有效），此時驅(qū)動器將按照相應的時序驅(qū)動電機運行一步。對于驅(qū)動器的正確運行來說，有效電平信號占空比應在50%以下，為了確保脈沖信號的可靠響應，脈沖低電平的持續(xù)時間不應少于5μs。本驅(qū)動器的信號響應頻率為50KHz（特殊要求可以提高到200KHz），過高的輸入頻率將可能得不到正確響應。 方向信號輸入：單脈沖模式下該端的內(nèi)部光耦的通、斷被解釋為電機運行的兩個方向，方向信號的改變將使電機運行的方向發(fā)生變化，該端的懸空被等效認為輸入高電平。要注意一點是，應確保方向信號領先脈沖信號輸入至少10μs建立，從而避免驅(qū)動器對脈沖信號的錯誤響應。當不需換向時，方向信號端可懸空。雙脈沖模式下本端口接收反轉(zhuǎn)脈沖，接口邏輯要求與脈沖輸入端口一致。 脫機信號輸入：內(nèi)置光耦導通時電機相電流將被切斷，轉(zhuǎn)子處于自由狀態(tài)（脫機狀態(tài)）。當不需用此功能時，脫機信號端可懸空。 典型接線圖 輸入接口電路 外形尺寸圖 注意：驅(qū)動器安裝時應保證設備的通風良好，并定期檢查散熱風扇運轉(zhuǎn)是否正常；機柜內(nèi)有多個驅(qū)動器并列使用時要保證相互之間的距離不小于5CM。 第五章 電氣控制系統(tǒng) 5.1 控制面板 控制面板是整個設計的核心部分，它主要有開關、按鈕和一些照明燈組成，具體結(jié)構(gòu)如圖5.1 圖5.1 5.2 電氣元件布置圖 圖5.2 5.3 電氣元件接線圖 見附圖1 5.4 控制程序 見附圖2 5.5 電器元件清單 見附表1 5.6 傳感器 本設計中我們主要使用了兩種傳感器，一是光電傳感器，二是顏色分辨?zhèn)鞲衅鳌? 光電傳感器是指能夠?qū)⒖梢姽廪D(zhuǎn)換成某種電量的傳感器。光電傳感器是通過把光強度的變化轉(zhuǎn)換成電信號的變化來實現(xiàn)控制的。光電傳感器在一般情況下，有三部分構(gòu)成，它們分為：發(fā)送器、接收器和檢測電路。 光電傳感器主要參數(shù)： 尺寸、傳感模式、傳感范圍、安裝方式、輸出、工作模式、工作電壓、光源、連接方式、封裝材料、特殊功能包括：可處理高速和/或高溫、邏輯控制、可計算機編程、網(wǎng)絡兼容性。 顏色辨別傳感器為檢測顏色專用傳感器；通過存儲轉(zhuǎn)換開關實現(xiàn)三色選擇；根據(jù)色素鑒別顏色，微小色差即可判別；使用方便快捷。 第六章 系統(tǒng)安裝與調(diào)試 1.立柱安裝時要注意立柱與底板的垂直度，利用角鐵作為固定元件。 2.電磁閥在安裝時請注意氣體流動的方向及接管牙型是否正確，適用介質(zhì)必須經(jīng)過40um濾芯過濾。特別注意電壓和頻率是否符合技術(shù)要求，整機調(diào)試時，建議先用手動裝置調(diào)試，然后再通電調(diào)試。連接管路時，注意止瀉帶不可超過牙端面，并注意清楚管路接頭內(nèi)的粉塵贓物。 3.氣動二聯(lián)件組裝時，應注意氣源方向，不可違反氣源方向使用。壓力計裝置時需使用扳手鎖緊，不可用手把壓力計之穀鎖緊，應避免壓力計損壞，配管時，裝配扭力應按照規(guī)范使用，不可超過范圍使用，避免產(chǎn)品損壞。 4.調(diào)壓閥二次壓力設定范圍請以一次壓力之85％一下使用，壓力設定及壓力調(diào)整性能較佳，調(diào)壓器的旋轉(zhuǎn)鈕，必須于旋轉(zhuǎn)前拉出后旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)調(diào)壓順時針為調(diào)升壓力，反時針為調(diào)降壓力，操作完成時壓入旋轉(zhuǎn)鈕，知之固定；旋轉(zhuǎn)至最大值，不可再強力扭轉(zhuǎn)或用工具旋轉(zhuǎn)，避免產(chǎn)品損壞。 5.氣缸配管前，必須清除管內(nèi)雜物，防止雜物進入氣缸內(nèi)。氣缸使用介質(zhì)應經(jīng)過40um以上濾芯過濾方可使用。在低溫環(huán)境下，應采取抗凍措施，防止系統(tǒng)中的水分凍結(jié)。由于工作中負載有變化，應選用輸出力充裕的氣缸，在高溫條件下，應選用相應的耐高溫氣缸。 第七章 畢業(yè)設計小結(jié) 此次畢業(yè)設計是我們從大學畢業(yè)生走向未來社會實踐參加工作重要的一步。是綜合運用所學知識進行設計實踐的環(huán)節(jié)，為對我們在生產(chǎn)實際中進行調(diào)查研究的能力、觀察問題、分析問題能力的培養(yǎng)至關重要。通過畢業(yè)設計的鍛煉，我們運用所學知識的能力、解決問題的能力、創(chuàng)新設計的能力都得到了很好的鍛煉和加強。 從最初的選題，開題到計算、繪圖直到完成設計。其間，查找資料，老師指導，與同學交流，反復修改圖紙，每一個過程都是對自己能力的一次檢驗和充實。 通過這次實踐，不僅使我學到了不少新知識和研究方法，完善了知識結(jié)構(gòu)，它使我在大學里所學的基礎理論知識、專業(yè)技術(shù)知識得到了融會貫通。通過做水平刮板輸送設備，使我增強了解決實際生產(chǎn)問題的能力，讓我深刻認識到了理論與實踐相結(jié)合的重要性，而且使我了解了氣動設備的用途及工作原理，熟悉了機械設備的設計步驟，鍛煉了工程設計實踐能力，培養(yǎng)了自己獨立設計能力。這次畢業(yè)設計不僅使我對所設計的設備有了更深的了解，還使我學到了許多在書本上學不到的東西，此次業(yè)設計是對我專業(yè)知識和專業(yè)基礎知識一次實際檢驗和鞏固，同時也是走向工作崗位前的一次熱身。以前在學習理論課、基礎課的時候，自己不十分注意理論聯(lián)系實際，眼高手底，忽略了很多問題。通過畢業(yè)設計使我認識到只有把所學知識運用到實踐中去才能發(fā)揮知識的最大魅力。畢業(yè)設計運用到了以前所學基礎理論知識和專業(yè)知識，使得我們對自己所欠缺的部分得到了補充，因此畢業(yè)設計也是對以前所學知識的總結(jié)。 在這次畢業(yè)設計中我收獲很多，比如學會了查找相關資料相關標準，分析數(shù)據(jù)，提高了自己的繪圖能力，懂得了許多經(jīng)驗公式的獲得是前人不懈努力的結(jié)果。同時，仍有很多課題需要后輩去努力去完善。 但是畢業(yè)設計也暴露出自己專業(yè)基礎的很多不足之處。比如缺乏綜合應用專業(yè)知識的能力，對材料的不了解；還有在繪制圖紙的過程中對軟件的熟悉度，等等。通過這樣一次的經(jīng)歷我對自己所缺乏的與學到的都有了很深刻的了解。 雖然馬上要畢業(yè)了，但是自己的求學之路還很長，以后更應該在工作中學習，努力使自己成為一個對社會有所貢獻的人，為中國機械產(chǎn)業(yè)添上自己的微薄之力。 23