母線槽技術參數(shù)檢測線運動機構(gòu)控制系統(tǒng)設計

母線槽技術參數(shù)檢測線運動機構(gòu)控制系統(tǒng)設計,母線槽,技術參數(shù),檢測,運動,機構(gòu),控制系統(tǒng),設計 南 京 工 程 學 院 畢業(yè)設計說明書(論文) 作 者： 學 號： 系 部： 自動化 專 業(yè)： 自動化(數(shù)控技術應用) 題 目： 母線槽技術參數(shù)檢測 線運動機構(gòu)控制系統(tǒng)設計 指導者： 評閱者： 2006年 06 月 南 京 畢業(yè)設計說明書（論文）中文摘要 本文介紹了母線槽技術參數(shù)自動檢測線運動機構(gòu)控制中氣壓系統(tǒng)的設計、步進電機驅(qū)動電路的設計及控制信號接口電路設計。 本設計中設計了八只氣缸的控制回路，計算了氣缸及輔助元件的相關尺寸，選擇了控制回路中的各種氣壓元件，并設計了一只氣缸結(jié)構(gòu)。 本設計中還設計了與運動控制系統(tǒng)相配的用于步進電機的驅(qū)動電路。該電路選擇89C2051作為環(huán)形分配器，具有電路簡單，柔性好的特點。功率器件選用VMOS管，設計成恒流斬波電路，保持電機繞組電流恒定。設計的驅(qū)動電路簡單，可靠性高。 關鍵詞：母線槽 氣壓系統(tǒng) 步進電機 電路設計 南京工程學院畢業(yè)設計說明書（論文） 畢業(yè)設計說明書（論文）外文摘要 Title the design of the pneumatic system in the line motion control of examining the bus duct technique parameter automatically Abstract This 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 錄 前 言 1 第一章 概述 2 1.1檢測技術的現(xiàn)狀與發(fā)展 2 1.2母線槽簡介 3 1.3檢測內(nèi)容 5 1.4檢測系統(tǒng)總控制方案 6 第二章 氣壓傳動系統(tǒng)設計與計算 10 2.1氣壓傳動控制對象 10 2.2選擇傳動和控制方案 10 2.3總氣壓傳動回路系統(tǒng)設計 11 2.3.1選擇總氣壓傳動回路的控制方式 11 2.3.2總氣壓傳動控制回路設計 11 2.3.3繪制總氣壓傳動回路 14 2.4測量頭動作控制氣壓傳動回路設計與計算 14 2.4.1回路設計 14 2.4.2回路計算 15 2.4.3元件選擇 17 2.5檢測臺側(cè)向定位裝置氣壓傳動回路設計與計算 18 2.5.1 回路設計 18 2.5.2回路計算 18 2.5.3元件的選擇 20 2.6檢測臺與包裝臺縱向定位裝置氣壓傳動回路設計與計算 21 2.6.1回路設計 21 2.6.2回路計算 21 2.6.3元件選擇 22 2.7包裝臺升降機構(gòu)氣壓傳動回路設計與計算 23 2.7.1回路設計 23 2.7.2回路計算 24 2.7.3元件選擇 26 2.8氣缸設計 27 第三章 電路設計 28 3.1步進電機驅(qū)動電路設計 28 3.1.1步進電機相序分配電路 29 3.1.2步進電機驅(qū)動電路 29 3.2控制信號接口電路設計 30 3.2.1電磁換向閥控制信號輸出接口電路設計 30 3.2.2壓力繼電器控制信號輸入接口電路設計 33 第四章 結(jié) 論 34 致 謝 35 參考文獻 36 附 錄 37 前 言 母線槽的主要技術參數(shù)是指絕緣強度和導線電阻。這兩個技術參數(shù)的檢測，目前在國內(nèi)還是由人工完成，其自動檢測技術在國內(nèi)還是個空白。隨著社會的發(fā)展，人工檢測技術遠遠不能滿足社會對生產(chǎn)率的要求，采用自動檢測技術將會大大提高企業(yè)的生產(chǎn)率，減少人員的投入，將會給企業(yè)帶來廣闊的市場前景和顯著的社會效益。 本人的課題是母線槽技術參數(shù)自動檢測線運動機構(gòu)控制系統(tǒng)氣壓傳動設計。課題來源是系工程實驗室項目。前三周，在老師的指導下，通過在網(wǎng)上和圖書館查閱并收集了了大量的有關于氣壓傳動系統(tǒng)設計與電路設計的相關資料，我對課題的背景及相關知識有了初步的了解。后兩周時間是擬定方案和修改方案。最后十一周時間是進行氣壓傳動系統(tǒng)的設計以及論文的撰寫。 本論文共分四章。主要描述了檢測技術的現(xiàn)狀與發(fā)展，母線槽簡介，檢測內(nèi)容及要求，檢測系統(tǒng)總控制方案，氣壓傳動系統(tǒng)設計與計算，電路設計等。本論文各章既有聯(lián)系，又有一定的獨立性。 我和朱靜同學的課題是母線槽技術參數(shù)自動檢測線運動機構(gòu)控制系統(tǒng)，朱靜同學負責的是運動機構(gòu)控制系統(tǒng)的控制電路部分，我負責的是運動機構(gòu)控制系統(tǒng)的氣壓傳動部分。在做畢業(yè)設計的這段時間里，我和朱靜同學互相配合，分工合作，共同完成了各自的任務。 第一章 概 述 1.1 檢測技術的現(xiàn)狀與發(fā)展 在人類的各項生產(chǎn)活動和科學實驗中，為了了解和掌握整個過程的進程的進展及其最后結(jié)果，經(jīng)常需要對各種基本參數(shù)或物理量進行檢查和測量，從而獲得必要的信息，作為分析判斷和決策的依據(jù)，可以說檢測技術是人們?yōu)榱藢Ρ粰z測對象所包含的信息進行定性的了解和定量的掌握所采取的一系列技術措施。隨著人類社會進入信息時代，以信息的獲取、轉(zhuǎn)換、顯示和處理為主要內(nèi)容的檢測技術已經(jīng)發(fā)展成為一門完整的技術科學，在促進生產(chǎn)發(fā)展和科技進步的廣闊內(nèi)發(fā)揮著重要的作用。 檢測技術在目前領域的現(xiàn)狀： 1）檢測技術是產(chǎn)品檢驗和質(zhì)量控制的重要手段。借助于檢測工具對產(chǎn)品進行質(zhì)量評價是人們十分熟悉的。這是檢測技術重要的應用領域。但傳統(tǒng)的檢測工具只能將產(chǎn)品區(qū)分為合格品和廢品，起到產(chǎn)品驗收和廢品剔出的作用。這種被動檢測方法，對廢品的出現(xiàn)的并沒有預先防止的能力。在傳統(tǒng)檢測技術基礎發(fā)展起來的主動檢測技術或稱之為在線檢測技術，使檢測和生產(chǎn)加工同時進行，及時地用檢測結(jié)果對生產(chǎn)工程主動地進行控制，使之適應生產(chǎn)條件的變化或自動地調(diào)整到最佳狀態(tài)。這樣檢測的作用已經(jīng)不只是單純的檢查產(chǎn)品的最終結(jié)果而且要過問和干預造成這些結(jié)果的原因，從而進入質(zhì)量控制的領域。 2）檢測技術在大型設備安全經(jīng)濟運行監(jiān)測中得到廣泛應用。電力、石油、化工、機械等行業(yè)的一些大型設備通常在高溫、高壓、高速和大功率狀態(tài)下運用，保證這些關鍵設備安全運行在國民經(jīng)濟中具有重大意義。為此，通常設置故障監(jiān)測系統(tǒng)以對溫度、壓力、流量、轉(zhuǎn)速、振動和噪聲等多種參數(shù)進行長期動態(tài)監(jiān)測，以便及時發(fā)現(xiàn)異常情況，加強故障預防，達到早期診斷的目的。這樣做可以避免嚴重的突發(fā)事故，保證設備和人員安全，提高檢修質(zhì)量。另外，在日常運行中，這種連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)可以及時發(fā)現(xiàn)設備故障前兆，采取預防性檢修。隨著計算機技術的發(fā)展，這種監(jiān)測系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展到故障自診斷并自動報警或采取相應的對策。 3）檢測技術和裝置是自動化系統(tǒng)中不可缺少的組成部分。在實現(xiàn)自動化的工程中，信息的獲取與轉(zhuǎn)換是極其重要的組成環(huán)節(jié)，只有精確及時地將被控對象的各項參數(shù)檢測出來并轉(zhuǎn)換成易于傳送和處理地信號，整個系統(tǒng)才能正常地工作。因此自動檢測與轉(zhuǎn)換是自動化技術中不可少的組成部分。 當前檢測技術的發(fā)展趨勢大致有以下幾個方面： 1）傳感器水平的提高。采用新材料、新工藝使傳感器的性能進一步提高，可實現(xiàn)傳感器的微型化和集成化。此外，采用計算機技術，使傳感器的數(shù)據(jù)處理能力提高，提高傳感器的智能水平。 2）檢測方法的推進。隨著光電、超生波、微波、射線等技術的發(fā)展，使得非接觸檢測技術得到發(fā)展。隨著光纖、光放大器、濾波器等光元件的發(fā)展，使信號的傳輸與處理不再局限于電信號，出現(xiàn)采用光的檢測方法。此外，還有多參量復合檢測，主動檢測等技術均有發(fā)展。 3）檢測系統(tǒng)的智能化。以計算機為中心的智能化的檢測系統(tǒng)能夠測量多種參量，多有電氣量，又有非電氣量；具有多個輸入通道，可進行多點測量；能夠快速進行動態(tài)在線實時測量，能夠?qū)崿F(xiàn)快速進行信號分析處理，排除噪聲干擾、消除偶然誤差、修正系統(tǒng)誤差，從而實現(xiàn)檢測結(jié)果的高準確度以及對被測信號的高分辨能力。 1.2母線槽簡介 80年代以前，高層建筑中的供電主干線主要采用可靠性較好的普通電纜，電纜在電氣豎井內(nèi)沿墻壁用支架或電纜橋架敷設。電纜作為供電主干線比裸導線、裸排要安全可靠得多，但載流量受到限制，電纜截面不可能造得很大（最大只能做到），而且電纜太粗，現(xiàn)場施工難度大。80年代中后期，城市發(fā)展迅速，高層、超高層建筑大批建造，建筑物的用電負荷急劇增加，電纜作為供電主干線的局限性越來越突出，特別是現(xiàn)場制作電纜分支接頭技術難度很大，急需一種容量大、分支方便的供電主干線取而代之。母線槽以其結(jié)構(gòu)緊湊、通用性互換性強、傳送功率大、電壓降小、電能損耗小、絕緣性能高、防火性能及抗短路性能好等優(yōu)點，逐步取代傳統(tǒng)的電纜—電纜橋架配電方式，成為大型或高層建筑配電方式的主流，深受工程技術人員及用戶青睞。 母線槽的種類有封閉式母線槽（簡稱母線槽）、空氣式插接母線槽（BMC）、密集絕緣插接母線槽（CMC）、高強度封閉式母線槽（CFW）、插接式母線槽。 封閉式母線槽（簡稱母線槽）是由金屬板（鋼板或鋁板）為保護外殼、導電排、絕緣材料及有關附件組成的母線系統(tǒng)。它可制成每隔一段距離設有插接分線盒的插接型封閉母線，也可制成中間不帶分線盒的饋電型封閉式母線。在高層建筑的供電系統(tǒng)中，動力和照明線路往往分開設置，母線槽作為供電主干線在電氣豎井內(nèi)沿墻垂直安裝一趟或多趟。按用途一趟母線槽一般由始端母線槽、直通母線槽（分帶插孔和不帶插孔兩種）、L型垂直（水平）彎通母線、Z型垂直（水平）偏置母線、T型垂直（水平）三通母線、X型垂直（水平）四通母線、變?nèi)菽妇€槽、膨脹母線槽、終端封頭、終端接線箱、插接箱、母線槽有關附件及緊固裝置等組成。母線槽按絕緣方式可分為空氣式插接母線槽、密集絕緣插接母線槽和高強度插接母線槽三種。 空氣式插接母線槽（BMC）。由于母線之間接頭用銅片軟接過渡，在南方天氣潮濕，接頭之間容易產(chǎn)生氧化，形成接頭與母線接觸不良，使觸頭容易發(fā)熱，故在南方極少使用。并且接頭之間體積過大，水平母線段尺寸不一致，外形不夠美觀。 密集絕緣插接母線槽（CMC）。密集絕緣插接母線槽防潮、散熱效果較差。在防潮方面，母線在施工時，容易受潮及滲水，造成相間絕緣電阻下降。母線的散熱主要靠外殼，由于線與線之間緊湊排列安裝，L2、L3相熱能散發(fā)緩慢，形成母線槽溫升偏高。密集絕緣插接母線槽受外殼板材限制，只能生產(chǎn)不大于3m的水平段。由于母線相間氣隙小，母線通過大電流時，產(chǎn)生強大的電動力，使磁振蕩頻率形成疊加狀態(tài)，造成過大的噪聲。 高強度封閉式母線槽（CFW）。其工藝制造不受板材限制，外殼做成瓦溝形式，使母線機械強度增加，母線水平段可生產(chǎn)至13m長。由于外殼做成瓦溝形式，坑溝位置有意將母線分隔固定，母線之間有18mm的間距，線間通風良好，使母線槽的防潮和散熱功能有明顯的提高，比較適應南方氣候。 插接式母線槽。插接式母線槽屬樹干式系統(tǒng)，具有體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、運行可靠、傳輸電流大、便于分接饋電、維護方便、能耗小、動熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點，在高層建筑中得到廣泛應用。 插接式母線槽是專供交流50Hz、額定電壓380V、額定電流250-3150A的三相四線制和三相五線制配電系統(tǒng)傳輸電能之用。適用于車間、老企業(yè)改造、實驗樓、高層建筑等多種場合。與傳統(tǒng)的電纜配電方式比較，具有體積小、輸送電流大、安全可靠、拆裝方便、基建與配電施工互不相擾，一次投資可反復使用等優(yōu)點，是一種理想的配電產(chǎn)品。如圖1-1所示。 1.3 檢測內(nèi)容 圖1-1 插接式母線槽 母線槽內(nèi)部一般用銅片作為導體。本次設計的母線槽技術參數(shù)檢測控制機就是控制檢測裝置檢測母線槽內(nèi)每一導電銅片的電阻的檢測及導電銅片之間的絕緣強度。銅片的電阻是關乎母線槽導電能力的重要因素。電阻越大，母線槽在電傳輸過程中消耗就會越大，傳輸?shù)男示蜁降?。母線槽作為導線，知道其內(nèi)部導電體的電阻是非常必要的。而母線槽內(nèi)部導電體之間的絕緣填充物的絕緣強度則是影響安全性的重要因素。但是并不是說母線槽內(nèi)導電體的導電能力越小越好，絕緣填充物的絕緣強度越大越好。由于受到成本因素的限制，母線槽制造商必須制造出適合不同場合應用的母線槽，這就需要準確知道母線槽的兩個參數(shù)指標。絕緣強度和電阻的檢測過程如圖1－2所示。 圖1－2 絕緣強度和電阻檢測示意圖 a）檢測絕緣強度b) 檢測電阻 1-檢測頭；2－氣缸；3－母線槽 當連接檢測絕緣強度的檢測儀時，下位機控制兩檢測頭移動檢測并將檢測結(jié)果發(fā)送給上位機（PC）；當連接檢測電阻的微歐計時，兩檢測頭移動檢測并將檢測結(jié)果發(fā)送給上位機（PC）。 1.4 檢測系統(tǒng)總控制方案 本次設計中所設計出的母線槽技術參數(shù)檢測控制機系統(tǒng)總的工作過程是：上位機發(fā)送啟動信號，下位機開始工作。下位機控制檢測臺傳送裝置和氣壓傳動定位機構(gòu)傳送和定位母線槽。之后，下位機通過運動機構(gòu)控制檢測系統(tǒng)檢測導電片的電阻及導電片與導電片之間的絕緣強度，并把檢測結(jié)果傳送給上位機。上位機接收到檢測完畢的信號后，根據(jù)檢測結(jié)果判斷母線槽是否合格，若是合格產(chǎn)品，則發(fā)送信號給打印機，打印機打印出所檢測的母線槽的條碼。隨后，上位機接發(fā)送信號給貼標機，并控制貼標機把打印出來的條碼貼到母線槽上。貼標機貼標完畢后發(fā)送信號給上位機，上位機接著發(fā)送信號給下位機，由下位機控制完成對母線槽進行包裝。母線槽技術參數(shù)自動檢測系統(tǒng)總的工作過程如圖1-3所示。 打印機 上位機（PC） 貼標機 運動機構(gòu)控制系統(tǒng)（或稱下位機） 測試系統(tǒng) 母線槽 包裝機構(gòu) 定位機構(gòu) 檢測臺 母線槽 輔助動作控制電路 輔助動作執(zhí)行機構(gòu)（氣壓傳動） 功率放大系統(tǒng) 運動驅(qū)動機構(gòu) 圖1-3母線槽技術參數(shù)自動檢測系統(tǒng)組成框圖 我在本次設計中所負責的是下位機的氣壓傳動部分。下位機的主要工作是對母線槽內(nèi)每一片導電材料的電阻的檢測以及導電材料之間的絕緣強度的檢測。下面具體描述下位機的工作過程： 當檢測平臺傳送電機啟動時，檢測臺縱向定位缸升起。當檢測縱向母線槽到位時，檢測平臺傳送電機停止。左右端側(cè)向定位缸啟動，當左右端側(cè)向定位缸到位時，分別連接檢測絕緣強度的檢測儀和檢測電阻的微歐計，并將結(jié)果送給上位機。最后進行對母線槽的貼標和包裝。檢測及包裝臺示意圖如圖1-4所示。下位機的控制流程圖如圖1－5所示。 圖1-4 檢測及包裝臺示意圖 1-檢測平臺； 2-母線槽； 3-檢測臺縱向定位缸； 4-檢測平臺移送電機； 5-包裝平臺； 6-包裝臺縱向定位缸； 7、9-母線槽包裝上升缸； 8-包裝臺移送電機； 10、27-縱向到位檢測傳感器； 11、26-左右端側(cè)向定位滑臺； 12、25-左右端測量頭驅(qū)動氣缸； 13、24-X軸及U軸滑臺； 14、23-X軸及U軸步進電機； 15、22-左右端側(cè)向定位缸； 16、21-左右端垂直升降臺； 17、19-Y軸及V軸步進電機； 18、20-左右端移動立柱 檢測平臺移送電機啟動 檢測臺縱向定位缸升起 檢測平臺移送電機停止 左端側(cè)向定位缸啟動 右端側(cè)向定位缸啟動 連接絕緣強度檢測儀 兩檢測頭移動檢測并將檢測結(jié)果發(fā)送給上位機 檢測完后回起點 連接檢測電阻的微歐計 兩檢測頭移動檢測并將檢測結(jié)果發(fā)送給上位機 開始 接下一頁 Y 左、右端側(cè)向定位缸到位？ 母線槽縱向到位？ N N Y 兩個檢測頭回原點 左右端側(cè)向定位缸退回 檢測臺縱向定位缸退回 檢測平臺移送電機啟動 包裝臺移送電機啟動 包裝臺縱向定位缸升起 母線槽離開檢測平臺后檢測平臺移送電機停轉(zhuǎn) 母線槽到達包裝平臺后包裝臺移送電機停轉(zhuǎn) 發(fā)信給上位機啟動貼標機貼標 貼標結(jié)束后，母線槽包裝上升氣缸升起 延時，包裝 包裝臺縱向定位缸退回 母線槽包裝上升缸退回 結(jié) 束 接上一頁 圖1-5 下位機的控制過程 第二章 氣壓傳動系統(tǒng)設計與計算 2.1氣壓傳動控制對象 本設計共有八只汽缸控制。其中兩只汽缸控制母線槽兩端測量頭的伸縮；兩只汽缸控制測量頭橫向定位；兩只汽缸控制母線槽長度方向定位；兩只汽缸控制母線槽升降（升起后對母線槽兩端進行包裝）。 2.2 選擇傳動和控制方案 正確選用傳動和控制方案是系統(tǒng)設計的關鍵，不僅在技術上合理適用，經(jīng)濟上也會取得巨大的效益。根據(jù)表2-1氣動、液壓、電-氣傳動和控制方式的比較后，本設計采用的是氣動方案。 表2-1 各種傳動和控制方式特性比較 氣 動 液 壓 電-氣 傳動系統(tǒng)輸出部分 中等輸出力，可高速動作輸出力密度中等 直線、回轉(zhuǎn)、振動 輸出力大 輸出密度大 直線、回轉(zhuǎn)、擺動 輸出力范圍廣 輸出力密度小 主要產(chǎn)生回轉(zhuǎn)運動 動力源 空氣壓縮源 液壓源 電源設備 效 率 壓縮機和氣缸效率低 油泵和執(zhí)行元件效率中等 效率高 控制性能 因壓縮性使位置控制受負載變動的影響 力控制容易 因液壓有較高的剛性故控制性好 位置速度容易控制 在中小輸出力時精密控制，大輸出力時響應慢 位置、速度控制容易 運算部分 采用邏輯元件進行小規(guī)模運算 回路運算機能差 可進行大規(guī)模各種運算 （續(xù)） 氣 動 液 壓 電-氣 傳送部分 可用配管進行動力和低速信號傳送 不要回氣管 傳送距離在百米以內(nèi) 用配管進行動力傳送 不可遠距離傳送 可用配線進行動力和信號傳送且無滯后 可遠距離傳送 防火、防爆性 儲氣罐須注意超壓爆炸外，無其他危險 一般液壓油會產(chǎn)生可燃性氣體，注意防火 因火化會造成事故要注意防火防爆 維修管理 空氣泄漏不會引起污染；壓縮機要管理 油泄漏易引起污染；故對油要進行管理 漏電危險性大 要有專人管理 溫 度 使用溫度范圍廣 油溫需要一個合適范圍 一般電動機不可高溫使用 電磁場影響 不影響性能 不影響性能 可能引起誤操作 噪 聲 壓縮機及排氣噪聲大 油泵噪聲較大 噪聲大 2.3總氣壓傳動回路系統(tǒng)設計 2.3.1 選擇總氣壓傳動回路的控制方式 常用的總氣壓傳動回路中執(zhí)行元件控制方式有氣壓控制、電磁控制、人力控制和機械控制四類。 本設計采用電磁控制方式。這種方式利用電磁線圈通電時，靜磁鐵對動磁鐵產(chǎn)生電磁吸力使電磁閥切換以改變氣流方向。這種電磁控制方式易于實現(xiàn)電－氣聯(lián)合控制，能實現(xiàn)遠距離操作，在工程上得到廣泛的應用。 2.3.2總氣壓傳動控制回路設計 1.選擇執(zhí)行機構(gòu) 氣動執(zhí)行元件是以壓縮空氣為工作介質(zhì)，將氣體能量轉(zhuǎn)化成機械能的能量轉(zhuǎn)化裝置。執(zhí)行元件分為實現(xiàn)直線運動的氣壓缸和實現(xiàn)回轉(zhuǎn)和擺動運動的氣動馬達兩類。 氣缸按結(jié)構(gòu)特征分類如下： 單作用 氣缸 活塞式 膜片式 無活塞式—仿生氣動“肌腱” 仿生 單活塞 雙活塞 有活塞桿 無活塞桿 單出桿 雙出桿 雙作用 單作用 雙作用 無桿氣缸 磁性氣缸 繩索氣缸 串聯(lián) 并聯(lián) 多位氣缸 增力氣缸 單出桿 雙出桿 平膜片 滾動膜片 皮囊 本系統(tǒng)完成的進給運動要求直線往復運動，選擇單活塞雙作用氣缸作為執(zhí)行機構(gòu)。 所謂單活塞桿氣缸就是在活塞的一端有活塞桿，活塞兩側(cè)承受的氣壓作用面積不等，因而活塞桿伸出的速度小于活塞桿退回的速度，活塞桿伸出時的推力大于活塞桿退回時的拉力。所謂雙活塞桿氣缸是在活塞的兩端都有活塞桿，兩側(cè)承受的氣壓作用面積相等，因而活塞桿伸出的速度等于活塞桿退回的速度，活塞桿伸出時的推力等于活塞桿退回時的拉力。 你 所謂雙作用氣缸就是由兩側(cè)供氣口交替供給氣壓 使活塞作往復運動。所謂單作用氣缸就是由一側(cè)供氣 口供給氣壓驅(qū)動活塞運動，借助彈簧力、外力或自重 圖2-1 單活塞桿雙作 用氣缸 等作用返回。圖2-1所示為單活塞桿雙作用氣缸的職 能符號。 2.選擇控制元件 控制元件是用來調(diào)節(jié)和控制壓縮空氣的壓力、流量和流動方向，以便使執(zhí)行機構(gòu)按要求的程序和性能工作?？刂圃譃閴毫刂崎y、方向控制閥、流量控制閥和邏輯元件。 （1）壓力控制閥 壓力控制閥可分為減壓閥、溢流閥和順序閥。為了使氣源裝置內(nèi)的壓力氣體減壓到每套裝置實際需要的壓力，我們系統(tǒng)中采用了減壓閥。減壓閥的特點是將較高的輸入壓力調(diào)到規(guī)定的輸出壓力，并能保持輸出壓力穩(wěn)定，不受空氣流量變化及氣源壓力波動的影響。 減壓閥調(diào)壓方式有直動式和先導式兩種。在減壓閥調(diào)壓方式的選擇上，我們選擇了直動式調(diào)壓閥。所謂直動式就是借助彈簧力 直接操作的調(diào)壓方式，這種方式適合減壓閥直徑小于 ，輸出壓力在范圍內(nèi)。所謂先導 圖2-2 減壓閥 式就是用預先調(diào)整好的氣壓來代替直動式調(diào)壓彈簧進 行調(diào)壓。圖2-2所示為減壓閥的職能符號。 （2）方向控制閥 方向控制閥可分為單向閥和換向閥兩種。為了使氣流只沿著一個方向流動，我們設計的系統(tǒng)中采用了單向閥。單向閥的特點是只允許氣流在一個方向流動，而在相反的方向上完全關閉。圖2-3所示為單向閥的職能符號。 為了達到快速進給與退回的要求，我們設計的系 圖2-3 單向閥 統(tǒng)中采用二位四通換向閥。換向閥的特點是當換向閥 的電磁鐵通電吸合與斷電釋放時，直接推動閥芯控制 氣流方向。電磁閥按操縱方法，有直動式和先導式。 我們設計的系統(tǒng)選擇直動式操縱方法控制電磁閥。二 圖2-4 二位四通換向閥 位四通換向閥是電氣系統(tǒng)與氣壓系統(tǒng)之間的信號的轉(zhuǎn) 換元件。圖2-4所示為二位四通換向閥的職能符號。 （3）流量控制閥 流量控制閥可分為單向節(jié)流閥、先導式速度控制閥、行程節(jié)流閥和排氣節(jié)流閥。 圖2-5 單向節(jié)流閥 1-節(jié)流閥 2-單向閥 為了能夠調(diào)節(jié)氣缸活塞的移動速度，我們設計的系統(tǒng)中采用了單向節(jié)流閥。圖2-5所示為單向節(jié)流閥的職能符號。當氣流由流動時，經(jīng)節(jié)流閥1節(jié)流； 而反向由流動時，單向閥2打開，不受節(jié)流閥 的影響。 3.選擇氣壓發(fā)生裝置與輔助元件 圖2-6 氣壓發(fā)生裝置 與輔助元件 1-霧化器 2-氣源 氣壓發(fā)生裝置即能源元件，它是獲得壓縮空氣的裝置，其主體部分是空氣壓縮機，它將原動機供給的機械能轉(zhuǎn)化成氣體的壓力能。本氣壓傳動系統(tǒng)的壓縮空氣是由工廠空壓站提供的，不需要另外設計氣壓發(fā)生裝置。由于氣壓系統(tǒng)應用的各種氣動元件，例如氣閥、氣缸等。其可動部分需要潤 如果沒有潤滑劑潤滑，就會導致摩擦力增大，密封線圈 很快被磨損，造成密封失效，使系統(tǒng)不能正常工作。然而以壓縮氣體為動力的氣動元件都是密封氣室，不能用一般方法去注油，只能以某種方式將潤滑油注入氣流中，帶到需要潤滑的地方，因此采用油霧器。它是一種特殊的注油裝置，它使?jié)櫥挽F化，隨著氣流進入到需要潤滑的部件上，實現(xiàn)潤滑。氣壓發(fā)生裝置與輔助元件的職能符號如圖2-6所示。 2.3.3繪制總氣壓傳動回路 總氣壓回路由八個分氣壓回路組成，如圖2-7所示。 2.4測量頭動作控制氣壓傳動回路設計與計算 2.4.1回路設計 兩個測量頭動作控制氣壓傳動回路是完全相同的，圖2－8所示是其中一個測量頭的動作控制氣壓傳動回路。 1 2 3 4 5 6 7 8 圖2-7 總氣壓回路 1、2－測量頭動作控制氣壓傳動回路；3、4－測量頭橫向定位裝置氣壓傳動回路； 5－測量臺縱向定位裝置氣壓傳動回路；6－包裝臺縱向定位裝置氣壓傳動回路； 7、8－包裝臺升降機構(gòu)氣壓傳動回路 圖2-8 測量頭動作控制氣壓傳動回路 1－氣源；2－霧化器；3－減壓閥；4－單向閥；5－二位四通換向閥； 6－單向節(jié)流閥；7－壓力表；8－氣缸 2.4.2回路計算 1.初選氣壓缸的工作壓力 氣源裝置的壓力。 減壓閥的調(diào)壓范圍分為五檔：；；；；。 氣源裝置的壓力經(jīng)減壓閥減壓后，選擇調(diào)壓范圍為。 設定氣壓缸的壓力。 2.計算氣壓缸的尺寸 氣缸克服的負載主要為摩擦力和測量頭的慣性力。根據(jù)廠方提供的數(shù)據(jù)，負載，取負載。 根據(jù)氣缸的內(nèi)徑公式 按標準取氣缸的內(nèi)徑。 根據(jù)計算活塞桿直徑的經(jīng)驗公式 按標準取活塞桿直徑。 普通單活塞雙作用氣壓缸無桿腔（無活塞桿的腔）的面積（）： 普通單活塞雙作用氣壓缸有桿腔（有活塞桿的腔）的面積（）： 3.求氣壓缸的最大流量 已知檢測頭氣缸活塞桿伸出速度與退回速度分別為和 ，由此得進入無桿腔的流量（）： 進入有桿腔的流量（）： 取最大流量。 4.確定管道內(nèi)徑 根據(jù)氣壓系統(tǒng)管道內(nèi)允許流速推薦值，選取流速() 則根據(jù)管道內(nèi)徑的計算公式 取。 2.4.3元件選擇 （1）選擇氣缸型號 為了使氣缸在行程終點不發(fā)生沖擊，系統(tǒng)采用了緩沖氣缸。緩沖氣缸在阻力載荷且速度不高時，緩沖效果很明顯。對于這個系統(tǒng)來說，氣缸的速度要求不高，因此采用緩沖氣缸，是合理的。 系列氣缸為單活塞桿雙作用可調(diào)雙向緩沖氣缸，具有結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，工作壓力低，反應快，沖擊力小等特點。系列中為普通緩沖氣缸，為無緩沖氣缸，為無緩沖雙向調(diào)速氣缸。根據(jù)系統(tǒng)計算的結(jié)果，選用氣缸型號為，內(nèi)徑為，桿徑為，接管螺紋尺寸為。 （2）選擇管道參數(shù) 當氣缸選定后，可根據(jù)氣缸的供氣口的接管螺紋尺寸查表對應氣缸供氣口的通徑。此通徑即為管道的通徑。根據(jù)氣缸的供氣口的接管螺紋尺寸，查表得氣缸供氣口的通徑是和，選擇氣缸供氣口通徑為，即管道的通徑為。 在氣壓傳動中，常選用的管子有鋼管、銅管、膠管、尼龍管和塑料管等。根據(jù)系統(tǒng)的實際要求，選擇膠管的公稱通徑為，外徑為，最小彎曲半徑為。 （3）選擇單向節(jié)流閥型號 根據(jù)查表，選用單向節(jié)流閥型號為，通徑為，聯(lián)結(jié)螺紋為。 （4）選擇單向閥型號 根據(jù)查表，選用單向閥型號為，公稱通徑為，聯(lián)結(jié)螺紋為。 （5）選擇減壓閥型號 根據(jù)查表，選用減壓閥型號為 ，公稱通徑為，接口螺紋為。 （6）選擇換向閥型號 根據(jù)查表，選用換向閥型號為，二位四通直動滑閥式電磁控制閥，單電控型，公稱通徑為。 （7）選擇油霧器型號 根據(jù)查表，選用油霧器型號為，公稱通徑，接管為，最高工作壓力，起霧流量為。 2.5 檢測臺側(cè)向定位裝置氣壓傳動回路設計與計算 2.5.1回路設計 兩個檢測臺側(cè)向定位裝置氣壓傳動回路是完全相同的，圖2－9是其中一個檢測臺側(cè)向定位裝置氣壓傳動回路。 圖2-9 檢測臺側(cè)向定位裝置氣壓傳動回路 1－氣源；2－霧化器；3－減壓閥；4－單向閥；5－二位四通換向閥；6－單向節(jié)流閥；7-壓力繼電器；8－壓力表；9－氣缸 2.5.2回路計算 1.初選氣壓缸的工作壓力 氣源裝置的壓力 。 減壓閥的調(diào)壓范圍分為五檔：；；；；。 氣源裝置的壓力經(jīng)減壓閥減壓后，選擇調(diào)壓范圍為。 設定氣壓缸的壓力。 2.計算氣壓缸的尺寸 根據(jù)氣壓缸活塞桿受力情況分析，兩活塞桿在橫向上負載之和應該小于母線槽受到的靜摩擦力，保證橫向定位時活塞桿不會因為受力過大而導致母線槽移動影響測量精度。 設定母線槽質(zhì)量，則 取負載。 根據(jù)氣缸的內(nèi)徑的計算公式 按標準取氣缸的內(nèi)徑。 根據(jù)計算活塞桿直徑的經(jīng)驗公式 按標準取活塞桿直徑。 普通單活塞雙作用氣壓缸無桿腔（無活塞桿的腔）的面積（）： 普通單活塞雙作用氣壓缸有桿腔（有活塞桿的腔）的面積（）： 3.求氣壓缸的最大流量 已知側(cè)向定位氣缸活塞桿伸出定位速度與退回速度分別為和，由此得進入無桿腔的流量（）： 進入有桿腔的流量（）： 取最大流量。 4.求管道內(nèi)徑 根據(jù)氣壓系統(tǒng)管道內(nèi)允許流速推薦值，選擇流速() 根據(jù)管道內(nèi)徑的計算公式 取。 2.5.3元件的選擇 （1）選擇氣缸型號 為了使氣缸在行程終點不發(fā)生沖擊，系統(tǒng)采用了緩沖氣缸。緩沖氣缸在阻力載荷且速度不高時，緩沖效果很明顯。對于這個系統(tǒng)來說，氣缸的速度要求不高，因此采用緩沖氣缸，是合理的。 系列氣缸為單活塞桿雙作用可調(diào)雙向緩沖氣缸，具有結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，工作壓力低，反應快，沖擊力小等特點。系列中為普通緩沖氣缸，為無緩沖氣缸，為無緩沖雙向調(diào)速氣缸。根據(jù)系統(tǒng)計算的結(jié)果，選用氣缸為：型號為，內(nèi)徑為，桿徑為，接管螺紋尺寸為。 （2）選擇管道參數(shù) 當氣缸選定后，可根據(jù)氣缸的供氣口的接管螺紋尺寸查表對應氣缸供氣口的通徑。此通徑即為管道的通徑。根據(jù)氣缸的供氣口的接管螺紋尺寸，查表得氣缸供氣口的通徑是和，選擇氣缸供氣口通徑為，即管道的通徑為。 在氣壓傳動中，常選用的管子有鋼管、銅管、膠管、尼龍管和塑料管等。根據(jù)系統(tǒng)的實際要求，選擇鋼管作為管路。鋼管的特點是能承受較高的壓力，價格低廉，但安裝時彎曲半徑不能太小，多用在裝配位置比較方便的地方。常用鋼管是無縫鋼管。 查表得，選擇鋼管公稱通徑為，鋼管外徑為，管接頭連接螺紋，管子壁厚，推薦管道通過流量。 （3）選擇單向節(jié)流閥型號 根據(jù)查表，選擇單向節(jié)流閥型號為，通徑為，聯(lián)結(jié)螺紋為。 （4）選擇單向閥型號 根據(jù)查表，選擇單向閥型號為，公稱通徑，聯(lián)結(jié)螺紋為。 （5）選擇減壓閥型號 根據(jù)查表，選擇減壓閥型號為 ，公稱通徑為，接口螺紋為。 （6）選擇換向閥型號 根據(jù)查表，選用換向閥型號為，二位四通直動滑閥式電磁控制閥，單電控型，公稱通徑為。 （7） 選擇油霧器型號 根據(jù)查表，選用油霧器型號為，公稱通徑，接管為，最高工作壓力，起霧流量為。 （8）選擇壓力繼電器型號 根據(jù)查表，選用壓力繼電器型號為HED 20A 20 2.5 L220。 2.6檢測臺與包裝臺縱向定位裝置氣壓傳動回路設計與計算 2.6.1 回路設計 檢測臺與包裝臺縱向定位裝置氣壓傳動回路是完全相同的，圖2－10是其中檢測臺縱向定位裝置氣壓傳動回路。 圖2-10 檢測臺與包裝臺縱向定位裝置氣壓傳動回路 1－氣源；2－霧化器；3－減壓閥；4－單向閥；5－二位四通換向閥； 6－單向節(jié)流閥；7－壓力表；8－氣缸 2.6.2 回路計算 1.初選氣壓缸的工作壓力 氣源裝置的壓力。 減壓閥的調(diào)壓范圍分為五檔：；；；；。 氣源裝置的壓力經(jīng)減壓閥減壓后，選擇調(diào)壓范圍為。 設定氣壓缸的壓力。 2.計算氣壓缸的尺寸 考慮到氣壓缸活塞克服的負載有活塞、活塞桿、定位擋塊的重力、慣性力及摩擦力。取負載。 根據(jù)氣缸的內(nèi)徑的計算公式 按標準取氣缸的內(nèi)徑。 根據(jù)活塞桿直徑的經(jīng)驗公式 按標準取活塞桿直徑。 普通單活塞雙作用氣壓缸無桿腔（無活塞桿的腔）的面積（）： 普通單活塞雙作用氣壓缸有桿腔（有活塞桿的腔）的面積（）： 3.求氣壓缸的最大流量 已知母線槽縱向定位氣缸活塞桿上升速度與下降速度分別為， ，由此得進入無桿腔的流量（）： 進入有桿腔的流量（）： 取最大流量。 4.求管道內(nèi)徑 根據(jù)氣壓系統(tǒng)管道內(nèi)允許流速推薦值，選擇流速（） 根據(jù)管道內(nèi)徑的計算公式 取。 2.6.3元件選擇 （1）選擇氣缸型號 為了使氣缸在行程終點不發(fā)生沖擊，系統(tǒng)采用了緩沖氣缸。緩沖氣缸在阻力載荷且速度不高時，緩沖效果很明顯。對于這個系統(tǒng)來說，氣缸的速度要求不高，因此采用緩沖氣缸，是合理的。 系列氣缸單活塞桿雙作用可調(diào)雙向緩沖氣缸，具有結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，工作壓力低，反應快，沖擊力小等特點。系列中為普通緩沖氣缸，為無緩沖氣缸，為無緩沖雙向調(diào)速氣缸。根據(jù)系統(tǒng)計算的結(jié)果，選用氣缸型號為，內(nèi)徑為，桿徑為，接管螺紋尺寸為 。 （2）選擇管道參數(shù) 當氣缸選定后，可根據(jù)氣缸的供氣口的接管螺紋尺寸查表對應氣缸供氣口的通徑。此通徑即為管道的通徑。根據(jù)氣缸的供氣口的接管螺紋尺寸，查表得氣缸供氣口的通徑是和，選擇氣缸供氣口通徑為，即管道的通徑為。 在氣壓傳動中，常選用的管子有鋼管、銅管、膠管、尼龍管和塑料管等。根據(jù)系統(tǒng)的實際要求，選擇鋼管作為管路。鋼管的特點是能承受較高的壓力，價格低廉，但安裝時彎曲半徑不能太小，多用在裝配位置比較方便的地方。常用鋼管是無縫鋼管。 查表得，選擇鋼管道公稱通徑為，鋼管外徑為，管接頭連接螺紋，管子壁厚，推薦管道通過流量。 （3）選擇單向節(jié)流閥型號 根據(jù)查表，選擇單向節(jié)流閥型號為：， 通徑為，聯(lián)結(jié)螺紋為。 （4）選擇單向閥型號 根據(jù)查表，選擇單向閥型號為，公稱通徑為，聯(lián)結(jié)螺紋為。 （5）選擇減壓閥型號 根據(jù)查表，選擇減壓閥型號為 ，公稱通徑為，接口螺紋為。 （6）選擇換向閥型號 根據(jù)查表，選擇換向閥型號為，二位四通直動滑閥式電磁控制閥，單電控型，公稱通徑為。 （7）選擇油霧器型號 根據(jù)查表，選擇油霧器型號為，公稱通徑，接管為，最高工作壓力，起霧流量為。 2.7包裝臺升降機構(gòu)氣壓傳動回路設計與計算 2.7.1回路設計 兩個包裝臺升降機構(gòu)氣壓傳動回路是完全相同的，圖2－11是其中一個包裝臺升降機構(gòu)氣壓傳動回路。 圖2-11 包裝臺升降機構(gòu)氣壓傳動回路 1－氣源；2－霧化器；3－減壓閥；4－單向閥；5－二位四通換向閥； 6、7－單向節(jié)流閥；8－壓力表；9－氣缸 2.7.2回路計算 1.初選氣壓缸的工作壓力 氣源裝置的壓力 。 減壓閥的調(diào)壓范圍分為五檔：；；；；。 氣源裝置的壓力經(jīng)減壓閥減壓后，選擇調(diào)壓范圍。 設定氣壓缸的壓力。 2.計算氣壓缸的尺寸 根據(jù)氣壓缸活塞受力情況分析，氣壓缸活塞克服的負載有母線槽重力、摩擦力與受力損失。 設定母線槽質(zhì)量。 根據(jù)氣缸的內(nèi)徑的計算公式 按標準取氣缸的內(nèi)徑。 根據(jù)活塞桿直徑的經(jīng)驗公式 按標準取活塞桿直徑。 普通單活塞雙作用氣壓缸無桿腔（無活塞桿的腔）的面積（）： 普通單活塞雙作用氣壓缸有桿腔（有活塞桿的腔）的面積（）： 3.求氣壓缸的最大流量 已知氣缸活塞桿上升速度與下降速度分別為和，由此得進入無桿腔的流量（）： 進入有桿腔的流量（）： 取最大流量。 4. 求管道內(nèi)徑 根據(jù)氣壓系統(tǒng)管道內(nèi)允許流速推薦值，選擇流速（） 根據(jù)管道內(nèi)徑的計算公式 取。 2.7.3 元件選擇 （1）選擇氣缸型號 為了使氣缸在行程終點不發(fā)生沖擊，系統(tǒng)采用了緩沖氣缸。緩沖氣缸在阻力載荷且速度不高時，緩沖效果很明顯。對于這個系統(tǒng)來說，氣缸的速度要求不高，因此采用緩沖氣缸，是合理的。 系列氣缸為單活塞桿雙作用可調(diào)雙向緩沖氣缸，具有結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，工作壓力低，反應快，沖擊力小等特點。系列中為普通緩沖氣缸，為無緩沖氣缸，為無緩沖雙向調(diào)速氣缸。根據(jù)系統(tǒng)計算的結(jié)果，選用氣缸型號為，內(nèi)徑為，桿徑為，接管螺紋尺寸為。 （2）選擇管道參數(shù) 當氣缸選定后，可根據(jù)氣缸的供氣口的接管螺紋尺寸查表對應氣缸供氣口的通徑。此通徑即為管道的通徑。根據(jù)氣缸的供氣口的接管螺紋尺寸，查表得氣缸供氣口的通徑是，即管道的通徑為。 在氣壓傳動中，常選用的管子有鋼管、銅管、膠管、尼龍管和塑料管等。根據(jù)系統(tǒng)的實際要求，選擇鋼管作為管路。查表得，選擇管道公稱通徑為，鋼管外徑為，管接頭連接螺紋，管子壁厚，推薦管道通過流量。 （3）選擇單向節(jié)流閥型號 根據(jù)查表，選擇單向節(jié)流閥型號為，通徑為，聯(lián)結(jié)螺紋為。 （4）選擇單向閥型號 根據(jù)查表，選擇單向閥型號為，公稱通徑，聯(lián)結(jié)螺紋為。 （5）選擇減壓閥型號 根據(jù)查表，選擇減壓閥型號為 ，公稱通徑為，接口螺紋為。 （6）選擇換向閥型號 根據(jù)查表，選擇換向閥型號為，二位四通直動滑閥式電磁控制閥，單電控型，公稱通徑為。 （7）選擇油霧器型號 根據(jù)查表，選擇油霧器型號為，公稱通徑，接管為，最高工作壓力，起霧流量為。 2.8氣缸設計 單活塞雙作用氣缸由活塞分成兩個腔室，有桿腔（簡稱頭腔或前腔）和無桿腔（簡稱尾腔或后腔）。有活塞桿的稱為有桿腔，無活塞桿的稱為無桿腔。當壓縮空氣進入無桿腔時，壓縮空氣作用在活塞右端面上的力將克服各種反作用力，推動活塞前進，有桿腔內(nèi)的空氣排入大氣，使活塞桿伸出；反之，當壓縮空氣進入有桿腔時，活塞便向右運動，活塞被退回。氣缸無桿腔和有桿腔的交替進氣和排氣，使活塞桿伸出和退回，氣缸實現(xiàn)往復直線運動。 為了減緩運動沖擊，在活塞端部設置緩沖柱塞，在端蓋上開有相應的緩沖柱塞孔，并裝上緩沖節(jié)流閥和緩沖密封圈，組成氣缸的緩沖裝置，當活塞運動接近行程末端，緩沖柱塞進入緩沖柱塞孔，主排氣管通道被堵死，排氣腔內(nèi)的剩余空氣只能通過緩沖節(jié)流閥排出。排氣腔內(nèi)氣體壓力升高，使活塞的運動逐漸減慢，達到緩沖的目的。調(diào)節(jié)緩沖節(jié)流閥開度，可控制活塞的緩沖速度。這種設置緩沖裝置的氣缸稱為緩沖氣缸。設計的氣缸如圖2－12所示。 圖2-12 普通型單活塞雙作用氣缸結(jié)構(gòu) 1-后缸蓋；2-密封圈；3-緩沖密封圈；4-活塞密封圈；5-活塞； 6-緩沖柱塞；7-活塞桿；8-缸筒；9-緩沖節(jié)流閥；10-導向閥； 11-前缸蓋；12-防塵密封圈；13-磁鐵；14-導向環(huán) 第三章 電路設計 3.1步進電機驅(qū)動電路設計 母線槽自動控制系統(tǒng)的運動機構(gòu)是步進電機驅(qū)動的，結(jié)合朱靜同學設計的下位機控制系統(tǒng)設計一個介于步進電機與控制系統(tǒng)的驅(qū)動電路。步進電機的工作方式以轉(zhuǎn)動一個齒距所用的相數(shù)來表示。選定步進電機與控制系統(tǒng)之間的驅(qū)動電路。選定步進電機為五相，工作節(jié)拍為十拍，即AB-ABC-BC-BCD-CD-CDE -DE-DEA-EA-EAB。按上述方式電機通電，步進電機正向轉(zhuǎn)動。反之，如果通電方向與上述方式相反，步進電機反向轉(zhuǎn)動?？梢姡竭M電機的方向控制與內(nèi)部繞組的通電順序有關。步進電機相序分配分軟件環(huán)行分配器和硬件環(huán)行分配器。本設計選擇硬件環(huán)行分配。而功率器件選用電壓型的VMOS管。 步進電機的工作控制框圖如圖3-1所示，在圖中脈沖分配回路產(chǎn)生步進電機工作方式所需的各相脈沖信號，功率放大電路對脈沖分配回路輸出的弱信號進行放大，產(chǎn)生電機工作所需的激磁電流。 圖3-1 步進電機的工作控制框圖 3.1.1 步進電機相序分配電路 選用89C2051作為環(huán)形分配器，電路比較簡單，硬件成本，并且可以根據(jù)應用系統(tǒng)的需要靈活地改變步進電機的控制方式。步進電機作為執(zhí)行單元，能夠快速的啟停、精確的定位。 如圖3-2所示，89C2051的P1.7、P1.6、P1.5、P1.4、P1.3口通過光電耦合器分別與步進電機的E相、D相、C相、B相、A相驅(qū)動電路接口相連接， P3.2口、P3.3口采用第二功能INT0（外部中斷0）、INT1（外部中斷1），接收系統(tǒng)產(chǎn)生的正轉(zhuǎn)（CW）、反轉(zhuǎn)（CCW）脈沖信號。 圖3－2 步進電機相序分配電路 3.1.2 步進電機驅(qū)動電路 驅(qū)動電路的作用主要是將步進脈沖信號經(jīng)功率放大，驅(qū)動步進電機轉(zhuǎn)動。因此，驅(qū)動電路設計的優(yōu)劣，將直接影響到電路性能的可靠性和步進電機的轉(zhuǎn)矩特性，同時也影響到數(shù)控系統(tǒng)的成本。 在目前的驅(qū)動電路中，有相當一部分驅(qū)動電路是采用大功率晶體管驅(qū)動電路。大功率晶體管式一種電流型的器件，存在零點飄移。隨著溫度升高，電流越大，溫度越高，越容易燒壞，價格也較高，電路也較復雜，已開始逐步地淘汰，取而代之的是場效應管。場效應管同晶體管相比，它是一種電壓型控制元件，幾乎沒有柵極電流，輸入電阻很高，抗輻射能力強，熱穩(wěn)定性能好，具有零漂移溫度系數(shù)的工作點，漏極電流不隨溫度變化，噪聲也比晶體管小，已越來越多地用于步進電機驅(qū)動電路。本文研制了一種以VMOS管為功率放大器的步進電機驅(qū)動電路，如圖3-3所示。這種電路同原電路相比，線路簡單，成本低，頻率好，電機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，效率高，力矩大，噪聲小。電路輸出波形如圖3-4所示。 當脈沖信號出現(xiàn)時，接通高壓U2，T1、T2導通，電機繞組電流迅速上升，到達額定值時，經(jīng)電壓比較器，使T1時而截止，時而導通，電流一直被斬在額定值附近。當脈沖信號消失時，T1、T2截止，電機繞組中的反電勢通過D5、C1、D2放電回路泄放，相當于在繞組上加了一負電源，使電流下降速率提高，故該電路電流上升快，下降也快，高頻特性好，電流被恒定在額定值附近，電機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。 3.2控制信號接口電路設計 3.2.1電磁換向閥控制信號輸出接口電路設計 電磁換向閥要求的電壓是24V，而電氣系統(tǒng)所輸出的電壓是5V，這就帶來了一個電壓轉(zhuǎn)換的問題。本系統(tǒng)設計了電磁換向閥控制信號輸出接口電路，如圖3-3所示。 當輸出為低電平，光電耦合器導通，,三極管T導通，中間繼電器得電，KM開關閉合，電磁閥線圈DT得電； 當輸出為高電平，光電耦合器截止，,三極管T截止，中間繼電器失電，KM開關斷開，電磁閥線圈DT失電。 圖3－5中的二極管是起保護電路的作用。當光耦輸入端為高電平時，三極管截止，中間繼電器兩端會有反相的電壓，電流通過二極管和中間繼電器泄放掉，起到了保護電路的作用 圖3-3步進電機驅(qū)動電路 圖3-4斬波恒流驅(qū)動電路輸出波形 圖3－5 電磁換向閥控制信號輸出接口電路 3.2.2壓力繼電器控制信號輸入接口電路設計 當壓力繼電器動作后，開關S閉合，輸入為低電平，光電耦合器導通，輸入便產(chǎn)生一個低電平，給朱靜設計的電路部分發(fā)出信號，從而控制其它動作。 圖3-6 壓力繼電器控制信號輸入接口電路 第四章 結(jié) 論 在這次的畢業(yè)設計里主要做了以下工作： 1.母線槽技術參數(shù)自動檢測線運動機構(gòu)控制氣壓傳動系統(tǒng)設計 2.步進電機驅(qū)動電路設計與控制信號接口電路設計 在母線槽技術參數(shù)自動檢測線運動機構(gòu)控制氣壓傳動系統(tǒng)設計部分，設計了八只氣缸的控制回路，計算了氣缸及輔助元件的相關尺寸，選擇了控制回路中的各種氣壓元件，并設計了一只氣缸結(jié)構(gòu)。通過對CAD的深入學習，掌握了CAD軟件并用CAD軟件繪制了各部分氣壓傳動的回路圖、氣缸的裝配圖。 在步進電機驅(qū)動電路設計以及控制信號接口電路設計這部分，本設計中還設計了與運動機構(gòu)控制系統(tǒng)相配的用于步進電機的驅(qū)動電路。該電路選擇89C2051作為環(huán)形分配器，具有電路簡單，柔性好的特點。功率器件選用VMOS管，設計成恒流斬波電路，保持電機繞組電流恒定。設計的驅(qū)動電路簡單，可靠性高。通過對PROTEL的深入學習，掌握了PROTEL軟件并用PROTEL軟件繪制了步進電機驅(qū)動電路、