滑塊厚度綜合檢測平臺系統(tǒng)總體設計論文

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　空氣調節(jié)機的滑塊厚度精度要求很高，相比傳統(tǒng)的手工測量方法，采用自動檢測系統(tǒng)可極大地降低人的勞動強度，提高檢測效率，并能大大地減少檢測出錯率。根據(jù)滑塊厚度檢測的精度要求及特殊的翻面檢測工序，設計了一套全自動的檢測平臺。文中詳細介紹了檢測平臺的總體設計方案，該綜合檢測平臺分成四大部分：控制平臺分料機構、傳感器、采集系統(tǒng)及控制系統(tǒng)。針

2、對上述四大部分探討了檢測平臺、分料機構及控制系統(tǒng)的功能要求、工作原理、設計方法、實現(xiàn)方法及可行性，并對各分系統(tǒng)的關鍵件進行了選型分析。按課題要求對全系統(tǒng)分別進行了設計、加工、調試，經(jīng)聯(lián)調檢測證明了系統(tǒng)的設計是符合要求的。</p><p>　　關鍵詞：自動檢測平臺 滑塊 厚度 總體設計</p><p><b>　　Abstract</b></p>&

3、lt;p>　　The slipper , which is one of the significant accessory of an air condition , has a great strict requirement in dimensional precision. In order to improve the efficiency, decrease the error effectively and redu

4、ce the intensity of labor, it is important to develop an automatic measuring system to substitute for traditional hand work. According to some particular procedure and the demand for strict precision, this fully-automati

5、c measuring platform was designed. This paper introduces the whole des</p><p>　　Keywords: automatic measuring platform, slipper, thickness, general design </p><p><b>　　目次</b></p&g

6、t;<p><b>　　1 緒論4</b></p><p><b>　　1．1 概述4</b></p><p>　　1．2 國內外發(fā)展和研究狀況4</p><p>　　1.3 研究方向和研究手段5</p><p>　　1.4 本文的主要工作6</p>

7、<p>　　2 系統(tǒng)總體方案論證7</p><p>　　2．1 滑塊厚度檢測現(xiàn)有工序分析7</p><p>　　2．2 滑塊厚度綜合檢測平臺總體設計7</p><p>　　2．3 機械部分總體設計10</p><p>　　2．4 控制部分總體設計12</p><p>　　2．5 檢測部分

8、及上位機功能設計12</p><p>　　3 檢測平臺投料、分料機構設計14</p><p>　　3．1 檢測平臺設計14</p><p>　　3．2 入料機構設計16</p><p>　　3.3 分料機構設計17</p><p>　　4 控制系統(tǒng)設計20</p><p>

9、　　4．1 概述20</p><p>　　4．2 控制系統(tǒng)設計21</p><p>　　4．3 控制軟件設計24</p><p>　　5 滑塊厚度檢測系統(tǒng)及上位機功能設計27</p><p>　　5.1 概述27</p><p>　　5.2 檢測系統(tǒng)27</p><p>

10、　　5.3 上位機功能設計28</p><p>　　6 檢測平臺的系統(tǒng)聯(lián)調32</p><p>　　6．1.安裝調試32</p><p>　　6．2.方案改進32</p><p>　　6.3 檢測結果34</p><p><b>　　結 論35</b></p>&l

11、t;p><b>　　致 謝36</b></p><p><b>　　參考文獻37</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p><b>　　1．1 概述</b></p><p>　　滑塊是空氣調節(jié)機中的關鍵部件之一，

12、其幾何尺寸、表面粗糙度、形位公差等精度的高低直接關系到空氣調節(jié)機性能的好壞，所以對它的精度要求相當?shù)馗?。其中，滑塊的厚度/平行度作為一個關鍵的技術參數(shù)，直接決定著滑塊應用的有效性，并影響著空調的性能和質量。隨著空氣調節(jié)機產(chǎn)量的日益增加，滑塊的需求量也急劇上升。傳統(tǒng)的手工檢測已遠遠不能跟上生產(chǎn)的節(jié)奏，成為制約生產(chǎn)效率的一個瓶頸。雖然國外有相關的自動檢測設備可以進口，可以克服人工方式的種種缺陷，但同樣有存在價格高，設備維護與升級費用大等不良

13、因素。針對市場對能夠自動地進行質量評價、快速而正確地進行品質分選的高性價比滑塊分選設備的迫切需求，南京理工大學與寧波市科技局合作研制一套滑塊厚度綜合檢測平臺。采用這套自動化測量設備不僅可以縮短時間，使得測量速度與生產(chǎn)節(jié)拍相吻合，提高生產(chǎn)率，而且可以提高測量精度，節(jié)省人力，消除人為誤差，避免重復單調的勞動操作，減少費用，還便于顯示及反饋等。</p><p>　　在傳統(tǒng)的受控機械系統(tǒng)的設計過程中，機械設計和控制設計往

14、往分開進行,機械設計人員和控制人員分別使用不同的設計工具和方法處理同一個研究目標，他們分別采用各自的思路和方法，進行獨立的驗證和測試。直到在物理樣機試驗時，兩種設計才被放在一起。在測試過程中，一旦控制和機械的交互作用不能取得令人滿意的效果，機械和控制則分別需要從新細化,然后再測試,如此反復,直到滿意為止，這樣的設計方法顯然缺乏競爭力和總體性。課題組成員組成了團隊，針對設計任務，分別負責機械部分設計、控制部分軟件部分設計、控制部分硬件設計

15、等等。本文主要針對總體設計進行闡述。</p><p>　　1．2 國內外發(fā)展和研究狀況</p><p>　　1.南京理工大學研制的機車轉向綜合測試平臺用于對機車加載，并實時對四輪載荷分布及軸位移進行檢測。整個加載系統(tǒng)采用可編程控制器（PLC）和工控機作為控制系統(tǒng)的主體，通過組成單回路反饋控制系統(tǒng)，在加載過程中準確控制對轉向架施加的壓力。當對轉向架加載和卸載力時，實時監(jiān)測四輪受力和變形的關

16、系。車輪的形變體現(xiàn)縱向和橫向發(fā)生變化，因此需要使用精密位移傳感器測量其二維變化。具體要求有：4路水平位移檢測：量程：0～50mm，相對不確定度優(yōu)于1%；6路豎直位移檢測：量程0～100mm，相對不確定度優(yōu)于1%。整個系統(tǒng)能夠自動控制，自動報警，隨時切換到安全狀態(tài)，可節(jié)省大量人力，減少設計成本。采用可編程控制器和計算機聯(lián)合控制，使得整個控制過程可靠靈活。</p><p>　　2.浙江大學現(xiàn)代制造工程研究所研制的基于

17、ARM核芯片的軸瓦壁厚/平行度自動檢測系統(tǒng)。采用了功能強大的16/32位的嵌入式微處理器和占先式的實時操作系統(tǒng)構成中心測控系統(tǒng)，以PLC為現(xiàn)場控制模塊，應用光柵尺獲取基礎數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了對軸瓦壁厚和平行度的實時、在線以及高精度測量（光柵分辨率為0.1μm）</p><p>　　3.德國生產(chǎn)的銦瓦線尺測距儀DISTINVAR，應變儀DISTERMETER ISETH，石英伸縮儀，各種光學應變計，位移與振動激光快速遙測儀

18、等。采用多譜勒效應的雙頻激光干涉儀，能在數(shù)十米范圍內達到0.01μm的計量精度，成為重要的長度檢校和精密測量設備；采用CCD線列傳感器測量微距離可達到百分之幾微米的精度，它們使距離測量精度從毫米、微米級進入到納米級世界。</p><p>　　4.德國Grecon公司生產(chǎn)的TMNC型激光測厚儀，采用模塊式設計的多處理機系統(tǒng)，使系統(tǒng)功能易于擴展，易于維修，可以方便地修改和增補各種功能軟件。處理機計算厚度的平均值，進行

19、統(tǒng)計分析，超差時發(fā)出警報。在CRT上，可以清楚地看到三對測定頭測得的板厚分度情況。該裝置可以方便地貯存數(shù)據(jù)，需要時按要求打印報告，檢測精度為±0.1mm，檢測范圍為0～100mm。</p><p>　　1.3 研究方向和研究手段</p><p>　　隨著科學技術的不斷發(fā)展，人們要求檢測設備自動化進行以提高試驗效率，同時對檢測結果的可信賴性和精確性要求也越來越高，智能化是檢測技術

20、的發(fā)展方向，同時也是滑塊厚度綜合檢測平臺的努力方向。</p><p>　　滑塊厚度綜合檢測平臺廣泛采用自動化控制技術，滑塊的上下料、滑塊的傳送，滑塊厚度的檢測等動作全部自動化進行，不僅能夠使測試效率大大提高，還能減少測試人員的主觀因素對測試結果可信賴性的影響。比較設計了檢測平臺分料機構，對傳動系統(tǒng)進行設計分析。執(zhí)行裝置采用了四通公司的步進電機；出口分料處的滑塊分類通過電磁鐵的通電放電及步進電機的轉角來實現(xiàn)；采用可

21、編程序控制器（PLC）作為系統(tǒng)的控制核心，通過串行通訊與工控機組成上位機監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)對滑塊檢測、分料過程的實時監(jiān)視和自動控制。</p><p>　　1.4 本文的主要工作</p><p>　　本文主要做了如下工作：</p><p>　　第一章緒論部分介紹了滑塊厚度綜合檢測平臺的相關概念以及國內外在該課題方面的研究現(xiàn)狀，說明我們課題研究的目標以及研究手段。<

22、/p><p>　　第二章對系統(tǒng)總體方案從機械部分、控制部分、檢測部分等進行了論證與設計。</p><p>　　第三章介紹了檢測平臺投料、分料機構的設計，對關鍵件的設計和選取進行了理論分析。</p><p>　　第四章詳細地介紹了控制系統(tǒng)，包括測控方案及其功能設計，以及PLC控制軟件的設計。</p><p>　　第五章介紹了滑塊厚度檢測系統(tǒng)及上位機

23、的功能。</p><p>　　第六章介紹了部分聯(lián)調情況，并對系統(tǒng)進行可行性分析。</p><p>　　最后對全文進行了總結。</p><p>　　2 系統(tǒng)總體方案論證</p><p>　　滑塊厚度綜合檢測平臺由自動分料機構、自動檢測系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)、檢測平臺等組成，可以達到實現(xiàn)自動檢測滑塊尺寸的目的。按照要求，該系統(tǒng)應該能夠快速地檢測出滑

24、塊的厚度和平行度，并且根據(jù)所得數(shù)據(jù)進行自動分類。寧波市科技局提出的具體要求有：</p><p>　　1）檢測誤差允許范圍為δ≤0.1μm；</p><p>　　2）垂直公差≤1絲；</p><p>　　3）平行公差≤1%mm；</p><p>　　4）精度要求≤10-7m；</p><p>　　5）每臺機器一個工作日檢

25、測應至少達到20000個滑塊。</p><p>　　2．1 滑塊厚度檢測現(xiàn)有工序分析</p><p>　　目前，滑塊厚度的檢測仍然依靠手工操作。工廠女工利用千分尺等測量工具對厚度進行檢測，然后人工做出判斷，對滑塊是否合格進行分類。這種檢測方法嚴重制約了滑塊的生產(chǎn)效率，而且勞動強度大，易受主觀因素影響，無法得到精確的數(shù)據(jù)，可靠性也不高。因此，設計一臺自動化程度高的滑塊厚度檢測平臺顯得尤為重

26、要。</p><p>　　2．2 滑塊厚度綜合檢測平臺總體設計</p><p>　　1.首先，為了明確設計對象的功能和約束條件，我們運用了“黑箱法”將設計任務</p><p>　　抽象化。我們有意識地按照設計活動自身的內在規(guī)律進行，應用發(fā)散式的、以功能設計為主的設計思維，并在此基礎上強調抽象的設計構思，極好地防止了過早地進入實體結果分析，從而使結果既在系統(tǒng)的工作原

27、理和結構有關的本質上有所創(chuàng)新，又能結合實際，達到預期的設計目標。</p><p>　　對于我們所要設計的滑塊厚度綜合檢測平臺，在求解之前，猶如一個不知其內部結構的“黑箱”。給“黑箱”輸入物料、能量、信息以及外界的影響，則經(jīng)“黑箱”后產(chǎn)生輸出量以及“黑箱”對外界的影響。圖2.1為滑塊厚度綜合檢測平臺的“黑箱”示意圖。左邊的輸入量由被測工件滑塊、驅動能和檢測要求，右邊的輸出量為檢測結果和滑塊分類，上邊為該檢測平臺對外

28、界環(huán)境的影響，下邊為環(huán)境對檢測平臺的影響因素?；瑝K厚度綜合檢測平臺的總功能是檢測出滑塊的厚度并對滑塊進行分類。</p><p>　　2.確定了總功能后，就可尋求功能解，即實現(xiàn)功能的技術物理效應和功能載體。據(jù)此，我們將總功能分解成復雜程度較低的分功能，并相應找出各分功能的解?；瑝K厚度綜合檢測平臺本身由許多子系統(tǒng)組成，所以在此，我們可按照各子系統(tǒng)進行分解（各子系統(tǒng)的分解功能圖本文從略），如圖2.2所示。</p&

29、gt;<p>　　3.經(jīng)過分析討論，確定設計要求：</p><p>　　1）分別以滑塊的兩個面為定位基準，測出兩組數(shù)據(jù)；</p><p>　　2）每個面需要測多個點，并且這些點能夠決定一個平面；</p><p>　　3）能夠自動處理檢測數(shù)據(jù)，并按照要求把其分成七類，從七個不同的出口滑出；</p><p>　　4)能夠實時顯示檢測

30、到的滑塊數(shù)據(jù)，及滑塊檢測數(shù)量及每個分類口分出的滑塊數(shù)；</p><p>　　5）系統(tǒng)具備較高的精度、可靠性和穩(wěn)定性，在工作中能給出精確數(shù)據(jù)。</p><p>　　6）具有一定的容錯能力，即使出現(xiàn)滑塊卡位、不能完成正確分類，也不會出現(xiàn)系統(tǒng)崩潰或誤分類等現(xiàn)象；</p><p>　　7）設計方案應力求簡單。</p><p><b>　　4

31、.功能實現(xiàn)途徑：</b></p><p>　　滑塊厚度綜合檢測平臺是一個分布式的測控系統(tǒng)，由三大部分組成：以C++Builder為基礎的中心測控單元，基于PLC的現(xiàn)場模塊和采用光柵傳感器的厚度/平行度原始數(shù)據(jù)檢測裝置。中心測控單元和現(xiàn)場控制模塊之間的協(xié)調通過I/O予以完成。</p><p>　　1）機械傳動流程圖（如圖2.3所示）</p><p>　　2

32、）控制系統(tǒng)組成（如圖2.4所示）</p><p>　　3）出口分料設計（如圖2.5所示）</p><p>　　其中，3為傳動裝置的出料槽口，其余七個口為分料口，滑塊利用加速度由傳動裝置的出料槽口滑入轉盤的槽道內，轉盤根據(jù)信號，轉動向相應的角度即可從對應的分料口分類出去。</p><p>　　2．3 機械部分總體設計</p><p>　　機械

33、部分的設計是整個檢測平臺的基礎，其設計好壞直接影響到整個系統(tǒng)的檢測精度、檢測速度等等。</p><p><b>　　1.傳送裝置的選擇</b></p><p>　　傳送裝置是自動線結構中的運動件及工件的承載體。它把工件按照一定的節(jié)拍或</p><p>　　速度從一個工位送到下一個工位，從結構上把機械裝置與其他設備聯(lián)結成一個整體。傳送裝置的種類比

34、較多，有滾軸式、滾軸鏈式、鏈板式、懸掛鏈條式、帶式傳送裝置、傳送螺旋、滾輪式、推桿滑道式、搓板推動式等等。鑒于滑塊的尺寸較小，驅動力矩小等原因，結構簡單的帶式傳送裝置即可滿足設計的要求。</p><p>　　2.滑塊轉彎、轉向傳送裝置</p><p>　　目前，轉彎、轉向傳送裝置一般分為錐輥傳送裝置，90°環(huán)帶、隨行夾具式、升降轉盤、升降托盤等等。滑塊厚度綜合檢測平臺的機械裝置具

35、有一定的定向要求，同時為了盡可能地把裝置簡單化。因選擇了用隨行夾具式傳送裝置。</p><p>　　3.滑塊厚度綜合檢測平臺機械結構</p><p>　　由于滑塊需要平穩(wěn)地向前移動，所以我們對帶式傳送裝置進行了改良，如圖2.6所示。</p><p>　　采用同步齒形帶9，一面與相應類型的帶輪2配合、另一面的齒槽中套接滑塊外夾具4的長柄，外夾具隨同步帶一起移動。滑塊內

36、夾具5與外夾具間隙配合，其中間開孔放置被測滑塊6，內夾具的兩個銷耳7在導軌槽道8中滑動以限制內夾具的方向，這樣內夾具、滑塊一面隨外夾具移動，一面隨兩條導軌槽的距離變化發(fā)生轉動。槽道的形狀與尺寸將決定滑塊對角線與其移動方向的夾角。為了使傳送裝置具有良好的穩(wěn)定性，設計壓帶輪部件，以壓帶輪的彈性來減弱外部環(huán)境的振動。夾具布滿整個工作導軌，并隨傳動帶循環(huán)運動，當滑塊從入料口進入時，在某一時刻必定有一內夾具與之配合，滑塊即進入測量循環(huán)軌道，并在出

37、料口滑出。通過改變導軌的形狀來使滑塊旋轉一個固定的角度（如圖2.7所示），從而實現(xiàn)檢測滑塊同一個面兩條對角線上點的目的。</p><p>　　2．4 控制部分總體設計</p><p><b>　　1.控制部分的組成</b></p><p>　　滑塊厚度綜合檢測平臺的控制系統(tǒng)主要包括工控機、PLC、數(shù)采卡、傳感器探頭、位置檢測傳感器和各控制及執(zhí)

38、行元件。</p><p><b>　　2.各部分功能</b></p><p>　　1）工控機：作為整個系統(tǒng)的監(jiān)控、調度中心，通過PLC間接地控制、監(jiān)測系統(tǒng)運行的狀態(tài)；</p><p>　　2）PLC作為系統(tǒng)的控制核心，直接完成對各部件動作的協(xié)調控制以及各運動位置檢測；</p><p>　　3）檢測系統(tǒng)由傳感器、數(shù)采卡和工

39、控機等組成，通過對滑塊的幾何量的測量、計算，作為分類產(chǎn)品判斷的依據(jù)；</p><p>　　4）位置檢測傳感器和各控制及執(zhí)行元件：主要完成對系統(tǒng)狀態(tài)的檢測以及各部件動作的協(xié)調執(zhí)行，給系統(tǒng)施于動力源。</p><p>　　3.控制部分所能實現(xiàn)功能</p><p>　　1）控制系統(tǒng)完成滑塊在流水線上平穩(wěn)傳送；</p><p>　　2）控制兩個步進電

40、機的轉動；</p><p>　　3)完成滑塊厚度檢測全過程，根據(jù)所得數(shù)據(jù)對滑塊進行正確分類；</p><p>　　4）具有一定的容錯能力。即使是出現(xiàn)滑塊卡位、不能完成正確分類也不會出現(xiàn)系統(tǒng)崩潰或誤分類現(xiàn)象等。如果出現(xiàn)錯誤，系統(tǒng)明確指出錯誤來自哪個方位，即使不能指明錯誤來源，也能檢測到流水線的某個大致位置，以方便維護，及時排除故障。</p><p>　　2．5 檢測

41、部分及上位機功能設計</p><p>　　在本課題中，檢測平臺的垂直公差要求為1絲，平行公差要求為1%mm，精度要求為0.1μm。選用JGX系列的密封式光柵位移傳感器，它的測量分辨率為0.025μm（400線/mm），可以滿足精度要求。檢測平臺的檢測速度為2萬/天，針對這一效率要求，應該全面考慮其自動化程度，如微機控制，自動上下料，自動傳送工作，自動檢測等。另外還要考慮可行性等等。</p><

42、p>　　檢測平臺的上位機運用C++Builder編程，能夠對傳感器所得到的數(shù)據(jù)進行分析處理，并能夠將分類信號實時傳給PLC，從而控制滑塊的正確分類。系統(tǒng)第一次運行或者運行時間過長都應該重新標定。一旦發(fā)生滑塊堆積、分類錯誤、系統(tǒng)運行錯誤，上位機都能夠發(fā)出警報，給予工作人員提醒。</p><p>　　3 檢測平臺投料、分料機構設計</p><p>　　3．1 檢測平臺設計</p

43、><p><b>　　1.檢測時序圖</b></p><p>　　傳感器1 2 3 4</p><p><b>　　滑塊1</b></p><p>　　2s

44、t/ s</p><p>　　傳感器1 2 3 4</p><p>　　滑塊2 滑塊1</p><p><b>　　4s</b></p><p>　　傳感器1 2 3 4</p><p>　　滑塊

45、3 滑塊2 滑塊1</p><p>　　傳感器1 2 3 4 </p><p>　　滑塊4 滑塊3 滑塊2 滑塊1</p><p><b>　　8s</b></p><p>　　傳感器1 2 3

46、 4 </p><p>　　滑塊5 滑塊4 滑塊3 滑塊2 滑塊1</p><p><b>　　10s</b></p><p>　　圖3.1 檢測時序圖 </p><p>　　由上圖可以看出:滑塊在檢測平臺上處于并發(fā)流水線

47、式檢測。通過安裝在傳感器旁的感應開關，可告知傳感器滑塊已經(jīng)到達可以檢測，當工作人員沒有定時添加滑塊時，系統(tǒng)等待。</p><p><b>　　2.傳動機構</b></p><p>　　為了保證傳送過程中的平穩(wěn)性，避免傳動機構的震動引入附加的測量誤差，造成測量結果的失真，傳動機構采用了分體結構的設計，將檢測工作臺與傳動機構分離，從而大大減少了傳動機構對檢測過程的影響?；?/p>

48、塊的每一表面要測量兩條對角線上共五個點（中心交叉處可看作一個），因此,滑塊在流水線上不但要做90度旋轉，還要翻轉180度。通過在測量平臺上刻畫合適的曲線使滑塊能夠按照預先設定的軌跡作適當?shù)慕嵌刃D?；瑝K的180度翻轉，則通過設計流水線的空間結構來實現(xiàn)。</p><p><b>　　3.驅動機構</b></p><p><b>　　1）電機選擇思路</b

49、></p><p>　　本平臺共需兩臺電動機，一臺用來帶動傳送帶，一臺帶動圓盤轉動。電機的選擇一般包括選擇電動機的類型、電動機的功率及額定轉矩等。其具體思路如下：首先，選擇電動機的類型，然后比較電動機的機械特性與負載特性，看它們是否吻合，并在此基礎上檢查是否滿足調速范圍與精度，順便考慮一下經(jīng)濟性的問題，如果以上各個方面均滿足，接下來，我們便可以開始計算電動機功率，進行起動轉矩過載倍數(shù)及加速轉矩校驗、發(fā)熱校驗

50、等。如過發(fā)熱校驗不通過，可以減小功率數(shù)或改用FSN小的電機?；蛘?，在滿足加速度要求下，看能否通過減小加速轉矩來滿足上述要求。最后，再作出具體決定。</p><p>　　2）電機類型的選擇（以分料口的電機為例）</p><p>　　在自動控制系統(tǒng)中，經(jīng)常會使用一些小功率電機用于信號的檢測、變換和傳遞，作執(zhí)行元件或信號元件，這類電機稱為控制電機。常用的控制電動機乳汁流伺服電動機、交流伺服電動機

51、和步進電機等等?？刂齐姍C一般具有的特點：1）快速性好，即加速轉矩大頻響特性好；2）位置控制精度高、調速范圍寬，低速運行平穩(wěn)無爬行現(xiàn)象，分辨率高，振動噪聲小；3）適應起、停頻繁的工作要求；4）可靠性高，壽命長。</p><p>　　對起停頻率高（如數(shù)百次/分），但不要求低速平穩(wěn)性的產(chǎn)品，選用電機主要性能指標為高比功率。在額定輸出功率相同的情況下，交流伺服電機的比功率最高，直流伺服電機次之，步進電機最低。本課題要求的

52、電機起停頻率低，但要求低速平穩(wěn)，扭矩脈動小，在整個測速范圍內均可穩(wěn)定運動的機械，功率密度為主要的性能指標。這時，步進電機為最佳的選擇。其中，功率密度為P/G，電動機的比功率為T2N/Jm (TN為電機的額定轉矩，Jm為電機轉子的轉動慣量) 。</p><p>　　步進電機是一種將電脈沖信號轉換成相應的角位移或線位移的機電執(zhí)行元件，每外加一個控制脈沖，電機就運行一步。與其他驅動元件相比，步進電機及其控制系統(tǒng)有幾個明

53、顯的優(yōu)點1）通常不需要反饋就能對位移或速度進行精確控制；2）輸出的轉角或位移精度高，誤差不會累積；3）控制系統(tǒng)結構簡單，與數(shù)字設備兼容，價格便宜。</p><p>　　選擇步進電機的計算：</p><p>　　1）計算齒輪的減速比；</p><p>　　2）計算電機軸上的慣量；</p><p>　　3）計算電機輸出的總力矩M；</p&g

54、t;<p>　　4）負載起動頻率估算。</p><p>　　經(jīng)過計算，選用四通公司的56BGY系列250C電機。其保持轉矩為1.04NM，定位轉矩為0.04 NM，空載起動頻率為2.8KHz。為了提高工作可靠性，步進電機的驅動器采用商品化的整體結構，選用北京四通電機公司的SH-20806B，其采用數(shù)字式升頻升壓驅動方式，并結合了恒電流控制技術，采用80V交流電源供電，輸入控制信號為TTL電平信號，且

55、提供過流保護、過壓保護、步距角切換、雙/單脈沖控制模式切換和試機等功能。減速器原則上希望是1/2,但市場上一般的減速器為1/5，考慮也能滿足要求，故選用1/5的減速器。</p><p>　　3．2 入料機構設計</p><p>　　使工人只需在一個位置投料，無需測量、校準。投料的速度不會對系統(tǒng)的檢測效率帶來任何影響，見圖3.2a。為使滑塊順利進入內夾具孔中，不出現(xiàn)未入孔就隨夾具滑出投料裝

56、置的情況，安裝時有如下技術要求：h0<h<h0+h1。</p><p>　　其中：h1----內夾具厚度；</p><p>　　h0----滑塊厚度；</p><p>　　h-----入料口與導軌之間距離（如圖3.2b）。</p><p><b>　　a</b></p><p>　　平

57、臺導軌，2-外夾具，3-內夾具，4-滑塊，5-投料裝置</p><p><b>　　b</b></p><p><b>　　圖3.2 入料口</b></p><p>　　3.3 分料機構設計</p><p><b>　　圖3.3 分料口</b></p><

58、;p>　　1．分料口的工作流程</p><p>　　1）當滑塊從傳動循環(huán)系統(tǒng)滑出，經(jīng)過一段斜坡的加速后便進入圓盤的槽道內，感應器將滑塊到達信號送至控制CPU。</p><p>　　2)CPU給出命令，控制電機帶動圓盤轉動相應角度（由數(shù)據(jù)處理后的分類信號決定），電機停，電磁鐵失電。</p><p>　　3)滑塊被電磁鐵從某個出口k彈出。</p>&

59、lt;p>　　4)接近開關IO．K接受到滑塊彈出信息，并給CPU發(fā)信號，驅動電機反轉至初始位置。</p><p><b>　　2.接近開關</b></p><p>　　接近開關是傳感器家族中眾多種類中的一個。它是利用電磁工作原理，用先進的工藝制成的，是一種位置傳感器，它能通過傳感器與物體之間的位置關系變化，將非電量或電磁量轉化為所希望的電信號，從而達到控制或測量

60、的目的。</p><p>　　在分料口，共需使用十個接近開關。一個產(chǎn)生定位信號，一個產(chǎn)生滑塊堆積信號，一個產(chǎn)生滑塊到位信號，剩下七個為分類信號。由于需要對滑塊實現(xiàn)定位、數(shù)目檢測、料位控制等功能，故均選用電感式接近開關。</p><p>　　電感式接近開關（GDKG）屬于一種有開關量輸出的位置傳感器，它由LC高頻振蕩器、信號觸發(fā)器和開關放大器組成。振蕩電路的線圈產(chǎn)生高頻交流磁場，該磁場經(jīng)由傳

61、感器的感應面釋放出來。當有金屬物體接近這個能產(chǎn)生電磁場的振蕩感應頭，就會使該金屬物體內部產(chǎn)生渦流，這個渦流反作用于接近開關，使接近開關振蕩能力衰減，內部電路的參數(shù)發(fā)生變化，當信號觸發(fā)器探測到這一衰減現(xiàn)象，便把它轉換成開關信號，由此識別出有無金屬物體接近開關，進而控制開關的通或斷。</p><p>　　本課題中，電感式傳感器的檢測方式為埋入式，在安裝上為齊平安裝型。</p><p><

62、b>　　3.分料機構</b></p><p>　　若使用斜面導軌形式，在導軌側面開七個口，當滑塊滑到相對應的出料口時，由電磁鐵將滑塊推出，以實現(xiàn)分類，這樣做將增大設備體積，且無法保證滑塊到了分類口時不繼續(xù)下滑，從而造成滑塊不能準確地從分料口分類出去的后果；若采用曲柄滑塊機構，則滑塊推出動作較慢，很難滿足快速的任務要求。本課題采用圓盤分料，既節(jié)約了空間，又保證了時間。步進電機帶動圓盤旋轉過一定角度

63、后，由電磁鐵將滑塊推出。分類結束后步進電機回到起始狀態(tài)，等待下一個滑塊的到來。</p><p><b>　　4.分料盤的設計</b></p><p>　　由于電感式接近開關所能檢測的物體只可以是金屬體，所以，分料盤的材料就不能使用金屬體，故選用安裝方便的塑料盤。由于塑料盤質量較小，為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，在塑料盤下面再安裝一個密度較大的鋼質圓盤，直徑約為塑料盤的1/2。

64、</p><p>　　一個滑塊的尺寸為5×27×35（mm），塑料圓盤的槽道寬度應留有足夠的余量，故需大于35mm,槽道的圓周弧度取為62mm。圓盤上每兩兩出料槽間應相隔30°，故兩槽道間隔圓周距離取22mm，所以整個塑料圓盤的圓周長度為100.8cm，為便于制作圓盤，圓盤的半徑取為160mm。</p><p>　　由于合格的滑塊占多數(shù)，所以在設計時，為盡可能

65、減少步進電機的轉動角度，中間一個出口作為合格產(chǎn)品的出口，左右各設三個出口，電機停止轉動時中間出口和傳動裝置的出料槽口正好相對應銜接。</p><p><b>　　4 控制系統(tǒng)設計</b></p><p><b>　　4．1 概述</b></p><p>　　1. 控制系統(tǒng)的作用</p><p>

66、　　控制系統(tǒng)的作用是保證工作機的所有結構，能嚴格按照預定的順序，協(xié)調地、有節(jié)奏地實現(xiàn)運動和停止運動，是工作循環(huán)得以周而復始地進行?？刂葡到y(tǒng)對生產(chǎn)率和工作可靠性影響很大，因此，要求控制準確、靈敏、可靠、耐用和調整方便。</p><p><b>　　2.控制器選擇</b></p><p>　　控制系統(tǒng)若采用單片機、單片板的話，單片機、單片板本身的可靠性差，易受干擾，再加上

67、輸出線是兩級的繼電器輸出，火花大，容易對控制系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，常會造成控制系統(tǒng)工作不穩(wěn)定甚至死機。而PLC是專為工業(yè)環(huán)境應用而設計的，可靠性高，I/O接口模塊豐富，軟件編程簡單，故選用可編程控制器PLC。</p><p>　　3.控制系統(tǒng)框圖（圖4.1）</p><p><b>　　4.控制要求</b></p><p>　　PLC是整個控制系統(tǒng)的核

68、心，直接完成對各部件動作的協(xié)調控制以及各運動位置的檢測。PLC與工控機通過通信口進行通信，工控機讀取PLC的通行口識別整個系統(tǒng)的狀態(tài)信息，并在工控機上有所顯示。通過軟件控制各個控制部件的運行?？刂栖浖饕瓿沙跏紖?shù)設定、運行狀態(tài)顯示、容錯檢測和故障檢測報警等功能。當PLC得到工控機的分類信號后，輸出相應脈沖，從而達到設定步進電機的移動距離（旋轉角度）、速度、方向等參數(shù)的目的。</p><p><b>

69、　　5.控制流程</b></p><p>　　1）初始化，系統(tǒng)自檢，各部件是否正常。主要判斷I0.2～I1.0有無信號,初始化各寄存器,響應工控機等，如果正常,通過RS485向工控機發(fā)出準備好信號.</p><p>　　2）自檢成功后，復位電機2。讀通信口，依據(jù)通信口的命令選擇工作方式。測試方式狀態(tài)下，由工控機控制PLC的運行，進而控制電機的起動、運轉。正常分類狀態(tài)下，起動傳送

70、電機1。</p><p>　　3）掃描I1.3～I1.6，如有信號則分別啟動相應探頭。</p><p>　　4）判斷位置傳感器8檢測有無滑塊，如有，檢查工業(yè)控制機傳來的產(chǎn)品分類狀態(tài)，判斷產(chǎn)品分類，并控制電機2旋轉相應角度。如無，則等待。</p><p>　　5）電機2帶動轉盤按照產(chǎn)品的分類轉動相應角度θi。</p><p>　　6）到位后，電

71、磁鐵Q0.3失電，彈出滑塊。</p><p>　　7）判斷感應傳感器1-7檢測出滑塊分類到位信號，與所對應分類是否一致，如不一致，則報警，一致則驅動電機2帶動轉盤復位，并告知上位機分類完成。判斷定位信號，是否復位成功，如否，則啟動定位程序。</p><p>　　8）判斷I2.1是否停機，如是，則切斷電源。如否，轉至4）。</p><p>　　注：急停信號用于特殊情況

72、強制停機，不管分類是否完成,只要I11有效，則立即強制停機.直至重新啟動。</p><p>　　4．2 控制系統(tǒng)設計</p><p>　　1.控制系統(tǒng)的硬件組成</p><p>　　控制系統(tǒng)采用了基于PLC的現(xiàn)場控制模塊。PLC現(xiàn)場控制模塊主要完成相關設備控制以及一些開關量信息的檢測等工作。首先啟動上料機構，將滑塊傳輸?shù)酱龣z工位后，由PLC向中心控制單元發(fā)送請求信

73、號，中心控制單元接受該信號后，完成滑塊厚度/平行度的原始信號的采集、分析及處理，并把處理結果反饋給本控制模塊，有本模塊控制分類，并將已檢測的滑塊從相應的分料口分類出去，完成一次檢測。</p><p><b>　　試驗電路連接</b></p><p><b>　　2）硬件電路</b></p><p><b>　　2

74、.PLC的選型</b></p><p><b>　　1）PLC概述</b></p><p>　　可編程控制器是基于計算機技術和自動控制理論而發(fā)展起來的，隨著高性能的微處理器及位片式CPU的應用，使得PLC不僅具有計算機的邏輯控制功能，數(shù)據(jù)處理功能，聯(lián)網(wǎng)通信功能，而且能夠代替?zhèn)鹘y(tǒng)的控制儀表，組成集散式控制系統(tǒng)。在惡劣的工作環(huán)境下工作，PLC具有抗干擾能力強，

75、可靠性高的特點。PLC梯形圖語言清晰直觀，可讀性強，易于掌握。此外，PLC體積小，維護操作方便。正是由于PLC具有的種種優(yōu)點，所以，在工業(yè)控制中，PLC作為面向控制對象的下位機，已廣泛應用于工業(yè)控制的各個領域。</p><p><b>　　2）選型原則</b></p><p>　　世界上約有200多個PLC 生產(chǎn)廠家，如美國的AB公司、莫迪康公司、GE 公司、德國的西

76、門子公司、日本的歐姆龍公司、三菱電機公司以及國內的浙大中控等。它們一般滿足用戶各方面的需求，但在外形、結構、功能、網(wǎng)絡通信和編程方法等方面各有不同，對于不同的工業(yè)控制需求，應當選擇合適的PLC。</p><p>　　PLC選型的關鍵主要是能滿足基本控制功能和容量，并考慮維護的方便性、備件的通用性、系統(tǒng)可擴展性以及能滿足特殊功能要求等。由于本課題中的檢測平臺有連續(xù)性，應盡可能地考慮將來新增功能要求，考慮選擇比較新型

77、的PLC，由于西門子公司的產(chǎn)品質量比較有保障，且技術支持、售后服務較完善，有利于產(chǎn)品擴展與軟件升級，所以確定選用西門子公司生產(chǎn)的PLC。</p><p>　　由于所需要的輸入輸出點數(shù)不是很多，選擇小型PLC即可滿足要求。西門子公司的S7-200微型PLC系統(tǒng)組合擴展方便，結合了一體化PLC和模塊化PLC的優(yōu)點，具有極高的性價比。</p><p>　　3）確定PLC的規(guī)模</p>

78、<p>　　PLC一般是根據(jù)其輸入輸出點數(shù)及存儲器容量的大小來分類, 在PLC選型之前首先確定系統(tǒng)I/O點數(shù)和存儲器容量。表4.1為滑塊厚度綜合檢測平臺的PLC的輸入輸出分配（當有輸入信號時為1，無信號輸入時為0）</p><p>　　表4.1 PLC的輸入輸出分配 </p><p>　　通過對PLC的輸入輸出口分配進行分析，系統(tǒng)共有開關量輸入18個、高速脈沖輸出2個、其他輸

79、出11個。如果選用CPU224，則必須擴展輸入模塊。考慮到控制系統(tǒng)的程序較復雜、需要存儲空間較大，而且，市場價格CPU224（選用CPU224和擴展模塊的價格）與CPU226相差不大，況且本系統(tǒng)只是厚度檢測，將來還要有高度、平行度等檢測系統(tǒng)，構成網(wǎng)絡化檢測系統(tǒng)是一個必然的發(fā)展趨勢。選用具有兩個通信口的CPU226更加合理。</p><p>　　4．3 控制軟件設計</p><p><

80、;b>　　1.編程語言的介紹</b></p><p>　　PLC為用戶提供了完整的編程語言，以適應編制用戶程序的需要。PLC提供的編程語言通常由：梯形圖、功能圖、語句表和功能塊圖。其中，梯形圖語言簡單明了，易于理解，是我們編程的首選。事實上，梯形圖（Ladder）編程語言是從繼電器控制系統(tǒng)原理圖的基礎上演變而來的。PLC的梯形圖與繼電器控制系統(tǒng)梯形圖的基本思想是一致的，只是在使用符號和表達方式上

81、有一定的區(qū)別。S7-200PLC用LAD編程時以每個獨立的網(wǎng)絡塊為單位，所有的網(wǎng)絡塊組合在一起就是梯形圖程序，這也是S7-200PLC的特點。</p><p><b>　　2.總控制流程圖</b></p><p><b>　　N</b></p><p><b>　　Y</b></p>&

82、lt;p><b>　　N</b></p><p><b>　　Y</b></p><p><b>　　N</b></p><p><b>　　Y</b></p><p><b>　　Y</b></p><p&

83、gt;<b>　　N</b></p><p><b>　　N</b></p><p><b>　　Y</b></p><p><b>　　N</b></p><p>　　3.對步進電機的控制</p><p>　　事實上，用由邏輯元件

84、構成的電路控制步進電機是完全可以實現(xiàn)的。但是，如果需要改變控制功能，則需要重新設計硬件電路，所以靈活性差，成本高。而通過編程對步進電機進行控制，可以大大降低成本，并使得控制更為靈活，功能更為強大，可靠性也得到顯著改善。</p><p>　　由于步進電機1的控制較為簡單，僅需控制啟動，停止及一個恒定的轉速，故在此不對其進行討論。</p><p>　　步進電機2需要實現(xiàn)頻繁地啟動，停止，正轉，

85、反轉，角度控制等功能，因此，步進電機2程序設計的主要任務為：</p><p><b>　　1）判斷旋轉方向；</b></p><p>　　2）按順序傳送控制脈沖；</p><p>　　3）判斷所要求的控制步數(shù)是否傳送完畢。</p><p>　　因此，步進電機2的控制程序就是完成環(huán)形分配器的任務，從而控制步進電機轉動，以達

86、到控制轉動角度和位移的目的。首先要進行旋轉方向的判別，運行相應的轉動控制程序。正反向控制程序分別按要求的控制順序，輸出相應的控制模塊，再加上脈寬延時程序即可。PLC對電機2的控制為PTO（高速脈沖串輸出）方式，采用多段管線，通過變量存儲區(qū)建立包絡表，控制輸出脈沖的周期和脈沖數(shù)。</p><p>　　5 滑塊厚度檢測系統(tǒng)及上位機功能設計</p><p><b>　　5.1 概述

87、</b></p><p>　　滑塊厚度綜合檢測平臺研制成功與否很大程度上取決于檢測系統(tǒng)的設計。機械部分相對來說只是平臺，是支承體，保證滑塊能夠平穩(wěn)地運行，保證系統(tǒng)能夠測量到所要測的滑塊上各點，保證能夠對滑塊進行正確分類。而檢測系統(tǒng)才是整個平臺的核心與靈魂，它實現(xiàn)了在要求的精度和速度范圍內獲得數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行處理分析給出分類信號的功能。</p><p><b>　　5

88、.2 檢測系統(tǒng)</b></p><p><b>　　1.檢測系統(tǒng)的組成</b></p><p>　　檢測系統(tǒng)由流水帶、四個接觸式位移傳感器、上位機等組成。由于研制本套設備的主要目的就是提高勞動生產(chǎn)率，因此，對于速度要求是嚴格的。按照協(xié)議要求，一個工作日下來，應該能夠完成2萬個滑塊的檢測任務。通過PLC對步進電機1轉速的控制，保證了滑塊在流水線上的運行速度

89、。因為要檢測滑塊的兩個面上共四條對角線，所以我們在流水線不同的位置安裝了四個傳感器，用于測量滑塊上不同點的厚度。上位機則對傳感器所獲取的數(shù)據(jù)進行處理分析，給出正確的分類信號。PLC根據(jù)得到的分類信號，通過控制步進電機2的轉角，使得滑塊能夠正好從相應的分料口送出去。</p><p>　　2.傳感器的安裝與選型</p><p>　　由于滑塊厚度綜合檢測平臺的精度要求小于0.1μm，具有相當高的

90、精度要求。因此，在選用傳感器時，我們首先關注的是傳感器的精確度。本系統(tǒng)采用了密封式光柵位移傳感器進行動態(tài)測量。光柵是由很多相等節(jié)距的透光和不透光的刻線相間排列構成的柵形光器件，利用光柵的莫爾條紋現(xiàn)象可進行位移的精密測量和控制。光柵傳感器主要由光源、透鏡、節(jié)距相等的光柵副及光電元件等組成。其中，主光柵類似長刻線標尺，固定不動，而指示光柵則是運動的，并且具有辨向能力，可辨別光柵的移動方向。主光柵與指示光柵的零位窗口刻有按某一隨機序列排列的線

91、系，可得到的光通量-位移曲線就是該隨機系列的非周期自相關函數(shù)。非周期自相關函數(shù)值在坐標原點具有最大值,若稍偏離原點,函數(shù)值迅速向零逼近。當探頭到達零位時,通過電路將計數(shù)器清零,即設置了絕對零位。考慮到性價比的問題,本系統(tǒng)采用分辨率為25μm的光柵尺,其精度遠未滿足測量精度的要求,因此,必須采用電子細分的方法提高其分辨率。由于機械振動、安裝與使用條件等因素的影響,采用單一的細分間距在調試與安裝上的困難都比較大,性能不穩(wěn)定,單一的倍頻又難以

92、大幅地提高分辨率。所以,在開發(fā)過程中我們組合了細分節(jié)距與倍</p><p>　　根據(jù)標準滑塊的厚度，四個光柵傳感器裝導軌上方相應的高度。光柵傳感器1安裝在進入流水線的直道上，用來檢測滑塊一個面上的一條對角線上的點；經(jīng)過轉彎后，光柵傳感器2檢測滑塊該面上另一條對角線的點；通過180°翻面后，光柵傳感器3檢測滑塊另一面上的一條對角線的點；再次經(jīng)過轉彎，光柵傳感器4檢測出另一條對角線。所得到的數(shù)據(jù)傳入上位機后

93、，上位機就可開始對滑塊做出分類判斷。</p><p>　　5.3 上位機功能設計</p><p><b>　　1.軟件介紹</b></p><p>　　使用C/C++語言可以進行系統(tǒng)工程項目和應用程序工程項目的開發(fā)。系統(tǒng)工程項目包括控制臺應用程序，操作系統(tǒng)驅動程序，操作系統(tǒng)服務程序，嵌入系統(tǒng)程序和實時系統(tǒng)程序。這類程序一般是非可視化的，并且和

94、系統(tǒng)的硬件環(huán)境密切相關。C/C++以其對硬件控制能力而著稱，因此在系統(tǒng)工程項目中無一例外地采用C/C++語言。但是，C/C++應用程序的開發(fā)太復雜，傳統(tǒng)C++工具開發(fā)周期太長，開發(fā)環(huán)境差，所以傳統(tǒng)C++工作已經(jīng)不適應當前快速應用程序開發(fā)的需求。</p><p>　　C++ Builder是Borland公司新一代面向對象，可視化的快速應用程序開發(fā)環(huán)境（RAD，rapid application developme

95、nt）,可以運行在Windows98/95或WindowsNT操作系統(tǒng)上。</p><p>　　Borland C++ Builder不僅繼承了傳統(tǒng)C++應用程序開發(fā)工具高效和低層硬件控制能力強的特點，同時利用了可視化構件類庫（VCL，visual component library）所提供的構件，使得該工具具有應用方便和真正可視化的特點。所謂構件，是指應用程序設計和實現(xiàn)的基本單元。構件是一個可視化的軟件單元，可

96、以直接放置到開發(fā)環(huán)境中去，由多個這樣的構件協(xié)同完成應用程序的各項功能。以這種方法進行應用程序的開發(fā)具有快速和可視化的特點，能夠縮短應用程序開發(fā)時間，提高程序人員的工作效率，適應快速軟件系統(tǒng)開發(fā)的需求。</p><p><b>　　2.軟件功能</b></p><p>　　滑塊厚度綜合檢測平臺的上位機采用了C++ Builder編程，主要完成的任務有：</p>

97、;<p>　　1）系統(tǒng)故障報警，即接收現(xiàn)場控制模塊的系統(tǒng)工作情況或故障編碼，并實現(xiàn)設備故障的實時顯示和報警；</p><p>　　2）CRT顯示，實時顯示厚度/平行度的檢測結果及開機運行后已經(jīng)檢測的滑塊總數(shù)，每個分料口已經(jīng)分類出去的滑塊數(shù)量等等；</p><p>　　3）鍵盤管理，即實現(xiàn)鍵盤的掃描，響應鍵盤并完成相應的操作；</p><p>　　4）數(shù)

98、據(jù)采集和測量任務，即接收來自計數(shù)口的原始數(shù)據(jù)，并進行數(shù)據(jù)處理，實現(xiàn)滑塊厚度與平行度的測量；</p><p>　　5）分類任務，即將滑塊按七個級別進行分類，并向PLC發(fā)出分類信號。具體的分類情況為：</p><p>　　出口1——滑塊厚度合格、平行差合格</p><p>　　出口2——滑塊厚度合格、平行差超差</p><p>　　出口3——滑塊

99、厚度超上限、平行差合格</p><p>　　出口4——滑塊厚度超上限、平行差超差 </p><p>　　出口5——厚度超下限、平行差合格</p><p>　　出口6——厚度超下限、平行差超差</p><p><b>　　出口7——備用出口</b></p><p>　　6）打印輸出，即按報表形式將

100、滑塊的檢測和分類結果打印輸出。</p><p>　　3.控制系統(tǒng)與上位機的通信</p><p>　　滑塊厚度檢測系統(tǒng)的控制系統(tǒng)硬件采用微機-PLC模式，工控機是整個控制系統(tǒng)的核心，完成檢測、控制處理檢測過程中的各種問題和提供人機交互的界面；PLC是底層的控制執(zhí)行核心，驅動執(zhí)行機構完成各種控制命令?？刂葡到y(tǒng)與上位機的通信主要通過PLC的通信口實現(xiàn)。本課題采用異步方式串行通信，收發(fā)雙方分別使用

101、各自的時鐘信號，發(fā)送端可選擇任何時刻開始發(fā)送數(shù)據(jù)，異步通信用一個起始位表示一個字符的開始，用停止位表示字符的結束，采用幀來傳送數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳送速度用波特率表示。由于PLC的通信口采用的是RS-485標準，而工控機的串行口是RS-232標準，因此要使用RS-232/PPI多主站電纜連接。當數(shù)據(jù)從RS-232端口傳輸?shù)絉S-485端口時，RS-232/PPI多主站電纜將處于發(fā)送模式；當空閑或者數(shù)據(jù)從 RS-485接口傳輸?shù)?RS-232接口時

102、，電纜則處于接收模式。當電纜檢測到 RS-232 傳送線上的字符時，會馬上由接收模式轉入發(fā)送模式。RS-232/PPI多主站電纜支持1200b至115.2k的波特率。本系統(tǒng)采用的PC/PPI電纜只支持9600bps的波特率，轉換時間為2.0ms。</p><p><b>　　4.通信協(xié)議</b></p><p>　　工控機與PLC之間的接口就是通信協(xié)議。制定完善、詳細

103、的通信協(xié)議是調試、還是系統(tǒng)的運行，在整個控制系統(tǒng)中是很重要的。</p><p>　　通信雙方的通信格式，如波特率、奇偶校驗、停止位等，要事先約定。通信單位為2個字節(jié)，第一個字節(jié)為數(shù)據(jù)字節(jié)，第二個字節(jié)為握手信號回車符OD。各字節(jié)狀態(tài)定義如下：</p><p>　　00H：分類系統(tǒng)準備好；</p><p>　　01H：滑塊分類1；</p><p>

104、;　　02H：滑塊分類2；</p><p>　　03H：滑塊分類3；</p><p>　　04H：滑塊分類4；</p><p>　　05H：滑塊分類5；</p><p>　　06H：滑塊分類6；</p><p>　　07H：滑塊分類7；</p><p>　　21H：分類1完成；</p>

105、;<p>　　22H：分類2完成；</p><p>　　23H：分類3完成；</p><p>　　24H：分類4完成；</p><p>　　25H：分類5完成；</p><p>　　26H：分類6完成；</p><p>　　27H：分類7完成；</p><p>　　40H：測試標定

106、程序；</p><p>　　41H：啟動電機1；</p><p>　　42H：停止電機2；</p><p>　　43H：PLC收到后，報警鈴發(fā)出振鈴指示；</p><p>　　44H：報警等閃爍；</p><p>　　45H：報警燈長鳴；</p><p>　　46H：報警燈熄滅；</p&g

107、t;<p><b>　　47H：停止響鈴；</b></p><p>　　81H：滑塊堆積報警；</p><p>　　82H：分類錯誤報警；</p><p>　　83H：初始化失敗報警；</p><p>　　84H：傳感器1感應開關感應到滑塊進入測量范圍，向工控機發(fā)出可以檢測信號；</p>&l

108、t;p>　　85H：傳感器2感應開關感應到滑塊進入測量范圍，向工控機發(fā)出可以檢測信號；</p><p>　　86H：傳感器3感應開關感應到滑塊進入測量范圍，向工控機發(fā)出可以檢測信號；</p><p>　　87H：傳感器4感應開關感應到滑塊進入測量范圍，向工控機發(fā)出可以檢測信號；</p><p>　　88H：系統(tǒng)復位指令。</p><p>

109、;　　6 檢測平臺的系統(tǒng)聯(lián)調</p><p><b>　　6．1.安裝調試</b></p><p>　　系統(tǒng)聯(lián)調是檢測平臺設計的最后一個環(huán)節(jié)，也是對產(chǎn)品設計地綜合檢測。經(jīng)過調試，整個控制系統(tǒng)基本完成預期的功能，達到了最先設計的要求。但也出現(xiàn)了一些問題，經(jīng)過調試，給出了解決方法。</p><p>　　由于滑塊進入分料盤時的速度是由重力加速度給出

110、的，而PLC的速度比滑塊速度來的快，因此，需要在編程時增加適當?shù)难訒r，防止發(fā)生滑塊錯落的情況。</p><p>　　滑塊在經(jīng)過保護板下半圓弧段時，很難保證夾具不掉出齒槽，可采取的措施如：通過調整保護板上腰形槽盡量將內、外保護板間的間隙調均勻或間隙小的部位用銼刀挫去多余棱角，如果這兩種方案仍不行，可將外夾具與帶黏結起來，防止夾具與同步齒形帶脫離（或用整塊鋼板加工得到，而不用焊接的方式加工），還用加強肋提高滑塊保護板

111、的剛度。</p><p>　　為了保證0.1um的檢測精度，必然要求有很高的定位精度，所以滑塊在變換工位時速度受到限制，但又要實現(xiàn)一天檢測2萬個滑塊，兩者產(chǎn)生矛盾，所以只能盡可能地找到一個調和點。</p><p><b>　　6．2.方案改進</b></p><p>　　鑒于本畢業(yè)設計方案在調試中出現(xiàn)的問題，經(jīng)進一步的方案論證及關鍵部件的加工工

112、藝分析采取了以下措施：</p><p>　　1）主傳動輪部分由于在運轉過程中，電機帶動齒形帶運動時僅有1~2個齒咬合，造成了傳動力矩不夠，經(jīng)反復實驗，對主傳動轉進行了改進設計，將傳動主輪改為齒數(shù)為123個齒的復合齒輪結構，并將主傳動輪及滑塊翻面用的傳動輪外部安裝齒形帶防護罩，以防滑塊在正常運轉過程中，由于間隙過大，出現(xiàn)的卡滯現(xiàn)象。改進后的方案實物如圖6.1-6.2所示。</p><p>　

113、　圖6.1 主動輪復合齒輪 圖6.2 翻面輪的防護罩</p><p>　　2）滑塊平面角度旋轉導軌經(jīng)常出現(xiàn)卡滯現(xiàn)象?；瑝K在檢測平臺導軌中運行時，由于導軌形狀加工具有一定的誤差，導致滑塊內夾具的兩個滑動圓柱銷受力不準，造成滑塊在導軌運行中被卡死的現(xiàn)象，經(jīng)分析，方案設計的軌道角度是合理的，但由于加工中直線段與圓弧段過渡不合理。為解決這一現(xiàn)象，對原加工軌道槽進行了研修，