田时政毕设答辩田时政毕设论文10

1、 基于 PLC 控制的及骨车自动环口装置摘要随着物价的上涨，人工成本越来高，自动化的应用开始进入大型工厂。广东溢达纺织目光长远，看重未来，大力发展自动化，减少人力的使用。在众多的复杂工序中， 有一道工序是将一卷布对折后，再通过及骨车对对折处进行车缝，这道工序的效率较低， 于是本人设计了一部自动完成本工序的装置及骨车自动环口装置。 首先创建了该装置的三维图形（运用 solidworks 软件），以运动学及结构力学的知识为依据，对该装置各个结构的设计进行力的计算，而后再对材料进行选择。根据课本以及网上资料，对可能出现的布的偏移，进行纠偏装置的选择与程序的设定。最后根据理论的知识以及设计，制作出该装

2、置，并通过调试，将该装置的稳定性进行调整，从而完成这一道工序的自动化。 本文主要针对以上方面进行分析以及介绍。 关键词：及骨车；对折；斜纹捆；纠偏；自动收料；I AbstractAs prices rise, labor costs are high, the application of automation began to enter the large- scale factory. Guangdong Esquel Textile Co., Ltd. long-term vision, future value, vigorously develop the automation,

3、reduce the use of. In many complex processes, a process is a roll of cloth in half, and then through the and bone vehicles to half of sewing, the efficiency of this process is low, so I designed a a automatic device for the process of self - and bone car ring opening device.Created in the first 3D g

4、raphics of the device (using the SolidWorks software), on the basis of kinematics and mechanics knowledge, force of each structure of the device design calculation, and then the material choice. According to the textbooks and online information, offset on possible cloth, selection and program correc

5、tion device set. Finally according to the theory of knowledge of design and produce the device, and debugging through, the stability of the device is adjusted, so as to complete the automation of the process.This paper mainly analyzed and introduced in the above aspects.Key words: Overlock Machine;f

6、old; twill tie; correction; automatic charging;II 目录摘要IAbstractII1.绪论11.1.1.2.1.3.本研究课题的背景1本课题研究的内容2本课题研究的方法和手段22.机械结构设计方案3总体功能需求分析3折叠方案选择3对折机构的设计4轴辊的设计5整体框架的设计5衣车部分的设计5衣车自动运行的执行机构设计：7收料架的设计8纠偏机构的设计8纠偏的原因：8纠偏方案9总设计三维图10本章小结112.1. 2.2. 2.3. 2.4. 2.5. 2.6. 2.7. 2.8. 2.9. 2.9.1.2.9.2.2.10. 2.11. 3.机械硬件

7、选型12整体框架铝型材的选型12轴承设计：14联轴器的设计：15电机的选型16皮带传动的选型18气缸的选型19机械元件20本章小结203.1.3.2.3.3.3.4.3.5.3.6.3.7.3.8.4.电气部分设计214.1. 4.2. 4.3. 4.4. 4.5. 4.5.1.设计思路21功能图以及流程图21控制系统的 I/O 点及地址分配23电器原理图23元件的选型24PLC 的选型24电源选型24传感器选型25电磁阀的选型26步进电机驱动器的选型27III4.5.2.4.5.3.4.5.4.4.5.5. 4.6.4.7.电气元件 . 28本章小结285.控制系统软件介绍29程序初始化29

8、启动/停止程序29纠偏程序30收料箱程序305.1.5.2.5.3.5.4.6.实物的制作与调试35折叠及张力机构的搭建35衣车的改良36电箱的连接36收料架的制作37整体框架的装配38纠偏机构的装配39机器的调试406.1.6.2.6.3.6.4.6.5.6.6.6.7.7.设计总结41总结41展望417.1.7.2.致谢42参考文献：43附录一44附录二47IV 1. 绪论1.1. 本研究课题的背景 服装是人类生活的基本条件之一。人们在长期的社会生产实践中，逐步创造了各式各样的服装生产工具和加工机械。服装的制作由手工到采用机器，期间经历了几千年的漫长历史。 17 世纪中期，由于蒸汽机的发明

9、，英国纺织工业开始了工业革命。因而纺织从小规模的家庭副业生产逐步转变为大规模的工业生产。这样一来，手工作坊式的服装制作已无法 适应服装业高速的发展以及人们对新式服装的需求。所以这就需要服装生产也来一次革命， 用机械来代替笨拙的手工操作。服装缝纫机就是在这种情况下诞生的。到了 20 世纪 70 年代，由于电子技术的蓬勃发展，特别是微型电子计算机的广泛应用，缝纫机工业又获得了 新的生机，从此缝纫机进入了电子时代。随着服装工业的不断发展和人们物质文化生活水 平的提高，人们对缝纫机的质量和性能不断提出新的要求。 及骨车便诞生了，其一般分三线，四线，五线。主要是用于防止服装的缝头起毛。及骨车裁与缝纫可同

10、时进行，线迹如同网眼，也适用于弹性面料。包缝机不仅能够用于包边， 还能应用于缝合 T 恤、运动服、,针织等面料。 在及骨车众多繁琐的工序中，有一道工序为及骨车环口，是需要将一匹布对折并在对折处缝合，车缝后的布料用于斜纹捆条的加工。 这道工序分为两个步骤：由于一匹布的重量较大，工人不容易抬起，所以在车缝之前， 需先使用卷布机反转将一卷布放开，叠放在一个装布的小车内。再由工人将小车从卷布机处送到车缝处进行车缝。 而车缝的步骤也较为繁琐，对于一个新手，需要一个工人在后边辅助将布对折，放到小车内，该工人在前边操作及骨车，对对折边进行车缝。随着该工人的推动，布边被车缝的同时堆积在及骨车后边的布料越来越多

11、，较为杂乱，最后得到布匹较为凌乱。 由于人手操作会产生一些不必要的动作以及一卷布大概长 200 码，所以这一道工序耗时较长。并且对于新手需要两个人完成，所以工厂车间提出做出一套自动化机械来完成本道工序。 图 1.1人手操作过程1 1.2. 本课题研究的内容 本设计以卷布为对象，利用 PLC 以及三角板特殊机构实现布的对折以及自动车缝。本设计涉及的主要内容是三角板对折机构，PLC 控制电机带动布进给，PLC 控制纠偏程序， PID 控制功能的实现与优化。 图 1.2工作流程图本设计主要的工作过程：a.b.c.d.省去了工人将一卷布放开并送到车间的过程，直接将布料放在机器上通过 PLC 控制电机带

12、动布匹运动，进行自动进给 通过使用一块三角板，将布匹对折 同时由传感器感应布边位置，使用 PLC 监视并控制布边在一定范围内波动，来达到纠偏的效果 并且在及骨车后加装一个由气缸控制的自动收料装置，来实现车缝后布料的整齐叠放 本课题研究的方法和手段 e.1.3.本课题的研究方法和手段是先和导师探讨后，达成共识，再使用 solidworks 进行三维图的设计。再根据绘制的三维图的尺寸，绘制出 CAD 图纸，进行加工。在加工的同时， 下单订购材料以及编写程序。等材料齐全后开始装配制作整台机器，而后进行程序的调试。 在制作的过程中经常向部门的师傅请教，并且请他们一起帮忙进行装配。 2收料车缝纠偏对折纠

13、偏电机带动布进给放卷布 2. 机械结构设计方案2.1. 总体功能需求分析 本课题是在了解了车间工作方式以及工序的具体步骤基础上，由车间提出减轻工作量的情况下，针对工序该工序的繁琐以及物料的整齐性进行的开发。因设计自动化，则需要由以上所述，可以了解到设计出的机械必须拥有的功能如下： a.b.c.d.e.f.能够省去车缝前将布料从卷布放开成一堆布能够使布料对折整齐 能够自动控制布料进给 能够控制及骨车工作与进给电机联动能够对布料进行纠偏 能够自动收料并且较为整齐 2.2. 折叠方案选择 方案一：制作一个大型蝴蝶（车间用来折叠捆条的辅助工具），入口处长 1500mm， 对布料进行折叠，出口处长 75

14、0mm。由电机带动布料，与衣车同步车缝，再在衣车后方加装一个收料装置，进行收料。 图 2.1蝴蝶的用法 方案二：仿照布厂的折布机进行设计，使用一块三角板，布经由三角板上往下走，完成折叠。后续步骤与方案一一致。 3 图 2.2现有折布机 根据以上两个方案分析：一个蝴蝶是需要人手去进行弯折，敲打制作的，一个小型的蝴蝶制作较为简单，而一个大型的蝴蝶制作较难。使用一个小型蝴蝶时，布料本身较窄， 重力不大，不会有向下滑，压缩的形变，而若是使用一个大型蝴蝶，布的重力大，蝴蝶的摩擦力不够，就会导致布料往下缩，达不到折叠的效果。 而仿照布厂的折布机进行设计，则因为本身已有一个参照物，已经确认是可以实现的， 所

15、以我认为这个方案更加适合，所以选择方案二进行设计。 2.3. 对折机构的设计 对折机构是对布料进行折叠的部分。采用一块三角形的板，布料从三角板上经过再往下走就完成了自动折叠的动作。如图： 图 2.1折叠方案设计 由于三角板的尺寸过大，生产部门生产不了，只能将三角板分成两个部分，等切割完毕后，再自行焊接成一块板。 设计参数： 板宽：750mm（两板拼合后 1500mm） 厚：4.5mm材料：304 不锈钢板 4 图 2.2三角板的设计2.4. 轴辊的设计 布料在支架上运动，若是没有轴辊在其中起到减小摩擦的作用，布料的拉伸形变会较大，张力也会较大。对于针织布来说，由于针织布是觉容易拉伸，但是拉伸对

16、于针织布的变形又是工艺中的禁忌，所以需要加入轴辊来防止这种现象。 加入轴辊后，即可以给布一定的张力，又不至于力太大，导致布料变形。传动部分： 轴辊使用装配结构，在其同部贯穿一根心轴，轴两端用轴承提供支承。轴辊两侧设置阶梯，顶住轴承的外圈，安装时，心轴贯穿轴辊后，在两边各装上一个垫片，挡住轴承的内圈，同时在轴辊外圈包胶，达到增加摩擦的目的，具体如图所示： 挡板安装螺纹轴承安装处图 2.3轴辊设计2.5. 整体框架的设计 整体框架主要任务是支撑起三角板以及众多的轴辊。决定该框架搭建材料的因素主要有： a.由于加工以及安装的过程中，难免会产生一些误差，所以搭建的整体框架需具备可微调的功能。 由于整体

17、支架与衣车之间有时需要拆分开来，需要用时再进行拼合，所以搭建材料需具备拆卸简单的功能。 由于轴辊以及三角板的质量很大，所以支架还需具备耐压，抗弯曲的能力。 b.c.综合以上几点，以及就车间现有材料（不锈钢管，铁管，铝型材）进行选择，选择铝型材作为搭建材料。铝型材具有拆卸简单，可调节，抗压抗弯的特点。 2.6. 衣车部分的设计 衣车部分是进行车缝的部分，在这里需要控制布料的进给与衣车的车缝速度吻合，才能够车缝出想要的效果。同时，车缝时若是布料的张力不够，上下两层的进给速度不同， 很容易造成断针现象。所以设计在车头两边加装 4 条辊，每两条辊上下夹紧布料，同步旋转带动布料前进。 5 图 2.4 车

18、头处的辊 并且由于及骨车的车头较桌面高出一部分，所以设计时在桌板上加装一个由不锈钢焊接而成的支架，将四条辊撑高，而支架的高度根据轴辊的直径以及轴辊轴承座的高度进行设计的。 图 2.5 及骨车车头 由于布料需要从两条轴辊的中间穿过，再夹紧轴辊，所以设计轴辊轴承座的时候留出了余量给上轴辊一个上下移动的行程。当需要使用的时候，工人只需抬起轴辊，将布料塞进两条轴辊之间，而后放下轴辊既可。轴承座的顶部钻孔，攻牙，供旋螺丝用。当布料穿过轴辊并调整好后，旋紧螺丝，使螺丝压紧轴承，达到夹紧布料的效果。 6 螺纹处轴辊上下移动的行程图 2.6轴承座CAD 图 2.7. 衣车自动运行的执行机构设计： 由于布料的进

19、给需与及骨车的车缝联动，所以需要控制及骨车自动车缝。及骨车的自动车缝牵扯到两个动作，分别是及骨车压脚的上抬与下压，以及及骨车的车缝马达的启动和关闭。这两个动作在原始的及骨机上是由工人踩脚踏控制的，分别是利用脚踏的下压与松开带动两个动作的控制杆下拉与上升。 根据这个原理，参考现有自动衣车的设计，设计出利用两个气缸控制两条控制杆进行下拉与上升。 图 2.7气缸带动衣车压脚7 图 2.8气缸带动衣车车缝2.8. 收料架的设计 收料架是作为收集车缝后的布料并使布料较为整齐叠放的机构。为了达到使布料整齐叠放，采用了一个摆杆的机构。通过摆杆有规律的，有时间间隔的前后摆动，由于布料的不断进给，当摆杆摆动的速

20、度达到一定的条件后，摆杆的摆动会使得布料在收料箱中折叠， 并较为整齐的叠放。 图 2.9收料架 摆杆的摆动使用电机带动，因为电机能够轻松的控制摆杆摆动的速度，并且在必要的时候可以设计出变速的摆动，达到一个更整齐的效果。所以选择使用步进电机带动。 2.9. 纠偏机构的设计 2.9.1.纠偏的原因：理想条件下： 卷布和理想排列的辊均有完好的接触（没有几何变形），卷布在运行的过程中没有横向移动。 8 图 2.12理想条件下卷布的位移轨迹实际情况下： 各辊之间没有很好的排列，卷布有一些变形，造成卷布的横向位移，并且需要纠正错误，所以使用纠偏装置。 2.9.2.纠偏方案图 2.13 纠偏的方案 选择较为

21、靠近折叠三角板位置的一条辊，将其一边的支撑孔做成一条竖直的槽状。在其下方安装一个步进电机，当卷布发生偏移时，步进电机工作带动凸轮旋转，将辊子顶起9 一定的角度或放下一定的角度，直到卷布与辊子的轴线成 90，这时卷布的位置偏差被纠正。 该轴辊处的具体设计如下图： 图 2.14电机带动凸轮图 2.15纠偏辊的安装2.10. 总设计三维图10 图 2.16未放料三维图图 2.17 放料后三维图2.11. 本章小结 本章对机器的整体部分进行了总体方案设计分析，从中选择了折布的形式，确定了本设计采用电机驱动，并给出了设计中各机构的部分参数。下面的设计计算将以此进行 11 3. 机械硬件选型3.1. 整体

22、框架铝型材的选型 由于三角板的质量较大，所以安装三角板的铝型材的变形量较大。同时在设计中有一出的变形量较大，如图 3.1，故分析校核这两处的变形，得出铝型材所需强度，从而确定铝型材型号。 由于三角板的重量较大，且在该安装杆处行程一个力矩，所以认为安装三角板的铝型材为变形最大杆，校核该铝型材，若满足其强度，则认为该型号铝型材适合作为支架搭建材料。 三角板尺寸及质量： 304 不锈钢密度 7.93 g/cm3。 三角板为等腰三角形，底边长 1500mm，高 800mm，厚度为 4.5mm，与该铝型材呈 60 角。 7.93m = 1500 800 4.5 1000000 = 42.822 1850

23、mm图 3.1安装三角板铝型材图 该条铝型材长 1850mm，选用 40X40 铝型材，经查询，铝型材所允许的最大弯曲应力Qmax = 200N/3，弯曲疲劳极限1 = 211MPa12 图 3.2假设F3与F4抵消，则受力图可画为：铝型材受力图铝型材弯矩图图 3.313 计算可得MAv = 96.92N mMAh = 314.74N m根据力的平衡可以计算出：Fv1 = Fv2 = 176.22NFh1 = Fh2 = 314.74N画出垂直面弯矩图,如图（1），和水平面弯矩图，如图（2）B 处断面垂直弯矩为 B 处断面水平弯矩为画出合成弯矩图，如图 3 = 176.22N MBh = 45

24、6.37N = 2 + A2 = 329.32N = 2 + B2 = 489.21N = 2 + C2 = 205.37N 由图可得铝型材最大弯矩在 B 处，取 B 截面作为危险截面： 由怡合达 FA 工厂自动化零件一书得，40X40 铝型材截面惯性矩为I = 8.32 1044由于 40X40 铝型材界面为对称形状，故根据公式 8.32 10443W = | = 4.16 10 2则 B 截面处的强度： = 11.76 1所以按弯扭合成强度校核该铝型材的强度足够安全3.2. 轴承设计： 轴辊两侧需安装轴承起到润滑与支撑的作用。由于车间有较多的6200ZZ 深沟球轴承， 所以假定选用 620

25、0 深沟球轴承。 图 3.4轴承尺寸图10309基本尺寸/mm|d: 基本尺寸/mm|: 基本尺寸/mm|B:安装尺寸/mm|da (min):1514 安装尺寸/mm|Da (max):260.617.425.20.65.102.382000026000安装尺寸/mm|ra (max): 其他尺寸/mm|d2 : 其他尺寸/mm|D3 : 其他尺寸/mm|r (min): 基本额定载荷/kN|Cr: 基本额定载荷/kN|C0r: 极限转速/(r/min)|脂: 极限转速/(r/min)|油:重量/kg|W :0.0306200-Z6200-2Z轴承代号|60000-Z 型: 轴承代号|600

26、00-2Z 型:因为这是深沟球轴承(6000)，并且轴向没有载荷，所以 = 0接触角a = 0 ， FA / FR = 0 120，则主动轮包角合适。 e)计算张紧力 参考同步带传动受力情况的分析(压轴力与张紧力的计算)一文，得张紧力0 = 0.5(1 + 2)其中： 1 = 1250/2 = 250/计算得0 = 37180Nf)计算作用在轴上的压轴力FQ1500ca =其中矢量相加修正系数图 3.8KF曲线图 由于其中包角1 165.67，对应选择 = 0.99，得 1500ca1500 0.99 2.2308 = 36808.2N0.093.6. 气缸的选型 由于计算不出衣车压脚下压的力

27、以及衣车电机启动拉杆下压的力，故选择缸径适中的气缸进行试验，选择 SMC 的 CDM2E20-75 及 CD85N20-25-8。 19 图 3.9CDM2E20-75 参数若要能带动压脚拉杆及衣车电机启动拉杆，需满足拉杆力F nPS = nPd24车间实际气压为 P=0.6MPa，安全系数为 n=0.7，气缸的机械效率为 = 0.7。故可以计算出： 2nPS = 4 nPd = 144.3N即拉杆力需小于144.3N。 3.7.机械元件表 3-1机械元件3.8.本章小结本章对机械部分的材料进行了校核计算及选型。先对整体支架所选用的铝型材进行校核，得出结论后，对传动用齿轮的设计，并对轴承进行了

28、寿命分析。而后对皮带进行校核， 确认选用的皮带以及电机。同时还有对气缸的校核，确认气缸的力足够大。 20物料名称 规格/编号 品牌/型号 数量 两相步进电机 110HS20雷泰 1 个 两相步进电机 42HS03雷泰 1 个 两相步进电机 86HS35雷泰 1 个 同步带轮 EBJ21-16-A-N-d19怡合达 1 个 同步带轮 EBJ21-48-A-P-d10怡合达 3 个 同步带 ECP21-150-500怡合达 1 条 同步带 ECP21-150-1420怡合达 1 条 轴承座 BDL-202G怡合达 2 个 欧标铝合金型材 AOB-4040-L2000怡合达 30 条 角座 BEJ6

29、2-4040怡合达 150 个 深沟球轴承 6200ZZNSK30 个 齿轮 VNF21-1.0-50-B-P10N怡合达 4 个 平键 BLC01-B3-L20怡合达 4 个 不锈钢圆柱 10mm30420 米 4. 电气部分设计4.1.设计思路 设计一个自动控制系统，按下启动按钮，及骨车压脚自动下压，并自动车缝，同时电机运转，带动卷布自动进给。支架两边传感器自动检测布边，当检测到布边出现偏移，支架上纠偏电机自动运转，进行纠偏。运行一段时间后，及骨车后的收料箱运作，摆杆以一定的规律摆动，对车缝后的布进行整齐的收料。 4.2.功能图以及流程图 自动控制系统的概述图如图 4.1，结构图如图 4.

30、2，功能图如图 4.3，控制流程图如图4.4，其中元件包括两个传感器，驱动电机驱动器，纠偏电机驱动器，车缝气缸，压脚气缸以及收料电机驱动器。 机器启动后，PLC 输出信号到电磁阀，控制压脚气缸回缩，压脚下压，车缝气缸伸出， 车缝电机工作。同时输出一定的脉冲给驱动电机驱动器，控制驱动电机动作，当两个传感器检测到布边便宜时，输出一个信号给 PLC，PLC 再控制纠偏电机动作，带动纠偏杆动作， 实现纠偏的功能。5 秒后，PLC 拓展的脉冲输出模块发送一段脉冲给收料电机驱动器，控制收料电机旋转，带动摆杆摆动。 图 4.1概述图21传感器 传感器 FX3U-16MTFX2N-1PG收料电机驱动器 驱动电

31、机驱动器 纠偏电机驱动器 车缝气缸 压脚气缸 图 4.2结构图图 4.3功能22收料电机工作 纠偏 闭合电源开关 压脚气缸回缩 车缝气缸伸出 驱动电机工作 布边检测 5 秒 控制衣车装置 驱动装置 驱动装置 FX3U-16MT检测装置 FX2N-1PG 图 4.4流程图 4.3. 控制系统的 I/O 点及地址分配 控制系统的输入、输出信号及代码、地址编号如表 2-1 所示。表 4-1 输入输出信号代码和地址编号表 4.4. 电器原理图 如图为系统的电气原理图，PLC 输入端接三个传感器，一个张力传感器，两个布边传感器，分别用来控制收料机构与车缝机构的联动以及控制纠偏机构。由于 PLC 只有 Y

32、0， 23名称 代码 地址编号 启动按钮 K1X0停止按钮 K2X1光电传感器 1S1X2光电传感器 2S2X3驱动器 MD2278 脉冲输入端 PLU-1Y0驱动器 MA860 脉冲输入端 PLU-2Y1驱动器 MD2278 方向控制端 DIR-1Y2驱动器 MA860 方向控制端 DIR-1Y4电磁阀 1-Y3电磁阀 2-Y7电磁阀 3-Y5 Y1 两个端口可以输出高速脉冲，而由于采用到三个步进电机，需要三个脉冲输出，所以在PLC 后接多一个 FX2N-1PG 脉冲拓展模块，用来输出脉冲。输出端接两个电磁阀，用来控制两个气缸。 图 4.5电器原理图4.5. 元件的选型4.5.1.PLC 的

33、选型现有的PLC 主要为三菱的FX3U 系列，有FX3U-16MT,FX3U-32MT,FX3U-48MT 三种。FX3U 系列的 CPU 处理速度业内领先，达到了 0.065us/基本指令，内置了高达 64K 步的大容量 RAM 存储器，大幅增加了内部软元件的数量，内置独立 3 轴 100kHz 定位功能(晶体管输出型)，基本单元左侧均可以连接功能强大简便易用的适配器，强化了指令的功能， 提供了多达 209 条应用指令，包括像与三菱变频器通讯，CRC 计算，产生随机数等等。 FX3U -16MT 集成 8 位输入 8 为输出FX3U-32MT 集成 16 位输入，16 位输出。FX3U-48

34、MT 集成 24 位输入，24 位输出。 根据 4.3 的控制系统的 X/Y 点及地址分配可以得出 PLC 输入端需要 4 个端子，输出端需要 7 个端子，所以选择 FX3U-16MT 为控制系统。 4.5.2.电源选型由于系统是在 220V 交流电的环境下工作的，但是由于部分元件的工作条件是 24V 直流电，所以需进行电压的转换。 选择型号为 PMC-24V150W1AA 的开关电源 表 4-2电源参数 24 4.5.3.传感器选型传感器用来感应布边的距离，用以控制布不至于产生较大的偏移。该传感器有多种选择： a)可采用光电对边（纠偏）控制器。 光电对边控制器是对薄型物料在传送过程中的位置偏

35、移进行控制的自动控制系统，采用进口专用集成电路设计而成，光电对边器是由控制器和 U 型传感器组成。在卷料运行过程中用来修正横正偏差，使织物、丝绸、纸张、塑料等成卷后边整齐一致。具有性能稳定可靠，使用方便等特点。其 U 型传感器采用高精密度接收管，尤其对薄型无纺布、塑料薄膜等都能正常工作，具有自动检测、自动跟踪、自动纠偏等功能，能对布料、纸张、薄膜、不干胶带、铝箔、带钢及其它物料的标志线或边缘进行跟踪纠偏，以保证卷绕、分切的整齐。 该控制器是采用光电二极管采集信号，由微电脑处理信号，采用进口大功率开关管输出，输出电压 24V，功率 30W，可直接驱动 24V 双头电磁阀；由电磁阀指挥油缸工作，油

36、缸直接推动卷布验布机的卷布棍左右走动，从而达到对齐布边的目的。本控制器是由微电脑读取信号，精度高，性能稳定，寿命长，灵敏度高，操作调试简单等优点。 该传感器所应用的程序为 PID 控制，精度较高。 b)可采用两个光电开关，错开一定位置，当布边产生一定量的偏移被其中之一个传感器检测到后进行纠偏。 光电传感器是通过把光强度的变化转换成电信号的变化来实现控制的，在一般情况下， 有三部分构成，它们分为：发送器、和检测电路。发送器对准目标发射光束，发射 的光束一般来源于半导体光源，发光二极管(LED)、激光二极管及红外发射二极管。光束 不应用该信号。 该传感器所采用的程序为简单的信号传输，精度较低。 对

37、比两者，后者的的价格较为便宜，且所需要写的程序较为简单。并且由于车间要求的精度并不是特别的高。综合以上两点，选择第二个方案，选用的传感器为“雅玛特YAMATA 距离设定型光电传感器 DS-D12”。 25品牌 台达 型号 PMC-24V150W1AA类型 AC/DC 电源 调制方式 脉冲宽度调制(PWM)式 晶体管连接方式 单端式 输入电压 AC85-264（V） 输出功率 150（W） 输出电压 DC24（V） 工作效率 98（%） 产品认证 CCC输出电流 6.25A 图 4.6距离设定型光电传感器DS-D12图 4.7DS-D12 性能4.5.4.电磁阀的选型二位五通电磁阀是用来控制流体

38、的自动化基础元件，属于执行器；并不限于液压，气动。电磁阀用于控制液压流动方向，工厂的机械装置一般都由液压缸控制，所以就会用到电磁阀。 电磁阀的工作原理，电磁阀里有密闭的腔，在的不同位置开有通孔，每个孔都通向不同的油管，腔中间是阀，两面是两块电磁铁，哪面的磁铁线圈通电阀体就会被吸引到哪边，通过控制阀体的移动来档住或漏出不同的排油的孔，而进油孔是常开的，液压油26 就会进入不同的排油管，然后通过油的压力来推动油缸的活塞，活塞又带动活塞杆，活塞杆带动机械装置运动。这样通过控制电磁铁的电流就控制了机械运动。 图 4.8二位五通电磁阀工作原理 二位五通直动式电磁阀(常断型)结构的简单剖面图及工作原理。起

39、始状态，1，2 进气4，5 排气线圈通电时，静铁芯产生电磁力，使先导阀动作，压缩空气通路进入阀先导活塞使活塞启动，在活塞中间，密封圆面打开通道，1，4 进气，2，3 排气当断电时，先导阀在弹簧作用下复位，恢复到原来的状态。 4.5.5.步进电机驱动器的选型图 4.7 为雷塞步进电机的参数以及步进电机驱动器选型表格。根据计算校核，得出步进电机的型号以及驱动器的型号分别为： 表 4-3步进电机及驱动器型号27物料名称 规格/编号 品牌/型号 数量 两相步进电机 110HS20雷泰 1 个 两相步进电机 42HS03雷泰 1 个 两相步进电机 86HS35雷泰 1 个 步进电机驱动器 MD2278雷

40、泰 1 个 步进电机驱动器 MA860雷泰 1 个 步进电机驱动器 DM422C雷泰 1 个 图 4.9步进电机选型4.6.电气元件表 4-4元件4.7.本章小结本章对电路方面做了设计，画出了电气原理图，并且对 PLC，步进电机驱动器，电磁阀等电气元件进行了选型。 28硬件名称 型号 数量/个 备注 PLCFX3U-16MT1脉冲拓展模块 FX2N-1PG124V 电源 PMC-24V150W1AA1端子排 20 路 电阻 2000 欧 9步进电机驱动器 雷泰 MD22781步进电机驱动器 雷泰 MA8601步进电机驱动器 雷泰 DM422C1电磁阀 2按钮 红色、绿色 2传感器 雅玛特距离设

41、定型光电传感器 DS-D122备注 5. 控制系统软件介绍5.1. 程序初始化 每一个成熟的程序在主程序中都会有一个初始化，程序初始化的作用有很多，一下列出几点： a)b)c)d)e)把某些变量变成初始值，比如 0 或者 1.如果用到定时器需要设置定时器的工作方式及初值。 如果用到中断需要开放相应的中断源的中断并设置优先级。如果用到串口需要设置串口相应工作方式及波特率等 其它需要预先设置的数据变量及命令字。 三菱PLC 具有一系列的特殊继电器，其中 M8002 为初始化脉冲，当 PLC 上电启动时， M8002 发出一个扫描周期的脉冲，一般用于上电初始化数据，故使用 M8002 作为初始化程序

42、的条件，写出以下程序： 图 5.1初始化程序梯形图5.2. 启动/停止程序 按下绿色按钮，程序启动，驱动电机运转，压脚下压，衣车开始车缝。按下红色按钮，程序停止，所有输出端复位。 29 图 5.2启动/停止程序梯形图5.3. 纠偏程序 程序启动后，传感器自动启动，检测布边距离，当布发生便宜时，纠偏电机启动，带动凸轮旋转，顶起或放下轴辊，来进行纠偏，程序如下： 图 5.3纠偏程序梯形图5.4. 收料箱程序30 程序启动 6S 之后，收料箱开始工作，由于收料箱进行的动作是一个反复动作，使用电机带动，走一定的角度后，返回相同的角度，由于是使用脉冲拓展模块，程序与一般的程序并不相同，脉冲拓展模块部分应

43、用到的说明如下： 31 图 5.4FX2N-1PG 部分说明程序如下： a)需初始化 FX2N-1PG 占用的寄存器，对其进行功能设定。32 图 5.5FX2N-1PG 初始化梯形图 控制电机旋转，由于是个循环反复的动作，并且两个不同方向的寻转之间间隔了一段时间，所以采用定时器对这部分程序进行设计。 b)33 图 5.6收料摆杆旋转梯形图34 6. 实物的制作与调试 经过一系列的计算以及设计时，制作的材料也分批的到位了。在进行设计的同时，对实物进行装配，步骤分为： 折叠及张力机构搭建衣车的改良电箱的连接收料架的制作整体框架的装配 纠偏机构的装配机器的调试 6.1.折叠及张力机构的搭建图 6.1

44、折叠及张力机构实物图35 6.2.衣车的改良6.3.电箱的连接图 6.4电箱的连接36 6.4. 收料架的制作 在制作收料架时，因计算设计时并为计算所选用的细圆棒的弯曲强度，所以换了材料， 选择 30X30 的不锈钢管进行摆杆的焊接。而由于材料的更换，导致所选择电机的型号不能满足要求，所以考虑后决定改用气缸进行摆杆摆动的动力。针对这一更改，对电路图进行了更改，具体实物及电路图以及程序设计如下： 图收料箱实物图37 图收料箱传动元件图 6.7修改后的电路图图 6.8修改后的收料箱程序梯形图6.5. 整体框架的装配38 折叠机构与衣车部分采用铝型材进行连接，拆卸安装方便。整个拆卸安装过程大概需要 3 分钟。 图 6.9整体装配并装上卷布的工作图6.6.纠偏机构的装配39 6.7. 机器的调试成果展示： 40 7. 设计总结7.1. 总 结 经过大半年的努力，毕业设计终于接近尾声，总体来说自己还比较满意。除了自主设计出整部机器，还完成了机器的装配和调试。但是由于当时刚来