自动化系统大作业

1、机械制造自动化系统,机电工程学院 李健 2013-4-18,3.6多级分布式计算机控制系统,常用的LAN技术,局部区域网络 (Local Area Network，LAN)，是一种分布在有限区域内的计算机网络，由计算机、网络接口卡、外围设备、网络介质以及网络通信控制设备组成,以太网 （Ethernet） 令牌环 (Token-Ring) 令牌总线(Token-Bus) 现场总线(Fieldbus,传输介质,1）双绞线 （2）同轴电缆（3）光缆,1）双绞线,绝缘层,屏蔽层,双绞线,为什么扭绞在一起,将各导线绞在一起的目的主要是使绞线间的电磁干扰最小,双绞线使用RJ45接头连接计算机的网络适配器或

2、集线器等通信设备。 RJ45接头与普通电话系统的RJ11接头看起来相似，但二者有着重要的区别RJ45接头稍大，包括8条连接缆线，而RJ11接头只有4条,二叉式非屏蔽水晶头,2）同轴电缆,3）光缆,绝缘层,合成纤维,覆层,内芯,1.4.3 数据通信的电气特性,1)星形结构 (2)环型结构 (3)树形结构 (4)总线型结构 (5)网状结构,计算机网络的拓扑结构,1） 星形结构,局域网最常用的拓扑结构之一,连线方式：由一个功能较强的中心节点（主节点）和一些各自连接中心节点的从节点组成。任何两个从节点之间的通信均要通过中心节点转接,特点：结构简单、建网容易、便于管理，扩展网络容易。但中心节点是全网的控

3、制中心，一旦出现故障会造成全网瘫痪,2）环形结构,3）树形结构,特点：结构简单、建网容易、无路径选择。但由于环路是封闭的，所以不易扩展，且可靠性差，维护管理复杂,特点：信息交换主要在上下节点中进行，路径选择方便，若某一分支发生故障，易将该分支与整个网络隔离，但对根的依赖性大。适用于分级管理和控制系统,4）总线结构,局域网最常用的拓扑结构之一 连线方式：所有的节点都挂接在一条公共线路上。 特点：结构简单，布线容易，投资少，易于扩充,5）网状结构,容错能力最强的拓扑结构 连线方式：网络上的每个节点与其它节点有3条以上的 直接线路连接。 特点：建网费用高，布线困难，但可靠性很高。一个节点发生故障，数

4、据可通过其它节点和线路到达目的地,点对点连接 （这是最简单的网络,总线网,星形网,环形网,集线器,RS-232电缆,直接电缆连接计算机,传输方式 通信方式按照信息的传输方向分为 ： (1)单工(Simplex)：信息只能沿单方向传输 (2)半双工(Half duplex)：信息可以双向传递，但不能同时进行 (3)全双工(Full duplex,发送端,接收端,报文,检测信号,单工,接收端,报文,发送端,发送端,接收端,半双工,3）全双工通信 信息可以同时沿着两个方向传输,报文,接收端,发送端,发送端,接收端,串行传输是把构成数据的各个二进制位依次在信道上进行传输的方式。 串行通信是利用串行端口

5、在两台设备间进行通信，一次可以传输 位数据，即，使用 条数据线按照次序一位一位传送，每传送完 位为一个字节,并串转换,串并转换,1 0 0 1 0 1 0 0,1,1,8,10010100,10010100,并行传输是把构成数据的各个二进制位同时在信道上进行传输的方式。 并行通信是利用并行端口在两台设备间进行通信，一次使用 条数据线传送 位数据， 次传送一个字节,10010100,8,8,1,制造自动化协议（MAP,MAP期望在异构的计算机、可编程控制器、NC机床、机器人等自动化设备之间建立有效实现信息传输（包括数据文件、NC程序、控制指令、状态信号等）的标准,第一作业,搬运机械手功能示意图,

6、基本要求与参数 本作业要求完成一种二指机械手的运动控制系统设计。该机械手采用二指夹持结构，如图1所示，机械手实现对工件的夹持、搬运、放置等操作。以夹持圆柱体为例，要求设计运动控制系统及控制流程。机械手通过升降、左右回转、前后伸缩、夹紧及松开等动作完成工件从位置A到B的搬运工作，具体操作顺序：逆时针回转(机械手的初始位置在A与B之间)下降夹紧上升顺时针回转下降松开上升，机械手的工作臂都设有限位开关SQi,设计参数： （1）抓重:10Kg （2）最大工作半径：1500mm （3）运动参数：伸缩行程：0-1200mm； 伸缩速度：80mm/s； 升降行程：0-500mm； 升降速度：50mm/s 回

7、转范围：0-1800 控制器要求： （1）在PLC、单片机、PC微机或者DSP中任选其一； （2）具备回原点、手动单步操作及自动连续操作等基本功能。 三、工作量 （1）驱动及传动方案的设计及部件的选择； （2）二指夹持机构的设计及计算； （3）总体控制方案及控制流程的设计； （4）设计说明书一份,四、设计内容及说明 （1）机械手工作臂及机身驱动部件的选择及设计，需设计出具体的驱动及传动方案，画出方案原理框图。 （2）末端夹持机构设计，该结构需保证抓取精度高，重复定位精度和运动稳定性好，并有足够的抓取能力。设计应包括确定夹持方案、计算夹持范围、计算夹紧力及驱动力，完成夹持机构设计图。 （3）控制

8、系统设计，包括确定控制方案、核心功能部件的选择、主要功能模块的实现原理、绘制控制流程框图,第二作业 自动导引式物料搬运小车系统设计,5000,5000,二、基本要求与参数 本作业要求完成一种自动导引式物料搬运小车系统设计。小车主要实现的功能是自动寻迹并且完成物料的搬运。如上图所示，小车首先在A区装载物料，然后开始沿着指定轨迹（黑色导引线）自动运行，导引线宽为20mm，小车上要求装有相应的传感器用来完成寻迹和小车运行轨迹调节，保证小车始终沿着指定轨迹运行不偏离。运行到C区以后停止，卸货后沿原路径返回A区再次装载物料，如此往复。A、C区各有一条与导引线垂直的黑色边界线，线宽为20mm，要求小车在A

9、、C区停止时，不能超出边界线限定范围。（小车由蓄电池供电） 相关设计参数： （1）小车运动方式：全自动导引式。 （2）小车载重能力:15Kg，自重不超过15Kg。 （3）小车运动距离：5000mm。 （4）小车运行速度：不小于0.5m/s,三、工作量 （1）小车轮系结构的设计与分析； （2）自动导引方案的设计及传感器的选择与分析； （3）小车驱动及运动控制方案的设计与分析； （4）控制流程的设计以及控制程序的编写； （5）设计说明书一份。 四、设计内容及说明 （1）根据要求选择合适的传感器，设计搬运小车的自动导引系统，并进行可行性分析，保证小车能够沿着给定的路径运动。 （2）确定小车的轮系结构，如主动轮