中型烤漆生产流水线控制系统黄冠勇

1、河南城建学院毕业设计（论文） Abstract2毕 业 设 计 论 文题目：中型烤漆生产流水线控制系统 系 别：电气与电子工程系专 业：自动化姓 名：黄冠勇 学 号：122407209指导教师：王整风 河南城建学院 2011年 05 月 16 日河南城建学院毕业设计（论文） 摘要摘要采用人工涂漆工作劳动强度大，生产率低,涂层质量不易保证,还会对人体产生毒害作用，自动喷漆在大批量生产中对提高劳动生产率,保证产品质量,改善劳动环境等都具有重要意义。烤漆生产流水线控制系统的设计涉及到计算机控制技术、电气控制技术与PLC原理及应用、传感器原理与应用、自动控制原理等多个学科。利用现代传感器的自动检测技术

2、和自动控制实现自动喷涂的控制，采用温度传感器对环境的温度进行控制，利用压力传感器来实现喷涂时所需要的恒定压力的控制，利用接近开关来控制小车的启停，并且通过光电传感器的使用，来达到喷漆的智能控制，并且具有一定的报警功能。关键词：伺服电机 传感器 接近开关 压缩机 PLC AbstractWork with labor-intensive manual paint, low productivity, difficult to guarantee coating quality, but also toxic effects on the human body, auto paint in mas

3、s production to improve productivity, ensure product quality, improve the working environment is important so . Paint production line control system design involves computer control technology, electrical technology and PLC control theory and application of theory and application of sensors, automat

4、ic control theory and other disciplines. Automatic detection of the use of modern sensor technology and automatic control of the control of automatic spraying, the use of temperature sensors to control the temperature of the environment, the use of pressure sensors required to spray a constant press

5、ure control, the use of proximity switches to control the car's start and stop And, through the use of photoelectric sensors, intelligent control to achieve painting, and has a certain alarm.Keywords: Servo motor Sensors Proximity Switch Compressor plc河南城建学院毕业设计（论文） 目录摘要1Abstract2第1章 绪论51.1 目的和意

6、义51.2 国内外综述5第2章 设计概述62.1烤漆工艺流程62.1.1前期处理62.1.2 烘干72.1.3 喷涂72.1.3.1 静电喷涂法72.1.3.2 热喷涂法72.1.3.3 气雾剂喷涂法72.1.3.4 高压无气喷涂法82.1.3.5 空气喷涂法82.2确定设计方案82.2.1表面处理和烘干方式的确定82.2.2喷涂方式的确定92.3整体方案论述9第3章方案详解103.1电机的选取113.1.1小车驱动电机的确定113.1.2伺服电机的选择113.2传感器的选择143.2.1光电传感器143.2.2 接近开关163.2.3温度传感器选择173.2.4压力传感器的选择203.3空气

7、压缩机的选择213.4喷枪选型233.5 PLC选型243.6程序及梯形图284总结515参考文献526河南城建学院毕业设计（论文） 第1章第1章 绪论1.1 目的和意义目的：通过中型烤漆生产流水线控制系统的课题设计，涉及到计算机控制技术、电气控制技术与PLC原理及应用、传感器原理与应用、自动控制原理等多个学科。通过本课题的工作，不仅可以实现中型烤漆生产流水线控制系统设计，而且对于PLC和传感器的认识学习和使用有积极的促进作用，对大学所学习知识的灵活应用和总结。把学过的专业知识运用于实际，在理论和实际结合过程中进一步消化、加深和巩固所学的专业知识，并把所学的专业知识转化为分析和解决问题的能力。

8、在搜集材料、调查研究、接触实际的过程中，既可以印证学过的书本知识，又可以学到许多课堂和书本里学不到的活生生的新知识。另外也培养了我独立思考问题和解决问题的能力,为今后工作做好技术储备。意义：采用人工涂漆,工作劳动强度大,生产率低,涂层质量不易保证,还会对人体产生毒害作用，自动喷漆在大批量生产中对提高劳动生产率,保证产品质量,改善劳动环境等都具有重要意义。1.2 国内外综述中国烤漆房起步较晚，经过20多年的发展，中国烤漆房已成为机械工业中十大行业之一，为中国包装工业快速发展提供了有力的保障，有些烤漆房填补了国内空白，已能基本满足国内市场的需求，部分产品还有出口。但在目前，中国烤漆房出口额还不足总

9、产值的5%，进口额却与总产值大抵相当，与发达国家相去甚远。 在行业快速发展的同时也存在一系列的问题，现阶段中国烤漆房行业水平还不够高。烤漆房市场日趋垄断化，除了瓦楞纸箱烤漆房和一些小型包装机有一定规模和优势外，其它烤漆房几乎不成体系和规模，特别是市场上需求量大的一些河南城建学院毕业设计（论文） 第1章成套包装生产线，如液体灌装生产线、饮料包装容器成套设备、无菌包装生产线等，在世界烤漆房市场中均被几家大烤漆房企业集团所垄断，面对国外品牌强劲冲击国内企业应该采取积极对策。 从现阶段情况看，全球的烤漆房需求以每年5.3%的速度增长。美国拥有最大的包装设备生产商，其次是日本，其他主要生产商还包括德国、

10、意大利和中国。但未来包装设备生产增长最快的是在发展中的国家和地区。发达国家将从刺激国内需求中获利，并在发展中国家寻找当地合适的生产厂家，特别是在食品加工厂进行投资，提供烤漆房设备。而中国自加入世贸组织以来取得了长足的进步，中国的烤漆房水平提升非常快，与世界的先进水平差距逐渐缩小。随着中国的日益开放，中国的烤漆房也将进一步打开国际市场。 第2章 设计概述2.1烤漆工艺流程 一个完整的物件烤漆工艺流程应该包括：1前处理2烘干3底漆涂装4烘烤5面漆涂装6烘烤7检查8包装。2.1.1前期处理前期处理主要有：1 除油；2 水洗；3 除锈；4 水洗；5 表调；6 水洗；7 磷化；8 水洗；9 水洗；10

11、烘干。前处理的目的是为了得到良好的涂层，由于以上的冲压件在制造、加工搬运、保存期间会有油脂，氧化物锈皮，灰尘，锈及腐蚀物等在表面上，若不去除将直接影响到涂膜的性能，外观等，所以前处理在涂装工艺中占有极为重要的地位。涂装前处理与涂布、干燥为涂装工艺三大主要工序，其中涂装前处理是基础工序，它对整个涂层质量、涂层使用寿命、涂层外观等均有着重要影响 。通过脱脂、除锈、磷化等工序后的工件表面清洁、均匀、无油脂 。9河南城建学院毕业设计（论文） 第2章2.1.2 烘干烘干就是要除去表面处理时留下来的水分，准备涂漆或者是将油漆烘干下面的工艺做准备。加快流水线的生产速度。烘干所采用的方法有：柴油加热烘干、电加

12、热烘干、蒸汽加热烘干、远红外加热烘干、废机油加热烘干、量子加热烘干等等。2.1.3 喷涂喷涂的方法可分为以下几种：1 静电喷涂法，2 热喷涂法，3 气雾剂喷涂法，4高压无气喷涂法, 5空气喷涂法。2.1.3.1 静电喷涂法静电喷涂系利用高压静电场的一种喷涂方法，比较适合于大规模生 产的喷涂方法，静电喷涂有许多优点，可节省涂料，易实现机械化和连续化。可减少溶剂和涂料的飞散而改善劳动条件，漆膜均匀、质量好。 静电喷涂所使用的涂料，电阻应在550M?。如果电阻过高，可适 当采用极性溶剂来调节。静电喷涂的溶剂一般需要沸点高一点，导电性 能好一点，溶剂的闪点高一点，这对喷涂质量与安全性均比较有利。 2.

13、1.3.2 热喷涂法 采用热喷涂的施工方法，可节约溶剂，改进涂层光泽及厚度，可消 除涂膜表面泛白、斑点、桔皮-等弊病。因为热喷涂的流动性比较大， 喷涂压力可降低到1.72 公斤/厘米。涂料一般预热到5060C 左右。 2.1.3.3 气雾剂喷涂法 将涂料装在含有气体发射剂的密封金属罐中，使用时按动金属罐上 的按钮，漆液成雾状从罐中喷出。主要用于家庭小件物品和车辆、设备 等的局部小面积的修补用。 2.1.3.4 高压无气喷涂法 这种喷涂工艺早在六十年代已有发展，并在机械、车辆、船舶、建 筑等制造业中得到广泛的应用。 高压无气喷涂工艺与一般喷涂原理不同，涂料经高压河南城建学院毕业设计（论文） 第2

14、章100200 公斤 /厘米2作用下，经喷嘴小孔（0.21 毫米）喷出，立即在大气中膨胀成很 细的流线，在表面张力的作用下，变成很细的微粒而喷射到工件上，它 的主要特点是没有一般空气喷涂时所产生的大量漆雾的飞扬。 高压无空气喷涂机利用压缩空气驱动气动机的活塞和活塞杆作往复 运动，活塞杆带动高压泵内的活塞而产生同样的往复运动，气动机活塞 的有效面积与高压泵活塞的有效面积之比，根据需要的工作压力来选择， 一般在23：133：1 之间。 高压无气喷涂的优点： 1、生产效率高，较空气喷涂法高数至十余倍。 2、适用于厚浆涂料，一次喷涂膜厚达100300。 3、可提高涂层的致密性，附着力和均匀性。 4、节

15、约溶剂，可降低施工成本。 5、漆雾减少，防止空气污染，改善劳动保护条件。 2.1.3.5 空气喷涂法这是一种使用较广泛的施工方法，它的喷涂原理是漆液通过喷涂器的喷嘴，由高速气流将漆液冲散成微粒而射向被涂物面，一般喷口离被涂物的距离在2040 厘米之间，喷涂的空气压力在24 公斤/厘米2 ，流 入喷枪的气源必须经过油水分离处理，最好是清洁干燥的气源。 2.2确定设计方案2.2.1表面处理和烘干方式的确定本次设计针对工件所采取的前期处理的方法有：1除锈，2烘干。除锈：黄锈能促进腐蚀产物在涂层下蔓延，使涂层失去屏蔽性和不透湿性。在高温高湿条件下能导致涂层和金属的早期损坏，松散的黄锈，附着力差，能与涂

16、层一起脱落。除锈的方法很多，如碱液法，酸液法，机械法，电解法等，常见的是碱液法。以化学溶液除去工件表面的氧化皮，锈迹等，一般是用硫酸，也有用草酸。还可辅以超声波清洗。常见前处理有浸泡式和喷淋式两种，浸泡式需要多个浸泡槽；喷淋则需要在喷涂流水线上设置一段喷淋线。因为此次设计为的是烤漆生产流水线所以除锈方法采用的是是更适合流水线的喷淋法。烘干：通过几种常用的烘干方式的比较决定这次设计采用电加热的方法进行烘干处理，其原因是电加热技术比较常用，技术成熟，应用范围广，限制条件少，能耗低。2.2.2喷涂方式的确定通过上述几种喷涂方法的综合比较之后决定此次设计的喷涂方法采用实用较为广泛技术熟练的空气喷涂的方

17、法。2.3整体方案论述这次的烤漆生产流水线控制系统的设计的整体工艺流程为：1 表面处理（除锈）,2 烘干，3一次底漆喷涂，4 烘干，5 二次底漆喷涂，6 烘干，7 面漆喷涂，8 烘干。如图1所示：具体操作步骤为：首先将需要喷涂的工件放在小车上，小车沿着指定的轨道将工件送入到烤漆房内，工件到指定喷漆位置后停止，喷枪上的传感器检测到有工件便起动喷枪开关对工件进行自上而下的喷涂和自左而右的喷涂（侧面的喷枪和顶面的喷枪是同时开始工作的，但是每个喷枪是分开控制的），当侧面的喷枪和顶面的喷枪都喷涂一个来回后，小车上工件圆盘上的步进驱动电机便旋转一定的角度，然后开始下一个来回的喷涂。当完成喷漆工序后，小车的

18、驱动电机启动，将工件进入烘干区，到达烘干区后，小车停止，对工件进行烘干，一段时间后，小车再次起动，将工件送到下一工序。完成所有的工序后，小车将工件载出烤漆房除锈10河南城建学院毕业设计（论文） 第3章烘干一次底漆喷涂烘干二次底漆喷涂烘干面漆喷涂烘干图1第3章方案详解对设计方案进行详细的讲解，对设计中所用到的电机，传感器，PLC等进行进一部的说明。3.1电机的选取3.1.1小车驱动电机的确定电机按工作电源种类划分：可分为直流电机和交流电机。交流电机与直流电机相比，由于没有换向器因此结构简单，制造方便，比较牢固，容易做成高转速、高电压、大电流、大容量的电机。交流电机功率的覆盖范围很大，从几瓦到几十

19、万千瓦、甚至上百万千瓦 。所以将小车的驱动电机选为方便实用的交流电机。交流电机又分为同步电机、异步电机两大类。同步和异步电机均属交流动力电机，是靠50HZ交流电网供电而转动。异步电机是定子送入交流电,产生旋转磁场，而转子受感应而产生磁场。这样两磁场作用使得转子跟着定子的旋转磁场而转动。其中转子比定子旋转磁场慢，有个转差不同步所以称为异步机。而同步电机定子同异步电机其转子是人为加入直流电形成不变磁场，这样转子就跟着定子旋转磁场一起转而同步始称同步电机。异步电机简单，成本低，易于安装，使用和维护.所以受到广泛使用；缺点效率低，功率因数低对电网不利。而同步电机效率高是容性负载，可改善电网功率因数，多

20、用工矿大型没备。所以最终小车的驱动电机确定为结构简单、运行可靠、价格便宜、过载能力强及使用、安装、维护方便，被广泛应用于各个领域的交流异步电动机。型号：Y180M-8，额定功率11KW，定子电流26A3.1.2伺服电机的选择 伺服电动机又称执行电动机，在自动控制系统中，用作执行元件，把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。工作原理：伺服主要靠脉冲来定位，基本上可以这样理解，伺服电机接收到1个脉冲，就会旋转1个脉冲对应的角度，从而实现位移，因为伺服电机本身具备发出脉冲的功能，所以

21、伺服电机每旋转一个角度，都会发出对应数量的脉冲，这样和伺服电机接受的脉冲形成了呼应，或者叫闭环，如此一来，系统就会知道发了多少脉冲给伺服电机，同时又收了多少脉冲回来，这样，就能够很精确的控制电机的转动，从而实现精确的定位，可以达到0.001mm。 直流伺服电机分为有刷和无刷电机。有刷电机成本低，结构简单，启动转矩大，调速范围宽，控制容易，需要维护，但维护方便（换碳刷），产生电磁干扰，对环境有要求。因此它可以用于对成本敏感的普通工业和民用场合。无刷电机体积小，重量轻，出力大，响应快，速度高，惯量小，转动平滑，力矩稳定。控制复杂，容易实现智能化，其电子换相方式灵活，可以方波换相或正弦波换相。电机免

22、维护，效率很高，运行温度低，电磁辐射很小，长寿命，可用于各种环境。交流伺服电机也是无刷电机，分为同步和异步电机，目前运动控制中一般都用同步电机，它的功率范围大，可以做到很大的功率。大惯量，最高转动速度低，且随着功率增大而快速降低。因而适合做低速平稳运行的应用。 伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度（线数）。步进电机作为一种开环控制的系统，和现代数字控制技术有着本质的联系。在目前国内的数字控制系统中，步进电机的应用十

23、分广泛。随着全数字式交流伺服系统的出现，交流伺服电机也越来越多地应用于数字控制系统中。为了适应数字控制的发展趋势，运动控制系统中大多采用步进电机或全数字式交流伺服电机作为执行电动机。虽然两者在控制方式上相似（脉冲串和方向信号），但在使用性能和应用场合上存在着较大的差异。现就二者的使用性能作一比较。一、控制精度不同：两相混合式步进电机步距角一般为 1.8°、0.9°，五相混合式步进电机步距角一般为0.72 °、0.36°。也有一些高性能的步进电机通过细分后步距角更小。如三洋公司（SANYO DENKI）生产的二相混合式步进电机其步距角可通过拨码开关设置为1

24、.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°，兼容了两相和五相混合式步进电机的步距角。交流伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证。以三洋全数字式交流伺服电机为例，对于带标准2000线编码器的电机而言，由于驱动器内部采用了四倍频技术，其脉冲当量为360°/8000=0.045°。对于带17位编码器的电机而言，驱动器每接收131072个脉冲电机转一圈，即其脉冲当量为360°/131072=0.0027466°，是步距角为1.

25、8°的步进电机的脉冲当量的1/655。 二、低频特性不同：步进电机在低速时易出现低频振动现象。振动频率与负载情况和驱动器性能有关，一般认为振动频率为电机空载起跳频率的一半。这种由步进电机的工作原理所决定的低频振动现象对于机器的正常运转非常不利。当步进电机工作在低速时，一般应采用阻尼技术来克服低频振动现象，比如在电机上加阻尼器，或驱动器上采用细分技术等。交流伺服电机运转非常平稳，即使在低速时也不会出现振动现象。交流伺服系统具有共振抑制功能，可涵盖机械的刚性不足，并且系统内部具有频率解析机能（FFT），可检测出机械的共振点，便于系统调整。 三、矩频特性不同：步进电机的输出力矩随转速升高而

26、下降，且在较高转速时会急剧下降，所以其最高工作转速一般在300600RPM。交流伺服电机为恒力矩输出，即在其额定转速（一般为2000RPM或3000RPM）以内，都能输出额定转矩，在额定转速以上为恒功率输出。四、过载能力不同 ：步进电机一般不具有过载能力。交流伺服电机具有较强的过载能力。以山洋交流伺服系统为例，它具有速度过载和转矩过载能力。其最大转矩为额定转矩的二到三倍，可用于克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩。步进电机因为没有这种过载能力，在选型时为了克服这种惯性力矩，往往需要选取较大转矩的电机，而机器在正常工作期间又不需要那么大的转矩，便出现了力矩浪费的现象。五、运行性能不同：步进电机的控制

27、为开环控制，启动频率过高或负载过大易出现丢步或堵转的现象，停止时转速过高易出现过冲的现象，所以为保证其控制精度，应处理好升、降速问题。交流伺服驱动系统为闭环控制，驱动器可直接对电机编码器反馈信号进行采样，内部构成位置环和速度环，一般不会出现步进电机的丢步或过冲的现象，控制性能更为可靠。六、速度响应性能不同：步进电机从静止加速到工作转速（一般为每分钟几百转）需要200400毫秒。交流伺服系统的加速性能较好，以山洋400W交流伺服电机为例，从静止加速到其额定转速3000RPM仅需几毫秒，可用于要求快速启停的控制场合。综上所述，交流伺服系统在许多性能方面都优于步进电机。但在一些要求不高的场合也经常用

28、步进电机来做执行电动机。所以，在控制系统的设计过程中要综合考虑控制要求、成本等多方面的因素，选用适当的控制电机。在本次设计中，运用步进电机就可以很好的完成任务，所以步进电机是最合适的控制电机。型号：28BYGH(1.8) NEMA113.2传感器的选择在现代工业生产尤其是自动化生产过程中，要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数，使设备工作在正常状态或最佳状态，并使产品达到最好的质量。3.2.1光电传感器光电传感器是采用光电元件作为检测元件的传感器。它首先把被测量的变化转换成光信号的变化，然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号。光电传感器一般由光源、光学通路和光电元件三部分组成。光电

29、检测方法具有精度高、反应快、非接触等优点，而且可测参数多，传感器的结构简单，形式灵活多样，因此,光电式传感器在检测和控制中应用非常广泛。光电传感器是各种光电检测系统中实现光电转换的关键元件，它是把光信号（红外、可见及紫外光辐射）转变成为电信号的器件。光电式传感器是以光电器件作为转换元件的传感器。它可用于检测直接引起光量变化的非电量，如光强、光照度、辐射测温、气体成分分析等；也可用来检测能转换成光量变化的其他非电量，如零件直径、表面粗糙度、应变、位移、振动、速度、加速度，以及物体的形状、工作状态的识别等。光电式传感器具有非接触、响应快、性能可靠等特点。光电传感器如下图所示主要分为4类：对射型（凹

30、槽型）图2对射型图3回归反射型图4漫反射型图5传感器型号：PZM313.2.2 接近开关接近开关是代替限位开关等接触式检测方式，以无需接触检测对象进行检测为目的的传感器的总称。能将检测对象的移动信息和存在信息转换为电气信号。在转换为电气信号的检测方式中，包括利用电磁感应引起的检测对象的金属体中产生的涡电流的方式，捕捉检测体的接近引起的电气信号的容量变化的方式，利用磁石和引导开关的方式。其特点是：1由于能以非接触方式进行检测，所以不会磨损和损伤检测对象物。限位开关等是与物体接触后进行检测的，但接近开关则对物体的存在进行电气性检测，所以无需接触。2由于采用无接点输出方式，因此寿命延长，采用半导体输

31、出，对接点的寿命无影响。3与光检测方式不同，适合在水和油等环境下使用，检测时几乎不受检测对象的污渍和油，水等的影响。4 与接触式开关相比，可实现高速响应。5能对应广泛的温度范围，有些传感器能在-40度和200度的环境下使用。6 不受检测物体颜色的影响，对检测对象的物理性质变化进行检测，所以几乎不受表面颜色的影响。感应型接近开关原理：同过外部磁场的影响，检测在导体表面产生的涡电流引起的磁性损耗。在检测线圈内使其产生交流磁场，并对检测体的金属体产生的涡电流引起的阻抗变化进行检测的方式，一般检测金属导体。此外。作为另外一种方式，还包括检测频率相位成分的铝检测传感器，和通过工作线圈仅检测阻抗变化成分的

32、全金属传感器。在检测体一侧和传感器一侧的表面上，发生变压器的状态阻抗的变化可以视作串联插入检测体一侧的电阻值的变化。（图6）变压器的结合状况将通过涡电流损耗而置换为阻抗的变化图6静电容量型接近开关的动作原理: 对检测体与传感器间产生的静电容量变化进行检测。容量大小根据检测体的大小和距离而变化。一般的静电容量型接近开关是对象电容器一样平行配置的两块平行版的容量进行检测的，平行板单侧分别作为被测定物，而另一侧作为传感器检测面，对这两极间形成的静电容量变化进行检测。可检测物体根据检测对象的感应率不同而有所变化，不仅金属，也能对树脂，水等进行检测。（图7）图7磁力式接近开关的动作原理：用磁石使开关的导

33、片动作。通过将引导开关置于ON，使开关打开。（图8）图8型号：FN1.5-M8-NOD13.2.3温度传感器选择温度传感器用于测量烘干区的温度，进行实时的温度监控，从而达到保证工件烤漆质量的目的。按测量方式可分为接触式和非接触式两大类，按照传感器材料及电子元件特性分为热电阻和热电偶两类。接触式温度传感器的检测部分与被测对象有良好的接触，又称温度计。 温度传感器温度计通过传导或对流达到热平衡，从而使温度计的示值能直接表示被测对象的温度。一般测量精度较高。在一定的测温范围内，温度计也可测量物体内部的温度分布。但对于运动体、小目标或热容量很小的对象则会产生较大的测量误差，常用的温度计有双金属温度计、

34、玻璃液体温度计、压力式温度计、电阻温度计、热敏电阻和温差电偶等。它们广泛应用于工业、农业、商业等部门。在日常生活中人们也常常使用这些温度计。随着低温技术在国防工程、空间技术、冶金、电子、食品、医药和石油化工等部门的广泛应用和超导技术的研究，测量120K以下温度的低温温度计得到了发展，如低温气体温度计、蒸汽压温度计、声学温度计、顺磁盐温度计、量子温度计、低温热电阻和低温温差电偶等。低温温度计要求感温元件体积小、准确度高、复现性和稳定性好。利用多孔高硅氧玻璃渗碳烧结而成的渗碳玻璃热电阻就是低温温度计的一种感温元件，可用于测量1.6300K范围内的温度。非接触式温度传感器它的敏感元件与被测对象互不接

35、触，又称非接触式测温仪表。这种仪表可用来测量运动物体、小目标和热容量小或温度变化迅速（瞬变）对象的表面温度，也可用于测量温度场的温度分布。 最常用的非接触式测温仪表基于黑体辐射的基本定律，称为辐射测温仪表。辐射测温法包括亮度法（见光学高温计）、辐射法（见辐射高温计）和比色法（见比色温度计）。各类辐射测温方法只能测出对应的光度温度、辐射温度或比色温度。只有对黑体（吸收全部辐射并不反射光的物体）所测温度才是真实温度。如欲测定物体的真实温度，则必须进行材料表面发射率的修正。而材料表面发射率不仅取决于温度和波长，而且还与表面状态、涂膜和微观组织等有关，因此很难精确测量。在自动化生产中往往需要利用辐射测

36、温法来测量或控制某些物体的表面温度，如冶金中的钢带轧制温度、轧辊温度、锻件温度和各种熔融金属在冶炼炉或坩埚中的温度。在这些具体情况下，物体表面发射率的测量是相当困难的。对于固体表面温度自动测量和控制，可以采用附加的反射镜使与被测表面一起组成黑体空腔。附加辐射的影响能提高被测表面的有效辐射和有效发射系数。利用有效发射系数通过仪表对实测温度进行相应的修正，最终可得到被测表面的真实温度。最为典型的附加反射镜是半球反射镜。球中心附近被测表面的漫射辐射能受半球镜反射回到表面而形成附加辐射，从而提高有效发射系数式中为材料表面发射率，为反射镜的反射率。至于气体和液体介质真实温度的辐射测量，则可以用插入耐热材

37、料管至一定深度以形成黑体空腔的方法。通过计算求出与介质达到热平衡后的圆筒空腔的有效发射系数。在自动测量和控制中就可以用此值对所测腔底温度（即介质温度）进行修正而得到介质的真实温度。非接触测温优点：测量上限不受感温元件耐温程度的限制，因而对最高可测温度原则上没有限制。对于1800以上的高温，主要采用非接触测温方法。随着红外技术的发展，辐射测温逐渐由可见光向红外线扩展，700以下直至常温都已采用，且分辨率很高。图9热电偶工作原理：当有两种不同的导体和半导体A和B组成一个回路，其两端相互连接时，只要两结点处的温度不同，一端温度为T，称为工作端或热端，另一端温度为TO，称为自由端(也称参考端)或冷端，

38、则回路中就有电流产生，如图9所示，即回路中存在的电动势称为热电动势。这种由于温度不同而产生电动势的现象称为塞贝克效应。与塞贝克有关的效应有两个：其一，当有电流流过两个不同导体的连接处时此处便吸收或放出热量(取决于电流的方向)，称为珀尔帖效应；其二，当有电流流过存在温度梯度的导体时，导体吸收或放出热量(取决于电流相对于温度梯度的方向)，称为汤姆逊效应。两种不同导体或半导体的组合称为热电偶。热电偶的热电势EAB(T，T0)是由接触电势和温差电势合成的。接触电势是指两种不同的导体或半导体在接触处产生的电势，此电势与两种导体或半导体的性质及在接触点的温度有关。温差电势是指同一导体或半导体在温度不同的两

39、端产生的电势，此电势只与导体或半导体的性质和两端的温度有关，而与导体的长度、截面大小、沿其长度方向的温度分布无关。无论接触电势或温差电势都是由于集中于接触处端点的电子数不同而产生的电势，热电偶测量的热电势是二者的合成。当回路断开时，在断开处a，b之间便有一电动势差V，其极性和大小与回路中的热电势一致，并规定在冷端，当电流由A流向B时，称A为正极，B为负极。实验表明，当V很小时，V与T成正比关系。定义V对T的微分热电势为热电势率，又称塞贝克系数。塞贝克系数的符号和大小取决于组成热电偶的两种导体的热电特性和结点的温度差。传感器型号：IRTP-300L3.2.4压力传感器的选择在对工件进行喷涂的时候

40、，要保证喷枪的压力在其正常的工作范围内，从而保证工件的喷涂达到预期的要求，所以要对压力罐的压力进行实施的检测和控制，因此压力传感器的选择是很重要的。力学传感器的种类繁多，如电阻应变片压力传感器、半导体应变片压力传感 器、压阻式压力传感器、电感式压力传感器、电容式压力传感器、谐振式压力传 感器及电容式加速度传感器等。但应用最为广泛的是压阻式压力传感器，它具有 极低的价格和较高的精度以及较好的线性特性。下面我们主要介绍这类传感器。 在了解压阻式力传感器时，我们首先认识一下电阻应变片这种元件。电阻应变片是一种将被测件上的应变变化转换成为一种电信号的敏感器件。它是压阻式应变传感器的主要组成部分之一。电

41、阻应变片应用最多的是金属电阻应变片和半导体应变片两种。金属电阻应变片又有丝状应变片和金属箔状应变片两种。通常是将应变片通过特殊的粘和剂紧密的粘合在产生力学应变基体上，当基体受力发生应力变化时，电阻应变片也一起产生形变，使应变片的阻值发生改变，从而使加在电阻上的电压发生变化。这种应变片在受力时产生的阻值变化通常较小，一般这种应变片都组成应变电桥，并通过后续的仪表放大器进行放大，再传输给处理电路（通常是A/D转换和CPU）显示或执行机构。如图10所示，是电阻应变片的结构示意图，它由基体材料、金属应变丝或应变箔、绝缘保护片和引出线等部分组成。根据不同的用途，电阻应变片的阻值可以由设计者设计，但电阻的

42、取值范围应注意：阻值太小，所需的驱动电流太大， 同时应变片的发热致使本身的温度过高，不同的环境中使用，使应变片的阻值变化太大，输出零点漂移明显，调零电路过于复杂。而电阻太大， 阻抗太高，抗外界的电磁干扰能力较差。一般均为几十欧至几十千欧左右。电阻应变片的工作原理：金属电阻应变片的工作原理是吸附在基体材料上应变电阻随机械形变而产生阻值变化的现象，俗称为电阻应变效。应我们以金属丝应变电阻为例，当金属丝受外力作用时，其长度和截面积都会发生变化，其电阻值即会发生改变，假如金属丝受外力作用而伸长时，其长度增加，而截面积减少，电阻值便会增大。当金属丝受外力作用而压缩时，长度减小而截面增加，电阻值则会减小。

43、只要测出加在电阻的变化（通常是测量电阻两端的电压），即可获得应变金属丝的应变情况。金属电阻应变丝的结构图10 传感器型号：NS-1型小型压力传感器3.3空气压缩机的选择空气压缩机是气源装置中的主体，它是将原动机（通常是电动机）的机械能转换成气体压力能的装置，是压缩空气的气压发生装置。空气压缩机的种类很多，按工作原理可分为容积式压缩机，速度式压缩机，容积式压缩机的工作原理是压缩气体的体积，使单位体积内气体分子的密度增加以提高压缩空气的压力；速度 式压缩机的工作原理是提高气体分子的运动速度，使气体分子具有的动能转化为气体的压力能，从而提高压缩空气的压力。现在常用的空气压缩机有活塞式空气压缩机，螺杆

44、式空气压缩机，(螺杆空气压缩机又分为双螺杆空气压缩机和单螺杆空气压缩机)，离心式压缩机以及滑片式空气压缩机，涡旋式空气压缩机。凸轮式，膜片式和扩散泵等压缩机没有列入其中，是因为它们用途特殊而尺寸相对较小。活塞式空气压缩机图11空气压缩机的特点：由电动机直接驱动压缩机，使曲轴产生旋转运动，带动连杆使活塞产生往复运动，引起气缸容积变化。由于气缸内压力的变化，通过进气阀使空气经过空气滤清器（消声器）进入气缸，在压缩行程中，由于气缸容积的缩小，压缩空气经过排气阀的作用，经排气管，单向阀（止回阀）进入储气罐，当排气压力达到额定压力时由压力开关控制而自动停机。当储气罐压力降至一定压力开关自动联接启动。型号

45、：LG-1.0/10 功率7.5KW, 工作压力1.0MPa3.4喷枪选型空气喷涂是靠压缩空气的气流使漆料雾化,在气流带动下,喷涂到被漆物表面上的一种涂装方法。空气喷涂法的主要工具是喷枪，它是使涂料和压缩空气混合后喷出，工具喷枪可按涂料与压缩空气的混合方式不同，涂料的供给方式及空气帽的构造进行分类：一般分为内部混合型和外部混合型两种。按涂料供给方式又可分为吸上式，重力式和压送式三种。前两种适合于汽车修补涂装和小批量生产的汽车涂装，压送式适用于涂料使用量大的工业涂装。 一般常用的喷枪由喷头，调节部分和枪体三部分成。喷头由空气帽，喷嘴，针阀等组成。它是改变涂料的雾化，喷流图样等决定喷枪性能的关键部

46、件。调节部件是调节涂料喷出量和空气流的装置。枪体上装有开闭针阀的枪机和防止漏漆，漏气的密封件，并制成便于作业的形状。喷枪系统图图12喷枪的型号采用岩田公司的WA-200-152P ；涂料供给法 ：压送 ； 涂料喷嘴口径：1.5mm :； 喷涂距离 ：250mm ；喷涂空气压力 ：0.26MPa kgf/cm2 ；空气使用量： 330 l/min ；涂料喷出量 ：270 ml/min ；喷副 ：340 ；重量 500g.喷流式自动喷枪清洗系统可清洗虹吸式、压力 式、HVLP和重力式喷枪，油漆罐和其他混料 容器，整个过程在45秒内完成。 采用二次清洗的原理，大大节省干净清洗剂的用量，有效地节约生产

47、成本 机型：UG4000DVM 处理量：2套喷枪和个油漆罐 处理时间：45秒 特点：自动清洗。3.5 PLC选型PLC即可编程逻辑控制器，一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。是工业控制的核心部分。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC)，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种采用微型计算机技术的工业控制装置的功能已经大大超过了逻

48、辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机(Personal Computer)的简称混淆，所以将可编程序控制器简称PLC,PLC自1966年美国数据设备公司（DEC）研制出现，现行美国，日本，德国的可编程序控制器质量优良，功能强大。PLC的基本结构：PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，基本构成为：a、电源 PLC的电源在整个系统中起着十分重要的作用。如果没有一个良好的、可靠的电源系统是无法正常工作的，因此PLC的制造商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内，可以不采取其它措施而

49、将PLC直接连接到交流电网上去。 b中央处理单元(CPU) 中央处理单元(CPU)是PLC的控制中枢。它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当PLC投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。为了进

50、一步提高PLC的可靠性，近年来对大型PLC还采用双CPU构成冗余系统，或采用三CPU的表决式系统。这样，即使某个CPU出现故障，整个系统仍能正常运行。 c、存储器 存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。 d、输入输出接口电路 1、现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路，作用是PLC与现场控制的接口界面的输入通道。2、现场输出接口电路由输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路集成，作用PLC通过现场输出接口电路向现场的执行部件输出相应的控制信号。 e、功能模块 如计数、定位等功能模块 。f、通信模块 如以太网、RS485、Profibus-DP通

51、讯模块等。PLC的工作原理：当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。一 输入采样阶段 在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。 二 用户

52、程序执行阶段 在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。即，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下

53、面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。在程序执行的过程中如果使用立即I/O指令则可以直接存取I/O点。即使用I/O指令的话，输入过程影像寄存器的值不会被更新，程序直接从I/O模块取值，输出过程影像寄存器会被立即更新，这跟立即输入有些区别。 三 输出刷新阶段 当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是PLC的真正输出。PLC目前的主要品牌：美国AB，ABB，松下，西门子，汇

54、川，三菱，欧姆龙，台达，富士，施耐德，信捷，和利时等。FX2N系列是三菱PLC是FX家族中最先进的系列。具有高速处理及可扩展大量满足单个需要的特殊功能模块等特点，为工厂自动化应用提供最大的灵活性和控制能力。人机界面：人机界面产品的定义：连接可编程序控制器（PLC）、变频器、直流调速器、仪表等工业控制设备，利用显示屏显示，通过输入单元（如触摸屏、键盘、鼠标等）写入工作参数或输入操作命令，实现人与机器信息交互的数字设备,由硬件和软件两部分组成。人机界面产品由硬件和软件两部分组成，硬件部分包括处理器、显示单元、输入单元、通讯接口、数据存贮单元等，其中处理器的性能决定了HMI产品的性能高低，是HMI的核心单元。根据HMI的产品等级不同，处理器可分别选用8位、16位、32位的处理器。HMI软件一般分为两部分，即运行于HMI硬件中的系统软件和运行于PC机Windows操作系统下的画面组态软件（如JBHMI画面组态软件）。使用者都必须先使用HMI的画面组态软件制作“工程文件”，再通过PC机和HMI 产品的串行通讯口，把编制好的“工程文件”下载到HMI的处理器中运行。基本功能：1设备工作状态显示，如指示灯、按钮、文字、图形、曲线等； 数据、文字输入操作，打印输出； 2生产配方存储，设备生产数据记录； 3简单的逻辑和数值运算； 4可连接多种工业控制设备