母线槽技术参数检测线运动机构控制系统设计精品

1、毕业设计说明书(论文)作 者： 学 号：系 部： 自动化 专 业： 自动化(数控技术应用) 题 目： 母线槽技术参数检测 线运动机构控制系统设计 指导者： 评阅者： 2006年 06 月 南 京毕业设计说明书（论文）中文摘要本文介绍了母线槽技术参数自动检测线运动机构控制中气压系统的设计、步进电机驱动电路的设计及控制信号接口电路设计。本设计中设计了八只气缸的控制回路，计算了气缸及辅助元件的相关尺寸，选择了控制回路中的各种气压元件，并设计了一只气缸结构。本设计中还设计了与运动控制系统相配的用于步进电机的驱动电路。该电路选择89C2051作为环形分配器，具有电路简单，柔性好的特点。功率器件选用VMO

2、S管，设计成恒流斩波电路，保持电机绕组电流恒定。设计的驱动电路简单，可靠性高。关键词：毕业设计说明书（论文）外文摘要Title system Abstract systemKey words bus duct pneumatic system step motor circuit design目 录前 言1第一章 概述21.1检测技术的现状与发展21.2母线槽简介31.3检测内容51.4检测系统总控制方案6第二章 气压传动系统设计与计算102.1气压传动控制对象102.2选择传动和控制方案102.3总气压传动回路系统设计11选择总气压传动回路的控制方式11总气压传动控制回路设计11绘制总气压传

3、动回路142.4测量头动作控制气压传动回路设计与计算14回路设计14回路计算15元件选择172.5检测台侧向定位装置气压传动回路设计与计算18 回路设计18回路计算18元件的选择202.6检测台与包装台纵向定位装置气压传动回路设计与计算21回路设计21回路计算21元件选择222.7包装台升降机构气压传动回路设计与计算23回路设计23回路计算24元件选择262.8气缸设计27第三章 电路设计283.1步进电机驱动电路设计28步进电机相序分配电路29步进电机驱动电路293.2控制信号接口电路设计30电磁换向阀控制信号输出接口电路设计30压力继电器控制信号输入接口电路设计33第四章 结 论34致 谢

4、35参考文献36附 录37前 言母线槽的主要技术参数是指绝缘强度和导线电阻。这两个技术参数的检测，目前在国内还是由人工完成，其自动检测技术在国内还是个空白。随着社会的发展，人工检测技术远远不能满足社会对生产率的要求，采用自动检测技术将会大大提高企业的生产率，减少人员的投入，将会给企业带来广阔的市场前景和显著的社会效益。 第一章 概 述1.1 检测技术的现状与发展在 1.2母线槽简介1.3 检测内容图1-1 插接式母线槽母线槽内部一般用铜片作为导体。本次设计的母线槽技术参数检测控制机就是控制检测装置检测母线槽内每一导电铜片的电阻的检测及导电铜片之间的绝缘强度。铜片的电阻是关乎母线槽导电能力的重要

5、因素。电阻越大，母线槽在电传输过程中消耗就会越大，传输的效率就会越低。母线槽作为导线，知道其内部导电体的电阻是非常必要的。而母线槽内部导电体之间的绝缘填充物的绝缘强度则是影响安全性的重要因素。但是并不是说母线槽内导电体的导电能力越小越好，绝缘填充物的绝缘强度越大越好。由于受到成本因素的限制，母线槽制造商必须制造出适合不同场合应用的母线槽，这就需要准确知道母线槽的两个参数指标。绝缘强度和电阻的检测过程如图12所示。图12 绝缘强度和电阻检测示意图a）检测绝缘强度b) 检测电阻1-检测头；2气缸；3母线槽 当连接检测绝缘强度的检测仪时，下位机控制两检测头移动检测并将检测结果发送给上位机（PC）；当

6、连接检测电阻的微欧计时，两检测头移动检测并将检测结果发送给上位机（PC）。1.4 检测系统总控制方案本次设计中所设计出的母线槽技术参数检测控制机系统总的工作过程是：上位机发送启动信号，下位机开始工作。下位机控制检测台传送装置和气压传动定位机构传送和定位母线槽。之后，下位机通过运动机构控制检测系统检测导电片的电阻及导电片与导电片之间的绝缘强度，并把检测结果传送给上位机。上位机接收到检测完毕的信号后，根据检测结果判断母线槽是否合格，若是合格产品，则发送信号给打印机，打印机打印出所检测的母线槽的条码。随后，上位机接发送信号给贴标机，并控制贴标机把打印出来的条码贴到母线槽上。贴标机贴标完毕后发送信号给

7、上位机，上位机接着发送信号给下位机，由下位机控制完成对母线槽进行包装。母线槽技术参数自动检测系统总的工作过程如图1-3所示。打印机上位机（PC）贴标机运动机构控制系统（或称下位机）测试系统母线槽包装机构定位机构检测台母线槽辅助动作控制电路辅助动作执行机构（气压传动）功率放大系统运动驱动机构图1-3母线槽技术参数自动检测系统组成框图 我在本次设计中所负责的是下位机的气压传动部分。下位机的主要工作是对母线槽内每一片导电材料的电阻的检测以及导电材料之间的绝缘强度的检测。下面具体描述下位机的工作过程：当检测平台传送电机启动时，检测台纵向定位缸升起。当检测纵向母线槽到位时，检测平台传送电机停止。左右端侧

8、向定位缸启动，当左右端侧向定位缸到位时，分别连接检测绝缘强度的检测仪和检测电阻的微欧计，并将结果送给上位机。最后进行对母线槽的贴标和包装。检测及包装台示意图如图1-4所示。下位机的控制流程图如图15所示。图1-4 检测及包装台示意图1-检测平台；2-母线槽；3-检测台纵向定位缸；4-检测平台移送电机；5-包装平台；6-包装台纵向定位缸；7、9-母线槽包装上升缸；8-包装台移送电机；10、27-纵向到位检测传感器；11、26-左右端侧向定位滑台；12、25-左右端测量头驱动气缸；13、24-X轴及U轴滑台；14、23-X轴及U轴步进电机；15、22-左右端侧向定位缸；16、21-左右端垂直升降台

9、；17、19-Y轴及V轴步进电机；18、20-左右端移动立柱检测平台移送电机启动检测台纵向定位缸升起检测平台移送电机停止左端侧向定位缸启动右端侧向定位缸启动连接绝缘强度检测仪两检测头移动检测并将检测结果发送给上位机检测完后回起点连接检测电阻的微欧计两检测头移动检测并将检测结果发送给上位机开始接下一页Y左、右端侧向定位缸到位？母线槽纵向到位？NNY两个检测头回原点左右端侧向定位缸退回检测台纵向定位缸退回检测平台移送电机启动包装台移送电机启动包装台纵向定位缸升起母线槽离开检测平台后检测平台移送电机停转母线槽到达包装平台后包装台移送电机停转发信给上位机启动贴标机贴标贴标结束后，母线槽包装上升气缸升起

10、延时，包装包装台纵向定位缸退回母线槽包装上升缸退回结 束接上一页图1-5 下位机的控制过程 第二章 气压传动系统设计与计算2.1气压传动控制对象2.2 选择传动和控制方案 （续）2.3总气压传动回路系统设计气动执行元件是以压缩空气为工作介质，将气体能量转化成机械能的能量转化装置。执行元件分为实现直线运动的气压缸和实现回转和摆动运动的气动马达两类。气缸按结构特征分类如下：单作用气缸活塞式膜片式无活塞式仿生气动“肌腱”仿生单活塞双活塞有活塞杆无活塞杆单出杆双出杆双作用单作用双作用无杆气缸磁性气缸 绳索气缸串联并联多位气缸增力气缸单出杆双出杆平膜片 滚动膜片 皮囊选择控制元件控制元件是用来调节和控制

11、压缩空气的压力、流量和流动方向，以便使执行机构按要求的程序和性能工作。控制元件分为压力控制阀、方向控制阀、流量控制阀和逻辑元件。（1）压力控制阀 压力控制阀可分为减压阀、溢流阀和顺序阀。为了使气源装置内的压力气体减压到每套装置实际需要的压力，我们系统中采用了减压阀。减压阀的特点是将较高的输入压力调到规定的输出压力，并能保持输出压力稳定，不受空气流量变化及气源压力波动的影响。减压阀调压方式有直动式和先导式两种。在减压阀调压方式的选择上，我们选择了直动式调压阀。所谓直动式就是借助弹簧力直接操作的调压方式，这种方式适合减压阀直径小于，输出压力在范围内。所谓先导图2-2 减压阀式就是用预先调整好的气压

12、来代替直动式调压弹簧进行调压。图2-2所示为减压阀的职能符号。 （2）方向控制阀 方向控制阀可分为单向阀和换向阀两种。为了使气流只沿着一个方向流动，气流在一个方向流动，而在相反的方向上完全关闭。图2-3所示为单向阀的职能符号。 图2-4所示为职能（3）流量控制阀 流量控制阀可分为单向节流阀、先导式速度控制阀、行程节流阀和排气节流阀。图2-5 单向节流阀1-节流阀 2-单向阀为了能够调节气缸活塞的移动速度，我们设计的系统中采用了单向节流阀。图2-5所示为单向节流阀的职能符号。当气流由流动时，经节流阀1节流；而反向由流动时，单向阀2打开，不受节流阀的影响。 选择气压发生装置与辅助元件图2-6 气压

13、发生装置与辅助元件1-雾化器 2-气源气压发生装置即能源元件，它是获得压缩空气的装置，其主体部分是空气压缩机，它将原动机供给的机械能转化成气体的压力能。本气压传动系统的压缩空气是由工厂空压站提供的 气压发生装置与辅助元件的职能符号如图2-6所示。 总气压回路由八个分气压回路组成，如图2-7所示。2.4测量头动作控制气压传动回路设计与计算1 2 3 4 5 6 7 8图2-7 总气压回路1、2测量头动作控制气压传动回路；3、4测量头横向定位装置气压传动回路；5测量台纵向定位装置气压传动回路；6包装台纵向定位装置气压传动回路；7、8包装台升降机构气压传动回路；。，取负载 按标准取。 按标准取。气压

14、缸无杆腔（无活塞杆的腔）的面积（）： （）：，由此得进入无杆腔的流量（）：此处删减NNNNNNNNNNNNNNNN字 需要整套设计请联系q：99872184。 取最大流量。根据气压系统管道内允许流速推荐值，选择流速（） 根据的计算公式 取。 系列中为普通缓冲气缸，为无缓冲气缸，为无缓冲双向调速气缸。根据系统计算的结果，选用气缸型号为，内径为，杆径为，尺寸为。，即。，管接头连接螺纹，管子壁厚，推荐管道通过流量。单向节流阀单向节流阀型号为，通径为，联结螺纹为。，公称通径，联结螺纹为。 ，公称通径为，接口螺纹为。，二位四通直动滑阀式电磁控制阀，单电控型，公称通径为。，公称通径，接管为，最高工作压力，

15、起雾流量为。2.8气缸设计 第三章 电路设计3.1步进电机驱动电路设计 母线槽自动控制系统的运动机构是步进电机驱动的，结合朱静同学设计的下位机控制系统设计一个介于步进电机与控制系统的驱动电路。步进电机的工作方式以转动一个齿距所用的相数来表示。选定步进电机与控制系统之间的驱动电路。选定步进电机为五相，工作节拍为十拍，即AB-ABC-BC-BCD-CD-CDE-DE-DEA-EA-EAB。按上述方式电机通电，步进电机正向转动。反之，如果通电方向与上述方式相反，步进电机反向转动。可见，步进电机的方向控制与内部绕组的通电顺序有关。步进电机相序分配分软件环行分配器和硬件环行分配器。本设计选择硬件环行分配

16、。而功率器件选用电压型的VMOS管。步进电机的工作控制框图如图3-1所示，在图中脉冲分配回路产生步进电机工作方式所需的各相脉冲信号，功率放大电路对脉冲分配回路输出的弱信号进行放大，产生电机工作所需的激磁电流。图3-1 步进电机的工作控制框图选用89C2051作为环形分配器，电路比较简单，硬件成本，并且可以根据应用系统的需要灵活地改变步进电机的控制方式。步进电机作为执行单元，能够快速的启停、精确的定位。如图3-2所示，89C2051的P1.7、P1.6、P1.5、P1.4、P1.3口通过光电耦合器分别与步进电机的E相、D相、C相、B相、A相驱动电路接口相连接， P3.2口、P3.3口采用第二功能

17、INT0（外部中断0）、INT1（外部中断1），接收系统产生的正转（CW）、反转（CCW）脉冲信号。图32 步进电机相序分配电路驱动电路的作用主要是将步进脉冲信号经功率放大，驱动步进电机转动。因此，驱动电路设计的优劣，将直接影响到电路性能的可靠性和步进电机的转矩特性，同时也影响到数控系统的成本。在目前的驱动电路中，有相当一部分驱动电路是采用大功率晶体管驱动电路。大功率晶体管式一种电流型的器件，存在零点飘移。随着温度升高，电流越大，温度越高，越容易烧坏，价格也较高，电路也较复杂，已开始逐步地淘汰，取而代之的是场效应管。场效应管同晶体管相比，它是一种电压型控制元件，几乎没有栅极电流，输入电阻很高，

18、抗辐射能力强，热稳定性能好，具有零漂移温度系数的工作点，漏极电流不随温度变化，噪声也比晶体管小，已越来越多地用于步进电机驱动电路。本文研制了一种以VMOS管为功率放大器的步进电机驱动电路，如图3-3所示。这种电路同原电路相比，线路简单，成本低，频率好，电机运转平稳，效率高，力矩大，噪声小。电路输出波形如图3-4所示。当脉冲信号出现时，接通高压U2，T1、T2导通，电机绕组电流迅速上升，到达额定值时，经电压比较器，使T1时而截止，时而导通，电流一直被斩在额定值附近。当脉冲信号消失时，T1、T2截止，电机绕组中的反电势通过D5、C1、D2放电回路泄放，相当于在绕组上加了一负电源，使电流下降速率提高

19、，故该电路电流上升快，下降也快，高频特性好，电流被恒定在额定值附近，电机运转平稳。3.2控制信号接口电路设计输出为低电平，光电耦合器导通，,三极管T导通，中间继电器得电，KM开关闭合，电磁阀线圈DT得电；输出为高电平，光电耦合器截止，,三极管T截止，中间继电器失电，KM开关断开，电磁阀线圈DT失电。图35中的二极管是起保护电路的作用。光耦输入端为高电平时，三极管截止，中间继电器两端会有反相的电压，电流通过二极管和中间继电器泄放掉，起到了保护电路的作用图3-3步进电机驱动电路图3-4斩波恒流驱动电路输出波形当压力继电器动作后，开关S闭合，输入为低电平，光电耦合器导通，输入便产生一个低电平，给朱静

20、设计的电路部分发出信号，从而控制其它动作。图3-6 压力继电器控制信号输入接口电路第四章 结 论在这次的毕业设计里主要做了以下工作：1.母线槽技术参数自动检测线运动机构控制气压传动系统设计2.步进电机驱动电路设计与控制信号接口电路设计在母线槽技术参数自动检测线运动机构控制气压传动系统设计部分，通过对CAD的深入学习，掌握了CAD软件并用CAD软件绘制了各部分气压传动的回路图、气缸的装配图。在步进电机驱动电路设计以及控制信号接口电路设计这部分，通过对PROTEL的深入学习，掌握了PROTEL软件并用PROTEL软件绘制了步进电机驱动电路、控制信号接口电路。母线槽的主要技术参数是指绝缘强度和导线电阻。这两个技术参数的检测，目前在国内还是由人工完成，其自动检测技术在国内还是个空白。检测员手动控制测头定位去检测母线槽的绝缘强度和电阻。手动定位很容易带来由于定位不准确而产生的操作误差，这与我们对母线槽