藥筒幾何誤差自動檢測裝置控制系統(tǒng)設(shè)計
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幾何誤差自動檢測裝置控制系統(tǒng)設(shè)計
目 錄
中文摘要 I
英文摘要 II
1 緒論 1
1.1測試系統(tǒng)的設(shè)計特點 1
1.2 課題設(shè)計背景簡介 1
1.3 本課題完成的主要工作 2
2 系統(tǒng)方案論證及總體設(shè)計 3
2．1 系統(tǒng)方案論證 3
2.1.1 系統(tǒng)的設(shè)計要求 3
2.1.2 系統(tǒng)方案選擇 4
2.2 系統(tǒng)總體設(shè)計 6
3 硬件系統(tǒng)設(shè)計 8
3.1 系統(tǒng)I/O分析 8
3.2 硬件系統(tǒng)主要設(shè)備及元器件選擇 9
3.2.1 S7-200PLC CPU及擴展模塊的選用 9
3.2.2 電動閥的選用 10
3.2.3 壓力傳感器的選用 11
3.3 硬件系統(tǒng)設(shè)計 12
4 系統(tǒng)程序設(shè)計 13
4.1 系統(tǒng)實現(xiàn)的功能 13
4.2 系統(tǒng)的框架和工作過程 13
4.3 PLC系統(tǒng)I/O地址分配 15
4.4 部分關(guān)鍵程序的設(shè)計 20
4.4.1 模擬量值和A/D轉(zhuǎn)換值的轉(zhuǎn)換 20
4.4.2 模擬量值處理程序 23
5 系統(tǒng)的設(shè)計 24
5.1 系統(tǒng)實現(xiàn)的的功能 24
5.2 系統(tǒng)的框架和工作過程 25
6 系統(tǒng)調(diào)試和結(jié)果分析 30
6.1 硬件調(diào)試及結(jié)果分析 30
6.2 聯(lián)機調(diào)試及結(jié)果分析 32
7 結(jié)論 34
致謝 35
參考文獻 36
摘 要
本課題主要完成的是藥筒幾何誤差自動檢測裝置控制系統(tǒng)設(shè)計試裝置的整體設(shè)計。本文首先對課題的提出和要求進行了簡介，然后對其控制方案進行了論證。隨后從硬件和上、系統(tǒng)設(shè)計進行了介紹。在控制系統(tǒng)硬件設(shè)計中，給出了詳細的硬件系統(tǒng)架構(gòu)圖和電氣原理圖，并對主要設(shè)備及元器件進行了選擇；軟件設(shè)計分兩大部分敘述，在控制系統(tǒng)程序設(shè)計部分，給出了詳細的軟件結(jié)構(gòu)，并對典型環(huán)節(jié)的程序設(shè)計進行了分析討論；在程序部分，對組態(tài)程序畫面的程序設(shè)計即實現(xiàn)的功能進行了全方位的介紹。
在系統(tǒng)設(shè)計完成后，對其進行了簡單的調(diào)試，對試驗調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題和結(jié)果進行了分析討論。結(jié)果證明，本設(shè)計軟硬件系統(tǒng)設(shè)計基本合理，能夠完成對藥筒幾何誤差氣密性測試的任務(wù)。
關(guān)鍵詞：電動閥；氣密性；可編邏輯控制器；力控
ABSTRACT
The main issue is the complete PLC control system based on pressure vessels leak test device's overall design. This article first raised the subject and requirements of the profile, then its control program were demonstrated. Then from the hardware and on the lower computer system was introduced. In the control system hardware design, gives a detailed chart of the hardware systems and electrical schematics, and major equipment and components were selected; software design partial description of two parts, the next position control system design part of the program, to out a detailed software architecture, and typical programming session were discussed; in some PC programs on the configuration screen of the programming process to achieve the functionality of the full presentation.
In the system design is complete, its for a simple debugging, debugging of the test problems and results are discussed. The results show that the design of hardware and software system design is rational, the pressure to complete the task of testing airtight container
KEY WORDS：electric valve，programmable Logic Controller，F(xiàn)orce control
1 緒論
本課題藥筒幾何誤差自動檢測裝置控制系統(tǒng)設(shè)計是基于當今航空航天領(lǐng)域中對于航天器材的耐壓性和密封性檢測而提出的，特別是在軍事工業(yè)檢測控制需求的基礎(chǔ)上提出的。課題起初的提出是為了檢測戰(zhàn)斗機導彈發(fā)射的作動筒的耐壓性和密封性，但是試驗證明對于其它普通器件檢測也完全能達到要求，因此它也具有通用性。為了把壓力元件測試過程及控制系統(tǒng)的流程更系統(tǒng)全面的展示給大家，特介紹如下。
1.1測試系統(tǒng)的設(shè)計特點
藥筒幾何誤差測試是一個綜合性的技術(shù)問題，它與測試系統(tǒng)的精密測試、人身安全、設(shè)備安全、仿真模擬、通用測試以及PLC與組態(tài)的綜合利用等技術(shù)問題有密切的關(guān)系，也是人們利用力控軟件為實際工程設(shè)計應(yīng)用的一項重要應(yīng)用技術(shù)，具有理論研究與實踐經(jīng)驗密切結(jié)合的特點，因而是力控軟件與PLC應(yīng)用實現(xiàn)安全與經(jīng)濟運行的基本技術(shù)應(yīng)用。
藥筒幾何誤差工業(yè)監(jiān)控也一直是電子工作者十分關(guān)注的課題之一，藥筒幾何誤差工業(yè)監(jiān)控的設(shè)計必須與整個系統(tǒng)發(fā)展的現(xiàn)狀和發(fā)展規(guī)劃進行技術(shù)經(jīng)濟比較，必須全面考慮其技術(shù)和經(jīng)濟指標。隨著PLC電子技術(shù)的迅速發(fā)展和工控質(zhì)量要求的提高，選擇一種有效的藥筒幾何誤差工業(yè)監(jiān)控應(yīng)經(jīng)成為十分必要的。
1.2 課題設(shè)計背景簡介
本課題的提出是為了解決航天軍工中對于多個藥筒幾何誤差在同一壓力值下同時測試和對同一個容器進行不同壓力值的測試。具體要求是同時可以進行5個以上的作動筒密封性檢測；同時可以進行5個以上的產(chǎn)品密封性檢測；試驗進行過程具備可靠的安全保護功能；能夠精確測試壓力范圍在0.1～35MPa的各種產(chǎn)品的密封性試驗、耐壓性試驗。對于耐壓性要求氣路系統(tǒng)分別充壓30Mpa，保壓10min檢測無明顯泄漏。充壓15Mpa± 0.2Mpa，保壓24h檢測壓力泄漏不大于1Mpa。
藥筒幾何誤差氣密性測試及監(jiān)控的確定是一個系統(tǒng)工程、不同地區(qū)、工業(yè)控制、不同發(fā)展階段和不同測試對象，考慮的側(cè)重點不同。是針對高標準的軍用藥筒幾何誤差產(chǎn)品性能測試要求而設(shè)計的，它與一般的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相比有幾個特別之處。其一，高壓氣源從管道一端流進，大約8秒鐘測試完畢一次，要求采集速率為5次/秒以上；其二，由于藥筒幾何誤差產(chǎn)品眾多，分門別類設(shè)計相應(yīng)的測試平臺不太現(xiàn)實，另行設(shè)計一個通用的測試平臺；其三，測試介質(zhì)壓力極高給設(shè)備選型帶來一定的困難，特別是適合高壓的電控調(diào)節(jié)閥的選型非常困難，本項目設(shè)計實施過程中，把高壓手動調(diào)節(jié)閥改成了電控調(diào)節(jié)閥。
工作人員把需要測試的閥安裝到測試平臺上，調(diào)節(jié)各個開關(guān)設(shè)置。檢查整個控制電路。 檢查PLC設(shè)置與力控軟件。輸入密碼或者直接使用，可以根據(jù)用戶要求選擇。當我們確定無誤后，可以執(zhí)行以下操作：
(1)．打開開始按鈕，進入運行程序。
(2)．若無報警，調(diào)節(jié)控制閥開度，可以直接由鍵盤輸入。
(3)．按下顯示曲線按鈕，生成曲線。
(4)．觀察曲線，判斷測試閥是否合格。
整個設(shè)計系統(tǒng)，我們把整個控制系統(tǒng)由S7-200 PLC控制，電機的脈沖控制由按鈕產(chǎn)生。電機所轉(zhuǎn)的脈沖經(jīng)過編碼器采集，脈沖數(shù)在程序中有高速計數(shù)器計數(shù)。調(diào)節(jié)目標由鍵盤人為輸入控制。組態(tài)系統(tǒng)由力控軟件和自己購買的元器件打架結(jié)構(gòu)實現(xiàn)。結(jié)合各個元器件的共同云霞下實現(xiàn)藥筒幾何誤差。本系統(tǒng)硬件部分由工控機（IPC）、PLC CPU-224及其他電氣元件組成，全部裝配到一個電氣控制柜中。系統(tǒng)需要采集的信號包括8個模擬量和多個數(shù)字量，前后壓力變送器及流量計信號全部接入EM231中，PLC完成調(diào)節(jié)閥開度的自調(diào)節(jié)，并且采集一路壓力信號。整個系統(tǒng)操作靈活，方便。
藥筒幾何誤差裝置的實用性和方便性已經(jīng)使廣大的消費者既超越了現(xiàn)在所面臨的經(jīng)濟和知識門檻，又享受到了全自動測試系統(tǒng)的方便和快捷。因此藥筒幾何誤差平臺有著巨大的潛在市場，有待我們進一步開發(fā)和培育。因此基于藥筒幾何誤差工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)是一個有效的，方便的，可實施的系統(tǒng)。下面將提供一個關(guān)于基于藥筒幾何誤差工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)的可行的設(shè)計方案。
1.3 本課題完成的主要工作
本課題主要完成的任務(wù)是：第一，依照課題的技術(shù)要求對系統(tǒng)整體方案進行論證，并初步形成一個總體的設(shè)計方案。第二，對方案中的硬件部分進行設(shè)計、并對主要設(shè)備選型，以求達到設(shè)計的要求。第三，對系統(tǒng)的控制系統(tǒng)程序進行設(shè)計，編制。第四，對系統(tǒng)監(jiān)控組態(tài)軟件進行再開發(fā)，設(shè)計滿足系統(tǒng)整體要求的平臺。第五，對已成型的系統(tǒng)進行硬件安裝調(diào)試，和聯(lián)機調(diào)試，以期達到事先希望得到的穩(wěn)定的控制任務(wù)。
2 系統(tǒng)方案論證及總體設(shè)計
7 結(jié)論
本設(shè)計是在綜合相關(guān)已有成果的基礎(chǔ)上，針對藥筒幾何誤差裝置的設(shè)計問題進行的研究和開發(fā)。經(jīng)過調(diào)試和改進之后，系統(tǒng)基本上實現(xiàn)了既定的功能，甚至在某些方面還預(yù)留了一些冗余，以備以后在開發(fā)使用。
本課題藥筒幾何誤差自動檢測裝置控制系統(tǒng)設(shè)計試裝置的設(shè)計，在功能上完全達到了預(yù)期的目標，在過程順序控制中，完成了以下控制功能：
（1）實現(xiàn)了在四個不同壓力范圍下測試氣密性的要求。
（2）完成了對5路藥筒幾何誤差耐壓性、密封性按照預(yù)設(shè)的測試。
根據(jù)工藝設(shè)定的目標參數(shù)，由程序自動完成試驗過程中實時監(jiān)控、調(diào)整的判斷、完成需要的各種控制功能。自動控制氣路中相應(yīng)的電動閥的開閉，實現(xiàn)自動控制壓力的效果，并可在上顯示生產(chǎn)工藝的各種參數(shù)。
（3） 強大的人機界面交互功能
在設(shè)置人機交互畫面，采用高級語言編寫計算機程序界面，可以完成系統(tǒng)參數(shù)調(diào)整、生產(chǎn)過程控制、系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)視、生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集等主要功能。數(shù)據(jù)的輸入及數(shù)據(jù)的顯示，觀測方便，操作簡便，界面布局合理、美觀。
（4）具有一定的保護功能
實驗開始的時候檢測各種執(zhí)行部件的工作狀態(tài)，檢測藥筒幾何誤差的壓力；在實驗的過程中也嚴格的根據(jù)工藝的要求進行各項操作，一旦出現(xiàn)異常情況自動報警，設(shè)置緊急停止按鈕，一旦出現(xiàn)異常情況，可以隨時中止系統(tǒng)并退出試驗。
系統(tǒng)雖然基本完成了既定的技術(shù)功能，但是，由于設(shè)計過程時間較短，以及本人的知識、技術(shù)水平較為淺薄，因此設(shè)備再某些方面還需進一步改進，譬如聯(lián)機反映速度方面。
從設(shè)計的結(jié)果可以看出,對于一項工業(yè)控制系統(tǒng)，都包含了多方面的技術(shù)支持。而且對于任何一項系統(tǒng)只要我們肯努力去探討都可以尋找到更加切實有效的行使方案，可以使整個系統(tǒng)的功能和應(yīng)用再上了一個新臺階。所以這必將使工業(yè)控制系統(tǒng)在未來不遠的時間內(nèi)朝著更加完善、實用、全面、健康的方向持續(xù)的發(fā)展。
致 謝
經(jīng)過半年多的查資料、整理材料、系統(tǒng)設(shè)計、寫作論書，今天終于可以順利的完成說明書最后的謝辭了，想了很久，要寫下這一段謝詞，自己想想求學期間的點點滴歷歷涌上心頭，時光匆匆飛逝，四年的努力與付出，隨著論文的完成，大學的學習生活，也宣告結(jié)束。
在畢業(yè)設(shè)計這段時間讓我對基于PLC的藥筒幾何誤差控制系統(tǒng)設(shè)計有了清晰的認識，同時讓我對PLC在工業(yè)自動化控制領(lǐng)域的應(yīng)用有了更深層次的了解。從一開始的課題分析，到元器件的選型和采購，再到硬件的設(shè)計和軟件的調(diào)試。一路走來，我學到了很到課本上學不到的知識和提高了自己的動手實踐能力。通過這次畢業(yè)設(shè)計，我不僅大大提高了模型規(guī)劃、系統(tǒng)設(shè)計和軟件編程的能力，自身的各方面的素質(zhì)也得到了提高。同時也培養(yǎng)了我的團隊協(xié)作精神。這次課程設(shè)計也提高自學的能力與軟件應(yīng)用能力，為今后的工作打下了堅實的基礎(chǔ)。
這半年的時間，我學到了許多東西，不但有學習方面得，更學到了許多作人得道理，對我來講受益非淺．作為一個即將踏入社會得年輕人來講，什么都不懂，沒有任何社會經(jīng)驗。這就要求要有一套學習知識的系統(tǒng)，遇到問題自己能通過相關(guān)途徑自行解決能力。因為在工作中遇到問題各種各樣，并不是每一種情況都能把握。在這個時候要想把工作做好一定要有良好的學習能力，通過不斷的學習從而掌握相應(yīng)技術(shù)，來解決工來中遇到的每一個問題。
在畢業(yè)設(shè)計期間，最需要感謝的是我的指導老師王永華教授，是他的耐心指引讓我眼前一亮，引領(lǐng)我領(lǐng)略到知識的奇妙，開拓我的視野；是他的平易近人與親切讓我們更懂得如何團結(jié)互助；是他給了我們戰(zhàn)勝編程開發(fā)過程中的種種困難的勇氣，是他的諄諄教導帶給我們積極探索的追求。
飲其流時思其源，成吾學時念吾師。在本科學業(yè)就將完成的時刻，我謹向我的指導老師王永華教授以及學院的老師們表示誠摯的謝意和崇高的敬意。大學之大，不在大樓，而在老師。老師們才高八斗，學富五車，授我以專業(yè)知識；老師們高屋建瓴，寧靜致遠，予我以嚴謹之邏輯；大師們博聞多識，學高身正，是我學習的楷模。我祝愿老師們工作順利，再育桃李！在我的周圍總有一群風華正茂的有志青年在幫助我，謝謝你們，我的同窗好友，祝愿你們?nèi)f事順意，宏圖大展，前程似錦。
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畢業(yè)論文開題報告 學 生 姓 名： 學 號： 系 別 ： 專 業(yè) ： 論 文 題 目 ： 藥筒幾何誤差自動檢測裝置控制系統(tǒng)設(shè)計 指 導 教 師 : 2011 年 03 月 06 日 畢 業(yè) 論 文 開 題 報 告 1．結(jié)合畢業(yè)論文情況，根據(jù)所查閱的文獻資料，撰寫 2000 字左右的文獻綜述： 文獻綜述 一、本課題研究背景及意義 藥筒幾何誤差自動檢測裝置控制系統(tǒng)設(shè)計 在計量科學領(lǐng)域，人們根據(jù)被測對象幾何形狀的復雜程度，將工業(yè)領(lǐng)域中的測量問題分為箱體類工件測 量和具有復雜幾何形狀工件測量。所謂箱體類工件就是指那些由基本幾何元素（點、線、面、圓、圓柱、圓錐、球）組成的幾何工件，包括齒輪箱工件，發(fā)動機箱體，機床加工部件或者是由簡單的自由形狀曲面組成的沖壓模、鑄模、玻殼工件等等。與箱體類工件相對應(yīng)的是復雜幾何形狀工件，這類工件主要由具有明確數(shù)學定義的復雜曲線曲面構(gòu)成，例如各種類型的齒輪，齒輪加工刀具，凸輪軸，配對螺旋壓縮機轉(zhuǎn)子部件，蝸桿蝸輪以及步進齒輪 藥筒 等等。 (一 )國外研究現(xiàn)狀 德國 ，通過高性能、高精確度的 斷解決來自工業(yè)各個領(lǐng)域的高精度和復雜幾何形狀的計量需求。要從事研制、開發(fā)、制造超高精度坐標測量機，包括在世界高精度三坐標測量機的發(fā)展歷史上具有里程碑意義的 于 時使用性能上具備長期運行的穩(wěn)定性。因此 ,000臺，其中有近百臺服務(wù)于中國各大精密加工企業(yè)，例如航空航天部件生產(chǎn)企業(yè)、汽車部件生產(chǎn)企業(yè) 以及高精度齒輪加工企業(yè)。 低單件工件檢測的測量成本，于 2001年成功地推出了目前世界性能最好的 動態(tài)指標分別為最大測量加速度3000 2, 最大測量速度 400 , 平均觸測頻率 40點 /秒。在主機結(jié)構(gòu)形式上，為了實現(xiàn)測量系統(tǒng)極高測量精度和測量性能的長期穩(wěn)定性， 在主機部件材料選擇上，采用具有長期穩(wěn)定性和對溫度變化不敏感的材質(zhì)構(gòu)成，例如在整體基座，移動平臺和 結(jié)構(gòu)支撐立柱采用鑄鐵材料。為了實現(xiàn)系統(tǒng)測量性能的長期穩(wěn)定性， 框架：整體花崗巖的主機基座，移動工作臺，鑄鐵立柱以及花崗巖橫梁組成高強度的閉式結(jié)構(gòu)。由于 此測量系統(tǒng)即使在加速 /減速，或是環(huán)境存在某種振動的情況下仍能保持極高的測量精度。 (二 )國內(nèi)研究現(xiàn)狀 在傳統(tǒng)測量方法選擇上，人們主要依靠下述兩種測量手段完成工業(yè)領(lǐng)域上述工件的測量，即通過三坐標測量機執(zhí)行箱體類工件的檢測，通過專用測量設(shè)備，例如專用齒輪檢測儀、專用凸輪檢測設(shè)備等完成具 有復雜幾何形狀工件的測量。因此對于從事生產(chǎn)復雜幾何形狀工件的企業(yè)來說，完成上述產(chǎn)品的質(zhì)量控制企業(yè)不僅需要配置通用測量設(shè)備，例如三坐標測量機，通用標準量具、量儀，同時還需要配置專用檢測設(shè)備，例如各種尺寸類型的齒輪專用檢測儀器，凸輪檢測儀器等。這樣往往導致企業(yè)的計量部門需要配置多類型的計量設(shè)備和從事計量操作的專業(yè)檢測人員，因此企業(yè)無法實現(xiàn)柔性、通用計量檢測，計量設(shè)備使用效率較低，同時企業(yè)負擔較高的計量人員的培訓費用和計量設(shè)備使用和維護費用。因此，如何降低企業(yè)的測量成本，計量人員的培訓費用，測量設(shè)備的使用和維修費 用，達到提高測量檢測效率的目的，使企業(yè)具備生產(chǎn)過程的實時質(zhì)量控制能力。這將關(guān)系到企業(yè)在市場活動中的應(yīng)變能力，對幫助企業(yè)建立并維護良好的市場信譽，具有重要的決定作用。 三、本課題相關(guān)理論綜述 (一 )測量裝置結(jié)構(gòu) 由于測量機的各個運動軸，在機械結(jié)構(gòu)上彼此獨立，因此在整個測量過程中，三個坐標軸獨立運動，使得系統(tǒng)在整個測量空間內(nèi)具有相同量精度性能。光柵尺的布置盡量靠近被測工件，有效的消除了阿貝誤差的影響。中央布置驅(qū)動系統(tǒng)，消除了坐標軸在運動過程中扭轉(zhuǎn)和偏移。傳動系統(tǒng)上采用伺服電機、高精密循環(huán)滾珠絲杠，保證 測量系統(tǒng)即使在很高系統(tǒng)加速度的情況下，仍然具有穩(wěn)定的定位精度。探測系統(tǒng)采用 3維模擬掃描測頭，不但能夠提供性能優(yōu)良的連續(xù) 3維動態(tài)掃描功能，而且測量系統(tǒng)還能夠進行精度極高的觸發(fā)測量。在測量過程中，探針始終沿被測工件表面的法向矢量方向進行觸測。因此，即使在配制較長的測桿加長桿的情況下，測量系統(tǒng)也能夠自動補償測頭系統(tǒng)的形變和彎曲。采用國際權(quán)威機構(gòu)認證，具有確定熱膨脹系數(shù)的金屬光柵系統(tǒng)，由于光柵系統(tǒng)具有與被測金屬工件相近的熱膨脹系數(shù)，確保系統(tǒng)即使在比較大的測量范圍內(nèi)，仍然具有極高的測量精度。同時測量系統(tǒng)具有非常小的系 統(tǒng)分辨率，保證了測量數(shù)據(jù)具 有穩(wěn)定的重復精度。由于 此整機系統(tǒng)具有非常小的長度測量示值誤差 信號處理的時頻分析理論 (二 )幾何形狀誤差 測量坐標誤差工件齒輪復雜幾何形狀工件的計量上表依據(jù) 692標準規(guī)定，模數(shù)6～ 10，齒寬 20～ 40旋齒輪齒向誤差 面形狀誤差 fβ 此 輪直徑，能夠執(zhí)行依據(jù) 規(guī)定一級齒輪的檢測任務(wù)。 齒輪、螺旋傘齒輪、冠裝齒輪等等。在測量過程中，通過 維矢量測頭的不同測桿組合，完成齒輪檢測工作。例如，單測針完成正齒輪檢測， 86于在測量過程中，采用多種測針組合，完成檢測任務(wù)，因此標測量機在執(zhí)行具有復雜幾何形狀工件檢測任務(wù)的過程中不需要額外附加旋轉(zhuǎn)工作臺。測量機在執(zhí)行具有回轉(zhuǎn)軸線的復雜幾何形狀的檢測任務(wù)方面，與傳統(tǒng)專用檢測設(shè)備 或者是坐標測量機與轉(zhuǎn)臺相結(jié)合的測量系統(tǒng)相比較存在下述明顯的優(yōu)勢。 四、作者的觀點和主要思路 測量機與 業(yè)計量軟件相結(jié)合，在工業(yè)計量領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了完全意義的通用計量檢測設(shè)備。不但能夠執(zhí)行箱體類工件的高精度檢測，而且能夠執(zhí)行具有復雜幾何形狀工件的計量檢測任務(wù)。標測量機能夠執(zhí)行各種類型齒輪工件檢測，齒輪加工刀具的檢測，螺旋壓縮機轉(zhuǎn)子部件的檢測，氣輪機葉片的檢測以及蝸輪蝸桿的檢測。在復雜幾何形狀的制造領(lǐng)域， 精度坐標測量機與工業(yè)級測量軟件 結(jié)合，對生產(chǎn)企業(yè)的測量技術(shù)革新，測量效率 的提高以及整體生產(chǎn)成本的降低發(fā)揮著越來越重要的革新作用， 能實現(xiàn)激光探測器對藥筒的底面和錐面的形位公差和尺寸公差的檢測。 參考文獻 : [1] of (0): 235～255 [2] 莊葆華 李真 北京：機械工業(yè)出版 社 3] 謝竹銘 北京：中國計量出版社 4] of 4(6): 39～ 41 [5] 范會敏，李晉惠 北京：科學出版 社 [6] 戶手冊 遠自動化系統(tǒng)公司 7] 列光柵細分數(shù)據(jù)采集卡用戶手冊 北京：北京中科恒業(yè)中自技術(shù)有限公司 8] 鄭阿奇 ++實用教程 京：電子工業(yè)出版社 [9] 王超龍，陳志華 ++入門與提高 人民郵電出版社， 2007， 7 [10] 潘新民，王燕芳 北京：高等教育出版社， 11] 譚浩強 序設(shè)計 清華大學出版社 畢 業(yè) 論 文 開 題 報 告 ２．本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）： 一、本課題要研究或解決的問題 (一 )藥筒幾何誤差自動檢測裝置控制系統(tǒng)設(shè)計的理論數(shù)據(jù)研究。 (二 )為實現(xiàn)理論數(shù)據(jù)進行試驗探究驗證結(jié)論，繪制出初步方案圖。 二、擬采用的研究手段 (一 )文獻綜述法：本人查閱了與課題相關(guān)的研究成果和文獻資料，收集整理了有關(guān)方面的數(shù)據(jù)和資料，并將查找到的資料進行歸類整理及加工，為自己的論點服務(wù)，以支撐自己的觀點。 (二 )對比分析法：本文運用對比，分析比較了藥筒幾何誤差自動檢測裝置控制系統(tǒng)。 (三 )系統(tǒng)綜合研究法：本文通過系統(tǒng)綜合研究方法，綜合上述研究藥筒幾何誤差自動檢測裝置控制系統(tǒng)設(shè)計。 如下： 自動檢測裝置控制系統(tǒng) 設(shè)計是整個 藥筒幾何誤差自動檢測裝置控制系統(tǒng) 的關(guān)鍵和核心。它在結(jié)構(gòu)和功能上的合理劃分與巧妙實現(xiàn)，對提高藥筒整體可靠性、實用性具有重要的意義，同時也是降低制造成本、縮短開發(fā)周期的有效途徑。為此本章在分析了當前 藥筒幾何誤差自動檢測裝置控制系統(tǒng) 廣泛采用的控制器結(jié)構(gòu)及 發(fā)展之后，提出了采用 控制方法。 控制系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu) 控制部分可分為 4 個部分：感知器、環(huán)境、任務(wù)、控制器。 藥筒 是由各種機構(gòu)組成的裝置，它通過感知器的內(nèi)部傳感器實現(xiàn)本體和環(huán)境狀態(tài)的檢測和信息交互；環(huán)境即指藥筒所處的周圍環(huán)境；任務(wù)是指藥筒要完成的操作，它需要適當?shù)某绦蛘Z言描述，并把它們存入控制機中，隨著系統(tǒng)的不同，任務(wù)的輸入可能是程序方式，或文字、圖形或聲音方式；控制器包括軟件和硬件兩大部分，相當于藥筒的大腦，它以計算機或?qū)Ｓ每刂破鬟\行程序的方式來完成給定的任務(wù)。 控制系統(tǒng)的硬件一般包括 3 個部分： (1)感知部分 用來收集藥筒的內(nèi)部和外部的 信息，如位置、速度、加速度傳感器可接受藥筒的本體狀態(tài)，而視覺、觸覺、力覺等傳感器可感受藥筒的工作環(huán)境的外部狀態(tài)。 (2)控制裝置 用來處理各種信息，完成控制過程，產(chǎn)生必要的控制指令，它包括計算機相應(yīng)的接口等。 (3)驅(qū)動部分 為了使藥筒完成操作及移動功能，藥筒各關(guān)節(jié)可選用氣動、液動、電氣等方式驅(qū)動。 控制系統(tǒng)的性能要求 對于一般的控制系統(tǒng)有以下控制的要求： (1)穩(wěn)定性 穩(wěn)定性是系統(tǒng)受到短暫的擾動后其運動性能從偏離平衡點恢復到原平衡點狀態(tài)的能力。穩(wěn)定性是一般自動控制必須滿足的基本要求，對穩(wěn)定性的研究是自動化 控制系統(tǒng)中的一個基本問題。 (2)過渡過程性能 描述過渡過程性能可以用平衡性和快速性加以衡量，平衡性指系統(tǒng)由初始狀態(tài)運動到新的平衡狀態(tài)時具有較小的超調(diào)和震蕩性；系統(tǒng)由初始狀態(tài)運動到新的平衡狀態(tài)經(jīng)歷的時間表示系統(tǒng)過渡過程的快速程度。 (3)穩(wěn)態(tài)誤差 穩(wěn)態(tài)誤差是在過渡過程結(jié)束后，期望的穩(wěn)態(tài)輸出量與實際的穩(wěn)態(tài)輸出量之差?？刂葡到y(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差越小，說明控制精度越高。因此，穩(wěn)態(tài)誤差是衡量控制系統(tǒng)性能好壞的一項重要指標，控制系統(tǒng)設(shè)計的任務(wù)之一就是在兼顧其他性能指標的情況下，使穩(wěn)態(tài)誤差盡可能小或者小于某個允許的限制值。 傳感器的選擇 傳感器是將被檢測對象的各種物理變化量變?yōu)殡娦盘柕囊环N變換器。它主要被用于檢測系統(tǒng)本身與作業(yè)對象、作業(yè)環(huán)境的狀態(tài)，為有效地控制系統(tǒng)的動作提供信息。 根據(jù)本設(shè)計的要求需要對位置檢測裝置、滑覺傳感器、視覺傳感器進行選用。位置檢測裝置檢測藥筒動作是否到位，滑覺傳感器是判別物料是否被穩(wěn)定吸住，視覺傳感器是為了完成藥筒對物料的識別。 控制系統(tǒng) 選型及控制原理 制系統(tǒng)設(shè)計的基本原則 一、 型 的選擇 型選擇的基本原則是在滿足功能 要求及保證可靠、維護方便的前提下，力爭最佳的性能價格比。選擇時主要考慮以下幾點： (1) 確定 合理的結(jié)構(gòu)型式 要有整體式和模塊式兩種結(jié)構(gòu)型式。 整體式 ／ 體積相對較小 ,一般用于系統(tǒng)工藝過程較為固定的小型控制系統(tǒng)中；而模塊式 功能擴展靈活方便 ,在 I／ 入點數(shù)與輸出點數(shù)的比例、 I／ 維修方便，一般于較復雜的控制系統(tǒng)。 考慮此系統(tǒng)控制比較簡單，應(yīng)用于小批量的生產(chǎn)線故此選擇整體試 結(jié)構(gòu)形式較為合適 。 (2) 確定合理的 安裝方式 統(tǒng)的安裝方式分為集中式、遠程 I／ O 式以及多臺 網(wǎng)的分布式。 集中式不需要設(shè)置驅(qū)動遠程 I／ 統(tǒng)反應(yīng)快、成本低；遠程 I／ 統(tǒng)的裝置分布范圍很廣，遠程 I／ O 可以分散安裝在現(xiàn)場裝置附近，連線短，但需要增設(shè)驅(qū)動器和遠程 I／ O 電源；多臺 網(wǎng)的分布式適用于多臺設(shè)備分別獨立控制，又要相互聯(lián)系的場合，可以選用小型 必須要附加通訊模塊。 在工廠小批量生產(chǎn)中降低成本是很重要的，所以此系統(tǒng)選擇集中試的安裝方式。 （ 3) 滿足 相應(yīng)的 功能 要求 一般小型 ( 低檔 ) 有邏輯運算、定時、計數(shù)等功能，對于只需要開關(guān)量控制的設(shè)備都可滿足。 對于以開關(guān)量控制為主，帶少量模擬量控制的系統(tǒng)，可選用能帶 A／ D 和 D／ A 轉(zhuǎn)換單元，具有加減算術(shù)運算、數(shù)據(jù)傳送功能的增強型低檔 對于控制較復雜，要求實現(xiàn) 算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等功能，可視控制規(guī)模大小及復雜程度，選用中檔或高檔 是中、高檔 格較貴，一般用于大規(guī)模過程控制和集散控制系統(tǒng)等場合。 此系統(tǒng)只需用開關(guān)量控制，選用一般小型 可。 (4) 滿足 響 應(yīng)速度 要求 為工業(yè)自動化設(shè)計的通用控制器，不同檔次 響應(yīng)速度一般都能滿足其應(yīng)用范圍內(nèi)的需要。如果要跨范圍使用 者某些功能或信號有特殊的速度要求時，則應(yīng)該慎重考慮 選用具有高速 I／ 選用具有快速響應(yīng)模塊和中斷輸入模塊的 。 本系統(tǒng)不需要 跨范圍使用 某些 功能或信號 也沒有 特殊的速度要求 ，不需要 選 用具有高速 I／ O 處理功能的 (5) 滿足 系統(tǒng)可靠性要求 對于一般系統(tǒng) 可靠性均能滿足。對可靠性要求很高 的系統(tǒng)，應(yīng)考慮是否采用冗余系統(tǒng)或熱備用系統(tǒng)。 本系統(tǒng)選用 一般系統(tǒng) 夠滿足要求，不需要考慮太多此方面的問題。 (6) 機型 盡量 統(tǒng) 一 一個企業(yè)，應(yīng)盡量做到 以保證 其模塊可互為備用，便于備品備件的采購和管理 ； 有利于技術(shù)力量的培訓和技術(shù)水平的提高 ； 其外部設(shè)備 可以 通用，資源可共享，易于聯(lián)網(wǎng)通信，配上位計算機后易于形成一個多級分布式控制系統(tǒng) 類及型號選擇 類較多，主要有西門子、三菱、 芝等，但能配套生產(chǎn)，大、中、小、微型均有配套且目前用得 最廣泛的的主要是西門子、三菱、 據(jù)前面確定的 數(shù)：實際輸入點 28 點，實際輸出點 12 點，綜合對比三菱 列（包括 ）、西門子系列、 列中 I/O 點數(shù)為 48點各型號的 價格、性能、實用場合等各方面。本系統(tǒng)可選擇 號為： 4001， 合計總數(shù) 64 點 — 32 點輸入， 32 點繼電器輸出；尺寸（ 220× 87× 90，其性能、價格都優(yōu)于其他 列是 列 族中最先進的系列，它 能最大范圍地包容了標準特點，程式執(zhí)行更快，全面補充通訊功能，適合世界各國不同的電源以及滿足單個需要的大量特殊功能模塊，它可以為工廠自動化控制應(yīng)用提供最大的靈活性和控制能力。 該型號 32 個輸入節(jié)點， 32 個輸出節(jié)點，能夠滿足系統(tǒng)要求并留有一定的余量。 部接線圖 根據(jù)表 配輸入 /輸出信號與 入 /輸出接口分配情況及 所 選定的到 外部接線 圖 如圖： 圖 部接線圖 畢 業(yè) 論 文 開 題 報 告 指導教師意見 ： 指導教師： 2010 年 03 月 20 日 所在系審查意見： 教學主任： 2010 年 03 月 23 日