自動(dòng)化系統(tǒng)大作業(yè)

[機(jī)械制造自動(dòng)化系統(tǒng)]機(jī)電工程學(xué)院李健

—2013-4-183.6多多級(jí)分布布式計(jì)算算機(jī)控制制系統(tǒng)LAN主要完成?在有限的地理范圍內(nèi)運(yùn)作?允許多個(gè)用戶同時(shí)接入帶寬介質(zhì)?提供全時(shí)的本地服務(wù)的連接?互連物理上相鄰的設(shè)備常用的LAN技術(shù)局部區(qū)域域網(wǎng)絡(luò)(LocalAreaNetwork，LAN)，是一種種分布在在有限區(qū)區(qū)域內(nèi)的的計(jì)算機(jī)機(jī)網(wǎng)絡(luò)，，由計(jì)算機(jī)機(jī)、網(wǎng)絡(luò)絡(luò)接口卡卡、外圍圍設(shè)備、、網(wǎng)絡(luò)介介質(zhì)以及及網(wǎng)絡(luò)通通信控制制設(shè)備組組成?以太網(wǎng)（（Ethernet）?令牌環(huán)(Token--Ring)?令牌總線線(Token--Bus)?現(xiàn)場(chǎng)總線線(Fieldbus)傳輸介質(zhì)質(zhì)（1）雙絞線線（2）同軸電電纜（3）光纜（1）雙絞線線絕緣層屏蔽層雙絞線為什么扭扭絞在一一起?將各導(dǎo)線線絞在一一起的目目的主要要是使絞絞線間的的電磁干干擾最小小.雙絞線使使用RJ45接頭連接接計(jì)算機(jī)機(jī)的網(wǎng)絡(luò)絡(luò)適配器器或集線線器等通通信設(shè)備備。RJ45接頭與普普通電話話系統(tǒng)的的RJ11接頭看起起來(lái)相似似，但二二者有著著重要的的區(qū)別——RJ45接頭稍大大，包括括8條連接纜纜線，而RJ11接頭只有有4條.二叉式非非屏蔽水水晶頭（2）同軸電電纜絕緣保護(hù)套層外導(dǎo)體屏蔽層絕緣層內(nèi)導(dǎo)體（3）光纜絕緣層合成纖維覆層內(nèi)芯1.4..3數(shù)據(jù)通信信的電氣氣特性(1)星形結(jié)構(gòu)構(gòu)(2)環(huán)型結(jié)構(gòu)構(gòu)(3)樹形結(jié)構(gòu)構(gòu)(4)總線型結(jié)結(jié)構(gòu)(5)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)構(gòu)計(jì)算機(jī)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的拓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)構(gòu)（1）星形形結(jié)構(gòu)中央節(jié)點(diǎn)分支節(jié)點(diǎn)局域網(wǎng)最最常用的的拓?fù)浣Y(jié)結(jié)構(gòu)之一一連線方式式：由一個(gè)功功能較強(qiáng)強(qiáng)的中心心節(jié)點(diǎn)（（主節(jié)點(diǎn)點(diǎn)）和一一些各自自連接中中心節(jié)點(diǎn)點(diǎn)的從節(jié)節(jié)點(diǎn)組成成。任何何兩個(gè)從從節(jié)點(diǎn)之之間的通通信均要要通過(guò)中中心節(jié)點(diǎn)點(diǎn)轉(zhuǎn)接。。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單單、建網(wǎng)網(wǎng)容易、、便于管管理，擴(kuò)擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)絡(luò)容易。。但中心心節(jié)點(diǎn)是是全網(wǎng)的的控制中中心，一一旦出現(xiàn)現(xiàn)故障會(huì)會(huì)造成全全網(wǎng)癱瘓瘓。（2）環(huán)形結(jié)結(jié)構(gòu)（3）樹形結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單單、建網(wǎng)網(wǎng)容易、、無(wú)路徑徑選擇。。但由于于環(huán)路是是封閉的的，所以以不易擴(kuò)擴(kuò)展，且且可靠性性差，維維護(hù)管理理復(fù)雜。。特點(diǎn)：信息交換換主要在在上下節(jié)節(jié)點(diǎn)中進(jìn)進(jìn)行，路路徑選擇擇方便，，若某一一分支發(fā)發(fā)生故障障，易將將該分支支與整個(gè)個(gè)網(wǎng)絡(luò)隔隔離，但但對(duì)根的的依賴性性大。適適用于分分級(jí)管理理和控制制系統(tǒng)。。（4）總線結(jié)構(gòu)局域網(wǎng)最最常用的的拓?fù)浣Y(jié)結(jié)構(gòu)之一一連線方式式：所有的節(jié)節(jié)點(diǎn)都掛掛接在一一條公共共線路上上。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單單，布線線容易，，投資少少，易于于擴(kuò)充。。（5）網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)容錯(cuò)能力力最強(qiáng)的的拓?fù)浣Y(jié)結(jié)構(gòu)連線方式式：網(wǎng)絡(luò)上的的每個(gè)節(jié)節(jié)點(diǎn)與其其它節(jié)點(diǎn)點(diǎn)有3條以上的的直接線路路連接。。特點(diǎn)：建網(wǎng)費(fèi)用用高，布布線困難難，但可可靠性很很高。一一個(gè)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)發(fā)生故故障，數(shù)數(shù)據(jù)可通通過(guò)其它它節(jié)點(diǎn)和和線路到到達(dá)目的的地。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連連接（這是最最簡(jiǎn)單的的網(wǎng)絡(luò)））總線網(wǎng)星形網(wǎng)環(huán)形網(wǎng)集線器RS-232電纜（直接電電纜連接接計(jì)算機(jī)機(jī)）傳輸方式式通信方式式按照信信息的傳傳輸方向向分為：：(1)單工(Simplex)：信息只只能沿單單方向傳傳輸(2)半雙工(Halfduplex))：信息可可以雙向向傳遞，，但不能能同時(shí)進(jìn)進(jìn)行(3)全雙工(Fullduplex))發(fā)送端接收端報(bào)文檢測(cè)信號(hào)號(hào)單工接收端報(bào)文發(fā)送端發(fā)送端接收端半雙工（3）全雙工工通信信息可以以同時(shí)沿沿著兩個(gè)個(gè)方向傳傳輸。報(bào)文接收端發(fā)送端發(fā)送端接收端串行傳輸輸是把構(gòu)成成數(shù)據(jù)的的各個(gè)二二進(jìn)制位位依次在信道上上進(jìn)行傳傳輸?shù)姆椒绞?。串行通信信是利用串串行端口口在兩臺(tái)臺(tái)設(shè)備間間進(jìn)行通通信，一一次可以以傳輸位數(shù)據(jù)，即，使使用條數(shù)據(jù)線線按照次序序一位一一位傳送送，每傳傳送完位為一個(gè)字字節(jié)。發(fā)送端接收端并串轉(zhuǎn)換換串并轉(zhuǎn)換換100101001181001010010010100并行傳輸輸是把構(gòu)成成數(shù)據(jù)的的各個(gè)二二進(jìn)制位位同時(shí)在信道上上進(jìn)行傳傳輸?shù)姆椒绞?。并行通信信是利用并并行端口口在兩臺(tái)臺(tái)設(shè)備間間進(jìn)行通通信，一一次使用用條數(shù)據(jù)線線傳送位數(shù)據(jù)，次傳送一個(gè)個(gè)字節(jié)。。10010100發(fā)送端接收端1234567812345678881制造自動(dòng)動(dòng)化協(xié)議議（MAP）MAP期望在異異構(gòu)的計(jì)計(jì)算機(jī)、、可編程程控制器器、NC機(jī)床、機(jī)機(jī)器人等等自動(dòng)化化設(shè)備之之間建立立有效實(shí)實(shí)現(xiàn)信息息傳輸（（包括數(shù)數(shù)據(jù)文件件、NC程序、控控制指令令、狀態(tài)態(tài)信號(hào)等等）的標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)第一作業(yè)業(yè)AB工件SQ1SQ2SQ3SQ4SQ5SQ6夾緊松開搬運(yùn)機(jī)械械手功能示意意圖基本要求求與參數(shù)數(shù)本作業(yè)要要求完成成一種二二指機(jī)械械手的運(yùn)運(yùn)動(dòng)控制制系統(tǒng)設(shè)設(shè)計(jì)。該該機(jī)械手手采用二二指夾持持結(jié)構(gòu)，，如圖1所示，機(jī)機(jī)械手實(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)工工件的夾夾持、搬搬運(yùn)、放放置等操操作。以以?shī)A持圓圓柱體為為例，要要求設(shè)計(jì)計(jì)運(yùn)動(dòng)控控制系統(tǒng)統(tǒng)及控制制流程。。機(jī)械手手通過(guò)升升降、左左右回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)、前后后伸縮、、夾緊及及松開等等動(dòng)作完完成工件件從位置置A到B的搬運(yùn)工工作，具具體操作作順序：：逆時(shí)針針回轉(zhuǎn)(機(jī)械手的的初始位位置在A與B之間)—>下降—>夾緊—>上升—>順時(shí)針回回轉(zhuǎn)—>下降—>松開—>上升，機(jī)機(jī)械手的的工作臂臂都設(shè)有有限位開開關(guān)SQi。設(shè)計(jì)參數(shù)數(shù)：（1）抓重:10Kg（2）最大工工作半徑徑：1500mm（3）運(yùn)動(dòng)參參數(shù)：伸伸縮行程程：0-1200mm；伸縮速度度：80mm/s；升降行程程：0-500mm；升降速度度：50mm/s回轉(zhuǎn)范圍圍：0-1800控制器要要求：（1）在PLC、單片機(jī)機(jī)、PC微機(jī)或者者DSP中任選其其一；（2）具備回回原點(diǎn)、、手動(dòng)單單步操作作及自動(dòng)動(dòng)連續(xù)操操作等基基本功能能。三、工作作量（1）驅(qū)動(dòng)及及傳動(dòng)方方案的設(shè)設(shè)計(jì)及部部件的選選擇；（2）二指夾夾持機(jī)構(gòu)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)及計(jì)算算；（3）總體控控制方案案及控制制流程的的設(shè)計(jì)；；（4）設(shè)計(jì)說(shuō)說(shuō)明書一一份。四、設(shè)計(jì)計(jì)內(nèi)容及及說(shuō)明（1）機(jī)械手手工作臂臂及機(jī)身身驅(qū)動(dòng)部部件的選選擇及設(shè)設(shè)計(jì)，需需設(shè)計(jì)出出具體的的驅(qū)動(dòng)及及傳動(dòng)方方案，畫畫出方案案原理框框圖。（2）末端夾夾持機(jī)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)，，該結(jié)構(gòu)構(gòu)需保證證抓取精精度高，，重復(fù)定定位精度度和運(yùn)動(dòng)動(dòng)穩(wěn)定性性好，并并有足夠夠的抓取取能力。。設(shè)計(jì)應(yīng)應(yīng)包括確確定夾持持方案、、計(jì)算夾夾持范圍圍、計(jì)算算夾緊力力及驅(qū)動(dòng)動(dòng)力，完完成夾持持機(jī)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)圖。。（3）控制系系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)，包括括確定控控制方案案、核心心功能部部件的選選擇、主主要功能能模塊的的實(shí)現(xiàn)原原理、繪繪制控制制流程框框圖。第二作業(yè)業(yè)自動(dòng)動(dòng)導(dǎo)引式式物料搬搬運(yùn)小車車系統(tǒng)設(shè)設(shè)計(jì)50005000二、基本本要求與與參數(shù)本作業(yè)要要求完成成一種自自動(dòng)導(dǎo)引引式物料料搬運(yùn)小小車系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)計(jì)。。小車主主要實(shí)現(xiàn)現(xiàn)的功能能是自動(dòng)動(dòng)尋跡并并且完成成物料的的搬運(yùn)。。如上圖圖所示，，小車首首先在A區(qū)裝載物物料，然然后開始始沿著指指定軌跡跡（黑色色導(dǎo)引線線）自動(dòng)動(dòng)運(yùn)行，，導(dǎo)引線線寬為20mm，小車上上要求裝裝有相應(yīng)應(yīng)的傳感感器用來(lái)來(lái)完成尋尋跡和小小車運(yùn)行行軌跡調(diào)調(diào)節(jié)，保保證小車車始終沿沿著指定定軌跡運(yùn)運(yùn)行不偏偏離。運(yùn)運(yùn)行到C區(qū)以后停停止，卸卸貨后沿沿原路徑徑返回A區(qū)再次裝裝載物料料，如此此往復(fù)。。A、C區(qū)各有一一條與導(dǎo)導(dǎo)引線垂垂直的黑黑色邊界界線，線線寬為20mm，要求小小車在A、C區(qū)停止時(shí)時(shí)，不能能超出邊邊界線限限定范圍圍。（小小車由蓄蓄電池供供電）相關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)參數(shù)：：（1）小車運(yùn)運(yùn)動(dòng)方式式：全自自動(dòng)導(dǎo)引引式。（2）小車載載重能力力:15Kg，自重不不超過(guò)15Kg。（3）小車運(yùn)運(yùn)動(dòng)距離離：5000mm。（4）小車運(yùn)運(yùn)行速度度：不小小于0.5m/s。三、工作作量（1）小車輪輪系結(jié)構(gòu)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)與分析析；（2）自動(dòng)導(dǎo)導(dǎo)引方案案的設(shè)計(jì)計(jì)及傳感感器的選選擇與分分析；（3）小車驅(qū)驅(qū)動(dòng)及運(yùn)運(yùn)動(dòng)控制制方案的的設(shè)計(jì)與與分析；；（4）控制流流程的設(shè)設(shè)計(jì)以及及控制程程序的編編寫；（5）設(shè)計(jì)說(shuō)說(shuō)明書一一份。四、設(shè)計(jì)計(jì)內(nèi)容及及說(shuō)明（1）根據(jù)要要求選擇擇合適的的傳感器器，設(shè)計(jì)計(jì)搬運(yùn)小小車的自自動(dòng)導(dǎo)引引系統(tǒng)，，并進(jìn)行行可行性性分析，，保證小小車能夠夠沿著給給定的路路徑運(yùn)動(dòng)動(dòng)。（2）確定小小車的輪輪系結(jié)構(gòu)構(gòu)，如主主動(dòng)輪與與從動(dòng)輪輪的個(gè)數(shù)數(shù)以及轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向方式式。設(shè)計(jì)計(jì)小車的的驅(qū)動(dòng)方方案，確確定電機(jī)機(jī)的個(gè)數(shù)數(shù)