自動化系統(tǒng)大作業(yè)課件

[機械制造自動化系統(tǒng)]機電工程學院李健

—2013-4-18[機械制造自動化系統(tǒng)]機電工程學院李健13.6多級分布式計算機控制系統(tǒng)3.6多級分布式計算機控制系統(tǒng)2自動化系統(tǒng)大作業(yè)3LAN主要完成?在有限的地理范圍內運作?允許多個用戶同時接入帶寬介質?提供全時的本地服務的連接?互連物理上相鄰的設備常用的LAN技術局部區(qū)域網絡

(LocalAreaNetwork，LAN)，是一種分布在有限區(qū)域內的計算機網絡，由計算機、網絡接口卡、外圍設備、網絡介質以及網絡通信控制設備組成

?以太網（Ethernet）

?令牌環(huán)(Token-Ring)?令牌總線(Token-Bus)?現(xiàn)場總線(Fieldbus)LAN主要完成?在有限的地理范圍內運作常用的LAN技術局4傳輸介質

（1）雙絞線（2）同軸電纜（3）光纜

傳輸介質（1）雙絞線（2）同軸電纜（3）光纜5（1）雙絞線

絕緣層屏蔽層雙絞線為什么扭絞在一起?將各導線絞在一起的目的主要是使絞線間的電磁干擾最小.（1）雙絞線絕緣層屏蔽層雙絞線為什么扭絞在一起?將各導線絞6雙絞線使用RJ45接頭連接計算機的網絡適配器或集線器等通信設備。

RJ45接頭與普通電話系統(tǒng)的RJ11接頭看起來相似，但二者有著重要的區(qū)別——RJ45接頭稍大，包括8條連接纜線，而RJ11接頭只有4條.二叉式非屏蔽水晶頭雙絞線使用RJ45接頭連接計算機的網絡適配器7（2）同軸電纜絕緣保護套層外導體屏蔽層絕緣層內導體（2）同軸電纜絕緣保護套層外導體屏蔽層絕緣層內導體8（3）光纜絕緣層合成纖維覆層內芯（3）光纜絕緣層合成纖維覆層內芯9自動化系統(tǒng)大作業(yè)101.4.3數據通信的電氣特性(1)星形結構(2)環(huán)型結構(3)樹形結構(4)總線型結構(5)網狀結構計算機網絡的拓撲結構1.4.3數據通信的電氣特性(1)星形結構計算機網絡的拓11（1）星形結構中央節(jié)點分支節(jié)點局域網最常用的拓撲結構之一

連線方式：由一個功能較強的中心節(jié)點（主節(jié)點）和一些各自連接中心節(jié)點的從節(jié)點組成。任何兩個從節(jié)點之間的通信均要通過中心節(jié)點轉接。特點：結構簡單、建網容易、便于管理，擴展網絡容易。但中心節(jié)點是全網的控制中心，一旦出現(xiàn)故障會造成全網癱瘓。（1）星形結構中央節(jié)點分支節(jié)點連線方式：由一個功能較強的中12（2）環(huán)形結構（3）樹形結構特點：結構簡單、建網容易、無路徑選擇。但由于環(huán)路是封閉的，所以不易擴展，且可靠性差，維護管理復雜。特點：信息交換主要在上下節(jié)點中進行，路徑選擇方便，若某一分支發(fā)生故障，易將該分支與整個網絡隔離，但對根的依賴性大。適用于分級管理和控制系統(tǒng)。（2）環(huán)形結構（3）樹形結構特點：結構簡單、建網容易、無路13（4）總線結構局域網最常用的拓撲結構之一

連線方式：所有的節(jié)點都掛接在一條公共線路上。特點：結構簡單，布線容易，投資少，易于擴充。（5）網狀結構容錯能力最強的拓撲結構

連線方式：網絡上的每個節(jié)點與其它節(jié)點有3條以上的直接線路連接。特點：建網費用高，布線困難，但可靠性很高。一個節(jié)點發(fā)生故障，數據可通過其它節(jié)點和線路到達目的地。（4）總線結構（5）網狀結構14點對點連接（這是最簡單的網絡）總線網星形網環(huán)形網集線器點對點連接總線網星形網環(huán)形網集線器15RS-232電纜（直接電纜連接計算機）自動化系統(tǒng)大作業(yè)16傳輸方式

通信方式按照信息的傳輸方向分為：(1)單工(Simplex)：信息只能沿單方向傳輸(2)半雙工(Halfduplex)：信息可以雙向傳遞，但不能同時進行(3)全雙工(Fullduplex)發(fā)送端接收端報文檢測信號單工接收端報文發(fā)送端發(fā)送端接收端半雙工傳輸方式發(fā)送端接收端報文檢測信號單工接收端報文發(fā)送端發(fā)送端17（3）全雙工通信信息可以同時沿著兩個方向傳輸。報文接收端發(fā)送端發(fā)送端接收端（3）全雙工通信報文接收端發(fā)送端發(fā)送端接收端18串行傳輸是把構成數據的各個二進制位依次在信道上進行傳輸的方式。串行通信是利用串行端口在兩臺設備間進行通信，一次可以傳輸

位數據，即，使用

條數據線按照次序一位一位傳送，每傳送完

位為一個字節(jié)。發(fā)送端接收端并串轉換串并轉換100101001181001010010010100發(fā)送端接收端并串轉換串并轉換10010100119

并行傳輸是把構成數據的各個二進制位同時在信道上進行傳輸的方式。并行通信是利用并行端口在兩臺設備間進行通信，一次使用

條數據線傳送

位數據，

次傳送一個字節(jié)。10010100發(fā)送端接收端123456781234567888110010100發(fā)送端接收端1188120制造自動化協(xié)議（MAP）MAP期望在異構的計算機、可編程控制器、NC機床、機器人等自動化設備之間建立有效實現(xiàn)信息傳輸（包括數據文件、NC程序、控制指令、狀態(tài)信號等）的標準制造自動化協(xié)議（MAP）MAP期望在異構的計算機、可編程控制21自動化系統(tǒng)大作業(yè)22第一作業(yè)AB工件SQ1SQ2SQ3SQ4SQ5SQ6夾緊松開搬運機械手功能示意圖基本要求與參數本作業(yè)要求完成一種二指機械手的運動控制系統(tǒng)設計。該機械手采用二指夾持結構，如圖1所示，機械手實現(xiàn)對工件的夾持、搬運、放置等操作。以夾持圓柱體為例，要求設計運動控制系統(tǒng)及控制流程。機械手通過升降、左右回轉、前后伸縮、夾緊及松開等動作完成工件從位置A到B的搬運工作，具體操作順序：逆時針回轉(機械手的初始位置在A與B之間)—>下降—>夾緊—>上升—>順時針回轉—>下降—>松開—>上升，機械手的工作臂都設有限位開關SQi。第一作業(yè)AB工件SQ1SQ2SQ3SQ4SQ5SQ6夾緊松開23設計參數：（1）抓重:10Kg（2）最大工作半徑：1500mm（3）運動參數：伸縮行程：0-1200mm；伸縮速度：80mm/s；升降行程：0-500mm；升降速度：50mm/s回轉范圍：0-1800控制器要求：（1）在PLC、單片機、PC微機或者DSP中任選其一；（2）具備回原點、手動單步操作及自動連續(xù)操作等基本功能。三、工作量（1）驅動及傳動方案的設計及部件的選擇；（2）二指夾持機構的設計及計算；（3）總體控制方案及控制流程的設計；（4）設計說明書一份。自動化系統(tǒng)大作業(yè)24四、設計內容及說明（1）機械手工作臂及機身驅動部件的選擇及設計，需設計出具體的驅動及傳動方案，畫出方案原理框圖。（2）末端夾持機構設計，該結構需保證抓取精度高，重復定位精度和運動穩(wěn)定性好，并有足夠的抓取能力。設計應包括確定夾持方案、計算夾持范圍、計算夾緊力及驅動力，完成夾持機構設計圖。（3）控制系統(tǒng)設計，包括確定控制方案、核心功能部件的選擇、主要功能模塊的實現(xiàn)原理、繪制控制流程框圖。四、設計內容及說明25第二作業(yè)自動導引式物料搬運小車系統(tǒng)設計50005000二、基本要求與參數本作業(yè)要求完成一種自動導引式物料搬運小車系統(tǒng)設計。小車主要實現(xiàn)的功能是自動尋跡并且完成物料的搬運。如上圖所示，小車首先在A區(qū)裝載物料，然后開始沿著指定軌跡（黑色導引線）自動運行，導引線寬為20mm，小車上要求裝有相應的傳感器用來完成尋跡和小車運行軌跡調節(jié)，保證小車始終沿著指定軌跡運行不偏離。運行到C區(qū)以后停止，卸貨后沿原路徑返回A區(qū)再次裝載物料，如此往復。A、C區(qū)各有一條與導引線垂直的黑色邊界線，線寬為20mm，要求小車在A、C區(qū)停止時，不能超出邊界線限定范圍。（小車由蓄電池供電）相關設計參數：（1）小車運動方式：全自動導引式。（2）小車載重能力:15Kg，自重不超過15Kg。（3）小車運動距離：5000mm。（4）小車運行速度：不小于0.5m/s。第二作業(yè)自動導引式物料搬運小車系統(tǒng)設計50005000二、26三、工作量（1）小車輪系結構的設計與分析；（2）自動導引方案的設計及傳感器的選擇與分析；（3）小車驅動及運動控制方案的設計與分析；（4）控制流程的設計以及控制程序的編寫；（5）設計說明書一份。四、設計內容及說明（1）根據要求選擇合適的傳感器，設計搬運小車的自動導引系統(tǒng)，并進行可行性分析，保證小車能夠沿著給定的路徑運動。（2）確定小車的輪系結構，如主動輪與從動輪的個數以及轉向方式。設計小車的驅動方案，確定電機的個數與類型，計算小車載重、行駛速度等技術指標，并分析論證輪系結構與驅動方案的合理性，滿足設計要求。（3）小車控制系統(tǒng)設計，包括確定控制方案、控制核心器件的選擇、自動導引功能的實現(xiàn)原理、繪制控制流程框圖、編制控制程序。三、工作量27考試安排第16周周4(2013-06-13)第7,8節(jié)丹青樓501考試安排第16周周4(2013-06-13)第7,8節(jié)丹青樓28[機械制造自動化系統(tǒng)]機電工程學院李健

—2013-4-18[機械制造自動化系統(tǒng)]機電工程學院李健293.6多級分布式計算機控制系統(tǒng)3.6多級分布式計算機控制系統(tǒng)30自動化系統(tǒng)大作業(yè)31LAN主要完成?在有限的地理范圍內運作?允許多個用戶同時接入帶寬介質?提供全時的本地服務的連接?互連物理上相鄰的設備常用的LAN技術局部區(qū)域網絡

(LocalAreaNetwork，LAN)，是一種分布在有限區(qū)域內的計算機網絡，由計算機、網絡接口卡、外圍設備、網絡介質以及網絡通信控制設備組成

?以太網（Ethernet）

?令牌環(huán)(Token-Ring)?令牌總線(Token-Bus)?現(xiàn)場總線(Fieldbus)LAN主要完成?在有限的地理范圍內運作常用的LAN技術局32傳輸介質

（1）雙絞線（2）同軸電纜（3）光纜

傳輸介質（1）雙絞線（2）同軸電纜（3）光纜33（1）雙絞線

絕緣層屏蔽層雙絞線為什么扭絞在一起?將各導線絞在一起的目的主要是使絞線間的電磁干擾最小.（1）雙絞線絕緣層屏蔽層雙絞線為什么扭絞在一起?將各導線絞34雙絞線使用RJ45接頭連接計算機的網絡適配器或集線器等通信設備。

RJ45接頭與普通電話系統(tǒng)的RJ11接頭看起來相似，但二者有著重要的區(qū)別——RJ45接頭稍大，包括8條連接纜線，而RJ11接頭只有4條.二叉式非屏蔽水晶頭雙絞線使用RJ45接頭連接計算機的網絡適配器35（2）同軸電纜絕緣保護套層外導體屏蔽層絕緣層內導體（2）同軸電纜絕緣保護套層外導體屏蔽層絕緣層內導體36（3）光纜絕緣層合成纖維覆層內芯（3）光纜絕緣層合成纖維覆層內芯37自動化系統(tǒng)大作業(yè)381.4.3數據通信的電氣特性(1)星形結構(2)環(huán)型結構(3)樹形結構(4)總線型結構(5)網狀結構計算機網絡的拓撲結構1.4.3數據通信的電氣特性(1)星形結構計算機網絡的拓39（1）星形結構中央節(jié)點分支節(jié)點局域網最常用的拓撲結構之一

連線方式：由一個功能較強的中心節(jié)點（主節(jié)點）和一些各自連接中心節(jié)點的從節(jié)點組成。任何兩個從節(jié)點之間的通信均要通過中心節(jié)點轉接。特點：結構簡單、建網容易、便于管理，擴展網絡容易。但中心節(jié)點是全網的控制中心，一旦出現(xiàn)故障會造成全網癱瘓。（1）星形結構中央節(jié)點分支節(jié)點連線方式：由一個功能較強的中40（2）環(huán)形結構（3）樹形結構特點：結構簡單、建網容易、無路徑選擇。但由于環(huán)路是封閉的，所以不易擴展，且可靠性差，維護管理復雜。特點：信息交換主要在上下節(jié)點中進行，路徑選擇方便，若某一分支發(fā)生故障，易將該分支與整個網絡隔離，但對根的依賴性大。適用于分級管理和控制系統(tǒng)。（2）環(huán)形結構（3）樹形結構特點：結構簡單、建網容易、無路41（4）總線結構局域網最常用的拓撲結構之一

連線方式：所有的節(jié)點都掛接在一條公共線路上。特點：結構簡單，布線容易，投資少，易于擴充。（5）網狀結構容錯能力最強的拓撲結構

連線方式：網絡上的每個節(jié)點與其它節(jié)點有3條以上的直接線路連接。特點：建網費用高，布線困難，但可靠性很高。一個節(jié)點發(fā)生故障，數據可通過其它節(jié)點和線路到達目的地。（4）總線結構（5）網狀結構42點對點連接（這是最簡單的網絡）總線網星形網環(huán)形網集線器點對點連接總線網星形網環(huán)形網集線器43RS-232電纜（直接電纜連接計算機）自動化系統(tǒng)大作業(yè)44傳輸方式

通信方式按照信息的傳輸方向分為：(1)單工(Simplex)：信息只能沿單方向傳輸(2)半雙工(Halfduplex)：信息可以雙向傳遞，但不能同時進行(3)全雙工(Fullduplex)發(fā)送端接收端報文檢測信號單工接收端報文發(fā)送端發(fā)送端接收端半雙工傳輸方式發(fā)送端接收端報文檢測信號單工接收端報文發(fā)送端發(fā)送端45（3）全雙工通信信息可以同時沿著兩個方向傳輸。報文接收端發(fā)送端發(fā)送端接收端（3）全雙工通信報文接收端發(fā)送端發(fā)送端接收端46串行傳輸是把構成數據的各個二進制位依次在信道上進行傳輸的方式。串行通信是利用串行端口在兩臺設備間進行通信，一次可以傳輸

位數據，即，使用

條數據線按照次序一位一位傳送，每傳送完

位為一個字節(jié)。發(fā)送端接收端并串轉換串并轉換100101001181001010010010100發(fā)送端接收端并串轉換串并轉換10010100147

并行傳輸是把構成數據的各個二進制位同時在信道上進行傳輸的方式。并行通信是利用并行端口在兩臺設備間進行通信，一次使用

條數據線傳送

位數據，

次傳送一個字節(jié)。10010100發(fā)送端接收端123456781234567888110010100發(fā)送端接收端1188148制造自動化協(xié)議（MAP）MAP期望在異構的計算機、可編程控制器、NC機床、機器人等自動化設備之間建立有效實現(xiàn)信息傳輸（包括數據文件、NC程序、控制指令、狀態(tài)信號等）的標準制造自動化協(xié)議（MAP）MAP期望在異構的計算機、可編程控制49自動化系統(tǒng)大作業(yè)50第一作業(yè)AB工件SQ1SQ2SQ3SQ4SQ5SQ6夾緊松開搬運機械手功能示意圖基本要求與參數本作業(yè)要求完成一種二指機械手的運動控制系統(tǒng)設計。該機械手采用二指夾持結構，如圖1所示，機械手實現(xiàn)對工件的夾持、搬運、放置等操作。以夾持圓柱體為例，要求設計運動控制系統(tǒng)及控制流程。機械手通過升降、左右回轉、前后伸縮、夾緊及松開等動作完成工件從位置A到B的搬運工作，具體操作順序：逆時針回轉(機械手的初始位置在A與B之間)—>下降—>夾緊—>上升—>順時針回轉—>下降—>松開—>上升，機械手的工作臂都設有限位開關SQi。第一作業(yè)AB工件SQ1SQ2SQ3SQ4SQ5SQ6夾緊松開51設計參數：（1）抓重:10Kg（2）最大工作半徑：1500mm（3）運動參數：伸縮行程：0-1200mm；伸縮速度：80mm/s；升降行程：0-500mm；升降速度：50mm/s回轉范圍：0-1800控制器要求：（1）在PLC、單片機、PC微機或者DSP中任選其一；（2）具備回原點、手動單步操作及自動連續(xù)操作等基本功能。三、工作量（1）驅動及傳動方案的設計及部件的選擇；（2）二指夾持機構的設計及計算；（3）總體控制方案及控制流程的設計；（4）設計說明書一份。自動化系統(tǒng)大作業(yè)52四、設計內容及說明（1）機械手工作臂及機身驅動部件的選擇及設計，需設計出具體的驅動及傳動方案，畫出方案原理框圖。（2）末端夾持機構設計，該結構需保證抓取精度高，重復定位精度和運動穩(wěn)定性好，并有足夠的抓取能力。設計應包括確定夾持方案、計算夾持范圍、計算夾緊力及驅動力，完成夾持機構設計圖。（3）控制系統(tǒng)設計，包括確定控制方案、核心功能部件的選擇、主要功能模塊的實現(xiàn)原理、繪制控制流程框圖。四、設計內容及說明53第二作業(yè)自動導引式物料搬運小車系統(tǒng)設計50005000二