自动化系统大作业46503

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,机械制造自动化系统,机电工程学院 李健,2013-4-18,3.6多级分布式计算机控制系统,LAN,主要完成,在有限的地理范围内运作,允许多个用户同时接入带宽介质,提供全时的本地服务的连接,互连物理上相邻的设备,常用的,LAN,技术,局部区域网络,(,Local Area Network,，,LAN,),，是一种分布在有限区域内的计算机网络，,由计算机、网络接口卡、外围设备、网络介质以及网络通信控制设备组成,以太网（,Ethernet,）,令牌环,(Token-Ring),令牌总线,(Token-Bus),现场总线,(Fieldbus),传输介质,（,1,）双绞线（,2,）同轴电缆（,3,）光缆,（,1,）双绞线,绝缘层,屏蔽层,双绞线,为什么扭绞在一起,?,将各导线绞在一起的目的主要是使绞线间的电磁干扰最小,.,双绞线使用,RJ45,接头连接计算机的网络适配器或集线器等通信设备。,RJ45,接头与普通电话系统的,RJ11,接头看起来相似，但二者有着重要的区别,RJ45,接头稍大，包括,8,条连接缆线,，而,RJ11,接头只有,4,条,.,二叉式非屏蔽水晶头,（,2,）同轴电缆,绝缘保护套层,外导体屏蔽层,绝缘层,内导体,（,3,）光缆,绝缘层,合成纤维,覆层,内芯,1.4.3,数据通信的电气特性,(1),星形结构,(2),环型结构,(3),树形结构,(4),总线型结构,(5),网状结构,计算机网络的拓扑结构,（,1,）星形结构,中央节点,分支节点,局域网最常用的拓扑结构之一,连线方式,：,由一个功能较强的中心节点（主节点）和一些各自连接中心节点的从节点组成。任何两个从节点之间的通信均要通过中心节点转接。,特点,：,结构简单、建网容易、便于管理，扩展网络容易。但中心节点是全网的控制中心，一旦出现故障会造成全网瘫痪。,（,2,）环形结构,（,3,）树形结构,特点：,结构简单、建网容易、无路径选择。但由于环路是封闭的，所以不易扩展，且可靠性差，维护管理复杂。,特点：,信息交换主要在上下节点中进行，路径选择方便，若某一分支发生故障，易将该分支与整个网络隔离，但对根的依赖性大。适用于分级管理和控制系统。,（,4,）总线结构,局域网最常用的拓扑结构之一,连线方式,：,所有的节点都挂接在一条公共线路上。,特点,：,结构简单，布线容易，投资少，易于扩充。,（,5,）网状结构,容错能力最强的拓扑结构,连线方式,：,网络上的每个节点与其它节点有,3,条以上的,直接线路连接。,特点,：,建网费用高，布线困难，但可靠性很高。一个节点发生故障，数据可通过其它节点和线路到达目的地。,点对点连接,（这是最简单的网络）,总线网,星形网,环形网,集线器,RS-232,电缆,（直接电缆连接计算机）,传输方式,通信方式按照信息的传输方向分为：,(1),单工,(Simplex),：信息只能沿单方向传输,(2),半双工,(Half duplex),：信息可以双向传递，但不能同时进行,(3),全双工,(Full duplex),发送端,接收端,报文,检测信号,单工,接收端,报文,发送端,发送端,接收端,半双工,（,3,）全双工通信,信息可以同时沿着两个方向传输。,报文,接收端,发送端,发送端,接收端,串行传输,是把构成数据的各个二进制位,依次,在信道上进行传输的方式。,串行通信,是利用串行端口在两台设备间进行通信，一次可以传输,位数据,，即，使用,条数据线,按照次序一位一位传送，每传送完,位,为一个字节,。,发送端,接收端,并串转换,串并转换,1 0 0 1 0 1 0 0,1,1,8,10010100,10010100,并行传输,是把构成数据的各个二进制位,同时,在信道上进行传输的方式。,并行通信,是利用并行端口在两台设备间进行通信，一次使用,条数据线,传送,位数据,，,次,传送一个字节。,10010100,发送端,接收端,1,2,3,4,5,6,7,8,1,2,3,4,5,6,7,8,8,8,1,制造自动化协议（MAP）,MAP,期望在异构的计算机、可编程控制器、,NC,机床、机器人等自动化设备之间建立有效实现信息传输（包括数据文件、,NC,程序、控制指令、状态信号等）的标准,第一作业,A,B,工件,SQ,1,SQ,2,SQ,3,SQ,4,SQ,5,SQ,6,夹紧,松开,搬运机械手,功能示意图,基本要求与参数,本作业要求完成一种二指机械手的运动控制系统设计。该机械手采用二指夹持结构，如图,1,所示，机械手实现对工件的夹持、搬运、放置等操作。以夹持圆柱体为例，要求设计运动控制系统及控制流程。机械手通过升降、左右回转、前后伸缩、夹紧及松开等动作完成工件从位置,A,到,B,的搬运工作，具体操作顺序：逆时针回转,(,机械手的初始位置在,A,与,B,之间,),下降,夹紧,上升,顺时针回转,下降,松开,上升，机械手的工作臂都设有限位开关,SQi,。,设计参数：,（,1,）抓重,:10Kg,（,2,）最大工作半径：,1500mm,（,3,）运动参数：伸缩行程：,0-1200mm,；,伸缩速度：,80mm/s,；,升降行程：,0-500mm,；,升降速度：,50mm/s,回转范围：,0-1800,控制器要求：,（,1,）在,PLC,、单片机、,PC,微机或者,DSP,中任选其一；,（,2,）具备回原点、手动单步操作及自动连续操作等基本功能。,三、工作量,（,1,）驱动及传动方案的设计及部件的选择；,（,2,）二指夹持机构的设计及计算；,（,3,）总体控制方案及控制流程的设计；,（,4,）设计说明书一份。,四、设计内容及说明,（,1,）机械手工作臂及机身驱动部件的选择及设计，需设计出具体的驱动及传动方案，画出方案原理框图。,（,2,）末端夹持机构设计，该结构需保证抓取精度高，重复定位精度和运动稳定性好，并有足够的抓取能力。设计应包括确定夹持方案、计算夹持范围、计算夹紧力及驱动力，完成夹持机构设计图。,（,3,）控制系统设计，包括确定控制方案、核心功能部件的选择、主要功能模块的实现原理、绘制控制流程框图。,第二作业 自动导引式物料搬运小车系统设计,5000,5000,二、基本要求与参数,本作业要求完成一种自动导引式物料搬运小车系统设计。小车主要实现的功能是自动寻迹并且完成物料的搬运。如上图所示，小车首先在,A,区装载物料，然后开始沿着指定轨迹（黑色导引线）自动运行，导引线宽为,20mm,，小车上要求装有相应的传感器用来完成寻迹和小车运行轨迹调节，保证小车始终沿着指定轨迹运行不偏离。运行到,C,区以后停止，卸货后沿原路径返回,A,区再次装载物料，如此往复。,A,、,C,区各有一条与导引线垂直的黑色边界线，线宽为,20mm,，要求小车在,A,、,C,区停止时，不能超出边界线限定范围。（小车由蓄电池供电）,相关设计参数：,（,1,）小车运动方式：全自动导引式。,（,2,）小车载重能力,:15Kg,，自重不超过,15Kg,。,（,3,）小车运动距离：,5000mm,。,（,4,）小车运行速度：不小于,0.5m/s,。,三、工作量,（,1,）小车轮系结构的设计与分析；,（,2,）自动导引方案的设计及传感器的选择与分析；,（,3,）小车驱动及运动控制方案的设计与分析；,（,4,）控制流程的设计以及控制程序的编写；,（,5,）设计说明书一份。,四、设计内容及说明,（,1,）根据要求选择合适的传感器，设计搬运小车的自动导引系统，并进行可行性分析，保证小车能够沿着给定的路径运动。,（,2,）确定小车的轮系结构，如主动轮与从动轮的个数以及转向方式。设计小车的驱动方案，确定电机的个数与类型，计算小车载重、行驶速度等技术指标，并分析论证轮系结构与驱动方案的合理性，满足设计要求。,（,3,）小车控制系统设计，包括确定控制方案、控制核心器件的选择、自动导引功能的实现原理、绘制控制流程框图、编制控制程序。,考试安排,第,16,周周,4(2013-06-13),第,7,8,节,丹青楼,501,