基于plc控制的小車運動控制系統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計論文

1、<p>　　小車運動控制系統(tǒng)的研究</p><p>　　摘要：小車運動控制Ⅰ型實物教學(xué)模型的機械結(jié)構(gòu)由絲桿、滑桿等機械部件組成；電氣方面有直流減速電機、傳感器、開關(guān)電源等電子器件組成；可編程控制器可采用目前市面上比較流行的各類PLC，如西門子、三菱或歐姆龍等。本論文采用的是歐姆龍的PLC。該模型是將PLC技術(shù)，位置控制技術(shù)、機械傳動等有機結(jié)合成一體的教學(xué)儀器。</p><p>　

2、　本文詳細(xì)介紹了小車運動控制系統(tǒng)的硬件電路的設(shè)計與實現(xiàn)。并給出詳細(xì)的電路連接圖。對歐姆龍PLC，直流電機以及接近開關(guān)傳感器的工作原理和在本實驗中直流電機，傳感器所起的作用做了詳細(xì)的介紹。重點就如何用梯形圖實現(xiàn)小車的左行與右行，停止以及位置的顯示，如何報警進(jìn)行研究。對現(xiàn)場總線和工業(yè)現(xiàn)場控制進(jìn)行了簡單的介紹。</p><p>　　用PLC繼電器邏輯實現(xiàn)小車的智能控制具有深遠(yuǎn)的現(xiàn)實意義，可以將此技術(shù)廣泛應(yīng)用于車間物料的

3、傳送。其具有極為方便的操作性能，較高運行效率和運行可靠性。</p><p>　　關(guān)鍵詞：直流電機；接近開關(guān)；歐姆龍PLC；機械傳動；</p><p>　　The study for vehicle motion control system</p><p>　　Abstract: The mechanical structure of the teaching mo

4、del which is called the type ⅠMotion Control Vehicle is made up of screw, slider and other mechanical components; There are DC geared motors, sensors, electronic devices, such as switching power supply components in elec

5、trical part; The PLC can be the currently popular types in the market, such as Siemens, Mitsubishi or Omron. In this thesis, the Omron PLC is used. The model is the teaching equipment which is the organic integration mad

6、e up of</p><p>　　This paper describes the design and implementation of the hardware circuit in car motion control system. And a detailed connection diagram of the circuit is given. For Omron PLC, the working

7、 principle of DC motors and the proximity switch sensor switch, as well as the actions of DC motor and sensors in this experiment are presented in detail. Which are focused that how to achieve the left-right running, sto

8、p as well as the location display of car by ladder diagram, and how to give an alarm. CAN-</p><p>　　There is far-reaching practical significance using PLC relay to logically achieve the intelligent control o

9、f car, and this technology can be widely used in the transmission of workshop materials. It has very convenient interoperability, and can improve the operating efficiency and operating reliability.</p><p>　　

10、Keywords: DC motor; proximity switch; Omron PLC; mechanical transmission</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　第一章 緒論1</b></p><p>　　1.1 課題在理論和實際應(yīng)用方面的價值1</p&g

11、t;<p>　　1.2 主要研究內(nèi)容2</p><p>　　第二章 智能小車的研究現(xiàn)狀3</p><p>　　2.1 國內(nèi)智能小車的研究現(xiàn)狀3</p><p>　　2.2 國外智能小車的研究現(xiàn)狀4</p><p>　　第三章 小車運動控制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)6</p><p>　　3.1 PL

12、C的選擇及工作原理6</p><p>　　3.2 直流電機與接近開關(guān)11</p><p>　　3.2.1 直流電機的基本工作原理11</p><p>　　3.2.2 接近開關(guān)的工作原理：14</p><p>　　3.3 機械傳動原理和現(xiàn)場總線技術(shù)15</p><p>　　3.3.1 機械傳動原理15

13、</p><p>　　3.3.2 現(xiàn)場總線技術(shù)16</p><p>　　第四章 小車運動控制系統(tǒng)的設(shè)計19</p><p>　　4.1 硬件電路的設(shè)計19</p><p>　　4.1.1 實驗器材19</p><p>　　4.1.3 控制要求23</p><p>　　4.1.

14、4 實驗步驟24</p><p>　　4.2 梯形圖的設(shè)計24</p><p><b>　　結(jié) 論32</b></p><p><b>　　致 謝33</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)34</b></p><p><b

15、>　　第一章 緒論</b></p><p>　　1.1 課題在理論和實際應(yīng)用方面的價值</p><p>　　小車運動控制系統(tǒng)，也就是最簡單的輪式機器人，最適合在那些人類無法工作的環(huán)境中工作，它們已在許多工業(yè)部門獲得廣泛應(yīng)用。它們可以比人類工作得更好并且成本低廉。以下列舉了機器人的一些應(yīng)用[1]，所有這些用途正逐步滲入到工業(yè)和社會的各個層面。</p>&l

16、t;p>　　焊接 這是機器人與焊槍及相應(yīng)配套裝置一起將部件焊接在一起，是機器人在自動化工業(yè)中最常見的一種應(yīng)用。由于機器人連續(xù)運動，可以焊接得非常均勻和準(zhǔn)確。 </p><p>　　噴漆 這是另一種常見的機器人應(yīng)用，尤其是在汽車工業(yè)上。由于人工噴漆時要保持通風(fēng)和清潔，因此創(chuàng)造適合人們工作的環(huán)境是很困難的，而且與人工操作相比，機器人更能持續(xù)不斷地工作，因此機器人非常適合噴漆工作。</p>

17、<p>　　檢測 對零部件、線路板及其它類似產(chǎn)品的檢測也是機器人比較常見的應(yīng)用。一般說來，檢測系統(tǒng)中還集成有其他一些設(shè)備，它們是視覺系統(tǒng)、X射線裝置、超聲波探測儀或其他類似儀器。</p><p>　　醫(yī)療應(yīng)用 由于要求機器人完成的許多操作（如切開顱骨、在骨體上鉆孔等）比人工操作更為準(zhǔn)確，因此手術(shù)中許多機械操作部分都由機器人來完成。</p><p>　　幫助殘疾人 在日

18、常生活中，機器人可以做很多事情來幫助殘疾人，諸如將盛著食品的盤子放入微波爐，從微波爐中取出盤子，并且將盤子放到殘疾人面前給他用餐等。其他許多任務(wù)也可通過編程讓機器人來執(zhí)行。</p><p>　　危險環(huán)境 機器人非常適合在危險的環(huán)境中使用。在這些險惡的環(huán)境下工作，人類必需采取嚴(yán)密的保護(hù)措施。而機器人可以進(jìn)入或穿過這些危險區(qū)域進(jìn)行維護(hù)和探測工作，且不需要得到像對人一樣的保護(hù)。</p><p&g

19、t;　　另外，智能小車自動行駛功能的研究將有助于智能車輛的研究。智能車輛駕駛?cè)蝿?wù)的自動完成將給人類社會的進(jìn)步帶來巨大的影響，例如能切實提高道路網(wǎng)絡(luò)的利用率、降低車輛的燃油消耗量，尤其是在改進(jìn)道路交通安全等方面提供了新的解決途徑。</p><p>　　1.2 主要研究內(nèi)容</p><p>　　國內(nèi)外智能小車的研究現(xiàn)狀</p><p>　　小車運動控制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)（

20、PLC控制的基本原理、直流電機、傳感器等器件的原理及使用等）</p><p>　　小車運動控制系統(tǒng)的設(shè)計（硬件電路設(shè)計與PLC梯形圖的設(shè)計）</p><p>　　第二章 智能小車的研究現(xiàn)狀</p><p>　　2.1國內(nèi)智能小車的研究現(xiàn)狀</p><p>　　吉林大學(xué)智能車輛課題組長期從事智能車輛自主導(dǎo)航機理及關(guān)鍵技術(shù)研究。20世紀(jì)90年代以

21、來，課題組開展的組態(tài)式柔性制造單元及圖像識別自動引導(dǎo)車的研究對我國獨立自主開發(fā)一種新型自動引導(dǎo)車輛系統(tǒng)，從而為我國生產(chǎn)組織模式向柔性或半柔性生產(chǎn)組織轉(zhuǎn)化提供了有意義的技術(shù)支撐和關(guān)鍵設(shè)備。課題組已開發(fā)出JLUIV—1、JLUIV—2、JLUIV—3 三種型號的自動引導(dǎo)車輛，其中JLUIV—3實用型視覺導(dǎo)航AGV已投入工廠進(jìn)行中試，并得到吉林省科委“新型視覺引導(dǎo)AGV及自動物流運輸系統(tǒng)開發(fā)”項目、長春市政府科技引導(dǎo)計劃新星創(chuàng)業(yè)項目、吉林大學(xué)

22、科技園高新技術(shù)產(chǎn)品孵化項目的立項資助，目前該種AGV已完成商品化研制，即將投入市場。由于JLUIV—3型AGV性能優(yōu)越，智能化程度高，屬國內(nèi)首創(chuàng)，必將會產(chǎn)生重大的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。中國第一汽車集團(tuán)公司和國防科技大學(xué)機電工程與自動化學(xué)院于2003年7月研制成功 我國第一輛自主駕駛轎車。該自主駕駛轎車在正常交通情況下，在高速公路上行駛的最高穩(wěn)定速度為130公里/小時，最高峰值速度為170公里/小時，并且具有超車功能，其總體技術(shù)性能和指標(biāo)已

23、經(jīng)達(dá)到世界先進(jìn)水平。轎車自主駕駛的基</p><p>　　另外，我國清華大學(xué)、北京理工大學(xué)等單位也正在研發(fā)智能車輛。汽車自主駕駛技術(shù)是集模式識別、智能控制、計算機科學(xué)和汽車操縱動力等多門學(xué)科于一體的綜合性技術(shù)，汽車自主駕駛功能水平的高低常被用來作為衡量一個國家控制技術(shù)水平的重要標(biāo)準(zhǔn)之一。智能車輛的相關(guān)技術(shù)，也將為促進(jìn)輪式機器人的研究。</p><p>　　2.2 國外智能小車的研究現(xiàn)狀&

24、lt;/p><p>　　智能車輛的研究始于20世紀(jì)50年代初，美國Barrett Electronics公司開發(fā)出的世界上第一臺自動引導(dǎo)車輛系統(tǒng)。1974年，瑞典的Volvo Kalmar轎車裝配工廠與Schiinder－Digitron公司合作，研制出一種可裝載轎車車體的AGVS，并由多臺該種AGVS組成了汽車裝配線，從而取消了傳統(tǒng)應(yīng)用的拖車及叉車等運輸工具。由于Kalmar工廠采用AGVS獲得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益，許

25、多西歐國家紛紛效仿Volvo公司，并逐步使AGVS在裝配作業(yè)中成為一種流行的運輸手段。在世界科學(xué)界和工業(yè)設(shè)計界中，眾多的研究機構(gòu)正在研發(fā)智能車輛，其中具有代表性的智能車輛包括意大利MOB－LAB的研究。MOB－LAB是開放“移動試驗室”的代名詞，后來用來研發(fā)車載實時圖像處理系統(tǒng)，通過計算機視覺系統(tǒng)來檢測車道軌跡，實現(xiàn)車輛自主駕駛。MOB-LAB有以下主要特點：車輛前后裝備彩色攝像機，用來檢測輛外部環(huán)境；兩個實時數(shù)字圖像處理器（利用相應(yīng)算

26、法結(jié)構(gòu)，以200ms一幅圖像速度分析圖像）；4個車載傳感器來測量橫向和縱向車輛加速度；在車輛左右側(cè)安裝的毫米波雷達(dá)感知道路左右兩側(cè)環(huán)境；兩個PC處理器處理雷達(dá)和其他</p><p>　　第三章 小車運動控制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)</p><p>　　3.1 PLC的選擇及工作原理</p><p>　　本系統(tǒng)采用歐姆龍公司CP1H系列PLC。PLC是機電一體化設(shè)備中的控制器，

27、機電一體化理念強調(diào)系統(tǒng)中各個部分之間的配合與協(xié)調(diào)，其目標(biāo)是整體性能最佳。CP1H系列PLC正是為了實現(xiàn)這一目標(biāo)而研制的一款小型一機體，并可擴(kuò)展CPM1A系列I/O單元和CJ1系列高功能I/O單元及CPU總線單元。CP1系列PLC的特點是其內(nèi)置有四軸高速計數(shù)功能，四軸脈沖輸出功能，四路模擬量輸出功能以及串行通信功能。</p><p>　　PLC專為工業(yè)場合設(shè)計，采用了典型的計算機結(jié)構(gòu)，主要是由CPU、電源、存儲器和

28、專門設(shè)計的輸入輸出接口電路等組成。圖3.1為一典型PLC結(jié)構(gòu)簡圖。</p><p>　　圖3.1 PLC的結(jié)構(gòu)簡圖</p><p><b>　　1）中央處理單元 </b></p><p>　　中央處理單元（CPU）一般由控制器、運算器和寄存器組成，這些電路都集成在一個芯片上。 </p><p><b>　　C

29、PU的主要功能：</b></p><p>　?、購拇鎯ζ髦凶x取指令　 </p><p><b>　?、趫?zhí)行指令 </b></p><p><b>　　③順序取指令 </b></p><p><b>　?、芴幚碇袛?</b></p><p>&

30、lt;b>　　2）存儲器</b></p><p>　　只讀存儲器ROM　 </p><p><b>　　隨機存儲器RAM</b></p><p><b>　　3）輸入輸出單元 </b></p><p><b>　　輸入接口電路 </b></p>

31、<p><b>　　輸出接口電路 </b></p><p>　　通常PLC的輸入類型可以是直流、交流和交直流。輸入電路的電源可由外部供給，有的也可由PLC內(nèi)部提供。圖3.2和圖3.3分別為一種型號PLC的直流和交流輸入接口電路的電路圖，采用的是外接電源。</p><p>　　圖3.2描述了一個輸入點的接口電路。其輸入電路的一次電路與二次電路用光耦合器相連，當(dāng)

32、行程開關(guān)閉合時，輸入電路和一次電路接通，上面的發(fā)光管用于對外顯示，同時光耦合器中的發(fā)光管使三極管導(dǎo)通，信號進(jìn)入內(nèi)部電路，此輸入點對應(yīng)的位由0變?yōu)?。即輸入映像寄存器的對應(yīng)位由0變?yōu)?。</p><p>　　圖3.2 直流輸入電路圖</p><p>　　圖3.3　交流輸入電路圖</p><p><b>　　工作原理：</b></p>

33、<p>　　PLC采用循環(huán)掃描工作方式，這個工作過程一般包括五個階段：內(nèi)部處理、與編程器等的通信處理、輸入掃描、用戶程序執(zhí)行、輸出處理，其工作過程如圖3.4所示。圖3.4中當(dāng)PLC方式開關(guān)置于RUN（運行）時，執(zhí)行所有階段；當(dāng)方式開關(guān)置于STOP（停止）時，不執(zhí)行后3個階段，此時可進(jìn)行通信處理，如對PLC聯(lián)機或離線編程。</p><p>　　可編程序控制器的輸入處理、執(zhí)行用戶程序和輸出處理過程的原理

34、如圖3.5所示。</p><p>　　PLC執(zhí)行的五個階段，稱為一個掃描周期，PLC完成一個周期后，又重新執(zhí)行上述過程，掃描周而復(fù)始地進(jìn)行。</p><p>　　PLC作為一種特殊形式的計算機控制系統(tǒng)，是利用計算機技術(shù)對傳統(tǒng)的硬件邏輯控制系統(tǒng)“繼電器控制”進(jìn)行"硬件軟化"的結(jié)果。但在運行方式上，PLC的軟件邏輯也與繼電器控制系統(tǒng)的硬件邏輯存在根本性的區(qū)別。 </p

35、><p>　　繼電器控制系統(tǒng)的硬件邏輯采用的是并行運行的方式，即如果一個繼電器的線圈通電或者放電，該繼電器的所有觸點（不論是常開還是常閉、也不論其處于繼電器線路的哪個位置上）都會立即同時動作；而PLC的軟件邏輯是通過CPU逐行掃描執(zhí)行用戶程序來實現(xiàn)的，即如果一個邏輯線圈被接通或斷開，該線圈的所有觸點并不會立即動作，必須等掃描到該觸點時才會動作。 </p><p>　　為了消除兩者之間由于運行方

36、式不同而造成的這種差異，PLC在程序運行方式、輸入輸出操作、特殊功能模板等方面作了特別的考慮。 </p><p><b>　　1、循環(huán)掃描： </b></p><p>　　PLC采用了一種不同于普通微型計算機的運行方式---循環(huán)掃描方式。因為繼電器控制中各類觸點的動作時間一般超過100ms，因此只要PLC運行整個用戶程序的時間“掃描周期”小于100ms，其運行結(jié)果與繼

37、電器控制就沒有什么差別。 </p><p>　　2、建立I/O映像區(qū)： </p><p>　　PLC在輸入輸出操作上采用定時采樣、定時輸出的方式。即在一個掃描周期的固定時刻（一般在掃描周期的開始或結(jié)束）采樣所有的輸入點，采樣結(jié)果存入RAM中一個區(qū)域（輸入映像區(qū)）。這樣在執(zhí)行程序時，所需的現(xiàn)場訊息全部從輸入映像區(qū)中取用，不直接從現(xiàn)場取樣。同樣控制訊息輸出也不是采取生成一個就輸出一個的方法，而

38、是先將它們存放在RAM中的一個區(qū)域（輸出映像區(qū)），掃描周期結(jié)束時再將輸出映像區(qū)中控制訊息集中輸出。通過建立I/O映像區(qū)，使PLC成為一個真正的數(shù)字采樣控制系統(tǒng)；雖然PLC不可能像繼電器控制那樣隨時根據(jù)現(xiàn)場輸入實時控制現(xiàn)場輸出狀態(tài)，但只要采樣周期足夠短，即采樣頻率足夠高，這樣的采樣系統(tǒng)應(yīng)該完全符合實際系統(tǒng)的需要。 </p><p>　　3、特殊功能模板： </p><p>　　由于PLC在掃

39、描周期方面限制了用戶程序的長度，這對于一般的數(shù)字量控制應(yīng)該不成問題。但實際的生產(chǎn)過程對PLC提出了更多得要求：仿真量處理、死循環(huán)控制、網(wǎng)絡(luò)通訊、高速I/O等。對于模擬量輸入輸出以及簡單的控制，一般是利用PLC的主CPU和一定的硬件支持，通過相應(yīng)的軟件來實現(xiàn)；其它情況由于牽涉到比較的計算量和CPU運算時間，以及PLC掃描周期的限制，一般采用自帶CPU的專用模板，由模板系統(tǒng)軟件完成相應(yīng)的控制任務(wù)。這樣，這些模板與PLC主CPU并行工作，兩者

40、之間通過總線接口進(jìn)行聯(lián)系，主CPU定期向模板發(fā)送命令，模板也定期將自身的狀態(tài)訊息發(fā)送給主CPU。 </p><p>　　綜合以上所述，在完成系統(tǒng)自身初始化以后，PLC系統(tǒng)執(zhí)行用戶程序的循環(huán)掃描方式可分為三個階段：輸入掃描、程序掃描、輸出掃描。而計算量比較大或者響應(yīng)實時性比較高的應(yīng)用則由自帶CPU的專用模板和專用軟件來實現(xiàn)。</p><p>　　圖3.4 工作原理圖</p>

41、<p>　　圖3.5　程序執(zhí)行原理圖</p><p>　　3.2 直流電機與接近開關(guān)</p><p>　　3.2.1 直流電機的基本工作原理 </p><p>　　直流勵磁的磁路在電工設(shè)備中的應(yīng)用，除了直流電磁鐵（直流繼電器、直流接觸器等）外，最重要的就是應(yīng)用在直流旋轉(zhuǎn)電機中。在發(fā)電廠里，同步發(fā)電機的勵磁機、蓄電池的充電機等，都是直流發(fā)電機；鍋爐給粉機的

42、原動機是直流電動機。此外，在許多工業(yè)部門，例如大型軋鋼設(shè)備、大型精密機床、礦井卷揚機、市內(nèi)電車、電纜設(shè)備要求嚴(yán)格線速度一致的地方等，通常都采用直流電動機作為原動機來拖動工作機械的。直流發(fā)電機通常是作為直流電源，向負(fù)載輸出電能；直流電動機則是作為原動機帶動各種生產(chǎn)機械工作，向負(fù)載輸出機械能。在控制系統(tǒng)中，直流電機還有其它的用途，例如測速電機、伺服電機等。雖然直流發(fā)電機和直流電動機的用途各不同，但是它們的結(jié)構(gòu)基本上一樣，都是利用電和磁的相互

43、作用來實現(xiàn)機械能與電能的相互轉(zhuǎn)換。</p><p>　　直流電機的最大弱點就是有電流的換向問題，消耗有色金屬較多，成本高，運行中的維護(hù)檢修也比較麻煩。因此，電機制造業(yè)中正在努力改善交流電動機的調(diào)速性能，并且大量代替直流電動機。不過，近年來在利用可控硅整流裝置代替直流發(fā)電機方面，已經(jīng)取得了很大進(jìn)展。包括直流電機在內(nèi)的一切旋轉(zhuǎn)電機，實際上都是依據(jù)我們所知道的兩條基本原則制造的。一條是：導(dǎo)線切割磁通產(chǎn)生感應(yīng)電動勢；另一

44、條是：載流導(dǎo)體在磁場中受到電磁力的作用。因此，從結(jié)構(gòu)上來看，任何電機都包括磁場部分和電路部分。從上述原理可見，任何電機都體現(xiàn)著電和磁的相互作用，是電、磁這兩個矛盾著的對立面的統(tǒng)一。我們在這一章里討論直流電機的結(jié)構(gòu)和工作原理，就是討論直流電機中的“磁”和“電”如何相互作用，相互制約，以及體現(xiàn)兩者之間相互關(guān)系的物理量和現(xiàn)象（電樞電動勢、電磁轉(zhuǎn)矩、電磁功率、電樞反應(yīng)等）。</p><p>　?。?）直流發(fā)電機[7]的基

45、本工作原理 </p><p>　　直流發(fā)電機和直流電動機具有相同的結(jié)構(gòu)，只是直流發(fā)電機是由原動機（一般是交流電動機）拖動旋轉(zhuǎn)而發(fā)電?？梢?，它是把機械能變?yōu)殡娔艿脑O(shè)備。直流電動機則接在直流電源上，拖動各種工作機械（機床、泵、電車、電纜設(shè)備等）工作，它是把電能變?yōu)闄C械能的設(shè)備。</p><p>　　我們首先來觀察直流發(fā)電機是怎樣工作的。 </p><p>　　如圖3.2

46、.1所示，電刷A、B分別與兩個半圓環(huán)接觸，這時A、B兩電刷之間輸出的是直流電。我們再來看看這時線圈在磁極之間運動的情況。從圖3.2.1可以看出，當(dāng)線圈的ab邊在N極范圍內(nèi)按逆時針方向運動時，應(yīng)用發(fā)電機右手定則，這時所產(chǎn)生的電動勢是從b指向a。這時線圈的cd邊則是在S極范圍內(nèi)按逆時針方向運動，依據(jù)發(fā)電機右手定則可以判斷，cd邊中的感應(yīng)電動勢方向是從d指向c。從整個線圈來看，感應(yīng)電動勢的方向是d-c-b-a。因此，和線圈a端連接的銅片1和電

47、刷A是處于正電位；而和線圈的d端連接的銅片2和電刷B是處于負(fù)電位。如果接通外電路，那么電流就從電刷A經(jīng)負(fù)載流入電刷B，與線圈一起構(gòu)成閉合的電流通路。 </p><p>　　圖3.2.1 直流電動機的工作原理</p><p>　　當(dāng)線圈的ab邊轉(zhuǎn)到S極范圍內(nèi)時，cd邊就轉(zhuǎn)到N極范圍內(nèi)，用右手定則判斷可以知道，這時線圈cd邊中產(chǎn)生的電動勢方向是從c到d，而ab邊轉(zhuǎn)到了S極范圍內(nèi)，其中電動勢的方

48、向則是有a到b。由于電刷在空間是不動的，因此和線圈d端連接的銅片2和電刷A接觸，它的電位仍然是正。而與線圈a端連接的銅片1則和電刷B接觸，它的電位仍然是負(fù)。接通外電路時，電流仍然是從電刷A經(jīng)負(fù)載流入電刷B，與線圈一起構(gòu)成閉合的電流通路。不過，要注意到這時線圈內(nèi)的電流已經(jīng)反向了。 </p><p>　　由此可知，當(dāng)線圈不停地旋轉(zhuǎn)時，雖然與兩個電刷接觸的線圈邊不停的變化，但是，電刷A始終是正電位，電刷B始終是負(fù)電位。

49、因此，有兩電刷引出的是具有恒定方向的電動勢，負(fù)載上得到的是恒定方向的電壓和電流。也就是說，盡管線圈abcd中感應(yīng)電動勢的方向不斷交變，但是電刷A總是和處在N極范圍內(nèi)的線圈邊接觸，電刷B總是和處在S極范圍內(nèi)的線圈邊相接觸，它們的極性始終不變。于是，線圈中的交流電經(jīng)過銅片和電刷整流后，便成為外電路中的直流電了。這兩個半圓形的銅片就叫做換向片，它們合在一起叫做換向器。 </p><p>　?。?）直流電動機的基本工作原

50、理 </p><p>　　上面已經(jīng)討論了直流發(fā)電機的工作原理，現(xiàn)在再來討論直流電動機是怎樣工作的。</p><p>　　如果直流電機的轉(zhuǎn)子不用原動機拖動，而把它的電刷A、B接在電壓為U的直流電源上，那么會發(fā)生什么樣的情況呢？可以看出，電刷A是正電位，B是負(fù)電位，在N極范圍內(nèi)的導(dǎo)體ab中的電流是從a流向b，在S極范圍內(nèi)的導(dǎo)體cd中的電流是從c流向d。前面已經(jīng)說過，載流導(dǎo)體在磁場中要受到電磁力

51、的作用，因此，ab和cd兩導(dǎo)體都要受到電磁力Fde的作用。根據(jù)磁場方向和導(dǎo)體中的電流方向，利用電動機左手定則判斷，ab邊受力的方向是向左，而cd邊則是向右。由于磁場是均勻的，導(dǎo)體中流過的又是相同的電流，所以，ab邊和cd邊所受電磁力的大小相等。這樣，線圈上就受到了電磁力的作用而按逆時針方向轉(zhuǎn)動了。當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到磁極的中性面上時，線圈中的電流等于零，電磁力等于零，但是由于慣性的作用，線圈繼續(xù)轉(zhuǎn)動。線圈轉(zhuǎn)過半州之后，雖然ab與cd的位置調(diào)換了，

52、ab邊轉(zhuǎn)到S極范圍內(nèi)，cd邊轉(zhuǎn)到N極范圍內(nèi)，但是，由于換向片和電刷的作用，轉(zhuǎn)到N極下的cd邊中電流方向也變了，是從d流向c，在S極下的ab邊中的電流則是從b流向a。因此，電磁力Fdc的方向仍然不變，線圈仍然受力按逆時針方向轉(zhuǎn)動?？梢姡謩e處在N、S極范圍內(nèi)的導(dǎo)體中的電流方向總是不變的，因</p><p>　　從以上的分析可以看到，要使線圈按照一定的方向旋轉(zhuǎn)，關(guān)鍵問題是當(dāng)導(dǎo)體從一個磁極范圍內(nèi)轉(zhuǎn)到另一個異性磁極范圍內(nèi)

53、時（也就是導(dǎo)體經(jīng)過中性面后），導(dǎo)體中電流的方向也要同時改變。換向器和電刷就是完成這個任務(wù)的裝置。在直流發(fā)電機中，換向器和電刷的任務(wù)是把線圈中的交流電變?yōu)橹绷麟娤蛲廨敵?；而在直流電動機中，則用換向器和電刷把輸入的直流電變?yōu)榫€圈中的交流電?？梢?，換向器和電刷是直流電機中不可缺少的關(guān)鍵性部件。 </p><p>　　當(dāng)然，在實際的直流電動機中，也不只有一個線圈，而是有許多個線圈牢固地嵌在轉(zhuǎn)子鐵芯槽中，當(dāng)導(dǎo)體中通過電流、

54、在磁場中因受力而轉(zhuǎn)動，就帶動整個轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。這就是直流電動機的基本工作原理。 </p><p>　　比較直流發(fā)電機和直流電動機的工作原理可以看出，它們的輸入和輸出的能量形式不同的。正如前面已經(jīng)說過，直流發(fā)電機由原動機拖動，輸入的是機械能，輸出的是電能；直流電動機則是由直流電源供電，輸入的是電能，輸出的是機械能。</p><p>　　3.2.2 接近開關(guān)的工作原理：</p>&

55、lt;p><b>　　(1)概述</b></p><p>　　接近傳感器可以不與目標(biāo)物實際接觸情況下檢測靠近傳感器金屬目標(biāo)物。操作原理，接近傳感器大致可以分為以下三類：利用電磁感應(yīng)高頻振蕩型，使用磁鐵磁力型和利用電容變化電容型[2]。</p><p><b>　　特性：</b></p><p>　　1） 非接觸檢測，

56、避免了對傳感器自身和目標(biāo)物損壞。</p><p>　　2） 無觸點輸出，操作壽命長。</p><p>　　3） 有水或油噴濺苛刻環(huán)境中也能穩(wěn)定檢測。</p><p><b>　　4） 反應(yīng)速度快。</b></p><p>　　5） 小型感測頭，安裝靈活。</p><p><b>　　(2

57、)類型</b></p><p><b>　　1） 按配置來分</b></p><p><b>　　2） 按檢測方法分</b></p><p>　　●通用型：主要檢測黑色金屬（鐵）。</p><p>　　●所有金屬型：相同檢測距離內(nèi)檢測任何金屬。</p><p>　

58、　●有色金屬型：主要檢測鋁一類有色金屬。</p><p>　　(3)高頻振蕩型接近傳感器工作原理[3]</p><p>　　電感式接近傳感器由高頻振蕩、檢波、放大、觸發(fā)及輸出電路等組成。振蕩器傳感器檢測面產(chǎn)生一個交變電磁場，當(dāng)金屬物體接近傳感器檢測面時，金屬中產(chǎn)生渦流吸收了振蕩器能量，使振蕩減弱停振。振蕩器振蕩及停振這兩種狀態(tài)，轉(zhuǎn)換為電信號整形放大轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制開關(guān)信號，經(jīng)功率放大后輸出。下

59、面為詳細(xì)介紹：</p><p>　　1）通用型接近傳感器工作原理</p><p>　　振幅變化程度隨目標(biāo)物金屬種類不同而不同，檢測距離也隨目標(biāo)物金屬種類不同而不同。</p><p>　　2）所有金屬型傳感器工作原理</p><p>　　所有金屬型傳感器基本上屬于高頻振蕩型。和普通型一樣，它也有一個振蕩電路，電路中因感應(yīng)電流目標(biāo)物內(nèi)流動引起能量

60、損失影響到振蕩頻率。目標(biāo)物接近傳感器時，目標(biāo)物金屬種類如何，振蕩頻率都會提高。傳感器檢測到這個變化并輸出檢測信號。</p><p>　　3）有色金屬型傳感器工作原理</p><p>　　有色金屬傳感器基本上屬于高頻振蕩型。它有一個振蕩電路，電路中因感應(yīng)電流目標(biāo)物內(nèi)流動引起能量損失影響到振蕩頻率變化。當(dāng)鋁或銅之類有色金屬目標(biāo)物接近傳感器時，振蕩頻率增高；當(dāng)鐵一類黑色金屬目標(biāo)物接近傳感器時，振

61、蕩頻率降低。振蕩頻率高于參考頻率，傳感器輸出信號。</p><p>　　(3)電容式接近傳感器原理</p><p>　　電容式接近傳感器由高頻振蕩器和放大器等組成，由傳感器檢測面與大間構(gòu)成一個電容器，參與振蕩回路工作，起始處于振蕩狀態(tài)。當(dāng)物體接近傳感器檢測面對，回路電容量發(fā)生變化，使高頻振蕩器振蕩。振蕩與停振這二種狀態(tài)轉(zhuǎn)換為電信號經(jīng)放大器轉(zhuǎn)化成二進(jìn)制開關(guān)信號。</p><

62、;p>　　3.3 機械傳動原理和現(xiàn)場總線技術(shù)</p><p>　　3.3.1 機械傳動原理</p><p>　　利用機械方式傳遞動力和運動的傳動。機械傳動在機械工程中應(yīng)用非常廣泛,有多種形式,主要可分為兩類：</p><p>　　靠機件間的摩擦力傳遞動力和運動的摩擦傳動，包括帶傳動、繩傳動和摩擦輪傳動等。摩擦傳動容易實現(xiàn)無級變速,大都能適應(yīng)軸間距較大的傳動場

63、合,過載打滑還能起到緩沖和保護(hù)傳動裝置的作用，但這種傳動一般不能用于大功率的場合，也不能保證準(zhǔn)確的傳動比。</p><p>　　常用機械傳動的特點[8]：</p><p>　　帶傳動：中心距離變化范圍廣，結(jié)構(gòu)簡單，傳動平穩(wěn)，可起安全和減震作用，缺點是外廓尺寸大，軸向受力大，壽命短傳動比不能嚴(yán)格保證。</p><p>　　繩傳動：中心距離變化大，傳遞動力大。缺點就是傳

64、動比不能嚴(yán)格保證。</p><p>　　摩擦輪傳動：結(jié)構(gòu)簡單，易實現(xiàn)無極變速。缺點就是軸向受力大傳動比不能嚴(yán)格保證。</p><p>　　齒輪傳動:適用范圍廣，效率高，傳動比準(zhǔn)確，工作可靠，壽命長。缺點就是制造要求高，中心距不能過大。</p><p>　　鏈傳動：中心距變化范圍大，平均傳動比準(zhǔn)確，比帶傳動過載能力大。缺點就是瞬時傳動比不準(zhǔn)確。</p>

65、<p>　　旋轉(zhuǎn)傳動：易于將回轉(zhuǎn)運動變成直線運動?？捎糜谖⒄{(diào)機構(gòu)和自鎖機構(gòu)，滾動旋轉(zhuǎn)傳動效率高。缺點是普通滑動旋轉(zhuǎn)傳動效率低，不適于大功率。</p><p>　　靠主動件與從動件嚙合或借助中間件嚙合傳遞動力或運動的嚙合傳動，包括齒輪傳動、鏈傳動、螺旋傳動和諧波傳動等。嚙合傳動能夠用于大功率的場合，傳動比準(zhǔn)確，但一般要求較高的制造精度和安裝精度。每種機械傳動都各有特點，分別適用于不同的條件。</p&

66、gt;<p>　　3.3.2 現(xiàn)場總線技術(shù)</p><p>　　現(xiàn)場總線[4]（Fieldbus）是80年代末、90年代初國際上發(fā)展形成的，用于過程自動化、制造自動化、樓宇自動化等領(lǐng)域的現(xiàn)場智能設(shè)備互連通訊網(wǎng)絡(luò)。它作為工廠數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，溝通了生產(chǎn)過程現(xiàn)場及控制設(shè)備之間及其與更高控制管理層次之間的聯(lián)系。它不僅是一個基層網(wǎng)絡(luò)，而且還是一種開放式、新型全分布控制系統(tǒng)。這項以智能傳感、控制、計算機、

67、數(shù)字通訊等技術(shù)為主要內(nèi)容的綜合技術(shù)，已經(jīng)受到世界范圍的關(guān)注，成為自動化技術(shù)發(fā)展的熱點，并將導(dǎo)致自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與設(shè)備的深刻變革。國際上許多實力、有影響的公司都先后在不同程度上進(jìn)行了現(xiàn)場總線技術(shù)與產(chǎn)品的開發(fā)?，F(xiàn)場總線設(shè)備的工作環(huán)境處于過程設(shè)備的底層，作為工廠設(shè)備級基礎(chǔ)通訊網(wǎng)絡(luò)，要求具有協(xié)議簡單、容錯能力強、安全性好、成本低的特點 :具有一定的時間確定性和較高的實時性要求,還具有網(wǎng)絡(luò)負(fù)載穩(wěn)定，多數(shù)為短幀傳送、信息交換頻繁等特點。由于上述特點，

68、現(xiàn)場總線系統(tǒng)從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)到通訊技術(shù)，都具有不同上層高速數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的特色。 </p><p>　　一般把現(xiàn)場總線系統(tǒng)稱為第五代控制系統(tǒng)，也稱作FCS——現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。人們一般把50年代前的氣動信號控制系統(tǒng)PCS稱作第一代，把4～20mA等電動模擬信號控制系統(tǒng)稱為第二代，把數(shù)字計算機集中式控制系統(tǒng)稱為第三代，而把70年代中期以來的集散式分布控制系統(tǒng)DCS稱作第四代?，F(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS作為新一代控制系統(tǒng)，一方面，

69、突破了DCS系統(tǒng)采用通信專用網(wǎng)絡(luò)的局限，采用了基于公開化、標(biāo)準(zhǔn)化的解決方案，克服了封閉系統(tǒng)所造成的缺陷；另一方面把DCS的集中與分散相結(jié)合的集散系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，變成了新型全分布式結(jié)構(gòu)，把控制功能徹底下放到現(xiàn)場?？梢哉f，開放性、分散性與數(shù)字通訊是現(xiàn)場總線系統(tǒng)最顯著的特征。 </p><p>　　現(xiàn)場總線技術(shù)在歷經(jīng)了群雄并起，分散割據(jù)的初始階段后，盡管已有一定范圍的磋商合并，但至今尚未形成完整統(tǒng)一的國際標(biāo)準(zhǔn)。其中有較強實力

70、和影響的有:FoudationFieldbus（FF）、LonWorks、Profibus、HART、CAN、Dupline等。它們具有各自的特色，在不同應(yīng)用領(lǐng)域形成了自己的優(yōu)勢。本文將在簡要描述現(xiàn)場總線技術(shù)特點的基礎(chǔ)，緊扣系統(tǒng)的可靠性、實用性等，介紹現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、體系結(jié)構(gòu)等關(guān)鍵技術(shù)及目前較為流行的幾種有實力的現(xiàn)場總線技術(shù)的現(xiàn)狀，最后闡述現(xiàn)場總線的發(fā)展趨勢與技術(shù)展望。 </p><p>　　一、現(xiàn)場總線的技術(shù)

71、特點[10] </p><p>　　1、系統(tǒng)的開放性。開放系統(tǒng)是指通信協(xié)議公開，各不同廠家的設(shè)備之間可進(jìn)行互連并實現(xiàn)信息交換，現(xiàn)場總線開發(fā)者就是要致力于建立統(tǒng)一的工廠底層網(wǎng)絡(luò)的開放系統(tǒng)。這里的開放是指對相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的一致、公開性，強調(diào)對標(biāo)準(zhǔn)的共識與遵從。一個開放系統(tǒng)，它可以與任何遵守相同標(biāo)準(zhǔn)的其它設(shè)備或系統(tǒng)相連。一個具有總線功能的現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)必須是開放的，開放系統(tǒng)把系統(tǒng)集成的權(quán)利交給了用戶。用戶可按自己的需要和對

72、象把來自不同供應(yīng)商的產(chǎn)品組成大小隨意的系統(tǒng)。 </p><p>　　2、互可操作性與互用性，這里的互可操作性，是指實現(xiàn)互連設(shè)備間、系統(tǒng)間的信息傳送與溝通，可實行點對點，一點對多點的數(shù)字通信。而互用性則意味著不同生產(chǎn)廠家的性能類似的設(shè)備可進(jìn)行互換而實現(xiàn)互用。 </p><p>　　3、現(xiàn)場設(shè)備的智能化與功能自治性。它將傳感測量、補償計算、工程量處理與控制等功能分散到現(xiàn)場設(shè)備中完成，僅靠現(xiàn)場設(shè)

73、備即可完成自動控制的基本功能，并可隨時診斷設(shè)備的運行狀態(tài)。 </p><p>　　4、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的高度分散性。由于現(xiàn)場設(shè)備本身已可完成自動控制的基本功能，使得現(xiàn)場總線已構(gòu)成一種新的全分布式控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)。從根本上改變了現(xiàn)有DCS集中與分散相結(jié)合的集散控制系統(tǒng)體系，簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高了可靠性。 </p><p>　　5、對現(xiàn)場環(huán)境的適應(yīng)性。工作在現(xiàn)場設(shè)備前端，作為工廠網(wǎng)絡(luò)底層的現(xiàn)場總線，

74、是專為在現(xiàn)場環(huán)境工作而設(shè)計的，它可支持雙絞線、同軸電纜、光纜、射頻、紅外線、電力線等，具有較強的抗干擾能力，能采用兩線制實現(xiàn)送電與通信，并可滿足本質(zhì)安全防爆要求等。 </p><p>　　二、現(xiàn)場總線的優(yōu)點 </p><p>　　由于現(xiàn)場總線的以上特點[9]，特別是現(xiàn)場總線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的簡化，使控制系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、投運到正常生產(chǎn)運行及其檢修維護(hù)，都體現(xiàn)出優(yōu)越性。 </p>&l

75、t;p>　　1、節(jié)省硬件數(shù)量與投資。由于現(xiàn)場總線系統(tǒng)中分散在設(shè)備前端的智能設(shè)備能直接執(zhí)行多種傳感、控制、報警和計算功能，因而可減少變送器的數(shù)量，不再需要單獨的控制器、計算單元等，也不再需要DCS系統(tǒng)的信號調(diào)理、轉(zhuǎn)換、隔離技術(shù)等功能單元及其復(fù)雜接線，還可以用工控PC機作為操作站，從而節(jié)省了一大筆硬件投資，由于控制設(shè)備的減少，還可減少控制室的占地面積。</p><p>　　第四章 小車運動控制系統(tǒng)的設(shè)計<

76、;/p><p>　　4.1 硬件電路的設(shè)計</p><p>　　4.1.1 實驗器材</p><p><b>　　所需的實驗設(shè)備：</b></p><p>　　1.小車運動控制Ⅰ型實物教學(xué)模型 一臺</p><p>　　2.計算機（用戶自備） 一

77、臺</p><p>　　3.導(dǎo)線 若干</p><p>　　4.可編程控制器(帶編程電纜)（用戶自備） 一套</p><p>　　4.1.2 工作原理</p><p><b>　　1．傳感器：</b></p><p>　　(1)接近開

78、關(guān)：接近開關(guān)有三根連接線（棕、蘭、黑）棕色接電源的正極、藍(lán)色接電源的負(fù)極、黑色為輸出信號，當(dāng)與檔塊接近時輸出電平為低電平，否則為高電平。與PLC之間的接線圖如下，當(dāng)傳感器動作時，輸出端對地接通。PLC內(nèi)部光耦與傳感器電源構(gòu)成回路，PLC信號輸入有效。連接電路如下圖所示：</p><p><b>　　2.光耦電路</b></p><p>　　光隔離是一種很常用的信號隔離

79、形式。常用光耦器件及其外圍電路組成。由于光耦電路簡單，在數(shù)字隔離電路或數(shù)據(jù)傳輸電路中常常用到，如UART協(xié)議的20mA電流環(huán)。對于模擬信號，光耦因為輸入輸出的線形較差，并且隨溫度變化較大，限制了其在模擬信號隔離的應(yīng)用。</p><p>　　對于高頻交流模擬信號，變壓器隔離是最常見的選擇，但對于支流信號卻不適用。一些廠家提供隔離放大器作為模擬信號隔離的解決方案，如ADI的AD202，能夠提供從直流到幾K的頻率內(nèi)提供

80、0.025%的線性度，但這種隔離器件內(nèi)部先進(jìn)行電壓-頻率轉(zhuǎn)換，對產(chǎn)生的交流信號進(jìn)行變壓器隔離，然后進(jìn)行頻率-電壓轉(zhuǎn)換得到隔離效果。集成的隔離放大器內(nèi)部電路復(fù)雜，體積大，成本高，不適合大規(guī)模應(yīng)用。</p><p>　　模擬信號隔離的一個比較好的選擇是使用線形光耦。線性光耦的隔離原理與普通光耦沒有差別，只是將普通光耦的單發(fā)單收模式稍加改變，增加一個用于反饋的光接受電路用于反饋。這樣，雖然兩個光接受電路都是非線性的，但

81、兩個光接受電路的非線性特性都是一樣的，這樣，就可以通過反饋通路的非線性來抵消直通通路的非線性，從而達(dá)到實現(xiàn)線性隔離的目的。本系統(tǒng)中，滑塊經(jīng)過時，輸出一個低電平。給PLC一個輸入信號。電路連接圖如下圖所示;</p><p>　　3.直流電機驅(qū)動單元：</p><p>　　本裝置中直流電機驅(qū)動模塊是有兩個繼電器的吸合與斷開來控制電機的轉(zhuǎn)動方向的。在直流電機驅(qū)動電路的設(shè)計中，主要考慮一下幾點：&

82、lt;/p><p>　　功能：電機是單向還是雙向轉(zhuǎn)動？需不需要調(diào)速？對于單向的電機驅(qū)動，只要用一個大功率三極管或場效應(yīng)管或繼電器直接帶動電機即可，當(dāng)電機需要雙向轉(zhuǎn)動時，可以使用由4個功率元件組成的H橋電路或者使用一個雙刀雙擲的繼電器。如果不需要調(diào)速，只要使用繼電器即可；但如果需要調(diào)速，可以使用三極管，場效應(yīng)管等開關(guān)元件實現(xiàn)PWM（脈沖寬度調(diào)制）調(diào)速。</p><p>　　性能：對于PWM調(diào)速的

83、電機驅(qū)動電路，主要有以下性能指標(biāo)[6]。</p><p>　　1）輸出電流和電壓范圍，它決定著電路能驅(qū)動多大功率的電機。</p><p>　　2）效率，高的效率不僅意味著節(jié)省電源，也會減少驅(qū)動電路的發(fā)熱。要提高電路的效率，可以從保證功率器件的開關(guān)工作狀態(tài)和防止共態(tài)導(dǎo)通（H橋或推挽電路可能出現(xiàn)的一個問題，即兩個功率器件同時導(dǎo)通使電源短路）入手。</p><p>　　3

84、）對控制輸入端的影響。功率電路對其輸入端應(yīng)有良好的信號隔離，防止有高電壓大電流進(jìn)入主控電路，這可以用高的輸入阻抗或者光電耦合器實現(xiàn)隔離。</p><p>　　4）對電源的影響。共態(tài)導(dǎo)通可以引起電源電壓的瞬間下降造成高頻電源污染；大的電流可能導(dǎo)致地線電位浮動。</p><p>　　5）可靠性。電機驅(qū)動電路應(yīng)該盡可能做到，無論加上何種控制信號，何種無源負(fù)載，電路都是安全的。下圖為三極管-電阻作

85、柵極驅(qū)動電路。</p><p><b>　　4.硬件保護(hù)電路：</b></p><p>　　本模型的兩個行程開關(guān)是模型的硬件保護(hù)。當(dāng)滑塊把右側(cè)行程開關(guān)壓下時，右行失效；當(dāng)滑塊把左側(cè)行程開關(guān)壓下時，左行失效。何為行程開關(guān)呢？就是一種由物體的位移來決定電路通斷的開關(guān)，在日常生活中我們最易碰到的例子就是冰箱了。不知你注意到?jīng)]有，當(dāng)你打開冰箱時，冰箱里面的燈就會亮了起來，而關(guān)

86、上門就又熄滅了，這是因為門框上有個開關(guān)，被門壓緊時燈的電路斷開，門一開就放松了，于是就自動把電路閉合使燈點亮。這個開關(guān)就是行程開關(guān)。</p><p>　　行程開關(guān)的應(yīng)用方面很多，很多電器里面都有它的身影。那這么簡單的開關(guān)能起什么作用呢？它主要是起連鎖保護(hù)的作用。最常見的例子莫過于其在洗衣機和錄音機（錄像機）中的應(yīng)用了。</p><p>　　在洗衣機的脫水（甩干）過程中轉(zhuǎn)速很高，如果此時有人

87、由于疏忽打開洗衣機的門或蓋后，再把手伸進(jìn)去，很容易對人造成傷害，為了避免這種事故的發(fā)生，在洗衣機的門或蓋上裝了個電接點，一旦有人開啟洗衣機的門或蓋時，就自動把電機斷電，甚至還要靠機械辦法聯(lián)動，使門或蓋一打開就立刻“剎車”，強迫轉(zhuǎn)動著的部件停下來，免得傷害人身。</p><p>　　在錄音機和錄像機中，我們常常使用到快進(jìn)或者倒帶，磁帶急速地轉(zhuǎn)動，但是當(dāng)?shù)竭_(dá)磁帶的端點時會自動停下來。在這里行程開關(guān)又一次發(fā)揮了作用，不

88、過這一次不是靠碰撞而是靠磁帶的張力的突然增大引起動作的。 </p><p>　　行程開關(guān)真正的用武之地是在工業(yè)上，在那里它與其它設(shè)備配合，組成更復(fù)雜的自動化設(shè)備。 </p><p>　　機床上有很多這樣的行程開關(guān)，用它控制工件運動或自動進(jìn)刀的行程，避免發(fā)生碰撞事故。有時利用行程開關(guān)使被控物體在規(guī)定的兩個位置之間自動換向，從而得到不斷的往復(fù)運動。比如自動運料的小車到達(dá)終點碰著行程開關(guān)，接通了

89、翻車機構(gòu)，就把車?yán)锏奈锪戏钩鰜恚⑶彝嘶氐狡瘘c。到達(dá)起點之后又碰著起點的行程開關(guān)，把裝料機構(gòu)的電路接通，開始自動裝車?？偸沁@樣下去，就成了一套自動生產(chǎn)線，用不著人管，日以繼夜地工作，節(jié)省了人的體力勞動。 </p><p><b>　　硬件保護(hù)電路</b></p><p>　　4.1.3 控制要求</p><p><b>　　模型按

90、以下要求動作</b></p><p>　?、?小車所停位置號小于呼叫號時，小車右行至呼叫號處停車；</p><p>　　② 小車所停位置號大于呼叫號時，小車左行至呼叫號處停車；</p><p>　?、?小車所停位置號等于呼叫號時，小車原地不動；</p><p>　?、?具有左行、右行定向指示，啟動前報警信號，報警5秒后方可左行或右

91、行；</p><p>　?、?小車到位后報警兩次；</p><p>　?、?小車具有正反轉(zhuǎn)點動運行功能；在點動狀態(tài),且在小車運動有效運行范圍內(nèi)按一次左行或右行,小車向左或向右運行一個位置.</p><p>　?、?具有小車行走位置的七段數(shù)碼管顯示。</p><p>　　4.1.4 實驗步驟</p><p><b

92、>　　1．按下面要求接線</b></p><p><b>　?、貾LC輸入</b></p><p><b>　　②PLC輸出</b></p><p>　　PLC主機輸入的COM接電源的+24V，輸出的所有的COM接電源的COM</p><p>　　2．用下載線將計算機的COM口與P

93、LC主機的串口相連，打開PLC電源。運行編程軟件，打開實驗程序，設(shè)置好通信參數(shù)后下載程序到PLC中。</p><p>　　4.2 梯形圖的設(shè)計</p><p>　　本系統(tǒng)的梯形圖設(shè)計如下：</p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　本文首先介紹了該課題在理論和實際應(yīng)用方面的價值以及在本論文中研究

94、的主要內(nèi)容。第二章介紹了智能小車在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，總的來說我國在這一方面起步較晚，但發(fā)展速度較快。第三章介紹了，小車運動控制系統(tǒng)的研究所涉及的理論知識，其中主要包括歐姆龍PLC的結(jié)構(gòu)及其工作原理，其中還涉及到到直流電機和接近開關(guān)的工作原理，稍帶介紹了一下機械傳動原理和現(xiàn)場總線技術(shù)。第四章對本系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計，分成兩大部分，其中包括硬件電路的設(shè)計，和軟件PLC梯形圖的設(shè)計。在文章中給出了相關(guān)的硬件電路和本系統(tǒng)的PLC梯形圖。</p&g

95、t;<p>　　通過對本系統(tǒng)的研究，是我對PLC如何控制小車的運動狀態(tài)有了更直觀的認(rèn)識，加深了對課本知識的理解，和自己動手獨立完成實驗的能力。是自己的綜合水平得到了一定的提升。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　我要衷心感謝我的老師***教授。在整個研究生學(xué)習(xí)期間，*老師的諄諄教誨和無微不至的關(guān)懷使我終身受益。*老師淵博的

96、知識，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，真誠寬厚的待人品德，都給我留下了深刻的印象，也將是我今后人生道路上學(xué)習(xí)的榜樣。在此，向*老師致以崇高的敬意和衷心的感謝。</p><p>　　在做論文期間，也得到了其他許多老師的熱情指導(dǎo)和幫助，在此向他們表示衷心的感謝；感謝我的同學(xué)***給予的各種幫助和指導(dǎo)；感謝***對我的論文提出了各種參考性建議以及提供的各種幫助；感謝***給我們實驗室?guī)砹烁嗟臍g樂！</p><p

97、>　　最后，我要向我的父母表示感謝！</p><p><b>　　參 考 文 獻(xiàn)</b></p><p>　　1. 徐國華,譚民.移動機器人的發(fā)展現(xiàn)狀及其趨勢[J].機器人技術(shù)與應(yīng)用,2001.3</p><p>　　2. 郭戈,羅志剛.多傳感器數(shù)據(jù)融合方法的研究與進(jìn)展.機電一體化[J],2003.5</p><p&g

98、t;　　3. 彭軍.傳感器與檢測技術(shù)[M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2003.4</p><p>　　4. 凌志浩.現(xiàn)場總線與工業(yè)以太網(wǎng)[J].機械工業(yè)出版社 2007.1</p><p>　　5. 郝力文,王子文.車間運輸小車的智能控制 機械2001年第28卷增刊</p><p>　　6. 楊公源,黃琦蘭.可編程控制器應(yīng)用與實踐 清華大學(xué)出版社 2007.

99、5</p><p>　　7. 顧繩谷，電機及拖動基礎(chǔ) 機械工業(yè)出版社 2007.7</p><p>　　8. 孫桓等.機械原理[M].北京:高等教育出版社.1996.</p><p>　　9. Spooner Jeffrey T, Passino Kevin. Application of Intelligent Monitoring Car Based on P