河北工业大学2010届本科毕业设计说明书河 北 工 业 大 学毕 业 论 文作 者： 杨帆 学 号： 060356 学 院： 机械工程学院 系(专业)： 机械设计制造及其自动化 题 目： 锂锰扣式电池测厚机控制系统设计 指导者： 孙立新 教授 评阅者： 2010年6月1日毕业设计（论文）中文摘要锂锰扣式电池测厚机控制系统设计摘要：介绍了一种新型Li/MnO2 扣式电池厚度检测与废品筛选系统, 对总体设计方案和元器件选型进行了论述。提出以PLC（CP1HXA40DT-D）为核心, 位移传感器为主要电器元件实现系统控制功能的方案。同时对电池测厚系统的工作原理、控制软件的实现方案。它的主要要求为：装有电池的电池盘到达检测位，传感器检测，并且剔除废品电池；自动完成各个动作，并具有故障报警功能；各动作应具有单动功能，以便于调试等。本设计完成了控制系统原理图、接线图及控制柜接线图的绘制，编制了PLC程序。经仿真调试已经表明，本系统的效果良好。关键词： 锂锰扣式电池 测厚机 控制系统13毕业设计（论文）外文摘要Title：The Design of Li/MnO2 Button Battery Thickness Measurement Machine control systemAbstract:This paper discusses with the system of the thickness measurement of Li/MnO2 Button Battery, and also the function 0f culling wasters . It expatiates the design principles and the process of selecting component, and it brings forward an intact project that based on the PLC and stepper motors .This paper illuminates the working principles and the controlling function of the system .It requires that: the tray filled with cells locates in testing area, the sensors measures the thickness of all the cells, the cupula picks up the uneligible ones, ring alarms when there is any malfunction. It need every part to act solely，in order to make it easy to debug. The design of the control system includes drawings about the principles of controlling, wiring diagrams about controlling and cabinet，and also the PLC program. It has shown that the system can act well through the simulation process.Keywords：Li/MnO2 Button Battery Thickness Measurement Machine Control system目 次1 引言11.1 国内Li/MnO2 扣式电池现状及主要问题11.2 继电器接触器控制系统与PLC控制系统11.3 接近开关简介31.4 传感器简介62 总体方案的确定72.1 课题前期研究过程中遇到的问题、解决方法72.2 动作要求82.3 工艺流程确定82.4 控制系统初步框图82.5 课题工作进度安排103 元器件的选型113.1 PLC的选择113.2 接近开关的选择143.3 滤波器的选择173.4 位移传感器的选择183.5 气缸配用电磁阀的选择及计算193.6 低压断路器的选择203.7 步进电机驱动器的选型224 控制柜装配图的绘制265 程序的编写27结 论30参 考 文 献31致 谢321 引言随着科学技术的飞速发展, 小型、微型电子产品越来越多。Li/MnO2 扣式电池凭借其良好的性价比、优越的电性能和储存性能, 得到广泛地应用。在我国, 电池的产量和应用市场越来越大, 但高端电池却相对较少, 制造技术也较落后。其原因一是工艺技术落后, 二是制造装备落后, 二者均与先进国家存在较大差距。迅速提高电池工艺技术和制造装备的水平, 缩小与发达国家的差距, 是必须面对的一个迫切的任务。1.1 国内Li/MnO2 扣式电池现状及主要问题在Li/MnO2 扣式电池生产制造过程中, 厚度检测是影响电池性能的重要因素。厚度超高, 生产出来的电池可能是双锂片或电池在以后的放电过程中会漏液。厚度过低, 生产出来的电池就有可能短路。目前大多数厂家采用的产品检测方法是人工使用卡尺抽样测量。这样很难保证每一个电池都是合格品, 尤其是采用机器化成批量生产时, 就会有很多不合格的电池流入到市场。人工检测不仅工人的劳动量大, 重复单调的工作环境很容易使工人疲劳。另外由于检测人员的不同, 电池很难达到一个统一的标准。使用卡尺采用的是接触式测量, 这样电池在检测过程中就会瞬时短路, 从而影响电池的性能。这些对电池产品的进一步发展都是不利的。基于这种情况, 本文提出了采用自动化非接触式检测方法对扣式电池进行检测, 并对电池测厚的控制系统进行了研究。11.2 继电器接触器控制系统与PLC控制系统继电接触器控制和PLC控制是两种重要的电气控制技术。继电接触器控制系统和PLC控制系统各有其优缺点。继电接触器控制系统主要用于简单的电气控制系统中，而PLC控制系统则用于相对较复杂的控制回路中，实现设备的简便连接，根据实际要求自动控制设备按程序运行。继电接触器控制系统在简单控制系统中经济性方面明显优于PLC控制系统，在不太重要的场合可以考虑使用。而可靠性方面PLC控制系统则明显优于继电接触器系统。随着PLC的大量生产和技术水平的提高，它的价格将会达到合理的水平，PLC的使用将逐步增加，其应用范围也会越来越广。2电气控制技术应用于国民经济的各行各业。电气控制技术的发展，是随着科学技术的不断发展、生产工艺的不断改进和电气控制装置的日新月易而迅速发展的。从最早的手动控制发展到自动控制，从简单的控制设备发展到复杂的控制系统，直至发展到今天，应用还相当广泛的传统有触点的硬接线继电器-接触器控制系统，都是许多先进科学技术的发展成果。传统控制继电器具有结构简单、价格低廉、维修方便等优点，因此广泛应用于各类机床和机械设备中。采用它不但可以方便地实现生产过程自动化，而且还可以实现集中控制和远距离控制。但是，这也随之带来一些问题，如绝大多数控制继电器都是在长期磨损和疲劳工作条件下进行的，容易损坏。而且继电器的触点容易产生电弧，甚至会熔在一起产生误操作，引起严重的后果。再者，对一个具体使用的装有上百个继电器的设备，其控制柜将会非常庞大而笨重。在全负荷运载的情况下，继电器将产生大量的热及噪声，同时也消耗了大量电能。并且继电器控制系统必须是手工接线、安装，如果有简单的改动，也需要花费大量时间及人力和物力去改制、安装和调试，从而造成巨大的经济损失。可编程控制器以体积小功能强著称，它不但可以很容易地完成顺序逻辑、运动控制、定时控制、计数控制、数字运算、数据处理等功能，而且可以通过输入输出接口建立与各类生产机械数字量和模拟量的联系，从而实现生产过程的自动控制。特别是现在，由于信息、网络时代的到来，扩展了PLC的功能，使其具有很强的联网通讯能力，从而更广泛地应用于众多行业。传统的继电-接触器控制系统，是由输入设备、控制线路和输出设备等部分组成，它是一种有物理器件连接而成的控制系统。PLC的梯形图虽与继电器-接触器控制电路相似，但其控制元器件和工作方式是不一样的，主要区别有以下几个方面。1.元器件不同：继电器-接触器控制电路是由各种硬件低压电器组成，而PLC的梯形图中输入继电器、输出继电器、辅助继电器、定时器、计数器等软继电器是由软件来实现的，并非真实的硬件继电器。2.工作方式不同：继电器-接触器控制电路工作时，电路中硬件继电器都处于受控状态，凡符合条件吸合的硬件继电器都同时处于吸合状态，受各种约束条件不应吸合的硬件继电器都同时处于断开状态。PLC的梯形图中软件继电器都处于周期性循环扫描工作状态，受同一条件制约的各个软件继电器的动作顺序取决于程序扫描顺序。3.元件触点数量不同：硬件继电器的触点数量有限，一般只有48对，而PLC梯形图中软件继电器的触点数量在编程时可无限次使用，可常开常闭。4.控制电路实施方式不同：继电器-接触器控制电路是通过各种继电器之间接线来完成，控制功能固定，当要修改控制功能时必须重新接线。PLC控制电路由软件编程来实施，可以灵活变化和在线修改。可编程控制器作为一种通用的工业控制器，目前，已在国内外都已得到了广泛地应用，它几乎可用于所有的工业领域。它们利用最基本的逻辑运算、定时、计数等功能进行逻辑控制，取代了传统的继电器控制系统，广泛应用于高精机床、印刷机、自动化装配生产线、电动流水线及电梯等的控制。除此之外它还成功地应用到机械、冶金、石油、化工、纺织、交通、电力、军事等各个领域，并取得了可观的技术经济效益。特别是随着计算机技术的发展，使得可编程控制器更加智能化，功能更强大，整体性能更高，它必将以代表当今电气控制技术的世界先进水平的身份，真正成为继电器-接触器控制系统的替代品。31.3 接近开关简介接近开关也是一种传感器，具有传感器的性能。接近开关具有使用寿命长、工作可靠、重复定位精度高、频率响应快、无机械磨损、无火花、无噪音、抗振能力强、具有防水、防振、耐腐蚀等特点。因此到目前为止，接近开关的应用范围日益广泛，其自身的发展也极其迅速。按外型可分为:圆柱型、方型、沟型、穿孔(贯通)型和分离型。按供电方式可分为:直流型和交流型。按输出型式又可分为:直流两线制、直流三线制、直流四线制、交流两线制和交流三线制。41.3.1 电感式接近开关电感式接近开关（GDKG）属于一种有开关量输出的位置传感器，它由LC高频振荡器、信号触发器和开关放大器组成。振荡电路的线圈产生高频交流磁场，该磁场经由传感器的感应面释放出来。当有金属物体接近这个能产生电磁场的振荡感应头时，就会使该金属物体内部产生涡流，这个涡流反作用于接近开关，使接近开关振荡能力衰减，内部电路的参数发生变化，当信号触发器探测到这一衰减现象时，便把它转换成开关电信号。由此识别出有无金属物体接近开关，进而控制开关的通断。这种接近开关所能检测的物体必须是金属物体。1.3.2 电容式接近开关电容式接近开关亦属于一种具有开关量输出的位置传感器。它的测头通常是构成电容器的一