全自动工作台毕业设计.doc

海尔学院毕 业 项 目 设 计 书项目名称： 全自动工作台 专业名称： 机电一体化 姓 名： 学 号： 201029058139 班 级： 机电一班 指导教师： 2013年4月 目 录第一章 绪论21.1课题的研究背景及意义21.2 工作台的简介 2 1.3 PLC的应用以及发展前景3第二章 全自动工作台的综述42.1 全自动工作台的应用42.2 工作台的分类 42.3 各种工作台的特点5 2.4 工作台的发展状况 5第三章 全自动工作台的结构设计6 3.1 供电部分63.2 恒温部分7 3.3 计数板的清洗8第四章 总结11参考文献11正文第一章 绪论1.1 课题的研究背景及意义随着中国经济的飞速发展，人民的生活水平不断提高的同时生活节奏明显加快，各种心理，生理疾病，外界环境的污染，食品安全；工作忙碌，压力过大等因素导致不孕不育的患者比例大幅提高。对男性精液质量的评估时诊断不孕不育疾病的重要手段在医学临床上发挥着极为重要的作用，因此能准确、客观、便捷的自动分析评估精液的分析系统是当前医院治疗不孕不育项目发展的迫切要求。近年来，中国国民的生育能力不断下降，不孕不育的比例已与西方接近。”我国东北部发达地区上海的离婚率高达38.9%，全国第三。由此可见，这股不孕潮对于人们的婚姻危机影响非常严重。这一系列的数据，不仅令民众瞠目，同时也让不孕不育专家们感到深切忧虑。中国的不孕不育群体是一个求子的特殊群体，他们执著地拥有一种横亘千年的观念，早在2000多年前圣人就说“不孝有三，无后为大”。这是中国数千年来传统生育的观念，更是自古以来无数不孕不育症患者忧愁和悲痛的根源。 生活环境的不良影响是导致生育能力不断下降的主因，农业化肥及除草杀虫剂的有毒物质，装饰材料，以及让动物快速增肥的饲料，受污染的土壤、水源等直接或间接造成地毒害了人类的精子。此外，吸毒、酗酒、吸烟、肥胖、社会压力大等也都是造成男性精子数量下降的重要原因。 我国国民生育能力呈严重下滑趋势已婚不孕不育者近10% ，不孕不育的人也运来越多，对精子的检测也要求快速，准确。因此，全自动工作台辅助精子分析仪可大大提高医院的工作效率以及减轻医务人员的工作强度，将医务人员从繁重而又单调的检验中解放出来。1.2 工作台的简介 工作台材质采用优质冷轧钢板，表面采用静电喷涂处理而制成，坚固的工作桌框架，牢固平稳，可使工作桌台面均匀承重达到1000kg。桌面有多重材质组成，适用于各行业办公场所。可配合工具柜，吊柜，挂板，单开门柜使用。抽屉、承办承重大，性能好，抽屉里可根据需求配置分隔条。 工作台分类：根据台面的不同分为：榉木工作台、钢板合成工作台、防静电工作台、高分子工作台；根据承重的不同分为：轻型工作台、中型工作台、承重型工作台；根据功能的不同分为：多功能工作台、工作台、带吊柜工作台等等。工作台适合于模具、钳工、检测、维修、组装等各种不同应用场合，具有良好的耐腐蚀性，耐脏性，抗冲击性和承重能力强。桌面经特殊处理，具有防腐、抗冲击力强等特点，多种桌面的选择，可配合不同的使用要求;所配置的抽屉、柜门方便使用者存储工具;桌角上预留电源孔，方便安装电源插座。目前，工作台已广泛应用于各种医疗器械。然而，精子分析仪的辅助工作台目前仅有以色列拥有全自动的工作台。国产的包括清华同方、伟力、中科恒业等均为普通的工作台，因此，全自动工作台应用于精子分析仪具有广阔的应用前景。1.3 PLC的应用以及发展前景PLC(Programmable logic Controller)，全称可编程序控制器，作为一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程，PLC及其有关的外围设备都应按照易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则设计。从可编程序控制器诞生之日起，它就在工业自动化控制系统中占有非常重要的地位。plc具有以下鲜明的特点。（1） 系统构成灵活，扩展容易，以开关量控制为其特长；也能进行连续过程的PID回 路控制；并能与上位机构成复杂的控制系统，如DDC和DCS等，实现生产过程的综合自动化。（2） 使用方便，编程简单，采用简明的梯形图、逻辑图或语句表等编程语言，而无需计算机知识，因此系统开发周期短，现场调试容易。另外，可在线修改程序，改变控制方案而不拆动硬件。（3） 能适应各种恶劣的运行环境，抗干扰能力强，可靠性强，远高于其他各种机型。 因此，PLC在国内外广泛被应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业。据2010年报道，和利时LK系列PLC已成功应用于阜宁汉德风机叶片生产线，这标志着和利时LK系列PLC在风电设备应用领域取得了又一新突破。而发展风电产业，开发新能源，保护生态，优化产业结构，提升经济发展水平，用自动化改进人们的工作、生活和环境正式国家所极力倡导的。 当今，PLC技术发展趋势是人们的争论的焦点之一。PLC制造商已经开始注视基于工业PLC控制技术所带来的强大冲击。中国还是制造业大国，是世界的生产加工中心，有大量的制造业，就必须用各种生产设备，大部分生产设备都和 PLC 有关；其次，产业结构已发生调整，逐渐有劳动力密集型转化为技术密集型，大量的新设备被采用，这些设备很多都和 PLC 控制相关，因此，PLC在我国具有广阔的发展前景。 第二章 全自动工作台的概述2.1 全自动工作台的应用 全自动工作台是具有工作平面，用于直接或间接装夹工件或工夹具的零部件且能够实现自动化控制的工作台，是工作台中比较高级的一种。很多行业大多数的工作都要在工作台上完成，可以说工作台极大地方便了人们的工作，工作台已经成了很多行业工作中必不可少的一部分。在医疗器械、机械制造、科学研究等等行业工作台已被广泛应用。 精子分析仪的辅助全自动化工作台台面经过特殊处理，具有防腐、防尘抗冲表面光滑平整，美观不易变型，耐油、耐热、耐酸、耐碱、桌板使用高压合成板，表面包1-2mm砂面不锈钢板，以达美观耐用等特性。所配置的抽屉、柜门方便使用者存储，工具桌角上预留电源孔，方便安装电源插座以及布线。 其台车的底部安装有四个轮子，可向任意方向自由移动，使得台车具有极大地灵活性。并且在台车不需要移动时轮子可被锁住，简单、方便、实用。 2.2 工作台的分类 工作台的分类有很多种，可根据其台面、承重、功能的不同其分类也不同。具体分类如下:工作台分类：根据台面的不同分为：榉木工作台、钢板合成工作台、防静电工作台、高分子工作台；根据承重的不同分为：轻型工作台、中型工作台、承重型工作台；根据功能的不同分为：多功能工作台、工作台、带吊柜工作台等等。2.3 各种工作台的特点工作台的功能不同，其特点也不尽相同。复合台面特性表面2mm厚度为高分子材料，使台面耐酸碱、耐磨、耐油。 台面采用高压纤维板，使台面更具有抗冲击性。特别的圆弧桌角，不易受撞击损坏。高强度塑胶包边坚固、实用、不易损坏、不易脱落。榉木桌面特性桌板使用榉木与防水胶经加压制造而成。表面光滑平整，美观不易变型，耐油、耐热、耐酸、耐碱，适合一般工厂作业与精密模具维修，仪器置放与检测等用途。不锈钢包面特性桌板使用高压合成板，表面包1-2mm砂面不锈钢板，以达美观耐用。耐高温、耐磨损、耐油、使用寿命长，为多功能桌板，适合一般工厂、食品业、研究室、电子厂无尘室使用。轻型工作台可承重300kg-500KG防火板台面特性轻巧、美观、耐磨、防火。层压板台面特性工作桌面平整，变型小，强度高，抗冲击性好。防静电工作台特性台面一般由防静电三聚氰胺高压装饰层压板（俗称防静电防火板）为表面材料与木质材料复合制成。木质材料一般为刨花板，通过嵌入导电体如钢柱，再通过接地线接地,这样桌面静电荷通过接电线顺利地泄放到大地。2.4 工作台的发展状况 工作台目前已经广泛应用于国民经济的各个部门，由于它的功能仅仅是是辅助，因此根据它的功能不同，不同类别不同功能的工作台的结构，特点右很大的不同。最早的工作台仅仅只是作为一个安装、摆放仪器的平台，其工作台的功能单一，结构简单。大多数的时候只是将普通的桌子作为一个简易的工作台，对工作台的作用定位也比较单一，仅仅在科研领域和机械行业有所应用，但是人们对于其作用并不看重，对工作台的重视程度也不够。 随着社会的不断发展，科技的不断进步，各种机械仪器被广泛的应用于各行各业。而大多数的机械仪器又需要安装在工作台上，因此工作台也被越来越广泛的应用。而随着科技的不断发展，机械仪器也越来越精密，其对工作台的要求也越来越高。单一作用的工作台已经越来越不能满足人们的需要，因此，包括防静电工作台、超净工作台、净化工作台、高分子工作台等等一系列的高科技工作台应运而生，这些工作台的应用带给人们极大地便利。 目前，一微米定位的工作台已经被应用于市场，可以说未来工作台的发展前景广阔。 第三章 全自动工作台的结构设计全自动工作台的功能包括给显微镜和计算机等供电、维持精子计数板的温度37不变、对精子计数板的清洗风干三大功能。供电部分全自动工作台要负责给计算机、显微镜、PLC、恒温装置等等供电，由于需要供电的部分较多，而且显微镜、计算机的供电接口有比较统一，所以在其内部安装一个插线板。并接一个总开关以及保险丝。电路如下: 1-1电路图恒温部分恒温部分是全自动台车的核心部分。由于环境温度对于精子活力、精子液化都具有很大的影响，因此保持精子计数板恒温是十分必要的，而且还要稳定在37º左右，否则环境温度将会对检验结果产生很大的影响，甚至有可能出现误诊的情况。而温度的调控将依赖与PLC与温度传感器，当温度高于37.5º时，将断开继电器开关，加热膜停止对计数板加热；当温度低于36.5º时，PLC将闭合继电器开关，加热膜将对计数板进行加热。也就是说恒温系统可以将计数板温度控制在36.5º至37.5º之间，从而避免了环境温度对检验的影响，提高了检验的准确性。其I/O分配表如下： 序号 名称 输入点 1 启动恒温 I 0.0 2 关闭恒温 I 0.1 3 温度传感器 I 0.2 序号 名称 输出点 1 加热膜 Q 0.1本设计的PLC外部接线图如下图所示：CPU226CN的传感器电源24V(DC)可以输出600mA电流，本设计中PLC容量完全满足要求，CPU226CN的输出继电器触点容量为2A，电压范围为530V（DC）或5250V（AC）。恒温程序PLC: 精子计数板的清洗精子计数板在精液检查中占有十分重要的位置，尤其是对于精子密度的测算起到至关重要的作用。医院在每次检查完标本后都必须及时清洗，如果不及时清洗的话就会导致精子计数板和盖玻片粘在一起影响下一次的使用，还可能导致交叉感染。但是每检查一个标本就要人工进行一次清洗十分麻烦，加之有时患者较多，既浪费了时间和人力，又加重了医务人员的工作。而精子计数板自动清洗功能就会省去这一过程。每次检查完成之后，医务人员只需将标本从显微镜载物台上取下放在清洗工作台上即可。 其具体结构如下图示：当传感器1感应到计数板或盖玻片经过时，首先传送带的电机停止运转，然后开启阀门水管出水清洗，五秒后关闭水阀，传送带电机运转进入下一程序；当传感器2感应到计数板或盖玻片经过时，首先传送带的电机停止运转，然后开启热风机吹干，五秒后关闭风机，传送带电机运转将计数板或盖玻片运送至平台，整个过程结束。其I/O分配表如下： 序号 名称 输入点 序号 名称 输出点 1 清洗启动 I 0.0 1传送带电机 Q 0.1 2 清洗停止 I 0.1 2水管阀门 Q 0.2 3 传感器1 I 0.2 3 热风机 Q 0.3 4 传感器2 I 0.3CPU226CN的传感器电源24V(DC)可以输出600mA电流，其PLC外部接线图如下所示：其PLC程序如下: 第四章 总结 经过近三个月的设计工作，通过在书店、图书馆以及互联网查阅相关资料，了解了工作台的起源和发展过程，并且加深了对工作台运行过程、控制系统的认识，熟悉了可编程控制器在工作台控制系统中的运用。并且，使我将原来所学的知识系统化、理论化、实用化，对如何使用已有知识及获取相关资料方面的能力又有了提高。通过这次设计，我还认识到无论做什么，都需要踏实，勤奋，严谨的工作态度，这对我以后的工作将会产生深渊的影响。本次设计达到了预定的设计目的。利用可编程控制器PLC控制技术，充分利用了数字化电子控制技术，通过合理的设别选型、软件设计，电路布线等等使得工作台的功能多样化，能够更大程度的满足精密精子分析仪仪器的需求，同时也减轻了医务人员的工作强度。它们有着很多的优越性，但还是存在很多不足，例如电路控制还不够智能化，计数板清洗还有诸多不足，很多地方还不懂，这些不足在一定程度上限制了我们的创造力。发现问题，面对问题，才有可能解决问题。不足和遗憾不会给我打击只会更好的鞭策我前行，今后我更会关注新技术新设备新工艺的出现，并争取尽快的掌握这些先进的知识，更好的为社会做出应有的贡献。参考文献01 （日）福田务等著，丁国骏译 电子电路系列丛书 科学出版社 2009 . 6 02 史宜巧 著 恒温系统的设计与维护 机械工业出版社 2010.803 荣耀，付铁，杨梦辰机械设计基础第二版M北京理工大学出版社，200604 肖军,孟令军编著.可编程序控制器原理及应用.北京:清华大学出版社.200805 严盈富，罗海平，屋海勤.监控组态软件与PLC入门.北京：人民邮电出版社，2006.06 西门子（中国）有限公司 深入浅出西门子S7200 plc.北京航空航天大学出版社，2005.2 07 李道霖，电气控制与PLC 原理及应用,电子工业出版社，200608 陈金华等编著.可编程序控制器(PC)应用技术.北京:电子工业出版社.1995 第 11 页