【正文】 以及具有觸覺、視覺等性能地機械手，并考慮于計算機聯(lián)用，逐步成為整個機械制造系統(tǒng)中的一個基本單元。在國外機械制造業(yè)中，工業(yè)機械手應(yīng)用較多，發(fā)展較快。目前主要用于機床、模鍛壓力機的上下料，以及點焊、噴漆等作業(yè)中，它可按照事先制定的作業(yè)程序完成規(guī)定的操作，但是還不具備任何傳感反饋能力，不能應(yīng)付外界的變化。如發(fā)生某些偏離時，就將引起零部件甚至機械手本身的損壞。為此，國外機械手的發(fā)展趨勢是大力研制具有某些智能的機械手，使其擁有一定的傳感能力，能反饋外界條件的變化，做出相應(yīng)的變更。如位置發(fā)生稍些偏差時，即能更正，并自行檢測，重點是研究視覺功能和觸覺功能。視覺功能即在機械手上安裝有電視照相機和光學(xué)測距儀（即距離傳感器）以及衛(wèi)星計算機。工作時，電視照相機將物體形象變成視頻信號，然后傳送給計算機，以便分析物體的種類、大小、顏色和方位，并發(fā)出指令控制機械手進行工作。觸覺功能即在機械手上安裝有觸覺反饋控制裝置。工作時機械手先伸出手指尋找工件，通過裝在手指內(nèi)的壓力敏感元件產(chǎn)生觸感作用，然后伸向前方，抓住工件。手的抓力大小可通過裝在手指內(nèi)側(cè)的壓力敏感元件來控制，達到自動調(diào)整握力的大小?？傊S著傳感技術(shù)的發(fā)展，機械手的裝配作業(yè)的能力將進一步提高。到1995年，全世界約有50%的汽車由機械手裝配?，F(xiàn)今機械手的發(fā)展更主要的是將機械手和柔性制造系統(tǒng)以及柔性制造單元相結(jié)合，從而根本改變目前機械制造系統(tǒng)的人工操作狀態(tài)。從滿足機械手自動控制系統(tǒng)的安全性、擴展性、可靠性和穩(wěn)定性方面考慮，目前常見的機械自動控制系統(tǒng)，主要有單片機控制、PLC控制、工業(yè)控制計算機集中控制以及繼電器控制等類型。隨著集成芯片技術(shù)的不斷提高，特別是高檔8位、16位單片機軋管系統(tǒng)由單片計算機及其外圍芯片構(gòu)成機械手自動控制系統(tǒng)系統(tǒng)。其特點是單片機本身小巧、功耗低，實時控制功能強，但是其軟、硬件的開發(fā)必須借助于開發(fā)工具，系統(tǒng)調(diào)試?yán)щy，不具有自開發(fā)能力。工業(yè)控制計算機機械手分揀系統(tǒng)有較強的軟、硬件支持。利用通用計算機的軟、硬件資源來支持機械手自動控制系統(tǒng)系統(tǒng)進行工作，具有自開發(fā)能力，有較強的可視能力和數(shù)據(jù)處理能力，更適合于計算機集中控制系統(tǒng)應(yīng)用。繼電器控制裝置是采用硬邏輯的方式，一個繼電器線圈的通斷將會同時影響該繼電器的所有常開常閉觸點動作，同觸點在控制線路的位置無關(guān)。雖然繼電器控制不需要很強的軟、硬件支持。價格相對便宜，但是性能不穩(wěn)定精度不高，不具備自動控制功能。 高可靠性1. 所有的I/O接口電路均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場的外電路與PLC內(nèi)部電路之間電氣是那個隔離，防止外部高壓的竄入。2. 各輸入端均采用RC濾波器，其濾波時間常數(shù)一般為10~20ms，有效的抑制了高頻抗干擾信號。3. 在PLC電路中設(shè)置了“看門狗”電路，能把因干擾而飛走的程序拉回來。4. 采用性能優(yōu)良的開關(guān)電源。5. 對采用的器件進行嚴(yán)格的篩選。6. 良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟、硬件發(fā)生異常情況，CPU立即采用有效措施，以防止故障擴大。7. 大型PLC還可以采用由雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三CPU構(gòu)成表決系統(tǒng)，使可靠性能更進一步提高。 豐富的I/O接口模塊 PLC針對不同的工業(yè)現(xiàn)場信號，如： 1. 交流或直流； 2. 開關(guān)量或模擬量； 3. 電壓或電流； 4. 脈沖火電位； 5. 強電或弱電等。 有相應(yīng)的I/O模塊與工業(yè)現(xiàn)場的器件或設(shè)備，如： 1. 按鈕 2. 行程開關(guān) 3. 接近開關(guān) 4. 傳感器及變送器 5. 電磁線圈 6. 控制閥 直接連接。另外為了提高操作性能，它還有多種人機對話的接口模塊。為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)，它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊，等等。 采用模塊化結(jié)構(gòu)為了適應(yīng)各種工業(yè)控制需要，除了單元式的小型PLC以外，絕大多數(shù)PLC均采用模塊化結(jié)構(gòu)。PLC的各個部件，包括CPU，電源，I/O等均采用模塊化設(shè)計，由機架及電纜將各模塊連接起來，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合。 編程簡單易學(xué)PLC的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式，對使用者來說，不需要具備計算機的專門知識，因此很容易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌握。 PLC的簡單介紹PLC不需要專門的機房，可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運行。使用時只需將現(xiàn)場的各種設(shè)備與PLC相應(yīng)的I/O端相連接，即可投入運行。各種模塊上均有運行和故障指示裝置，便于用戶了解運行情況和查找故障。由于采用模塊化結(jié)構(gòu)，因此一旦某模塊發(fā)生故障，用戶可以通過更換模塊的方法，使系統(tǒng)迅速恢復(fù)運行。使用方便。PLC的結(jié)構(gòu)不僅具有先進的通訊和輸入輸出能力，而且其模塊化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、靈活的配置能力，使用戶可以靈活組成各種規(guī)模和不同要求的控制系統(tǒng)。設(shè)計、施工、調(diào)試周期短。用PLC完成一項控制工程時，由于其硬、軟件齊全，設(shè)計和施工可同時進行，縮短了周期。PLC的功能有：（一） 邏輯控制（二） 定時控制（三） 計數(shù)控制（四） PID控制（五） 數(shù)據(jù)控制PLC具有數(shù)據(jù)處理能力（六） 通信和聯(lián)網(wǎng)（七） 其它PLC還有許多特殊功能模塊，適用于各種特殊控制的要求，如：定位控制模塊，CRT模塊。易于實現(xiàn)機電一體化。PLC的結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，可靠性高，抗振防潮和耐熱能力強，使之易于安裝在機器設(shè)備內(nèi)部，制造出機電一體化產(chǎn)品。鑒于PLC的諸多優(yōu)勢，結(jié)合機械于自動控制系統(tǒng)的需要，選擇日本三菱公司的S7200系列可編程序控制器。SIMATIC S7200系列PLC是西門子公司生產(chǎn)的具有高性能價格比的小型可編程控制器，由于它具有控制能力強、體積小、抗干擾能力強等優(yōu)點而得到廣泛的應(yīng)用。(PLC)的歷史與發(fā)展趨勢(PLC)的歷史可編程控制器（Progremmable Controller ,PC）是近幾年迅速發(fā)展并得到廣泛應(yīng)用的新一代工業(yè)自動化控制裝置。早年的可編程控制器在功能上只能實現(xiàn)邏輯控制，因此被稱為可編程順序邏輯控制器（Progremmable Logy Controller）,這時的PLC基本上是（硬）繼電器控制裝置的替代物，主要用于實現(xiàn)原先由繼電器完成的順序控制、定時、計數(shù)等功能。國際電工委員會（IEC）與1987年2月在頒布的可百鳥朝控制器標(biāo)準(zhǔn)草案中將其一步定義為：“可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計。它采用可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字或模擬式的輸入和輸出，控制各種機械或生產(chǎn)過程。20世紀(jì)70年代，微處理器的出現(xiàn)使PLC發(fā)生了巨變。美國、日本、德國等一些廠商先后開采用微處理器作為PLC的CPU，這樣使PLC的功能大大的增強。20世紀(jì)80年代，由于超大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展微處理器價格大幅下跌，使得各種類型的PLC所采用的CPU的檔次普遍提高，一般采用16位和32位的CPU。目前，世界上約有200家PLC生產(chǎn)廠家。其中，美國的（Rockwell）、(GE)，德國的西門子（Siemems），法國的施耐德（Schmeider），日本的三菱，歐姆龍(Omron)還有我國的江蘇嘉華，他們從只有幾十個點（I/O總點數(shù)）的微型PLC到上萬個點的巨型PLC?？梢灶A(yù)見PLC將會是電氣控制裝置的主要控制元件。由于工業(yè)生產(chǎn)對自動控制系統(tǒng)的多樣性，今后幾年的PLC技術(shù)將圍繞如下幾個方面發(fā)展。（1） 進一步加快CPU芯片和24位、32位、64位RIST芯片；采用新型體系結(jié)構(gòu)，工作方式使掃描和中斷并存；各種模塊自能化，部分系統(tǒng)程序用門陣烈電路固化，這樣可以使速度達到ns級。（2） 變革操作控制方式。大量使用中斷驅(qū)動方式，以增加對輸入/輸出（I/O）的快速反應(yīng)能力。（3） 發(fā)展自能化模塊。自能化模塊主要有：通信模塊、位置控制模塊、數(shù)據(jù)處理與控制模塊、數(shù)/模（D/A）轉(zhuǎn)換模塊、PID控制模塊及一些自能化I/O模塊。（4） 進一步提高可靠性。PLC將在硬件上采用多CPU的容錯系統(tǒng)，軟件上開發(fā)更加高級的診斷程序，以及發(fā)展軟件的容錯技術(shù)，增強PLC的自診斷和外部故障檢測功能等。在PLC線路中采用隔離技術(shù)防止外部高壓的竄入；采用濾波技術(shù)，可以有效恢復(fù)作用?？梢奝LC實質(zhì)上是一種面向用戶的工業(yè)控制專用計算機，它與通用計算機相比有其自身的特點。（1） 提供更方便靈活的編程方法，PLC的使用更加的方便。最大特點是采用清晰直觀的繼電器控制線路演化過來的梯形圖作為編程語言，梯形圖是面向控制過程，面向操作人員的語言。因此梯形圖程序簡單易學(xué)，易修改，深受電器工作人員的歡迎。（2） PLC的結(jié)構(gòu)和規(guī)模將更加兩極化——更強大和更小巧。更強大是指存儲容量更大，I/O點數(shù)更多，執(zhí)行速度更高，智能化程度更強，數(shù)據(jù)更安全；更小巧是指體積更小，價格更低，但性能更強的微型化PLC。（3） PLC產(chǎn)品更加規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化將有利于PLC的設(shè)計、生產(chǎn)、使用和維護。（4） 加強PLC的聯(lián)網(wǎng)功能。加強PLC與PLC之間，PLC與計算機的聯(lián)網(wǎng)能力，為實現(xiàn)工廠自動化提供必要的條件。這樣可以實現(xiàn)多個系統(tǒng)之間進行數(shù)據(jù)傳送、交換和處理。 PLC基本功能（1）邏輯控制功能邏輯最可恨功能實際上就是位處理功能，是可編程控制器的最基本的功能之一。PLC設(shè)置有“與”、“或”、“非”等邏輯指令，根據(jù)外部現(xiàn)場（開關(guān)、按鈕或其他傳感器）的狀態(tài)，按照制定的邏輯進行運算處理后，將結(jié)果輸出到現(xiàn)場的被控對象（電磁閥、接觸器、繼電器、指示燈等）。因此PLC中一個邏輯位的狀態(tài)可以無限次地使用，邏輯關(guān)系的修改變更也十分方便。（2）定時控制功能PLC中用戶提供使用的定時器，定時器的設(shè)定值（定時時間）可以在編程時設(shè)定，也可以在運行過程中根據(jù)需要進行修改，使用方便靈活。 （3）計數(shù)控制功能 PLC為用戶提供了很多計數(shù)器，計數(shù)器到某一定值時（設(shè)定值），產(chǎn)生一個狀態(tài)信號，利用該信號實現(xiàn)某個操作的計數(shù)控制。 （4）步進控制功能PLC為用戶提高了若干個狀態(tài)器，可以實現(xiàn)有時間、技術(shù)和其他指定邏輯信號為轉(zhuǎn)移條件的步進控制，即在一道工序完成以后，在轉(zhuǎn)移條件滿足時，自動進行下一道工序。( 5 ) 數(shù)據(jù)處理功能大部分PLC都有數(shù)據(jù)處理功能，可實現(xiàn)算術(shù)運算、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)比較、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、譯碼等操作。( 6 ) 過程控制功能有些PLC具有A/D、D/A轉(zhuǎn)換功能方便地對模擬量的控制調(diào)節(jié)。( 7 ) 通信聯(lián)網(wǎng)功能有些PLC采用通信技術(shù)，可以多臺PLC之間的同位鏈接、PLC與計算機只見愛你的通信等。( 8 ) 監(jiān)控功能PLC設(shè)置了較強的監(jiān)控功能。操作人員利用編程器或監(jiān)視器可多PLC的運行狀態(tài)進行監(jiān)控。利用編程器可以調(diào)整定時器、定時器的設(shè)定值和當(dāng)前值，并根據(jù)需要改變PLC內(nèi)部邏輯信號的狀態(tài)及數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)內(nèi)容為調(diào)試和維護提供極大的方便。( 9 ) 停電記憶功能PLC內(nèi)部的部分存儲器所使用的RAM設(shè)置了停電保持器件（如備用電池），以保證斷電后這部分存儲器中的信息不會丟失。(10) 故障診斷功能PLC可對系統(tǒng)組成、某些硬件狀態(tài)及指令的合法性等進行自診斷，發(fā)現(xiàn)異常情況，發(fā)出報警并顯示錯誤類型，如屬嚴(yán)重錯誤則自動終止運行。 PLC的特點PLC作為通用工業(yè)控制計算機，30年，可編程控制器從無到有，實現(xiàn)了工業(yè)控制領(lǐng)域界限邏輯到存儲邏輯的飛躍，其功能從弱到強，實現(xiàn)了邏輯控制到數(shù)字控制的進步，其領(lǐng)域從小到大，實現(xiàn)了單體設(shè)備控制到勝任運動控制、過程控制、及集散控制等各種任務(wù)的跨越，今天的可編程控制器正在成為工業(yè)控制領(lǐng)域的主流控制設(shè)備，在世界各地發(fā)揮著越來越大的作用，主要特點有：（1） 可靠性高，抗干擾能力強，能適應(yīng)工廠環(huán)境（2） 編程簡單、直觀，可邊學(xué)邊用（3） 適應(yīng)性好，具有柔性（4） 功能完善，接口多樣（5） 易于操作，維護方便（6） 體積小、功能強大、用途廣 PLC的分類PLC的種類很多，其實現(xiàn)的功能、內(nèi)存容量、控制規(guī)模、外型等方面均存在較大的差異。因此，PLC的分類并沒有一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，而是按結(jié)構(gòu)形式、最可恨規(guī)模、實現(xiàn)的功能大致地分類。 1. 按結(jié)構(gòu)形式分類PLC按硬件的結(jié)構(gòu)形式可以分整體式和模塊式。