【文章內(nèi)容簡介】 狀況，1968 年，美國通用汽車公司對外公開招標(biāo)，要求用新的電氣控制裝置取代繼電器控制系統(tǒng)，以便適應(yīng)迅速改變生產(chǎn)程序的要求。該公司為新的控制系統(tǒng)提出 10項指標(biāo)： 1) 編程方便，可現(xiàn)場修改程序； 2) 維修方便，采用插件式結(jié)構(gòu)； 3) 可靠性高于繼電器控制裝置； 4) 體積小于繼電器控制盤； 5) 數(shù)據(jù)可直接送入管理計算機； 6) 成本可與繼電器控制盤競爭； 7) 輸入可為 市電； 8) 輸出可為市電，容量要求在 2A以上，可直接驅(qū)動接觸器等； 9) 擴展時原系統(tǒng)改變最少； 10) 用戶存儲器大于 4KB。 這 10項指標(biāo)實際上就是現(xiàn)在可編程控制器的最基本功能。其核心要求可歸結(jié)為 4點： 1) 用計算機代替繼電器控制盤； 2) 用程序代替硬接線； 3) 輸入、輸出電平可與外部裝置直接相連； 4) 結(jié)構(gòu)易于擴展。 可編程控制器是以微處理器為核心，把電氣傳動和邏輯控制、自動測量和調(diào)節(jié)、數(shù)據(jù)計算和處理有機地結(jié)合起來，具有豐富的軟件資源的現(xiàn)代化工業(yè)自動化控制器。經(jīng)過 40 多年的發(fā)展，現(xiàn)在可編程控制器已經(jīng)成為最重要、最可靠、應(yīng)用場合最廣泛的 工業(yè)控制微型計算機。在可編程控制器中，充分應(yīng)用了大規(guī)模集成電路技術(shù)、微電子技術(shù)及通信技術(shù)，迅速地從早期的邏輯控制發(fā)展到進入位置控制、過程控制等領(lǐng)域。用可編程控制器已經(jīng)可以構(gòu)成包括邏輯控制、過程控制、數(shù)據(jù)采集、圖形工作站等的綜合控制系統(tǒng)。 9 可編程控制器的應(yīng)用現(xiàn)狀 可編程控制器是“專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的” 工業(yè)控制計算機，由于其具有很強的抗干擾能力，很高的可靠性，能在惡劣環(huán)境下工作的大量的 I/O接口，因此，伴隨著新產(chǎn)品、新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，始終保持著旺盛的市場生命力?？删幊炭刂破鞯某霈F(xiàn)，除了取代傳統(tǒng)的繼電器 控制外，正在逐步占領(lǐng) DCS和 PID市場份額。國際市場：當(dāng)今世界的 PLC生產(chǎn)廠家約 200家，生產(chǎn) 400多種 PLC。全球最大的 5家PLC制造商，德國 SIEMENS公司、美國 AB公司、 SCHNEIDER公司、日本 MITSUBISHI公司、 OMRON公司約占全球市場銷售額的 67%。我國對可編程控制器的研制始于 1974 年，目前全國有幾十個生產(chǎn)廠家，但產(chǎn)品多為 128個開關(guān)量 I/O點以下的小機型 。國內(nèi)市場幾乎被國外的 PLC產(chǎn)品占領(lǐng)。 可編程控制器 的發(fā)展趨勢 近年來，隨著微電子技術(shù)、計算機技術(shù)和通信技術(shù)的快速發(fā)展 ， PLC的結(jié)構(gòu)和功能不斷改進，應(yīng)用范圍迅速擴大。目前， PLC主要有以下發(fā)展趨勢： 1) 高速度、大存儲量方向發(fā)展。為提高處理能力，要求 PLC具有更好的響應(yīng)速度和更大的 存儲容量。目前大中型 PLC的速度可達(dá) 。各大公司都把 PLC的掃描速度作為一個很重要的指標(biāo)。 2) 多品種方向發(fā)展。目前中小型 PLC比較普遍，超小型 PLC的需求日趨增多。為適應(yīng)市場的多種需要，今后 PLC發(fā)展要向多品種方向，特別是向超大型和超小型兩個方向發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計，小型 PLC的特點是價格低廉、經(jīng)濟可靠， 適用于設(shè)備的單機控制，便于“機電儀”一 體化。隨著應(yīng)用范圍的不斷擴大和網(wǎng)絡(luò)及其他功能的不斷增強，從控制能力上，誕生了各種各樣的特殊功能單元，用于壓力、溫度、轉(zhuǎn)速、位移等各式各樣的控制場合；從產(chǎn)品配套能力上，生產(chǎn)出了各種人機界面單元、通信單元， 促 進了大型及超大型 PLC的發(fā)展。 3) 編程語言多樣化。 PLC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不斷發(fā)展的同時，編程軟件也在不斷發(fā)展。 編程語言朝著多種編程語言的方向發(fā)展。盡管大多數(shù) PLC采用繼電器梯形圖語言（ LAD），但是新的編程語言還是不斷涌現(xiàn)，現(xiàn)在有部分 PLC已采用高級語言（如 BASIC、 C及匯編語言等）。 4) 發(fā)展智能模塊。智能模塊是以微 處理器為基礎(chǔ)的功能部件。它可以與 PLC的主 CPU并行工作，占用主 CPU的時間很少， 有利于提高 PLC的掃描速度。發(fā)展智能模塊可進一步提高 PLC處理信息的能力和控制功能。 10 2 吸吊機 總體設(shè)計 方案 所設(shè)計的吸吊機是一個典型的機電一體化系統(tǒng)。所謂的機電一體化系統(tǒng)是指在系統(tǒng)的主功能、信息處理功能和控制功能等方面引進了電子技術(shù)，并把機械裝置、執(zhí)行部件、計算機等電子設(shè)備以及軟件等有機結(jié)合而構(gòu)成的系統(tǒng)，即機械、執(zhí)行、信息處理、接口和軟件等部分在電子技術(shù)的支配下，以系統(tǒng)的觀點進行組合而形成的一種新型機械系統(tǒng)。 機電一體化系統(tǒng)由機械系統(tǒng)（機構(gòu)）、電子信息處理系統(tǒng)（計算機）、動力系統(tǒng)（動力源）、傳感檢測系統(tǒng)（傳感器） 、執(zhí)行元件系統(tǒng)（電機）等五大子系統(tǒng)組成。其五種內(nèi)部功能及主功能、動力功能、檢測功能、控制功能、構(gòu)造功能。 機電一體化系統(tǒng)的一大特點是由于機電一體化系統(tǒng)的微電子裝置取代了人對機械的絕大部分的控制功能，并加以延伸和擴大，克服了人體能力的不足和弱點。另一大特點是節(jié)省能源和材料消耗。其主要特征是自動化控制。 帶傳動 帶傳動是在兩個或多個帶輪之間用帶作為 撓 性拉 曳 元件的一種摩擦傳動。帶呈環(huán)形，并以一定的拉力（ 稱為張緊力） F0套在一對帶輪上，使帶和帶輪相互壓緊。 帶傳動不工作時，帶兩邊的拉力相等，均為 F0；工作時，由于帶與輪面間的摩擦力使其一邊拉力加大到 F1，稱為緊邊拉力，另一邊拉力減小到 F2，稱為松邊拉力。兩者之差 F=F1F2 即為有效拉力，它等于沿帶輪的接觸弧上摩擦力的總和。在一定條件下， 摩擦力有一極限值，如果工作阻力超過極限值，帶就在輪面上打滑，傳動不能正常工作。 帶動平移滑塊左右移動的籠型異步電動機接線圖如圖 ： 11 圖 電機正反轉(zhuǎn)接線圖 氣動系統(tǒng)組成 氣動系統(tǒng)主要由以下四種裝置組成： 1) 氣源裝置。氣源裝置即壓縮空氣的發(fā)生裝置，其主體部分是空氣壓縮機（簡稱空壓機）。它將原動機（電動機）的機械能轉(zhuǎn)換為空氣的壓力能并經(jīng)凈化設(shè)備凈化，為各類氣動設(shè)備提供潔凈的壓縮空氣。 2) 執(zhí)行機構(gòu)。執(zhí)行機構(gòu)是系統(tǒng)的能量輸出裝置，如氣缸和氣缸馬達(dá)，它們將氣體壓力能轉(zhuǎn)換為機械能， 并輸出到工作機構(gòu)上去。 3) 控制元件。即用以控制調(diào)節(jié)壓縮空氣的壓力、流量、流動方向以及系統(tǒng)執(zhí)行機構(gòu)的工作程序的元件，如壓力閥、流量閥、方向閥和邏輯元件等。 4) 輔助元件。系統(tǒng)中除上述三類元件外，其余元件稱輔 助元件，如各種過濾器、油霧器、消聲器、散熱器、傳感器、放大器及管件等。它們對保持系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定和持久地工作起十分重要的作用。 實現(xiàn)上下移動的 氣缸簡圖如 圖 ： 12 圖 氣缸簡圖 氣動回路 1) 氣源處理裝置。該裝置由氣水分離器、減壓器、油霧器組成。 氣水分離器將壓縮空氣中的贓物和水分濾出，由減壓閥把空氣壓力降到預(yù)定壓力，然后供給電磁閥和氣缸。油霧器中的潤滑油由壓縮空氣順空氣流動方向帶到需潤滑的電磁閥和氣缸。減壓閥帶有壓力表，調(diào)整空氣壓力可 由壓力表直接讀出。 2) 氣路的基本回路。一個氣動系統(tǒng)不管有多復(fù)雜，它總不外是由一些基本回路組成的。所謂基本回路就是由一些氣壓元件組合起來完成特定功能的氣路結(jié)構(gòu)。氣路系統(tǒng)由基本回路構(gòu)成，基本回路由電磁閥、氣缸、管路、調(diào)速器、消音器等組成。電磁閥控制氣體通斷及執(zhí)行機構(gòu)還鄉(xiāng)。氣缸是執(zhí)行機構(gòu)的基本元件，承擔(dān)負(fù)載、輸出力及轉(zhuǎn)矩。調(diào)速器用來調(diào)節(jié)氣缸的運動速度，以滿足負(fù)載的不同速度要求。消音器用來排除排氣噪聲，保護環(huán)境。 3) 升降 裝置。帶動物體升降運動。 該裝置在往返行程上裝有一個氣墊裝置，該氣缸在向上（ 或向下）運動時，以高速移動，在接近行程終點附近某一點關(guān)閉閥門，使壓縮空氣只能經(jīng)過另一個 狹窄 的通道而限速，氣缸移動速度便慢下來，然后停住，其運動速度及減慢下來速度均由調(diào)速器調(diào)節(jié)，只要不產(chǎn)生振動即可。前后兩閥門的開關(guān)控制 由配置在升降裝置上的霍爾開關(guān)控制。 真空系統(tǒng) 真空系統(tǒng)由真空泵、真空電磁閥、真空檢測器、真空管路等組成。它是吸吊機的組要組成部分之一，13 其主要功能是為吸板及放板等動作提供真空壓力。真空泵是真空系統(tǒng)的心臟，提供真空能源；真空電磁閥承擔(dān)真空線路的 通斷；真空檢測器承擔(dān)檢測真空壓力，并發(fā)出放板信號 。 吸盤是一種用來抓取和握持工件的末端執(zhí)行器，吸吊機用它來夾持、移動或放置工件。屬于無指夾持工件，其夾持方式為真空吸附式。由于吸盤的結(jié)構(gòu)形式即采用橡膠制造，因此容許吸附作業(yè)具有一定的柔順性。這樣，即使工件有一定的尺寸偏差和位置偏差也能被吸附和脫開。 用吸盤吸持工件時，在吸附面上有拉力、剪切力、力矩或這些力的組合。為了評定握持機構(gòu)對這些力的承擔(dān)極限，需通過測試，做出對吸附手的各特性的評價。 吸放紙板的 吸盤簡圖如下 圖 ： 圖 吸 盤簡圖 14 3 吸吊機 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計 所謂自動控制系統(tǒng)，就是在沒有人直接參與的情況下， 使生產(chǎn)過程或被控對象的某些物理量準(zhǔn)確