【文章內(nèi)容簡介】 信號調(diào)節(jié)器、敏感元件和輔助裝置組成。如圖31所示：圖31 傳感器組成本課題涉及的是位置傳感器，對機(jī)械手的各種缸體的位置測量和對工件有無進(jìn)行判斷，以便進(jìn)行反饋。在本次課題設(shè)計中選用的是小型接近式的傳感器。 傳感器選型 傳感器的工作原理在所有開關(guān)中，有一種是對自然界所有物體進(jìn)行感知，然后對感知的信號進(jìn)行顯示，通常被人們稱為接近開關(guān)。在一定的位移之內(nèi)，接近開關(guān)能夠?qū)γ舾行栽M(jìn)行檢測，達(dá)到判斷電路通斷的一種方式。這就是接近開關(guān)[17]。每當(dāng)有物體接近傳感器機(jī)接近開關(guān)時，并且在有效的距離范圍內(nèi)，傳感器才具有一定的感知能力，一般傳感器能檢測的最大距離為傳感器的有效距離，檢測距離越大則傳感器的性能就會越好。對于不同的材料，接近開關(guān)的有效檢測距離也是不一樣[6]。 傳感器選型接近傳感器對于不同的材料的物體接近的距離也是有限的，所以對于不同的材料我們應(yīng)該選用不同的傳感器，這樣是機(jī)械整個系統(tǒng)能夠有效地執(zhí)行，在選擇傳感器的時候，應(yīng)該遵循幾個原則：(1) 非金屬材料如木頭、紙、塑料還有玻璃等，傳感器檢測它們的時候，應(yīng)該選用電容式的接近傳感器。(2) 當(dāng)傳感器檢測一些如鐵塊、鋼件、鋁、黃銅等金屬材料的物體時，應(yīng)該選用高頻振蕩型傳感器。金屬中也會分靈敏度高低，有些材料靈敏度高，它的檢測距離可以近可以遠(yuǎn)，但對于靈敏度低的，只能將距離拉到最近。(3) 對于靈敏度不高的金屬材料零件，可以使用磁性的接近式傳感器。(4) 對于遠(yuǎn)距離的測量時，應(yīng)選用光電型傳感器或超聲波型傳感器。在本次設(shè)計中，對于鋁合金材料的機(jī)械手臂，選擇高頻振蕩型傳感器。在水平氣缸和垂直氣缸的兩個極限位置安裝磁性開關(guān)CS111RH02，共四個；選擇類型為PR3010DN型號的接近傳感器一對安裝于擺動氣缸的極限位置。在工件臺1底部也選擇同樣類型的傳感器1個，本次設(shè)計中的工件所選用為小正方形的金屬塊[18]。 PLC簡介可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC），它采用一類的存儲器可以編程，可以用來進(jìn)行內(nèi)部的存儲程序，也可以用來定時、順序控制、邏輯運(yùn)算、計數(shù)和算術(shù)操作等一些指令。通過對輸入和輸出量的編寫，可以對各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)制[19]。自1969年開始，美國數(shù)字設(shè)備有限公司研究出了第一臺PLC，當(dāng)時生產(chǎn)技術(shù)以集成電路為主的情況下，只能完成一些簡單的控制。到了70年代未的時候，處理器技術(shù)引入到PLC中,使得PLC增加了許多實(shí)際的功能。70年代未處理器出現(xiàn)之后引入到PLC技術(shù)后增加了許多功能。隨著微處理器的出現(xiàn)，人們很快的將微處理器引入到可編程邏輯控制器中去，這樣使可編程邏輯控制器的各方面的性能大大提高了。它的運(yùn)算，數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)處理能力的這些重要的功能有了顯著的提高，隨之成為工業(yè)生產(chǎn)過程中的主心骨。微處理器和PLC有效地結(jié)合到了一起，有效地代替了傳統(tǒng)繼電器復(fù)雜的工作方式。當(dāng)時，個人計算機(jī)也迅速的發(fā)展起來，PLC的功能更加得到反應(yīng)和實(shí)現(xiàn)。到了20世紀(jì)70年代中末期的時候，PLC的功能發(fā)生了質(zhì)的飛躍，計算機(jī)技術(shù)的日漸成熟已經(jīng)全面的引入到了PLC中去，PLC的實(shí)用性也在這時大大的表現(xiàn)了出來。隨著對PLC逐漸精致的研究和設(shè)計，PLC的體型越來越小巧，它的精確運(yùn)算能力也是越來越高。尤其是它的抗干擾能力也是取得了重大的突破。PLC在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的地位也是不可動搖的，它奠定了現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)。20世紀(jì)80年代初PLC在先進(jìn)工業(yè)國家中已得到廣泛地應(yīng)用。隨著它的效益越來越高，世界上許多國家多在生產(chǎn)它，它的產(chǎn)量也達(dá)到了相對的飽和狀態(tài)，這就意味著工業(yè)生產(chǎn)的進(jìn)步，PLC的相關(guān)技術(shù)也是達(dá)到了相對成熟的地步。90年代中期，PLC發(fā)展的速度越來越驚人，它的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)也達(dá)到了當(dāng)時的最先進(jìn)的時候。同時，PLC的功能性也是越來越多了，PLC逐漸對數(shù)字模擬的處理能力、對數(shù)據(jù)的運(yùn)算能力、接口的擴(kuò)展性和通訊能力等這些方面有了很大的提高，PLC進(jìn)入過程控制的新時代。到了20世紀(jì)末期，PLC的發(fā)展更加向著適應(yīng)工業(yè)的方向。同時，出現(xiàn)了各種各樣的功能，如：人機(jī)交互功能單元和通信單元。小型PLC和大型PLC也在這個時候生產(chǎn)出來可以適用于不同的環(huán)境中[12]。PLC采用大規(guī)模集成電路、承受電壓高、無故障正常工作時間長，可達(dá)幾十萬小時。內(nèi)部還有自我檢查功能，當(dāng)有故障出現(xiàn)時，會及時報警。大多數(shù)PLC編程采用的是梯形圖，而梯形圖簡單、直觀、易學(xué)。采用現(xiàn)代技術(shù)的集成電路，由于現(xiàn)代半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展，PLC的集成電路越來越小。很多PLC的內(nèi)部擁有成千上百的繼電器、定時器、計數(shù)器等。 PLC的結(jié)構(gòu)PLC是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成，它與計算機(jī)的結(jié)構(gòu)相似，它也可以成為小型或微型的計算機(jī)，所以PLC才會有工業(yè)計算機(jī)這一說法。PLC的硬件結(jié)構(gòu)是由CPU、存儲器單元、I/O裝置、電源接口、擴(kuò)展模塊、單獨(dú)的編程器和其它外圍設(shè)備組成，這些結(jié)構(gòu)都是通過數(shù)據(jù)總線相互連接而成[14]。其基本結(jié)構(gòu)簡圖如下圖34所示：圖34 PLC硬件結(jié)構(gòu)PLC的軟件部分是廠家提供，用于存放PLC的系統(tǒng)運(yùn)行不可少程序，一般放在EPROM中。用戶可以自己編寫一定的程序來實(shí)現(xiàn)所預(yù)定的功能，這種軟件系統(tǒng)為用戶部分。PLC主要以微型的計算機(jī)系統(tǒng)開發(fā)而來的，設(shè)計以計算機(jī)、控制技術(shù)、智能技術(shù)、電子技術(shù)和通訊技術(shù)為基礎(chǔ)一體的多功能控制系統(tǒng)。這樣使得它成為了現(xiàn)代工業(yè)自動化生產(chǎn)領(lǐng)域的必不可少的一部分[9]。 PLC發(fā)展歷程在繼電器占主導(dǎo)地位時代，那時可編程控制器還沒有被發(fā)明出來，人們普遍運(yùn)用繼電器來控制工業(yè)電氣，但是對于電氣控制，越是復(fù)雜的電路所需求的線路和繼電器就會越多，雖然它的應(yīng)用非常廣泛，但相對而言它的可靠性、靈活性都不高，尤其是在出現(xiàn)故障的時候，很難進(jìn)行排查和解決相應(yīng)的困難而且不太容易更改。在工業(yè)電氣環(huán)境中，繼電器適應(yīng)不了工業(yè)環(huán)境的變化[2]。PLC的發(fā)展分為四個不同的階段：(1) PLC的結(jié)構(gòu)設(shè)計：在這一階段中，PLC剛剛被設(shè)計出來，隨之而來的各種順序控制器不斷出現(xiàn)，最終選擇了以微處理器為主要控制核心的PLC存留了下來，更加認(rèn)定了它的價值性。因?yàn)閷λ臉O大需求，驅(qū)動了它的急速的發(fā)展了起來，并且向著更好更快，更小的方向發(fā)展。PLC的一些硬件結(jié)構(gòu)不斷地走向成熟的地步，對于它的應(yīng)用也越來越廣泛。 (2) PLC的普及階段：隨著PLC的不斷發(fā)展，工業(yè)的需求也越來越大，它的生產(chǎn)也就日益增長，它也就越來越普及。PLC生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的產(chǎn)品尅是系列化和各種不同的標(biāo)價。在此時，PLC出現(xiàn)了三種不同的塊型：固定輸入輸出型、基本單元擴(kuò)展型、模塊化結(jié)構(gòu)型。PLC開始向著順序控制方向發(fā)展，其中三菱公司的F系列為主要典型產(chǎn)品。 (3) PLC的高性能與小型化階段：在這一階段中，電子技術(shù)的不斷提升，也就帶領(lǐng)著PLC向著小型和緊湊的方向發(fā)展，在體積逐漸減小的狀態(tài)下，PLC的功能并沒有減少，反而更方面有了大大的提高，比如它的運(yùn)算、存儲、功能模塊也有了大大的提高，日本的三菱公司在本階段主要生產(chǎn)了一些小型的FX小型PLC。 (4) PLC高性能和網(wǎng)絡(luò)化階段： 在這一階段中，隨著CPU運(yùn)算速度提高，使得PLC的應(yīng)用領(lǐng)域開始涉及工業(yè)自動化。工廠自動化的需要，開發(fā)了適用于過程控制的特殊模塊。與此同時，PLC可以連接傳統(tǒng)的編程器，PLC的網(wǎng)絡(luò)與通信功能得到了迅速發(fā)展，為工廠的自動化奠定了良好的基礎(chǔ)。 PLC特點(diǎn)(1) 抗干擾能力強(qiáng)：PLC其中最主要的一個特點(diǎn)就是它的抗干擾能力強(qiáng)，在一些特殊的環(huán)境中，有一些輻射和電磁干擾的情況下，PLC工作能力也不會受到任何的影響。它的主電路模塊是用大規(guī)模集成電路制成，而且在電路上加入了濾波整流電路，同時還可以防止受潮、防止塵土、抗震等[1]。(2) 通用性強(qiáng)：在PLC的控制系統(tǒng)中，不需要繼電器之類的電氣控制元件，它只需要PLC內(nèi)部的軟元件進(jìn)行模擬控制。這樣就有效的避免了大量的硬件接線，提高了生產(chǎn)的效率，要想改變程序的功能，只需要改變編程器里的程序。同一個PLC裝置可以控制不同的對象，只是輸入/輸出的組件和對于軟件的控制方式的不同。PLC交流220V、直流24V由PLC內(nèi)部所提供。(3) 編程簡單：PLC主要是用于面向用戶的設(shè)備，用戶使用必須簡單易學(xué)，最重要的是編程要最簡單易用而且要易懂。在這一點(diǎn)上，PLC的設(shè)計者們也是充分考慮到使用者的意圖，對于使用PLC的習(xí)慣性。梯形圖與繼電器相似，這種編程的方式比較簡單易學(xué)，形象直觀，而且易于掌握，不需要有很強(qiáng)的計算機(jī)知識和特殊的計算機(jī)語言。(4) 功能完善：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)張，PLC的功能也是越來越多，新的功能在不斷地增加，從原來的只有普通的控制到現(xiàn)在擁有邏輯的控制、計數(shù)、計時，到現(xiàn)在能夠單獨(dú)的進(jìn)行過程控制、數(shù)模的轉(zhuǎn)換、信息處理和聯(lián)網(wǎng)功能。PLC功能的逐漸完善，這意味著它在工業(yè)行業(yè)中的地位是無可取代的，工業(yè)的進(jìn)步