【文章內(nèi)容簡介】 歷了一個漫長的發(fā)展過程，隨著氣動伺服技術走出實驗室，氣動技術及氣動機械手迎來了嶄新的春天。目前在世界上形成了以日本、美國和歐盟氣動技術、氣動機械手三足鼎立的局面。我國對氣動技術和氣動機械手的研究與應用都比較晚，但隨著投入力度和研發(fā)力度的加大，我國自主研制的許多氣動機械手已經(jīng)在汽車等行業(yè)為國家的發(fā)展進步發(fā)揮著重要作用。由于氣動機械手有結構簡單、易實現(xiàn)無級調(diào)速、易實現(xiàn)過載保護、易實現(xiàn)復雜的動作等諸多獨特的優(yōu)點，可以預見，在不久的將來，氣動機械手將越來越廣泛地進人工業(yè)、軍事、航空、醫(yī)療、生活等領域。2 PLC概述及選型 PLC簡介 PLC控制器定義可編程序控制器（Programmable Controller）通常也可簡稱為可編程控制器，英文縮寫為PC或PLC，是以微處理器為基礎，綜合了計算機技術、自動控制技術和通信技術發(fā)展起來的一種通用的工業(yè)自動控制裝置。它具有體積小、功能強、程序設計簡單、靈活通用、維護方便的一系列的優(yōu)點，特別是它的高可靠性和較強的適應惡劣工作環(huán)境的能力，更是得到了用戶的好評，因而在冶金、能源、化工、交通、電力等領域中得到了越來越廣泛的應用，成為了現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱（PLC、機器人、CAD/CAM）隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，PLC也不斷的發(fā)展和完善其相應的應用技術。PLC主要的發(fā)展動力來自與：世界范圍內(nèi)的PLC生產(chǎn)廠家為了更好的搶占市場份額，相互之間的競爭的加劇；同時PLC也在不斷的開發(fā)新的領域和滿足不同工業(yè)對工業(yè)控制系統(tǒng)本身的要求。因此PLC技術也在這些動力的推進之下不斷的完善自身的技術。具體來說，PLC控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢主要表現(xiàn)在以下幾個方面：（1）向高集成化、低成本方向發(fā)展；（2）向大容量高速度的方向發(fā)展；（3）向多功能、網(wǎng)絡化方向發(fā)展；（4）朝著軟、硬件標準化的方向發(fā)展。 PLC控制系統(tǒng)原理PLC是以CPU為核心的電子系統(tǒng)，實質(zhì)上就是一種工業(yè)控制用的專用計算機。PLC系統(tǒng)的組成與微機系統(tǒng)基本相同，它也是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成。一般小型PLC的基本單元主要由CPU、存儲器、輸入和輸出模塊、電源模塊、I/0擴展接口、外設I/0接口以及編程器等部分組成。PLC的軟件系統(tǒng)也包括系統(tǒng)程序和用戶程序?？删幊绦蚩刂破魇且环N新型的通用自動控制裝置，它將傳統(tǒng)的繼電器控制技術、計算機技術和通訊技術融為一體，專門為工業(yè)控制而設計，是實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動化的必要手段。它以其高可靠性、較強的工作環(huán)境適應性和極為方便的使用性受到自動化領域的歡迎并被廣泛應用，現(xiàn)已形成了一種工業(yè)控制趨勢?？删幊炭刂破髦饕蠧PU，存儲器，及I/O模樣等組成，其內(nèi)部接線和工作原理如圖211所示。I/O模塊：他們是系統(tǒng)的眼、耳、手、腳，是聯(lián)系外部現(xiàn)場和CPU模塊的橋梁 I/O模塊中輸入有：開關量，模擬量 圖211 PLC的工作方式PLC采用的是周期性循環(huán)掃描的工作方式，如圖212所示。PLC是一種存儲程序控制器。用戶首先要根據(jù)某一具體的要求編制好程序，然后輸入到PLC的用戶程序存儲器中。用戶程序由若干條指令組成，指令在存儲器中按步序號順序排列。PLC運行工作時，CPU對用戶程序作周期性循環(huán)掃描，在無跳轉(zhuǎn)指令的情況下，CPU從第一條指令開始順序逐條地執(zhí)行用戶程序，直到用戶程序結束，然后又返回第一條指令，開始新的一輪掃描。在每次掃描過程中，還要完成對輸入信號的采集和對輸出狀態(tài)的刷新。圖212 PLC的工作過程PLC的工作過程按三個階段進行周期性循環(huán)掃描，如圖153，即輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新。(1) 輸入采樣階段 PLC在輸入采樣階段，首先按順序采樣所有的輸入端子，并將輸入點的狀態(tài)或輸入數(shù)據(jù)存入內(nèi)存中各對應的輸入映象寄存器，即輸入刷新，隨即關閉輸入端口。接著進入程序執(zhí)行階段。在程序執(zhí)行階段，即使輸入狀態(tài)有變化，輸入映象寄存器的內(nèi)容也不會改變。輸入信號變化了的狀態(tài)只能在下一個掃描周期的輸入采樣階段被讀入。(2) 程序執(zhí)行階段 在程序執(zhí)行階段PLC對用戶程序順序掃描，在掃描每一條指令時，所需的輸入狀態(tài)(條件)可從輸入映象寄存器中讀人，從元件映象寄存器讀人當前的輸出狀態(tài)然后按程序進行相應的邏輯運算，運算結果再存入元件映象寄存器中。所以對每一個元件(PLC內(nèi)部的輸出軟繼電器)來說，元件映象寄存器的內(nèi)容，會隨著程序的執(zhí)行過程而變化。(3) 輸出刷新階段 當所有指令執(zhí)行完畢，元件映象寄存器中所有輸出繼電器的狀態(tài)(接通/斷開)在輸出刷新階段轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器，并通過一定的方式輸出，驅(qū)動外部負載，這才是PLC的實際輸出。圖153 PLC掃描工作過程無遠程功能的PLC用在單機或控制范圍不大的系統(tǒng)，有遠程功能的PLC則用于大范圍的控制系統(tǒng)。遠程系統(tǒng)中，本地站一般設在集中控制室，遠程站一般設在低壓配電室或儀表室，這樣可使PLC的外部接線最短。PLC忌安裝在高溫、結凝、特別是有振動沖擊的場所。由于產(chǎn)生干擾的因素是復雜而多樣的，因此采取的抗干擾措施要根據(jù)情況而定。PLC供電電源一般為AC85一240V，適應電源范圍較寬，但為了抗干擾，應加裝電源凈化元件(如電源濾波器、1:l隔離變壓器等)。隔離變壓器也可以采用雙隔離技術，即變壓器的初、次級線圈屏蔽層與初級電氣中性點接大地，次級線圈屏蔽層接PLC輸入電路的地，以減小高低頻脈沖干擾。設置一個PLC信號專用接地裝置。該裝置不能和防雷接地裝置、電器設備接地裝置有金屬連接。接地電阻可參見使用說明書，一般小于100。即可。接地線進入PLC控制柜中的信號接地端子排。當出現(xiàn)干擾時將PLC的接線端子與信號接地端子排連。 PLC系統(tǒng)的運行方式用PLC構成的控制系統(tǒng)有三種運行方式，即自動、半自動和手動。（1）自動運行方式 自動運行方式是控制系統(tǒng)的主要運行方式，這種運行方式主要特點是在系統(tǒng)工作過程中，系統(tǒng)按給定的程序自動完成被控制對象的動作，不需要人工干預。系統(tǒng)的啟動可由PLC本身的啟動系統(tǒng)進行也可由PLC發(fā)動啟動預告，由操作人員確認并按下啟動響應按鈕后，PLC自動啟動系統(tǒng)。（2）半自動運行方式 這種運行方式的特點是系統(tǒng)在啟動和運行過程中的某些步驟需要人工干預才能進行下去，半自動方式多用于檢測手段不完善，需要人工判斷或某些設備不具備自控條件需要人工干涉的場合。（3）手動運行方式 手動運行方式不是控制系統(tǒng)的主要運行方式，而是用于設備調(diào)試、系統(tǒng)調(diào)整和特殊情況下的運行方式，因此它是自動運行方式的輔助方式。 PLC的選型分析在工程中主要根據(jù)工藝要求、控制對象、用戶需要等方面選擇合適的PLC，以獲得最佳的性能價格比。就一個控制系統(tǒng)而言，PLC的選型原則和考慮因素如下:(1)PLC一般用于開關量控制為主兼有模擬量控制的系統(tǒng)，尤其適合于動作頻繁、邏輯關系復雜、程序多變的系統(tǒng)。應用于這樣的系統(tǒng)，將會最大限度發(fā)揮技術經(jīng)濟效果。(2)是否與計算機連接，是否要求構成網(wǎng)絡信息系統(tǒng)，以及對遠程站的設置要求。是否需要中斷輸入、雙機熱備、位置控制、高速計數(shù)器等特殊模塊和智能模塊。(3)開關量I/O點數(shù)、模擬量1/0路數(shù)、電壓等級及輸出功率、內(nèi)存容量。1/0點數(shù)直接關系到PLC輸入/輸出模塊的選擇，I/0點數(shù)一般要考慮1件一2既的余量，特別是開關量輸入更應考慮多些余量。合適的電壓等級可提高PLC的抗干擾能力:主機用戶內(nèi)存容量的大小對設備費的影響不大，故建議內(nèi)存容量可選大一些。(4)其他考慮因素選擇PLC還要對其外型、結構、系統(tǒng)組成、設置條件、價格、技術服務、應用業(yè)績等多項指標綜合分析比較，然后才能確定理想的PLC產(chǎn)品。模塊電源:在選擇交流1/0模塊時，宜采用隔離變壓器為其供電，這樣可防止外部電路故障沖擊模塊。電源線采用雙絞線，絞距1~ZcM。直