【文章內(nèi)容簡介】 。 ③ 各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾。 ④ 采用性能優(yōu)良的開關(guān)電源。 ⑤ 對器件進行嚴格的篩選。 ⑥ 具有軟件自診斷功能，一旦電源或其他軟硬件發(fā)生異常情況， CPU立即采取有效措施進行處理，防止故障擴大。 （ 2）編程簡單易學 PLC 編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖語言。梯形圖主要由人們熟悉的常開 /常閉觸點、線圈、定時器、計數(shù)器等符號組成，對于使用者來說，不需要具備計算機的專門知識，因此很容易為一般工程技術(shù)人員所理解和掌握。 （ 3）采用模塊化結(jié)構(gòu) 為了適應各 種工業(yè)控制的需要，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 中的 CPU、直流電源、 I/O 模塊（包括特殊功能模塊）等各個部件均采用模塊化設(shè)計，由機架、電纜或連接器將各模塊連接起來，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可以根據(jù)實際控制要求方便地進行組合。 （ 4）安裝簡單，維修方便 PLC 可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接安裝運行，使用時只需將現(xiàn)場的各種輸入 /輸出設(shè)備與 PLC 相應的 I/O 端連接，系統(tǒng)便可以投入運行。由于 PLC 的故障率 34 很低，并且有完善的診斷和顯示功能，當 PLC 或外部的輸入裝置及執(zhí)行機構(gòu)發(fā)生故障時，如果是 PLC 本身的原因，在維修時只需更換插入式模塊及其他已損壞器件即可，既方便又減少影響生產(chǎn)的時間。 （ 5）接口模塊豐富 PLC 除了具有 CPU 和存儲器以外，還有豐富的 I/O 接口模塊。對于不同的工業(yè)現(xiàn)場信號（如交流或直流、開關(guān)量或模擬量、電壓或電流、脈沖或電位、強電或弱電等）， PLC 都有相應的 I/O 模塊與工業(yè)現(xiàn)場的器件或設(shè)備（如按鈕、行程開關(guān)、接近開關(guān)、傳感器及變送器、控制閥等）直接相連。此外，為了適應新的工業(yè)控制要求， I/O 模塊也越來越豐富，如通信模塊、數(shù)控模塊、位置控制模塊等，進一步提高了 PLC 的性能。 （ 6）系 統(tǒng)設(shè)計與調(diào)試周期短 用 PLC 進行系統(tǒng)設(shè)計時，用程序代替繼電器硬接線，控制柜的設(shè)計及安裝接線工作量大為減少，設(shè)計和施工可同時進行，縮短了施工時間。同時，由于用戶程序大都可以在實驗室模擬調(diào)試，調(diào)好后再將 PLC 控制系統(tǒng)在生產(chǎn)現(xiàn)場進行聯(lián)機調(diào)試，調(diào)試方便、快速、安全，因此大大縮短了設(shè)計、施工、調(diào)試和投運周期。 PLC 的 CPU 采用循環(huán)掃描的工作方式，用戶程序按先后順序存放，在沒有中斷或跳轉(zhuǎn)指令時， PLC 從第一條指令開始順序執(zhí)行，直到程序結(jié)束符后又返回到第一條指令，如此周而復始地不斷循環(huán)執(zhí)行程序。有些情況下，也允許中斷正在掃描運行的程序，以處理緊急任務。 PLC 的掃描工作分為三個階段：第一階段，采樣，通過輸入接口把所有輸入端子的信號狀態(tài)讀入緩沖區(qū)，即刷新輸入信號的原有狀態(tài)；第二階段，掃描用戶程序，根據(jù)本周期輸入信號的狀態(tài)和上周期輸出信號的狀態(tài)，對用戶程序逐條進行運算處理，將結(jié)果送到輸出緩沖區(qū)；第三階段，輸出刷新，將輸出緩沖區(qū)各輸出點的狀態(tài)通過輸出接口電路全部送到 PLC 的輸出端子。 PLC 周期性的循環(huán)執(zhí)行上述三個步驟，每一個循環(huán)稱為一個掃描周期。 其工作流程如下圖所示： 第一個掃描周期 第二個 掃描周期 圖 4 PLC 的工作流程圖 上電初始化 上電初始化 通信處理 程序運行 輸入掃描 … … 輸出刷新 34 4 機電一體化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀 國外機電一體化發(fā)展現(xiàn)狀 機電一體化占據(jù)主導地位是制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢 ,而制造產(chǎn)業(yè)是整個科學技術(shù)和國家經(jīng)濟發(fā)展的基礎(chǔ)工業(yè) ,因而機電一體化在當前激烈的國際政治、軍事、經(jīng)濟競爭中有舉足輕重的作用 ,受到各工業(yè)國家的極大重視 ,并給予資金支持和必要的政策優(yōu)惠。 日本將智能傳感器 ,計算機芯片制造技術(shù) ,具有視頻、觸覺和人一機對話能力的人工智能工業(yè)機器人 ,發(fā)展柔性制造系統(tǒng)等 ,列為高技術(shù)領(lǐng)域的重大研究課題。西歐提出五大關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域 24個重點攻關(guān)項目作為歐洲高技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略目標 ,廣泛合作研究計算機輔助設(shè)計、制造、生產(chǎn)、管理的柔性系統(tǒng) ,實現(xiàn)工廠全面自動化等機電一體化。美國在制造業(yè)方面 ,加速產(chǎn)品推廣 ,縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期 ,增加柔性和實現(xiàn)設(shè)計 — 生產(chǎn) — 質(zhì)量控制 — 一體化技術(shù)。 機電一體化的發(fā)展大體可以分為三個階段。第一階段（又稱 初級階段）是20 世紀 60 年代以前，這一時期人們不自覺地利用電子技術(shù)并使之得到比較廣泛的承認。第二階段，機電一體化技術(shù)和產(chǎn)品得到了極大發(fā)展。第三階段，各國均開始極大關(guān)注和支持機電一體化技術(shù)和產(chǎn)品。 1989 年在日本東京召開的第一屆國際先進機電一體化學術(shù)會議，是機電一體化向縱深發(fā)展的標志，各國政府也開始 有計劃地推動和發(fā)展機電一體化技術(shù)和產(chǎn)品。目前，日本和美國在機電一體化產(chǎn)品開發(fā)和應用方面處于世界領(lǐng)先地位。美國商務部曾發(fā)表過一份關(guān)于日本機電一體化的研究報告，對日美兩國機電一體化技術(shù)的基礎(chǔ)研究、超前開發(fā)與形成產(chǎn)品等三方面進行了比較，結(jié)論是除機器視覺與軟件外，日本的基礎(chǔ)研究與美國是可以比擬的。當前，他們都將智能傳感器、計算機芯片制造技術(shù)、具有觸覺和人機對話功能的人工智能工業(yè)機器人、柔性制造系統(tǒng)等列為高技術(shù)領(lǐng)域的重大研究課題，并投入大量資金支持發(fā)展相關(guān)技術(shù)。 20 世紀 90 年代后期，機電一體化進入了深入發(fā)展時期。 光學、通信技術(shù)、微細加工技術(shù)等進入了機電一體化，出現(xiàn)了光機電一體化和微機電一體化的新分支。同時對機電一體化系統(tǒng)的建模設(shè)計、分析和集成方法，以及學科體系和發(fā)展趨勢都進行了深入研究。人工智能技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及光纖技術(shù)也為機電一體化技術(shù)開辟了廣闊的發(fā)展天地 因此，機電一體化產(chǎn)品得以迅猛發(fā)展，主要表現(xiàn)在以下 4 個方面 : （ 1）機電一體化產(chǎn)品幾乎遍及所有制造業(yè)領(lǐng)域。在工業(yè)發(fā)達國家，數(shù)控機床占機床總數(shù)的 30%～ 40%。工業(yè)機器人正向智能化和智能系統(tǒng)的方向發(fā)展，數(shù)量在未來十年將以 25%～ 30%的速度增長。智能機器人將逐 步進入辦公、管理、 34 娛樂、家庭等各個領(lǐng)域。 （ 2）機電一體化從單機向整個制造業(yè)的集成化過渡。計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)是當今世界制造業(yè)發(fā)展的總趨勢 ,它打破原有部門之間的界線以制造為基干來控制?物流?和?信息流? ,實現(xiàn)從經(jīng)營決策、產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)準備、生產(chǎn)實驗到生產(chǎn)經(jīng)營管理的有機結(jié)合。 CIMS 的實現(xiàn)是全局動態(tài)的最優(yōu)綜合。 （ 3）激光技術(shù)進入機電一體化領(lǐng)域。光機電一體化是激光技術(shù)與機械、電子技術(shù)相結(jié)合 ,不僅大大擴展了機電一體化的應用領(lǐng)域 ,而且使一些行業(yè)出現(xiàn)重大變革，是當今信息業(yè)與制造業(yè)的最佳結(jié)合點。 （ 4）微細加工技術(shù)與設(shè)備發(fā)展迅猛。微電子技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展 ,帶動了大量高新技術(shù)的興起 ,微細加工技術(shù)和裝備不僅支持了電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展 ,而且對微機械的誕生和發(fā)展也起了決定性的作用。 國內(nèi)機電一體化發(fā)展現(xiàn)狀 作為發(fā)展中國家 ,我國與發(fā)達國家相比工業(yè)技術(shù)水平存在一定差距 ,但有廣闊的機電一體化應用空間。改革開放以來 ,特別是近年來 ,受國際金融危機影響 ,面臨國際市場經(jīng)濟激烈競爭形勢的挑戰(zhàn) ,國家和企業(yè)充分認識到機電一體化技術(shù)對我國經(jīng)濟發(fā)展的戰(zhàn)略意義 ,機電一體化技術(shù)的研究、應用和產(chǎn)業(yè)化受到了前所未有的重視和發(fā)展。完成了《我 國機電一體化發(fā)展途徑與對策》研究 ,探討我國機電一體化發(fā)展戰(zhàn)略 ,提出了數(shù)控機床、工業(yè)自動化控制儀表等 15 個機電一體化優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域和 6 項共性關(guān)鍵技術(shù)的研究方向和課題。我國已研制成功了一大批機電一體化科研成果 ,以數(shù)控技術(shù)為例 ,我國的數(shù)控技術(shù)經(jīng)過?六五?、?七五?、?八五?和?九五?的 20 年的發(fā)展 ,基本上掌握了關(guān)鍵技術(shù) ,建立了數(shù)控開發(fā)、生產(chǎn)基地 ,培養(yǎng)了一批數(shù)控人才 ,初步形成了自己的數(shù)控產(chǎn)業(yè) ,到 2021 年我國機床的數(shù)控化率將達到 %～ %。這些成果的取得為我國在制造業(yè)機電一體化的研究和應用方面積累了寶貴 的經(jīng)驗 ,必將推動我國機電一體化技術(shù)取得更大的進步和發(fā)展。 我國從 20 世紀 80 年代初開始進行機電一體化的研究和應用，國務院成立了機電一體化領(lǐng)導小組并將其列為? 863 計劃?。在制定?九五?規(guī)劃和 2021 年發(fā)展綱要時充分考慮了國際上關(guān)于機電一體化技術(shù)的發(fā)展動向和由此可能帶來的影響，許多大專院校、研究機構(gòu)及一些大中型企業(yè)對這一技術(shù)的發(fā)展及應用做了大量的工作。雖然目前國內(nèi)機電一體化技術(shù)與日本、歐美等先進國家相比仍有一定差距 [6]，但隨著新技術(shù)革命的迅猛發(fā)展，我國加大了機電一體化技術(shù)的研究力度，并將其確定為國家高技術(shù)重 點研究領(lǐng)域，給予優(yōu)先支持，并取得了一定的成績。 （ 1）數(shù)控技術(shù)方面。我國數(shù)控技術(shù)起步于 1958 年，在?九五?末期 ,國產(chǎn) 34 數(shù)控機床的國內(nèi)市場占有率達 50%,配國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng) (普及型 )也達到了 10%。縱觀我國數(shù)控技術(shù)近 50年的發(fā)展歷程 ,特