【正文】 、調(diào)試和檢修時使用編程器 ,一臺編程器可供多臺可編程控制器公用。 (4)編程器 編程器除了用來輸入和編輯用戶程序外 ,還可以用來監(jiān)視可編程控制器運行中各種編程元件的工作狀態(tài)。從外部引入的尖銳電壓和干擾噪聲可能損壞 CPU模塊中的元器件 ,或使用權(quán)可編程控制器不能正常工作。輸入模塊用接收和釆集輸入信號 ,輸入信號有兩類 :一類是從按鈕、選擇開關(guān)、數(shù)字拔碼開關(guān)、限位 關(guān)、接近 關(guān)、光電開關(guān)、壓力繼電器等 關(guān)量輸入信號 。 如果調(diào)試通過的用戶程序要長期使用，可用專用 EPROM 寫入器把程序固化在 EPROM 芯片中，再把芯片插入 PLC 的 EPROM 插座上。用戶程序是使用者為 PLC 完成某一具體控制任務(wù)編寫的應(yīng)用程序，用戶程序在設(shè)計和調(diào)試過程中要經(jīng)常進(jìn)行讀寫操作，為了便于調(diào)試、修改、擴充、完成，用戶程序一般使用 RAM存儲。 ROM 主要存放監(jiān)控程序及已調(diào)試好的用戶程序。存儲器分為只讀存儲（ ROM）和隨機存儲器（ RAM）兩大類。 e、 執(zhí)行各種診斷程序 目前， PLC 中的 CPU 主要采用單片機，如 Z80A 8051 8039 AMD2900 等，小型 PLC大多數(shù)采用 8為單片機，中型 PLC 大多數(shù)采用 16位甚至 32位單片機。 c、 從存儲器中逐條讀出用戶程序，經(jīng)解讀用戶邏輯，完成用戶程序中規(guī)定的各種任務(wù)，更新輸出映像寄存器的內(nèi)容。起著指揮的作用，其主要功能是： a、 編程時接受并存儲從編程器輸入的用戶程序和數(shù)據(jù)，并能進(jìn)行修改或更新。動作過程中同樣有各個動作的狀態(tài)顯示燈和進(jìn)行位移、壓力檢測 ,并在觸摸屏相應(yīng)的畫面中顯示數(shù)據(jù)。 圖 33 機械手自動方式圖 b、全自動控制 :由操作面板上的選擇自動控制方式 ,機器在原位時 ,按下起動按鈕 ,機器就連續(xù)周期地重復(fù)進(jìn)行各步序工作。直到按下停止按鈕 ,機器執(zhí)行完最后一個工作 周期返回原位 ,然后停機。再按下啟動按鈕 ,則又從該步工序繼續(xù)工作 ,最后仍自動地停在原位上 ,動作過程中有各個動作的狀態(tài)顯示燈和進(jìn)行位移、壓力檢測 ,并在觸摸屏相應(yīng)的畫面中顯示數(shù)據(jù)。 圖 32機械手點動方式圖 16 (3)自動控制 : a、半自動控制 :由操作面板上的選擇開關(guān)選擇半自動控制 ,機器在原位時 ,按起動按鈕 ,自動的完成一個周期的操作 ,操作完后機器又停在原位上。 (2)點動 (手動 )控制 :由操作面板上的選擇手動 控制 ,再由面板上的按鈕分別控制手動控制機械手的十個動作 ,如圖 32所示。2)點動控制 。 手指夾持范圍 :50～ 100mm。 定位精度 :3mm～ +3mm。擺動速度 :小于 70176。 擺動范圍 :0～ 210176。 升降行程 :300mm 。 伸縮行程 :800mm 。 手臂運動參數(shù) 。 形狀為圓柱體 (R=70mm),表面粗糙度 Ra=。 本章小結(jié) 本章主要對機械手機構(gòu)與液壓系統(tǒng)進(jìn)行分析，就機械手運行環(huán)境與結(jié)構(gòu)所需要滿足的要求一一列舉，并且對液壓控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計。 應(yīng)考慮手指的多用性 手指是專用性較強的部件 ,為適應(yīng)小批量多品種工件的不同形狀和尺寸的要求 ,可 13 制成組合式的手指。對于工件表面質(zhì)量要求高的 ,抓取時盡量避開高質(zhì)量表面或在手指上加軟質(zhì)墊 片 (如泡沫塑料、橡皮、石棉襯墊等 )以防夾持時損壞工件。總之應(yīng)根據(jù)工件形狀來選定手指形狀。 應(yīng)考慮被抓取對象的要求 (1)抓取形狀手指形 狀應(yīng)根據(jù)工件形狀而設(shè)計。例如圓柱形工件釆用帶“ V”形面的手指 ,以便自動定心。對于移動型手指只有 閉幅度的要求。手指的閉角應(yīng)保證工件能順利進(jìn)入或脫 。如圖 23所示 : 12 圖 23 液壓系統(tǒng)原理圖 機械手設(shè)計時應(yīng)考慮的幾個問題 應(yīng)具有足夠的夾緊力 在確定手指的握力時 ,除考慮工件重量外 ,還應(yīng)考慮在傳送或操作過程中所產(chǎn)生的慣性力和振動 ,以保證工件不致產(chǎn)生松動或脫落。手指的夾緊和放松用一個兩位三通閥進(jìn)行控制 。 液壓換向回路用三位四通閥 控制 。4 為手指的夾緊、放松運動。2 為手臂左右轉(zhuǎn)運動 。 此臺機械手 (圖 22為示意圖 )由手部、手腕、手臂、立柱、支撐機構(gòu)以及驅(qū)動和控制系統(tǒng)組成。這樣就代替了人工的操作 ,大大地改善工人的勞動條件 ,顯著地提高勞動生產(chǎn)率。機械手把高溫的大型棒料傳送到即將進(jìn)行鍛造的傳送帶上。 編制觸摸屏和 PLC 控制程序。如下表 12所列。 主要研究內(nèi)容如下 : 機械手運動機構(gòu)和液壓系統(tǒng)分析。 PLC 的發(fā)展必然朝著操作簡化對復(fù)雜任務(wù)的編程 ,在這一點上西門子就充當(dāng)了先行者 ,西門子 S7200 的編程軟件設(shè)計了大量的編程向?qū)?,只需要在對話框中輸入一些參數(shù) ,就可以自動生成包括中斷程序在內(nèi)的用戶程序 ,大大方便了用戶的使用。 PID 控制、網(wǎng)絡(luò)通信、高速計數(shù)器、位置控制 、數(shù)據(jù)記錄、配方和文本顯示器等編程和應(yīng)用也是 PLC程序設(shè)計中 的難點 ,用普通的方法對它們編程時 ,需要熟悉有關(guān)的特殊存儲器的意義 ,在編程時對它們賦值 ,運行時通過訪問它們來實現(xiàn)對應(yīng)的功能。 三是 PLC操作向簡易化方向發(fā)展。 PLC 已不再是早期那種只能進(jìn)行開關(guān)量邏輯運算的產(chǎn)品了 ,而是具有越來越強的模擬量 處理能力 ,以及其他過去只有在計算機上才能具有的高級處理能力 ,如浮點數(shù)運算、PID調(diào)節(jié)、溫度控制、精確定位、步進(jìn)驅(qū)動、報表統(tǒng)計等。 二是 PLC向高性能小型化方向發(fā)展 ,PLC的功能 ,而體積則越來越小。 8 一是 PLC 網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)的發(fā)展 ,其中有兩個趨勢 :一方面 ,PLC 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)已經(jīng)不再是自成體系的封閉系統(tǒng) ,而是迅速向 放式系統(tǒng)發(fā)展 ,各大品牌 PLC 除外形成自己各具特色的PLC 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) ,完成設(shè)備控制任務(wù)之外 ,還可以與上位計算機管理系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng) ,實現(xiàn)信息交流 ,成為整個信息管理系統(tǒng)的一部分 。由以上分析可以預(yù)見 ,未來 PLC 將朝著多功能化、集成化、智能化、標(biāo)準(zhǔn)化、開放化的方向發(fā)展 ,故 PLC 雖然面臨其它自動化控制系統(tǒng)的挑戰(zhàn) ,但同時也在吸收它們的優(yōu)點 ,互相融合 ,不斷創(chuàng)新 ,在今后一段時間內(nèi)將與其它先進(jìn)控制方式并存 ,共同發(fā)展。 (4) PLC的聯(lián)網(wǎng)通信能力增強 ,能向高速度、多層次、大信息量、高可靠性及開放式的通信發(fā)展。 (2)基于以上市場需求 ,許多軟件廠商 (例如 :華富惠通軟件公司 )正在考慮如何利用企業(yè)已經(jīng)成型的控制系統(tǒng)及新建的廠級網(wǎng)絡(luò) ,開發(fā)控制系統(tǒng)軟件 ,幫助企業(yè)實現(xiàn)工廠自動化、信息化 ,為企業(yè)提供控制系統(tǒng)與管理網(wǎng)絡(luò)的集成。 目前 ,國外具有代表性的先進(jìn)的 PLC 生產(chǎn)產(chǎn)家及其主要產(chǎn)品如表所示 : 表 11先進(jìn) PLC廠家及主要產(chǎn)品 7 產(chǎn)家名稱 主要產(chǎn)品 西門子公司 SIMATIC S7400/300/200 系列 三菱 FX2N/1N/1S、 QnA 、 Q系列 歐姆龍 CPM1A/2A、 CQM1H、 C200HX/HG/HE 及 SYSMAS CJ 系列 松下 FPQ/1/2/3/E 系列 通用電氣公司 GEI、 GEⅢ、 GEV系列 羅克韋爾 (AB)公司 SLC、 MicroLogix、 CompactLogix 北京機械工業(yè)自動化研究所 MPC00l/ KB20/40 系列 PLC 控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 現(xiàn)在 ,雖然出現(xiàn)了性能更加優(yōu)越的 DCS和 FCS控制系統(tǒng) ,從長遠(yuǎn)看 ,PLC控制終將也會被先進(jìn)的 FCS 控制所取代 ,但是 ,在今后相當(dāng)長的一段時間內(nèi) ,基于以下原因 PLC 還會與DCS和 FCS 共存 : (1)現(xiàn)在企業(yè)的確正在朝著自動化、信息化、開放化的方向發(fā)展 ,但這是否就意味著 要將現(xiàn)有的控制系統(tǒng)推倒重來呢 ?答案是否定的。歐美 PLC 在網(wǎng)絡(luò)和軟件方面具有優(yōu)勢 ,而日 本 PLC 在靈活性和價位方面占優(yōu)勢。 在我國應(yīng)用的 PLC,幾乎涵蓋了世界所有的品牌 ,呈現(xiàn)八國聯(lián)軍的態(tài)勢 ,但從行業(yè)上分 ,有各自的勢力范圍。雖然我國在 PLC 生產(chǎn)方面非常弱 ,但在 PLC應(yīng)用方面 ,我國是很活躍的 ,近年來每年約新投入 10萬臺 套 PLC產(chǎn)品 ,年銷售額數(shù)十億人民幣 ,應(yīng)用的行業(yè)也很廣。在這時期 ,PLC 在處理模擬量能力、數(shù)字運算能力、人機接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高 ,PLC 逐漸進(jìn)入過程控制領(lǐng)域 ,在某些應(yīng)用上取代了在過程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的 DCS 系統(tǒng)。現(xiàn)在 ,仍常常將 PLC 簡稱 PC。 (2)隨著電子技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)生 ,PC 的功能越來越強大 ,其概念和內(nèi)涵也不斷擴展。傳統(tǒng)上 ,這些功能是通過氣動或電氣控制系統(tǒng)來實現(xiàn)的。重點是研究“感覺”功能 ,將機械手和柔性制造系統(tǒng)和柔性制造單元相結(jié)合 ,從而根本改變目前的機械制造系統(tǒng)的人工操作狀態(tài)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展 ,智能機器人將會代替人做更多的工作。 智能機器人是一種新興的技術(shù) ,對它的研究將涉及到電子技術(shù)、控制論、通訊技術(shù)、電視技術(shù)、空間機構(gòu)和仿生機械學(xué)等學(xué)科。而識別功能是通過“視覺”、“觸覺”和“聽覺”等感覺“器官”認(rèn)識對象的。 這種帶“視覺 、觸覺”反饋的 ,由計算機控制的 ,具有人的部分“智能”的機械裝置稱為“智能機器人”。因此 ,人們對機械手提出了更高的要求 ,希望使其具有“視覺”、“觸覺”等功能 ,使之對物件進(jìn)行判斷、選擇 ,能連續(xù)調(diào)節(jié)以適應(yīng)變化的條件 ,并能進(jìn)行“手、腳”協(xié)調(diào)動作。 (4)研制具有“視覺”和“觸覺”的所謂“智能機器人”對于需用人工進(jìn)行靈巧操作及需要進(jìn)行判斷的工作場合 ,工業(yè)機械手很難代替人的勞動。組合式機械手是將一些通用部件 (如手臂伸縮部件 ,升降部件、回 轉(zhuǎn)部件和腕部回轉(zhuǎn)、俯仰部份等 )根據(jù)作業(yè)的要求 ,選擇必要的能完成預(yù)定機能的單元部件 ,以機座為基礎(chǔ)進(jìn)行組合 ,配上與其相適應(yīng)的控制部分 ,即成為能完成特殊要求的機械手。因此 ,對一些特殊用途的場合 ,就需要專門設(shè)計、專門加工 ,這樣就提高了產(chǎn)品成本。因此要解決好機械 手的工作平穩(wěn)性和快速性的要求 ,除了從解決緩沖定位措施入手外 ,還應(yīng)發(fā)展?jié)M足機械手性能要求價格低廉的電液伺服閥 ,將伺服控制系統(tǒng)應(yīng)用于機械手上。 (2)提高工業(yè)機械手的工作性能 機械手工作性能的優(yōu)劣 ,決定著它能否正常地應(yīng)用于生產(chǎn)中。因熱加工作業(yè)的物件重、形狀復(fù)雜、環(huán)境溫度高等 ,給機械手的設(shè)計、制造帶來不少困難 ,這就需要解決技術(shù)上的難點 ,使機械手更好地為熱加工作業(yè)服務(wù)。 目前工業(yè)機械手的應(yīng)用逐步擴大 ,技術(shù)性能在不斷提高。 機械手的發(fā)展趨勢 機械手目前多數(shù)應(yīng)用于機床、模鍛壓力機的上下料 ,以及點輝、噴漆等作業(yè) ,它可按事先制訂的程序完成操作 ,但普通不具備傳感反饋能力 ,不能應(yīng)付外界的變化。它是機械手的重要組成部分 ,它支配著機械手按規(guī)定的程序運動 ,并記憶人們給與機械手的指令信息 (如動作順序、運動軌跡、運動速度及時間 ),同時按其控制系統(tǒng)的信息對執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出指令 ,必要時可對機械手的動作進(jìn)行監(jiān)視 ,當(dāng)動作有錯誤或發(fā)生故障時即發(fā)出報警信號。此類機械手目前還不多 ,但有發(fā)展前途。 (4)電力傳動即由特殊結(jié)構(gòu)的感應(yīng)電動機、直線電機或功率步進(jìn)電機直接驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)運動 ,因為不需要中間的 轉(zhuǎn)換機構(gòu) ,故機械結(jié)構(gòu)簡單。它的主要特點是運動準(zhǔn)確可靠、動作頻率高 ,但結(jié)構(gòu)較大 ,動作程序不可變。 (3)機械傳動即由機械傳動機構(gòu) (如凸輪、連桿、齒輪和齒條、間歇機構(gòu)等 )驅(qū)動。其主要特點是介質(zhì)來源極方便、氣動動作迅速、結(jié)構(gòu)簡單、成本低。但對密封裝置要求嚴(yán)格 ,不然有的泄漏對機械手的工作性能有很大的影響 ,且不宜在高溫、低溫下工作。 (1)液壓傳動是以油液的壓力來驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)運動。 驅(qū)動系統(tǒng) 機械手的驅(qū)動系統(tǒng)是驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)運動的傳動裝置。滾輪式行走機構(gòu)可分為有軌的或是無軌的兩種。 (4)立柱是支承手臂的部件 ,立柱也可以是手臂的一部分 ,手臂的回轉(zhuǎn)運動和升降 (或俯仰 )運動均與立柱有密切的聯(lián)系。 (2)手腕是聯(lián)接手部和手臂的部件 ,其調(diào)整或改變工件方位的作用。 (1)手部即與物件接觸的部件。 3 機械手的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 機械手主要由執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及位置檢測裝置等組成。重量輕 ,體積小 ,便于安裝。 (四 )功能強、體積 小 縱向 —— PLC 不僅可能完成各種條件控制 ,還能完成模 /數(shù)、數(shù) /模轉(zhuǎn)換并進(jìn)行數(shù)字運算 ,可以完成對模擬量的控制 。 (三 )使用簡單 采用自然語言 —— 梯形圖語言編程方式 ,編程容易 ,更改方便。監(jiān)視定時器 WTD,檢查程序循環(huán)狀態(tài) ,超出循環(huán)時間時報警 。 (二） 可靠性高、抗干擾能力強 硬件方面 :采用微電子技 術(shù) 關(guān)動作由無觸點的半導(dǎo)體電路及大規(guī)模集成電路完成 ,CPU 與輸入輸出之間 ,采用光電隔離措施 ,隔離了它們之間電的聯(lián)系。 工作原理如圖 11所示。 Programmable Logical Controller 簡稱為 PLC。因而對機械手的控制要求也越來越高 ,若用傳統(tǒng)的繼電器控制方案進(jìn)行控制 ,勢必造成系統(tǒng)元件多 ,接線繁雜、穩(wěn)定性差、故障率高 ,給工業(yè)生產(chǎn)帶來很多不便。因而 ,機械手受到各先進(jìn)工業(yè)國家的重視 ,并投入了大量的人力物力加以研究和應(yīng)用 ,尤其在高溫、高壓、粉塵、噪聲以及帶有放射性和污染性的場所 ,應(yīng)用更為廣泛。其三 ,它能操作必要的機具進(jìn)行焊 接和裝配。機械手的迅速發(fā)展是由于它具有的積極作用正日益為人們所認(rèn)識 :其一 ,它