【正文】 ┊ ┊ ┊ ┊ 線(xiàn) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ PLC 的分類(lèi) PLC 的種類(lèi)很多，其實(shí)現(xiàn)的功能、內(nèi)存容量、控制規(guī)模、外型等方面均存在較大的差異。 ( 9 ) 停電記憶功能 PLC 內(nèi)部的部分存儲(chǔ)器所使用的 RAM 設(shè)置了停電保持器件（如備用電池），以保證斷電后這部分存儲(chǔ)器中的信息不會(huì)丟失。操作人員利用編程器或監(jiān)視器可多 PLC 的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）紙 共 42 頁(yè) 第 10 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線(xiàn) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ( 7 ) 通信聯(lián)網(wǎng)功能 有些 PLC 采用通信技術(shù)，可以多臺(tái) PLC 之間的同位鏈接、 PLC 與計(jì)算機(jī)只見(jiàn)愛(ài)你的通信等。 ( 5 ) 數(shù)據(jù)處理功能 大部分 PLC 都有數(shù)據(jù)處理功能，可實(shí)現(xiàn)算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)比較、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、譯碼等操作。 （ 3）計(jì)數(shù)控制功能 PLC 為用戶(hù)提供了很多計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器到某一定值時(shí)（設(shè)定值），產(chǎn)生一個(gè)狀態(tài)信號(hào)，利用該信號(hào)實(shí)現(xiàn)某個(gè)操作的計(jì)數(shù)控制。因此 PLC 中一個(gè)邏輯位的狀態(tài)可以無(wú)限次地使用， 邏輯關(guān)系的修改變更也十分方便。 可編程控制器的基本功能和特點(diǎn) PLC 基本功能 （ 1）邏輯控制功能 邏輯最可恨功能實(shí)際上就是位處理功能，是可編程控制器的最基本的功能之一。加強(qiáng) PLC 與 PLC 之間， PLC 與計(jì)算機(jī)的聯(lián)網(wǎng)能力，為實(shí)現(xiàn)工廠(chǎng)自動(dòng)化提供必要的條件。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）紙 共 42 頁(yè) 第 9 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線(xiàn) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ （ 3） PLC 產(chǎn)品更加規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化將有利于 PLC 的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、使用和維護(hù)。 （ 2） PLC 的結(jié)構(gòu)和規(guī)模將更加兩極化 —— 更強(qiáng)大和更小巧。最大特點(diǎn)是采用清晰直觀(guān)的繼電器控制線(xiàn)路演化過(guò)來(lái)的梯形圖作為編程語(yǔ)言，梯形圖是面向控制過(guò)程，面向操作人員的語(yǔ)言。 可見(jiàn) PLC 實(shí)質(zhì)上是一種面向用戶(hù)的工業(yè)控制專(zhuān)用計(jì)算機(jī)，它與通用計(jì)算機(jī)相比有其自身的特點(diǎn)。 PLC 將在硬件上采用多 CPU 的容錯(cuò)系統(tǒng)，軟件上開(kāi)發(fā)更加高級(jí)的診斷程序，以及發(fā)展軟件的容錯(cuò)技術(shù)，增強(qiáng) PLC 的自診斷和外部故障檢測(cè)功能等。自能化模塊主要有：通信模塊、位置控制模塊、數(shù)據(jù)處理與控制模塊、數(shù) /模（ D/A）轉(zhuǎn)換模塊、 PID 控制模塊及一些自能化 I/O模塊。大量使用中斷驅(qū)動(dòng)方 式，以增加對(duì)輸入 /輸出（ I/O）的快速反應(yīng)能力。 （ 1） 進(jìn)一步加快 CPU 芯片和 24 位、 32 位、 64 位 RIST 芯片；采用新型體系結(jié)構(gòu)，工作方式使掃描和中斷并存；各種模塊自能化，部分系統(tǒng)程序用門(mén)陣烈電路固化，這樣可以使速度達(dá)到 ns 級(jí)?？梢灶A(yù)見(jiàn) PLC 將會(huì)是電氣控制裝置的主要控制元件。 目前，世界上約有 200 家 PLC 生產(chǎn)廠(chǎng)家。美國(guó)、日本、德國(guó)等一些廠(chǎng)商先后開(kāi)采用微處理器作為 PLC 的 CPU，這樣使 PLC 的功能大大的增強(qiáng)。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操 作的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬式的輸入和輸出，控制各種機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。早年的可編程控制器在功能上只能實(shí)現(xiàn)邏輯控制，因此被稱(chēng)為可編程順序邏輯控制器（ Progremmable Logy Controller） ,這時(shí)的 PLC 基本上是（硬）繼電器控制裝置的替代物，主要用于實(shí)現(xiàn)原先由繼電器完成的順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)等功能。 SIMATIC S7200 系列 PLC 是西門(mén)子公司生產(chǎn)的具有高性能價(jià)格比的小型可編程控制器，由于它具有控制能力強(qiáng)、體積小、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛的應(yīng)用。 PLC 的結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，可靠性高，抗振防潮和耐熱能力 強(qiáng)，使之易于安裝在機(jī)器設(shè)備內(nèi)部，制造出機(jī)電一體化產(chǎn)品。 PLC 的功能有： （一） 邏輯控制 （二） 定時(shí)控制 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）紙 共 42 頁(yè) 第 7 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線(xiàn) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ （三） 計(jì)數(shù)控制 （四） PID 控制 （五） 數(shù)據(jù)控制 PLC 具有數(shù)據(jù)處理能力 （六） 通信和聯(lián)網(wǎng) （七） 其它 PLC 還有許多特殊功能模塊，適用于各種特殊控制的要求，如：定位控制模塊， CRT 模塊。 設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試周期短。 使用方便。各種模塊上均有運(yùn)行和故障指示裝置，便于用戶(hù)了解運(yùn)行情況和查找故障。 PLC 的簡(jiǎn)單介紹 PLC 不需要專(zhuān)門(mén)的機(jī)房，可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運(yùn)行。 PLC 的各個(gè)部件，包括 CPU，電源， I/O 等均采用模塊化設(shè)計(jì)，由機(jī)架及電纜將各模塊連接起來(lái)，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶(hù)的需要 自行組合。為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)，它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊，等等。 有相應(yīng)的 I/O 模塊與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的器件或設(shè)備，如： 1. 按鈕 2. 行程開(kāi)關(guān) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）紙 共 42 頁(yè) 第 6 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線(xiàn) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 3. 接近開(kāi)關(guān) 4. 傳感器及變送器 5. 電磁線(xiàn)圈 6. 控制閥 直接連接。 7. 大型 PLC 還可以采用由雙 CPU 構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三 CPU 構(gòu)成表決系統(tǒng)，使可靠性能更進(jìn)一步提高。 5. 對(duì)采用的器件進(jìn)行嚴(yán)格的篩選。 3. 在 PLC 電路中設(shè)置了“看門(mén)狗”電路，能把因干擾而飛走的程序拉回來(lái)。 高可靠性 1. 所有的 I/O 接口電路均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的外電路與 PLC 內(nèi)部電路之間電氣是那個(gè)隔離，防止外部高壓的竄入。雖然繼電器控制不需要很強(qiáng)的軟、硬件支持。利用通用計(jì)算機(jī)的軟、硬件資源來(lái)支持機(jī)械手自動(dòng)控制系統(tǒng)系統(tǒng)進(jìn)行工作，具有自開(kāi)發(fā)能力，有較強(qiáng)的可視能力和數(shù)據(jù)處理能力，更適合于計(jì)算機(jī)集中控制系統(tǒng)應(yīng)用。其特點(diǎn)是單片機(jī)本身小巧、功耗低，實(shí)時(shí)控制功能強(qiáng)，但是其軟、硬件的開(kāi)發(fā)必須借助于開(kāi)發(fā)工具，系統(tǒng)調(diào)試?yán)щy，不具有自開(kāi)發(fā)能力。 控制系統(tǒng)的選擇 從滿(mǎn)足機(jī)械手自動(dòng)控制系統(tǒng)的安全性、擴(kuò)展性、可靠性和穩(wěn)定性方面考慮，目前常見(jiàn)的機(jī)械自動(dòng)控制系統(tǒng)，主要有單片機(jī)控制、 PLC 控制、工業(yè)控制 計(jì)算機(jī)集中控制以及繼電器控制等類(lèi)型。到 1995 年，全世界約有 50%的汽車(chē)由機(jī)械手裝配。 手的抓力大小可通過(guò)裝在手指內(nèi)側(cè)的壓力敏感元件來(lái)控制，達(dá)到自動(dòng)調(diào)整握力的大小。 觸覺(jué)功能即在機(jī)械手上安裝有觸覺(jué)反饋控制裝置。 視覺(jué)功能即在機(jī)械手上安裝有電視照相機(jī)和光學(xué)測(cè)距儀（即距離傳感器）以及衛(wèi)星計(jì)算機(jī)。為此，國(guó)外機(jī)械手的發(fā)展趨勢(shì)是大力研制具有某些智能的機(jī)械手，使其擁有一定的傳感能力，能反饋外界條件的變化，做出相應(yīng)的變更。目前主要用于機(jī)床、模鍛壓力機(jī)的上下料，以及點(diǎn)焊、噴漆等作業(yè)中，它可按照事先制定的作業(yè)程序完成規(guī)定的操作，但是還不具備任何傳感反饋能力，不能應(yīng)付外界的變化。此外還應(yīng)大力研究伺服型、記憶再現(xiàn)型，以及具有觸覺(jué)、視覺(jué)等性能地機(jī)械手，并考慮于計(jì)算機(jī)聯(lián)用，逐步成為整個(gè)機(jī)械制造系統(tǒng)中的一個(gè)基本單元。既便于設(shè)計(jì)制造，又便于改換工作，擴(kuò)大了應(yīng)用的范圍。在應(yīng)用專(zhuān)用機(jī)械手的同時(shí)，相應(yīng)地發(fā)展通用機(jī)械手，有條件的還要研制示教式機(jī)械手、計(jì)算機(jī)控制機(jī)械手和組合式機(jī)械手等。 機(jī)械手的發(fā)展趨勢(shì) 目前國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)械于主要用于機(jī)床加工、鑄鍛、熱處理等方面，數(shù)量、品種、性能方面都不能滿(mǎn)足工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的需要。因此，在自動(dòng)化機(jī)床和綜合加工自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)上，目前幾乎都設(shè)有機(jī)械手，以減少人力和更準(zhǔn)確地控制生產(chǎn)的節(jié)拍，便于有節(jié)奏地進(jìn)行生產(chǎn)。在一些動(dòng)作簡(jiǎn)單但又重復(fù)作業(yè)的操作中，以機(jī)械手代替人手進(jìn)行工作，可以避免由于操作疲勞或疏忽而造成的人身事故。 ( 2 ) 可以改善勞動(dòng)條件、避免人身事故在高溫、高壓、低溫、低壓、有灰塵、噪聲、臭味、有放射性或有其它毒性污染以及工作空間狹窄等場(chǎng)合中，用人手直接操作是有危險(xiǎn)或根本不可能的。隨我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)的飛躍發(fā)展，自動(dòng)化程度的迅速提高，實(shí)現(xiàn)工件的裝卸，轉(zhuǎn)向，輸送或分揀流程越來(lái)越節(jié)約勞動(dòng) 力，可見(jiàn)機(jī)械手的大力發(fā)展有著很重要的意義。 在工資水平較低的中國(guó)，分揀行業(yè)盡管仍屬于勞動(dòng)密集型，機(jī)械手的使用已經(jīng)越來(lái)越普及，那些電子和汽車(chē)業(yè)的奧美跨國(guó)公司很早就在它們?cè)O(shè)在中國(guó)的工廠(chǎng)中引進(jìn)了自動(dòng)化生產(chǎn)。 機(jī)械手技術(shù)涉及到力學(xué)，機(jī)械學(xué)，電氣液壓技術(shù)，自動(dòng)控制技術(shù)，傳感器技術(shù)計(jì)算機(jī)技術(shù)等科學(xué)領(lǐng)域，是一門(mén)跨學(xué)科綜合技術(shù)。保證了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，降低了維修率。容易車(chē)體震動(dòng)干擾，而存在可靠性差，故障多，維修困難等問(wèn)題。機(jī)械手作業(yè)的準(zhǔn)確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在全國(guó)經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景，隨著工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展，出現(xiàn)了數(shù)控加工中心，它在減輕工人 的勞動(dòng)強(qiáng)度的同時(shí)，大大提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，但是數(shù)控加工中心加工中常見(jiàn)的上下料工序，通常乃采用人工操作或傳統(tǒng)繼電器控制的半自動(dòng)化裝置。它的特點(diǎn)是可通過(guò)編程來(lái)完成各種預(yù)期的作業(yè)任務(wù)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器的優(yōu)點(diǎn)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）紙 共 42 頁(yè) 第 2 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線(xiàn) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 第 1 章 概述 選題背景 機(jī)械手是近幾十年發(fā)展起來(lái)的一種高科技自動(dòng)化的生產(chǎn)設(shè)備。有些操作裝置需要由人直接操縱，如 用于原子能部門(mén)操持危險(xiǎn)物品的主從式操作手也常稱(chēng)為機(jī)械手。 機(jī)械手的種類(lèi)，按驅(qū)動(dòng)方式可分為液壓式、氣動(dòng)式、電動(dòng)式、機(jī)械式機(jī)械手；按適用范圍可分為專(zhuān)用機(jī)械手和通用機(jī)械手兩種；按運(yùn)動(dòng)軌跡控制方式可分為點(diǎn)位控制和連續(xù)軌跡控制機(jī)械手等。自由 度越多，機(jī)械手的靈活性越大，通用性越廣，其結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜。為 了抓取空間中任意位置和方位的物體，需有 6 個(gè)自由度。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使手部完成各種轉(zhuǎn)動(dòng)（擺動(dòng)）、移動(dòng)或復(fù)合運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動(dòng)作，改變被抓持物件的位置和姿勢(shì)。 機(jī)械手主要由手部、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)三大部分組成。本篇介紹的是用于物件裝卸的機(jī)械手的設(shè)計(jì)，屬圓柱坐標(biāo)式機(jī)械手。它特別是在高溫、高壓、多粉塵、易燃、易爆、放射性等惡劣環(huán)境中，以及笨重、單調(diào)、頻繁的操作中代替人作業(yè)，因此獲得日益廣泛的應(yīng)用。 The electrical machinery drives the hand fingernail and the chassis revolve。 [關(guān)鍵字 ] 機(jī)械手 可編程控制器 PLC 位置控制 步進(jìn)電機(jī) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）紙 II ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊