【正文】 　　20世紀(jì)90年代,計(jì)算機(jī)技術(shù)等的突出成就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。各種網(wǎng)絡(luò)將全球經(jīng)濟(jì)、生產(chǎn)連成一片,企業(yè)間的競爭也將全球化。由于網(wǎng)絡(luò)的普及,基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾,而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品。因此,機(jī)電一體化產(chǎn)品無疑將朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。國外稱其為微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS),泛指幾何尺寸不超過1cm3的機(jī)電一體化產(chǎn)品,并向微米、納米級(jí)發(fā)展。微機(jī)電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機(jī)械技術(shù)。　　工業(yè)的發(fā)達(dá)給人們生活帶來巨大變化。另一方面,資源減少,生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重污染。綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲下應(yīng)運(yùn)而生,綠色化是時(shí)代的趨勢。設(shè)計(jì)綠色的機(jī)電一體化產(chǎn)品,具有遠(yuǎn)大的發(fā)展前景?！　∠到y(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)一步采用開放式和模式化的總線結(jié)構(gòu)。表現(xiàn)之二是通信功能的大大加強(qiáng)。未來的機(jī)電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系,機(jī)電一體化的人格化有兩層含義:一層是如何賦予機(jī)電一體化產(chǎn)品人的智能、情感、人性等等,顯得越來越重要,特別是對家用機(jī)器人,其高層境界就是人機(jī)一體化。事實(shí)上,許多機(jī)電一體化產(chǎn)品都是受動(dòng)物的啟發(fā)而研制出來的。當(dāng)然,與機(jī)電一體化相關(guān)的技術(shù)還有很多,并且隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,各種技術(shù)相互融合的趨勢將越來越明顯,機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展前景也將越來越光明。 手繪原理圖 保證電路性能指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)；滿足結(jié)構(gòu)工藝的要求；有利于設(shè)備的裝備與維修（圖見附錄1） Protel繪制原理圖生成PCB一般PCB基本設(shè)計(jì)流程如下：前期準(zhǔn)備PCB結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)PCB布局布線布線優(yōu)化和絲印網(wǎng)絡(luò)和DRC檢查和結(jié)構(gòu)檢查制版。這包括準(zhǔn)備元件庫和原理圖。元件庫可以用peotel 自帶的庫，但一般情況下很難找到合適的，最好是自己根據(jù)所選器件的標(biāo)準(zhǔn)尺寸資料自己做元件庫。PCB的元件庫要求較高，它直接影響板子的安裝；SCH的元件庫要求相對比較松，只要注意定義好管腳屬性和與PCB元件的對應(yīng)關(guān)系就行。這一步根據(jù)已經(jīng)確定的電路板尺寸和各項(xiàng)機(jī)械定位，在PCB 設(shè)計(jì)環(huán)境下繪制PCB板面，并按定位要求放置所需的接插件、按鍵/開關(guān)、螺絲孔、裝配孔等等。三：PCB布局。這時(shí)如果前面講到的準(zhǔn)備工作都做好的話，就可以在原理圖上生成網(wǎng)絡(luò)表（DesignCreate Netlist），之后在PCB圖上導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表（DesignLoad Nets）。然后就可以對器件布局了。這個(gè)步驟關(guān)系到板子整體形象和下一步布線的難易程度，所以一點(diǎn)要花大力氣去考慮。四：布線。這將直接影響著PCB板的性能好壞。如果線路都沒布通，搞得到處是飛線，那將是一塊不合格的板子，可以說還沒入門。這是衡量一塊印刷電路板是否合格的標(biāo)準(zhǔn)。接著是美觀。這樣給測試和維修帶來極大的不便。這些都要在保證電器性能和滿足其他個(gè)別要求的情況下實(shí)現(xiàn)，否則就是舍本逐末了。“沒有最好的，只有更好的”！不管你怎么挖空心思的去設(shè)計(jì)，等你畫完之后，再去看一看，還是會(huì)覺得很多地方可以修改的。感覺沒什么地方需要修改之后，就可以鋪銅了（Placepolygon Plane）。對于絲印，要注意不能被器件擋住或被過孔和焊盤去掉。六：網(wǎng)絡(luò)和DRC檢查和結(jié)構(gòu)檢查。最后需進(jìn)一步對PCB的機(jī)械安裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢查和確認(rèn)。在此之前，最好還要有一個(gè)審核的過程。所以設(shè)計(jì)時(shí)要極其細(xì)心，充分考慮各方面的因數(shù)（比如說便于維修和檢查這一項(xiàng)很多人就不去考慮），精益求精，就一定能設(shè)計(jì)出一個(gè)好板子。原理圖的繪制可根據(jù)以下步驟進(jìn)行：（1）打開Protel 99SE 軟件（2）新建文件 點(diǎn)擊New新建文件（3）選擇路徑并命名選擇路徑并命名（4）新建原理圖文件新建原理圖文件（5）添加元件庫添加元件庫（6）添加元件添加元件（7）通過添加元件和連接導(dǎo)線通過添加元件和連接導(dǎo)線 網(wǎng)絡(luò)表的生成 點(diǎn)擊Design→Create Netlist→OK 這樣就生成了網(wǎng)絡(luò)表生成網(wǎng)絡(luò)表 網(wǎng)絡(luò)表 PCB的設(shè)計(jì)(1) 通過向?qū)蒔CB板子 通過向?qū)? （2）向?qū)гO(shè)置完成后，點(diǎn)擊Design→Load Nets→Browse添加網(wǎng)絡(luò)表 （3）如果沒有錯(cuò)誤就可以生成PCB，擊Execute按鈕。 排列元器件（5）進(jìn)行布線 生成完成PCB繪制3 機(jī)床電路連接與調(diào)試我們要通過機(jī)床電路的實(shí)訓(xùn)進(jìn)一步熟悉機(jī)床控制電路的基本環(huán)節(jié)，學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)和安裝簡單的機(jī)床電氣控制系統(tǒng)， 三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制線路三相異步電機(jī)可逆運(yùn)轉(zhuǎn)（正反轉(zhuǎn)）控制電路圖 三相異步電動(dòng)機(jī)的簡介與單相異步電動(dòng)機(jī)相比，三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行性能好，并可節(jié)省各種材料?；\式轉(zhuǎn)子的異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、重量輕、價(jià)格便宜，得到了廣泛的應(yīng)用，其主要缺點(diǎn)是調(diào)速困難。調(diào)節(jié)變阻器電阻可以改善電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)性能和調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。由于旋轉(zhuǎn)磁場以n1轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體開始時(shí)是靜止的，故轉(zhuǎn)子導(dǎo)體將切割定子旋轉(zhuǎn)磁場而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢（感應(yīng)電動(dòng)勢的方向用右手定則判定）。轉(zhuǎn)子的載流導(dǎo)體在定子磁場中受到電磁力的作用（力的方向用左手定則判定）。通過上述分析可以總結(jié)出電動(dòng)機(jī)工作原理為：當(dāng)電動(dòng)機(jī)的三相定子繞組（各相差120度電角度），通入三相對稱交流電后，將產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場，該旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子繞組，從而在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電流（轉(zhuǎn)子繞組是閉合通路），載流的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體在定子旋轉(zhuǎn)磁場作用下將產(chǎn)生電磁力，從而在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上形成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，并且電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向與旋轉(zhuǎn)磁場方向相同。它的種類很多，有空氣阻尼型、電動(dòng)型和電子型和其他型等 時(shí)間繼電器的工作過程在交流電路中常采用空氣阻尼型時(shí)間繼電器 ,它是利用空氣通過小孔節(jié)流的原理來獲得延時(shí)動(dòng)作的。 　　時(shí)間繼電器可分為通電延時(shí)型和斷電延時(shí)型兩種類型。 　　當(dāng)線圈通電（電壓規(guī)格有ac380v、ac220v或dc220v、dc24v等）時(shí)，銜鐵及托板被鐵心吸引而瞬時(shí)下移，使瞬時(shí)動(dòng)作觸點(diǎn)接通或斷開。經(jīng)過一定時(shí)間，活塞桿下降到一定位置，便通過杠桿推動(dòng)延時(shí)觸點(diǎn)動(dòng)作，使動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開，動(dòng)合觸點(diǎn)閉合。延時(shí)時(shí)間的長短可以用螺釘調(diào)節(jié)空氣室進(jìn)氣孔的大小來改變?？諝饨?jīng)出氣孔被迅速排出。這一線路的設(shè)計(jì)思想仍是按時(shí)間原則控制起動(dòng)過程。而在其起動(dòng)后期則按預(yù)先整定的時(shí)間換接成三角形接法，每相繞組承受的電壓為電源的線電壓（380V），電動(dòng)機(jī)進(jìn)入正常運(yùn)行。 星形三角形的注意事項(xiàng)電機(jī)的額定電壓為380V的才能星形—三角形； 最好在主回路中用空開，因?yàn)樾切闻c三角形運(yùn)行時(shí)可能方向不一致。FluidSIM軟件既可以與Festo Didactic GmbHamp。FluidSIM仿真軟件的特點(diǎn)(1)專業(yè)的繪圖功能FluidSIM軟件的CAI功能是和回路的仿真功能緊密聯(lián)系在一起，這是一般通用的計(jì)算機(jī)輔助繪圖軟件如AutoCAD等不具備的，該類通用軟件繪制專業(yè)圖形時(shí)往往效率不高。在繪圖室可把圖庫中的元件直接拖到制圖區(qū)生成該元件的原理圖，各種元件接口間回路的鏈接，只需在兩個(gè)連接點(diǎn)之間按住鼠標(biāo)左鍵移動(dòng)，即可生成所需的回路。(2)系統(tǒng)的仿真功能FluidSIM軟件可以對繪制好的回路進(jìn)行仿真，通過強(qiáng)大的仿真功能可以實(shí)現(xiàn)顯示和控制回路的動(dòng)作，因此可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)涉及中存在的錯(cuò)誤，幫助我們涉及出結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、效率較高的最優(yōu)回路。另外該軟件在方針是還可顯示回路中關(guān)鍵元件的狀態(tài)量如液壓缸活塞桿的位置、換向閥的位置、壓力表的壓力、流量計(jì)的流量。(3)綜合演示功能FluidSIM軟件包含了豐富的教學(xué)資料，提供了各種液壓電氣元件的符號(hào)、實(shí)物圖片、工作原理剖視圖和詳細(xì)的功能描述。該軟件還具有多個(gè)教學(xué)影片，講授了重要液壓電氣回路和液壓電氣元件的使用方法及應(yīng)用場合，有利與我們對液壓電氣技術(shù)的理解和掌握[9]。基本換向原理圖基本換向?qū)嵨飯D 用行程閥的雙作用氣缸的自動(dòng)往復(fù)氣動(dòng)回路的連接與調(diào)試原理圖調(diào)試圖 氣動(dòng)鉆床回路的設(shè)計(jì)、連接與調(diào)試氣動(dòng)鉆床的簡圖氣動(dòng)鉆床的工作過程信號(hào)—?jiǎng)幼鲌D 氣動(dòng)鉆床是一種采用氣動(dòng)鉆削頭完成（主軸旋轉(zhuǎn)）、再由氣動(dòng)滑臺(tái)提供進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的鉆床。這個(gè)系統(tǒng)有三個(gè)氣缸，分別為：送料缸A、夾緊缸B和鉆削缸C。信號(hào)—?jiǎng)幼鲌D（X/D圖）邏輯原理圖根據(jù)圖2中執(zhí)行信號(hào)的邏輯表達(dá)式繪出邏輯原理圖，如圖3所示調(diào)試圖實(shí)物圖、連接與調(diào)試氣動(dòng)機(jī)械手一個(gè)動(dòng)作循環(huán)過程：上升→左行→下降→夾緊→上升→右行→ 下降→松開氣動(dòng)機(jī)械手組成：水平缸、夾緊缸、垂直缸調(diào)試圖5 自動(dòng)線MPS MPS功能我們本次實(shí)訓(xùn)的自動(dòng)線MPS是企業(yè)里的自動(dòng)線的縮小版。 MPS系統(tǒng)技術(shù)構(gòu)成與控制方式機(jī)械本體系統(tǒng)：它是自動(dòng)化設(shè)備及生產(chǎn)線的機(jī)械主體結(jié)構(gòu)和各功能系統(tǒng)的支撐部件。檢測傳感系統(tǒng)：獲取信息，對信號(hào)進(jìn)行放大、變換、顯示和記錄等。信號(hào)處理和控制系統(tǒng)：自動(dòng)控制系統(tǒng)將檢測系統(tǒng)送來的信號(hào)進(jìn)行綜合處理或運(yùn)算，并與預(yù)先輸入的系統(tǒng)優(yōu)化指標(biāo)進(jìn)行比較，經(jīng)過分析和判斷后，發(fā)出執(zhí)行命令，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作。本系統(tǒng)執(zhí)行部分有：普通直流電動(dòng)機(jī)、直流伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、電磁閥、接觸器、指示燈等。本系統(tǒng)的動(dòng)力源為電力源和氣壓源。 （2） 自動(dòng)推料單元：采用直線氣缸完成推料動(dòng)作，將工件由料倉送到傳送帶。（4）原料檢測單元：包含攔截定位裝置與檢測系統(tǒng)，完成工件檢測與顏色辨別的光電傳感器。（6）報(bào)警蜂鳴裝置：區(qū)分不同顏色工件。（2）FX2N485BD模塊及通訊電纜：完成整個(gè)MPS系統(tǒng)聯(lián)機(jī)工作。（4）按鈕控制面板如圖n 氣動(dòng)元件? 氣源：氣源裝置通常包括空氣壓縮機(jī)、儲(chǔ)存裝置、冷卻裝置、凈化裝置等。實(shí)訓(xùn)裝置中將一體式壓縮機(jī)將壓縮空氣送到裝置上，裝置上通過一個(gè)氣動(dòng)三聯(lián)件調(diào)整壓力和進(jìn)一步凈化壓縮空氣，供設(shè)備使用。氣源三聯(lián)件，包含過濾器、減壓閥和油霧器。二位五通換向閥；換向閥是利用閥芯的位置變動(dòng)，改變閥體上各通口的通斷狀態(tài)，從而控制油路（或氣路）連通、斷開或改變介質(zhì)的流動(dòng)方向。本站的一個(gè)兩位五通雙電控電磁閥，用于驅(qū)動(dòng)推出氣缸控制；一個(gè)兩位五通單電控電磁閥，用于驅(qū)動(dòng)擋缸控制。n 檢測元件 行程開關(guān)：一種無源開關(guān)，其工作不需要電源，但必須依靠外力，即在外力作用下使觸點(diǎn)發(fā)生變化，因此，這一類開關(guān)一般都是接觸式的。但需要外力作用，觸點(diǎn)損耗大，壽命短。能檢測金屬物體，但有效檢測距離非常近。相同金屬的表面情況不一樣，有效距離也不同。能檢測固、液體物體，有效距離較電感式遠(yuǎn)。 干簧管式 ：又稱舌簧管開關(guān)，利用電磁力對電極吸引原理制成的非接觸式開關(guān)元件。光電開關(guān)：投光器發(fā)出的光線被物體阻斷或反射，受光器根據(jù)是否能接受到光來判斷是否有物體。光纖式的光電開關(guān)具有安裝靈活，適宜復(fù)雜環(huán)境的優(yōu)點(diǎn)。有反射、對射兩大類。反射鏡通常使用三角棱鏡，它對安裝角度的變化不太敏感，有的還采用偏光鏡，它能將光源發(fā)出的光轉(zhuǎn)變成偏振光（波動(dòng)方向嚴(yán)格一致的光）反射回去，提高抗干擾能力。n I/O元件地址分配 輸入作用輸出作用X0檢測有無工件SQ0Y0電機(jī)KMX1顏色判定SQ1Y1蜂鳴器HAX2傳送帶末端有無工件SQ2Y2報(bào)警燈HL1X3氣缸1縮回到位SQ3Y3氣缸1伸出YA1X4氣缸1伸出到位SQ4Y4氣缸2伸出YA2X5氣缸2縮回到位SQ5Y5氣缸2縮回YA3X6氣缸2伸出到位SQ6Y10 開始燈HL10X10開始SB1Y11復(fù)位燈HL11X11復(fù)位SB2X12特殊功能按鈕SB3X13自動(dòng)/手動(dòng)SA4X14單站/聯(lián)網(wǎng)SA5常用方法為采用步進(jìn)梯形指令編程，或采用起、保、停法編程、或采用移位指令編程。 程序的設(shè)計(jì)與編寫梯形圖 指令表 程序的調(diào)試1．PLC與計(jì)算機(jī)的通訊連接與設(shè)置將PC機(jī)與PLC按正確方式連接，并設(shè)置通訊端口與通訊參數(shù)；2．程序的編輯、上傳、下載（1）將PLC的工作狀態(tài)開關(guān)放在“PROG”處。（3）完成程序的輸入與編輯；（4）程序的上傳或下載3．調(diào)試過程氣動(dòng)回路操作遵守氣動(dòng)安全操作規(guī)范情況下，打開氣源后，手動(dòng)強(qiáng)制驅(qū)動(dòng)電磁閥，即依次按下各換向閥的手動(dòng)按鈕，確認(rèn)各氣缸動(dòng)作符合要求，若不符合，作相應(yīng)的調(diào)整。 整體調(diào)試（1）將PLC的工作狀態(tài)開關(guān)放在“RUN”處，程序切換至監(jiān)控狀態(tài)；（2）解除急停按鈕，按下上電按鈕，上電按鈕指示燈亮，復(fù)位燈閃爍，按下復(fù)位按鈕，系統(tǒng)復(fù)位 ……，按任務(wù)一的流程操作相應(yīng)按鈕，觀察系統(tǒng)能否按要求正常動(dòng)作，若出現(xiàn)問題，檢查程序監(jiān)控狀態(tài)及工作站的元件運(yùn)行狀態(tài)是否吻合，根據(jù)實(shí)際情況分析、判斷問題的原因，并作相應(yīng)的調(diào)整。 （2）氣動(dòng)直線伸縮機(jī)構(gòu)：采用直線氣缸完成水平方向和垂直方向機(jī)械手伸縮定位。n 檢測部分（1）Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)定位開關(guān)：電感式接近開關(guān)，確定Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)位置。（3） Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)方向限位開關(guān)：Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)限位。（2）FX2N485BD模塊及通訊電纜：完成整個(gè)MPS系統(tǒng)聯(lián)機(jī)工作。（4）按鈕控制面板如圖n 氣動(dòng)元件? 氣源：氣源裝置通常包括空氣壓縮機(jī)、儲(chǔ)存裝置、冷卻裝置、凈化裝置等。實(shí)訓(xùn)裝置中將一體式壓縮機(jī)將壓縮空氣送到裝置上，裝置上通過一個(gè)氣動(dòng)三聯(lián)件調(diào)整壓力和進(jìn)一步凈化壓縮空氣，供設(shè)備使用。氣源三聯(lián)件，包含過濾器、減壓閥和油霧器。二位五通換向閥；換向閥是利用閥芯的位置變動(dòng)，改變閥體上各通口的通斷狀態(tài)，從而控制油路（或氣路）連通、斷開或改變介質(zhì)的流動(dòng)方向。本站的二個(gè)兩位五通雙電控電磁閥，用于驅(qū)動(dòng)水平缸的伸出與縮回，及夾抓缸的夾緊與放松；一個(gè)兩位五通單電控電磁閥，用于驅(qū)動(dòng)升降缸控制。檢測元件常用傳感器：