【正文】 決的問題，希望廣大老師、同學(xué)能夠給予批評指正并予以解決。按用途可以分為傳力螺旋、傳導(dǎo)螺旋和調(diào)整螺旋三種類型。2. 滑動螺旋機構(gòu) 螺旋副內(nèi)為滑動摩擦的的螺旋機構(gòu)，稱為滑動螺旋機構(gòu)?；瑒勇菪龣C構(gòu)由螺母和螺桿組成。（1） ．由螺母和螺桿組成的滑動螺旋機構(gòu)，螺母與機架固聯(lián)，螺桿轉(zhuǎn)動并移動（如圖 11b 所示） ，這種螺旋機構(gòu)以傳遞動力為主，故又稱傳力螺旋機構(gòu)。（2） ．由螺母、螺桿和機架組成的滑動螺旋機構(gòu)，如圖 11a 所示，螺桿轉(zhuǎn)動，螺母移動，這種螺旋機構(gòu)以傳遞運動為主，故又稱為傳導(dǎo)螺旋機構(gòu)。這種傳動形式結(jié)構(gòu)緊湊，剛度較大，傳動效率高，精度高。其機構(gòu)特點是在螺桿和螺母之間設(shè)有封閉循環(huán)滾道，并在其間放如剛球，當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)動時，剛球沿螺旋滾道滾動并帶動螺母作直線運動。 滾珠始終在循環(huán)過程中始終與螺桿保持接觸的循環(huán)叫內(nèi)循環(huán)。外循環(huán)螺母只需設(shè)置一個反向器，當(dāng)滾珠進入反向器時，就被阻止而轉(zhuǎn)彎，從返回通道回到滾道的另一端，形成一個循環(huán)回路。滾動螺旋機構(gòu)摩擦阻力小，動作靈敏度高，傳動效 率高，可達 90%以上。 圖 12 1．2 機械手夾持器和機座的結(jié)構(gòu)1．機械手夾持器機械手的機械夾持器多為雙指手抓式，按其手抓的運動方式可分為平移型和回轉(zhuǎn)型。按驅(qū)動方式可以電動、液壓和氣動三種。對平移型夾持器，工件直徑的變化不影響其軸心的位置。所以當(dāng)設(shè)計機械手夾持器的時候，在滿足工件的定位精度要求的條件下，盡可能的采用結(jié)構(gòu)比較簡單回轉(zhuǎn)型夾持器。如右圖所示，裝在桿上端的滾子3 和楔塊之間為滾動接觸。當(dāng)楔塊后移時，靠彈簧的拉力使手指松開。2．機座機座是機械手的支撐部件，機座承受機械手的全部重量和工作載荷，所以機座應(yīng)有足夠的強度、剛度和承載能力。如圖 13 所示，機械手采用普通軸承作為支撐元件的機座支撐結(jié)構(gòu)。圖中電動機 3 經(jīng)減速器主動小齒輪 中間齒輪 大齒輪 7 驅(qū)動絲桿 2 旋轉(zhuǎn)，從而驅(qū)動升降臺上下運動。第二章可編程控制 PLC 2．1 PLC 簡介自二十世紀(jì)六十年代美國推出可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）取代傳統(tǒng)繼電器控制裝置以來，PLC 得到了快速發(fā)展，在世界各地得到了廣泛應(yīng)用。隨著計算機技術(shù)、信號處理技術(shù)、控制技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展和用戶需求的不斷提高，PLC 在開關(guān)量處理的基礎(chǔ)上增加了模擬量處理和運動控制等功能。作為離散控的制的首選產(chǎn)品，PLC 在二十世紀(jì)八十年代至九十年代得到了迅速發(fā)展，世界范圍內(nèi)的 PLC 年增長率保持為 20%～30%。但是，在中國等發(fā)展中國家 PLC 的增長十分迅速。 　　 PLC 是由摸仿原繼電器控制原理發(fā)展起來的，二十世紀(jì)七十年代的PLC 只有開關(guān)量邏輯控制，首先應(yīng)用的是汽車制造行業(yè)。用戶編制的控制程序表達了生產(chǎn)過程的工藝要求，并事先存入 PLC 的用戶程序存儲器中。PLC 的 CPU 內(nèi)有指示程序步存儲地址的程序計數(shù)器，在程序運行過程中，每執(zhí)行一步該計數(shù)器自動加 1，程序從起始步（步序號為零）起依次執(zhí)行到最終步（通常為 END 指令） ，然后再返回起始步循環(huán)運算。不同型號的 PLC，循環(huán)掃描周期在 1 微秒到幾十微秒之間。它把所有的輸入都當(dāng)成開關(guān)量來處理，16 位（也有 32 位的）為一個模擬量。把計算結(jié)果送給 PLC 的控制器。PLC 沒有專用操作站，它用的軟件和硬件都是通用的，所以維護成本比 DCS 要低很多。如果被控對象主要是設(shè)備連鎖、回路很少，采用 PLC 較為合適。 近 10 年來，隨著 PLC 價格的不斷降低和用戶需求的不斷擴大，越來越多的中小設(shè)備開始采用 PLC 進行控制，PLC 在我國的應(yīng)用增長十分迅速。 通用 PLC 應(yīng)用于專用設(shè)備時可以認為它就是一個嵌入式控制器，但 PLC 相對一般嵌入式控制器而方具有更高的可靠性和更好的穩(wěn)定性。如圖 所示， PLC 硬件的基本結(jié)構(gòu)圖所示：編 程 器中央處理單元（CPU）輸入電路輸出電路系統(tǒng)程序存儲區(qū) 用戶程序存儲區(qū)電源圖 21 PLC 硬件的基本結(jié)構(gòu)圖（1）中央處理單元（CPU）中央處理單元（CPU）是 PLC 的控制中樞。當(dāng) PLC 投入運行時，首先它以掃描的方式接受現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入 I/O 映象區(qū), 然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算術(shù)運算等任務(wù)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢以后，最后將 I/O 映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運行，直到停止運行為止。才能構(gòu)成一臺完整的PLC。存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器。A. 系統(tǒng)程序存儲區(qū)在系統(tǒng)程序存儲區(qū)中存放著相當(dāng)于計算機操作系統(tǒng)的系統(tǒng)程序。由制造廠商將其固化在 EPROM 中，用戶不能夠直接存取。B. 系統(tǒng) RAM 存儲區(qū)系統(tǒng) RAM 存儲區(qū)包括 I/O 映象區(qū)以及各類軟設(shè)備（例如：邏輯線圈、數(shù)據(jù)寄存器、計時器、計數(shù)器、變址寄存器、累加器等）存儲區(qū)。因此，它需要有一定數(shù)量的存儲單元（RAM）以供存放 I/O 的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，這些存儲單元稱作 I/O 映象區(qū)。因此，整個 I/O 映象區(qū)可看作由開關(guān)量的I/O 映象區(qū)和模擬量的 I/O 映象區(qū)兩部分組成。該存儲區(qū)又分為具有失電保持的存儲區(qū)域和無失電保持的存儲區(qū)域，前者在PLC 斷電時，由內(nèi)部的鋰電子供電。C．用戶程序存儲區(qū) 用戶程序存儲區(qū)存放用戶編制的用戶程序。不過對于新型的 PLC，其存儲容量可根據(jù)用戶的需要而改變。模擬量：按信號類型分，有電流型（420mA,020mA） 、電壓型（010V,05V,1010V）等，按精度分，有 12bit,14bit,16bit 等?！　“?I/O 點數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量，I/O 模塊可多可少，但其最大數(shù)受CPU 所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或機架槽數(shù)限制。無論是小型的 PLC，還是中、大型的 PLC，其電源的性能都是一樣的，均能對 PLC 內(nèi)部的所有器件提供一個穩(wěn)定可靠的直流電源。可編程序控制器一般使用 220V 交流電源。某些可編程序控制器可以為輸入電路和少量的外部電子檢測裝置（如接近開關(guān)）提供 24V 直流電源?？删幊绦蚩刂破魇菑睦^電器控制系統(tǒng)發(fā)展而來的，它的梯形圖程序與繼電器系統(tǒng)電路圖相似，梯形圖中的某些編程元件也沿用了繼電器這一名稱，如輸入、輸出繼電器等。2．3 PLC 的工作原理可編程序控制器有兩種基本的工作狀態(tài)，即運行（RUN）狀態(tài)與停止（STOP）狀態(tài)。為了使可編程序控制器的輸出及時地響應(yīng)隨時可能變化的輸入信號，用戶程序不是只執(zhí)行一次，而是反復(fù)不斷地重復(fù)執(zhí)行，直至可編程序控制器停機 或切換到 STOP 工作狀態(tài)?？删幊绦蚩刂破鞯倪@種周而復(fù)始的循環(huán)工作方式稱為掃描工作方式。在內(nèi)部處理聯(lián)合階段。 在通信服務(wù)階段，可編程序控制器與別的帶微處理器的智能裝置通信，響應(yīng)編程器鍵入的命令，更新編程器的顯示內(nèi)容?？删幊绦蚩刂破鹛幱冢≧UN）狀態(tài)時，還要完成另外 3 個階段的操作?？删幊绦蚩刂破魈菪螆D中別的編程元件也有對應(yīng)的映像存儲區(qū)，它們統(tǒng)稱為元件映像寄存器。外接的輸入觸點電路接通時，對應(yīng)的輸入映像寄存器為“1”狀態(tài)，梯形圖中對應(yīng)的輸入繼電器的常開觸點接通，常閉觸點斷開。在程序執(zhí)行階段，即使外部輸入信號的狀態(tài)發(fā)生了變化，輸入映像寄存器的狀態(tài) 也不會隨之而變，輸入信號變化了的狀態(tài)只能在下一個掃描周期的輸入處理階段被讀入。在沒有跳轉(zhuǎn)指令時，CPU 從第一條指令開始，逐條順序的執(zhí)行用戶程序，直到用戶程序結(jié)束之處。在輸出處理階段，CPU 將輸出映像寄存器的 0/1 狀態(tài)傳送到輸出鎖存器。信號經(jīng)輸出模塊隔離 和功率放大后，繼電器型輸出模塊中對應(yīng)的硬件繼電器的線圈通電，其常開觸點閉合，使外部負載通電工作。某一編程元件對應(yīng)的映像寄存器為“1”狀態(tài)時，稱該編程元件為 ON，映像寄存器為“0”狀態(tài)時，稱該編程元件為 OFF。指令執(zhí)行所需的時間與用戶程序的長短、指令的種類和 CPU 執(zhí)行指令的速度有很大的關(guān)系。不過嚴(yán)格地來說掃描周期還包括自診斷、通信等。第(N1)個掃描周期輸出刷新第(N+1)個掃描周期輸入采樣第 N 個掃描周期輸入采樣 輸出刷新用戶程序執(zhí)行圖 PLC 的掃描運行方式（1）輸入采樣階段在輸入采樣階段，PLC 以掃描方式依次讀入所有的數(shù)據(jù)和狀態(tài)它們存入 I/O 映象區(qū)的相應(yīng)單元內(nèi)。在這兩個階段中，即使輸入數(shù)據(jù)和狀態(tài)發(fā)生變化 I/O 映象區(qū)的相應(yīng)單元的數(shù)據(jù)和狀態(tài)也不會改變。（2）用戶程序執(zhí)行階段在用戶程序執(zhí)行階段，PLC 的 CPU 總是由上而下，從左到右的順序依次的掃描梯形圖?；蛘叽_定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。（3）輸出刷新階段在輸出刷新階段，CPU 按照 I/O 映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的數(shù)據(jù)和狀態(tài)刷新所有的數(shù)據(jù)鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動響應(yīng)的外設(shè)。(4)輸入/輸出滯后時間輸入/輸出滯后時間又稱系統(tǒng)響應(yīng)時間，是指可編程序控制器的外部輸入信號發(fā)生變化的時刻至它控制的有關(guān)外部輸出信號發(fā)生變化的時刻之間的時間間隔，它由輸入電路濾波時間、輸出電路的滯后時間和因掃描工作方式產(chǎn)生的滯后時間三部分組成。輸出模塊的滯后時間與模塊的類型有關(guān)，繼電器型輸出電路的滯后時間一般在 10ms 左右；雙向可空硅型輸出電路在負載接通時的滯后時間約為 1ms，負載由導(dǎo)通到斷開時的最大滯后時間為 10ms；晶體管型輸出電路的滯后時間約為1ms?？删幊绦蚩刂破骺偟捻憫?yīng)延遲時間一般只有幾十 ms，對于一般的系統(tǒng)是無關(guān)緊要的。2．4 PLC 機型的選擇方法1．PLC 的類型PLC 按結(jié)構(gòu)分為整體型和模塊型兩類，按應(yīng)用環(huán)境分為現(xiàn)場安裝和控制室安裝兩類；按 CPU 字長分為 1 位、4 位、8 位、16 位、32 位、64 位等。整體型 PLC 的 I/O 點數(shù)固定，因此用戶選擇的余地較小，用于小型控制系統(tǒng)；模塊型 PLC 提供多種 I/O 卡件或插卡，因此用戶可較合理地選擇和配置控制系統(tǒng)的 I/O 點數(shù)，功能擴展方便靈活，一般用于大中型控制系統(tǒng)。例如對輸入模塊，應(yīng)考慮信號電平、信號傳輸距離、信號隔離、信號供電方式等應(yīng)用要求。輸出模塊還有直流輸出、交流輸出和模擬量輸出等，與應(yīng)用要求應(yīng)一致?？紤]是否需要擴展機架或遠程 I/O 機架等。重要的應(yīng)用場合，應(yīng)采用不間斷電源或穩(wěn)壓電源供電。為防止外部高壓電源因誤操作而引入 PLC，對輸入和輸出信號的隔離是必要的，有時也可采用簡單的二極管或熔絲管隔離。需要復(fù)雜控制功能時，應(yīng)選擇容量更大，檔次更高的存儲器。（2）在需要時也可選用 PLC 硬件與熱備軟件構(gòu)成的熱備冗余系統(tǒng)、2 重化或 3重化冗余容錯系統(tǒng)等。（2）重要檢測點的多點 I/O 卡可冗余配置。選擇 PLC 時，應(yīng)考慮性能價格比。輸入輸出點數(shù)對價格有直接影響。當(dāng)點數(shù)增加到某一數(shù)值后，相應(yīng)的存儲器容量、機架、母板等也要相應(yīng)增加，估因此，點數(shù)的增加對 CPU 選用、存儲器容量、控制功能范圍等選擇都有影響，在算和選用時應(yīng)充分考慮，使整個控制系統(tǒng)有較合理的性能價格比。：工作電源：24VDC輸入點數(shù)：24輸出點數(shù)：24輸入信號類型：直流或開關(guān)量輸入電流：24VDC 5mA模擬輸入：10V～10V（20mA～+20mA）輸出晶體管允許電流 （）輸出電壓規(guī)格：30VDC最大負載：9W輸出反應(yīng)時間：Off→On 20μs On→Off 30μs基本指令執(zhí)行時間：數(shù)個 μs程序語言：指令+梯形圖+SFC程序容量：3792STEPS基本順序指令：32 個（含步進梯形指令）應(yīng)用指令：100 種初始步進點：S0～S9一般步進點：118 點，S10～S127輔助繼電器：一般用 512+232 點（M000～M511+M768～M999）停電保持用 256 點（M512～M767）特殊用 280 點（M1000～M1279）定時器：100ms 時基 64 點（T0～T63）10ms 時基 63 點（T64～T126，M1028 為 ON 時）1ms 時基 1 點（T127）計數(shù)器：一般用 112 點（C000～C111，16 位計數(shù)器）停電保持用 16 點（C112～C127，16 位計數(shù)器）高速用 13 點 1 相 5kHz，2 相 2kHz（C235～C254，全部為停電保持 32 位計數(shù)器）數(shù)據(jù)寄存器：一般用 408 點（D000～D407）停電保持用 192 點（D408～D599）特殊用 144 點（D1000～D1143）指針/中斷：P64 點；I4 點（P0～P63/I00I10I20I301）串聯(lián)通信口：程序?qū)懭?讀出通訊口：RS232 一般功能通訊口：RS485主機電源 220V AC 主機的組成輸入單元輸入單元由 8 個按扭、8 個開關(guān)和 16 個接插件組成，它們分別與 PLC 的 16個輸入點相接。16 個接插件可外接其它直流或開關(guān)量輸入信號。發(fā)光二極管是否發(fā)光，即可表示輸出點的狀態(tài)，使用者可得到主機的輸出信息。輸出單元的 4 個地端，分別引出到面板，其中只有 C4 與 3V 電源共地。內(nèi)裝變壓器，輸出 3V 電源，供二極管使用。此外，還有端蓋、軸承、接線盒、吊環(huán)等其他附件，如圖 311 所示。三相電動機的定子一般由外殼、定子鐵心、定子繞組等部分組成。 機座：鑄鐵或鑄鋼澆鑄成型，它的作用是保護和固定三相電動機的定子繞組。通常，機座