柴油機(jī)性能畢業(yè)論文

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</b></p><p>　　補(bǔ)氣對(duì)渦輪增壓柴油機(jī)性能及排放的影響</p><p>　　學(xué)院： </p><p>　　專業(yè)： 汽車運(yùn)用技術(shù) </p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　指導(dǎo)教師：

2、 </p><p>　　補(bǔ)氣對(duì)渦輪增壓柴油機(jī)性能及排放的影響</p><p>　　摘要：柴油機(jī)是通過介質(zhì)來調(diào)節(jié)功率的，即通過改變噴油量來改變混合氣得濃度，從而改變?nèi)剂先紵尫诺哪芰?。?dāng)需要增加功率時(shí)，通過調(diào)節(jié)油門，加大噴油量，而更多燃料的充分燃燒需要更多的空氣。內(nèi)燃機(jī)氣缸內(nèi)的混合氣的形成對(duì)燃燒過程有著決定性的影響，因而也影響著發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性，經(jīng)濟(jì)性，燃燒噪聲和有害廢氣的排放。對(duì)于渦

3、輪增壓的柴油機(jī)來說，由于渦輪增壓器響應(yīng)的滯后，導(dǎo)致在加速和加載工況下噴入的燃料由于空氣不足而無法充分燃燒，從而造成排氣煙度值大幅上升。</p><p>　　本文的研究目的，是針對(duì)渦輪增壓柴油機(jī)響應(yīng)滯后的缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)一套補(bǔ)氣裝置，確定補(bǔ)氣方案，并探討進(jìn)氣道補(bǔ)氣對(duì)渦輪增壓柴油機(jī)性能及排放的影響，以改善渦輪增壓柴油機(jī)加速冒煙嚴(yán)重的問題，提高燃料的燃燒效率，緩解能源與環(huán)境的壓力。</p><p>　

4、　研究結(jié)果表明：對(duì)于渦輪增壓柴油機(jī)，采用補(bǔ)氣措施是十分有必要的。增設(shè)一套高壓空氣補(bǔ)氣系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能可靠，成本低，效率高等優(yōu)點(diǎn)，完全可以達(dá)到實(shí)用化的程度。</p><p>　　本文的主要內(nèi)容包括：對(duì)渦輪增壓柴油機(jī)穩(wěn)態(tài)工況以及瞬態(tài)工況下得加載和加速工況進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，確定補(bǔ)氣方案對(duì)渦輪增壓柴油機(jī)性能及排放的影響。</p><p>　　關(guān)鍵詞：渦輪增壓柴油機(jī)；補(bǔ)氣：性能：排放。</p

5、><p>　　Abstract: the diesel engine is through the medium to adjust the power, that is, through the change injection quantity to change the mixture to concentration and change fuel burning release energy. When n

6、eed to increase power, through the adjustment throttle, increase injection quantity, and more fuel burn adequately need more air. In internal combustion engine cylinder mixture of the formation of has a decisive influenc

7、e on combustion process, and also affects the engine performance, economy, co</p><p>　　The results show that, for turbocharged diesel engine, the fill gas measures is very necessary. Add a high-pressure air

8、fill gas system is simple in structure, reliable performance, low cost and high efficiency advantage, can achieve practical level.</p><p>　　The main content of this article include: turbocharged diesel engin

9、e steady-state condition and transient conditions have to load and accelerate the working condition simulation experiment, sure fill gas scheme to turbocharged diesel engine performance and the influence of the emissions

10、.</p><p>　　Keywords: turbocharged diesel engine; Fill gas: performance: emissions.</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　摘要 ……………………………………………………………………………………………2</p><

11、p>　　第一章 緒論…………………………………………………………………………………3</p><p>　　1.1本課題研究的目的和意義 ……………………………………………………3</p><p>　　1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 …………………………………………………………………3</p><p>　　1.3小結(jié)及本文的主要研究工作 …………………………………

12、…………………5</p><p>　　第二章 補(bǔ)氣實(shí)驗(yàn)方案…………………………………………………………………………6</p><p>　　2.1補(bǔ)氣實(shí)驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù) ……………………………………………………………6</p><p>　　2.2補(bǔ)氣方案的確定 …………………………………………………………………6</p><p>　　2.3補(bǔ)氣系

13、統(tǒng)結(jié)構(gòu) ……………………………………………………………………8</p><p>　　第三章 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容………………………………………………………………………………10</p><p>　　3．1穩(wěn)態(tài)實(shí)驗(yàn)…………………………………………………………………………10</p><p>　　3.2瞬態(tài)實(shí)驗(yàn) …………………………………………………………………………11 <

14、/p><p>　　3.3數(shù)據(jù)分析……………………………………………………………………………11 </p><p>　　第四章 穩(wěn)態(tài)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 ……………………………………………………………………13</p><p>　　4.1補(bǔ)氣對(duì)柴油機(jī)動(dòng)力性影響 ………………………………………………………13</p><p>　　4.1.1補(bǔ)氣對(duì)柴油機(jī)扭矩的

15、影響……………………………………………………13</p><p>　　4.1.2補(bǔ)氣對(duì)壓氣機(jī)增壓壓力的影響………………………………………………14</p><p>　　4.2補(bǔ)氣對(duì)柴油機(jī)經(jīng)濟(jì)性的影響………………………………………………………14</p><p>　　4.2.1補(bǔ)氣對(duì)柴油機(jī)有效熱效率的影響 …………………………………………14</p>

16、<p>　　4.2.2補(bǔ)氣對(duì)柴油機(jī)比油耗的影響…………………………………………………15</p><p>　　4.3補(bǔ)氣對(duì)柴油機(jī)排放的影響…………………………………………………………16</p><p>　　4.3.1補(bǔ)氣對(duì)柴油機(jī)煙度的影響……………………………………………………16</p><p>　　4.3.2補(bǔ)氣對(duì)柴油機(jī)NOX排放的影響 ………………

17、………………………………16</p><p>　　4.3.3補(bǔ)氣對(duì)柴油機(jī)CO排放的影響 ………………………………………………17、</p><p>　　4.4本章小結(jié)……………………………………………………………………………18</p><p>　　第五章 瞬態(tài)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 ……………………………………………………………………19</p><p

18、>　　5.1補(bǔ)氣對(duì)柴油機(jī)動(dòng)力性的影響………………………………………………………19</p><p>　　5.1.1補(bǔ)氣對(duì)柴油機(jī)扭矩的影響……………………………………………………19</p><p>　　5.1.2補(bǔ)氣對(duì)壓氣機(jī)增壓壓力的影響………………………………………………20</p><p>　　5.2補(bǔ)氣對(duì)柴油機(jī)排放的影響……………………………………………

19、……………21</p><p>　　5.2.1補(bǔ)氣對(duì)柴油機(jī)煙度的影響……………………………………………………21</p><p>　　5.2.2補(bǔ)氣對(duì)柴油機(jī)CO排放的影響…………………………………………………22</p><p>　　5.2.3補(bǔ)氣對(duì)柴油機(jī)NOX排放的影響 ………………………………………………23</p><p>　　5.3本

20、章小結(jié) ………………………………………………………………………24</p><p>　　第六章 總結(jié)與展望 ……………………………………………………………………25</p><p>　　6.1全文總結(jié) ………………………………………………………………………25</p><p>　　6.2工作展望 ……………………………………………………………

21、………25</p><p>　　參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………………………26謝辭 ………………………………………………………………………………………………27</p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　1.1 本課題研究的目的和意義</p><p>　　當(dāng)今

22、世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展與能源短缺和環(huán)境保護(hù)之間的矛盾日益突出，節(jié)能環(huán)保的呼聲日益高漲，如何更充分有效地利用資源對(duì)解決能源短缺和環(huán)境保護(hù)的問題具有重大意義。環(huán)境與人類生存生活有著極其密切的聯(lián)系，解決環(huán)境保護(hù)問題是發(fā)展社會(huì)的必然要求。目前汽車以其優(yōu)越的性能得到越來越多人的青睞，但是石油資源日益減少，汽車排放尾氣嚴(yán)重困擾全世界專家學(xué)者的重大問題，技術(shù)的進(jìn)步和國內(nèi)外日趨嚴(yán)格的排放法規(guī)都要求發(fā)動(dòng)機(jī)有更大的功率，更好的加速性能和更少的有害排放。</p&

23、gt;<p>　　增壓技術(shù)是提高發(fā)動(dòng)機(jī)各項(xiàng)性能指標(biāo)的最有效的手段之一，它能有效提高內(nèi)燃機(jī)的平均有效壓力，從而大幅地提高發(fā)動(dòng)機(jī)的升功率和燃油經(jīng)濟(jì)性并降低排放，被譽(yù)為內(nèi)燃機(jī)發(fā)展史上得第二個(gè)里程碑。</p><p>　　內(nèi)燃機(jī)增壓技術(shù)萌生于19世紀(jì)末，在20世紀(jì)初得到應(yīng)用與發(fā)展。隨著材料科學(xué)及制造技術(shù)的進(jìn)步，柴油機(jī)的渦輪增壓技術(shù)在20世紀(jì)中葉開始大規(guī)模應(yīng)用，并逐步推廣到柴油機(jī)。目前絕大部分的打功率柴油機(jī)，

24、半數(shù)以上的車用柴油機(jī)以及相當(dāng)高比例的高性能汽油機(jī)均采用增壓技術(shù)。與所有新技術(shù)一樣，增壓技術(shù)給內(nèi)燃機(jī)帶來巨大進(jìn)步，同時(shí)也帶來一些技術(shù)上的缺陷，如低速扭矩不足，加速性能差，加速冒煙等問題。柴油機(jī)的輸出功率與氣缸內(nèi)燃燒的燃料量相關(guān)，而其產(chǎn)生的動(dòng)力取決于有效地進(jìn)氣量，對(duì)于一臺(tái)渦輪增壓柴油機(jī)，渦輪增壓器供應(yīng)額外的空氣用來燃燒更多的燃料，但是也存在其固有的缺點(diǎn)，對(duì)速度和負(fù)荷的突然變化的響應(yīng)慢；燃燒惡化，加速冒煙等問題。隨著柴油機(jī)增壓程度的提高，渦輪

25、增壓器響應(yīng)滯后問題更加突出，這主要是由于渦輪增壓柴油機(jī)不像非柴油機(jī)那樣可以很快的響應(yīng)和負(fù)荷的突然變化。</p><p>　　以上這些主要問題主要是由于渦輪增壓柴油機(jī)不像非柴油機(jī)那樣可以很快的響應(yīng)速度和負(fù)荷的突然變化。由于氣體的可壓縮性和渦輪增壓器本身的慣性，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)加速和加載時(shí)，雖然噴油量可以快速增加，但進(jìn)氣量無法滿足要求，由此導(dǎo)致局部空氣系數(shù)過小，在高溫的作用下，燃料還未燃燒就發(fā)生脫氫反應(yīng)，從而</p&g

26、t;<p>　　隨著工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展，機(jī)械手的出現(xiàn)大大減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，但傳統(tǒng)的繼電器控制的半自動(dòng)化裝置因設(shè)計(jì)復(fù)雜、接線繁雜、易受干擾，從而存在可靠性差、故障多、維修困難等問題，為解決以上問題，可以采用可編程控制器PLC控制的機(jī)械手控制系統(tǒng)。PLC具有良好的可擴(kuò)展性、動(dòng)作簡(jiǎn)便、線路設(shè)計(jì)合理、抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高、價(jià)格低廉、指令功能強(qiáng)大、十分適合機(jī)械手控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。 </p>&l

27、t;p>　　機(jī)械手在現(xiàn)代工業(yè)上的應(yīng)用</p><p>　　現(xiàn)代工業(yè)制造或生產(chǎn)領(lǐng)域，大量采用了自動(dòng)化機(jī)械手代替人力工作，機(jī)械手動(dòng)作由程序事先設(shè)定，可以負(fù)荷更大的載重，更可以長時(shí)間不間斷流程化運(yùn)作，而且更加可貴的是它可以完成許多人力所不能完成的復(fù)雜動(dòng)作或危險(xiǎn)環(huán)境的作業(yè)。在綜合比較中，它所帶來的高效率生產(chǎn)作業(yè)及低運(yùn)行成本將是中國制造業(yè)先進(jìn)性的發(fā)展方向。</p><p>　　一：工業(yè)機(jī)械手技

28、術(shù)以及重要性</p><p>　　工業(yè)機(jī)械手又稱工業(yè)機(jī)器人，是由操作機(jī)（機(jī)械本體）、控制器、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和檢測(cè)傳感裝置構(gòu)成，是一種仿人操作、自動(dòng)控制、可重復(fù)編程、能在三維空間完成各種作業(yè)的機(jī)電一體化自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備。特別適合于多品種、變批量的柔性生產(chǎn)。它對(duì)穩(wěn)定、提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，改善勞動(dòng)條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代起著十分重要的作用。 </p><p>　　機(jī)器人技術(shù)是綜合了計(jì)算機(jī)、控

29、制論、機(jī)構(gòu)學(xué)、信息和傳感技術(shù)、人工智能、仿生學(xué)等多學(xué)科而形成的高新技術(shù)，是當(dāng)代研究十分活躍，應(yīng)用日益廣泛的領(lǐng)域，在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個(gè)行業(yè)。機(jī)器人應(yīng)用情況，是一個(gè)國家工業(yè)自動(dòng)化水平的重要標(biāo)志。</p><p>　　二：機(jī)械手技術(shù)的新進(jìn)展</p><p>　　目前國際機(jī)器人界都在加大科研力度，進(jìn)行機(jī)器人共性技術(shù)的

30、研究。對(duì)于機(jī)械手主要研究?jī)?nèi)容集中在以下方面：</p><p>　　1．工業(yè)機(jī)器人操作機(jī)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)：探索新的高強(qiáng)度輕質(zhì)材料，進(jìn)一步提高負(fù)載/自重比，同時(shí)機(jī)構(gòu)向著模塊化、可重構(gòu)方向發(fā)展。</p><p>　　2．機(jī)器人控制技術(shù)：重點(diǎn)研究開放式，模塊化控制系統(tǒng)，人機(jī)界面更加友好，語言、圖形編程界面正在研制之中。機(jī)器人控制器的標(biāo)準(zhǔn)化和網(wǎng)絡(luò)化，以及基于PC機(jī)網(wǎng)絡(luò)式控制器已成為研究熱點(diǎn)。編程技

31、術(shù)除進(jìn)一步提高在線編程的可操作性之外，離線編程的實(shí)用化將成為研究重點(diǎn)。。</p><p>　　3．機(jī)器人的結(jié)構(gòu)靈巧，控制系統(tǒng)愈來愈小，二者正朝著一體化方向發(fā)展。</p><p><b>　　三：總述</b></p><p>　　機(jī)械工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的裝備產(chǎn)業(yè)，是科學(xué)技術(shù)物化的基礎(chǔ)，是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的載體，是國防建設(shè)的基礎(chǔ)工業(yè)，也是為提高人民生活質(zhì)

32、量提供消費(fèi)類機(jī)電產(chǎn)品的行業(yè)。機(jī)械工業(yè)具有產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)度高，需求彈性大，對(duì)經(jīng)濟(jì)增長帶動(dòng)促進(jìn)作用強(qiáng)，對(duì)國家積累和社會(huì)就業(yè)貢獻(xiàn)大等特點(diǎn)。各工業(yè)化國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的歷程表明，沒有強(qiáng)大的裝備制造業(yè)，就不可能實(shí)現(xiàn)國民經(jīng)濟(jì)的工業(yè)化、現(xiàn)代化和信息化。目前裝備制造業(yè)發(fā)展滯后是制約我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)升級(jí)的重要因素，加大結(jié)構(gòu)調(diào)整力度，推進(jìn)機(jī)械工業(yè)持續(xù)、健康、穩(wěn)定發(fā)展，對(duì)于轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長方式，提高國民經(jīng)濟(jì)整體素質(zhì)，增強(qiáng)我國經(jīng)濟(jì)的國際競(jìng)爭(zhēng)力，保障國防安全等都具有重要而深遠(yuǎn)

33、的意義</p><p>　　第二章PLC控制技術(shù)</p><p>　　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。同時(shí)，PLC的功能也不斷完善。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、信號(hào)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

34、增加了模擬量處理和運(yùn)動(dòng)控制等功能。今天的PLC不再局限于邏輯控制，在運(yùn)動(dòng)控制、過程控制等領(lǐng)域也發(fā)揮著十分重要的作用。PLC在我國的應(yīng)用增長十分迅速。隨著中國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和基礎(chǔ)自動(dòng)化水平的不斷提高，今后一段時(shí)期內(nèi)PLC在我國仍將保持高速增長勢(shì)頭。</p><p>　　一. PLC的由來 </p><p>　　美國通用汽車公司在1969年公開招標(biāo)，要求用新的控制裝置取代繼電器控制裝置，并提出

35、了十項(xiàng)招標(biāo)指標(biāo)，即： 1、編程方便，現(xiàn)場(chǎng)可修改程序；2、維修方便，采用模塊化結(jié)構(gòu)；3、可靠性高于繼電器控制裝置；4、體積小于繼電器控制裝置；5、數(shù)據(jù)可直接送入管理計(jì)算機(jī)；6、成本可與繼電器控制裝置競(jìng)爭(zhēng)；7、輸入可以是交流115V；8、輸出為交流115V，2A以上，能直接驅(qū)動(dòng)電磁閥，接觸器等；9、在擴(kuò)展時(shí)，原系統(tǒng)只要很小變更；10、用戶程序存儲(chǔ)器容量至少能擴(kuò)展到4K。 1969年，美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）研制出第一臺(tái)PLC，

36、在美國通用汽車自動(dòng)裝配線上試用，獲得了成功。這種新型的工業(yè)控制裝置以其簡(jiǎn)單易懂，操作方便，可靠性高，通用靈活，體積小，使用壽命長等一系列優(yōu)點(diǎn)，很快地在其他工業(yè)領(lǐng)域推廣應(yīng)用。1971日本從美國引進(jìn)了這項(xiàng)新技術(shù)，很快研制出了日本第一臺(tái)PLC。1973年，西歐國家也研制出它們的第一臺(tái)PLC。我國從1974年開始研制。于1977年開始工業(yè)應(yīng)用。 二. PLC的定義 國際電工委員會(huì)(IEC)先后頒布了PLC標(biāo)準(zhǔn)的草案第一稿，第二稿,并在

37、1987年2月通過了對(duì)它的定義： “</p><p><b>　　三．PLC的組成</b></p><p><b>　　1．PLC基本結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　從廣義上講，PLC實(shí)質(zhì)上是一種以數(shù)字控制為主要特征的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，由硬件和軟件兩部分組成。與一般計(jì)算機(jī)相比，它具有更強(qiáng)的工業(yè)控制相連接的接口，編程語言更

38、直接適用于控制要求。因此，在硬件結(jié)構(gòu)上，PLC與計(jì)算機(jī)的組成十分相似，主要包括中央處理器（CPU），存儲(chǔ)器，輸入/輸出（I/O）接口，電源等。PLC的基本組成如圖2-1所示。</p><p>　　來自用戶設(shè)備 至用戶設(shè)備</p><p>　　圖2-1 PLC的基本結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　2． PLC各組成部分的作用</p><p>

39、;<b>　　1） CPU</b></p><p>　　CPU是PLC的核心，它按PLC中系統(tǒng)程序賦予的功能指揮PLC有條不紊的進(jìn)行工作，其主要任務(wù)如下：</p><p>　　a）當(dāng)PLC處于編程狀態(tài)時(shí)，控制從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)的接收與存儲(chǔ)。</p><p>　　b）當(dāng)PLC處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，用掃描的方式通過I/O部件接收現(xiàn)場(chǎng)的狀態(tài)或數(shù)據(jù)

40、，并存入輸入映像存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中；PLC進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)后，從存儲(chǔ)器逐條讀取用戶指令，經(jīng)過命令解釋后按指令規(guī)定的任務(wù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，存取，變換，處理，執(zhí)行邏輯或算術(shù)運(yùn)算等；根據(jù)運(yùn)算結(jié)果，更新有關(guān)標(biāo)志位的狀態(tài)和輸出映像存儲(chǔ)器的內(nèi)容，再經(jīng)輸出部件實(shí)現(xiàn)輸出控制，制表打印或數(shù)據(jù)通信等功能。</p><p>　　c）監(jiān)視PLC的工作狀態(tài)，診斷PLC內(nèi)部電路的工作故障和編程中的語法錯(cuò)誤等。</p><p&g

41、t;<b>　　2）存儲(chǔ)器</b></p><p>　　PLC的存儲(chǔ)器包括系統(tǒng)存儲(chǔ)器和用戶存儲(chǔ)器。</p><p><b>　　3）I/O接口</b></p><p>　　I/O接口是PLC與外界連接的接口。</p><p><b>　　4）電源</b></p>

42、<p>　　PLC的電源在整個(gè)系統(tǒng)中起著十分重要得作用。如果沒有一個(gè)良好的、可靠得電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此PLC的制造商對(duì)電源的設(shè)計(jì)和制造也十分重視。一般交流電壓波動(dòng)在+10%(+15%)范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網(wǎng)上去。</p><p><b>　　5）智能I/O接口</b></p><p>　　隨著PLC在自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用

43、，為了滿足更加復(fù)雜的各種控制的需要，不少PLC廠家開發(fā)了除數(shù)字量，開關(guān)量處理功能以外的多種專門用途的接口模塊和智能接口模塊。</p><p><b>　　6）編程器</b></p><p>　　它的作用是供用戶進(jìn)行程序的編制，編輯，調(diào)試和監(jiān)視。</p><p><b>　　7）其他部件</b></p><

44、;p>　　PLC還可配人機(jī)接口，EPROM寫入器，存儲(chǔ)器卡等其他外部設(shè)備。</p><p>　　四．PLC的發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　PLC經(jīng)過30多年的發(fā)展，已成為當(dāng)今增長速度最快的一種工業(yè)控制器。目前，PLC的年生產(chǎn)增長率保持在30%~40%的水平。未來的PLC技術(shù)將面臨諸多的挑戰(zhàn)，這些挑戰(zhàn)也迫使PLC向前發(fā)展。</p><p>　　五．PLC的主要生

45、產(chǎn)廠家（世界，中國）</p><p>　　自從第一臺(tái)PLC出現(xiàn)以后，日本、德國、法國等也相繼開始研制PLC，并得到了迅速的發(fā)展。目前，世界上有200多家PLC廠商，400多品種的PLC產(chǎn)品，按地域可分成美國、歐洲、和日本等三個(gè)流派產(chǎn)品，各流派PLC產(chǎn)品都各具特色，如日本主要發(fā)展中小型PLC，其小型PLC性能先進(jìn)，結(jié)構(gòu)緊湊，價(jià)格便宜，在世界市場(chǎng)上占用重要地位。</p><p>　　著名的PL

46、C生產(chǎn)廠家主要有美國的A-B（Allen-Brad）公司、GE（General Electric）公司，日本的三菱電機(jī)（Mitsubishi Electric）公司、歐姆龍（OMRON）公司，德國的AEG公司、西門子（Siemens）公司，法國的TE公司等。</p><p>　　我國的PLC研制、生產(chǎn)和應(yīng)用也發(fā)展很快，尤其在應(yīng)用方面更為突出。在20世紀(jì)70年代末和80年代初，我國隨國外成套設(shè)備、專用設(shè)備引進(jìn)了不少

47、國外的PLC。此后，在傳統(tǒng)設(shè)備改造和新設(shè)備設(shè)計(jì)中，PLC的應(yīng)用逐年增多，并取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益，PLC在我國的應(yīng)用越來越廣泛，對(duì)提高我國工業(yè)自動(dòng)化水平起到了巨大的作用。</p><p>　　目前，我國不少科研單位和工廠在研制和生產(chǎn)PLC，如遼寧無線電二廠、無錫華光電子公司、上海香島電機(jī)制造公司、廈門A-B公司等。</p><p>　　第三章 運(yùn)用PLC控制機(jī)械手的特點(diǎn)</p>

48、<p>　　工業(yè)機(jī)械手是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備。工業(yè)機(jī)械手是工業(yè)機(jī)器人的一個(gè)重要分支。它的特點(diǎn)是可通過編程來完成各種預(yù)期的作業(yè)任務(wù)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器各自的優(yōu)點(diǎn)，尤其體現(xiàn)了人的智能和適應(yīng)性。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，在國民經(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。但數(shù)控加

49、工中常見的上下料工序, 通常仍采用人工操作或傳統(tǒng)繼電器控制的半自動(dòng)化裝置。前者費(fèi)時(shí)費(fèi)工、效率低; 后者因設(shè)計(jì)復(fù)雜, 需較多繼電器,接線繁雜, 易受車體振動(dòng)干擾,而存在可靠性差、故障多、維修困難等問題?？删幊绦蚩刂破鱌LC控制的上下料機(jī)械手控制系統(tǒng)動(dòng)作簡(jiǎn)便、線路設(shè)計(jì)合理、具有較強(qiáng)的抗干擾能力, 保證了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性,降低了維修率, 提高了工作效率。機(jī)械手技術(shù)涉及到力學(xué)、機(jī)械學(xué)、

50、電氣液壓技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等科學(xué)領(lǐng)域，是一門跨學(xué)科綜合技術(shù)。</p><p>　　一．機(jī)械手的控制技術(shù)</p><p>　　要使機(jī)械手工作中各組成要素能夠協(xié)調(diào)工作，必須有良好的控制系統(tǒng)才能實(shí)現(xiàn)。因此，控制系統(tǒng)是機(jī)械手工作的核心組成部分。由于機(jī)械手的種類很多，所以控制系統(tǒng)的控制功能，控制方式，性能要求等也各不相同。目前在工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中普遍應(yīng)用的主要有繼電接觸器控

51、制系統(tǒng)，可編程控制器組成的控制系統(tǒng)和工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。</p><p>　　1.繼電接觸器控制系統(tǒng)</p><p>　　繼電接觸器控制系統(tǒng)是主要以繼電器，接觸器以及開關(guān)，按鈕等器件組成的控制系統(tǒng)。由于這種控制系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)所以曾經(jīng)使用十分廣泛，現(xiàn)今仍在許多簡(jiǎn)單的機(jī)電設(shè)備中應(yīng)用。但這種控制系統(tǒng)的缺點(diǎn)也是非常明顯的，它采用固定的硬接線方式來完成各種控制邏輯，實(shí)

52、現(xiàn)系統(tǒng)的各種控制功能，所以靈活性差；另外，由于機(jī)械性的觸點(diǎn)工作頻率低，易損壞，因此可靠性差。</p><p>　　2．可編程控制器（PLC）</p><p>　　PLC是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)，自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的控制設(shè)備。它采用了可編程的存儲(chǔ)器，用來在其內(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，并通過數(shù)字式或模擬式輸入和

53、輸出，控制各種類型的工業(yè)生產(chǎn)過程。并且PLC簡(jiǎn)單易懂，操作方便，是可靠性較高的新一代通用控制設(shè)備。</p><p>　　3．工業(yè)控制計(jì)算機(jī)（工控機(jī)）</p><p>　　工控機(jī)是20世紀(jì)70年代在通用微機(jī)推廣應(yīng)用的背景下，在總線結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種控制設(shè)備，滿足工業(yè)環(huán)境使用要求。在硬件結(jié)構(gòu)方面，其總線標(biāo)準(zhǔn)化程度高，兼容性強(qiáng)；而在軟件方面，資源豐富，可直接的應(yīng)用微機(jī)的各種軟件，充分發(fā)揮

54、微處理器的作用，特別是有實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的支持，對(duì)要求快速，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，模型復(fù)雜，計(jì)算工作量大的工業(yè)對(duì)象的控制占有優(yōu)勢(shì)。但是，使用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)控制生產(chǎn)工藝過程，要求開發(fā)人員具有較高的計(jì)算機(jī)專業(yè)知識(shí)和微機(jī)軟件編程的能力。</p><p>　　二. PLC的使用特點(diǎn) 1、高可靠性、抗干擾能力強(qiáng) </p><p>　?。?）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

55、電氣上隔離。（2）各輸入端均采用R-C濾波器，其濾波時(shí)間常數(shù)一般為10~20ms.（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(duì)采用的器件進(jìn)行嚴(yán)格的篩選。（6）良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟，硬件發(fā)生異常情況，CPU立即采用有效措施，以防止故障擴(kuò)大。（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),使可靠性更進(jìn)一步提高。 2、豐富的I/O接口模塊 </p>

56、<p>　　PLC針對(duì)不同的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，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(qiáng)電或弱電等。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：按鈕；行程開關(guān)；接近開關(guān)；傳感器及變送器；電磁線圈；控制閥等直接連接。另外為了提高操作性能，它還有多種人-機(jī)對(duì)話的接口模塊; 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。 3、采用模塊化結(jié)構(gòu) </p><p>　　為了適應(yīng)各種

57、工業(yè)控制需要，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，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合。 4、編程簡(jiǎn)單、易于使用</p><p>　　PLC的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式，對(duì)使用者來說，不需要具備計(jì)算機(jī)的專門知識(shí)，因此很容易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌握。 5、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝

58、、調(diào)試方便</p><p>　　PLC不需要專門的機(jī)房，可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運(yùn)行。使用時(shí)只需將現(xiàn)場(chǎng)的各種設(shè)備與PLC相應(yīng)的I/O端相連接，即可投入運(yùn)行。</p><p>　　6、維修方便，維修工作量小</p><p>　　各種模塊上均有運(yùn)行和故障指示裝置，便于用戶了解運(yùn)行情況和查找故障。由于采用模塊化結(jié)構(gòu)，因此一旦某模塊發(fā)生故障，用戶可以通過更換模塊的方法，使系

59、統(tǒng)迅速恢復(fù)運(yùn)行</p><p>　　除此之外，PLC還具有通用性強(qiáng)、靈活性好、功能完善；運(yùn)行速度快；體積小、耗能低；總價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)。對(duì)工業(yè)應(yīng)用具有較大的發(fā)展?jié)摿Α?lt;/p><p>　　三. PLC的主要功能 </p><p>　　根據(jù)PLC的特點(diǎn)，它能較好的實(shí)現(xiàn)以下功能：1、邏輯控制 2、定時(shí)控制 3、計(jì)數(shù)控制4、步進(jìn)(順序)控制 5、PID控制 6、數(shù)據(jù)控制：PL

60、C具有數(shù)據(jù)處理能力。 7、通信和聯(lián)網(wǎng) 8、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。</p><p>　　四．選用PLC控制機(jī)械手的優(yōu)點(diǎn)</p><p>　　與繼電接觸器控制系統(tǒng)相比，PLC在性能控制邏輯上更顯優(yōu)異，特別是可靠性高設(shè)計(jì)施工周期短，調(diào)試修改方便，而且體積小，功耗低，使用維護(hù)方便。</p><p>　　與微

61、型計(jì)算機(jī)相比，PLC結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，抗干擾能力強(qiáng)，易于學(xué)習(xí)和掌握，價(jià)格也比一般的微機(jī)系統(tǒng)便宜。</p><p>　　與工控機(jī)相比，雖然工控機(jī)也能在惡劣的工業(yè)環(huán)境下可靠運(yùn)行，但相對(duì)來說，其主要用在環(huán)境較好的現(xiàn)場(chǎng)，抗干擾能力不如PLC。工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的電磁干擾，電源波動(dòng)，機(jī)械振動(dòng)，溫度和濕度的變化，如不采取措施，都可能使工控機(jī)不能正常工作。而PLC是專為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，結(jié)構(gòu)上采用整體密封或插件組合型。并采用了一系列抗干擾措

62、施，具有很高的可靠性。</p><p>　　由以上比較可知，在現(xiàn)代制造業(yè)的加工機(jī)械自動(dòng)化生產(chǎn)線中，最常用的控制方式是采用PLC控制。</p><p>　　并且小型可編程控制器具有良好的可擴(kuò)展性、價(jià)格低廉、指令功能強(qiáng)大、十分適合機(jī)械手控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。隨著機(jī)器人應(yīng)用范圍的日益擴(kuò)大和向智能化，擬人化方向的發(fā)展，其手部也有多指多關(guān)節(jié)的擬人化要求價(jià)，新型PLC控制系統(tǒng)很快為此而面世，如S7－200

63、 PLC的多關(guān)節(jié)機(jī)械手控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)動(dòng)作簡(jiǎn)便、線路設(shè)計(jì)合理、具有較強(qiáng)的抗干擾能力，在保證系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性、降低威脅率，提高工作效率等方面有很好的表現(xiàn)。</p><p>　　第四章 機(jī)械手的PLC控制原理</p><p>　　小型可編程控制器具有良好的可擴(kuò)展性、價(jià)格低廉、指令功能強(qiáng)大、十分適合機(jī)械手控制系統(tǒng)中的應(yīng)用．這里主要以德國西門子公司生產(chǎn)的小型可編程控制器S7－200 PLC為背

64、景，對(duì)ＰＬＣ的工作原理和ＰＬＣ的系統(tǒng)設(shè)計(jì)作以簡(jiǎn)介．</p><p><b>　　PLC工作原理</b></p><p>　　PLC的工作原理是建立在計(jì)算機(jī)工作原理之上的，是通過執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來實(shí)現(xiàn)的。CPU是以分時(shí)操作方式來處理各項(xiàng)任務(wù)的，計(jì)算機(jī)在每一瞬間只能做一件事，所以程序的執(zhí)行是按程序順序依次完成相應(yīng)各電器的動(dòng)作，在時(shí)間上形成串聯(lián)工作方式。PLC的工

65、作方式是一個(gè)不斷循環(huán)的順序掃描工作方式。每一次掃描所用的時(shí)間稱為掃描周期如圖4-1。</p><p><b>　　一個(gè)掃描周期</b></p><p>　　圖4-1 PLC的掃描周期</p><p><b>　　1. 掃描技術(shù) </b></p><p>　　當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作過程一般分

66、為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。</p><p><b>　　2．PLC工作過程</b></p><p>　　(1) 輸入采樣階段 </p><p>　　在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并

67、將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個(gè)階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會(huì)改變。因此，如果輸入是脈沖信號(hào)，則該脈沖信號(hào)的寬度必須大于一個(gè)掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。 </p><p>　　(2) 用戶程序執(zhí)行階段 </p><p>　　在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由

68、上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時(shí)，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。 即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點(diǎn)在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生變化，而其他輸出點(diǎn)和軟

69、設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會(huì)對(duì)排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個(gè)掃描周期才能對(duì)排在其上面的程序起作用。 </p><p>　　(3) 輸出刷新階段 </p><p>　　當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CP

70、U按照I/O映象區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。這時(shí)，才是PLC的真正輸出。</p><p>　　3、 PLC的I/O響應(yīng)時(shí)間 </p><p>　　為了增強(qiáng)PLC的抗干擾能力，提高其可靠性，PLC的每個(gè)開關(guān)量輸入端都采用光電隔離等技術(shù)。為了能實(shí)現(xiàn)繼電器控制線路的硬邏輯并行控制，PLC采用了不同于一般微型計(jì)算機(jī)的運(yùn)行方式（掃描技術(shù)）。以上兩個(gè)主要原因

71、，使得PLC得I/O響應(yīng)比一般微型計(jì)算機(jī)構(gòu)成的工業(yè)控制系統(tǒng)滿的多，其響應(yīng)時(shí)間至少等于一個(gè)掃描周期，一般均大于一個(gè)掃描周期甚至更長。所謂I/O響應(yīng)時(shí)間指從PLC的某一輸入信號(hào)變化開始到系統(tǒng)有關(guān)輸出端信號(hào)的改變所需的時(shí)間。</p><p>　　4、I/O尋址方式 </p><p>　　PLC的硬件結(jié)構(gòu)主要分單元式和模塊式兩種。前者將PLC的主要部分(包括I/O系統(tǒng)和電源等)全部安裝在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)

72、。后者將PLC的主要硬件部分分別制成模塊，然后由用戶根據(jù)需要將所選用的模塊插入PLC機(jī)架上的槽內(nèi)，構(gòu)成一個(gè)PLC系統(tǒng)。不論采取哪一種硬件結(jié)構(gòu)，都必須確立用于連接工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的各個(gè)輸入/輸出點(diǎn)與PLC的I/O映象區(qū)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，即給每一個(gè)輸入/輸出點(diǎn)以明確的地址確立這種對(duì)應(yīng)關(guān)系所采用得方式稱為I/O尋址方式。 I/O尋址方式有以下三種： （1）固定的I/O 尋址方式這種I/O尋址方式是由PLC制造廠家在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)PLC時(shí)確定的，它的

73、每一個(gè)輸入/輸出點(diǎn)都有一個(gè)明確的固定不變的地址。一般來說，單元式的PLC采用這種I/O尋址方式。 （2）開關(guān)設(shè)定的I/O尋址方式這種I/O尋址方式是由用戶通過對(duì)機(jī)架和模塊上的開關(guān)位置的設(shè)定來確定的。 （3）用軟件來設(shè)定的I/O尋址方式這種I/O尋址方式是有用戶通過軟件來編制I/O地址分配表來確定的</p><p>　　5．PLC程序設(shè)計(jì)語言介紹　 </p><p>　　在PLC

74、中有多種程序設(shè)計(jì)語言,它們是梯形圖語言、布爾助記符語言、功能表圖語言、功能模塊圖語言及結(jié)構(gòu)化語句描述語言等。梯形圖語言和布爾助記符語言是基本程序設(shè)計(jì)語言，它通常由一系列指令組成，用這些指令可以完成大多數(shù)簡(jiǎn)單的控制功能，例如，代替繼電器、計(jì)數(shù)器、計(jì)時(shí)器完成順序控制和邏輯控制等，通過擴(kuò)展或增強(qiáng)指令集，它們也能執(zhí)行其它的基本操作。1).梯形圖（Ladder Diagram） 程序設(shè)計(jì)語言梯形圖程序設(shè)計(jì)語言是用梯形圖的圖形符號(hào)來描述

75、程序的一種程序設(shè)計(jì)語言。采用梯形圖程序設(shè)計(jì)語言，程序采用梯形圖的形式描述。這種程序設(shè)計(jì)語言采用因果關(guān)系來描述事件發(fā)生的條件和結(jié)果。每個(gè)梯級(jí)是一個(gè)因果關(guān)系。在梯級(jí)中，描述事件發(fā)生的條件表示在左面，事件發(fā)生的結(jié)果表示在后面。 梯形圖程序設(shè)計(jì)語言的特點(diǎn)是：（1）與電氣操作原理圖相對(duì)應(yīng)，具有直觀性和對(duì)應(yīng)性； （2）與原有繼電器邏輯控制技術(shù)相一致，對(duì)電氣技術(shù)人員來說，易于撐握和學(xué)習(xí)； （3）與原有的繼電器邏輯控制技術(shù)的不同點(diǎn)是，梯形圖中的

76、能流（Power FLow）不是實(shí)際意義的電流，內(nèi)部的繼電器也不是實(shí)際存在的繼電器，因此，應(yīng)用時(shí)，需與原有繼電器</p><p>　　１．ＰＬＣ系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則</p><p>　　由于ＰＬＣ的結(jié)構(gòu)和工作方式與通用微型計(jì)算機(jī)不完全一樣，因此，在設(shè)計(jì)ＰＬＣ自動(dòng)控制系統(tǒng)時(shí)，需要根據(jù)ＰＬＣ的特點(diǎn)來進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)．</p><p>　　在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)遵循的基本原則：<

77、;/p><p>　?。校蹋每刂葡到y(tǒng)的被控制對(duì)象最大限度的滿足工藝要求．</p><p><b>　　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)力求簡(jiǎn)單．</b></p><p>　　保證控制系統(tǒng)安全性和可靠性．</p><p>　　控制系統(tǒng)能夠方便的進(jìn)行功能擴(kuò)展，升級(jí)．</p><p><b>　　人機(jī)界面友好．</b

78、></p><p>　?。玻校蹋孟到y(tǒng)設(shè)計(jì)步驟的基本流程圖：</p><p>　　使用流程圖表示系統(tǒng)動(dòng)作的基本流程，能直觀，形象，具體地反映工程設(shè)計(jì)的基本組成框架以及相互約束關(guān)系，給編寫流程帶來及大的方便。其一般步驟的基本流程如圖４－2所示．</p><p>　　圖4-2 PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程圖</p><p>　　注：其中在PLC選

79、型上應(yīng)考慮其結(jié)構(gòu)合理，功能強(qiáng)弱合理，機(jī)型統(tǒng)一，是否在線編程，PLC的環(huán)境適應(yīng)性等因素。必須特別指出，在確定控制方式后和進(jìn)行I/O地址分配前，必須進(jìn)行外圍電路的設(shè)計(jì)；在確定存儲(chǔ)器容量之后和選擇I/O模塊之前，必須進(jìn)行外部設(shè)備的工作；在選擇I/O模塊之后和進(jìn)行控制回路之前，必須進(jìn)行控制盤柜的設(shè)計(jì)。這些工作可在上述較適當(dāng)?shù)臅r(shí)候穿插進(jìn)行，但在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中必不可少?！　　?lt;/p><p>　　三，PLC控制系統(tǒng)與機(jī)械手的

80、連接</p><p>　　在實(shí)際工業(yè)應(yīng)用中，PLC對(duì)機(jī)械手控制的實(shí)現(xiàn)，經(jīng)常需要用計(jì)算機(jī)對(duì)PLC進(jìn)行編程。并把編譯好的程序下載到PLC中去。PLC的串行口通過電纜與計(jì)算機(jī)的RS-232相連接，使用專用軟件實(shí)現(xiàn)PLC，計(jì)算機(jī)與機(jī)械手之間的相互通信。從而使機(jī)械手按照預(yù)定的動(dòng)作方式進(jìn)行作業(yè)。 </p><p>　　四、PLC的通信聯(lián)網(wǎng)　 PLC具有通信聯(lián)網(wǎng)的功能，它使PLC與PLC 之間、PL

81、C與上位計(jì)算機(jī)以及其他智能設(shè)備之間能夠交換信息，形成一個(gè)統(tǒng)一的整體，實(shí)現(xiàn)分散集中控制?，F(xiàn)在幾乎所有的PLC新產(chǎn)品都有通信聯(lián)網(wǎng)功能，它和計(jì)算機(jī)一樣具有RS-232接口，通過雙絞線、同軸電纜或光纜，可以在幾公里甚至幾十公里的范圍內(nèi)交換信息?！　‘?dāng)然，PLC之間的通訊網(wǎng)絡(luò)是各廠家專用的，PLC與計(jì)算機(jī)之間的通訊，一些生產(chǎn)廠家采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)總線，并向標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議靠攏，這將使不同機(jī)型的PLC之間、PLC與計(jì)算機(jī)之間可以方便地進(jìn)行通訊與聯(lián)網(wǎng)。<

82、;/p><p>　　五、上位機(jī)與PLC數(shù)據(jù)通信 </p><p>　　PLC上位機(jī)的通信是PLC應(yīng)用于控制的重要環(huán)節(jié)。例如S7－200通過選擇合適的通信口工作方式與上位機(jī)通信，S7－200系列PLC的通信口有3種工作方式：PPI（Point－to－PiontInterface）方式、Freeport（自由口）方式、PROFI－BUS－DP方式。</p><p><

83、b>　　六、抗干擾設(shè)計(jì) </b></p><p>　　防輸入信號(hào)的線間干擾，機(jī)械手PLC控制系統(tǒng)中的這種干擾雖然可以通過輸入單元的濾波電路使其衰減，然而，輸入信號(hào)線與大地間的共模干擾在控制器內(nèi)部回路產(chǎn)生大的電位差，可能引起控制器誤動(dòng)作，因此，為了抗共模干擾，除控制器要良好接地外，在設(shè)計(jì)肋骨冷彎機(jī)PLC控制系統(tǒng)時(shí)還采取了并接續(xù)流二極管（只在信號(hào)輸入端有感性負(fù)載時(shí)采用）、感應(yīng)電壓采用繼電器轉(zhuǎn)換兩種抗

84、干擾措施。由于PLC機(jī)柜和操作臺(tái)、配電柜等用電設(shè)備的金屬外殼及控制設(shè)備正常不帶電的金屬部分，由于各種原因（如腐蝕、絕緣破損等）而有可能帶危險(xiǎn)電壓，所以應(yīng)該進(jìn)行保護(hù)接地</p><p>　　第五章 PLC在機(jī)械手控制系統(tǒng)的安裝環(huán)境</p><p>　　每種工業(yè)設(shè)備對(duì)外部環(huán)境都有特定的要求，PLC的安裝也不例外。如果不滿足安裝環(huán)境要求，可能不會(huì)影響PLC的正常功能，但會(huì)影響PLC的可靠性和

85、使用壽命。下面介紹PLC在工業(yè)機(jī)械手方面的安裝環(huán)境。</p><p>　　一：PLC的使用環(huán)境 </p><p>　　雖然PLC的適應(yīng)性很強(qiáng)，適宜于比較惡劣的工廠環(huán)境，但并不是說PLC在所有場(chǎng)合都能正常有效的進(jìn)行工作。下面是一些可能影響PLC正常工作的場(chǎng)合，一般來說，在這些場(chǎng)合下不適合安裝PLC。</p><p>　　1）周圍溫度低于0℃或高于55℃的場(chǎng)合。<

86、/p><p>　　2）有劇烈溫度變化或冷凝的場(chǎng)合。</p><p>　　3）周圍濕度低于10%或高于90%的場(chǎng)合。</p><p>　　4）遭受腐蝕性或可燃性氣體侵?jǐn)_的場(chǎng)合。</p><p>　　5）遭受過度灰塵（特別是導(dǎo)電塵埃），鹽蝕或金屬粉末填充影響的場(chǎng)合。</p><p>　　6）PLC易遭受到直接沖擊或激烈振動(dòng)的場(chǎng)

87、合。</p><p>　　7）直接暴露在日光下的場(chǎng)合。</p><p>　　8）PLC可能受水油或化學(xué)品侵蝕的場(chǎng)合。 </p><p>　　二：PLC元件安裝注意事項(xiàng)</p><p>　　由于工廠環(huán)境相對(duì)比較惡劣，各種機(jī)器的相互干擾大，靜電輻射多，雖然PLC本身有一定的保護(hù)措施，但那只是適應(yīng)一般環(huán)境下的必要保護(hù)，針對(duì)不同的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，應(yīng)

88、該加以相應(yīng)的保護(hù)。</p><p>　　1）在PLC易遭受到靜電，強(qiáng)磁場(chǎng)或其他干擾的場(chǎng)合，應(yīng)采取相應(yīng)的靜電防護(hù)，磁場(chǎng)屏蔽以及抗干擾措施。</p><p>　　2）在PLC可能遭受到放射源輻射的場(chǎng)合，應(yīng)對(duì)輻射源做好屏蔽措施。</p><p>　　3）PLC不能安裝在裝有高壓設(shè)備的控制屏上，當(dāng)PLC位置靠近供電源時(shí)，PLC的安裝位置至少離電源線200毫米以上。</

89、p><p>　　4）為了確保PLC不至于過熱，需要考慮機(jī)架之間的凈空距離和采用風(fēng)扇進(jìn)行冷卻。</p><p>　　5）為了達(dá)到最大程度的對(duì)流冷卻，所有PLC元件都應(yīng)安裝于垂直（豎直）位置。</p><p>　　6）PLC可根據(jù)要求用DIN導(dǎo)軌安裝，也可直接安裝在符合要求的堅(jiān)固支撐物上。</p><p>　　7）PLC主機(jī)應(yīng)安裝在一個(gè)使用，維護(hù)方便

90、的工作面上（如與坐姿或站立時(shí)的眼睛處于同一水平面上），I/O機(jī)架常安裝在PLC主機(jī)之下或與其相鄰的位置。</p><p>　　安裝PLC的機(jī)架之間應(yīng)該有足夠的空間供布線，但是布線不應(yīng)該妨礙散熱。在確定機(jī)架之間的距離時(shí)，應(yīng)該考慮線槽的寬度，通風(fēng)和PLC單元拆裝的方便程度等因素。一般情況下，兩個(gè)機(jī)架之間的距離應(yīng)該在70—120毫米之間。若PLC的外部環(huán)境溫度高于規(guī)定值或?qū)LC安裝在封閉的機(jī)箱內(nèi)，就需要安裝風(fēng)扇進(jìn)行冷

91、卻。</p><p>　　第六章 PLC控制機(jī)械手的應(yīng)用案例</p><p>　　機(jī)械手在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用十分普遍，以下通過西門子S7-200對(duì)機(jī)械手的應(yīng)用程序作簡(jiǎn)單介紹。機(jī)械手的全部動(dòng)作一般由汽缸驅(qū)動(dòng)，汽缸由相應(yīng)的電磁閥來控制，電磁閥由PLC控制。</p><p><b>　　硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　接

92、線原理圖如圖6-1.6-2所示</p><p>　　圖表6- 1 接線原理圖</p><p>　　圖表 6-2 接線原理圖</p><p><b>　　二.控制軟件</b></p><p>　　機(jī)械手的PLC控制程序如下：</p><p>　　圖表 6-3 程序附加表</p>

93、<p>　　圖表 6-4 機(jī)械手的PLC控制梯形圖分解程序如下：</p><p><b>　　結(jié)論：</b></p><p>　　可編程控制器PLC以其豐富的I/O接口模塊，高可靠性、在機(jī)械手控制的設(shè)計(jì)中起到了重要的作用，同時(shí)小型可編程控制器具有良好的可擴(kuò)展性、價(jià)格低廉、指令功能強(qiáng)大、十分適合機(jī)械手控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。但在PLC控制的過程中，還有許多問題

94、需要解決，盡管PLC的可靠性較高，抗干擾能力較強(qiáng)，但當(dāng)生產(chǎn)環(huán)境過于惡劣，電磁干擾特別強(qiáng)烈，或安裝使用不當(dāng)，就可能造成程序錯(cuò)誤或運(yùn)算錯(cuò)誤，從而產(chǎn)生誤輸入并引起誤輸出，這將會(huì)造成設(shè)備的失控和誤動(dòng)作，從而不能保證PLC的正常運(yùn)行，且對(duì)PLC讀、寫，事件響應(yīng)等通信時(shí)間也應(yīng)該進(jìn)行精確控制，使其取得良好的效果，隨著PLC應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓寬，如何高效可靠的使用PLC將成為其發(fā)展的重要因素。并且隨著機(jī)器人應(yīng)用范圍的日益擴(kuò)大和向智能化，擬人化方向的發(fā)展，

95、其手部也有多指多關(guān)節(jié)的擬人化要求，另外在工傷、事故中斷手的殘疾人也需要功能價(jià)格比高的多關(guān)節(jié)機(jī)械手，來保證系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性、降低威脅率，提高工作效率。</p><p><b>　　謝辭：</b></p><p>　　在學(xué)校學(xué)習(xí)生涯的最后一頁就要翻過去了，此刻我的內(nèi)心感慨萬千！即有幾分喜悅又有幾分留戀，可我最想說的還是感恩。感謝班主任xx老師，她輔導(dǎo)我三年使我學(xué)到很多做人

96、的道理；感謝各學(xué)科授課老師，是他們引我走入知識(shí)的寶藏；感謝同我一起走過的同窗好友，是他們陪我度過那些歡樂的時(shí)光。在此特別感謝我的導(dǎo)師xx先生，雖然我們相識(shí)不久，但他在輔導(dǎo)我做論文的過程中，給予我的是授課老師般的關(guān)懷。他在百忙之中為我親臨指導(dǎo)、悉心解說、細(xì)心批閱、耐心指正。他的鼓勵(lì)為我樹立了寫好論文的信心，他的工作風(fēng)范強(qiáng)烈的激勵(lì)著我，令我受益匪淺。在此衷心的感謝他！也要感謝我實(shí)習(xí)單位的段長孟慶飛、車間技術(shù)員xx等同事，他們給予我支持、幫助

97、與建議為我提供很多技術(shù)資料，在此感謝他們！</p><p>　　在本文寫作中，我廣泛參閱了國內(nèi)諸多論著、上網(wǎng)查閱了很多有關(guān)資料，增長了不少見識(shí)、受到啟發(fā)頗多。同時(shí)也對(duì)所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行了溫習(xí)，感受很深。相信寫這篇論文我所獲得的收益將不只是論文本身。</p><p>　　在本論文完成的過程中，有很多老師、同學(xué)、同事給予我?guī)椭c鼓勵(lì)，在此衷心的向您們道一聲：謝謝！</p><p

98、><b>　　附錄：</b></p><p>　　S7-200 CPU224一般性能</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：</b></p><p>　　[1] 張廣明 李果 朱煒 《機(jī)電系統(tǒng)PLC控制技術(shù)》國防工業(yè)出版社 2004.8</p><p>　　[2] 陳瑞陽 《機(jī)電

99、一體化控制技術(shù)》 高等教育出版社 2005.7</p><p>　　[3] 吳作明 《PLC開發(fā)與應(yīng)用實(shí)例詳解》 北京.航空航天大學(xué)出版社 2007. 11</p><p>　　[4] 張鐵 謝存禧 《機(jī)器人學(xué)》 廣州. 華南理工大學(xué)出版社 2005.1</p><p>　　[5] 魯遠(yuǎn)棟 《PLC機(jī)電控制系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計(jì)

100、技術(shù)》 北京 電子工業(yè)出版社 2006.6</p><p>　　[6] 廖常初 《PLC編程及應(yīng)用》 北京.機(jī)械工業(yè)出版社 2002.5</p><p>　　[7] 殷洪義 《可編程控制器選擇設(shè)計(jì)與維護(hù)》 北京.機(jī)械工業(yè)出版社 2004.3</p><p>　　[8] 王永華 《現(xiàn)代電器控制及PLC應(yīng)用技術(shù)》 北京. 航空航天大學(xué)出版社2003.

101、5</p><p><b>　　2008年5月</b></p><p>　　Programmable logic controller </p><p>　　A programmable logic controller (PLC) or programmable controller is a digital computer used fo

102、r automation of industrial processes, such as control of machinery on factory assembly lines. Unlike general-purpose computers, the PLC is designed for multiple inputs and output arrangements, extended temperature ranges

103、, immunity to electrical noise, and resistance to vibration and impact. Programs to control machine operation are typically stored in battery-backed or non-volatile memory. A PLC is an e</p><p>　　The functio

104、nality of the PLC has evolved over the years to include sequential relay control, motion control, process control, distributed control systems and networking. The data handling, storage, processing power and communicatio

105、n capabilities of some modern PLC are approximately equivalent to desktop computers. PLC-like programming combined with remote I/O hardware, allow a general-purpose desktop computer to overlap some PLC in certain applica

106、tions. Under the IEC 61131-3 standard, PLC can be</p><p>　　60's in last century, because of American car industry need to carry on large-scale technique reformation and equipments to renew, from traditio

107、nally control equip to carry on a control after the electric appliances, not only the physical volume be huge, breakdown rate, gentle bad, ineffective live, consume ability, and adjust to try difficulty, the credibility