模塊化生產(chǎn)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)【開題報(bào)告+畢業(yè)論文+外文翻譯】,模塊化,生產(chǎn)系統(tǒng),系統(tǒng)軟件,設(shè)計(jì),開題報(bào)告,模塊化生產(chǎn)系統(tǒng)軟件,畢業(yè)論文,外文翻譯 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )外文資料翻譯 學(xué)院 (系 )： 機(jī)械工程系 專 業(yè)： 機(jī)械及其自動(dòng)化 姓 名： 學(xué) 號： 外文出處： 附 件： (用外文寫 ) is a in In be as a of to of ? to ? ? ? ? ? ? ? to be 1 is to he to in of or is by be in is of a of . 2. 3. to in to be . in is in be a of of of of in in to 1920) is an he of C is of of it of of a to to of is an of on of is to in of A of in of be to to a a at to in to To by to of is to to C in to as in a in of do of to of of is an of of is to to so of be is of of C be of or of is or by C It to to C is an is to on to C to to To be to be to is he of C is or It is of C In of C to of as as to It in he of is by a of in by or to or of An of is of to be is no on of or be be in at or so as to to be in or to is or on a of to of 0% a a of 5% a in is of as on as on in in in on on on by at NC on NC to be to in be on is by to as be or of be or on is an of be of or on to on of on of to in at a of In to at no to as an to of or in to of of in no to on on to by of is be on 2 ） o a in a is to is of a of in in In of in 5000. If by is to 5000 2000 as by a is a to or of a of do be of o a or or to be to of or a be to on m on of is as A is a or of is a to of in a on or a is a of a of a an of a of to to of a 2） t is to As be by a In on be by on of of is to in to t a of of s to on in in as a in on in of to of a s of in of It a of to by in S of is an be up by as of of at of in At to be an to in of is a an be AD XF or AD GA by or be as as Of it is to of 40 of be at of of in by of of is to an be by of of or a be to if it in by 3M or be in or be in by 3 or is in a of is by a i. e., a of be by be to to be on of . in 2. 3. to in . to or of or e. g. of to or in of To of a be of to of be be to be be As a a inclu 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )開題報(bào)告 學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 號： 專 業(yè) ： 機(jī)械工程及自動(dòng)化 設(shè)計(jì) (論文 )題目 ： 模塊化生產(chǎn)系統(tǒng)軟 件設(shè)計(jì) 指 導(dǎo) 教 師 : 年 月 日 開題報(bào)告填寫要求 1．開題報(bào)告（含“文獻(xiàn)綜述”）作為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)對學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報(bào)告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見及所在專業(yè)審查后生效； 2．開題報(bào)告內(nèi)容必須用黑墨水筆 工整書寫或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應(yīng)及時(shí)交給指導(dǎo)教師簽署意見； 3．“文獻(xiàn)綜述”應(yīng)按論文的格式成文，并直接書寫（或打?。┰诒鹃_題報(bào)告第一欄目內(nèi)，學(xué)生寫文獻(xiàn)綜述的參考文獻(xiàn)應(yīng)不少于 15篇 科技論文的信息量，一般一本 參考書最多 相當(dāng)于三篇科技論文的信息量 （不包括辭典、手冊）； 4． 有關(guān)年月日等日期的填寫，應(yīng)當(dāng)按照國標(biāo) 7408— 94《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時(shí)間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書寫。如“ 2009 年 3 月 15 日” 或“ 2009 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報(bào) 告 1．結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，每人撰寫 2000 字左右的文獻(xiàn)綜述： 文 獻(xiàn) 綜 述 摘要 模塊化生產(chǎn)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 是 在 完成了大學(xué)的全部課程之后，進(jìn)行的一次理論聯(lián)系實(shí)際的綜合運(yùn)用，使我對專業(yè)知識 、 技能有了進(jìn)一步的提高 ，為以后 從事專業(yè)技術(shù) 的工作打下基礎(chǔ)。 模塊化制造是符合當(dāng)今制造業(yè)發(fā)展潮流、具有廣泛實(shí)踐基礎(chǔ)、可具體執(zhí)行和操作的一種實(shí)用型先進(jìn)制造模式和技術(shù)體系。模塊化制造系統(tǒng)是根據(jù)特定模塊化產(chǎn)品的制造要求設(shè)計(jì) 而成的：產(chǎn)品性能和質(zhì)量提高的周期縮短，頻率提高，快速響應(yīng)市場需求；與其相適應(yīng)的生產(chǎn)系統(tǒng)易于重組，以適應(yīng)產(chǎn)品的快速變換。滿足這兩個(gè)基本要求的實(shí)現(xiàn)條件就是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的模塊化和制造系統(tǒng)裝備的模塊化 。 關(guān)鍵詞 模塊 生產(chǎn)系統(tǒng) 軟件 改革開放二十多年來，我國 模塊化產(chǎn)品是實(shí)現(xiàn)以大批量的效益進(jìn)行單件生產(chǎn)目標(biāo)的一種有效方法。產(chǎn)品模塊化也是支持用戶自行設(shè)計(jì)產(chǎn)品的一種有效方法。產(chǎn)品模塊是具有獨(dú)立功能和輸入、輸出的標(biāo)準(zhǔn)部件。這里的部件，一般包括分部件、組合件和零件等。模塊化 產(chǎn)品設(shè)計(jì) 方法的原理是，在對一定范圍內(nèi)的不同功能或相同功能、不同性能、不同規(guī)格的產(chǎn)品進(jìn)行功能分析的基礎(chǔ)上，劃分并設(shè)計(jì)出一系列功能模塊，通過模塊的選擇和組合構(gòu)成不同的顧客定制的產(chǎn)品，以滿足市場的不同需求。這是相似性原理在產(chǎn)品功能和結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用，是一種實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化與多樣化的有機(jī)結(jié)合及多品種、小批量與效率的有效統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化方法。 ，特別是在我國加入世貿(mào)組織后，世界的制造中心就從發(fā)達(dá)國家遷移到了亞洲，我國有廉價(jià)的勞動(dòng)力和廣 大的消費(fèi)市場，因此，我國工業(yè)要想發(fā)展，就需要有相應(yīng)的技術(shù)和設(shè)備來支持。 1 模塊化設(shè)計(jì)概念 所謂的模塊化設(shè)計(jì)，簡單地說就是將產(chǎn)品的某些要素組合在一起，構(gòu)成一個(gè)具有特定功能的子系統(tǒng)，將這個(gè)子系統(tǒng)作為通用性的模塊與其他產(chǎn)品要素進(jìn)行多種 組合，構(gòu)成新的系統(tǒng)，產(chǎn)生多種不同功能或相同功能、不同性能的系列產(chǎn)品。模塊化設(shè)計(jì)是 綠色設(shè)計(jì) 方法之一，它已經(jīng)從理念轉(zhuǎn)變?yōu)檩^成熟的設(shè)計(jì)方法。將綠色設(shè)計(jì)思想 與模塊化設(shè)計(jì)方法結(jié)合起來，可以同時(shí)滿足產(chǎn)品的功能屬性和環(huán)境屬性，一方面可以縮短產(chǎn)品研發(fā)與制造周期，增加產(chǎn)品系列，提高產(chǎn)品質(zhì)量，快速應(yīng)對市場變化；另一方面，可以減少或消除對環(huán)境的不利影響，方便重用、升級、維修和產(chǎn)品廢棄后的拆卸、回收和處理。 2 模塊的三大特征 模塊是模塊化設(shè)計(jì)和制造的功能單元，具有三大特征： 以對模塊單獨(dú)進(jìn)行設(shè)計(jì)、制造、調(diào)試、修改和存儲(chǔ)，這便于由不同的專業(yè)化企業(yè)分別進(jìn)行生產(chǎn)； 塊接口部位的結(jié)構(gòu)、尺寸和參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化，容易實(shí)現(xiàn)模塊間的互換，從而使模塊滿足 更大數(shù)量的不同產(chǎn)品的需要； 利于實(shí)現(xiàn)橫系列、縱系列產(chǎn)品間的模塊的通用，實(shí)現(xiàn)跨系列產(chǎn)品間的模塊的通用 3 模塊化的趨勢 模塊化是在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新的設(shè)計(jì)思想，現(xiàn)已成為一種新技術(shù)被廣泛應(yīng)用，尤其是信息時(shí)代電子產(chǎn)品不斷推陳出新，模塊化設(shè)計(jì)的產(chǎn)品正在不斷涌現(xiàn)。如何使產(chǎn)品的模塊化設(shè)計(jì)全方位地滿足市場的多樣化需求，應(yīng)當(dāng)引起企業(yè)經(jīng)營者、新產(chǎn)品開發(fā)人員及其標(biāo)準(zhǔn)化研究者的高度重視。 模塊化設(shè)計(jì)已被廣泛應(yīng)用于機(jī)床、電子產(chǎn)品、航天、航空等設(shè)計(jì)領(lǐng)域，但至今模塊化術(shù)語尚未給出公認(rèn)的權(quán)威性定義。企業(yè)一方 面必須利用產(chǎn)品的批量化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化來縮短上市周期、降低產(chǎn)品成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量，另一方面還要不斷地進(jìn)行產(chǎn)品創(chuàng)新使產(chǎn)品越來越個(gè)性化，滿足客戶的定制需求。這樣，如何平衡產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、通用化與定制化、柔性化之間的矛盾，成為贏得競爭的關(guān)鍵能力。平臺(tái)化、模塊化的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)可以在保持產(chǎn)品較高通用性的同時(shí)提供產(chǎn)品的多樣化配置，因此平臺(tái)化、模塊化的產(chǎn)品是解決定制化 為開發(fā)具有多種功能的不同產(chǎn)品，不必對每種產(chǎn)品施以單獨(dú)設(shè)計(jì)，而是精心設(shè)計(jì)出多種模塊，將其經(jīng)過不 同方式的組合來構(gòu)成不同產(chǎn)品，以解決產(chǎn)品品種、規(guī)格也設(shè)計(jì)制造周期、 成本之間的矛盾，這就是模塊化設(shè)計(jì)的含義。模塊化設(shè)計(jì)與產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、系列化設(shè)計(jì)密切相關(guān)，即所謂的 “ 三化 ” 。 “ 三化 ” 互相影響、互相制約，通常合在一起作為評定產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)劣的重要指標(biāo)，是現(xiàn)代化原理開始用于機(jī)床設(shè)計(jì)，到本世紀(jì)50 年代，歐美一些國家正式提出 “ 模塊化設(shè)計(jì) ” 概念，把模塊化設(shè)計(jì)提到理論高度來研究。目前，模塊化設(shè)計(jì)的思想已滲透到許多領(lǐng)域，例如機(jī)床、減速器、家電、計(jì)算機(jī)等等。在每個(gè)領(lǐng)域，模塊及模塊化設(shè)計(jì)都有其特定的含義。 模塊：一組具有同一功能和接合要素（指聯(lián)接部位的形狀、尺寸、聯(lián)接件間的配合或嚙合等）， 但性能、規(guī)格或結(jié)構(gòu)不同卻能互換的單元。 生產(chǎn)和批量化生產(chǎn)這對矛盾的一條出路。 4 課題研究背景 現(xiàn)了機(jī)電一體化技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。 備是一套開放式的設(shè)備，最多可由 9 個(gè)單元組成，最少時(shí)一個(gè)單元即可自成一個(gè)獨(dú)立的控制系統(tǒng)。由多個(gè)單元組成的系統(tǒng)可以體現(xiàn)出自動(dòng)生產(chǎn)線的控制特點(diǎn)。 備一般用 制。 專門為工業(yè)過程控制而設(shè)計(jì)的控制設(shè)備，在工業(yè)控制領(lǐng)域中應(yīng)用非常廣泛。 在有多個(gè)單元組成的模塊化生產(chǎn)系統(tǒng)中，綜合應(yīng)用了多種技術(shù)知識，如氣動(dòng)控制技術(shù)，機(jī)械技術(shù)，電工電子技術(shù)，傳感器技術(shù)， 制技術(shù)等。利用該系統(tǒng)，可以模擬一個(gè)與實(shí)際生產(chǎn)情況十分接近的控制過程。本次的課題就是在我們學(xué)校擁有 備的背景下完成的。 5 模塊化生產(chǎn)系統(tǒng) 模塊化生產(chǎn)系統(tǒng)的概念 所謂模塊 , 引用最多的是 指可組成系統(tǒng)的 , 具有某種確定獨(dú)立功能的半自律性的子系統(tǒng) , 可以通過標(biāo)準(zhǔn)化的界面結(jié)構(gòu) , 與其它功能的半自律性子系統(tǒng)按照一定的規(guī)則相互聯(lián)系而構(gòu)成的更加復(fù)雜的系統(tǒng) [ 1 ]。模塊化是指把一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)或過程根據(jù)系統(tǒng)規(guī)則分解為能夠獨(dú)立設(shè)計(jì)的半自律性子系統(tǒng)的過程 , 或者是按照某種聯(lián)系規(guī)則 , 將可進(jìn)行獨(dú)立設(shè)計(jì)的子系統(tǒng)統(tǒng)一起來構(gòu)成更加復(fù)雜的系統(tǒng)或過程 , 這樣通過模塊化 , 一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)就可以分解為一系列相互獨(dú)立的具有特定功能價(jià)值的 模塊 , 并且 , 在遵循統(tǒng)一的界面規(guī)則的前提下 , 各模塊進(jìn)行半自律性獨(dú)立動(dòng)作 , 同類模塊之間可進(jìn)行替代 , 從而可根據(jù)需要 , 組成不同的復(fù)雜系統(tǒng)。青木昌彥的定義認(rèn)為 , 對具有可分解性的系統(tǒng)各部件聯(lián)系規(guī)則的六種“模塊化操作” ,可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜系統(tǒng)的創(chuàng)新 [ 2]。 塊化生產(chǎn)系統(tǒng)的基本組成 該系統(tǒng)由上料檢測站、搬運(yùn)站、加工站、安裝站、安裝搬運(yùn)站、分類站等六個(gè)部分組成。每一站都有一套獨(dú)立的 制系統(tǒng)，都能單獨(dú)完成一個(gè)動(dòng)作過程，將各站按一定順序聯(lián)接在一起后，就組成了一個(gè)模塊化生產(chǎn)系統(tǒng)。在 備上應(yīng)用了多種類型的傳感器，分別用語判斷物體的運(yùn)動(dòng)位置，物體的通過狀態(tài)，物體的顏色及材質(zhì)等。傳感器是機(jī)電一體花技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)之一，是現(xiàn)代工業(yè)實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化的前提之一。在控制方面， 備采用 行控制，我們可根據(jù)需要選擇不同廠家的 備的硬件結(jié)構(gòu)是相對固定 的，我們可以根據(jù)自己對設(shè)備的理解，對生產(chǎn)加工工藝的理解，編寫一定的生產(chǎn)工藝過程，然后再通過編寫 制程序?qū)崿F(xiàn)該工藝過程，從而實(shí)現(xiàn)對 4， 5]。 模塊化生產(chǎn)系統(tǒng)國內(nèi)外的發(fā)展 模塊化生產(chǎn)系統(tǒng)是 司制造的集先進(jìn)的氣動(dòng)技術(shù)、 制技術(shù)為一體的自動(dòng)化培訓(xùn)系統(tǒng)。從學(xué)生、工人到機(jī)械及電氣的專業(yè)人員都可以以這套系統(tǒng)為平臺(tái)，完成機(jī)電一體化技術(shù)相關(guān)內(nèi)容的培訓(xùn)。研究人員可以針對設(shè)計(jì)、組裝、編程、調(diào)試到檢查問題和維護(hù)維修等一系列課題的不同層次得到全面的學(xué)習(xí)和創(chuàng)新。 統(tǒng)本身就是從實(shí)際 的工業(yè)生產(chǎn)中來，所以研究人員在此基礎(chǔ)上的創(chuàng)新和開發(fā)可以迅速地轉(zhuǎn)換到工業(yè)應(yīng)用中，可實(shí)現(xiàn)過程優(yōu)化及降低成本，通過系統(tǒng)模擬有助于降低成本減少風(fēng)險(xiǎn)及促進(jìn)對復(fù)雜加工的了解 [6]。 模塊化生產(chǎn)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù) 我們實(shí)驗(yàn)室的 產(chǎn)系統(tǒng)是以電感應(yīng)式傳感器、光電傳感器、漫射式光電傳感器為輔助元件，用這些元件來采集開關(guān)數(shù)字信號。然后把這些數(shù)字信號輸入核心部件 輸入印象寄存器，通過里面的程序處理輸入信號，最后把處理的結(jié)果送給輸出印象寄存器，來驅(qū)動(dòng)電機(jī)、氣動(dòng)控制元件、氣動(dòng)執(zhí)行元件和機(jī)械手等。 6 結(jié)束語 模 塊化生產(chǎn)系統(tǒng)軟件 是時(shí)代的需要，是時(shí)代的產(chǎn)物，模塊化的的意圖和最終目的就是為了滿足人們對多樣化的需求和適應(yīng)激烈的市場競爭，在多品種、小批量的生產(chǎn)方式下，實(shí)現(xiàn)最佳的效益和質(zhì)量。模塊化的對象是產(chǎn)品或系統(tǒng)的構(gòu)成，模塊化不是研究和解決某一個(gè)孤立的產(chǎn)品或系統(tǒng)的設(shè)計(jì)或構(gòu)成的問題，而是解決某類產(chǎn)品或系統(tǒng)的最佳構(gòu)成形式問題，即系統(tǒng)由標(biāo)準(zhǔn)化的模塊組合而成。由于模塊化的對象是系統(tǒng)，因而運(yùn)用系統(tǒng)工程的原理和方法，是開展模塊化的基本原則。模塊化的主要方法是系統(tǒng)的分解和組合，模塊化的產(chǎn)品或系統(tǒng)是由標(biāo)準(zhǔn)的模塊組成的。模塊如何產(chǎn)生，能否有 效地組合成產(chǎn)品或系統(tǒng)，產(chǎn)品或系統(tǒng)的分解和組合的技巧和運(yùn)用水平，是模塊化的核心問題。模塊化的目標(biāo)是建立模塊系統(tǒng)和對象系統(tǒng)。模塊化活動(dòng)的目標(biāo)或產(chǎn)物有兩個(gè)，即形成模塊系統(tǒng)和模塊化的產(chǎn)品系統(tǒng)。建立模塊系統(tǒng)是實(shí)施模塊化設(shè)計(jì)的前提，形成模塊化產(chǎn)品或系統(tǒng)則是模塊化的最終歸宿。 參 考 文 獻(xiàn) [1] 徐雙慶 ,陳學(xué)光 ,李晶 . 國內(nèi)外模塊化理論研究綜述 [J]. 科技管理研究 ,2008,(9). 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[13] 姜繼海 ,等 . 液壓與氣壓傳動(dòng) [M]. 北京：高等教育出版社， 2000. 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報(bào) 告 ２．本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）： 本課題主要針對 模塊化生產(chǎn)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ， 通過對參考文獻(xiàn)的閱讀和學(xué)習(xí)，針對任務(wù)書要求，對涉及 模塊化生產(chǎn)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 做了一些初步地了解， 主要 以下幾個(gè)步驟進(jìn)行 : (1) 首先 了解使用 模塊化 概念 。 (2) 搞懂 模塊化生產(chǎn)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 要求。 (3) 查閱 模塊化生產(chǎn) 相關(guān)的資料 。 (4) 完成論文的初步框架 。 (5) 通過自己的設(shè)計(jì)體會(huì)，結(jié) 合已有的參考文獻(xiàn)，對 模塊化生產(chǎn)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 流程進(jìn)行歸納總結(jié)。 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報(bào) 告 指導(dǎo)教師意見 ： 1．對“文獻(xiàn)綜述”的評語： 2．對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設(shè)計(jì)（論文）結(jié)果的預(yù)測： 指導(dǎo)教師： 年 月 日 所在專業(yè)審 查意見： 負(fù)責(zé)人： 年 月 日 可編程控制器（ 序設(shè)計(jì)論文 題目： 模塊化生產(chǎn)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 學(xué) 校： 班 級： 姓 名： 指導(dǎo)老師： 2010 年 6 月 摘要 在現(xiàn)代工業(yè)中，生產(chǎn)過程的機(jī)械化、自動(dòng)化已成為突出的主題。隨著工業(yè)現(xiàn)代化的進(jìn)一步發(fā)展 ,自動(dòng)化已經(jīng)成為現(xiàn)代企業(yè)中的重要支柱 ,無人車間、無人生產(chǎn)流水線等等，已經(jīng)隨處可見。同時(shí)，現(xiàn)代生產(chǎn)中，存在著各種各樣的生產(chǎn)環(huán)境，如高溫、放射性、有毒氣體、有害氣體場合以及水下作業(yè)等，這些惡劣 的生產(chǎn)環(huán)境不利于人工進(jìn)行操作。 工業(yè)機(jī)械手是近代自動(dòng)控制領(lǐng)域中出現(xiàn)的一項(xiàng)新的技術(shù)，是現(xiàn)代控制理論與工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化實(shí)踐相結(jié)合的產(chǎn)物，并以成為現(xiàn)代機(jī)械制造生產(chǎn)系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分。工業(yè)機(jī)械手是提高生產(chǎn)過程自動(dòng)化、改善勞動(dòng)條件、提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的有效手段之一。尤其在高溫、高壓、粉塵、噪聲以及帶有放射性和污染的場合，應(yīng)用得更為廣泛。在我國，近幾年來也有較快的發(fā)展，并取得一定的效果，受到機(jī)械工業(yè)和鐵路工業(yè)部門的重視。 本題采用日本三菱公司的 列 機(jī)械手的上下、左右以及抓取運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制。該裝置 機(jī)械部分有滾珠絲杠、滑軌、機(jī)械抓手等；電氣方面由交流電機(jī)、變頻器、操作臺(tái)等部件組成。我們利用可編程技術(shù)，結(jié)合相應(yīng)的硬件裝置，控制機(jī)械手完成各種動(dòng)作。 關(guān)鍵詞： 制；機(jī)械手； 第一章可編程控制 ． 1 介 自二十世紀(jì)六十年代美國推出可編程邏輯控制器（ 代傳統(tǒng)繼電器控制裝置以來， 到了快速發(fā)展，在世界各地得到了廣泛應(yīng)用。同時(shí)， 功能也不斷完善。隨著計(jì)算機(jī)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， 開關(guān)量處理的基礎(chǔ)上增加了模擬量處理和運(yùn)動(dòng)控制等功能。今天的 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。 作為離散控的制的首選產(chǎn)品， 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 增長率保持為 20%～ 30%。隨著工廠自動(dòng)化程度的不斷提高和 場容量基數(shù)的不斷擴(kuò)大，近年來 工業(yè)發(fā)達(dá)國家的增長速度放緩。但是，在中國等發(fā)展中國家 增長十分迅速。綜合相關(guān)資料， 2004年全球 00億美元左右，在自動(dòng)化領(lǐng)域占據(jù)著 十分重要的位置。 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 先應(yīng)用的是汽車制造行業(yè)。它以存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和運(yùn)算等操作的指令；并通過數(shù)字輸入和輸出操作，來控制各類機(jī)械或生產(chǎn)過程。用戶編制的控制程序表達(dá)了生產(chǎn)過程的工藝要求，并事先存入 用戶程序存儲(chǔ)器中。運(yùn)行時(shí)按存儲(chǔ)程序的內(nèi)容逐條執(zhí)行，以完成工藝流程要求的操作。 有指示程序步存儲(chǔ)地址的程序計(jì)數(shù)器，在程序運(yùn)行過程中，每執(zhí)行一步該計(jì)數(shù)器自動(dòng)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 令），然后再返回起始步循環(huán)運(yùn)算。 完成一次循環(huán)操作所需的時(shí)間稱為一個(gè)掃描周期。不同型號的 環(huán)掃描周期在 1微秒到幾十微秒之間。 梯形圖編程，在解算邏輯方面，表現(xiàn)出快速的優(yōu)點(diǎn)，在微秒量級，解算 1K 邏輯程序不到 1 毫秒。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(gè)模擬量。大型 用另外一個(gè) 完成模擬量的運(yùn)算。把計(jì)算結(jié)果送給 控制器。 相同 I/O 點(diǎn)數(shù)的系統(tǒng)，用 用 成本要低一些（大約能省 40%左右）。 有專 用操作站，它用的軟件和硬件都是通用的，所以維護(hù)成本比低很多。一個(gè) 控制器，可以接收幾千個(gè) I/O 點(diǎn)（最多可達(dá) 8000 多個(gè) I/O）。如果被控對象主要是設(shè)備連鎖、回路很少，采用 為合適。 設(shè)計(jì)企業(yè)的管理信息系統(tǒng)方面，要容易一些。 近 10 年來，隨著 格的不斷降低和用戶需求的不斷擴(kuò)大，越來越多的中小設(shè)備開始采用 行控制， 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) 我國仍將保持高速增長勢頭。 通用 用于專用設(shè)備時(shí)可以認(rèn)為它就是一個(gè)嵌入式控制器，但 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。實(shí)際工作中碰到的一些用戶原來采用嵌入式控制器，現(xiàn)在正逐步用通用 定制 代嵌入式控制器 1． 2 部原理 質(zhì)上是一種被專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)和微機(jī)是基本一 的。 圖 件的基本結(jié)構(gòu)圖 （ 1）中央處理單元（ 中央處理單元（ 控制中樞。它按照 統(tǒng)程序賦 予的功能，接受并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)，檢查電源、存儲(chǔ)器、 I/O 以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)，并能檢查用戶程序的語法錯(cuò)誤。當(dāng) 入運(yùn)行時(shí)，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(chǔ)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(yùn)算等任務(wù)。并將邏輯或算術(shù)運(yùn)算等結(jié)果送入 I/O 映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。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(yùn)行，直到停止運(yùn)行為止。 （ 2）存 儲(chǔ)器 與微型計(jì)算機(jī)一樣，除了硬件以外，還必須有軟件。才能構(gòu)成一臺(tái)完整的軟件分為兩部分 : 系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器稱為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器。 儲(chǔ)空間的分配：雖然大、中、小型 最大可尋址存儲(chǔ)空間各不相同，但是根據(jù) 工作原理， 其存儲(chǔ)空間一般包括以下三個(gè)區(qū)域：系編程器 中 央 處 理 單 元 （ 輸入電路 輸出電路 系 統(tǒng) 程 序 存 儲(chǔ) 區(qū) 用 戶 程 序 存 儲(chǔ) 區(qū) 電源 統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū)，系統(tǒng) 儲(chǔ)區(qū)（包括 I/O 映象區(qū)和系統(tǒng)軟設(shè)備等）和用戶程序存儲(chǔ)區(qū)。 A. 系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū) 在系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū)中存放著相當(dāng)于計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的系統(tǒng)程序。它包括監(jiān)控程序、管理程序、命令解釋程序 、功能子程序、系統(tǒng)診斷程序等。由制造廠商將其固化在 ，用戶不能夠直接存取。它和硬件一起決定了該 各項(xiàng)功能。 B. 系統(tǒng) 儲(chǔ)區(qū) 系統(tǒng) 儲(chǔ)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(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器、變址寄存器、累加器等）存儲(chǔ)區(qū)。 （ A） I/O 映象區(qū) 由于 入運(yùn)行后，只是在輸入采樣階段才依次讀入各輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，在輸出刷新階段才將輸出的狀態(tài)和數(shù)據(jù)送至相應(yīng)的外設(shè)。因此，它需要有一定數(shù)量的存儲(chǔ)單元（ 供存放 I/O 的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，這些存儲(chǔ)單元稱作 I/O 映象區(qū)。一 個(gè)開關(guān)量 I/O 占用存儲(chǔ)單元中的一個(gè)位（ , 一個(gè)模擬量 I/O 占用存儲(chǔ)單元中的一個(gè)字（ 16 個(gè) 因此，整個(gè) I/O 映象區(qū)可看作由開關(guān)量的 I/。 （ B） 系統(tǒng)軟設(shè)備存儲(chǔ)區(qū) 除了 I/O 映象區(qū)以外，系統(tǒng) 儲(chǔ)區(qū)還包括 部各類軟設(shè)備（邏輯線圈、數(shù)據(jù)寄存器、計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器、變址寄存器、累加器等）的存儲(chǔ)區(qū)。該存儲(chǔ)區(qū)又分為具有失電保持的存儲(chǔ)區(qū)域和無失電保持的存儲(chǔ)區(qū)域，前者在 電時(shí)，由內(nèi)部的鋰電子供電。使這部分存儲(chǔ)單元內(nèi)的數(shù)據(jù)得以保留；后者當(dāng) 將這部分存儲(chǔ)單元內(nèi)的數(shù)據(jù)全部置“零”。 C．用戶程序存儲(chǔ)區(qū) 用戶程序存儲(chǔ)區(qū)存放用戶編制的用戶程序。不同類型的 存儲(chǔ)容量各不相同，一般來說，隨著 型增大其存儲(chǔ)容量也相應(yīng)增大。不過對于新型的存儲(chǔ)容量可根據(jù)用戶的需要而改變。 D． 常用的 I/O 分類 常用的 I/O 分類如下： 開關(guān)量：按電壓水平分，有 22011024隔離方式分，有繼電器隔離和晶體管隔離。 模 擬 量 ： 按 信 號 類 型 分 ， 有 電 流 型 （ 4、 電 壓 型（ 010，按精 度分，有 1246。 除了上述通用 I/O 外，還有特殊 I/O 模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。 按 I/O 點(diǎn)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 受最大的底板或機(jī)架槽數(shù)限制。 （ 3） 源 源在整個(gè)系統(tǒng)中起著十分重要的作用。無論是小型的 是中、大型的 電源的性能都是一樣的，均能對 部的所有器件提供一個(gè)穩(wěn)定可靠的直流電源。一般交流電壓波動(dòng)在正負(fù) 10%（ 15%）之間，因此可以直接將 入到交流 電網(wǎng)上去。 可編程序控制器一般使用 220V 交流電源。可編程序控制器內(nèi)部的直流穩(wěn)壓電源為各模塊內(nèi)的元件提供直流電壓。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。驅(qū)動(dòng)現(xiàn)場執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電源一般由用戶提供。 可編程序控制器是從繼電器控制系統(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。這種計(jì)算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)的“軟繼電器”，與繼電器系統(tǒng)中的物理結(jié)構(gòu)在功能上某些相似之處。 1． 3 工作原理 可編程 序控制器有兩種基本的工作狀態(tài)，即運(yùn)行（ 態(tài)與停止（ 態(tài)。在運(yùn)行狀態(tài)，可編程控制器通過執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來實(shí)現(xiàn)控制功能。為了使可編程序控制器的輸出及時(shí)地響應(yīng)隨時(shí)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(jī) 或切換到 作狀態(tài)。 除了執(zhí)行用戶程序之外，在每次循環(huán)過程中，可如上圖編程序控制器還要完成，內(nèi)部處理、通信處理等工作，一次循環(huán)可分為 5 個(gè)階段?？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。由于計(jì)算機(jī)執(zhí)行指令的速度極高，從外部輸入 理過程似乎是同時(shí)完成的。 在內(nèi)部處理聯(lián)合階段。可編程序控制器檢查 塊內(nèi)部的硬件是否正常，將監(jiān)控定時(shí)器復(fù)位，以及完成一些別的內(nèi)部工作。 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。當(dāng)可編程序控制器處于停止（ 態(tài)時(shí)，只執(zhí)行以上的操作?？删幊绦蚩刂破鹛幱冢?態(tài)時(shí)，還要完成另外 3 個(gè)階段的操作。 在可編程序控制器的存儲(chǔ)器中，設(shè)置了一片區(qū)域用來存放輸入信號和輸出信號的狀態(tài)，它們分別稱為輸入映像寄 存器和輸出映像寄存器?？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(chǔ)區(qū)，它們統(tǒng)稱為元件映像寄存器。在輸入處理階段，可編程序控制器把所有外部輸入電路的接通 /斷開（ 態(tài)讀入輸入寄存器。 外接的輸入觸點(diǎn)電路接通時(shí)，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(diǎn)接通，常閉觸點(diǎn)斷開。外接的輸入觸點(diǎn)電路斷開，對應(yīng)的輸入映像寄存器為“ 0”狀態(tài)，梯形圖中對應(yīng)的輸入繼電器的常開觸點(diǎn)斷開，常閉觸點(diǎn)接通。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(huì)隨之而 變，輸入信號變化了的狀態(tài)只能在下一個(gè)掃描周期的輸入處理階段被讀入。 可編程序控制器的用戶程序由若干條指令組成，指令在存儲(chǔ)器中按步序號順序排列。在沒有跳轉(zhuǎn)指令時(shí)， 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。在執(zhí)行指令時(shí)，從輸入映像寄存器或別的元件映像寄存器中將有關(guān)編程元件的 0/1 狀態(tài)讀出來，并根據(jù)指令的要求執(zhí)行相應(yīng)的邏輯運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果寫入到對應(yīng)的元件映像寄存器中，因此，各編程元件的映像寄存器（輸入映像寄存器除外）的內(nèi)容隨著程序的執(zhí)行而變化。 在輸出處理階段， 輸出映像寄存器的 0/1 狀態(tài)傳送到輸出鎖存器。體型圖某一輸出繼電器的線圈“通電”時(shí)，對應(yīng)的輸出映像寄存器為“ 1”狀態(tài)。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(diǎn)閉合，使外部負(fù)載通電工作。 若梯形圖中輸出繼電器線圈斷電對應(yīng)的輸出映像寄存器為“ 0”狀態(tài)，在輸出處理階段后，繼電器型輸出模塊中對應(yīng)的硬件繼電器的線圈斷電，其常開觸點(diǎn)斷開，外部負(fù)載斷電，停止工作。某一編程元件對應(yīng)的映像寄存器為“ 1”狀態(tài)時(shí)，稱該編程元件為 像寄存器為“ 0”狀態(tài)時(shí)，稱該編程元件為 掃描周期可編程 序控制器在 作狀態(tài)時(shí)，執(zhí)行一次掃描操作所需的時(shí)間稱為掃描周期，其典型值為 1~100令執(zhí)行所需的時(shí)間與用戶程序的長短、指令的種類和 行指令的速度有很大的關(guān)系。當(dāng)用戶程序較長時(shí)，指令執(zhí)行時(shí)間在掃描周期中占相當(dāng)大的比例。不過嚴(yán)格地來說掃描周期還包括自診斷、通信等。如圖所示。 圖 掃描運(yùn)行方式 （ 1）輸入采樣階段 在輸入采樣階段， 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)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶 程序行和輸出刷新階段。在這兩個(gè)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(huì)改變。所以輸入如果是脈沖信號，它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。 （ 2）用戶程序執(zhí)行階段 在用戶程序執(zhí)行階段， 是由上而下，從左到右的順序依次的掃描梯形圖。并對控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，并以此刷新該邏輯線圈或輸出線圈在系統(tǒng) 儲(chǔ)區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)?；蛘叽_定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。例如：算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)傳達(dá)等。 （ 3）輸出刷新階段 第 (掃描周期 輸出刷新 第 (N+1)個(gè)掃描周期 輸入采樣 第 N 個(gè)掃描周期 輸入采樣 輸出刷新 用戶程序執(zhí)行 在輸出刷新階段， 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(dòng)響應(yīng)的外設(shè)。這時(shí)才是 正的輸出。 (4)輸入 /輸出滯后時(shí)間 輸入 /輸出滯后時(shí)間又稱系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間，是指可編程序控制器的外部輸入信號發(fā)生變化的時(shí)刻至它控制的有關(guān)外部輸出信號發(fā)生變化的時(shí)刻之間的時(shí)間間隔，它由輸入電路濾波時(shí)間、輸出電路的滯后時(shí)間和因掃描工作方式產(chǎn)生的滯后時(shí)間三部分組成。 輸入模塊的 波電路用來濾除由輸入端引入的干擾噪聲，消除因外接輸入觸點(diǎn)動(dòng)作是產(chǎn)生的抖動(dòng)引起的不良影響，濾波電路的時(shí)間常數(shù)決定 了輸入濾波時(shí)間的長短，其典型值為 10右。 輸出模塊的滯后時(shí)間與模塊的類型有關(guān)，繼電器型輸出電路的滯后時(shí)間一般在 10右；雙向可空硅型輸出電路在負(fù)載接通時(shí)的滯后時(shí)間約為 1載由導(dǎo)通到斷開時(shí)的最大滯后時(shí)間為 10體管型輸出電路的滯后時(shí)間約為1掃描工作方式引起的滯后時(shí)間最長可達(dá)到兩個(gè)多掃描周期?？删幊绦蚩刂破骺偟捻憫?yīng)延遲時(shí)間一般只有幾十 于一般的系統(tǒng)是無關(guān)緊要的。要求輸入 — 輸出信號之間的滯后時(shí)間盡量短的系統(tǒng)，可以選用掃描速度快的可編程序控制器或采取其他措施。 1． 4 型的選擇 方法 1． 類型 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 長分為 1 位、 4 位、 8 位、 16 位、 32 位、 64 位等。從應(yīng)用角度出發(fā)，通常可按控制功能或輸入輸出點(diǎn)數(shù)選型。整體型 I/O 點(diǎn)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 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(diǎn)數(shù)，功能擴(kuò)展方便靈活，一般用于大中型控制系統(tǒng)。 2． 輸入輸出模塊的選擇 輸入輸出模塊的選擇應(yīng)考慮與應(yīng)用要求的統(tǒng)一。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。對輸出模塊，應(yīng)考慮選用的輸出模塊類型，通常繼電器輸出模塊具有價(jià)格低、使用電壓范圍廣、壽命短、響應(yīng)時(shí)間較長等特點(diǎn)；可控硅輸出模塊適用于開關(guān)頻繁，電感性低功率因數(shù)負(fù)荷場合，但價(jià)格較貴，過載能力較差。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?？筛鶕?jù)應(yīng)用要求，合理選用智能型輸入輸出模塊，以便提高控制水平和降低應(yīng)用成本。考慮是否需要擴(kuò)展機(jī)架或遠(yuǎn)程 I/ 供電電源，除了引進(jìn)設(shè)備時(shí)同時(shí)引進(jìn) 根據(jù)產(chǎn)品說明書 要求設(shè)計(jì)和選用外，一般 供電電源應(yīng)設(shè)計(jì)選用 220源，與國內(nèi)電網(wǎng)電壓一致。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。如果 身帶有可使用電源時(shí)，應(yīng)核對提供的電流是否滿足應(yīng)用要求，否則應(yīng)設(shè)計(jì)外接供電電源。為防止外部高壓電源因誤操作而引入 輸入和輸出信號的隔離是必要的，有時(shí)也可采用簡單的二極管或熔絲管隔離。 由于計(jì)算機(jī)集成芯片技術(shù)的發(fā)展，存儲(chǔ)器的價(jià)格已下降，因此，為保證應(yīng)用項(xiàng)目的正常投運(yùn)，一般要求 存儲(chǔ)器容量，按 256 個(gè) I/O 點(diǎn)至少選 8K 存儲(chǔ)器選擇。需要復(fù)雜 控制功能時(shí)，應(yīng)選擇容量更大，檔次更高的存儲(chǔ)器。 a．控制單元的冗余 （ 1）重要的過程單元： 括存儲(chǔ)器）及電源均應(yīng) 1余。 （ 2）在需要時(shí)也可選用 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(cuò)系統(tǒng)等。 b． I/O 接口單元的冗余 （ 1）控制回路的多點(diǎn) I/O 卡應(yīng)冗余配置。 （ 2）重要檢測點(diǎn)的多點(diǎn) I/O 卡可冗余配置。 3）根據(jù)需要對重要的 I/O 信號，可選用 2 重化或 3 重化的 I/O 接口單元。 第二章 機(jī)械手概況 運(yùn)機(jī)械手的應(yīng)用簡況 在現(xiàn)代工業(yè)中，生產(chǎn)過程的機(jī) 械化、自動(dòng)化已成為突出的主題。在機(jī)械工業(yè)中，加工、裝配等生產(chǎn)是不連續(xù)的。專用機(jī)床是大批量生產(chǎn)自動(dòng)化的有效辦法，程控機(jī)床、數(shù)控機(jī)床、加工中心等自動(dòng)化機(jī)械是有效解決多品種小批量生產(chǎn)自動(dòng)化的重要辦法。 但除切削加工本身外，還有大量的裝卸、搬運(yùn)、裝配等作業(yè)，有待于進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。據(jù)資料介紹，美國生產(chǎn)的全部工業(yè)零件中，有 75％是小批量生產(chǎn)；金屬加工生產(chǎn)批量中有四分之三在 50 件以下，零件真正在機(jī)床上加工的時(shí)間僅占零件生產(chǎn)時(shí)間的 5％。從這里可看出，裝卸、搬運(yùn)等工序機(jī)械化的迫切性，工業(yè)機(jī)械手就是為實(shí)現(xiàn)這些工序的自動(dòng)化而產(chǎn) 生的。機(jī)械手可在空間抓放物體，動(dòng)作靈活多樣，適用于可變換生產(chǎn)品種的中、小批量自動(dòng)化生產(chǎn)，廣泛應(yīng)用于柔性自動(dòng)線。 國內(nèi)外機(jī)械工業(yè)、鐵路部門中機(jī)搬運(yùn)械手主要應(yīng)用于以下幾方面： 熱加工是高溫、危險(xiǎn)的笨重體力勞動(dòng)，很久以來就要求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。為了提高工作效率，和確保工人的人身安全，尤其對于大件、少量、低速和人力所不能勝任的作業(yè)就更需要采用機(jī)械手操作。 冷加工方面機(jī)械手主要用于柴油機(jī)配件以及軸類、盤類和箱體類等零件單機(jī)加工時(shí)的上下料和刀具安裝等。進(jìn)而在程序控制、數(shù)字控制等機(jī)床 上應(yīng)用，成為設(shè)備的一個(gè)組成部分。最近更在加工生產(chǎn)線、自動(dòng)線上應(yīng)用，成為機(jī)床、設(shè)備上下工序聯(lián)接的重要于段。 拆修裝是鐵路工業(yè)系統(tǒng)繁重體力勞動(dòng)較多的部門之一，促進(jìn)了機(jī)械手的發(fā)展。目前國內(nèi)鐵路工廠、機(jī)務(wù)段等部門，已采用機(jī)械手拆裝三通閥、鉤舌、分解制動(dòng)缸、裝卸軸箱、組裝輪對、清除石棉等，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了拆修裝的效率。近年還研制了一種客車車內(nèi)噴漆通用機(jī)械手，可用以對客車內(nèi)部進(jìn)行連續(xù)噴漆，以改善勞動(dòng)條件，提高噴漆的質(zhì)量和效率。 近些年，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)以及傳感技術(shù)等在機(jī)械手中越來越多的應(yīng)用 ，工業(yè)機(jī)械手已經(jīng)成為工業(yè)生產(chǎn)中提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的重要因素。 械手的應(yīng)用意義 在機(jī)械工業(yè)中，機(jī)械手的應(yīng)用意義可以概括如下： 應(yīng)用機(jī)械手，有利于提高材料的傳送、工件的裝卸、刀具的更換以及機(jī)器的裝配等的自動(dòng)化程度，從而可以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，加快實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動(dòng)化的步伐。 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合中，用人手直接操作是有危險(xiǎn)或根本不可能的。而應(yīng)用機(jī)械手即可部 分或全部代替人安全地完成作業(yè)，大大地改善了工人的勞動(dòng)條件。在一些動(dòng)作簡單但又重復(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。 于有節(jié)奏地生產(chǎn) 應(yīng)用機(jī)械手代替人手進(jìn)行工作，這是直接減少人力的一個(gè)側(cè)面，同時(shí)由于應(yīng)用機(jī)械手可以連續(xù)地工作，這是減少人力的另一個(gè)側(cè)面。因此，在自動(dòng)化機(jī)床和綜合加工自動(dòng)生產(chǎn)線上，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)。 綜上所述，有效地應(yīng)用機(jī)械手是發(fā)展機(jī)械工業(yè)的必然趨勢。 械手的發(fā)展概況與發(fā)展趨勢 械手的發(fā)展概況 專用機(jī)械手經(jīng)過幾十年的發(fā)展，如今已進(jìn)入以通用機(jī)械手為標(biāo)志的時(shí)代。由于通用機(jī)械手的應(yīng)用和發(fā)展，進(jìn)而促進(jìn)了智能機(jī)器人的研制。智能機(jī)器人涉及的知識內(nèi)容，不僅包括一般的機(jī)械、液壓、氣動(dòng)等基礎(chǔ)知識，而且還應(yīng)用一些電子技術(shù)、電視技術(shù)、通訊技術(shù)、計(jì)算技術(shù)、無線電控制、仿生學(xué)和假肢工藝等，因此它是一項(xiàng)綜合性較強(qiáng)的新技術(shù)。目前國內(nèi)外對發(fā)展這一新技術(shù)都很重視，幾十年來，這項(xiàng)技術(shù)的研究和發(fā)展一直比較活躍，設(shè)計(jì)在不斷地修改，品種在不斷地增加，應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷地?cái)U(kuò)大。 早在 40 年代，隨著原 子能工業(yè)的發(fā)展，已出現(xiàn)了模擬關(guān)節(jié)式的第一代機(jī)械手。 50～ 60 年代即制成了傳送和裝卸工件的通用機(jī)械手和數(shù)控示教再現(xiàn)型機(jī)械手。這種機(jī)械手也稱第二代機(jī)械手。如尤尼曼特 (械手即屬于這種類型。 60～ 70 年代，又相繼把通用機(jī)械手用于汽車車身的點(diǎn)焊和沖壓生產(chǎn)自動(dòng)線上，亦即是第二代機(jī)械手這一新技術(shù)進(jìn)入了應(yīng)用階段。 80代，裝配機(jī)械手處于鼎盛時(shí)期，尤其是日本。 90 年代機(jī)械手在特殊用途上有較大的發(fā)展，除了在工業(yè)上廣泛應(yīng)用外，農(nóng)、林、礦業(yè)、航天、海洋、文娛、體育、醫(yī)療、服務(wù)業(yè)、軍事領(lǐng)域上有較大的應(yīng) 用。 90 年代以后，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等的快速發(fā)展，機(jī)械手技術(shù)也得到飛速的多元化發(fā)展。 總之，目前機(jī)械手的主要經(jīng)歷分為三代： 第一代機(jī)械手主要是靠人工進(jìn)行控制，控制方式為開環(huán)式，沒有識別能力；改進(jìn)的方向主要是將低成本和提高精度；第二代機(jī)械手設(shè)有電子計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，具有視覺、觸覺能力，甚至聽、想的能力。研究安裝各種傳感器，把接收到的信息反饋，使機(jī)械手具有感覺機(jī)能；第三代機(jī)械手能獨(dú)立完成工作過程中的任務(wù)。它與電子計(jì)算機(jī)和電視設(shè)備保持聯(lián)系，并逐步發(fā)展成為柔性系統(tǒng) 柔性制造單元 重要一環(huán)。 械手的發(fā)展趨勢 目前國內(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、 性能方面都不能滿足工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的需要。 因此，國內(nèi)主要是逐步擴(kuò)大機(jī)械手應(yīng)用范圍，重點(diǎn)發(fā)展鑄鍛、熱處理方面的機(jī)械手，以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，改善作業(yè)條件。在應(yīng)用專用機(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。 將機(jī)械手各運(yùn)動(dòng)構(gòu)件，如伸縮、擺動(dòng)、升 降、橫移、俯仰等機(jī)構(gòu)，以及適于不同類型的夾緊機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)成典型的通用機(jī)構(gòu)，以便根據(jù)不同的作業(yè)要求，選用不用的典型部件，即可組成各種不同用途的機(jī)械手。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。同時(shí)要提高精度，減少?zèng)_擊，定位精確，以更好地發(fā)揮機(jī)械手的作用。此外還應(yīng)大力研究伺服型、記憶再現(xiàn)型，以及具有觸覺、視覺等性能地機(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。 在國外機(jī)械制造業(yè)中，工業(yè)機(jī)械手應(yīng)用較多，發(fā)展較快。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。如發(fā)生某些偏離時(shí)，就將引起零部件甚至機(jī)械手本身的損壞。為此，國外機(jī)械手的發(fā)展趨勢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。如位置發(fā)生稍些偏差時(shí)，即能更正，并自行檢測，重點(diǎn)是研究視覺功能和觸覺功能。 視覺功能即在機(jī)械手上安裝有電視照相機(jī)和光學(xué)測距儀（即距離傳感器）以及衛(wèi)星計(jì)算機(jī)。工作時(shí)，電視照相機(jī)將物體形象變成視頻信號，然后傳送給計(jì)算機(jī)，以便分析物體的種類、大小、顏色和方位， 并發(fā)出指令控制機(jī)械手進(jìn)行工作。 觸覺功能即在機(jī)械手上安裝有觸覺反饋控制裝置。工作時(shí)機(jī)械手先伸出手指尋找工件，通過裝在手指內(nèi)的壓力敏感元件產(chǎn)生觸感作用，然后伸向前方，抓住工件。 手的抓力大小可通過裝在手指內(nèi)側(cè)的壓力敏感元件來控制，達(dá)到自動(dòng)調(diào)整握力的大小?？傊S著傳感技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械手的裝配作業(yè)的能力將進(jìn)一步提高。到 1995 年，全世界約有 50%的汽車由機(jī)械手裝配。 現(xiàn)今機(jī)械手的發(fā)展更主要的是將機(jī)械手和柔性制造系統(tǒng)以及柔性制造單元相結(jié)合，從而根本改變目前機(jī)械制造系統(tǒng)的人工操作狀態(tài)。 第三章 機(jī)械手控制系 統(tǒng)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)內(nèi)容 按下啟動(dòng)， A 連續(xù)運(yùn)行，機(jī)械手下降 —— 到位撞到 止下降 —— 1s 后機(jī)械手抓零件，抓緊撞 1s 后上升，到位撞 止上升 —— 1s 后左旋，到位撞 止左旋 —— 1s 后下降，到位撞 止下降 —— 1s 后松開，到位撞 1s 后上升，到位撞 止上升 —— 1 秒后右旋，到位撞 環(huán)結(jié)束 出分配 輸入 輸出 右上到位 升 下到位 降 緊到位 緊 開到位 開 上到位 行 下到位 行 統(tǒng)啟動(dòng) 系統(tǒng)停止 2．示意圖 致謝 本論文是在老師悉心指導(dǎo)下完成的。老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，嚴(yán)以律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實(shí)無華、平易近人的人格魅力對我影響深遠(yuǎn)。不僅使我樹立了遠(yuǎn)大的目標(biāo)、掌握了基本的研究方法，還使我明白了許多待人接物與為人處世的道理。本論文從選題到完成，每一步都是在老師的指導(dǎo)下完成的，傾注了老師大量的心血。在此，謹(jǐn)向 老 師表示崇高的敬 意和衷心的感謝！ 最后對評閱本論文的各位老師致以誠摯的感謝！ 參考文獻(xiàn) [1] 王炳實(shí) . 機(jī)床電氣控制 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2004 年： [2] 王本軼 . 機(jī)床設(shè)備控制基礎(chǔ) . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2005 年： [3] 丁樹模 . 液壓傳動(dòng) . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2007 年 [4] 林平勇 . 高崇 . 電工電子技術(shù) 京：高等教育出版社， 2004 年 [5] 熊幸明 . 曹才開 . 一種工業(yè)機(jī)械手的 制 2006 年， [6] 孔秀艷 . 一種四軸搬運(yùn)機(jī)械手的 制 . 大眾科技， 2008 年，第 7 期： [7] 劉軒 機(jī)械手的 制 . 機(jī)床電器 . 2006 年， [8] 張應(yīng)金 . 機(jī)械手搬運(yùn)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 2008 年 02 月刊：