模塊化生產(chǎn)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)【開(kāi)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(kāi)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(hào)： 外文出處： 附 件： (用外文寫(xiě) ) 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(kāi)題報(bào)告 學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 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(kāi)題報(bào)告填寫(xiě)要求 1．開(kāi)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(duì)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(jiàn)及所在專業(yè)審查后生效； 2．開(kāi)題報(bào)告內(nèi)容必須用黑墨水筆 工整書(shū)寫(xiě)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(yè)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(jiàn)； 3．“文獻(xiàn)綜述”應(yīng)按論文的格式成文，并直接書(shū)寫(xiě)（或打印）在本開(kāi)題報(bào)告第一欄目?jī)?nèi)，學(xué)生寫(xiě)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(shū)最多 相當(dāng)于三篇科技論文的信息量 （不包括辭典、手冊(cè)）； 4． 有關(guān)年月日等日期的填寫(xiě)，應(yīng)當(dāng)按照國(guó)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(shū)寫(xiě)。如“ 2009 年 3 月 15 日” 或“ 2009 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開(kāi) 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(xiě) 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(duì)專業(yè)知識(shí) 、 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(chǎng)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(kāi)放二十多年來(lái)，我國(guó) 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(duì)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(guò)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(chǎng)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(guó)加入世貿(mào)組織后，世界的制造中心就從發(fā)達(dá)國(guó)家遷移到了亞洲，我國(guó)有廉價(jià)的勞動(dòng)力和廣 大的消費(fèi)市場(chǎng)，因此，我國(guó)工業(yè)要想發(fā)展，就需要有相應(yīng)的技術(shù)和設(shè)備來(lái)支持。 1 模塊化設(shè)計(jì)概念 所謂的模塊化設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)單地說(shuō)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(lái)，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(duì)市場(chǎng)變化；另一方面，可以減少或消除對(duì)環(huán)境的不利影響，方便重用、升級(jí)、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(duì)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(shì) 模塊化是在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)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(chǎng)的多樣化需求，應(yīng)當(dāng)引起企業(yè)經(jīng)營(yíng)者、新產(chǎn)品開(kāi)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(yǔ)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(lái)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(lái)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(jìng)爭(zhēng)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(kāi)發(fā)具有多種功能的不同產(chǎn)品，不必對(duì)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(guò)不 同方式的組合來(lái)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(píng)定產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)劣的重要指標(biāo)，是現(xiàn)代化原理開(kāi)始用于機(jī)床設(shè)計(jì)，到本世紀(jì)50 年代，歐美一些國(guó)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(lái)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(duì)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(kāi)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(guò)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(shí)，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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(lái)構(gòu)成更加復(fù)雜的系統(tǒng)或過(guò)程 , 這樣通過(guò)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(duì)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(cè)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(guò)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(yǔ)判斷物體的運(yùn)動(dòng)位置，物體的通過(guò)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(duì)固定 的，我們可以根據(jù)自己對(duì)設(shè)備的理解，對(duì)生產(chǎn)加工工藝的理解，編寫(xiě)一定的生產(chǎn)工藝過(guò)程，然后再通過(guò)編寫(xiě) 制程序?qū)崿F(xiàn)該工藝過(guò)程，從而實(shí)現(xiàn)對(duì) 4， 5]。 模塊化生產(chǎn)系統(tǒng)國(guó)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(duì)設(shè)計(jì)、組裝、編程、調(diào)試到檢查問(wèn)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(lái)，所以研究人員在此基礎(chǔ)上的創(chuàng)新和開(kāi)發(fā)可以迅速地轉(zhuǎn)換到工業(yè)應(yīng)用中，可實(shí)現(xiàn)過(guò)程優(yōu)化及降低成本，通過(guò)系統(tǒng)模擬有助于降低成本減少風(fēng)險(xiǎn)及促進(jìn)對(duì)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(lái)采集開(kāi)關(guān)數(shù)字信號(hào)。然后把這些數(shù)字信號(hào)輸入核心部件 輸入印象寄存器，通過(guò)里面的程序處理輸入信號(hào)，最后把處理的結(jié)果送給輸出印象寄存器，來(lái)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(yǔ) 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(duì)多樣化的需求和適應(yīng)激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，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(duì)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(wèn)題，而是解決某類產(chǎn)品或系統(tǒng)的最佳構(gòu)成形式問(wèn)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(duì)象是系統(tǒng)，因而運(yùn)用系統(tǒng)工程的原理和方法，是開(kāi)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(wèn)題。模塊化的目標(biāo)是建立模塊系統(tǒng)和對(duì)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(guó)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(kāi) 題 報(bào) 告 ２．本課題要研究或解決的問(wèn)題和擬采用的研究手段（途徑）： 本課題主要針對(duì) 模塊化生產(chǎn)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ， 通過(guò)對(duì)參考文獻(xiàn)的閱讀和學(xué)習(xí)，針對(duì)任務(wù)書(shū)要求，對(duì)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(guò)自己的設(shè)計(jì)體會(huì)，結(jié) 合已有的參考文獻(xiàn)，對(duì) 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(kāi) 題 報(bào) 告 指導(dǎo)教師意見(jiàn) ： 1．對(duì)“文獻(xiàn)綜述”的評(píng)語(yǔ)： 2．對(duì)本課題的深度、廣度及工作量的意見(jiàn)和對(duì)設(shè)計(jì)（論文）結(jié)果的預(yù)測(cè)： 指導(dǎo)教師： 年 月 日 所在專業(yè)審 查意見(jiàn)： 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(jí)： 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(guò)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(wú)人車間、無(wú)人生產(chǎn)流水線等等，已經(jīng)隨處可見(jiàn)。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(chǎng)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(guò)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(chǎng)合，應(yīng)用得更為廣泛。在我國(guó)，近幾年來(lái)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(guó)推出可編程邏輯控制器（ 代傳統(tǒng)繼電器控制裝置以來(lái)， 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(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， 開(kāi)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(guò)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(zhǎng)率保持為 20%～ 30%。隨著工廠自動(dòng)化程度的不斷提高和 場(chǎng)容量基數(shù)的不斷擴(kuò)大，近年來(lái) 工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的增長(zhǎng)速度放緩。但是，在中國(guó)等發(fā)展中國(guó)家 增長(zhǎng)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(lái)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(guò)數(shù)字輸入和輸出操作，來(lái)控制各類機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。用戶編制的控制程序表達(dá)了生產(chǎn)過(guò)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(guò)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(hào)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(hào)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(jí)，解算 1K 邏輯程序不到 1 毫秒。它把所有的輸入都當(dāng)成開(kāi)關(guān)量來(lái)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(duì)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(lái)，隨著 格的不斷降低和用戶需求的不斷擴(kuò)大，越來(lái)越多的中小設(shè)備開(kāi)始采用 行控制， 我國(guó)的應(yīng)用增長(zhǎng)十分迅速。隨著中國(guó)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(guó)仍將保持高速增長(zhǎng)勢(shì)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(duì)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(lái)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(yǔ)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(chǎng)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(guò)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(kāi)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(kāi)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(wú)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(lái)說(shuō)，隨著 型增大其存儲(chǔ)容量也相應(yīng)增大。不過(guò)對(duì)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(kāi)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(hào) 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(wú)論是小型的 是中、大型的 電源的性能都是一樣的，均能對(duì) 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?？删幊绦蚩刂破鲀?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(cè)裝置（如接近開(kāi)關(guān)）提供 24V 直流電源。驅(qū)動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)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(lái)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(guò)執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來(lái)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(hào)，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(guò)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(guò)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(lái)存放輸入信號(hào)和輸出信號(hào)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(duì)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(kāi)（ 態(tài)讀入輸入寄存器。 外接的輸入觸點(diǎn)電路接通時(shí)，對(duì)應(yīng)的輸入映像寄存器為“ 1”狀態(tài)，梯形圖中對(duì)應(yīng)的輸入繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)接通，常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)。外接的輸入觸點(diǎn)電路斷開(kāi)，對(duì)應(yīng)的輸入映像寄存器為“ 0”狀態(tài)，梯形圖中對(duì)應(yīng)的輸入繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，常閉觸點(diǎn)接通。在程序執(zhí)行階段，即使外部輸入信號(hào)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(hào)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(hào)順序排列。在沒(méi)有跳轉(zhuǎn)指令時(shí)， 第一條指令開(kāi)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(lái)，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(xiě)入到對(duì)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(duì)應(yīng)的輸出映像寄存器為“ 1”狀態(tài)。信號(hào)經(jīng)輸出模塊隔離 和功率放大后，繼電器型輸出模塊中對(duì)應(yīng)的硬件繼電器的線圈通電，其常開(kāi)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(duì)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(duì)應(yīng)的硬件繼電器的線圈斷電，其常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，外部負(fù)載斷電，停止工作。某一編程元件對(duì)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(zhǎng)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(zhǎng)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(guò)嚴(yán)格地來(lái)說(shuō)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(hào)，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(duì)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(duì)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(duì)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(hào)發(fā)生變化的時(shí)刻至它控制的有關(guān)外部輸出信號(hào)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(lái)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(zhǎng)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(kāi)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(zhǎng)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(wú)關(guān)緊要的。要求輸入 — 輸出信號(hào)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(chǎng)安裝和控制室安裝兩類；按 長(zhǎng)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?？砂纯刂乒δ芑蜉斎胼敵鳇c(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(duì)輸入模塊，應(yīng)考慮 信號(hào)電平、信號(hào)傳輸距離、信號(hào)隔離、信號(hào)供電方式等應(yīng)用要求。對(duì)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(zhǎng)等特點(diǎn)；可控硅輸出模塊適用于開(kāi)關(guān)頻繁，電感性低功率因數(shù)負(fù)荷場(chǎng)合，但價(jià)格較貴，過(guò)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(shuō)明書(shū) 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(guó)內(nèi)電網(wǎng)電壓一致。重要的應(yīng)用場(chǎng)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(duì)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(hào)的隔離是必要的，有時(shí)也可采用簡(jiǎn)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(guò)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(cè)點(diǎn)的多點(diǎn) I/O 卡可冗余配置。 3）根據(jù)需要對(duì)重要的 I/O 信號(hào)，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(jiǎn)況 在現(xiàn)代工業(yè)中，生產(chǎn)過(guò)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(guó)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(guó)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(lái)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(duì)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(pán)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(guó)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(duì)、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(duì)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(lái)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(chǎng)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(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。 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(shì)。 械手的發(fā)展概況與發(fā)展趨勢(shì) 械手的發(fā)展概況 專用機(jī)械手經(jīng)過(guò)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(shí)內(nèi)容，不僅包括一般的機(jī)械、液壓、氣動(dòng)等基礎(chǔ)知識(shí)，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(wú)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(guó)內(nèi)外對(duì)發(fā)展這一新技術(shù)都很重視，幾十年來(lái)，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(kāi)環(huán)式，沒(méi)有識(shí)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(jué)、觸覺(jué)能力，甚至聽(tīng)、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(jué)機(jī)能；第三代機(jī)械手能獨(dú)立完成工作過(guò)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(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、 性能方面都不能滿足工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的需要。 因此，國(guó)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(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。 在國(guó)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(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。如位置發(fā)生稍些偏差時(shí)，即能更正，并自行檢測(cè)，重點(diǎn)是研究視覺(jué)功能和觸覺(jué)功能。 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)。工作時(shí)，電視照相機(jī)將物體形象變成視頻信號(hào)，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(jué)功能即在機(jī)械手上安裝有觸覺(jué)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(guò)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(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?？傊?，隨著傳感技術(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(kāi)，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(kāi)到位 開(kāi) 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(wú)華、平易近人的人格魅力對(duì)我影響深遠(yuǎn)。不僅使我樹(shù)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(duì)評(píng)閱本論文的各位老師致以誠(chéng)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 . 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