補(bǔ)氣對(duì)渦輪增壓柴油機(jī)性能及排放的影響畢業(yè)論文

1、 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 補(bǔ)氣對(duì)渦輪增壓柴油機(jī)性能及排放的影響學(xué)院： 合肥工業(yè)大學(xué) 專(zhuān)業(yè)： 汽車(chē)運(yùn)用技術(shù) 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 補(bǔ)氣對(duì)渦輪增壓柴油機(jī)性能及排放的影響摘要：柴油機(jī)是通過(guò)介質(zhì)來(lái)調(diào)節(jié)功率的，即通過(guò)改變噴油量來(lái)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(guò)調(diào)節(jié)油門(mén)，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(guò)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)于渦輪增壓的柴油機(jī)來(lái)說(shuō)，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(wú)法充分燃燒，從而造成排氣煙度值大幅上升。本文

2、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(wèn)題，提高燃料的燃燒效率，緩解能源與環(huán)境的壓力。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。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。關(guān)鍵詞：渦輪增壓柴油機(jī)；補(bǔ)氣：性能：排放。abstract: the diesel engine

3、 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 need to increase power, through the adjustment throttle, increase injection quantity, and more fuel burn adequately need more

4、 air. in internal combustion engine cylinder mixture of the formation of has a decisive influence on combustion process, and also affects the engine performance, economy, combustion noise and harmful exhaust emissions. for turbocharged diesel engine for, due to the lagging of the turbocharger respon

5、se, resulting in haste and loading conditions of fuel injected because not enough air to burn adequately, causing the exhaust smoke values have risen sharply，this paper research purposes, is aimed at turbocharged diesel engine lags in response shortcomings, design a set of fill gas device, sure fill

6、 gas project, and discusses fill gas inlet to turbocharged diesel engine performance and the influence of emissions, in order to improve turbocharged diesel engine speed up smoke serious problem, improve the fuel combustion efficiency and relieve the pressure of energy and the environment.the result

7、s show that, for turbocharged diesel engine, the fill gas measures is very necessary. add a high-pressure air fill gas system is simple in structure, reliable performance, low cost and high efficiency advantage, can achieve practical level.the main content of this article include: turbocharged diese

8、l engine 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.keywords: turbocharged diesel engine; fill gas: performance: emissions.目

9、 錄摘要 2第一章 緒論31.1本課題研究的目的和意義 31.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 3 1.3小結(jié)及本文的主要研究工作 5第二章 補(bǔ)氣實(shí)驗(yàn)方案62.1補(bǔ)氣實(shí)驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù) 6 2.2補(bǔ)氣方案的確定 62.3補(bǔ)氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 8第三章 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1031穩(wěn)態(tài)實(shí)驗(yàn)103.2瞬態(tài)實(shí)驗(yàn) 11 3.3數(shù)據(jù)分析11 第四章 穩(wěn)態(tài)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 13 4.1補(bǔ)氣對(duì)柴油機(jī)動(dòng)力性影響 134.1.1補(bǔ)氣對(duì)柴油機(jī)扭矩的影響134.1.2補(bǔ)氣對(duì)壓氣機(jī)增壓壓力的影響144.2補(bǔ)氣對(duì)柴油機(jī)經(jīng)濟(jì)性的影響144.2.1補(bǔ)氣對(duì)柴油機(jī)有效熱效率的影響 144.2.2補(bǔ)氣對(duì)柴油機(jī)比油耗的影響154.3補(bǔ)氣對(duì)柴油機(jī)排放的影響16 4.3.1補(bǔ)氣

10、對(duì)柴油機(jī)煙度的影響16 4.3.2補(bǔ)氣對(duì)柴油機(jī)nox排放的影響 16 4.3.3補(bǔ)氣對(duì)柴油機(jī)co排放的影響 17、4.4本章小結(jié)18第五章 瞬態(tài)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 19 5.1補(bǔ)氣對(duì)柴油機(jī)動(dòng)力性的影響19 5.1.1補(bǔ)氣對(duì)柴油機(jī)扭矩的影響19 5.1.2補(bǔ)氣對(duì)壓氣機(jī)增壓壓力的影響20 5.2補(bǔ)氣對(duì)柴油機(jī)排放的影響21 5.2.1補(bǔ)氣對(duì)柴油機(jī)煙度的影響21 5.2.2補(bǔ)氣對(duì)柴油機(jī)co排放的影響22 5.2.3補(bǔ)氣對(duì)柴油機(jī)nox排放的影響 23 5.3本章小結(jié) 24第六章 總結(jié)與展望 25 6.1全文總結(jié) 256.2工作展望 25參考文獻(xiàn)26謝辭 27第一章 緒論1.1 本課題研究的目的和意義當(dāng)今世界經(jīng)

11、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(wèn)題具有重大意義。環(huán)境與人類(lèi)生存生活有著極其密切的聯(lián)系，解決環(huán)境保護(hù)問(wèn)題是發(fā)展社會(huì)的必然要求。目前汽車(chē)以其優(yōu)越的性能得到越來(lái)越多人的青睞，但是石油資源日益減少，汽車(chē)排放尾氣嚴(yán)重困擾全世界專(zhuān)家學(xué)者的重大問(wèn)題，技術(shù)的進(jìn)步和國(guó)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。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。內(nèi)燃機(jī)

12、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(kāi)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)，半數(shù)以上的車(chē)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(lái)巨大進(jìn)步，同時(shí)也帶來(lái)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(wèn)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(lái)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(wèn)題。隨著柴油

13、機(jī)增壓程度的提高，渦輪增壓器響應(yīng)滯后問(wèn)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。以上這些主要問(wèn)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(wú)法滿足要求，由此導(dǎo)致局部空氣系數(shù)過(guò)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(wèn)題，為解決以上問(wèn)題，

14、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。 第一章 機(jī)械手在現(xiàn)代工業(yè)上的應(yīng)用現(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(zhǎng)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(lái)的高效率生產(chǎn)作業(yè)及低運(yùn)行成本將是中國(guó)制造業(yè)先進(jìn)性的發(fā)展方向。一：工業(yè)機(jī)械手技術(shù)以及重要性 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

15、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。 機(jī)器人技術(shù)是綜合了計(jì)算機(jī)、控制論、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(guó)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(chē)、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂(lè)等各個(gè)行業(yè)。機(jī)器人應(yīng)用情況，是一個(gè)國(guó)家工業(yè)自動(dòng)化水平的重要標(biāo)志。二：機(jī)械手技術(shù)的新進(jìn)展 目前國(guó)際機(jī)器人界都在加大科研力度，進(jìn)

16、行機(jī)器人共性技術(shù)的研究。對(duì)于機(jī)械手主要研究?jī)?nèi)容集中在以下方面：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。2機(jī)器人控制技術(shù)：重點(diǎn)研究開(kāi)放式，模塊化控制系統(tǒng)，人機(jī)界面更加友好，語(yǔ)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)。3機(jī)器人的結(jié)構(gòu)靈巧，控制系統(tǒng)愈來(lái)愈小，二者正朝著一體化方向發(fā)展。三：總述機(jī)械工業(yè)是國(guó)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(guó)防建設(shè)的基礎(chǔ)工業(yè)

17、，也是為提高人民生活質(zhì)量提供消費(fèi)類(lèi)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(zhǎng)帶動(dòng)促進(jìn)作用強(qiáng)，對(duì)國(guó)家積累和社會(huì)就業(yè)貢獻(xiàn)大等特點(diǎn)。各工業(yè)化國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的歷程表明，沒(méi)有強(qiáng)大的裝備制造業(yè)，就不可能實(shí)現(xiàn)國(guó)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(guó)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(zhǎng)方式，提高國(guó)民經(jīng)濟(jì)整體素質(zhì)，增強(qiáng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，保障國(guó)防安全等都具有重要而深遠(yuǎn)的意義第二章plc控制技術(shù)自二十世紀(jì)六十年代美國(guó)推出可編程邏輯控制器（programmable logic controller，plc）

18、取代傳統(tǒng)繼電器控制裝置以來(lái)，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(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plc不再局限于邏輯控制，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。plc在我國(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)plc在我國(guó)仍將保持高速增長(zhǎng)勢(shì)頭。一. plc的由來(lái) 美國(guó)通用汽車(chē)公司在1969年公開(kāi)招標(biāo)，要求用新的控制裝置取代繼電器控制裝置，并提出了十項(xiàng)招標(biāo)指標(biāo)，即： 1、編程方便，現(xiàn)場(chǎng)可

19、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(guó)數(shù)字設(shè)備公司（dec）研制出第一臺(tái)plc，在美國(guó)通用汽車(chē)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(zhǎng)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(guó)引進(jìn)了這項(xiàng)新技術(shù)，很快研

20、制出了日本第一臺(tái)plc。1973年，西歐國(guó)家也研制出它們的第一臺(tái)plc。我國(guó)從1974年開(kāi)始研制。于1977年開(kāi)始工業(yè)應(yīng)用。 二. plc的定義 國(guó)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1987年2月通過(guò)了對(duì)它的定義： “可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類(lèi)可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算,順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬式輸入 /輸出控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外部設(shè)備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)?！?總之，可編程控

21、制器是一臺(tái)計(jì)算機(jī)，它是專(zhuān)為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的計(jì)算機(jī)。它具有豐富的輸入/輸出接口，并且具有較強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力。但可編程控制器產(chǎn)品并不針對(duì)某一具體工業(yè)應(yīng)用，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，其硬件需根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選用配置，其軟件需根據(jù)控制要求進(jìn)行設(shè)計(jì)編制。三plc的組成1plc基本結(jié)構(gòu)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(yǔ)言更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。電源輸

22、出接口中央處理器存儲(chǔ)器輸入接口 來(lái)自用戶設(shè)備 至用戶設(shè)備編程器外圍接口 圖2-1 plc的基本結(jié)構(gòu)示意圖2 plc各組成部分的作用1） cpu 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：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)。b）當(dāng)plc處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，用掃描的方式通過(guò)i/o部件接收現(xiàn)場(chǎng)的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，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(guò)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

23、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。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(yǔ)法錯(cuò)誤等。2）存儲(chǔ)器 plc的存儲(chǔ)器包括系統(tǒng)存儲(chǔ)器和用戶存儲(chǔ)器。3）i/o接口 i/o接口是plc與外界連接的接口。4）電源plc的電源在整個(gè)系統(tǒng)中起著十分重要得作用。如果沒(méi)有一個(gè)良好的、可靠得電源系統(tǒng)是無(wú)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。5）智能i/o接口 隨著plc在自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用，為了滿足更加復(fù)雜的各種控制的需要，不少plc廠家

24、開(kāi)發(fā)了除數(shù)字量，開(kāi)關(guān)量處理功能以外的多種專(zhuān)門(mén)用途的接口模塊和智能接口模塊。6）編程器 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。7）其他部件 plc還可配人機(jī)接口，eprom寫(xiě)入器，存儲(chǔ)器卡等其他外部設(shè)備。四plc的發(fā)展趨勢(shì) plc經(jīng)過(guò)30多年的發(fā)展，已成為當(dāng)今增長(zhǎng)速度最快的一種工業(yè)控制器。目前，plc的年生產(chǎn)增長(zhǎng)率保持在30%40%的水平。未來(lái)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。五plc的主要生產(chǎn)廠家（世界，中國(guó)）自從第一臺(tái)plc出現(xiàn)以后，日本、德國(guó)、法國(guó)等也相繼開(kāi)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，

25、按地域可分成美國(guó)、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。著名的plc生產(chǎn)廠家主要有美國(guó)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(guó)的aeg公司、西門(mén)子（siemens）公司，法國(guó)的te公司等。我國(guó)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(guó)隨國(guó)外成套設(shè)備、專(zhuān)用設(shè)備引進(jìn)了不少國(guó)外的plc。此后，在傳統(tǒng)

26、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(guó)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，對(duì)提高我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化水平起到了巨大的作用。目前，我國(guó)不少科研單位和工廠在研制和生產(chǎn)plc，如遼寧無(wú)線電二廠、無(wú)錫華光電子公司、上海香島電機(jī)制造公司、廈門(mén)a-b公司等。第三章 運(yùn)用plc控制機(jī)械手的特點(diǎn)工業(yè)機(jī)械手是近幾十年發(fā)展起來(lái)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(guò)編程來(lái)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(guó)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

27、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)控加工中常見(jiàn)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(chē)體振動(dòng)干擾,而存在可靠性差、故障多、維修困難等問(wèn)題?？删幊绦蚩刂破鱬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)、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(mén)跨學(xué)科綜合技術(shù)。一機(jī)械手的控制技術(shù)要使機(jī)械手工作中各組成要素能夠協(xié)調(diào)工作，必

28、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(lèi)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)。1.繼電接觸器控制系統(tǒng)繼電接觸器控制系統(tǒng)是主要以繼電器，接觸器以及開(kāi)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(lái)完成各種控制邏輯，實(shí)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

29、性的觸點(diǎn)工作頻率低，易損壞，因此可靠性差。2可編程控制器（plc）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(zhuān)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(lái)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(guò)數(shù)字式或模擬式輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)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。3工業(yè)控制計(jì)算機(jī)（工控機(jī)）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(lái)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

30、豐富，可直接的應(yīng)用微機(jī)的各種軟件，充分發(fā)揮微處理器的作用，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(guò)程，要求開(kāi)發(fā)人員具有較高的計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)知識(shí)和微機(jī)軟件編程的能力。二. plc的使用特點(diǎn) 1、高可靠性、抗干擾能力強(qiáng) （1）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1020ms.（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(kāi)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，

31、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 plc針對(duì)不同的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，如：交流或直流；開(kāi)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(kāi)關(guān)；接近開(kāi)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) 為了適應(yīng)各種工業(yè)控制需要，除了單元式的小型plc

32、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(lái)，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plc的編程大多采用類(lèi)似于繼電器控制線路的梯形圖形式，對(duì)使用者來(lái)說(shuō)，不需要具備計(jì)算機(jī)的專(zhuān)門(mén)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、調(diào)試方便plc不需要專(zhuān)門(mén)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。6、維修方便，維修工作量小各種模塊上均有運(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)，

33、因此一旦某模塊發(fā)生故障，用戶可以通過(guò)更換模塊的方法，使系統(tǒng)迅速恢復(fù)運(yùn)行除此之外，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ΑＨ? plc的主要功能 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：plc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。四選用plc控制機(jī)械手的優(yōu)點(diǎn)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

34、期短，調(diào)試修改方便，而且體積小，功耗低，使用維護(hù)方便。與微型計(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。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(lái)說(shuō)，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(zhuān)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施，具有很高的可靠性。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。并且小型可編程控制器具有良好的可擴(kuò)展性

35、、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s7200 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)。第四章 機(jī)械手的plc控制原理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(guó)西門(mén)子公司生產(chǎn)的小型可編程控制器s7200 plc為背景，對(duì)的工作原理和的系統(tǒng)設(shè)計(jì)作以簡(jiǎn)介一、 plc工作原理plc

36、的工作原理是建立在計(jì)算機(jī)工作原理之上的，是通過(guò)執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的。cpu是以分時(shí)操作方式來(lái)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。一個(gè)掃描周期刷新輸出執(zhí)行cpu自診斷處理通訊請(qǐng)求執(zhí)行程序讀取輸入 圖4-1 plc的掃描周期1. 掃描技術(shù) 當(dāng)plc投入運(yùn)行后，其工作過(guò)程一般分為三個(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

37、速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。2plc工作過(guò)程(1) 輸入采樣階段 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。 (2) 用戶程序執(zhí)行階段 在用戶程序執(zhí)行階段，plc總是按由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

38、、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(guò)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。 (3) 輸出刷新階段

39、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，cpu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。3、 plc的i/o響應(yīng)時(shí)間 為了增強(qiáng)plc的抗干擾能力，提高其可靠性，plc的每個(gè)開(kāi)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，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(zhǎng)。所謂i/o響應(yīng)時(shí)間指從plc的某一輸入信號(hào)變化開(kāi)始到系統(tǒng)有關(guān)

40、輸出端信號(hào)的改變所需的時(shí)間。4、i/o尋址方式 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)。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，它的每一個(gè)輸入

41、/輸出點(diǎn)都有一個(gè)明確的固定不變的地址。一般來(lái)說(shuō)，單元式的plc采用這種i/o尋址方式。 （2）開(kāi)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(guò)對(duì)機(jī)架和模塊上的開(kāi)關(guān)位置的設(shè)定來(lái)確定的。 （3）用軟件來(lái)設(shè)定的i/o尋址方式這種i/o尋址方式是有用戶通過(guò)軟件來(lái)編制i/o地址分配表來(lái)確定的5plc程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言介紹 在plc中有多種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言,它們是梯形圖語(yǔ)言、布爾助記符語(yǔ)言、功能表圖語(yǔ)言、功能模塊圖語(yǔ)言及結(jié)構(gòu)化語(yǔ)句描述語(yǔ)言等。梯形圖語(yǔ)言和布爾助記符語(yǔ)言是基本程序設(shè)計(jì)語(yǔ)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

42、過(guò)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(yǔ)言梯形圖程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言是用梯形圖的圖形符號(hào)來(lái)描述程序的一種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。采用梯形圖程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，程序采用梯形圖的形式描述。這種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言采用因果關(guān)系來(lái)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(yǔ)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(lái)說(shuō)，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，梯形圖中的能流（power

43、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)，需與原有繼電器邏輯控制技術(shù)的有關(guān)概念區(qū)別對(duì)待； （4）與布爾助記符程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，便于相互的轉(zhuǎn)換和程序的檢查。 2）布爾助記符（boolean mnemonic） 程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言布爾助記符程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言是用布爾助記符來(lái)描述程序的一種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。布爾助記符程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言與計(jì)算機(jī)中的匯編語(yǔ)言非常相似，采用布爾助記符來(lái)表示操作功能。 布爾助記符程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言具有下列特點(diǎn)： （1）采用助記符來(lái)表示操作功能，具有容易記憶，便于撐握的特點(diǎn)； （2）在編程器的鍵盤(pán)上采用助記符表示，具有便于操作的特點(diǎn)，可在無(wú)計(jì)算機(jī)的場(chǎng)合進(jìn)行

44、編程設(shè)計(jì)； （3）與梯形圖有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。其特點(diǎn)與梯形圖語(yǔ)言基本類(lèi)同。 3）功能表圖（ sepuential function chart） 程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言功能表圖程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言是用功能表圖來(lái)描述程序的一種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。它是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。4）功能模塊圖（function block） 程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言功能模塊圖程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言是采用功能模塊來(lái)表示模塊所具有的功能，不同的功能模塊有不同的功能。5）結(jié)構(gòu)化語(yǔ)句（structured text） 描述程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言結(jié)構(gòu)化語(yǔ)句描述程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言是用結(jié)構(gòu)化的描述語(yǔ)句來(lái)描述程序的一種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。二的系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則由于的結(jié)構(gòu)和工作方式與通用

45、微型計(jì)算機(jī)不完全一樣，因此，在設(shè)計(jì)自動(dòng)控制系統(tǒng)時(shí)，需要根據(jù)的特點(diǎn)來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)遵循的基本原則：） 控制系統(tǒng)的被控制對(duì)象最大限度的滿足工藝要求） 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)力求簡(jiǎn)單） 保證控制系統(tǒng)安全性和可靠性） 控制系統(tǒng)能夠方便的進(jìn)行功能擴(kuò)展，升級(jí)） 人機(jī)界面友好系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟的基本流程圖：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(xiě)流程帶來(lái)及大的方便。其一般步驟的基本流程如圖2所示聯(lián)機(jī)調(diào)試現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試編制技術(shù)文件確定控制對(duì)象和控制任務(wù)plc選型,i/o設(shè)備選擇i/o地址分配控制軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)檢查修改程序軟件調(diào)試硬件安裝硬件安裝通電

46、試驗(yàn)交付使用 圖4-2 plc系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程圖注：其中在plc選型上應(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(pán)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(guò)程中必不可少。三，plc控制系統(tǒng)與機(jī)械手的連接 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(guò)電纜與計(jì)算機(jī)的

47、rs-232相連接，使用專(zhuān)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)。 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、plc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(guò)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。當(dāng)然，plc之間的通訊網(wǎng)絡(luò)是各廠家專(zhuān)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

48、方便地進(jìn)行通訊與聯(lián)網(wǎng)。五、上位機(jī)與plc數(shù)據(jù)通信 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s7200通過(guò)選擇合適的通信口工作方式與上位機(jī)通信，s7200系列plc的通信口有3種工作方式：ppi（pointtopiontinterface）方式、freeport（自由口）方式、profibusdp方式。六、抗干擾設(shè)計(jì) 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(guò)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?rùn)C(jī)plc控制系統(tǒng)時(shí)還采取了并接

49、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)接地第五章 plc在機(jī)械手控制系統(tǒng)的安裝環(huán)境每種工業(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。一：plc的使用環(huán)境 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(shuō)plc在所有場(chǎng)合都能正常有效的進(jìn)行工作。下面是一

50、些可能影響plc正常工作的場(chǎng)合，一般來(lái)說(shuō)，在這些場(chǎng)合下不適合安裝plc。1）周?chē)鷾囟鹊陀?或高于55的場(chǎng)合。2）有劇烈溫度變化或冷凝的場(chǎng)合。3）周?chē)鷿穸鹊陀?0%或高于90%的場(chǎng)合。4）遭受腐蝕性或可燃性氣體侵?jǐn)_的場(chǎng)合。5）遭受過(guò)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。6）plc易遭受到直接沖擊或激烈振動(dòng)的場(chǎng)合。7）直接暴露在日光下的場(chǎng)合。8）plc可能受水油或化學(xué)品侵蝕的場(chǎng)合。 二：plc元件安裝注意事項(xiàng)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)該加以相應(yīng)的保護(hù)。1）在p

51、lc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。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。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。4）為了確保plc不至于過(guò)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。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。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。7）plc主機(jī)應(yīng)安裝在一個(gè)使用，維護(hù)方便的工作面上（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。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70120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)行冷卻。 待添加的隱藏文字內(nèi)容3第六章 plc控制機(jī)械手的應(yīng)用案例機(jī)械手在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用十分普遍，以下通過(guò)西門(mén)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(lái)控制，電磁閥由plc控制。一、 硬件設(shè)計(jì)接線原理圖如圖6-1.6-2所