plc機(jī)械手控制系統(tǒng)文獻(xiàn)綜述(包括外文翻譯)

1、<p>　　基于PLC的機(jī)械手控制系統(tǒng)</p><p>　　機(jī)械工業(yè)是國(guó)民的裝備部，是為國(guó)民經(jīng)濟(jì)提供裝備和為人民生活提供耐用消費(fèi)品的產(chǎn)業(yè)。機(jī)械工業(yè)的規(guī)模和技術(shù)水平是衡量國(guó)家經(jīng)濟(jì)實(shí)力和科學(xué)技術(shù)水平的重要標(biāo)志。因此，世界各國(guó)都把發(fā)展機(jī)械工業(yè)作為發(fā)展本國(guó)經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略重點(diǎn)之一(張志獻(xiàn)，2002)。新世紀(jì)，生產(chǎn)水平及科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展帶動(dòng)了整個(gè)機(jī)械工業(yè)的快速發(fā)展。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

2、的主題。然而在機(jī)械工業(yè)中，加工、裝配等生產(chǎn)是不連續(xù)的。單靠人力將這些不連續(xù)的牛產(chǎn)工序銜接起來，不僅費(fèi)時(shí)而且效率不高。同時(shí)人的勞動(dòng)強(qiáng)度非常大，有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)失誤及傷害。顯然，這嚴(yán)重影響制約了整個(gè)生產(chǎn)過程的效率和自動(dòng)化程度。機(jī)械手的應(yīng)用很好的解決了這一情況，它不存在重復(fù)的偶然失誤，也能有效的避免了人身事故(楊永清等，2008)。</p><p>　　在機(jī)械工業(yè)中，機(jī)械手的應(yīng)用具有以下意義。</p><

3、;p>　　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。</p><p>　　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。同時(shí)，

4、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。</p><p>　　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)。</p><p>　　隨著現(xiàn)

5、代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)也越來越高，工人工作環(huán)境和工作內(nèi)容也要求理想化簡(jiǎn)單化，對(duì)于一些往復(fù)的工作由機(jī)械手遠(yuǎn)程控制或自動(dòng)完成顯得非常重要。這樣可以避免一些人不能接觸的物質(zhì)對(duì)人體造成傷害，如冶金、化工、醫(yī)藥、航空航天等。對(duì)于機(jī)械手的研究國(guó)內(nèi)外的水平不一，但代表當(dāng)今最先進(jìn)的技術(shù)在日本，他的自動(dòng)化，人性化令人嘆為觀止，這些技術(shù)依賴于控制理論、新材料科學(xué)，它是融合各種尖端技術(shù)的現(xiàn)代機(jī)器。我國(guó)也陸續(xù)在工業(yè)中有所應(yīng)用，對(duì)于自動(dòng)控制，柔性制造系

6、統(tǒng)中應(yīng)用更為廣泛，但我國(guó)的自動(dòng)化水平有待提高，只相當(dāng)于世界先進(jìn)技術(shù)在八十年代的水平。隨著工業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，機(jī)械手技術(shù)也隨之提高，發(fā)展的趨勢(shì)是工作強(qiáng)度高，靈活性強(qiáng)，準(zhǔn)確可靠，可以自動(dòng)檢測(cè)并下達(dá)動(dòng)作命令，融入先進(jìn)的人工智能，使人只作平時(shí)的簡(jiǎn)單的維護(hù)，這也是現(xiàn)代工廠的發(fā)展趨勢(shì)。</p><p>　　目前國(guó)內(nèi)機(jī)械手主要用于機(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。所以，在國(guó)內(nèi)主要是逐

7、步擴(kuò)大應(yīng)用范圍，重點(diǎn)發(fā)展鑄造、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)的發(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)械手和組合機(jī)械手等。同時(shí)要提高速度，減少?zèng)_擊，正確定位，以便更好的發(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、視覺等性能的機(jī)械手，并考慮與計(jì)算機(jī)連用，逐步成為整個(gè)機(jī)械制造系統(tǒng)中的一個(gè)基本單元。</p><p>　　國(guó)外機(jī)械手

8、在機(jī)械制造行業(yè)中應(yīng)用較多，發(fā)展也很快。目前主要用于機(jī)床、橫鍛壓力機(jī)的上下料，以及點(diǎn)焊、噴漆等作業(yè)，它可按照事先指定的作業(yè)程序來完成規(guī)定的操作。國(guó)外機(jī)械手的發(fā)展趨勢(shì)是大力研制具有某種智能的機(jī)械手。使它具有一定的傳感能力，能反饋外界條件的變化，作相應(yīng)的變更。如位置發(fā)生稍許偏差時(shí)，即能更正并自行檢測(cè)，重點(diǎn)是研究視覺功能和觸覺功能。目前已經(jīng)取得一定成績(jī)。</p><p>　　目前世界高端工業(yè)機(jī)械手均有高精化，高速化，多軸

9、化，輕量化的發(fā)展趨勢(shì)。定位精度可以滿足微米及亞微米級(jí)要求，運(yùn)行速度可以達(dá)到3M/S，量產(chǎn)產(chǎn)品達(dá)到6軸，負(fù)載2Kg的產(chǎn)品系統(tǒng)總重已突破100Kg。更重要的是將機(jī)械手、柔性制造系統(tǒng)和柔性制造單元相結(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)。同時(shí)，隨著機(jī)械手的小型化和微型化，其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?huì)突破傳統(tǒng)的機(jī)械領(lǐng)域，而向著電子信息、生物技術(shù)、生命科學(xué)及航空航天等高端行業(yè)發(fā)展。</p><p>　　本設(shè)計(jì)是利用可編程控制器

10、PLC作為載體的一套機(jī)械手驅(qū)動(dòng)裝置，用來實(shí)現(xiàn)文字書寫的功能，并可根據(jù)需求的變化要求隨時(shí)更改相關(guān)控制參數(shù)。</p><p>　　通過對(duì)學(xué)校圖書館提供的數(shù)據(jù)庫以及網(wǎng)絡(luò)上存在的資料的搜集，我查詢到了很多有關(guān)于本課題的文獻(xiàn)資料。它們包括圖書、期刊、學(xué)術(shù)論文等。這些文獻(xiàn)涉及了有關(guān)本設(shè)計(jì)的各個(gè)方面能較好的為完成設(shè)計(jì)作為參考。</p><p>　　綜合各個(gè)文獻(xiàn)的內(nèi)容可以看到PLC有以下優(yōu)點(diǎn)，它能適應(yīng)工業(yè)

11、現(xiàn)場(chǎng)的惡劣環(huán)境，可靠性高。在工業(yè)生產(chǎn)中一般要求控制設(shè)備具有很強(qiáng)的抗干擾能力。而PLC在這方面的獨(dú)到之處有：它在硬件上采用光電隔離裝置以防止輸出對(duì)輸入的反饋干擾；采用屏蔽措施以防止空間的電磁干擾；設(shè)置濾波環(huán)節(jié)，以消除外部干擾和各模塊之間的干擾影響；采用連鎖及互鎖控制、自診斷電路和模塊式結(jié)構(gòu)等措施，以提高硬件的可靠性及模塊的互換性；在軟件上采用了故障自檢測(cè)、自診斷等措施。</p><p>　　其他實(shí)用方面的優(yōu)點(diǎn)有1.

12、PLC軟件簡(jiǎn)單易學(xué)。2. PLC使用方便；3.PLC體積小，重量輕，便于安裝。由于PLC具有上述一系列優(yōu)點(diǎn)，工業(yè)控制中廣泛用于以下三種控制：(1)開關(guān)量順序、邏輯控制。即代替繼電器控制系統(tǒng)，如冶金行業(yè)中的高爐上料系統(tǒng)，軋鋼機(jī)、連鑄機(jī)、費(fèi)剪等控制系統(tǒng)；機(jī)械行業(yè)各種自動(dòng)生產(chǎn)線、自動(dòng)加工機(jī)床、機(jī)械手、龍門銑床等控制；輕工業(yè)中的注塑機(jī)、包裝機(jī)、食品加工機(jī)械等。(2)模擬量控制。如溫度、壓力、流量等；(3)數(shù)據(jù)采集、分析處理。如控制中的數(shù)據(jù)采集、

13、算術(shù)運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳輸、轉(zhuǎn)換、捧序和查表等操作。</p><p>　　綜上用PLC作為控制系統(tǒng)控制機(jī)械手寫字的設(shè)計(jì)是一種方便、實(shí)用、可靠的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。通過收集各種資料和初期的規(guī)劃我已對(duì)將要進(jìn)行的設(shè)計(jì)非常了解，相信在老師的指導(dǎo)和我自己的努力下我可以很好的完成設(shè)計(jì)任務(wù)，雖然期間肯定會(huì)遇到這樣或那樣的困難，但是我有信心做好這一切。</p><p><b>　　外文

14、原文及其翻譯：</b></p><p>　　The advantages of PLC control</p><p>　　Any control system goes through four stages from conception to a working plant. A PLC system brings advantages at each stage.<

15、;/p><p>　　The first stage is design; the required plant is studied and the control strategies decided. With conventional systems design must be complete before construction can start. With a PLC system all that

16、 is needed is a possibly vague idea of the size of the machine and the I/O requirements (how many inputs and outputs). The input and output cards are cheap at this stage, so a healthy spare capacity can be built in to al

17、low for the inevitable omissions and future developments.</p><p>　　Next comes construction. With conventional schemes, every job is a ‘one-off’ with inevitable delays and costs. A PLC system is simply bolted

18、 together from standard parts. During this time the writing of the PLC program is started (or at least the detailed program specification is written).</p><p>　　The next stage is installation, a tedious and e

19、xpensive business as sensors, actuators, limit switches and operator controls are cabled. A distributed PLC system using serial links and prebuilt and tested desks can simplify installation and bring huge cost benefits.

20、The majority of the PLC program is written at this stage.</p><p>　　Finally comes commissioning, and this is where the real advantages are found. No plant ever works first time. Human nature being what it is,

21、 there will be some oversights. Changes to conventional systems are time consuming and expensive. Provided the designer of the PLC system has built in spare memory capacity, spare I/O and a few spare cores in multicore c

22、ables, most changes can be made quickly and relatively cheaply. An added bonus is that all changes are recorded in the PLC’s program and com</p><p>　　There is an additional fifth stage, maintenance, which st

23、arts once the plant is working and is handed over to production. All plants have faults, and most tend to spend the majority of their time in some form of failure mode. A PLC system provides a very powerful tool for assi

24、sting with fault diagnosis. </p><p><b>　　外文文獻(xiàn)翻譯：</b></p><p><b>　　PLC的控制優(yōu)勢(shì)</b></p><p>　　任何控制系統(tǒng)從概念到進(jìn)入工廠工作都要經(jīng)歷四個(gè)階段。 PLC系統(tǒng)在每一個(gè)階段都有優(yōu)勢(shì)。 </p><p>　　第一階段

25、是設(shè)計(jì)，對(duì)工廠的需要進(jìn)行研究和制定控制策略，傳統(tǒng)的運(yùn)行平臺(tái)的設(shè)計(jì)和制造必須在設(shè)計(jì)進(jìn)行前完成。PLC系統(tǒng)僅僅需要的是一個(gè)模糊的關(guān)于機(jī)器的可能大小的想法和I/O數(shù)量的要求（多少輸入和輸出接口）。在這個(gè)階段輸入和輸出芯片十分便宜，所以可以內(nèi)置一個(gè)很健全的備用容量，它允許用來補(bǔ)充遺漏項(xiàng)目和為未來的擴(kuò)充做準(zhǔn)備。</p><p>　　其次是設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)的方案是，每一項(xiàng)工作都是“一次成型”這不可避免的造成了工程拖延和增加成本。一

26、個(gè)的PLC系統(tǒng)使用最簡(jiǎn)單的標(biāo)準(zhǔn)件螺栓連接在一起。在這樣的連接下開始編寫 PLC程序（或者至少是寫入詳細(xì)的程序規(guī)范）。 </p><p>　　下一階段是安裝，安裝是一種繁瑣和昂貴的工作，例如安裝傳感器、執(zhí)行器、限制開關(guān)系統(tǒng)和主機(jī)的連接。分布式PLC系統(tǒng)使用串行鏈路式的預(yù)編譯，測(cè)試界面可以簡(jiǎn)化安裝它帶來了巨大的成本優(yōu)勢(shì)。PLC的程序多數(shù)在這個(gè)階段完成。 </p><p>　　最后是調(diào)試，而這正

27、是PLC真正的優(yōu)勢(shì)被發(fā)掘的部分。沒有任何設(shè)備在第一次就正常工作。人性就是這樣，總會(huì)有一些疏漏。與傳統(tǒng)的系統(tǒng)變動(dòng)情況的耗時(shí)和昂貴相比，PLC的設(shè)計(jì)師提供了系的內(nèi)置備用內(nèi)存容量、備用I/O和一些備用多芯電纜線，多數(shù)的變動(dòng)能迅速和相對(duì)便宜的完成。另外一個(gè)好處是，所有的變化PLC都有記錄，程序的調(diào)試和修改不會(huì)因?yàn)闆]有被記錄而遺失，這是一個(gè)經(jīng)常發(fā)生在常規(guī)系統(tǒng)中的問題。 </p><p>　　還有一個(gè)額外的第五階段，維護(hù)，一

28、旦啟動(dòng)工作，并移交生產(chǎn)就產(chǎn)生了維護(hù)的問題。所有設(shè)備都有缺點(diǎn)，大多數(shù)設(shè)備在錯(cuò)誤的模式中度過了它們的大部分的時(shí)間。 PLC系統(tǒng)提供了一個(gè)非常強(qiáng)大的工具幫助診斷故障。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：</b></p><p>　　[1] 《電氣控制系統(tǒng)與可編程控制器》 機(jī)械工業(yè)出版社.常曉玲主編</p><p>　　[2] 《檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)

29、》 機(jī)械工業(yè)出版社.常健生</p><p>　　[3] 《PLC應(yīng)用開發(fā)實(shí)用子程序》 人民郵電出版社.賈德勝</p><p>　　[4] 《三菱FX2N系列PLC應(yīng)用技術(shù)》 機(jī)械工業(yè)出版社.劉建華</p><p>　　[5]《PLC原理與應(yīng)用》 清華大學(xué)出版社.俞國(guó)