模拟量模块毕业论文

计算机专业毕业论文范文 摘要: 能量管理系统(EM S) 是当代大电网运行不可缺少的手段, 但是我国各电力公司EM S 应用软件的实用化程度还较低。最近, 国家电力公司对于各调度部门的EM S 提出了实用化要求, 并提出了考核标准, 各调度部门都在为这一目标而努力。因国内网省调大部分采用国外的EM S, 不具备考核统计功能, 作者根据国调中心提出的实用化要求, 对湖北EM S 进行了EM S 考核监视管理系统的研究和实施。该系统深入 EM S 核心内部, 结合外部软件编程, 对EM S 的运行参数进行人工设置并对EM S 应用软件的运行状态及结果进行实时考核统计和控制。该系统对EM S 各应用软件进行了全方位、功能全面的自动不间断规范化考核监视, 为EM S 的实用化打下了坚实的基础。关键词: EM S; 监控系统; 电力系统中图分类号: TM 734 文献标识码:A 1 引言在全国电网互联和电力市场的推动下, 为了对大电网的安全、优质、经济运行和环保及效益进行协调优化, 能量管理系统(EM S) 将会有一个更大的发展, 并将成为当代大电网运行不可缺少的手段。但是, 目前国内各电网的EM S 均缺乏全方位的, 功能全面的考核监视管理系统, EM S 的管理维护和考核监视主要是由运行人员手工完成, 自动化程度较低, 可靠性、准确性也较低。EM S 应用软件的使用和系统质量还有待时间的考验, 为进一步促进EM S 应用软件基本功能的实际应用, 充分发挥其在电网安全、优质、经济运行中的作用, 并配合中国一流电网调度机构考核验收来规范和指导基本功能的验收工作, 国家电力调度通信中心制定了EM S 应用软件基本功能实用要求及验收细则[ 1 ] , 要求狠抓EM S 的实用化工作。笔者根据国调中心调自[1998 ]126号文 “关于印发《能量管理系统(EM S) 应用软件功能要求及其实施基础条件》(试行) 的通知”及其附件, 国调中心[ 1999 ]207号文“EM S 应用软件基本功能实用要求及验收细则”, 以及湖北省电力调度通信局自动化科制订的“EM S 考核监视管理系统功能规范”, 以湖北电网EM S 功能的实用化改进和考核管理为课题, 设计并建立了EM S 考核监视管理系统。该考核监视管理系统在对EM S 应用软件的功能进行实用化改进的基础上, 可以对EM S 应用软件的运行状态及结果进行实时监视和控制, 自动计算及生成EM S 运行考核指标和报表。该考核监视管理系统可以显著地减少运行人员的分析计算工作量, 把运行人员从大量复杂、烦琐的数据检索和计算工作中解放出来, 提高了工作效率和准确性。通过对 EM S 各运行模块的监视和控制, 有效地改善了 EM S 的运行性能。该系统还可以将EM S 的实时运行状态, 中间计算信息及计算结果在Internet 网络上发布, 实现系统的无人值守及远程监控和故障诊断, 具有实用价值。该系统的研制成功为EM S 的实用化打下了坚实的基础, 充分发挥EM S 在电网安全、优质、经济运行中的作用。2 EMS 考核监视管理系统原理和结构考核监视管理系统硬件主要包括考核监视计算机、网络适配器和激光报表打印机等。其硬件配置如图1所示。考核监视计算机通过双网分别与EM S 和管理信息系统(M IS) 相连, 其中一个网出现故障时, 不影响系统的正常运行, 即具备双网切换能力。图1 EMS 考核管理系统的硬件结构 Fig. 1 Hardwares for superv isory con trol system of EMS 考核监视管理系统软件包括EM S 自动考核监视软件、考核指标统计管理软件和网上信息发布系统三部分。其流程图如图2所示。考核监视管理系统从EM S 获取有关实时数据和运行状态信息, 通过标准网络数据通信接口, 将这些实时数据和运行状态信息传送到EM S 自动考核监视管理计算机。通过数据格式转换软件, 在本地机上建立考核管理系统专用实时数据库, 并完成数据的计算、统计、分析和处理, 生成报表、曲线等考核监视结果, 刷新考核管理系统本地实时数据库。将数据与管理信息系统(M IS) 共享, 在网上发布相关信息, 并根据需要发信给电子值班员。图2 EMS 考核管理监视系统原理框图 Fig. 2 Block diagram of superv isory con trol system of EMS 流程图的第一步是在EM S 上完成必须的源程序修改和程序编制, 这是专门针对湖北EM S 系统 (ABB S. P. I. D. E. R 系统) 设计的。因为某些EM S 考核指标的统计信息在现有湖北电网EM S 的运行状况和输出条件下是无法得到的。为此, 针对EM S 源程序进行了修改和扩充。增加了EM S 的控制参数的设定和计算结果的输出。3 系统主要功能EM S 考核监视管理系统有如下具体功能: 3. 1 EMS 计算数据的实时监视3. 1. 1 母线平衡监视计算厂站母线进出线路、变压器的有功功率和无功功率实时数据的代数值和净值。并将净值和门槛值进行比较, 筛选出母线不平衡的站。用排序方式, 按净值的偏差大小显示各厂站的站名、净值及其所属的量测分量。正常厂站用绿色显示; 净值偏差超过基准值的3. 0% 时, 用黄色显示; 净值偏差超过基准值的5. 0% 时, 则用红色显示。同时可用曲线方式分别显示各厂站的净值偏差。曲线密度为每个实时数据库数据刷新周期(目前定为1 m in) 1个点, 保存时间为3天, 曲线横纵坐标可在线修改。并监视净值更新情况, 若净值连续超过30 m in 不更新, 则可认为该路RTU 停运, 记录该路RTU 停运和恢复运行的事件。事件保存时间为2个月。如果全部RTU 不更新, 则提示运行人员EM S 系统死机或EM S 考核监视管理系统与EM S 的网络通信中断, 并将此全停信息送电子值班员告警。3. 1. 2 线损监视计算线路两侧有功功率实时数据的差值。并将差值和阈值进行比较, 筛选出线损异常的线路。用排序方式, 按净值的偏差大小显示各厂站的站名、净值及其所属的量测分量。正常数据用绿色显示; 净值偏差超过基准值的3. 0% 时, 用黄色显示; 净值偏差超过基准值的5. 0% 时, 则用红色显示。3. 1. 3 变损监视计算变压器两侧、三侧的有功功率实时数据的差值。并将差值和阈值进行比较, 筛选出变损异常的变压器。输出结果同线损输出结果类似。3. 1. 4 电压合理性监视计算多母线各段母线电压实时数据的差值。并将差值和阈值进行比较, 筛选出电压异常的母线。输出结果同线损输出结果类似。3. 1. 5 遥信.遥测的一致性监视根据开关状态和线路潮流值相一致的原则, 筛选出位置异常的开关。即遥测不为零, 而遥信位置断开的开关和遥测为零, 而遥信位置闭合的开关。输出各个位置异常的开关的名称和实际状态。3. 1. 6 遥信取反监视监视实时系统中进行了遥信取反定义的开关。输出进行了取反的开关的名称和实际状态。3. 2 EMS 模块运行状态监视3. 2. 1 模块投运状态监视湖北电网EM S 的应用软件包括实时数据快照模块(SN P)、状态量和模拟量的修正模块(SAR)、网络拓扑及模型建立模块(NMB )、母线计划模块 (BSK)、状态估计模块(SE)、网络参数更新模块 (N PU )、安全分析模块(SA )、网络灵敏度分析模块 (N S)、调度员潮流模块(DPF)、短期负荷预计模块 (SL F)、自动发电控制模块(A GC) 等功能模块。EM S 考核监视管理系统可以实时监视EM S 各模块的投运状态和控制模式, 并可以区别EM S 各模块投运状态和退出状态。在必要时候将模块退出运行的信息送电子值班员进行告警。可以区别EM S 的各种控制模式: 实时状态估计、实时调度员潮流、研究状态估计和研究调度员潮流的方式。对EM S 各模块的投运状态和控制模式的变化, 作为带时标事件记录下来, 保存时间为2年。3. 2. 2 模块运行状态监视实时监视EM S 各功能模块的运行状态。可以区别EM S 各模块的关闭状态、初始化状态、起动预备状态、请求执行状态、正在执行状态、超时状态、闭锁状态、执行完成状态、出错状态和停止状态等。在 EM S 应用监视器的流程图上, 标明各模块的运行状态。并将各模块运行状态的变化, 作为带时标事件记录下来, 保存时间为2年。统计各个模块连续处于出错状态的次数。并设置各模块的连续出错状态次数的限值, 若超过此限值则将出错信息送电子值班员进行告警。3. 2. 3 模块计算中间结果分析可以检查EM S 各功能模块软件运行过程中间出现的异常情况, 检查引起异常的原因, 并获取 EM S 各功能模块软件运行过程出现的信息。将其在网页上发布允许运行人员通过远程互连网进行监视和故障诊断。3. 2. 4 模块计算结果监视可以实时监视EM S 各功能模块的计算结果, 包括状态估计(SE) 和调度员潮流(DPF) 应用模块的迭代过程和收敛情况。并按月进行SE、DPF 软件收敛、不收敛资料的统计, 将统计资料保存2年。3. 3 模块运行的控制管理可以对模块的控制方式进行在线设定, 并能够进行模块计算迭代过程和计算收敛精度的控制。这是对EM S 应用软件的源程序、画面和数据库进行改造, 调节改变有关算法的控制参数, 使运行人员可以直接在EM S 监视器画面上对状态估计和调度员潮流等模块计算的过程和计算的收敛精度进行控制。3. 4 EMS 计算结果的统计分析对SE、DPF 模块的计算结果进行统计分析。按照不同电压等级量测类型基准值, 计算状态估计的估计值和调度员潮流的计算值的偏差, 自动查找不合格的计算点, 得到EM S 状态估计合格率指标和调度员潮流计算合格率指标。将计算结果和分析结果形成报表输出。3. 5 EMS 考核指标的管理建立EM S 考核管理数据库, 根据EM S 数据库和统计的运行历史资料, 自动地逐次计算EM S 运行考核指标, 包括: ①状态估计覆盖率; ②状态估计月可用率; ③遥测估计合格率; ④单次状态估计计算时间; ⑤调度员潮流月合格率; ⑥调度员潮流计算结果误差; ⑦单次潮流计算时间; ⑧负荷预测月运行率; ⑨月负荷预测准确率; bk月最高(低) 负荷预测准确率。3. 6 EMS 考核管理的信息发布系统EM S 考核管理的信息发布系统由当地机上的考核信息查阅管理软件和网上信息发布系统组成。通过建立EM S 考核监视管理系统主页, 将考核管理信息在网上发布。使运行人员既能在EM S 考核监视管理系统的本地机上查阅信息, 也能在通过网络进行网上查阅, 便于运行和管理人员查看。EM S 考核监视管理系统在实现上述主要功能的基础上, 综合目前已有的A GC 运行统计功能, 作为EM S 考核监视管理系统的一个子系统。4 系统特点(1) EM S 功能的实用化改造EM S 考核监视管理系统的考核管理范围很广, 实现的功能全面, 实用化程度高。其考核管理范围包括EM S 应用软件的所有功能模块。其实现的功能有: EM S 计算数据的实时监视、EM S 模块运行状态监视、EM S 模块运行的控制管理、EM S 计算结果的统计分析、EM S 考核指标的管理及EM S 考核管理的网上信息发布。这其中有一部分功能在现有湖北电网EM S 的运行状况和输出条件下是无法实现的。为此, 笔者针对EM S 源程序进行了详尽的分析, 并对相关模块的功能进行了修改和扩充。增加了 EM S 状态估计(SE) 和调度员潮流计算(DPF) 计算次数和收敛次数的统计结果, 并增加了SE 和DPF 的控制参数的设定功能。(2) 全自动免人工在线维护考虑到随着电力系统的不断扩展, 由EM S 管理的电力系统元件和设备将不断增加。若要求运行人员对EM S 考核监视管理系统进行手工维护, 势必将增加运行人员的工作量, 提高对运行人员的要求和降低EM S 考核监视管理系统的自动化程度、实用性及可靠性。为此, 本EM S 考核监视管理系统采取自动跟踪EM S 元件设备参数变化的方式, EM S 对新增线路、变压器、发电机、母线和厂站等遥测、遥信量, 均可以自动增加并进行监视考核。这使得运行人员无须深入了解、学习和掌握EM S 的数据结构和数据内容, 就可以熟练操作本系统, 满足了实用性和通用性的要求, 并提高了EM S 考核监视管理系统的可靠性。(3) 系统自动不间断运行及错误监控EM S 考核监视管理系统对EM S 服务器运行状态可以进行监视, 能够自动识别EM S 服务器的在线及备用状态, 并能够在EM S 服务器进行切换之后, 自动与其同步。而在EM S 单机服务器运行时, 自动由平常与EM S 备机服务器相连的工作模式改为与EM S 主机服务器相连, 继续对EM S 进行考核监视。EM S 考核监视管理系统具有自我运行监视软件模块, 一旦发现考核监视管理系统出现异常, 能够自动复位, 可以(在硬件环境条件允许的情况下) 对 EM S 的进行连续不间断的考核监视。5 结束语EM S 考核监视管理系统于2000年8月初设计实现后, 进行了全面测试并投入试运行。测试和试运行结果表明EM S 考核监视管理系统的各项功能均已实现, 计算结果准确可靠。EM S 考核监视管理系统能自动发现EM S 系统计算数据的非正常数据, 各模块的出错状态。可以对EM S 的状态估计模块和调度员潮流计算模块的计算过程和计算结果进行控制。EM S 考核监视管理系统满足了EM S 运行管理人员进行EM S 计算数据分析, 运行状态监视、计算过程及结果分析和EM S 考核指标及报表的统计计算的需要, 可代替由运行人员手工进行的繁重而复杂的数据检索和计算, 保证计算的可靠性和准确性, 自动生成EM S 考核指标及报表, 减少了形成EM S 考核指标及报表的人为主观因素和由此可能产生的误差, 大大节省了时间, 提高了工作效率。该系统为 EM S 的实用化打下了坚实的基础, 有助于EM S 充分发挥其在电网安全、优质、经济运行中的效益。该EM S 考核监视管理系统的硬件设备包括考核监视计算机、网络适配器和激光报表打印机, 考核监视计算机可以是一台高性能的商业机或工控机实现。整个系统的硬件设备配置经济, 具有很高的性价比。该系统的软件部分除了针对湖北电网EM S (ABB SP IDER 系统) , 对其某些应用软件进行了修改和数据格式转换外, 其它功能模块均为通用型标准化设计, 适用于其它各种类型的EM S。因此该 EM S 考核监视管理系统有较高的推广应用价值。参考文献: [1 ] 国调中心[ 1999 ]207号文《关于印发“EM S 应用软件基本功能实用化要求及验收细则”的通知》[Z]. [ 2 ] SP IDER operator’ s nanual ( ABB EM S 操作手册) [Z]. 收稿日期: 2000212204; 改回日期: 2001202214。

1 KM-1 键混器的设计 1 Sw3204V监控器的设计 1 基于射频遥控型(单片机）交通灯的设计1 Sw802V视频切换器的设计 1 无线数控多相位灯从机的设计1 基于RS232遥控型交通灯的设计1 Sw802A音频切换器的设计1 Sw6408V监控器的设计 1 KM-3键混器的设计1 无线数控多相位灯主机的设计1 SW162V数字视频切换器的设计1 基于RS232监控切换器1 SW401V 数字视频切换器的设计1 基于单片机的多路数据采集系统1 RS485转RS232的模块设计1 基于LCD显示的波形发生器的设计1 4-20mA转RS-485模块的设计 1 基于RS232流量计的设计 1 基于PTR2000的交通灯控制器主机的设计1 基于RS485量水仪的设计1 压力采集控制器的设计 1 数字量转4-20mA模拟量输出的模块设计1 正弦波形发生器的设计1 基于PTR2000的交通灯控制器从机的设计1 基于RS485视频切换器的设计1 LCD车速里程表电路设计1 LED车速里程表电路设计1 MSK通信系统的仿真设计1 员工信息管理系统 1 计算机文化基础考试系统的设计和开发1 人事工资管理系统1 员工信息管理系统设计1 超市进销存管理系统的VB实现1 基于单片机的多波形发生器的应用1 基于单片机电动自行车控制器设计1 个人理财管理系统1 基于CAN总线火灾监控系统的研究1 基于DSP平台的FIR滤波器设计1 于Matlab的FIR数字滤波器设计与仿真1 基于TMS320VC5402-DSP的最小系统硬件设计1 基于单片机的热水控制器 1 基于单片机的路灯控制系统的设计1 于单片机远程控制家用电器系统的设计1 基于液晶显示的乘法口诀测试仪的设计1 实验室设备管理系统毕业设计开题报告1 用AT89C51做 洗衣机全自动控制.doc1 数显频率计的设计.doc1 数控车间温度湿度控制系统设计.doc1 三角波斜率测试仪设计.doc1 人脸几何特征提取1 全自动洗衣机的控制程序设计.doc1 乞丐论文.doc1 教学楼毕业设计.doc1 建立海上风电场的技术要求分析与探讨.doc1 基于凌阳61A的数字式温湿度检测仪.doc1 基于几何匹配和分合算法的人脸识别.doc1 基于单片机数字钟的设计.doc1 基于单片机数据通用采集器的设计.doc1 基于单片机数据采集器.doc1 基于单片机的自动报警器的设计.doc1 基于单片机的终端设计.doc1 基于单片机的路灯控制系统控制系统的设计.doc1 基于单片机的交通灯的设计.doc1 基于单片机的简易计算器的设计.doc1 基于单片机的家用安保系统的设计.doc1 基于VHDL的数字频率计.doc1 基于SystemView的OFDM系统仿真设计.doc1 基于SystemView的OFDM系统仿真设计 基于PLC的烧结配料控制系统设计.doc1 基于MSP430的温度检测系统设计 基于MATLAB工具箱的数字滤波器设计.doc1 基于MATLAB的扩频通信系统仿真研究.doc1 基于GSM短信息通信方式的路灯无线监控系统.doc1 基于FPGA的信号源设计.doc1 基于EPP协议的AVR与PC并行通信系统的设计 单片机交通灯.doc1 单片机多点温度巡回检测系统的设计.doc1 单片机的温湿度检测系统 单路口交通信号PLC控制系统的设计.doc1 城市路口多相位自寻优交通信号控制设计.doc1 陈洁（螺旋瓶盖的设计）.doc1 八路竞赛抢答器.doc1 matlab信号与系统.doc1 GSM系统的研究与SystemView仿真.doc1 蒯申红智能语音报站系统设计 MT8888在家庭安全电话报警系统中的应用设计1 基于FPGA的频率与功率因数在线测量1 基于FPGA的误码测试仪如果需要定做的话系 Q 273546756

搬运机械手PLC控制系统设计摘 要随着工业自动化的普及和发展，控制器的需求量逐年增大，搬运机械手的应用也逐渐普及，主要在汽车，电子，机械加工、食品、医药等领域的生产流水线或货物装卸调运, 可以更好地节约能源和提高运输设备或产品的效率，以降低其他搬运方式的限制和不足，满足现代经济发展的要求。本机械手的机械结构主要包括由两个电磁阀控制的液压钢来实现机械手的上升下降运动及夹紧工件的动作，两个转速不同的电动机分别通过两线圈控制电动机的正反转，从而实现小车的快进、慢进、快退、慢退的运动运动；其动作转换靠设置在各个不同部位的行程开关(SQ1---SQ9)产生的通断信号传输到PLC控制器，通过PLC内部程序输出不同的信号，从而驱动外部线圈来控制电动机或电磁阀产生不同的动作，可实现机械手的精确定位；其动作过程包括：下降、夹紧、上升、慢进、快进、慢进、延时、下降、放松、上升、慢退、快退、慢退；其操作方式包括：回原位、手动、单步、单周期、连续；来满足生产中的各种操作要求。关键词：搬运机械手，可编程控制器（PLC），液压，电磁阀ABSTRACTWith the popularity of industrial automation and development, the demand for year-on-year increase of controller, handling the application of robot gradually popularity, mainly in the automotive, electronic, mechanical processing, food, medicine and other areas of the production line or cargo transport, we can be more good to save energy and improve the transport efficiency of equipment or products, to reduce restrictions on other modes of transportation and inadequate to meet the requirements of modern economic manipulator mechanical structure includes two solenoid valves controlled by hydraulic manipulator steel to achieve the increased decline in sports and workpiece clamping action, the two different motor speed through the two motor coils positive control in order to achieve car of the fast-forward, slow forward, fast rewind, slow movement back movement; conversion by setting its action in various different parts of the trip switch (SQ1 --- SQ9) generated on-off signal transmission to the PLC controller, through the PLC internal different output signal, which drives the external coil to control the motor or solenoid valves have a different action, the robot can achieve precise positioning; their course of action include: decline in clamping increased, slow forward, fast forward, slow progress, the extension of , the drop in, relax, rise, slow back, rewind, slow back; its operation, including: Back in situ, manual, single-step, single cycle, continuous; to meet the production requirements of the various operations and : handling mechanical hands, Programmable Logic Controller (PLC), hydraulic, solenoid valve目 录前 言………………………………………………………………………………….1第一章 机械手的概况 搬运机械手的应用简况………………………………………………… 机械手的应用意义……………………………………………………… 机械手的发展概况………………………………………………………3第三章 搬运机械手PLC控制系统设计 搬运机械手结构及其动作……………………………………………… 搬运机械手系统硬件设计……………………………………………… 搬运机械手控制程序设计………………………………………………1 操作面板及动作说明……………………………………………………2 I/O分配…………………………………………………………………3 梯形图的设计……………………………………………………………1） 梯形图的总体设计……………………………………………………2） 各部分梯形图的设计…………………………………………………3） 绘制搬运机械手PLC控制梯形图……………………………………结 论………………………………………………………………………………谢 辞………………………………………………………………………………参考文献…………………………………………………………………………………. 附：语句表 梯形图 I/O接线图前 言机械手：mechanical hand，也被称为自动手，auto hand能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。机械手主要由手部、运动机构和控制系统三大部分组成。手部是用来抓持工件（或工具）的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式，如夹持型、托持型和吸附型等。运动机构，使手部完成各种转动（摆动）、移动或复合运动来实现规定的动作，改变被抓持物件的位置和姿势。运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式，称为机械手的自由度 。为了抓取空间中任意位置和方位的物体，需有6个自由度。自由度是机 械手设计的关 键参数。自由 度越多，机械手的灵活性越大，通用性越广，其结构也越复杂。一般专用机械手有2～3个自由度。机械手的种类，按驱动方式可分为液压式、气动式、电动式、机械式机械手；按适用范围可分为专用机械手和通用机械手两种；按运动轨迹控制方式可分为点位控制和连续轨迹控制机械手等。机械手通常用作机床或其他机器的附加装置，如在自动机床或自动生产线上装卸和传递工件，在加工中心中更换刀具等，一般没有独立的控制装置。有些操作装置需要由人直接操纵，如用于原子能部门操持危险物品的主从式操作手也常称为机械手。机械手在锻造工业中的应用能进一步发展锻造设备的生产能力，改善热、累等劳动条件。机械手首先是从美国开始研制的。1958年美国联合控制公司研制出第一台机械手。第一章 机械手概况搬运机械手的应用简况在现代工业中，生产过程的机械化、自动化已成为突出的主题。在机械工业中，加工、装配等生产是不连续的。专用机床是大批量生产自动化的有效办法，程控机床、数控机床、加工中心等自动化机械是有效解决多品种小批量生产自动化的重要办法。但除切削加工本身外，还有大量的装卸、搬运、装配等作业，有待于进一步实现机械化。据资料介绍，美国生产的全部工业零件中，有75％是小批量生产；金属加工生产批量中有四分之三在50件以下，零件真正在机床上加工的时间仅占零件生产时间的5％。从这里可看出，装卸、搬运等工序机械化的迫切性，工业机械手就是为实现这些工序的自动化而产生的。机械手可在空间抓放物体，动作灵活多样，适用于可变换生产品种的中、小批量自动化生产，广泛应用于柔性自动线。国内外机械工业、铁路部门中机搬运械手主要应用于以下几方面：1.热加工方面的应用热加工是高温、危险的笨重体力劳动，很久以来就要求实现自动化。为了提高工作效率，和确保工人的人身安全，尤其对于大件、少量、低速和人力所不能胜任的作业就更需要采用机械手操作。2.冷加工方面的应用冷加工方面机械手主要用于柴油机配件以及轴类、盘类和箱体类等零件单机加工时的上下料和刀具安装等。进而在程序控制、数字控制等机床上应用，成为设备的一个组成部分。最近更在加工生产线、自动线上应用，成为机床、设备上下工序联接的重要于段。3.拆修装方面拆修装是铁路工业系统繁重体力劳动较多的部门之一，促进了机械手的发展。目前国内铁路工厂、机务段等部门，已采用机械手拆装三通阀、钩舌、分解制动缸、装卸轴箱、组装轮对、清除石棉等，减轻了劳动强度，提高了拆修装的效率。近年还研制了一种客车车内喷漆通用机械手，可用以对客车内部进行连续喷漆，以改善劳动条件，提高喷漆的质量和效率。近些年，随着计算机技术、电子技术以及传感技术等在机械手中越来越多的应用，工业机械手已经成为工业生产中提高劳动生产率的重要因素。机械手的应用意义在机械工业中，机械手的应用意义可以概括如下：1.可以提高生产过程的自动化程度应用机械手，有利于提高材料的传送、工件的装卸、刀具的更换以及机器的装配等的自动化程度，从而可以提高劳动生产率，降低生产成本，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。2.可以改善劳动条件、避免人身事故在高温、高压、低温、低压、有灰尘、噪声、臭味、有放射性或有其它毒性污染以及工作空间狭窄等场合中，用人手直接操作是有危险或根本不可能的。而应用机械手即可部分或全部代替人安全地完成作业，大大地改善了工人的劳动条件。在一些动作简单但又重复作业的操作中，以机械手代替人手进行工作，可以避免由于操作疲劳或疏忽而造成的人身事故。3.可以减少人力，便于有节奏地生产应用机械手代替人手进行工作，这是直接减少人力的一个侧面，同时由于应用机械手可以连续地工作，这是减少人力的另一个侧面。因此，在自动化机床和综合加工自动生产线上，目前几乎都设有机械手，以减少人力和更准确地控制生产的节拍，便于有节奏地进行生产。综上所述，有效地应用机械手是发展机械工业的必然趋势。机械手的发展概况与发展趋势机械手的发展概况专用机械手经过几十年的发展，如今已进入以通用机械手为标志的时代。由于通用机械手的应用和发展，进而促进了智能机器人的研制。智能机器人涉及的知识内容，不仅包括一般的机械、液压、气动等基础知识，而且还应用一些电子技术、电视技术、通讯技术、计算技术、无线电控制、仿生学和假肢工艺等，因此它是一项综合性较强的新技术。目前国内外对发展这一新技术都很重视，几十年来，这项技术的研究和发展一直比较活跃，设计在不断地修改，品种在不断地增加，应用领域也在不断地扩大。早在40年代，随着原子能工业的发展，已出现了模拟关节式的第一代机械手。50～60年代即制成了传送和装卸工件的通用机械手和数控示教再现型机械手。这种机械手也称第二代机械手。如尤尼曼特(Unimate)机械手即属于这种类型。60～70年代，又相继把通用机械手用于汽车车身的点焊和冲压生产自动线上，亦即是第二代机械手这一新技术进入了应用阶段。80-90年代，装配机械手处于鼎盛时期，尤其是日本。90年代机械手在特殊用途上有较大的发展，除了在工业上广泛应用外，农、林、矿业、航天、海洋、文娱、体育、医疗、服务业、军事领域上有较大的应用。90年代以后，随着计算机技术、微电子技术、网络技术等的快速发展，机械手技术也得到飞速的多元化发展。总之，目前机械手的主要经历分为三代：第一代机械手主要是靠人工进行控制，控制方式为开环式，没有识别能力；改进的方向主要是将低成本和提高精度；第二代机械手设有电子计算机控制系统，具有视觉、触觉能力，甚至听、想的能力。研究安装各种传感器，把接收到的信息反馈，使机械手具有感觉机能；第三代机械手能独立完成工作过程中的任务。它与电子计算机和电视设备保持联系，并逐步发展成为柔性系统FMS(Flexible Manufacturing System)和柔性制造单元FMC(Flexible Manufacturing Cell)中重要一环。机械手的发展趋势目前国内工业机械于主要用于机床加工、铸锻、热处理等方面，数量、品种、性能方面都不能满足工业生产发展的需要。因此，国内主要是逐步扩大机械手应用范围，重点发展铸锻、热处理方面的机械手，以减轻劳动强度，改善作业条件。在应用专用机械手的同时，相应地发展通用机械手，有条件的还要研制示教式机械手、计算机控制机械手和组合式机械手等。将机械手各运动构件，如伸缩、摆动、升降、横移、俯仰等机构，以及适于不同类型的夹紧机构，设计成典型的通用机构，以便根据不同的作业要求，选用不用的典型部件，即可组成各种不同用途的机械手。既便于设计制造，又便于改换工作，扩大了应用的范围。同时要提高精度，减少冲击，定位精确，以更好地发挥机械手的作用。此外还应大力研究伺服型、记忆再现型，以及具有触觉、视觉等性能地机械手，并考虑于计算机联用，逐步成为整个机械制造系统中的一个基本单元。在国外机械制造业中，工业机械手应用较多，发展较快。目前主要用于机床、模锻压力机的上下料，以及点焊、喷漆等作业中，它可按照事先制定的作业程序完成规定的操作，但是还不具备任何传感反馈能力，不能应付外界的变化。如发生某些偏离时，就将引起零部件甚至机械手本身的损坏。为此，国外机械手的发展趋势是大力研制具有某些智能的机械手，使其拥有一定的传感能力，能反馈外界条件的变化，做出相应的变更。如位置发生稍些偏差时，即能更正，并自行检测，重点是研究视觉功能和触觉功能。视觉功能即在机械手上安装有电视照相机和光学测距仪（即距离传感器）以及卫星计算机。工作时，电视照相机将物体形象变成视频信号，然后传送给计算机，以便分析物体的种类、大小、颜色和方位，并发出指令控制机械手进行工作。触觉功能即在机械手上安装有触觉反馈控制装置。工作时机械手先伸出手指寻找工件，通过装在手指内的压力敏感元件产生触感作用，然后伸向前方，抓住工件。手的抓力大小可通过装在手指内侧的压力敏感元件来控制，达到自动调整握力的大小。总之，随着传感技术的发展，机械手的装配作业的能力将进一步提高。到1995年，全世界约有50%的汽车由机械手装配。现今机械手的发展更主要的是将机械手和柔性制造系统以及柔性制造单元相结合，从而根本改变目前机械制造系统的人工操作状态。 PLC概况及在机械手中的应用1. 可编程序控制器的应用和发展概况可编程序控制器（programmable controller），现在一般简称为PLC（programmable logic controller），它是以微处理器为基础，综合了计算机技术、半导体集成技术、自动控制技术、数字技术、通 信网络技发展起来的一种通用的工业自动控制装置。以其显著的优点在冶金、化工、交通、电力等领域获得了广泛的应用，成为了现代工业控制三大支柱之一。在可编程序控制器问世以前，工业控制领域中是继电器控制占主导地位。传统的继电器控制具有结构简单、易于掌握、价格便宜等优点，在工业生产中应用甚广。但是控制装置体积大、动作速度较慢、耗电较多、功能少，特别是由于它靠硬件连线构成系统，接线繁杂，当生产工艺或控制对象改变时，原有的接线刻控制盘（柜）就必须随之改变或更换，通用性和灵活性较差的应用概况PLC的应用领域非常广，并在迅速扩大，对于而今的PLC几乎可以说凡是需要控制系统存在的地方就需要PLC，尤其近几年来PLC的性价比不断提高已被广泛应用在冶金、机械、石油、化工、轻功、电力等各行业。按PLC的控制类型，其应用大致可分为以下几个方面。1）. 用于逻辑控制这是PLC最基本，也是最广泛的应用方面。用PLC取代继电器控制和顺序控制器控制。例如机床的电气控制、包装机械的控制、自动电梯控制等。2）. 用于模拟量控制PLC通过模拟量I/O模块，可实现模拟量和数字量之间转换，并对模拟量控制。3）. 用于机械加工中的数字控制现代PLC具有很强的数据处理功能，它可以与机械加工中的数字控制（NC）及计算机控制（CNC）紧密结合，实现数字控制。4）. 用于工业机器人控制5）. 用于多层分布式控制系统高功能的PLC具有较强的通信联通能力，可实现PLC与PLC之间、PLC与远程I/O之间、PLC与上位机之间的通信。从而形成多层分布式控制系统或工厂自动化网络。3. PLC的特点1）. 可靠性高、抗干扰能力强PLC能在恶劣的环境如电磁干扰、电源电压波动、机械振动、温度变化等中可靠地工作，PLC的平均无故障间隔时间高，日本三菱公司的F1系列PLC平均无故障时间间隔长达30万h，这是一般微机所不能比拟的。2）. 控制系统构成简单、通用性强由于PLC是采用软件编程来实现控制功能，对同一控制对象，当控制要求改变需改变控制系统的功能时，不必改变PLC的硬件设备，只需相应改变软件程序。3自上世纪六十年代，机械手被实现为一种产品后，对它的开发应用也在不断发展，利用机械手搬运物体、装配、切割、喷染等等，应用非常广泛。现在已经应用在了机械制造、冶金、化工、电力、采矿、建材、轻工、食品、环保等各行各业之中。比如：最典型的发展是生产者将此产品大量应用于卫生行业（全自动生化分析仪），从而实现了卫生检验中急需短时间、大量样品数据的要求，但在卫生领域的机械手因采用样品加单一酶试剂显色法，且采用滤光片结构设计，造成试剂价格昂贵，限制了产品市场的发展。 随着技术的进步，机械手的设计已经实破了单一试剂、加热及滤光片的束缚。随着社会的快速发展，工业现场机械手的要求将越来越高，其技术也越来越成熟。机械手是工业自动控制领域中经常遇到的一种控制对象。机械手可以完成许多工作，如搬物、装配、切割、喷染等等，应用非常广泛。应用PLC控制机械手实现各种规定的工序动作，可以简化控制线路，节省成本，提高劳动生产率。图1 是机械手搬运物品示意图。图1 机械手搬物示意图图中机械手的任务是将传送带A上的物品搬运到传送带B。为使机械手动作准确，在机械手的极限位置安装了限位开关SQ1、SQ2、SQ3、SQ4、SQ5，对机械手分别进行抓紧、左转、右转、上升、下降动作的限位，并发出动作到位的输入信号。传送带A上装有光电开关SP，用于检测传送带A上物品是否到位。机械手的起、停由图中的起动按钮SB1、停止按钮SB2控制。传送带A、B由电动机拖动。机械手的上、下、左、右、抓紧、放松等动作由液压驱动，并分别由六个电磁阀来控制。2 机械手的动作流程传送带B处于连续运行状态，故不需要用PLC控制。机械手及传送带C 顺序动作的要求是：1) 按下起动按钮SB1时，机械手系统工作。首先上升电磁阀通电，手臂上升，至上升限位开关动作；2) 左转电磁阀通电，手臂左转，至左转限位开关动作；3) 下降电磁阀通电，手臂下降，至下降限位开关动作；4) 启动传送带A运行，由光电开关SP检测传送带A上有无物品送来，若检测到物品，则抓紧电磁阀通电，机械手抓紧，至抓紧限位开关动作；5) 手臂再次上升，至上升限位开关再次动作；6) 右转电磁阀通电，手臂右转，至右转限位开关动作；7) 手臂再次下降，至下降限位开关再次动作；8) 放松电磁阀通电，机械手松开手爪，经延时2秒后，完成一次搬运任务，然后重复循环以上过程。9) 按下停止按钮SB2或断电时，机械手停止在现行工步上，重新起动时，机械手按停止前的动作继续工作。根据对机械手的顺序动作要求，可以画出时序图如图2所示。由时序图可作出图3所示的机械手动作流程图。图2 机械手佛那故作布序图图3 机械手动作流程图3 PLC选型及其I/O点编号分配 PLC的选型由于机械手系统的输入/输出接点少，要求电气控制部分体积小，成本低，并能够用计算机对PLC进行监控和管理，故选用日本OMRON（立石）公司生产的多功能小型C20P主机。该机输入点为12，输出点为8。内部主要有：136个辅助继电器、16个特殊功能继电器、160个保持继电器、8个暂存继电器、48个定时/计数器、64个16位数据存贮器。 I/O点编号分配根据图3所示的机械手动作流程图，可以确定电气控制系统的I/O点分配，如表1所示。表1 机械手控制I/O分配表根据图3流程图和表1的I/O分配表，可以编制出状态转移图如图4所示。图4 机械手状态转移图4 编程及程序运行 用步进指令编程根据图4状态转移图，编制的步进梯形图程序如图5所示。图5中，“全部输出禁止”部分的作用是在停止时禁止全部输出，使机械手停止在现行的工步上；重新起动时又能从停止前的工步继续动作。在状态由HR010转移至HR000的条件中，增加了保持继电器的常闭触点 ，其作用是：当机械手工作在某一中间工步时，若 PLC断电或停止运行，机械手停止在中间工步上。PLC复电或重新投入运行后，由于保持继电器HR具有状态断电保护的功能，因此在重新起动时，中有某一个是断开的，使得HR000不能置位，机械手只能从停止前被置位的保持继电器的后续工步继续动作。 程序运行按下起动按钮SB1，输入点0000为ON,则作为互锁条件的辅助继电器1000为ON，互锁指令IL接通，IL与ILC之间的线圈正常工作，“全部输出禁止”解除。若(抓图1)常闭触点都为ON，保持继电器HR000接通，输出点0503使上升电磁阀得电，手臂上升。当手臂上升到位时，上升限位开关使输入点0005闭合，保持继电器HR001 接通，HR000复位，输出点0501使左转电磁阀得电，手臂左转。......以后每当一步动作到位，限位条件满足时，状态转移，进行下一工步动作。当状态转移到HR008为ON时，输出点0506使放松电磁阀得电，机械手放松，同时定时器TIM00计时。当计时2秒到，状态又转移到HR000，程序又重新从第一工步开始循环。停止时，按下停止按钮SB2，0001断开，辅助继电器1000为OFF，互锁指令断开，全部输出被禁止，但各保持继电器的状态是断电保护的，机械手停在现行的工步上。当重新按起动按钮时，互锁指令接通，停止前的输出被恢复，机械手继续在停止前某保持继电器为ON的工步动作。5 结束语本文介绍了日本OMRON公司生产的C系列P型小型多功能PLC在机械手步进控制中的设计应用。说明了机械手的动作原理，设计要求，程序设计方法。本文介绍的程序已在实际生产中获得了成功的应用。