第一篇：電器及PLC控制教學(xué)總結(jié)

汽車電子系顧 愷

PLC教學(xué)總結(jié)

這學(xué)期我擔(dān)任電子中專0901和機(jī)電中專0901在《電器及PLC控制》以及機(jī)電0901班在《機(jī)床與PLC控制》的教學(xué)工作?；仡櫼粋€(gè)學(xué)期來(lái)的PLC教學(xué)工作實(shí)踐，我本著全面培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新力、提高實(shí)踐水平的思想，全身心地投入到教學(xué)中，圓滿完成了教學(xué)任務(wù)。現(xiàn)將教學(xué)方面的體會(huì)和工作總結(jié)如下：

一、積極聽(tīng)課，認(rèn)真?zhèn)湔n，善于反思

聽(tīng)課，不僅開(kāi)闊了思路，也為備課過(guò)程積累了豐富的素材。各種鮮活生動(dòng)的事例，各種教學(xué)方法、模式的展示，微小細(xì)節(jié)之處的精彩處理，使我在豐富課堂教學(xué)的同時(shí)，也改變了學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)感到枯燥、單調(diào)、脫離實(shí)際的成見(jiàn)。為了能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和改正教學(xué)過(guò)程中的問(wèn)題，我有意識(shí)的進(jìn)行階段性的工作反思，小到一節(jié)課，大到一個(gè)學(xué)期；近到上一節(jié)課說(shuō)錯(cuò)的一句話，遠(yuǎn)到一種教學(xué)思想的深層次思考。雖然它們都還很膚淺，但我相信“九尺之臺(tái)，起于壘土”,“不積跬步，無(wú)以至千里”。

二、緊抓作業(yè)批改、注重后進(jìn)生輔導(dǎo)

作業(yè)的檢查和批改，是檢測(cè)學(xué)生知識(shí)掌握情況的重要途徑。開(kāi)學(xué)以來(lái)，我一直堅(jiān)持作業(yè)的認(rèn)真批改，這不僅有利于對(duì)學(xué)生知識(shí)落實(shí)的情況的更好掌握，更使我對(duì)學(xué)生課堂表現(xiàn)情況，有了一個(gè)更加全面的認(rèn)識(shí)。從而能夠更好的根據(jù)學(xué)生的情況，調(diào)整教學(xué)。對(duì)于班里的后進(jìn)生，我一直堅(jiān)持個(gè)別知識(shí)輔導(dǎo)和思想教育相結(jié)合的方式，在給學(xué)生談理想、談目標(biāo)的同時(shí)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

三、積極參加學(xué)校組織在公開(kāi)課

在這學(xué)期在10月份和11月份，我分別在中專和大專技師兩個(gè)層次在學(xué)生中上了兩堂公開(kāi)課。聽(tīng)取聽(tīng)課老師在教學(xué)建議，從而進(jìn)一步提高自己在教學(xué)水平，彌補(bǔ)自己在教學(xué)上在不足。

四、深入扎實(shí)的上好每一節(jié)課

PLC教學(xué)是電子和機(jī)電專業(yè)在專業(yè)課，因此扎實(shí)在上好每一節(jié)課對(duì)學(xué)生的發(fā)展以及將來(lái)的就業(yè)起著至關(guān)重要的作用。我在教學(xué)中主要以學(xué)生動(dòng)手為主，在課堂上讓學(xué)生動(dòng)起來(lái)是上好一節(jié)課的基礎(chǔ)。因?yàn)镻LC主要以實(shí)踐操作為基礎(chǔ)，所以我采用了項(xiàng)目化教學(xué)，每次課都提出個(gè)項(xiàng)目，然后讓學(xué)生分組去完成這樣的項(xiàng)目，這樣既學(xué)習(xí)到了PLC課程的精髓，同時(shí)還增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，活躍

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了課堂氣氛，讓學(xué)生在玩中學(xué)，學(xué)中玩，每當(dāng)學(xué)生們完成一個(gè)項(xiàng)目后都有極大的成就感。例如在講到用PLC控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制時(shí)，我就提出了設(shè)計(jì)全自動(dòng)洗衣機(jī)的設(shè)計(jì)，讓學(xué)生分組討論學(xué)習(xí)動(dòng)手等。

五、認(rèn)真做好課程改革 通過(guò)對(duì)新課程改革的學(xué)習(xí)，使認(rèn)識(shí)得到不斷地改革不斷地進(jìn)步，因此新一輪的課改不僅是教育發(fā)展的需要，是時(shí)代發(fā)展的需求。今年課改其根本的目的是促進(jìn)教育的發(fā)展，符合社會(huì)發(fā)展的需要。在課堂教學(xué)方面，我主要采用的是項(xiàng)目化教學(xué)，提出一個(gè)項(xiàng)目，讓學(xué)生分組討論學(xué)習(xí)，最終以其完成一個(gè)項(xiàng)目，這樣讓學(xué)生以后就業(yè)時(shí)更容易融入社會(huì)，融入以后的就業(yè)單位。教學(xué)是教師教學(xué)生學(xué)的過(guò)程，還是師生交往，積極互助、共同發(fā)展的過(guò)程教與學(xué)是教學(xué)過(guò)程的重點(diǎn)問(wèn)題：傳統(tǒng)的，教師負(fù)責(zé)教，學(xué)生負(fù)責(zé)學(xué)，我講你聽(tīng)，我問(wèn)你答，我寫你抄，我給你收。本是雙邊活動(dòng)變成了單邊活動(dòng)。新課程強(qiáng)調(diào)教學(xué)是教與學(xué)的交往、互助，師生雙方相互交流、相互溝通、相互補(bǔ)充，在這個(gè)過(guò)程中，教師與學(xué)生分享彼此的思考、經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)，交流彼此的情感，豐富教學(xué)內(nèi)容，求得新的發(fā)現(xiàn)，師生間形成一個(gè)學(xué)習(xí)共同體，在這個(gè)共同體中，教師不再僅僅去教，而且也通過(guò)對(duì)話被教，學(xué)生在被教的同時(shí)，也同時(shí)在教；對(duì)教學(xué)而言，交往意味著人人參與，意味平等對(duì)話，意味著合作性意義建構(gòu)，它不僅是一個(gè)認(rèn)識(shí)活動(dòng)過(guò)程，更是一種人與人之間平等的精神交流；對(duì)學(xué)生而言，交往意味著主體性的凸顯，個(gè)性的表現(xiàn)、創(chuàng)造性的解放；對(duì)教師而言，交往意味著上課不僅是傳授知識(shí)，而是一起分享理解，促進(jìn)學(xué)習(xí)；教師在教學(xué)中主角轉(zhuǎn)向平等中的首席，困此教學(xué)是師生互助、互惠的關(guān)系?？偠灾萑缫话谚€匙打開(kāi)一把堅(jiān)鎖。課改恰如一陣春風(fēng)，正應(yīng)了那句古詩(shī)“忽如一夜春風(fēng)來(lái)，千樹(shù)萬(wàn)樹(shù)梨花開(kāi) ”。我們沐浴著課改的春風(fēng)，定會(huì)邁向成功教育的彼岸。

第二篇：電器控制PLC 資料 基礎(chǔ)知識(shí)

演講稿 工作總結(jié) 調(diào)研報(bào)告 講話稿 事跡材料 心得體會(huì) 策劃方案

電器控制PLC 資料 基礎(chǔ)知識(shí)

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第一章 常用低壓電器

第一節(jié) 低壓電器的基本知識(shí) 第二節(jié) 開(kāi)關(guān)電器 第三節(jié) 接觸器 第四節(jié) 繼電器 第五節(jié) 熔斷器 第六節(jié) 主令電器 本章小結(jié)

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第一節(jié) 低壓電器的基本知識(shí)

一、低壓電器的分類

按電器的動(dòng)作性質(zhì)分 ：手動(dòng)電器和自動(dòng)電器 按電器的動(dòng)作性質(zhì)分 動(dòng)作性質(zhì) ? 按電器的性能和用途分：控制電器和保護(hù)電器 按電器的性能和用途分 性能和用途 ? 按有無(wú)觸點(diǎn)分：有觸點(diǎn)電器和無(wú)觸點(diǎn)電器 有無(wú)觸點(diǎn)分 ? 按工作原理分：電磁式電器和非電量控制電器。工作原理分 電磁式電器和非電量控制電器。

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第一節(jié) 低壓電器的基本知識(shí)

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二、電磁式電器

電壓線圈：并聯(lián)在電路中，匝數(shù)多、導(dǎo)線細(xì)。電壓線圈：硅鋼片疊加，匝數(shù)多、導(dǎo)線細(xì)。交流： 交流： 并聯(lián)在電路中 電流線圈：串聯(lián)在電路中，匝數(shù)少、導(dǎo)線粗。電流線圈：整塊鑄鐵或鑄鋼 直流： 串聯(lián)在電路中，匝數(shù)少、導(dǎo)線粗。直流： 電磁機(jī)構(gòu)——將電磁能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能并帶動(dòng)觸頭動(dòng)作。將電磁能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能并帶動(dòng)觸頭動(dòng)作。1.電磁機(jī)構(gòu) 將電磁能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能并帶動(dòng)觸頭動(dòng)作 直動(dòng)式 交流線圈：短而粗，有骨架。交流線圈：短而粗，有骨架。轉(zhuǎn)動(dòng)式 鐵芯 直流線圈：細(xì)而長(zhǎng)，無(wú)骨架。直流線圈：細(xì)而長(zhǎng)，無(wú)骨架。

組成 銜鐵 線圈 原理：線圈通入電流，產(chǎn)生磁場(chǎng)，經(jīng)鐵芯、原理：線圈通入電流，產(chǎn)生磁場(chǎng)，經(jīng)鐵芯、銜鐵和氣 隙形成回路，產(chǎn)生電磁力，將銜鐵吸向鐵芯。隙形成回路，產(chǎn)生電磁力，將銜鐵吸向鐵芯。

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第一節(jié) 低壓電器的基本知識(shí)

二、電磁式電器

2.短路環(huán) 減小銜鐵吸合時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)和噪音。2.短路環(huán)——減小銜鐵吸合時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)和噪音。短路環(huán) 減小銜鐵吸合時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)和噪音

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短路環(huán)

銜鐵 鐵芯 線圈

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第一節(jié) 低壓電器的基本知識(shí)

二、電磁式電器

3.觸頭系統(tǒng) 通過(guò)觸頭的開(kāi)合控制電路通、3.觸頭系統(tǒng)——通過(guò)觸頭的開(kāi)合控制電路通、斷。觸頭系統(tǒng) 通過(guò)觸頭的開(kāi)合控制電路通 類型 橋式觸頭 指形觸頭 材料：一般采用銅材料制成； 材料：一般采用銅材料制成；對(duì)于小容量電器常用銀 質(zhì)材料制成 點(diǎn)接觸 面接觸

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第一節(jié) 低壓電器的基本知識(shí)

二、電磁式電器

4.滅弧系統(tǒng) 4.滅弧系統(tǒng) 電弧：開(kāi)關(guān)電器切斷電流電路時(shí)，電?。洪_(kāi)關(guān)電器切斷電流電路時(shí)，觸頭間電壓大于 滅弧柵片 10V，電流超過(guò)80mA 80mA時(shí) 10V，電流超過(guò)80mA時(shí)，觸頭間會(huì)產(chǎn)生藍(lán)色 的光柱，即電弧。的光柱，即電弧。電弧的危害 ： 延長(zhǎng)了切斷故障的時(shí)間； 延長(zhǎng)了切斷故障的時(shí)間； 電弧 高溫引起電弧附近電氣絕

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緣材料燒壞； 高溫引起電弧附近電氣絕緣材料燒壞； 形成飛弧造成電源短路事故。形成飛弧造成電源短路事故。

觸頭

滅弧措施：吹弧、拉弧、長(zhǎng)弧割短弧、多斷口滅弧、滅弧措施：吹弧、拉弧、長(zhǎng)弧割短弧、多斷口滅弧、利用介質(zhì)滅弧、改善觸頭表面材料。利用介質(zhì)滅弧、Date: 2011-4-5 Page: 6

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第二節(jié) 開(kāi)關(guān)電器

一、刀開(kāi)關(guān)

作用：隔離電源，作用：隔離電源，不頻繁通斷電路 分類： 分類： 按刀的級(jí)數(shù)分:單極、雙極和三極 按刀的級(jí)數(shù)分 單極、級(jí)數(shù) 滅弧裝置分 裝置分： 按滅弧裝置分：帶滅弧裝置和不帶滅弧裝置 按刀的轉(zhuǎn)換方向分為： 方向分為 按刀的轉(zhuǎn)換方向分為：?jiǎn)螖S和雙擲 接線方式分為 方式分為： 按接線方式分為：板前接線和板后接線 操作方式分為 方式分為： 按操作方式分為：手柄操作和遠(yuǎn)距離聯(lián)桿操作 按有無(wú)熔斷器 熔斷器分 按有無(wú)熔斷器分：帶熔斷器和不帶熔斷器

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第二節(jié) 開(kāi)關(guān)電器

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一、刀開(kāi)關(guān)

1.開(kāi)關(guān)板用刀開(kāi)關(guān)（不帶熔斷器式刀開(kāi)關(guān)）開(kāi)關(guān)板用刀開(kāi)關(guān)（不帶熔斷器式刀開(kāi)關(guān)）開(kāi)關(guān)板用刀開(kāi)關(guān) 作用：不頻繁地手動(dòng)接通、斷開(kāi)電路和隔離電源用。作用：不頻繁地手動(dòng)接通、斷開(kāi)電路和隔離電源用。結(jié)構(gòu)圖和符號(hào) ：

QS

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第二節(jié) 開(kāi)關(guān)電器

一、刀開(kāi)關(guān)

2.帶熔斷器式刀開(kāi)關(guān) 用作電源開(kāi)關(guān)、2.帶熔斷器式刀開(kāi)關(guān)——用作電源開(kāi)關(guān)、隔離開(kāi)關(guān)和應(yīng) 帶熔斷器式刀開(kāi)關(guān) 用作電源開(kāi)關(guān) 急開(kāi)關(guān)，并作電路保護(hù)用。急開(kāi)關(guān)，并作電路保護(hù)用。

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第二節(jié) 開(kāi)關(guān)電器

一、刀開(kāi)關(guān)

3.負(fù)荷開(kāi)關(guān) 3.負(fù)荷開(kāi)關(guān)(1)開(kāi)啟式負(fù)荷開(kāi)關(guān)(1)

用途：作不頻繁帶負(fù)荷操作和短路保護(hù)用。用途：作不頻繁帶負(fù)荷操作和短路保護(hù)用。結(jié)構(gòu)：由刀開(kāi)關(guān)和熔斷器

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組合成。結(jié)構(gòu)：由刀開(kāi)關(guān)和熔斷器組合成。瓷底板上裝有進(jìn)線 靜觸頭、熔絲、出線座及刀片式動(dòng)觸頭，座、靜觸頭、熔絲、出線座及刀片式動(dòng)觸頭，工作部分用膠木蓋罩住，以防電弧灼傷人手。工作部分用膠木蓋罩住，以防電弧灼傷人手。分類： 分類：?jiǎn)蜗嚯p極和三相三極兩種

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第二節(jié) 開(kāi)關(guān)電器

一、刀開(kāi)關(guān)

3.負(fù)荷開(kāi)關(guān) 3.負(fù)荷開(kāi)關(guān)(2)封閉式負(fù)荷開(kāi)關(guān) 鐵殼開(kāi)關(guān)）封閉式負(fù)荷開(kāi)關(guān)（(2)

作用：手動(dòng)通斷電路及短路保護(hù)。作用：手動(dòng)通斷電路及短路保護(hù)。

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第二節(jié) 開(kāi)關(guān)電器

組合開(kāi)關(guān)（轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)）

二、組合開(kāi)關(guān)（轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)）

結(jié)構(gòu)：靜觸頭一端固定在膠木盒內(nèi)，結(jié)構(gòu)：靜觸頭一端固定在精心收集

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膠木盒內(nèi)，另一端伸 出盒外，與電源或負(fù)載相連。出盒外，與電源或負(fù)載相連。動(dòng)觸片套 在絕緣方桿上，絕緣方軸每次作90° 在絕緣方桿上，絕緣方軸每次作90°正 90 或反方向的轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)靜觸頭通。

特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊，安裝面積小，操作方便。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊，安裝面積小，操作方便。用途：電源的引入開(kāi)關(guān)；通斷小電流電路； 用途：電源的引入開(kāi)關(guān)；通斷小電流電路； 控制５ＫＷ以下電動(dòng)機(jī)?？刂疲担耍滓韵码妱?dòng)機(jī)。以下電動(dòng)機(jī)

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（a）外形

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（b）符號(hào)

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（c)結(jié)構(gòu)

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第二節(jié) 開(kāi)關(guān)電器

三、低壓斷路器

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功能：不頻繁通斷電路，并能在電路過(guò)載、功能：不頻繁通斷電路，并能在電路過(guò)載、短路及失 壓時(shí)自動(dòng)分?jǐn)嚯娐?。壓時(shí)自動(dòng)分?jǐn)嚯娐?。特點(diǎn)：操作安全，分?jǐn)嗄芰^高。特點(diǎn)：操作安全，分?jǐn)嗄芰^高。分類：框架式（萬(wàn)能式）塑殼式（裝置式）分類：框架式（萬(wàn)能式）和塑殼式（裝置式）結(jié)構(gòu)：觸頭系統(tǒng)、滅弧裝置、脫扣機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。結(jié)構(gòu)：觸頭系統(tǒng)、滅弧裝置、脫扣機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。符號(hào)： 符號(hào)：QS

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1.天弧罩 2.開(kāi)關(guān)本體 3.抽屜座 4.合閘按鈕 5.分閘按鈕 6.智能脫扣器 7.搖勻柄插入位置 8.連接/試驗(yàn)/分離指示

萬(wàn)能式低壓斷路器結(jié)構(gòu)圖

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CH1 常用低壓電器7

1．主觸頭2．自由脫扣器 3．過(guò)電流脫扣器 4．分勵(lì)脫扣器 5．熱

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脫扣器6．失壓脫扣器 7．按鈕

塑殼式低壓斷路器原理圖

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線路短路 或嚴(yán)重過(guò) 載保護(hù)7

1．主觸頭2．自由脫扣器3．過(guò)電流脫扣器4．分勵(lì)脫扣器 5．熱脫扣器6．失壓脫扣器 7．按鈕

塑殼式低壓斷路器原理圖

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遠(yuǎn)距離跳 閘，對(duì)電 路不起保 護(hù)作用

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演講稿 工作總結(jié) 調(diào)研報(bào)告 講話稿 事跡材料 心得體會(huì) 策劃方案 7

1．主觸頭2．自由脫扣器3．過(guò)電流脫扣器4．分勵(lì)脫扣器 5．熱脫扣器6．失壓脫扣器 7．按鈕

塑殼式低壓斷路器原理圖

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線路過(guò)載 保護(hù)7

1．主觸頭2．自由脫扣器3．過(guò)電流脫扣器4．分勵(lì)脫扣器 5．熱脫扣器6．失壓脫扣器 7．按鈕

塑殼式低壓斷路器原理圖

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電動(dòng)機(jī)的 失壓保護(hù)7

1．主觸頭2．自由脫扣器 3．過(guò)電流脫扣器 4．分勵(lì)脫扣器 5．熱脫扣器6．失壓脫扣器 7．按鈕

塑殼式低壓斷路器原理圖

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第三節(jié) 接觸器

一、交流接觸器 1．結(jié)構(gòu)

觸頭系統(tǒng)：主觸頭、觸頭系統(tǒng)：主觸頭、輔助觸頭 常開(kāi)觸頭（動(dòng)合觸頭）常開(kāi)觸頭（動(dòng)合觸頭）常閉觸頭（動(dòng)斷觸頭）常閉觸頭（動(dòng)斷觸頭）電磁系統(tǒng)： 電磁系統(tǒng)：動(dòng)、靜鐵芯，吸引線圈和反作用彈簧 靜鐵芯，滅弧系統(tǒng)： 滅弧系統(tǒng)：滅弧罩及滅弧柵片滅弧

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第三節(jié) 接觸器

主觸頭 滅弧裝置 動(dòng)鐵心 常閉輔助觸頭 吸引線圈 常開(kāi)輔助觸

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頭 靜鐵心

交流接觸器結(jié)構(gòu)圖

Date: 2011-4-5 Page: 25

CH1 常用低壓電器

第三節(jié) 接觸器

2．工作原理

線圈加額定電壓，銜鐵吸合，常閉觸頭 斷開(kāi)，常開(kāi)觸頭閉合； 斷開(kāi)，常開(kāi)觸頭閉合 ； 線圈電壓消失，線圈電壓消失，觸頭 恢復(fù)常態(tài)。為防止鐵 心振動(dòng)，需加短路 環(huán)。

Date: 2011-4-5

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第三節(jié) 接觸器

二、直流接觸器

用途：遠(yuǎn)距離通斷直流電路或控制直流電動(dòng)機(jī)的頻繁起停。用途：遠(yuǎn)距離通斷直流電路或控制直流電動(dòng)機(jī)的頻繁起停。結(jié)構(gòu)：電磁機(jī)構(gòu)、觸頭系統(tǒng)和滅弧裝置。結(jié)構(gòu)：電磁機(jī)構(gòu)、觸頭系統(tǒng)和滅弧裝置。工作原理：與交流接觸器基本相同。工作原理：與交流接觸器基本相同。

Date: 2011-4-5

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第三節(jié) 接觸器

三、接觸器的符號(hào)

KM

KM

KM

KM 線圈 主觸點(diǎn) 常開(kāi)輔助觸點(diǎn) 常閉輔助觸點(diǎn)

Date: 2011-4-5

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第三節(jié) 接觸器

四、接觸器的主要技術(shù)指標(biāo) 額定電壓

交流接觸器： 127、220、380、交流接觸器： 127、220、380、500V 直流接觸器： 110、220、440V 直流接觸器： 110、220、額定電流

交流接觸器： 10、20、40、60、100、150、250、400、交流接觸器：5、10、20、40、60、100、150、250、400、600A 直流接觸器：40、80、100、150、250、400、直流接觸器：40、80、100、150、250、400、600A

吸引線圈額定電壓

交流接觸器：

36、110（127）、220、380V 交流接觸器：

36、110（127）、220、）、220 直流接觸器：24、48、220、直流接觸器：24、48、220、440V

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Date: 2011-4-5 Page: 29

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第三節(jié) 接觸器

四、接觸器的使用選擇原則

根據(jù)電路中負(fù)載電流的種類選擇接觸器的類型； 根據(jù)電路中負(fù)載電流的種類選擇接觸器的類型； 接觸器的額定電壓應(yīng)大于或等于負(fù)載回路的額定 電壓； 電壓； 吸引線圈的額定電壓應(yīng)與所接控制電路的額定電 壓等級(jí)一致； 壓等級(jí)一致； 額定電流應(yīng)大于或等于被控主回路的額定電流。額定電流應(yīng)大于或等于被控主回路的額定電流。

Date: 2011-4-5

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第四節(jié) 繼電器

作用：控制、放大、聯(lián)鎖、作用：控制、放大、聯(lián)鎖、保護(hù)和調(diào)節(jié) 分類： 分類： 按用途分 ：控制和保護(hù)繼電器 按動(dòng)作原理分：電磁式、感應(yīng)式、電動(dòng)式、電子式、按動(dòng)作原理分：電磁式、感應(yīng)式、電動(dòng)式、電子式、機(jī)械式 按輸入量分：電流、電壓、時(shí)間、速度、按輸入量分：電流、電壓、時(shí)間、速度、壓力 按動(dòng)作時(shí)間分：瞬時(shí)、按動(dòng)作時(shí)間分：瞬時(shí)、延時(shí)繼電器 特點(diǎn)：額定電流不大于5A 特點(diǎn)：額定電流不大于5A 符號(hào)： 符號(hào)：KA

Date: 2011-4-5 Page: 31

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CH1 常用低壓電器

第四節(jié) 繼電器

一、電流繼電器

特點(diǎn)：線圈串接于電路中，導(dǎo)線粗、匝數(shù)少、阻抗小。特點(diǎn)：線圈串接于電路中，導(dǎo)線粗、匝數(shù)少、阻抗小。分類：過(guò)電流繼電器:正常工作電流時(shí)銜鐵釋放 銜鐵釋放，分類：過(guò)電流繼電器:正常工作電流時(shí)銜鐵釋放，觸點(diǎn)復(fù)位 欠電流繼電器:正常工作電流時(shí)銜鐵吸合 銜鐵吸合，欠電流繼電器:正常工作電流時(shí)銜鐵吸合，觸點(diǎn)動(dòng)作

過(guò)流電流繼電器

Date: 2011-4-5 Page: 32

欠流電流繼電器

CH1 常用低壓電器

第四節(jié) 繼電器

一、電流繼電器

I> KA

KA

KA

過(guò)電流繼電器

I< KA

KA

KA

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1.底 座 2.反力 彈 簧3、4.調(diào) 節(jié) 螺 釘 5.非 磁 性 墊 片 6.銜 鐵 7.鐵 芯 8.極 靴 9.電 磁 線 圈 10.觸 點(diǎn) 系 統(tǒng)

欠電流繼電器

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電磁式繼電器結(jié)構(gòu)圖

CH1 常用低壓電器

第四節(jié) 繼電器

一、電流繼電器 主要技術(shù)指標(biāo)： 主要技術(shù)指標(biāo)：

使電流繼電器開(kāi)始動(dòng)作所需的電流值； 動(dòng)作電流Ｉq ：使電流繼電器開(kāi)始動(dòng)作所需的電流值； 電流繼電器動(dòng)作后返回原狀態(tài)時(shí)的電流值； 返回電流Ｉf ：電流繼電器動(dòng)作后返回原狀態(tài)時(shí)的電流值； 返回值與動(dòng)作值之比，返回系數(shù)Ｋf ：返回值與動(dòng)作值之比，Ｋf＝Ｉf /Ｉq。

Date: 2011-4-5

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第四節(jié) 繼電器

二、電壓繼電器

特點(diǎn)：線圈并聯(lián)在電路中，匝數(shù)多，特點(diǎn)：線圈并聯(lián)在電路中，匝數(shù)多，導(dǎo)線細(xì) 分類： 分類：過(guò)電壓繼電器和欠電壓繼電器 結(jié)構(gòu)原理： 結(jié)構(gòu)原理：與電流繼電器類似

U< KA

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KA

KA

U> KA

KA

KA

欠電壓繼電器

過(guò)電壓繼電器

Date: 2011-4-5

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CH1 常用低壓電器

第四節(jié) 繼電器

三、中間繼電器

中間繼電器實(shí)質(zhì)上是一種電壓 繼電器，結(jié)構(gòu)和工作原理與接觸器 繼電器，相同。但它的觸點(diǎn)數(shù)量較多，相同。但它的觸點(diǎn)數(shù)量較多，在電 路中主要是擴(kuò)展觸點(diǎn)的數(shù)量。路中主要是擴(kuò)展觸點(diǎn)的數(shù)量。另外 其觸頭的額定電流較大。其觸頭的額定電流較大。

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第四節(jié) 繼電器

利用雙金屬片受熱彎曲 去推動(dòng)杠桿使觸頭動(dòng)作 作用： 作用：電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)

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四、熱繼電器

型式： 型式：雙金屬片式 熱敏電阻式 易熔合金式

利用電阻值隨溫度變化 而變化的特性制成 利用過(guò)載電流發(fā)熱使易熔 合金熔化而使繼電器動(dòng)作

結(jié)構(gòu)：由發(fā)熱元件、雙金屬 結(jié)構(gòu)：由發(fā)熱元件、片和觸頭及動(dòng)作機(jī)構(gòu) 等部分組成。

Date: 2011-4-5

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CH1 常用低壓電器

第四節(jié) 繼電器

四、熱繼電器

a）

外形 2復(fù)位按鈕

1-電流整定裝置 32動(dòng)作機(jī)構(gòu) 6常閉觸頭接線柱 公共動(dòng)觸頭接線柱 33主雙金屬片

3推動(dòng)導(dǎo)板 5動(dòng)觸頭

6常開(kāi)觸頭 8復(fù)位按鈕 11支撐件 13-彈簧

雙金屬片式熱繼電器原理示意圖

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CH1 常用低壓電器

第四節(jié) 繼電器

四、熱繼電器

Date: 2011-4-5

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CH1 常用低壓電器

第四節(jié) 繼電器

四、熱繼電器

使用與選擇 使用：作為電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)，注意與熔斷器的配合。使用：作為電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)，注意與熔斷器的配合。選擇：Ｉ 選擇：ＩeR

ed 熱繼電器熱元件的額定電流； ＩeR：熱繼電器熱元件的額定電流； 電動(dòng)機(jī)的額定電流。Ｉed：電動(dòng)機(jī)的額定電流。電路符號(hào)

Date: 2011-4-5 Page: 41

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五、時(shí)間繼電器

作用： 作用：按整定時(shí)間長(zhǎng)短通斷電路 分類： 分類： 按構(gòu)成原理分： 按構(gòu)成原理分：電磁式 電動(dòng)式 空氣阻尼式 晶體管式 數(shù)字式 按延時(shí)方式分： 按延時(shí)方式分：通電延時(shí)型 斷電延時(shí)型

Date: 2011-4-5

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五、時(shí)間繼電器

符號(hào)： 符號(hào)：KT

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

(f)

(g)

(h)

(a)線圈一般符號(hào)(b)通電延時(shí)線圈(c)斷電延時(shí)線圈(d)通電延時(shí)閉 合動(dòng)合（常開(kāi)）觸點(diǎn)(e)通電延時(shí)斷開(kāi)動(dòng)斷（常閉）觸點(diǎn)（f）斷電延時(shí)斷 合動(dòng)合（常開(kāi)）通電延時(shí)斷開(kāi)動(dòng)斷（常閉）開(kāi)動(dòng)合（常開(kāi)）斷電延時(shí)閉合動(dòng)斷（常閉）觸點(diǎn)（開(kāi)動(dòng)合（常開(kāi)）觸點(diǎn)（g）斷電延時(shí)閉合動(dòng)斷（常閉）觸點(diǎn)（h）瞬動(dòng)觸點(diǎn)

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Date: 2011-4-5

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CH1 常用低壓電器

五、時(shí)間繼電器

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CH1 常用低壓電器

五、時(shí)間繼電器

Date: 2011-4-5

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CH1 常用低壓電器

六、速度繼電器

作用： 作用：根據(jù)速度的大小通斷電路 結(jié)構(gòu)：定子、結(jié)構(gòu)：定子、轉(zhuǎn)子和觸頭 原理： 原理：與異步電動(dòng)機(jī)類似 參數(shù)：動(dòng)作轉(zhuǎn)速：>120rpm 參數(shù)：動(dòng)作轉(zhuǎn)速： 復(fù)位轉(zhuǎn)速： 復(fù)位轉(zhuǎn)速：<100rpm

Date: 2011-4-5

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六、速度繼電器

轉(zhuǎn)子圓柱形永久磁 轉(zhuǎn)子圓柱形永久磁--符號(hào) 鐵，與電動(dòng)機(jī)同軸連 定子由硅鋼片迭成 定子由硅鋼片迭成 接?；\型空心圓環(huán)套在轉(zhuǎn)子 上，裝有鼠籠型短路繞 組。

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CH1 常用低壓電器

六、速度繼電器

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CH1 常用低壓電器

七、其它繼電器

光電繼電器

溫度繼電器

壓力繼電器

Date: 2011-4-5

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CH1 常用低壓電器

第五節(jié) 熔斷器

作用： 作用：短路和嚴(yán)重過(guò)載保護(hù) 應(yīng)用： 應(yīng)用：串接于被保護(hù)電路的首端

優(yōu)

分類：瓷插式RC 分類：瓷插式RC 螺旋式RL 螺旋式RL 有填料式RT 有填料式RT 填料密封式RM 填料密封式RM 快速熔斷器RS 快速熔斷器RS 自恢復(fù)熔斷器RZ 自恢復(fù)熔斷器RZ 符號(hào)：FR 符號(hào)：

Date: 2011-4-5 Page: 50

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CH1 常用低壓電器

第五節(jié) 熔斷器

瓷插式熔斷器RC 瓷插式熔斷器

Date: 2011-4-5

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CH1 常用低壓電器

第五節(jié) 熔斷器

螺旋式熔斷器RL 螺旋式熔斷器

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CH1 常用低壓電器

第五節(jié) 熔斷器

有填料式熔斷器RT 有填料式熔斷器

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CH1 常用低壓電器

第五節(jié) 熔斷器

無(wú)填料密封式熔斷器RM 無(wú)填料密封式熔斷器

Date: 2011-4-5

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CH1 常用低壓電器

第五節(jié) 熔斷器

快速熔斷器RS 快速熔斷器

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Date: 2011-4-5

Page: 55

CH1 常用低壓電器

第五節(jié) 熔斷器

自恢復(fù)熔斷器RZ 自恢復(fù)熔斷器

Date: 2011-4-5

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CH1 常用低壓電器

第六節(jié) 主令電器

作用： 作用：發(fā)送控制命令或信號(hào)的電器 分類：按鈕 萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān) 主令控制器 行程開(kāi)關(guān) 接近開(kāi)關(guān)

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CH1 常用低壓電器

第六節(jié) 主令電器

控制按鈕： 控制按鈕：SB

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CH1 常用低壓電器

第六節(jié) 主令電器

控制按鈕： 控制按鈕：SB

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分類：控制

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CH1 常用低壓電器

第六節(jié) 主令電器

行程開(kāi)關(guān)： 行程開(kāi)關(guān)：SQ

Date: 2011-4-5

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CH1 常用低壓電器

滾輪式行程開(kāi)關(guān)

a)

SQ

1-滾輪 2-上轉(zhuǎn)臂 3-盤形彈簧

b)

行程開(kāi)關(guān)符號(hào)

4-推桿 5-小滾輪 6-擒縱件 7、8-壓板 9、10-彈簧 11-動(dòng)觸頭 12-靜觸頭

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CH1 常用低壓電器

第六節(jié) 主令電器

接近開(kāi)關(guān)： 接近開(kāi)關(guān)：SQ

1-常開(kāi)靜觸頭 2-動(dòng)觸頭 3-常閉靜觸頭 4-殼體 5-推桿 6-弓簧片

Date: 2011-4-5

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Page: 62

CH1 常用低壓電器

第六節(jié) 主令電器

萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)： 萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)：QS

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CH1 常用低壓電器 萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān) 縱向虛線表示手柄位置，縱向虛線表示手柄位置，圖中

Ⅰ 0 1 2 3 4 5 6 Ⅱ

有三個(gè)位置Ⅰ、有三個(gè)位置Ⅰ、0、Ⅱ 橫向圓圈表示觸點(diǎn)對(duì)數(shù)，圖中 橫向圓圈表示觸點(diǎn)對(duì)數(shù)，有6對(duì)觸點(diǎn) 對(duì)觸點(diǎn) 縱橫交叉處圓黑點(diǎn)為手柄在此 位置對(duì)應(yīng)的觸點(diǎn)接通 Ⅰ位：1、4、6觸點(diǎn)通、、觸點(diǎn)通

QS 轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)通斷展開(kāi)圖

0位：2、3、5觸點(diǎn)通 位、、觸點(diǎn)通 Ⅱ位：3、4、5觸點(diǎn)通、、觸點(diǎn)通

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CH1 常用低壓電器 萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)

觸點(diǎn)號(hào) 1 2 3 4 5 6 × × × Ⅰ × × × × × × 0 Ⅱ

縱向表示手柄位置，縱向表示手柄位置，表中有三個(gè) 位置Ⅰ、位置Ⅰ、0、Ⅱ； 橫向?yàn)橛|點(diǎn)對(duì)數(shù)，圖中有 對(duì) 橫向?yàn)橛|點(diǎn)對(duì)數(shù)，圖

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中有6對(duì)； ×為手柄在此位置接通的觸點(diǎn) Ⅰ位：1、4、6觸點(diǎn)通、、觸點(diǎn)通 0位：2、3、5觸點(diǎn)通 位、、觸點(diǎn)通 Ⅱ位：3、4、5觸點(diǎn)通、、觸點(diǎn)通

轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)通斷表

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CH1 常用低壓電器

本章小結(jié)

開(kāi)關(guān)電器、主令電器、接觸器、繼電器、開(kāi)關(guān)電器、主令電器、接觸器、繼電器、熔斷器等低 壓電器的作用、結(jié)構(gòu)、工作原理； 壓電器的作用、結(jié)構(gòu)、工作原理； 低壓電器圖形和文字符號(hào)； 低壓電器圖形和文字符號(hào)； 每種低壓電器的技術(shù)參數(shù)； 每種低壓電器的技術(shù)參數(shù)； 低壓電器的使用和選擇方法。低壓電器的使用和選擇方法。

Date: 2011-4-5

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CH1 常用低壓電器

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Page: 67 1

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第三篇：PLC控制技術(shù)

關(guān)于PLC控制技術(shù)一體化教學(xué)方法的探索

摘要：通過(guò)對(duì)PLC控制技術(shù)一體化教學(xué)方法的探索，以學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的具體作品為例，闡述了在職業(yè)中學(xué)PLC控制技術(shù)課程教學(xué)中運(yùn)用理論實(shí)習(xí)操作一體化教學(xué)方法的可行性。

關(guān)鍵詞：PLC控制技術(shù)；一體化教學(xué)方法；探索

現(xiàn)行的職業(yè)中學(xué)課堂教學(xué)，大多數(shù)專業(yè)還是把理論教學(xué)和實(shí)習(xí)操作分開(kāi)進(jìn)行，而這種做法對(duì)于機(jī)電專業(yè)來(lái)講，專業(yè)教師不好教，學(xué)生無(wú)心學(xué)。為扭轉(zhuǎn)這一被動(dòng)局面，我在PLC控制技術(shù)教學(xué)過(guò)程中運(yùn)用了理論與實(shí)習(xí)操作一體化的教學(xué)方法，收到了較好的教學(xué)效果。

傳統(tǒng)職中教學(xué)方法存在的主要問(wèn)題及原因

其一為“填鴨式”教學(xué)。職中學(xué)生文化知識(shí)基礎(chǔ)普遍較差，學(xué)習(xí)缺乏想象力，要掌握PLC控制技術(shù)所遇到的困難是可想而知的?！疤铠喪健苯虒W(xué)從頭講到尾，照搬書(shū)本；即使使用多媒體教學(xué)，也只是把原先寫在黑板上的內(nèi)容搬上了屏幕，教學(xué)手段雖有變化，但教學(xué)內(nèi)容和效果并沒(méi)有本質(zhì)變化。

其二為理論與實(shí)習(xí)操作分離，不重視專業(yè)訓(xùn)練。上理論課時(shí)，學(xué)生對(duì)教師講授的知識(shí)只是死記硬背，學(xué)生普遍感到似懂非懂、難學(xué)易忘；對(duì)于專業(yè)實(shí)習(xí)操作課，學(xué)生雖感興趣，但專業(yè)技術(shù)理論知識(shí)已遺忘甚多，往往只限于模仿性的操作訓(xùn)練，而無(wú)法觸類旁通，自然也就無(wú)法形成系統(tǒng)的操作技能。由于理論和實(shí)習(xí)操作相脫節(jié)，學(xué)生對(duì)機(jī)電專業(yè)的學(xué)習(xí)興趣得不到激發(fā)，學(xué)習(xí)積極性難以調(diào)動(dòng)，學(xué)習(xí)專業(yè)技術(shù)的方法和能力很難得到有效培養(yǎng)。

其三為理論課教學(xué)安排時(shí)間跨度大，學(xué)生對(duì)理論的認(rèn)識(shí)是斷續(xù)、分散的，整體認(rèn)識(shí)不清楚、理解不透徹，學(xué)習(xí)難度加大。

其四為專業(yè)技術(shù)理論教學(xué)和實(shí)習(xí)操作教學(xué)分段實(shí)施，理論教師與實(shí)習(xí)操作指導(dǎo)教師各負(fù)其責(zé)，造成了相互脫節(jié)，在教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法等方面難以形成有機(jī)結(jié)合。教學(xué)過(guò)程中往往出現(xiàn)“各自為戰(zhàn)”和“相互推諉”的現(xiàn)象，專業(yè)教材之間的內(nèi)在聯(lián)系得不到協(xié)調(diào)，教學(xué)內(nèi)容沒(méi)辦法合理統(tǒng)籌。以專業(yè)理論為中心的傳統(tǒng)教學(xué)模式，容易產(chǎn)生偏重理論教學(xué)而輕實(shí)習(xí)操作的不良傾向，教師很難完成機(jī)電專業(yè)PLC控制技術(shù)編程的教學(xué)任務(wù)，也不能滿足學(xué)生學(xué)習(xí)的需要。

理論與實(shí)習(xí)操作一體化教學(xué)的具體做法

針對(duì)職業(yè)中學(xué)傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的實(shí)際問(wèn)題，我在機(jī)電專業(yè)PLC控制技術(shù)教學(xué)過(guò)程中進(jìn)行了“理論與實(shí)習(xí)操作一體化”教學(xué)探索。具體做法是：

第一，以國(guó)家中等職業(yè)教育規(guī)劃教材為藍(lán)本，在機(jī)電專業(yè)教學(xué)大綱的指導(dǎo)下，將機(jī)電專業(yè)的PLC控制技術(shù)教材根據(jù)學(xué)校具體的實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)儀器設(shè)備情況，劃分為電工基礎(chǔ)，電力拖動(dòng)引入，可編程控制器的認(rèn)識(shí)，“啟、停、反”的可編程控制的認(rèn)識(shí)訓(xùn)練，PLC控制技術(shù)的邏輯編程技術(shù)等五個(gè)部分，把電工基礎(chǔ)知識(shí)融入到電力拖動(dòng)技術(shù)中，電力拖動(dòng)技術(shù)為可編程控制服務(wù)，遵循這樣的教學(xué)思路來(lái)安排教學(xué)內(nèi)容。讓學(xué)生多次訓(xùn)練“啟、停、反”的直接控制，甚至教師可以有意識(shí)讓學(xué)生接錯(cuò)一條控制線，以引起學(xué)生的注意，最后讓學(xué)生自己來(lái)修改，通過(guò)修改過(guò)程引入PLC控制技術(shù)的可編程控制，讓學(xué)生進(jìn)行對(duì)比，再多次訓(xùn)練“啟、停、反”的邏輯控制程序，使學(xué)生在操作過(guò)程中認(rèn)識(shí)可編程控制的優(yōu)點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)由直接控制向邏輯控制的過(guò)渡。學(xué)生的主要學(xué)習(xí)場(chǎng)所就在實(shí)訓(xùn)室，各階段的教學(xué)內(nèi)容是實(shí)訓(xùn)穿插相關(guān)理論，講完相關(guān)理論后，學(xué)生可以馬上根據(jù)教師所講進(jìn)行“模擬”訓(xùn)練，以達(dá)到強(qiáng)化理論的效果。另外，在教學(xué)過(guò)程中，大量運(yùn)用實(shí)物、教具、多媒體等手段，達(dá)到理論與實(shí)習(xí)操作相結(jié)合的一體化教學(xué)，從而實(shí)現(xiàn)理論指導(dǎo)實(shí)踐，實(shí)踐檢驗(yàn)理論的目的。

第二，針對(duì)職中機(jī)電專業(yè)學(xué)生知識(shí)基礎(chǔ)較差的特點(diǎn)，在教學(xué)過(guò)程中，盡量利用實(shí)際簡(jiǎn)單電路進(jìn)行直觀演示，將電機(jī)用實(shí)物模型展現(xiàn)在學(xué)生面前，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，縮短認(rèn)識(shí)過(guò)程。同時(shí)，在教師指導(dǎo)下，學(xué)生動(dòng)手按電力拖動(dòng)的要求接線，實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的直接控制，將書(shū)本理論與實(shí)踐相結(jié)合，促進(jìn)理解，加深記憶，學(xué)習(xí)效率得到明顯提高。

第三，在理論實(shí)習(xí)操作一體化教學(xué)中，不要求學(xué)生掌握繁瑣的理論，學(xué)生通過(guò)電力拖動(dòng)的實(shí)習(xí)操作很快就能建立一個(gè)清晰、直觀的概念，大大提高了教學(xué)效率。教師講授時(shí)可從電力拖動(dòng)知識(shí)需要引入課題，明確電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的工作條件，使學(xué)生很快理解電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)，還可以用多媒體和實(shí)物進(jìn)行演示，在學(xué)生進(jìn)一步理解控制和被控制之間的關(guān)系后，學(xué)生在教師指導(dǎo)下立刻進(jìn)行動(dòng)手操作，從而加深認(rèn)識(shí)。這樣，相對(duì)所需課時(shí)縮短了，可安排學(xué)生進(jìn)行實(shí)習(xí)操作練習(xí)，進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力培養(yǎng)。

第四，職中機(jī)電專業(yè)PLC控制技術(shù)教學(xué)運(yùn)用理論實(shí)習(xí)操作一體化教學(xué)方法，對(duì)教師的教學(xué)水平提出了更高、更新的要求。它要求專業(yè)教師除了必須具備相關(guān)專業(yè)系統(tǒng)的理論知識(shí)外，還必須具備高級(jí)電工維修技能以上的操作水平，才能在授課過(guò)程中進(jìn)行規(guī)范、準(zhǔn)確的操作演示和指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)習(xí)操作。

PLC控制技術(shù)教學(xué)實(shí)行理論實(shí)習(xí)操作一體化的案例

教學(xué)單元為五人搶答器的程序編寫（共8學(xué)時(shí)，每次課2學(xué)時(shí)）。

（一）教學(xué)目標(biāo)

知識(shí)目標(biāo)：掌握PLC控制技術(shù)的基本程序編寫方法（先用梯形圖，然后用指令表）。能力目標(biāo)：初步具有能實(shí)現(xiàn)可編程控制的邏輯編程能力。

（二）教學(xué)流程

提出要解決的問(wèn)題以一次知識(shí)搶答活動(dòng)為例，請(qǐng)你用PLC可編程控制器編寫一個(gè)五人搶答器的程序，并調(diào)試模擬運(yùn)行。要求：在主持人宣布開(kāi)始以后才可以搶答，20秒以后，還沒(méi)有任何一組搶答，則自動(dòng)停止本題的搶答；任何一個(gè)人搶到以后，其他選手不能再搶（有鎖定功能）；一次搶答完成以后，主持人要復(fù)位，再準(zhǔn)備進(jìn)行下一次搶答。任務(wù)給出以后，教師引導(dǎo)學(xué)生。不能理解題意、甚至無(wú)法動(dòng)手操作的學(xué)生，可以聽(tīng)教師講解、指導(dǎo)；能理解題意、有一定思路的學(xué)生可以動(dòng)手完成。這樣，每位學(xué)生都有事可做，教學(xué)氣氛活躍了很多。

自主探究學(xué)生完成教師給出的任務(wù)后交指導(dǎo)教師點(diǎn)評(píng)，教師指出學(xué)生編寫的程序哪些地方需要修改，為什么要修改等等。要求學(xué)生從實(shí)際出發(fā)，思考符合實(shí)際工程要求的、邏輯思路清晰的程序。

利用實(shí)物演示編程效果把學(xué)生所編寫的程序通過(guò)接口電路引到學(xué)生自己焊接的搶答器模擬電路板上，由5位學(xué)生進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)模擬搶答，看看還有哪些沒(méi)有考慮到，還要做哪些相應(yīng)的修改。例如，有學(xué)生提到：第一個(gè)人搶到以后應(yīng)有聲音，要增加揚(yáng)聲器的控制輸出端；搶到的組號(hào)還應(yīng)有閃爍等。這樣，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性被激發(fā)出來(lái)，相關(guān)的理論知識(shí)也得到了補(bǔ)充。學(xué)生不僅學(xué)會(huì)了PLC控制技術(shù)的邏輯編程，還自然學(xué)習(xí)了電子技術(shù)的相關(guān)知識(shí)，使理論與操作達(dá)到了完美結(jié)合。

討論教師和幾位學(xué)生組成“專家組”，對(duì)每一位學(xué)生的作業(yè)進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，然后學(xué)生共同討論，對(duì)每一題評(píng)出“編程之星”，學(xué)期末可根據(jù)“編程之星”的獲得次數(shù)評(píng)定平時(shí)成績(jī)。

作業(yè)要求學(xué)生把搶答器程序編寫的邏輯思維“移植”到對(duì)交通燈、自動(dòng)售貨機(jī)等的控制上，這樣更加有效地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，在自習(xí)課、活動(dòng)課時(shí)間，有的學(xué)生也自覺(jué)到實(shí)訓(xùn)室進(jìn)行編程練習(xí)，真正實(shí)現(xiàn)了“要我學(xué)”到“我要學(xué)”的轉(zhuǎn)變。

（三）教學(xué)效果

通過(guò)理論與實(shí)習(xí)操作一體化教學(xué)模式的具體運(yùn)用，原來(lái)在職中沒(méi)法完成的功能指令部分的教學(xué)也收到了很好的教學(xué)效果。當(dāng)學(xué)生看到簡(jiǎn)單的邏輯編程實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜的功能以后，對(duì)功能指令產(chǎn)生了強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)興趣，對(duì)他們繼續(xù)學(xué)習(xí)專業(yè)課起到了很好的激勵(lì)作用。

理論實(shí)習(xí)操作一體化教學(xué)的啟示和體會(huì)

幾年來(lái)，理論實(shí)習(xí)操作一體化教學(xué)的探索在實(shí)踐中取得了良好的效果，學(xué)生看得見(jiàn)、摸得著，生動(dòng)而不呆板，既容易理解，又記得牢固。在實(shí)踐中我有如下幾點(diǎn)體會(huì)：（1）理論實(shí)習(xí)操作一體化教學(xué)方法可以使技能操作訓(xùn)練與相關(guān)專業(yè)理論緊密銜接，實(shí)現(xiàn)了理論與實(shí)踐密切結(jié)合、理性認(rèn)識(shí)與感性認(rèn)識(shí)同步提高。（2）職中機(jī)電專業(yè)理論教學(xué)和操作訓(xùn)練的有機(jī)結(jié)合，使學(xué)生有較多機(jī)會(huì)將專業(yè)理論知識(shí)與實(shí)際反復(fù)對(duì)照理解。由于這種教學(xué)方法運(yùn)用了感知記憶、理解記憶、運(yùn)動(dòng)記憶等記憶方法，所以學(xué)生容易在大腦中較快地形成總體結(jié)構(gòu)的全方位表象，技能形成較快。（3）理論學(xué)習(xí)與技能訓(xùn)練反復(fù)交叉進(jìn)行，內(nèi)容不斷更新，學(xué)生有新鮮感。理論指導(dǎo)下的技能訓(xùn)練，使學(xué)生感覺(jué)學(xué)到了實(shí)在的本領(lǐng)，自信心增強(qiáng)，技能形成進(jìn)程加快。（4）理論實(shí)習(xí)操作一體化教學(xué)方法增加了師生的直接接觸，教師能比較直觀地了解學(xué)生掌握專業(yè)知識(shí)和操作能力的程度，有利于切合實(shí)際地對(duì)學(xué)生加以指導(dǎo)，因材施教，滿足不同層次學(xué)生的需求。

參考文獻(xiàn)：

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第四篇：工業(yè)控制與PLC應(yīng)用總結(jié)

工業(yè)控制與PLC應(yīng)用總結(jié)

經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的學(xué)習(xí)、使用，對(duì)可編程邏輯控制器（PLC）在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用有了比較深刻的理解，PLC為我們實(shí)現(xiàn)某種流程或過(guò)程的自動(dòng)化搭建了一種控制系統(tǒng)硬件平臺(tái)，其實(shí)際上與傳統(tǒng)的DCS系統(tǒng)已經(jīng)沒(méi)有嚴(yán)格的區(qū)分，是工控領(lǐng)域中最基本、最常用的控制設(shè)備，也是我們最應(yīng)該會(huì)使用的一種控制器。

從本質(zhì)上講，PLC僅僅是實(shí)現(xiàn)控制目的的一種工具，一種具有特殊功能和特點(diǎn)的工具，工具本身的使用方法很簡(jiǎn)單，大部分功能通過(guò)“傻瓜式”的組態(tài)設(shè)置而實(shí)現(xiàn)，重要的是在使用此工具完成某種任務(wù)的過(guò)程中所體現(xiàn)的思想和技巧。我認(rèn)為實(shí)現(xiàn)一臺(tái)機(jī)器自動(dòng)化的過(guò)程，就是賦予此機(jī)器“靈魂”的過(guò)程，而PLC是我們賦予機(jī)器靈魂的工具，“靈魂”即是在實(shí)現(xiàn)工藝要求的控制程序中所體現(xiàn)的編程者的思想，顯然，相比而言重點(diǎn)是“靈魂”而不是工具。

下面是我在編寫程序和調(diào)試過(guò)程中的一些體會(huì)和思考，供大家參考。

一、理解工藝

實(shí)現(xiàn)工藝要求是控制的核心目的，因此工藝的要求即是我們編寫程序的根本依據(jù)和衡量程序質(zhì)量的最終標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)工藝特點(diǎn)理解的深淺程度也就決定了編寫程序框架的完善程度。需要強(qiáng)調(diào)的是，要站在控制的角度去分析工藝，要精確到每一個(gè)輸入輸出控制點(diǎn)，每一個(gè)設(shè)備的執(zhí)行動(dòng)作及對(duì)其他設(shè)備或動(dòng)作的影響，而不是僅僅停留在宏觀的、整體的流程，因?yàn)榭刂迫藛T得到的幾乎所有工藝流程資料都是工藝人員要求的最佳運(yùn)行狀況，也是所要實(shí)現(xiàn)的控制目的，它僅僅是一個(gè)目標(biāo)狀態(tài)，而要實(shí)現(xiàn)這種目標(biāo)運(yùn)行狀態(tài)還需要考慮大量的非理想情況，這就需要思考在工藝流程中，哪些地方、環(huán)節(jié)會(huì)出現(xiàn)哪些異常情況，這些信息對(duì)于控制人員而言，算是工藝要求中的隱含信息，需要去分析尋找，分析的越細(xì)越好，總之，沒(méi)有最細(xì)只有更細(xì)。

因此，理解工藝的重點(diǎn)就是去思考那些可能的異常情況，它與確定的工藝要求有著直接的關(guān)系，這種對(duì)工藝的認(rèn)識(shí)思想是必要的。比較重要的思考方向大體有以下幾點(diǎn)：

1、根據(jù)整體工藝和設(shè)備特點(diǎn)，需要將整體流程細(xì)分為哪些子工序。

2、子工序之間是否存在接口不統(tǒng)一的問(wèn)題。

3、整個(gè)工藝中的控制難點(diǎn)是什么。

4、哪些設(shè)備或動(dòng)作之間存在著嚴(yán)格的互鎖，或者說(shuō)是哪些動(dòng)作必須考慮安全因素。

5、生產(chǎn)如何連續(xù)進(jìn)行，需要整體考慮循環(huán)運(yùn)行的狀況。

以上內(nèi)容僅僅列出了一部分，不容否認(rèn)，對(duì)工藝特點(diǎn)和各種狀況的思考深淺程度是和經(jīng)驗(yàn)有關(guān)系的，應(yīng)該在學(xué)習(xí)中逐漸積累經(jīng)驗(yàn)并培養(yǎng)這種思考習(xí)慣。

二、順序控制法編程

順序控制法是相對(duì)于經(jīng)驗(yàn)控制法而言的，使用順序控制法編寫梯形圖程序的優(yōu)點(diǎn)是邏輯縝密、思路清晰、可讀性好，同時(shí)便于維護(hù)和差錯(cuò)修改，這種特點(diǎn)在工程中是非常重要的，尤其對(duì)于邏輯復(fù)雜的大型項(xiàng)目，沒(méi)有順序控制思想，很難實(shí)現(xiàn)編寫高質(zhì)量的程序。

其實(shí)順序控制的原理很簡(jiǎn)單，很容易理解，即當(dāng)前步有效的條件是上一步有效且滿足當(dāng)前步有效的其他條件，當(dāng)前步無(wú)效的條件是下一步變?yōu)榛顒?dòng)步，并且要求在程序中的某一順序邏輯段中只有一個(gè)活動(dòng)步，且步有效與否不直接對(duì)應(yīng)輸出，只體現(xiàn)工藝要求的具體執(zhí)行邏輯。這種用步來(lái)體現(xiàn)程序執(zhí)行過(guò)程的方式的特點(diǎn)就是邏輯非常清晰。然而需要指出的是，只分析兩步之間的順序控制并不能完整體現(xiàn)順序控制法的好處，最好便是在一個(gè)控制邏輯復(fù)雜一些的大程序中去體會(huì)這種編寫方法的優(yōu)點(diǎn)。我認(rèn)為順序控制法是一種思想，其表現(xiàn)形式也沒(méi)有像書(shū)上所表述的那么嚴(yán)格，非得下一步有效即關(guān)閉上一步，或者只有一個(gè)活動(dòng)步，主要還是看程序的具體內(nèi)容，步是一種概念，并不一定就是指一行梯形圖程序，它們之間可以理解為是本質(zhì)和表現(xiàn)形式的關(guān)系，只要在程序中思路清晰，可以多行程序表示為一步；相反，對(duì)步的認(rèn)識(shí)不全面，反而會(huì)限制編寫程序的靈活性。

在閱讀或調(diào)試程序中去理解順序控制法的思想會(huì)更加深刻，否則很難體會(huì)到其優(yōu)點(diǎn)，也很難變?yōu)樽约旱木幊塘?xí)慣，容易出現(xiàn)這種現(xiàn)象：談及順序控制方法很簡(jiǎn)單，但是編寫梯形圖程序卻又體現(xiàn)不出這種思想。所以只看資料無(wú)助于養(yǎng)成使用順序控制法的編程習(xí)慣，應(yīng)該多實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)交流。

另外，關(guān)于程序的組織方式并不固定，有很多不同的模式，實(shí)驗(yàn)室以往做過(guò)的工控項(xiàng)目主要使用了西門子系列PLC的S7-300，并形成了統(tǒng)一的編程方法和模式，主要思想是：輸入輸出點(diǎn)統(tǒng)一映射到PLC內(nèi)部存儲(chǔ)器中，所有的輸出信號(hào)以“起保?！钡姆绞皆趩为?dú)的功能塊中統(tǒng)一處理，這樣也便于應(yīng)用順序控制法編寫程序；在控制功能實(shí)現(xiàn)方式上，將整體工藝細(xì)分為不同的子工藝，即可以在手動(dòng)模式下單獨(dú)執(zhí)行，也可以由另一程序在自動(dòng)運(yùn)行模式下按照某種邏輯調(diào)用。有些專業(yè)公司的編程模式會(huì)不同，也是由其編程人員在實(shí)踐中總結(jié)形成的，但是，目前實(shí)驗(yàn)室的這種模式是相對(duì)很成熟和規(guī)范的，我們應(yīng)該繼續(xù)發(fā)展和完善，程序組成如圖1所示，具體情況可了解實(shí)際工程案例。

輸入映射自動(dòng)/手動(dòng)程序其他OB檢修程序OB1/主程序系統(tǒng)功能塊子程序1子程序n數(shù)據(jù)塊輸出程序輸出映射 圖1 程序一般組成內(nèi)容

三、程序編寫

當(dāng)其他工作已經(jīng)準(zhǔn)備就緒，開(kāi)始著手編程，編程期間的主要工作就是完成控制流程圖繪制，寫流程圖的本質(zhì)就是寫程序，其好處就是在一段時(shí)間內(nèi)集中思考如何實(shí)現(xiàn)工藝流程的控制要求，并以文本形式記錄下來(lái)，這樣便于保持在思考如何實(shí)現(xiàn)控制要求時(shí)的思維連續(xù)性和縝密性，同時(shí)也生成了一份控制程序詳細(xì)文檔，為程序的后續(xù)修改、維護(hù)提供了直接技術(shù)資料，完整的流程圖應(yīng)該體現(xiàn)控制所需的全部程序。據(jù)我了解，很多從事工控職業(yè)的控制人員并不知道流程圖概念，他們是直接上機(jī)編程，問(wèn)題就是程序質(zhì)量比較低，也許是項(xiàng)目太簡(jiǎn)單，或者是工藝太熟悉，總之，給人的感覺(jué)很不正規(guī)。編寫流程圖是我們實(shí)驗(yàn)室的優(yōu)良傳統(tǒng)，其是完成工控項(xiàng)目的核心步驟之一，通過(guò)流程圖編程也應(yīng)該是工控領(lǐng)域的正統(tǒng)做法。

在工藝熟悉后，要根據(jù)具體的工藝特點(diǎn)劃分出若干個(gè)子工藝，做到這些子工藝組合起來(lái)即是整體工藝，關(guān)于如何劃分子工藝的問(wèn)題，沒(méi)有固定的規(guī)范，因編程者、工藝特點(diǎn)等而不同，但是一般而言，子工藝劃分的越多，程序會(huì)越靈活，而程序越靈活，對(duì)一些條件的要求也會(huì)相應(yīng)增多。因此，工藝劃分的粗細(xì)程度可以視情況具體權(quán)衡。

子工藝劃分完成后，可以編寫與其一一對(duì)應(yīng)的子程序了，細(xì)分后的子工藝對(duì)應(yīng)的子程序一般不會(huì)有太復(fù)雜的邏輯，因此寫起來(lái)會(huì)容易的多，子程序在整個(gè)控制程序中是一個(gè)個(gè)具體的主體程序，之所以是主體程序，是因?yàn)樵O(shè)備的有序運(yùn)行是由它們實(shí)際控制的，自動(dòng)程序也不過(guò)是組織這些子程序按照某種邏輯或時(shí)間順序執(zhí)行而已，所以子程序的編寫質(zhì)量對(duì)控制系統(tǒng)的性能十分重要。鑒于此，在寫子程序時(shí)需要特別注意一些問(wèn)題，主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)。

1、程序執(zhí)行的條件

一般稱為程序入口條件，考慮這一點(diǎn)時(shí)，主要判斷依據(jù)對(duì)工藝的深刻理解，對(duì)當(dāng)前子程序?qū)?yīng)的子工藝包含哪些設(shè)備和輸入輸出點(diǎn)，是如何動(dòng)作的，運(yùn)行時(shí)需要哪些機(jī)構(gòu)處在哪些狀態(tài)，是否存在程序互鎖等，必須有清晰明確的認(rèn)識(shí)，在確定啟動(dòng)條件時(shí)一定要找到關(guān)鍵條件，其實(shí)關(guān)鍵條件的確定貫穿于編寫程序的整個(gè)過(guò)程。需要強(qiáng)調(diào)的是要考慮其他子工藝的結(jié)束狀態(tài)，如果其他工藝與當(dāng)前工藝有直接關(guān)聯(lián)且其結(jié)束狀態(tài)不滿足當(dāng)前工藝的啟動(dòng)條件，這時(shí)要考慮如何處理，是在其他工藝結(jié)束時(shí)處理還是在當(dāng)前工藝執(zhí)行時(shí)處理或是其他的處理方式，依據(jù)實(shí)際情況而定。另外，需要判斷子程序手動(dòng)模式單獨(dú)執(zhí)行同自動(dòng)模式調(diào)用是不是使用同一入口，有時(shí)是需要不同入口的。

2、程序的結(jié)束狀態(tài)

跟入口條件類似，程序的結(jié)束狀態(tài)有可能會(huì)影響到其他子工藝的啟動(dòng)，所以結(jié)束狀態(tài)也是需要考慮權(quán)衡的，與程序執(zhí)行條件類似，不再詳述。需要注意的是，結(jié)束狀態(tài)同樣存在手動(dòng)模式程序退出與自動(dòng)模式程序退出是否使用同一出口的問(wèn)題，根據(jù)工藝特點(diǎn)，有可能需要設(shè)置自動(dòng)模式和手動(dòng)模式從不同出口退出程序。

3、程序體編寫

重要的工作是考慮程序如何處理異常情況，僅僅按照工藝流程寫出程序邏輯是很簡(jiǎn)單的事情，應(yīng)該考慮到各種各樣的狀況，而不是僅僅停留在“如果A則B，如果B則C”這樣的思路上，這種邏輯是不嚴(yán)密的，應(yīng)該考慮到所有的條件可能性并編寫與其對(duì)應(yīng)的處理程序，我覺(jué)得可以形象地比喻為把一個(gè)“房子”的漏洞都堵上，僅留下固定的入口和出口。

另外，寫子程序時(shí)，每寫一步都應(yīng)該知道設(shè)備會(huì)如何動(dòng)作，我覺(jué)得與其說(shuō)是編寫程序控制設(shè)備不如說(shuō)是構(gòu)思設(shè)備的工作流程后映射出程序，這樣有利于考慮問(wèn)題更加全面。當(dāng)子程序編寫完成時(shí)，其一般具有這樣的特性：

（1）程序啟動(dòng)后退出以前，任何信號(hào)都無(wú)法再次啟動(dòng)它。（2）程序運(yùn)行結(jié)束后，可以再次啟動(dòng)，或者說(shuō)是可以反復(fù)啟動(dòng)。（3）程序運(yùn)行結(jié)束后，程序內(nèi)沒(méi)有任何活動(dòng)步。

（4）急停信號(hào)有效時(shí)，除非有特殊設(shè)置，否則必須立刻清掉所有活動(dòng)步，即使有特殊設(shè)置，最終也必須清掉所有活動(dòng)步，并且不影響下次啟動(dòng)。

（5）如果程序內(nèi)存在循環(huán)，當(dāng)程序停止信號(hào)有效時(shí)，若正在執(zhí)行循環(huán)程序段，應(yīng)該跳出當(dāng)前循環(huán)程序段，執(zhí)行完剩余程序后退出。

（6）至于程序的功能性，考慮到設(shè)備有可能處在任何狀態(tài)下，除非出現(xiàn)特殊情況，否則必須在滿足工藝要求的基礎(chǔ)上，保證在程序上做到安全可靠。

以上幾條特點(diǎn)，基本上反映了對(duì)子程序的要求，但是絕不局限于這些，所有的程序都是為工藝服務(wù)的，一切要以具體工藝而定。

子程序編寫完成后，就要考慮如何使它們組合起來(lái)完成整體工藝的要求，這就需要另外編寫一個(gè)程序以確定他們執(zhí)行的節(jié)拍，這個(gè)程序即是所謂的自動(dòng)程序，有時(shí)候也不一定單獨(dú)編寫一個(gè)程序塊，可以在主程序中去處理，當(dāng)遇到子程序較多且邏輯復(fù)雜的時(shí)候，為了使程序結(jié)構(gòu)清晰一些，一般會(huì)單獨(dú)編寫自動(dòng)程序。自動(dòng)程序與子程序沒(méi)有本質(zhì)的區(qū)別，但是有一些特點(diǎn)：程序段之間往往沒(méi)有嚴(yán)密的順序邏輯，具有關(guān)鍵條件的單獨(dú)指令比較多，沒(méi)有直接的輸出信號(hào)而主要是反復(fù)地調(diào)用子程序等。這時(shí)就需要整體考慮工藝流程了，比較重要的工作就是尋找流程中的一些關(guān)鍵條件，這也是難點(diǎn)，這些條件與子程序的劃分有關(guān)系，如果關(guān)鍵條件找的恰當(dāng)，在功能實(shí)現(xiàn)上就會(huì)容易的多，編寫思路也會(huì)清晰的多。

自動(dòng)程序的實(shí)現(xiàn)方式多種多樣，某些細(xì)節(jié)體問(wèn)題的處理完全取決于編程者的思想，但同時(shí)也受子程序的影響，最好由編寫子程序的人員一并完成自動(dòng)程序。由于工藝的不同，自動(dòng)程序會(huì)體現(xiàn)出截然不同的特點(diǎn)，所以對(duì)于具體的技巧、方法問(wèn)題很難概括，一般需要注意的問(wèn)題有以下幾條。

（1）調(diào)用子程序脈沖時(shí)序問(wèn)題

也許這種問(wèn)題不經(jīng)常遇到，但是在編寫時(shí)需要有意識(shí)地去分析，尤其對(duì)于初學(xué)者，其出現(xiàn)時(shí)序問(wèn)題的原因會(huì)是多樣的，主要存在子程序的啟動(dòng)條件中。比如如果某一子程序的某一啟動(dòng)條件同樣與自動(dòng)程序發(fā)出的啟動(dòng)脈沖有關(guān)，則容易出現(xiàn)時(shí)序問(wèn)題，還跟此條件位在程序掃描過(guò)程中處于那一子程序的前后有關(guān)，具有不確定性，時(shí)序問(wèn)題與簡(jiǎn)單的邏輯問(wèn)題相比一般不容易被發(fā)現(xiàn)，因此寫程序時(shí)盡量不要使用這種邊緣的、不確定的方法。

（2）異常情況處理問(wèn)題

這一點(diǎn)還是體現(xiàn)在關(guān)鍵條件的確定上，也就是調(diào)用子程序的條件，由于自動(dòng)程序包含了所有的工藝流程，為了達(dá)到某些環(huán)節(jié)的穩(wěn)定和可靠，需要考慮異常情況的處理，體現(xiàn)為邏輯條件往往會(huì)相對(duì)比較復(fù)雜。比如如果在執(zhí)行自動(dòng)程序過(guò)程中，某一工藝流程受條件限制必須結(jié)束但又沒(méi)有完成相應(yīng)的功能任務(wù)，造成下面的環(huán)節(jié)無(wú)法進(jìn)行，可是考慮到自動(dòng)程序的循環(huán)特點(diǎn)，在下一循環(huán)周期，沒(méi)有完成任務(wù)的工藝流程會(huì)繼續(xù)工作并完成功能任務(wù)，所以在這種異常情況下，需要考慮某些子程序不執(zhí)行對(duì)整體程序運(yùn)行的影響。異常情況可能是多種多樣的，總之，希望自動(dòng)程序能夠自動(dòng)處理并保持生產(chǎn)的連續(xù)性。

（3）效率問(wèn)題

整體工藝流程是由自動(dòng)程序調(diào)用子程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的，應(yīng)該盡可能地保證程序執(zhí)行的緊湊性，以提高生產(chǎn)效率。效率問(wèn)題實(shí)現(xiàn)起來(lái)沒(méi)有難點(diǎn)，應(yīng)該是一種意識(shí)問(wèn)題，關(guān)鍵是要有對(duì)實(shí)際生產(chǎn)的理解，站在生產(chǎn)人員的角度考慮問(wèn)題。

（4）初始化問(wèn)題

自動(dòng)程序運(yùn)行時(shí)，必須首先對(duì)設(shè)備進(jìn)行初始化操作，對(duì)設(shè)備進(jìn)行初始化是基于這樣一種考慮：自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，設(shè)備有可能處于任何一種狀態(tài)下，必須使設(shè)備回到符合自動(dòng)運(yùn)行條件的初始位置，這也是基于安全考慮。

（5）循環(huán)執(zhí)行

關(guān)于自動(dòng)程序的循環(huán)執(zhí)行，不能簡(jiǎn)單地理解為“A—B—C?D—A—B?”模式，有的情況可以那樣去處理，有的情況則不能那樣去處理，要擺脫這種思維的限制，這種簡(jiǎn)單的理解也許可以通過(guò)一些處理解決大部分自動(dòng)程序中的邏輯，但是會(huì)使程序變得很僵硬，并且不穩(wěn)定不靈活，有時(shí)候這種思維也會(huì)影響子程序的編寫質(zhì)量，這是我個(gè)人體會(huì)。

（6）靈活性

靈活性可以理解為根據(jù)設(shè)備運(yùn)行的不同狀態(tài)作出不同的調(diào)整，簡(jiǎn)單地調(diào)整一些參數(shù)或設(shè)置就可以自動(dòng)適應(yīng)，無(wú)需修改程序本身，這種功能對(duì)實(shí)際生產(chǎn)來(lái)說(shuō)非常有價(jià)值，實(shí)現(xiàn)起來(lái)相對(duì)會(huì)比較困難一些，但是是程序編寫質(zhì)量的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)，也應(yīng)該是編程者的努力方向。

靈活性可以體現(xiàn)為整體程序具有可組態(tài)功能，算是一種比較新的編程思想，為了實(shí)現(xiàn)這種可組態(tài)功能，需要搭建一個(gè)“組態(tài)平臺(tái)”，這種“平臺(tái)”即是經(jīng)過(guò)分析得出的所有子工藝的邏輯組合，由操作人員具體選擇當(dāng)前運(yùn)行哪種組合，由于每個(gè)子工藝都由子程序去控制完成的，所以每種組合都一一對(duì)應(yīng)著一種自動(dòng)程序。

實(shí)現(xiàn)這種功能應(yīng)該從以下幾個(gè)方向考慮：

a.必須根據(jù)工藝特點(diǎn)在滿足安全生產(chǎn)的條件下，統(tǒng)計(jì)出所有可能的運(yùn)行工況。

b.子程序的調(diào)用條件必須重新考慮，因?yàn)檎{(diào)用條件中增加了工況組合內(nèi)容。c.要保證每種組合都能順序執(zhí)行，甚至考慮組合的靈活、實(shí)時(shí)切換。d.靈活性高也一定程度上意味著可靠性低，所有尤其要思考程序的安全性?？傊?，自動(dòng)程序運(yùn)行后，整體上應(yīng)該具有以下特點(diǎn)；

（1）自動(dòng)程序運(yùn)行后，除非急停信號(hào)有效，否則操作人員無(wú)法停止程序執(zhí)行。

（2）自動(dòng)程序運(yùn)行后，為了避免不穩(wěn)定因素，除非某些特殊參數(shù)，否則不應(yīng)該支持在線參數(shù)修改。

（3）自動(dòng)程序運(yùn)行后，可以正常退出程序和自動(dòng)運(yùn)行模式，沒(méi)有任何活動(dòng)步保留，并且不能影響程序再次啟動(dòng)。

（4）自動(dòng)程序運(yùn)行后退出以前，無(wú)法再次啟動(dòng)，或者說(shuō)再次給出啟動(dòng)信號(hào)是無(wú)效的。

（5）急停信號(hào)有效時(shí)，除非有特殊設(shè)置的保護(hù)條件，否則應(yīng)該立刻依次清除所有活動(dòng)步和狀態(tài)位，并且任何時(shí)候急停后，都不能影響程序的再次啟動(dòng)。

（6）一次正常運(yùn)行不能說(shuō)明程序是穩(wěn)定的，自動(dòng)程序尤其具有這樣的特點(diǎn)，至少需要連續(xù)自動(dòng)循環(huán)運(yùn)行10次以上。

四、關(guān)于程序運(yùn)行模式和停止、急停

1、運(yùn)行模式

整體程序依據(jù)調(diào)試和生產(chǎn)要求會(huì)設(shè)置成不同的運(yùn)行模式，基本上都會(huì)設(shè)置成檢修、手動(dòng)和自動(dòng)三種運(yùn)行模式，某些簡(jiǎn)單工藝的程序也會(huì)設(shè)置為手動(dòng)和自動(dòng)兩種運(yùn)行模式，這時(shí)的手動(dòng)模式和檢修模式效果是一樣的。

檢修模式。檢修運(yùn)行模式下，操作人員只能操作單一的輸出點(diǎn)對(duì)應(yīng)的設(shè)備，只能一個(gè)一個(gè)地去動(dòng)作控制對(duì)象。需要注意的是要考慮動(dòng)作之間的關(guān)聯(lián)情況，不當(dāng)操作會(huì)造成事故的設(shè)備應(yīng)該設(shè)置程序互鎖，但也并不是互鎖越嚴(yán)密越好，那樣會(huì)影響檢修操作的靈活性，如何平衡是情況而定。手動(dòng)模式。手動(dòng)運(yùn)行模式下，可以單獨(dú)啟動(dòng)事先編寫的子程序，也就是說(shuō)可以運(yùn)行某一子工藝，設(shè)備會(huì)有一連串的動(dòng)作按照相應(yīng)邏輯在執(zhí)行，在不相互影響的前提下可以同時(shí)運(yùn)行多個(gè)子程序，需要根據(jù)工藝在子程序之間做嚴(yán)格的互鎖條件。

自動(dòng)模式。自動(dòng)運(yùn)行模式下，設(shè)備完全按照自動(dòng)程序進(jìn)行動(dòng)作，無(wú)需人員參與。

2、停止與急停

在多種程序運(yùn)行模式中，會(huì)有不同的啟動(dòng)、停止及急停信號(hào)，程序在不同狀態(tài)下應(yīng)對(duì)停止、急停信號(hào)有不同的反應(yīng)，具體的實(shí)現(xiàn)方法不在此詳述，只明確停止信號(hào)的分類、名稱和停止或急停信號(hào)有效時(shí)的常規(guī)要求。

系統(tǒng)停止，即是運(yùn)行模式的停止，包括“檢修停止”、“手動(dòng)停止”和“自動(dòng)停止”；“程序停止”即是手動(dòng)運(yùn)行模式下的子程序停止；“系統(tǒng)急?！笔浅绦蜻\(yùn)行中的緊急停止?？梢酝ㄟ^(guò)以下描述來(lái)體現(xiàn)停止或急停信號(hào)有效時(shí)的常規(guī)要求：

（1）無(wú)論程序運(yùn)行于哪種模式下，“系統(tǒng)急?！庇行r(shí)，除非有設(shè)置的特殊保護(hù)功能，應(yīng)該立刻、依次清除所有活動(dòng)步和狀態(tài)標(biāo)志位。

（2）檢修運(yùn)行模式下，“檢修停止”與“系統(tǒng)急停”的效果完全一樣。（3）手動(dòng)運(yùn)行模式下，是否設(shè)置“程序停止”信號(hào)，取決于子程序的特點(diǎn)，往往在程序包含循環(huán)時(shí)設(shè)置“程序停止”，當(dāng)“程序停止”有效時(shí)，要求子程序執(zhí)行結(jié)束后退出，若還沒(méi)執(zhí)行到循環(huán)程序段，則不再體現(xiàn)循環(huán)特點(diǎn)，若正在執(zhí)行循環(huán)程序段，則跳出循環(huán)，其他不變。若某個(gè)或某幾個(gè)子程序正在執(zhí)行，這時(shí)“手動(dòng)停止”有效時(shí)，不影響當(dāng)前子程序的執(zhí)行，程序也不會(huì)立刻退出手動(dòng)運(yùn)行模式，而是等所有子程序運(yùn)行結(jié)束后，才退出手動(dòng)運(yùn)行模式，并且在退出手動(dòng)運(yùn)行模式之前，無(wú)法啟動(dòng)其他沒(méi)有運(yùn)行的子程序，“手動(dòng)停止”兼有“程序停止”的功能。

（4）自動(dòng)運(yùn)行模式下，“自動(dòng)停止”有效時(shí)，與手動(dòng)運(yùn)行模式下的“程序停止”有些類似，可以當(dāng)所有子程序運(yùn)行標(biāo)志位無(wú)效時(shí)退出，也可以執(zhí)行完一個(gè)整體工藝流程后退出，依據(jù)具體情況而定，方式方法可以討論，集思廣益。

另外，關(guān)于“系統(tǒng)急?！钡膶?shí)現(xiàn)方法需要特別說(shuō)明，一般而言，系統(tǒng)急停信號(hào)來(lái)自為了應(yīng)對(duì)突發(fā)事件而設(shè)置的緊急停止按鈕，因此還不能將急停的作用簡(jiǎn)單等同為清除所有活動(dòng)步、輸出位和狀態(tài)標(biāo)志位，其最終目的是設(shè)備發(fā)生異常情況時(shí)，按下此按鈕使得設(shè)備、人員安全，損失最小，清除活動(dòng)步或狀態(tài)位只是實(shí)現(xiàn)設(shè)備、人員安全目的的程序變化情況之一。為了實(shí)現(xiàn)急停功能，主要考慮程序結(jié)構(gòu)及生產(chǎn)工藝特點(diǎn)，與之對(duì)應(yīng)的處理方法是使用分步急停和設(shè)置急停附加流程。

（1）分步急停。由于程序中存在運(yùn)行模式的選擇和嵌套調(diào)用，所以不能在同一時(shí)刻清除所有活動(dòng)步、輸出位和狀態(tài)標(biāo)志位等，這會(huì)影響下一次程序的運(yùn)行，解決的方法是使用分步急停，依據(jù)嵌套順序由里向外依次清除活動(dòng)步和狀態(tài)標(biāo)志等。

（2）急停附加流程。考慮的具體工藝要求和實(shí)際控制對(duì)象特點(diǎn)，可能存在不能保證任意時(shí)刻復(fù)位所有輸出位是安全的，這與上述的“設(shè)備、人員安全，損失最小”的目標(biāo)相違背，所以這就需要判斷急停信號(hào)有效時(shí)所處的生產(chǎn)階段，根據(jù)不同階段希望系統(tǒng)做出不同的反應(yīng)，有時(shí)必須在急停信號(hào)清除其他所有活動(dòng)步和狀態(tài)位的同時(shí)適時(shí)啟動(dòng)急停附加流程以應(yīng)對(duì)急停信號(hào)在生產(chǎn)的特殊階段有效時(shí)所產(chǎn)生的不良后果。

五、程序調(diào)試

程序編寫完成需要經(jīng)過(guò)全面調(diào)試才能應(yīng)用于生產(chǎn)，程序調(diào)試即是在保證安全的前提下，按照要求逐一檢驗(yàn)系統(tǒng)功能，由于程序是第一次聯(lián)機(jī)控制設(shè)備運(yùn)行，這時(shí)可能會(huì)遇到各種各樣的問(wèn)題，所以安全因素就變得尤其重要，最基本的原則是不管以哪種方式進(jìn)行調(diào)試，必須保證設(shè)備和人員是安全的。

調(diào)試應(yīng)該按照從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的順序有序進(jìn)行，按照預(yù)先制定的調(diào)試計(jì)劃從控制系統(tǒng)接線情況到程序功能實(shí)現(xiàn)效果等逐一進(jìn)行，具體步驟為：檢修→手動(dòng)→自動(dòng)。除驗(yàn)證程序功能之外，程序調(diào)試需要做的工作和注意事項(xiàng)還有：

1、制定調(diào)試計(jì)劃

制定調(diào)試計(jì)劃是為了避免沒(méi)有針對(duì)性和目的性的盲目調(diào)試，需要分析程序的關(guān)鍵部分并有針對(duì)性地去驗(yàn)證，這樣可以在最短的時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)程序中的問(wèn)題。調(diào)試計(jì)劃一般包括調(diào)試時(shí)間、調(diào)試內(nèi)容等，即便沒(méi)有書(shū)面的調(diào)試計(jì)劃，調(diào)試人員至少要有清晰的調(diào)試思路，方式方法依據(jù)個(gè)人經(jīng)驗(yàn)和能力而定，但是應(yīng)該養(yǎng)成制定調(diào)試計(jì)劃的習(xí)慣。

2、完成調(diào)試記錄

在調(diào)試過(guò)程中，需要將調(diào)試的效果和出現(xiàn)的問(wèn)題詳細(xì)記錄下來(lái)，以便于繼續(xù)完善程序，同時(shí)也總結(jié)了實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。調(diào)試記錄一般包括調(diào)試時(shí)間、參加人員、調(diào)試內(nèi)容及實(shí)際效果、出現(xiàn)的問(wèn)題及原因等。

3、雖然控制臺(tái)/柜在出廠之前一般已經(jīng)測(cè)試完畢，但是在系統(tǒng)從新運(yùn)行之前，必須再次測(cè)試，內(nèi)容是檢查所有電源線路是否存在短路情況，保證控制系統(tǒng)設(shè)備安全，其他信號(hào)線可以等系統(tǒng)運(yùn)行后測(cè)試。

4、一定要和現(xiàn)場(chǎng)人員保持密切、流暢的溝通，根據(jù)實(shí)時(shí)工況合理設(shè)置參數(shù)，并且必須得到現(xiàn)場(chǎng)人員的認(rèn)可后才能進(jìn)行操作。

5、應(yīng)該首先調(diào)試系統(tǒng)急停功能，系統(tǒng)急停有效是最基本的要求，而且要驗(yàn)證任意時(shí)刻的系統(tǒng)急停功能，要保證在調(diào)試其他功能出現(xiàn)異常時(shí)，系統(tǒng)急停的有效性。

6、調(diào)試中發(fā)現(xiàn)有程序編寫錯(cuò)誤或其他問(wèn)題，若需修改程序，要盡量做到程序與流程圖同步修改，并且務(wù)必做到程序備份，并記錄備份程序的內(nèi)容。

調(diào)試過(guò)程中的其他事宜會(huì)根據(jù)工藝的不同而不同，但是必須強(qiáng)調(diào)的是，要時(shí)刻將安全因素放在首位，要盡可能全面、完整地模擬實(shí)際生產(chǎn)的工況，以檢驗(yàn)程序的穩(wěn)定性、可靠性。

六、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程

以上內(nèi)容主要是總結(jié)了在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)各階段中需要特別注意的事項(xiàng)，跟實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的關(guān)系比較密切，下面從整體的角度概括控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的流程，其一般步驟為：

1、制定控制系統(tǒng)總體方案

控制系統(tǒng)總體方案主要是明確項(xiàng)目的控制功能、控制指標(biāo)、工藝流程分析、控制對(duì)象及I/O點(diǎn)統(tǒng)計(jì)、需求分析、設(shè)計(jì)思路、系統(tǒng)總體框架、設(shè)備選型、程序設(shè)計(jì)思路、控制柜設(shè)計(jì)思路、現(xiàn)場(chǎng)布線思路和其他接口等，要以文本的形式明確以上內(nèi)容。

2、繪制控制系統(tǒng)電氣接線原理圖

圖紙內(nèi)容主要包括圖紙目錄、設(shè)計(jì)說(shuō)明、電機(jī)設(shè)備、電氣設(shè)備、系統(tǒng)框圖、控制柜正面組合圖、控制柜電氣原理圖、系統(tǒng)DI原理圖、DO原理圖、AI原理圖、AO原理圖、儀表原理圖等，要求圖紙?jiān)O(shè)計(jì)必須清晰、規(guī)范，是第三方加工控制柜的技術(shù)依據(jù)，也是向甲方提供的竣工資料之一。

3、繪制控制系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)施工圖

主要是依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，確定控制柜與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間的線纜連接情況，一般與甲方人員會(huì)商后根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況確定。

4、明確控制系統(tǒng)采購(gòu)清單

以上內(nèi)容確定之后，就應(yīng)該確定所有的系統(tǒng)材料采購(gòu)清單，主要包括名稱、品牌型號(hào)、單價(jià)、數(shù)量、有無(wú)附件、供貨周期等。

5、編寫控制系統(tǒng)程序流程圖 其實(shí)本質(zhì)是開(kāi)始編寫程序，不再詳述

6、編寫控制系統(tǒng)上位機(jī)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

內(nèi)容是介紹上位機(jī)監(jiān)控界面的設(shè)計(jì)原則，主要包括組態(tài)軟件介紹、系統(tǒng)畫面組成和畫面設(shè)計(jì)風(fēng)格，另外還需詳細(xì)介紹操作畫面的功能設(shè)置。

7、程序調(diào)試

8、整理其他技術(shù)資料

主要內(nèi)容有控制系統(tǒng)編程資料，包括內(nèi)存分配、通信設(shè)置、IO點(diǎn)地址分配等，除此之外，還有操作說(shuō)明書(shū)和維護(hù)說(shuō)明書(shū)。

以上內(nèi)容主要體現(xiàn)了工控領(lǐng)域編程的大體要求以及某些工程思想，對(duì)寫程序流程圖、繪制電氣接線原理圖和編程方法、技巧等具體問(wèn)題涉及不多，主要是我認(rèn)為工控思想的建立比編程本身要高一個(gè)層次?？傊?，控制領(lǐng)域入門簡(jiǎn)單卻又深不可測(cè)，上述有不妥、不對(duì)之處，望能給予指正，彼此學(xué)習(xí)，共同進(jìn)步！

陳成瑞 2012.08.27

第五篇：plc機(jī)械手控制拓展

機(jī)械手論文

專業(yè)：

機(jī)電一體化

學(xué) 生 姓 名：

學(xué) 號(hào)：

指 導(dǎo) 教 師：

完 成 日 期： 2011.3.15

目錄

摘要??????????????????Ⅱ 1 2 3

緒論????????????????????????????????1 機(jī)械手設(shè)計(jì)要求???????????????????????????1 機(jī)械手總體設(shè)計(jì)方案?????????????????????????1

3.1 機(jī)械手的組成??????????????????????????1

3.1.1 執(zhí)行機(jī)構(gòu)??????????????????????????1

3.1.2 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)??????????????????????????2

3.1.3 控制機(jī)構(gòu)??????????????????????????2

3.2機(jī)械手在生產(chǎn)中的應(yīng)用?????????????????????2

3.3 機(jī)械手的主要特點(diǎn)????????????????????????2

3.4機(jī)械手的技術(shù)發(fā)展方向??????????????????????3

3.5機(jī)械手坐標(biāo)形式與自由度選擇???????????????????3

3.5.1 機(jī)械手坐標(biāo)形式選擇?????????????????????3

3.5.2 機(jī)械手自由度選擇??????????????????????4

3.6 3.7 機(jī)械手的規(guī)格參數(shù)?????????????????????4 機(jī)械手手部設(shè)計(jì)計(jì)算???????????????????????5

3.7.1 手部設(shè)計(jì)基本要求??????????????????????5

3.7.2 手部力學(xué)分析????????????????????????5

3.7.3 夾緊力與驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算????????????????????7

3.7.4 手抓夾持范圍計(jì)算??????????????????????9

3.7.5 手抓夾持精度的分析計(jì)算??????????????????10

3.8 機(jī)械手腕部設(shè)計(jì)計(jì)算??????????????????????11

3.8.1 腕部設(shè)計(jì)基本要求?????????????????????11

3.8.2 腕部的結(jié)構(gòu)選擇??????????????????????12

3.8.3 腕部回轉(zhuǎn)力矩計(jì)算?????????????????????12

3.8.4 腕部工作壓力計(jì)算?????????????????????14

3.8.5 液壓缸蓋螺釘計(jì)算?????????????????????15

3.8.6 動(dòng)片和輸出軸聯(lián)接螺釘計(jì)算?????????????????16

3.9 機(jī)械手臂部設(shè)計(jì)計(jì)算??????????????????????17-III-

3.9.1 臂部設(shè)計(jì)的基本要求????????????????????17

3.9.2 臂部的結(jié)構(gòu)選擇??????????????????????17

3.9.3 手臂伸縮驅(qū)動(dòng)力計(jì)算????????????????????18

3.9.4 手臂伸縮液壓缸參數(shù)計(jì)算??????????????????19

3.10 機(jī)身升降機(jī)構(gòu)計(jì)算???????????????????????21

3.10.1 手臂偏重力矩計(jì)算????????????????????21

3.10.2 升降導(dǎo)向立柱不自鎖條件?????????????????22

3.10.3 手臂升降驅(qū)動(dòng)力計(jì)算???????????????????23

3.10.4 手臂升降液壓缸參數(shù)計(jì)算?????????????????24

3.11 機(jī)身回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)計(jì)算???????????????????????25

3.11.1 手臂回轉(zhuǎn)液壓缸驅(qū)動(dòng)力矩計(jì)算???????????????25

3.11.2 手臂回轉(zhuǎn)液壓缸參數(shù)計(jì)算?????????????????26

3.11.3 液壓缸蓋螺釘計(jì)算????????????????????27

3.11.4 動(dòng)片和輸出軸聯(lián)接螺釘計(jì)算????????????????28 結(jié)論?????????????????????????????29 致謝??????????????????????????????30 參考文獻(xiàn)????????????????????????????31

緒論

機(jī)械手結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

摘 要

在機(jī)械制造業(yè)中，機(jī)械手已被廣泛應(yīng)用，從而大大的改善了工人的勞動(dòng)條件，顯 著的提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，加快實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動(dòng)化的步伐，本設(shè)計(jì)通過(guò)對(duì)機(jī)械 手各主要組成部分（手部、手腕、手臂和機(jī)身等）分析，從而確定各主要組成部分的 結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上對(duì)機(jī)械手進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，從而確定裝配總圖。通過(guò)此次機(jī)械手設(shè)計(jì)，掌握相關(guān)機(jī)械手設(shè)計(jì)的主要步驟，對(duì)于 CAD/CAM 軟件應(yīng)用方面有了進(jìn)一步的提高。

關(guān)鍵詞：機(jī)械手，設(shè)計(jì)，手部，手腕，手臂，機(jī)身，結(jié)構(gòu)

工業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì)是機(jī)械制造、機(jī)械設(shè)計(jì)等方面的一個(gè)重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，是學(xué)完技 術(shù)基礎(chǔ)課及有關(guān)專業(yè)課以后的一次綜合設(shè)計(jì)，通過(guò)這一環(huán)節(jié)把有關(guān)課程中所獲得的理 論知識(shí)在實(shí)際中綜合的加以應(yīng)用，使這此知識(shí)能夠得到鞏固和發(fā)展，并使理論知識(shí)和 生產(chǎn)密切的結(jié)合起來(lái)，通過(guò)設(shè)計(jì)培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考能力樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想，掌握機(jī) 械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基本方法和步驟，為自動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)打下良好的基礎(chǔ)。機(jī)械手設(shè)計(jì)要求

要求本設(shè)計(jì)能鮮明體現(xiàn)設(shè)計(jì)構(gòu)思，并在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成以下工作：

（1）擬定機(jī)械手的整體設(shè)計(jì)方案，特別是機(jī)械手各主要組成部分的方案。

（2）根據(jù)給定的自由度和技術(shù)參數(shù)選擇合適的手部、腕部、臂部和機(jī)身的結(jié)構(gòu)。

（3）各主要部件（手部、腕部、臂部）的設(shè)計(jì)計(jì)算。

（4）工業(yè)機(jī)械手裝配圖的繪制。

（5）編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)。機(jī)械手總體設(shè)計(jì)方案

3．1 機(jī)械手的組成工業(yè)機(jī)械手由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)三部分組成。

3．1．1 執(zhí)行機(jī)構(gòu)

（1）手部 即直接與工件接觸的部分，一般是回轉(zhuǎn)型或平移型，（多為回轉(zhuǎn)型，因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單），手部多為二指（也由多指），根據(jù)需要分為外抓式和內(nèi)抓式兩種，也可以用負(fù)壓式或真空式的空氣吸盤和電磁吸盤。傳力機(jī)構(gòu)形式也很多，常用的有：滑槽杠桿式、連桿杠桿式、齒輪齒條式、絲杠 螺母式、彈簧式、重力式。

（2）腕部 是聯(lián)接手部和手臂的部件，并可用來(lái)調(diào)整被抓物體的方位，以擴(kuò)大機(jī) 械手的動(dòng)作范圍，并使機(jī)械手變的更靈巧，適應(yīng)性更強(qiáng)。目前，應(yīng)用最為廣泛的手腕回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)為回轉(zhuǎn)液壓缸，它的結(jié)構(gòu)緊湊、靈巧，但回轉(zhuǎn)角度小，并且要求嚴(yán)格密封，否則就難保證穩(wěn)定的輸出扭矩。

（3）手臂

是支撐被抓物體手部、腕部的重要部件，并帶動(dòng)它們做空間運(yùn)動(dòng)，它的主要作用是帶動(dòng)手指去抓取工件，并按預(yù)定要求將其搬運(yùn)到給定的位置，一般手臂 需要三個(gè)給定自由度才能滿足要求，即手臂的伸縮、左右旋轉(zhuǎn)、升降運(yùn)動(dòng)。

（4）行走機(jī)構(gòu)

3．1．2 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是工業(yè)機(jī)械手的重要組成部分，根據(jù)動(dòng)力源的不同大致可分為氣動(dòng)、液 壓、電動(dòng)和機(jī)械式四種。采用液壓機(jī)構(gòu)速度快，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，臂力大，尺寸緊 湊，控制方便。

3．1．3 控制機(jī)構(gòu) 在機(jī)械手控制上，有點(diǎn)動(dòng)控制和連續(xù)控制兩種，大多數(shù)用插銷板進(jìn)行點(diǎn)動(dòng)控制，也有用 PLC 進(jìn)行控制，主要控制的是坐標(biāo)位置。有的工業(yè)機(jī)械手帶有行走機(jī)構(gòu)，我國(guó)正處于仿真階段。

3．2 機(jī)械手在生產(chǎn)中的作用

機(jī)械手在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用極為廣泛，可以歸納為以下幾個(gè)方面：（1）（2）建造旋轉(zhuǎn)體零件（軸類、盤類、環(huán)類）自動(dòng)線。在實(shí)現(xiàn)單機(jī)自動(dòng)化方面：

a 各類半自動(dòng)車床，有自動(dòng)夾緊、進(jìn)刀、切削、退刀和松開(kāi)的功能，仍需人工 上下料，裝上機(jī)械手，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)生產(chǎn)，一人看管多臺(tái)機(jī)床。b 注塑機(jī)有加料、合模、成型、分模等自動(dòng)工作循環(huán)，裝上機(jī)械手自動(dòng)裝卸工 件，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)生產(chǎn)。c 沖床有自動(dòng)上下料沖壓循環(huán)，裝上機(jī)械手上下料，可實(shí)現(xiàn)沖壓生產(chǎn)自動(dòng)化。

3．3 機(jī)械手的主要特點(diǎn)

（1）對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性強(qiáng)，能代替人從事危險(xiǎn)、有害的操作，在長(zhǎng)時(shí)間工作對(duì)人類 有害的場(chǎng)所，機(jī)械手不受影響，只要根據(jù)工作環(huán)境進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，選擇適當(dāng)?shù)牟牧虾?結(jié)構(gòu)，機(jī)械手就可以在異常高溫或低溫、異常壓力和有害氣體、粉塵、放射線作用下，以及沖壓、滅火等危險(xiǎn)環(huán)境中勝任工作。

（2）機(jī)械手能持久、耐勞，可以把人從繁重單調(diào)的勞動(dòng)中解放出來(lái)，并能擴(kuò)大和 延伸人的功能。

（3）由于機(jī)械手的動(dòng)作準(zhǔn)確，因此可以穩(wěn)定和提高產(chǎn)品的質(zhì)量，同時(shí)又可避免人 為的操作錯(cuò)誤。

（4）機(jī)械手通用性、靈活性好，能較好的適應(yīng)產(chǎn)品品種的不斷變化，以滿足柔性 生產(chǎn)的需要。

（5）采用機(jī)械手能明顯的提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低成本。

3．4 機(jī)械手的技術(shù)發(fā)展方向

國(guó)內(nèi)外使用的實(shí)際上是定位控制機(jī)械手，沒(méi)有“視覺(jué)”和“觸角”反饋。目前，世界各國(guó)正積極研制帶有“視覺(jué)”和“觸角”的工業(yè)機(jī)械手，使它能對(duì)所抓取的工件 進(jìn)行分辨，選取所需要的工件，并正確的夾持工件，進(jìn)而精確的在機(jī)器中定位、定向。為使機(jī)械手有“眼睛”去處理方位變化的工件和分辨形狀不同的零件，它由視覺(jué) 傳感器輸入三個(gè)視圖方向的視覺(jué)信息，通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖形分辨，判別是否是所要抓 取的工件。為防止握力過(guò)大引起物件損壞或握力過(guò)小引起物件滑落下來(lái)，一般采用兩種方法： 一種是檢測(cè)把握物體手臂的變形，以選擇適當(dāng)?shù)哪芰?，另一種是直接檢測(cè)指部與物件 的滑落位移，來(lái)修正握力。因此這種機(jī)械手具有以下幾方面的性能：

（1）能準(zhǔn)確的抓住方位變化的物體。

（2）能判斷對(duì)象的重量。

（3）能自動(dòng)避開(kāi)障礙物。

（4）抓空或抓力不足時(shí)能檢測(cè)出來(lái)。

這種具有感知能力并能對(duì)感知的信息做出反應(yīng)的工業(yè)機(jī)械手稱為智能機(jī)械手，它

是有發(fā)展前途的?，F(xiàn)在工業(yè)機(jī)械手的使用范圍只限于在簡(jiǎn)單重復(fù)的操作方面節(jié)省人力，代替人從事 繁重、危險(xiǎn)的工作，在惡劣環(huán)境下尤其明顯，至于在汽車業(yè)和電子工業(yè)之類的費(fèi)工的 工業(yè)部門，機(jī)械手的應(yīng)用情況不能說(shuō)是很好的，原因之一是，工業(yè)機(jī)械手的性能還不 能滿足這些工業(yè)部門的要求，適合機(jī)械手工作的范圍很狹小，另外經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題也很重 要，利用機(jī)械手節(jié)約人力從經(jīng)濟(jì)上看不一定總是合算的。然而利用機(jī)械手實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)合 理化的要求，今后還會(huì)持續(xù)增長(zhǎng)，只要技術(shù)方面和價(jià)格方面存在的問(wèn)題獲得解決，機(jī) 械手的應(yīng)用必將飛躍發(fā)展。

3．5 機(jī)械手坐標(biāo)形式與自由度的選擇

3．5．1 機(jī)械手坐標(biāo)形式選擇

機(jī)械手一般包括圓柱坐標(biāo)式、球坐標(biāo)式、直角坐標(biāo)式、多關(guān)節(jié)式。直角坐標(biāo)式機(jī) 械手，占用空間大，工作范圍小，慣性大，一般不多用，只有在自由度較少時(shí)才考慮 用。圓柱坐標(biāo)式機(jī)械手，占用空間小，工作范圍大，慣性大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。多關(guān)節(jié)式機(jī) 械手，占用空間小，工作范圍大，慣性小，能抓取底面物體，但多關(guān)節(jié)式結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所以也不多用。球坐標(biāo)式機(jī)械手，占用空間小，工作范圍大，慣性小，所需動(dòng)力小，能抓取底面物體。由以上敘述可以看出圓柱坐標(biāo)式和球坐標(biāo)式比較適合，但由于圓柱坐標(biāo)式比球坐 標(biāo)式在結(jié)構(gòu)方面簡(jiǎn)單一些，所以最后決定選擇圓柱坐標(biāo)式機(jī)械手。

3．5．2 機(jī)械手自由度選擇

3．6 機(jī)械手的規(guī)格參數(shù)

抓重：300N 手臂運(yùn)動(dòng)參數(shù)： 自由度：4 個(gè) 坐標(biāo)形式：圓柱坐標(biāo)式

伸縮行程（X）：400mm 伸縮速度： 升降速度： 回轉(zhuǎn)范圍： 回轉(zhuǎn)速度： 手腕運(yùn)動(dòng)參數(shù)： 回轉(zhuǎn)范圍： 回轉(zhuǎn)速度： 位置檢測(cè)： 驅(qū)動(dòng)方式： 控制方式： 0°~180°

重復(fù)定位精度：3mm

3．7 手部設(shè)計(jì)基本要求

3．7．1 手部設(shè)計(jì)基本要求

（1）應(yīng)具有適當(dāng)?shù)膴A緊力和驅(qū)動(dòng)力，應(yīng)考慮到在一定的夾緊力下，不同的傳動(dòng) 機(jī)構(gòu)所需的驅(qū)動(dòng)力大小是不同的。

（2）手指應(yīng)具有一定的張開(kāi)范圍，以便于抓取工件。

（3）在保證本身剛度、強(qiáng)度的前提下，盡可能使結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕，以利于減 輕手臂負(fù)載。

（4）應(yīng)保證手抓的夾持精度。

3．7．2 手部力學(xué)分析 通過(guò)綜合考慮，本設(shè)計(jì)選擇二指雙支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型手抓，采用滑槽杠桿式，夾緊裝置 采用常開(kāi)式夾緊裝置，它在彈簧的作用下手抓閉合，在壓力油作用下，彈簧被壓縮，從而手抓張開(kāi)。下面對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行力學(xué)分析： 在杠桿 3 的作用下，銷軸 2 向上的拉力為 F，并通過(guò)銷軸中心 O 點(diǎn)，兩手指的滑 槽對(duì)銷軸的反作用力為 F1 和 F2 其力的方向垂直于滑槽的中心線 OO1 和 OO2 并指向 O 點(diǎn)，交 F1 和 F2 的延長(zhǎng)線于 A 和 B。又因?yàn)?所以a ——— 手指的回轉(zhuǎn)支點(diǎn)到對(duì)稱中心線的距離（mm）α——— 工件被夾緊時(shí)手指的滑槽方向與兩回轉(zhuǎn)支點(diǎn)的夾角 由分析可知，當(dāng)驅(qū)動(dòng)力 F 一定時(shí)，α角增大，則握力 FN 也隨之增大，但α角過(guò) 大會(huì)導(dǎo)致拉桿行程過(guò)大，以及手部結(jié)構(gòu)增大，因此最好α=30o~40o。

3．7．3 夾緊力與驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算 手指加在工件上的夾緊力，是設(shè)計(jì)手部的主要依據(jù)，必須以其大小，方向與作用 點(diǎn)進(jìn)行分析、計(jì)算。一般來(lái)說(shuō)，夾緊力必須克服工件重力所產(chǎn)生的靜載荷以及工件運(yùn) 動(dòng)狀態(tài)變化所產(chǎn)生動(dòng)的載荷，以使工件保持可靠的加緊狀態(tài)。手指對(duì)工件的夾緊力可按下式計(jì)算： 2—— 銷軸 3—— 杠桿式中K1——安全系數(shù)，通常 1.2~2.0； K2——工作情況系數(shù)，主要考慮慣性力的影響，可按 K2=1+a/g,其中 a 是重力方向的最大上升加速度，a=Vmax /t 響，g 是重力加速度，g=9.8m/s2。Vmax——運(yùn)載時(shí)工件最大上升速度； t 響——系統(tǒng)達(dá)支最高速度的時(shí)間，一般選取 0.03~0.5； K3——方位系數(shù)，根據(jù)手指與工件位置不同進(jìn)行選擇； G——被抓取工件所受重力； 表 1 驅(qū)動(dòng)力與液壓缸工件壓力關(guān)系圖

作用在活塞上外力 F(N)50000 2.0~4.0 4.0~5.0 5.0~8.0

液壓缸工件壓力 MPa

液壓缸工作壓力 MPa

設(shè) a=40mm,b=80mm,α=30o,機(jī)械手達(dá)到最高響應(yīng)時(shí)間 0.5s,夾緊力 FN,驅(qū)動(dòng)力 F 和驅(qū)動(dòng) 液壓缸的尺寸。（1）設(shè) K1=1.6 K2=1+a/g 設(shè) Vmax=70mm/s t 響=0.5s 根據(jù)以上公式得：

（2）根據(jù)驅(qū)動(dòng)力公式得：

由于實(shí)際所采取的液壓缸驅(qū)動(dòng)力要大于計(jì)算，考慮手爪的機(jī)械效率η，一般取η =0.85~0.9。

（3）取 η=0.85

（4）確定液壓缸的直徑 D

選取活塞直徑 d=0.5D,選擇液壓缸工作壓力 P=0.8~1Mpa.所以

根據(jù)液壓缸內(nèi)徑系列（JB826-66）,選取液壓缸的內(nèi)徑為：D=50mm 則活塞桿直徑為：d=0.5D=0.5×5=25mm.所以手部夾緊液壓缸的主要參數(shù)為：

液壓缸內(nèi)徑 D 50mm 活塞桿直徑 d 25mm 工作壓力 p 0.8MPa 驅(qū)動(dòng)力 F 859.06N

3.7.4 手抓夾持范圍計(jì)算

為了保證手抓張開(kāi)角為 120o，設(shè)手抓長(zhǎng)為 100mm，當(dāng)手抓沒(méi)有張開(kāi)角的時(shí)候，根 據(jù)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，它的最小夾持半徑 Rmin=40mm,當(dāng)張開(kāi)角為 120o 時(shí)，根據(jù)雙支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型 手抓的誤差分析，取最大夾持半徑 Rmax=60mm。所以機(jī)械手的夾持半徑為 40~60mm。3．7．5 手抓夾持精度的分析計(jì)算 機(jī)械手的精度設(shè)計(jì)要求工件

定位準(zhǔn)確，抓取精度高，重復(fù)定位精度和運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性 好，并有足夠的抓取能力。機(jī)械手能否準(zhǔn)確夾持工件，把工件送到指定位置，不僅取 決于機(jī)械手的定位精度（由臂部和腕部等運(yùn)動(dòng)部件來(lái)決定），而且也與機(jī)械手夾持誤 差大小有關(guān)，特別是在多品種的中、小批量生產(chǎn)中，為了適應(yīng)工件尺寸在一定范圍內(nèi) 的變化，一定要進(jìn)行機(jī)械手的夾持誤差分析。以棒料來(lái)分析機(jī)械手的夾持誤差精度。機(jī)械手的夾持半徑為 40~60mm,一般夾持誤差不超過(guò) 1mm,分析如下： 工件的平均半徑： 手抓長(zhǎng) L=100mm,取Ｖ型夾角 2θ=120 偏轉(zhuǎn)角β按最佳偏轉(zhuǎn)角確定： 計(jì)算得 式中 因?yàn)?/p>

Ro——理論平均半徑 Rmax>Ro>Rmin

所以

△=0.939

夾持誤差滿足設(shè)計(jì)要求。

3．8 機(jī)械手腕部設(shè)計(jì)計(jì)算

3．8．1 腕部設(shè)計(jì)的基本要求

（1）力求結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕 腕部處于手臂的最前端，它連同手部的靜、動(dòng)載荷均由臂部承擔(dān)，顯然，腕部的 結(jié)構(gòu)、重量和動(dòng)力載荷，直接影響著臂部的結(jié)構(gòu)、重量和運(yùn)轉(zhuǎn)性能，因此，在腕部設(shè) 計(jì)時(shí)，必須力求結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕。

（2）結(jié)構(gòu)考慮，合理布局 腕部作為機(jī)械手的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，又承擔(dān)聯(lián)接和支撐作用，除保證力和運(yùn)動(dòng)的要求外，要有足夠的強(qiáng)度、剛度外，還應(yīng)綜合考慮，合理布局，解決好腕部與臂部和手部的聯(lián)接。

（3）工作條件 對(duì)于本設(shè)計(jì)，機(jī)械手的工作條件是在工作場(chǎng)合中搬運(yùn)加工的棒料，因此不太受環(huán) 境影響，沒(méi)有處在高溫和腐蝕性的工作介質(zhì)中，所以對(duì)機(jī)械手的腕部沒(méi)有太多不利因 素。

3．8．2 腕部的結(jié)構(gòu)選擇 腕部的結(jié)構(gòu)有四種，分別為：

（1）具有一個(gè)自由度的回轉(zhuǎn)缸驅(qū)動(dòng)腕部結(jié)構(gòu) 直接用回轉(zhuǎn)液壓缸驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)腕部的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，因具有結(jié)構(gòu)緊湊、靈活等優(yōu)點(diǎn)而 被廣泛使用。

（2）用齒條活塞驅(qū)動(dòng)的腕部結(jié)構(gòu) 在要求回轉(zhuǎn)角大于 270o 的情況下，可采用齒條活塞驅(qū)動(dòng)腕部結(jié)構(gòu)。

（3）具有兩個(gè)自由度的回轉(zhuǎn)缸驅(qū)動(dòng)腕部結(jié)構(gòu) 它使腕部具有繞垂直和水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)的兩個(gè)自由度。

（4）機(jī)—液結(jié)合的腕部結(jié)構(gòu) 此手腕具有傳動(dòng)簡(jiǎn)單、輕巧等特點(diǎn)，但結(jié)構(gòu)有點(diǎn)復(fù)雜。本設(shè)計(jì)要求手腕回轉(zhuǎn) 180o，綜合以上分析考慮，腕部結(jié)構(gòu)選擇具有一個(gè)自由度的回轉(zhuǎn) 缸驅(qū)動(dòng)腕部結(jié)構(gòu)。3．8．3 腕部回轉(zhuǎn)力的計(jì)算 腕部在回轉(zhuǎn)時(shí)一般需要克服以下三種阻力：

（1）腕部回轉(zhuǎn)支承處的摩擦力矩 M 摩 為簡(jiǎn)化計(jì)算，一般取 M 摩=0.1M 總力矩

（2）克服由于工件重心偏置所需的力矩 M 偏式中G1——夾持工件重量（N）。e——工件重心到手腕回轉(zhuǎn)軸線的垂直距離（m）。

（3）克服啟動(dòng)慣性所需的力矩 M 慣 啟動(dòng)過(guò)程近似等加速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)手腕回轉(zhuǎn)的角速度ω及啟動(dòng)所需時(shí)間 t 啟，按下式計(jì) 算：或者根據(jù)腕部角速度ω及啟動(dòng)過(guò)程轉(zhuǎn)過(guò)的角度φ啟計(jì)算：

式中 J 工件——工件對(duì)手腕回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（N.m.s2）。J—— 手腕回轉(zhuǎn)部分對(duì)腕部回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（N.m.s2）。ω—— 手腕回轉(zhuǎn)過(guò)程的角速度（rad/s）。t 啟——啟動(dòng)過(guò)程中所需時(shí)間，一般取 0.05~0.3s。φ啟——啟動(dòng)過(guò)程所轉(zhuǎn)過(guò)的角度（rad）。手腕回轉(zhuǎn)所需的總的阻力矩相當(dāng)于上述三項(xiàng)之和，即：設(shè)抓取一根軸，其直徑 D=100mm,長(zhǎng)度 l=500mm,m1=50kg,當(dāng)手抓夾持在工件中間位 置回轉(zhuǎn) 180o，將手抓、手抓驅(qū)動(dòng)液壓缸和回轉(zhuǎn)液壓缸轉(zhuǎn)動(dòng)件等效為一個(gè)圓柱體，長(zhǎng) h=150mm,半徑為 50mm，其所受重力為 G，啟動(dòng)過(guò)程所轉(zhuǎn)過(guò)的角度φ啟=0.314rad,等速 轉(zhuǎn)動(dòng)角速度ω=2.616rad/s。圓柱體重力 因?yàn)槭肿A持在工件中間位置，所以工件重心到手腕回轉(zhuǎn)軸線的垂直距離為 0，即 e 等于 0，所以 M 偏=G1e=0。由于又因?yàn)?所以即 3．8．4 腕部工作壓力計(jì)算 表 2 標(biāo)準(zhǔn)液壓缸內(nèi)徑系列（JB826-66）20 70 110 25 75 125 32 80 130 40 85 140 50 90 160 55 95 180 63 100 200 65 105 250

設(shè)定腕部的部分尺寸： 根據(jù)上表設(shè)缸體內(nèi)孔半徑 R=55 mm,外徑選擇 133mm,考慮到實(shí) 際裝配問(wèn)題后，其外徑為 180mm，動(dòng)片寬度 b=66mm,輸出軸半徑 r=22.5mm。表 3 標(biāo)準(zhǔn)液壓缸外徑系列（JB1068-67）液壓缸內(nèi)徑 20 鋼 P≤160MPa 40 50 63 80 90 100 110 125 140 150 160 180 200

168 146 180 194 219 245

鋼 P≤200 MPa 50 60 76 95 108 121 133 168 146 180 194 219 245 由于實(shí)際回轉(zhuǎn)液壓缸所產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力矩必須大于總的阻力矩 M 總力矩，即：

式中 M 總力矩——手腕回轉(zhuǎn)時(shí)的總的阻力矩（N.m）P——回轉(zhuǎn)液壓缸工作壓力（Mpa）R——缸體內(nèi)孔半徑（mm）r——輸出軸半徑（mm）b——?jiǎng)悠瑢挾龋╩m）所以 所以腕部回轉(zhuǎn)液壓缸主要參數(shù)為： 工作壓力 P 1MPa 缸體內(nèi)徑 R 110mm 輸出軸半徑 r 22.5mm 回轉(zhuǎn)力矩 M 13.1N.m 動(dòng)片寬度 b 66mm

3．8．5 液壓缸蓋螺釘計(jì)算 表 4 螺釘間距 t 與壓力 P 之間的關(guān)系 工作壓力 P（MPa）0.5~1.5 1.5~2.5 2.5~5.0 5.0~10.0 螺釘?shù)拈g距 t(mm)

直徑（mm）FQs′——?jiǎng)悠洼敵鲚S間聯(lián)接螺釘?shù)念A(yù)緊力（N）b——?jiǎng)悠瑢挾龋╩m）P——回轉(zhuǎn)液壓缸工作壓力（Pa）螺釘?shù)膹?qiáng)度條件為：螺釘材料選擇 Q235,取σs=240MPa,則即動(dòng)片和輸出軸間聯(lián)接螺釘?shù)闹睆竭x擇 d1=6mm,選擇 M6 的開(kāi)槽盤頭螺釘。式中［σ］——螺釘材料的許用拉應(yīng)力（MPa）d 1——螺釘?shù)闹睆剑╩m）

3．9 機(jī)械手臂部設(shè)計(jì)計(jì)算

3．9．1 臂部設(shè)計(jì)的基本要求

（1）臂部應(yīng)承載能力大、剛度好、自重輕

（2）臂部運(yùn)動(dòng)速度要高，慣性要小

（3）手臂動(dòng)作應(yīng)該靈活

（4）位置精度要高 3．9．2 臂部的結(jié)構(gòu)選擇 常見(jiàn)的手臂伸縮機(jī)構(gòu)由以下五種：

（1）雙導(dǎo)向桿手臂伸縮機(jī)構(gòu)手臂的伸縮缸安裝在兩根導(dǎo)向桿之間，由導(dǎo)向桿承受彎曲作用，活塞桿均受拉 壓，故受力簡(jiǎn)單傳動(dòng)平穩(wěn)。

（2）雙層液壓缸空心活塞桿單桿導(dǎo)向機(jī)構(gòu) 其特點(diǎn)是工作液壓缸容積小、運(yùn)動(dòng)速度快、外形整齊、活塞桿直徑大、增加 手臂剛性。

（3）采用花鍵套導(dǎo)向的手臂升降機(jī)構(gòu) 內(nèi)部導(dǎo)向，活塞桿直徑大、剛度大、傳動(dòng)平穩(wěn)，花鍵軸端部的定位裝置值得注 意，必須保證手臂安裝在正確的初始設(shè)計(jì)位置上。

（4）雙活塞桿液壓缸結(jié)構(gòu) 活塞桿速度先慢后快，是用短液壓缸實(shí)現(xiàn)大行程的結(jié)構(gòu)。

（5）活塞桿和齒輪齒條機(jī)構(gòu) 手臂的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是通過(guò)齒輪齒條機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的，齒條的往復(fù)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)與手臂聯(lián)接 的齒輪做往復(fù)回轉(zhuǎn)而使手臂左右擺動(dòng)。通過(guò)以上，綜合考慮，本設(shè)計(jì)選擇雙向?qū)驐U手臂伸縮機(jī)構(gòu)，使用液壓驅(qū)動(dòng)，液 壓缸選取雙作用液壓缸。3．9．3 手臂伸縮驅(qū)動(dòng)力計(jì)算 伸縮液壓缸活塞驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算公式為： F 驅(qū)=F 摩+F 密+F 回+F 慣 式中 F 摩——手臂運(yùn)動(dòng)時(shí)，為運(yùn)動(dòng)件表面間的摩擦阻力。F 密——密封裝置處的摩擦阻力。F 回——液壓缸回油腔低壓油液所造成的摩擦阻力。F 慣——啟動(dòng)或制動(dòng)時(shí)，活塞桿所受平均慣性力。

（1）F 摩的計(jì)算 經(jīng)計(jì)算 式中 G 總——參與運(yùn)動(dòng)的零部件所受的總重量（N）。L——手臂參與運(yùn)動(dòng)的零部件的總重量的重心到導(dǎo)向支撐前端的距離（mm）a—— 導(dǎo)向支撐的長(zhǎng)度（mm）μ′——當(dāng)量摩擦系數(shù)，其值與導(dǎo)向支撐的截面形狀有關(guān)。對(duì)于圓柱面：μ——摩擦系數(shù)，對(duì)于靜摩擦且無(wú)潤(rùn)滑時(shí)： 鋼對(duì)青銅：取

μ=0.1~0.15 鋼對(duì)鑄鐵：取μ=0.18~0.3 計(jì)算： 導(dǎo)向桿的材料選擇鋼、導(dǎo)向支撐選擇鑄鐵，L=700mm,導(dǎo)向支撐 a=420mm,帶入數(shù)據(jù)得：

（2）F 慣的計(jì)算 經(jīng)計(jì)算

式中Δv——由靜止加速到常速的變化量（mm/s）。Δt——啟動(dòng)過(guò)程時(shí)間（t），一般取 0.01s~0.5s。手臂啟動(dòng)速度Δv=83mm/s,啟動(dòng)時(shí)間Δ

t=0.02s,g=9.8N/kg,帶入數(shù)據(jù)得：

（3）F 密的計(jì)算 不同的密封圈其摩擦阻力不同，在手臂設(shè)計(jì)中，采用 O 型密

封圈，當(dāng)液壓缸工作壓 力小于 10MPa 時(shí)，液壓缸密封處的總的摩擦阻力為：F 密=0.03F 驅(qū)

（4）F 回的計(jì)算 一般背壓阻力較小，為了計(jì)算方便，將其省略。經(jīng)過(guò)以上分析計(jì)算，液壓缸的驅(qū)動(dòng)力為： F 驅(qū)=F 摩+F 密+F 回+F 慣=3640+0.03 F 驅(qū)

+338.8 所以手臂伸縮驅(qū)動(dòng)力 F 驅(qū)= 4102N 3．9．4 手臂伸縮液壓缸參數(shù)計(jì)算 經(jīng)過(guò)上面計(jì)算，確定了液壓缸的驅(qū)動(dòng)力 F P=1MPa。

（1）液壓缸內(nèi)徑計(jì)算

驅(qū)= 4102N，因此選擇液壓缸的工作壓力當(dāng)油進(jìn)入無(wú)桿腔： 當(dāng)油進(jìn)入有桿腔： 所以式中 F 驅(qū)—— 手臂伸縮液壓缸驅(qū)動(dòng)力（N）

D ——液壓缸內(nèi)徑（mm）d——活塞桿直徑（mm）η——液壓缸機(jī)械效率，在工程機(jī)械中用耐油橡膠可取η=0.95 P1——液壓缸的工作壓力（MPa）帶入數(shù)據(jù)得： 根據(jù)液壓缸內(nèi)徑系列（JB826-66）,選取液壓缸的內(nèi)徑為：D=80mm

（2）活塞桿直徑計(jì)算 活塞桿的尺寸要滿足活塞（或液壓缸）運(yùn)動(dòng)的要求和強(qiáng)度的要求，對(duì)于桿長(zhǎng) l 大于 直徑 15 倍（l>15d）的活塞桿，還必須具有足夠的穩(wěn)定性。按強(qiáng)度條件決定活塞桿直徑 d 按拉壓強(qiáng)度計(jì)算：

設(shè)活塞桿材料為碳鋼，碳鋼［σ］=100~120 MPa,?。郐遥?100 MPa 即 表 5 活塞桿直徑系列（JB826-66）18 40 75 5 20 45 80 5 22 50 85 8 25 55 90 10 28 60 95 12 30 63 14 32 65 16 35 70

根據(jù)活塞桿直徑系列（JB826-66）選取活塞桿直徑 d=8mm。所以手臂伸縮液壓缸主要參數(shù)為：液壓缸內(nèi)徑 D 80mm 工作壓力 P 1MPa 活塞桿直徑 d 8mm 驅(qū)動(dòng)力 F 4720N

3．10 機(jī)身升降機(jī)構(gòu)計(jì)算

3．10．1 手臂偏重力矩的計(jì)算

圖 5 手臂各部件重心位置圖 設(shè) 所以 設(shè)

所以偏轉(zhuǎn)力矩 式中ρ——重心到回轉(zhuǎn)軸線的距離(mm)3．10．2 升降導(dǎo)向立柱不自鎖條件 手臂在 G 總的作用下有向下的趨勢(shì)，而立柱導(dǎo)套則防止這種趨勢(shì)。由力平衡條件得：

所謂不自鎖條件為：

即因此在設(shè)計(jì)中必須考慮到立柱導(dǎo)套長(zhǎng)度大于 391mm。式中 f——摩擦系數(shù) h——立柱導(dǎo)套的長(zhǎng)度 3．10．3 手臂升降驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算 由手臂升降驅(qū)動(dòng)力的公式得： F 驅(qū)=F 摩+F 密+F 回+F 慣±G 總

（1）F 摩的計(jì)算

所以

（2）F 慣的計(jì)算 經(jīng)計(jì)算 式中Δv——由靜止加速到常速的變化量(mm/s)。Δt——啟動(dòng)過(guò)程時(shí)間(t),一般取 0.01s~0.5s。

手臂啟動(dòng)速度Δv=83mm/s,啟動(dòng)時(shí)間Δt=0.02s,g=9.8N/kg,帶入數(shù)據(jù)得：

（3）F 密的計(jì)算不同的密封圈其摩擦阻力不同，在手臂設(shè)計(jì)中，采用 O 型密封圈，當(dāng)液壓缸工 作壓力小于 10MPa 時(shí)，液壓缸密封處的總的摩擦阻力為：F 密=0.03F 驅(qū)

（4）F 回的計(jì)算 一般背壓阻力較小，為了計(jì)算方便，將其省略。經(jīng)過(guò)以上分析計(jì)算，液壓缸的驅(qū)動(dòng)力為：所以當(dāng)液壓缸向上驅(qū)動(dòng)時(shí) 當(dāng)液壓缸向下驅(qū)動(dòng)時(shí)

3．10．4 手臂升降液壓缸參數(shù)計(jì)算 經(jīng)過(guò)上面計(jì)算，確定了液壓缸的驅(qū)動(dòng)力 F 驅(qū)，因此選擇液壓缸的工作壓力 P=1MPa,為 了滿足要求，此時(shí)取 F 驅(qū)=1999.2N 進(jìn)行計(jì)算。

（1）液壓缸內(nèi)徑計(jì)算：當(dāng)油進(jìn)入無(wú)桿腔：當(dāng)油進(jìn)入有桿腔：液壓缸的有效面積：所以式中 F 驅(qū)——手臂升降液壓缸驅(qū)動(dòng)力(N)D——液壓缸內(nèi)徑(mm)d——活塞桿直徑(mm)η——液壓缸機(jī)械效率，在工程機(jī)械中用耐油橡膠可取η=0.95 P1——液壓缸的工作壓力(MPa)帶入數(shù)據(jù)得： 根據(jù)液壓缸內(nèi)徑系列（JB826-66），選取液壓缸的內(nèi)徑為：D=55mm

（2）活塞桿直徑計(jì)算 活塞桿的尺寸要滿足活塞（或液壓缸）運(yùn)動(dòng)的要求和強(qiáng)度的要求，對(duì)于桿長(zhǎng) l 大于直 徑 15 倍（l>15d）的活塞桿，還必須具有足夠的穩(wěn)定性。按強(qiáng)度條件決定活塞桿直徑 d 按拉壓強(qiáng)度計(jì)算：設(shè)活塞桿材料為碳鋼，碳鋼［σ］=100MPa 即根據(jù)活塞桿直徑系列（JB826-66）選取活塞桿直徑 d=6mm 所以手臂升降液壓缸主要參數(shù)為：工作壓力 P 1MPa 液壓缸內(nèi)徑 D 55mm 活塞桿直徑 d 6mm 驅(qū)動(dòng)力 F 1999.2N

3．11 機(jī)身回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的計(jì)算

3．11．1 手臂回轉(zhuǎn)液壓缸驅(qū)動(dòng)力矩計(jì)算 手臂回轉(zhuǎn)液壓缸驅(qū)動(dòng)力矩

（1）M 慣的計(jì)算 回轉(zhuǎn)部件可以等效一個(gè)高 1500mm,半徑為 60mm 的圓柱體，圓柱體重量為 G 總=800N，M 驅(qū)=M 慣+M 密+M 回設(shè)啟動(dòng)角速度

Δω=0.314rad/s,啟動(dòng)時(shí)間Δt=0.1s。所以

（2）M 密與 M 回的計(jì)算 為了計(jì)算方便，密封處的摩擦阻力矩 M 密=0.03M 驅(qū)，由于回油背差一般非常的小，故 在這里忽略不計(jì)，即 M 回=0。因此 3．11．2 手臂回轉(zhuǎn)液壓缸參數(shù)計(jì)算 設(shè) b=60mm,液壓缸工作壓力 P=4MPa,d=50mm,則由 得 所以取液壓缸內(nèi)徑為 140mm 式中 D——液壓缸內(nèi)徑(mm)P——回轉(zhuǎn)液壓缸工作壓力(MPa)b——?jiǎng)悠瑢挾?mm)d——輸出軸與動(dòng)片聯(lián)接處的直徑(mm)所以手臂回轉(zhuǎn)液壓缸主要參數(shù)為：

工作壓力 P 4MPa

液壓缸內(nèi)徑 D 140mm

動(dòng)片寬度 b 60mm

輸出軸直徑 d 50mm

驅(qū)動(dòng)力矩 M 476N.m

3．11．3 液壓缸蓋螺釘計(jì)算 由表 4 可以看出螺釘間距 t 與壓力 P 之間的關(guān)系： T 為螺釘?shù)拈g距，間距跟工作壓力有關(guān)，每個(gè)螺釘在危險(xiǎn)剖面上承受的拉力為： FQs=FQ+ FQs FQ 為工作載荷，F(xiàn)Qs為預(yù)緊力 液壓缸工作壓力為 P=4MPa,所以螺釘間距 t 小于 100mm,試選擇 8 個(gè)螺釘所以選擇螺釘數(shù)目合適 Z=8 個(gè)，危險(xiǎn)截面面積所以 螺釘?shù)膹?qiáng)度條件為：式中 D——?jiǎng)悠鈴?mm)［σ］——螺釘材料的許用應(yīng)力(MPa)d 1——螺釘螺紋內(nèi)徑(mm)螺釘材料選擇 Q235，取σs=240MPa,則即螺釘?shù)闹睆竭x擇 d1=14mm 經(jīng)過(guò)以上的計(jì)算，需要螺釘來(lái)聯(lián)接，最終確定液壓缸的截面尺寸，內(nèi)徑為 140mm,外 徑為 240mm，輸出軸直徑為 50mm。3．11．4 動(dòng)片和輸出軸之間的聯(lián)接螺釘由得式中 f——被聯(lián)接件配合面間的摩擦系數(shù)，鋼對(duì)銅取 f=0.15 D——?jiǎng)悠鈴?mm)d——?jiǎng)悠c輸出軸配合處直徑(mm)FQs——?jiǎng)悠洼敵鲚S間聯(lián)接螺釘?shù)念A(yù)緊力(N)b——?jiǎng)悠瑢挾?mm)P——回轉(zhuǎn)液壓缸工作壓力(Pa)

結(jié)論

通過(guò)此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我了解了機(jī)械手的很多相關(guān)知識(shí)，使我了解了當(dāng)前國(guó)內(nèi)外 在此方面的一些先進(jìn)生產(chǎn)和制造技術(shù)，了解了機(jī)械手設(shè)計(jì)的一般過(guò)程，通過(guò)對(duì)機(jī)械手 的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作了系統(tǒng)的分析，掌握了一定的機(jī)械設(shè)計(jì)方面的知識(shí)，為以后的工作學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)只是對(duì)機(jī)械手的手部、腕部、臂部以及機(jī)身做了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算，設(shè)計(jì)中沒(méi)有涉及到機(jī)械手的控制問(wèn)題，對(duì)這方面有點(diǎn)模糊，需要在以后的工作學(xué)習(xí)中 了解和掌握，由于經(jīng)驗(yàn)知識(shí)水平的局限，設(shè)計(jì)難免有不到之處，望老師見(jiàn)量、指正。

致謝

非常感謝學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)和老師給我提供了這次良好的深入學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)和寬松的學(xué)習(xí)環(huán)境，通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，不但使我將大學(xué)期間所學(xué)的專業(yè)知識(shí)再次回顧學(xué)習(xí)，而且 也使我學(xué)到了專業(yè)領(lǐng)域中一些前沿的知識(shí)。非常感謝在本次設(shè)計(jì)中曾給予我耐心指導(dǎo) 和親切關(guān)懷的老師以及幫助過(guò)我的同學(xué)，正是由于他們的幫助和鼓勵(lì)才使我能夠在畢 業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中克服種種困難，最終順利完成論文，他們的學(xué)識(shí)和為人也深深地影響著 我，在此，請(qǐng)?jiān)试S我再次向曾經(jīng)給予我多次指導(dǎo)的導(dǎo)師表示最忠誠(chéng)的敬意！

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參 考 文 獻(xiàn)

[1]李允文.工業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994

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[3]徐瀕主.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第五卷.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1992

[4]張建民.工業(yè)機(jī)器人.北京：北京理工大學(xué)出版社，1988

[5]蔡自興.機(jī)器人原理及其應(yīng)用.長(zhǎng)沙：中南工業(yè)大學(xué)出版社，1988

[6]馮香峰.機(jī)器人機(jī)構(gòu)學(xué).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1991

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[8]天津大學(xué)編.工業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì)基礎(chǔ).天津：天津人民出版社，1980

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[10]孫恒 陳作模 葛文杰.機(jī)械原理.北京：高等教育出版社，2006

[11]周伯英.工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995

[12]龔振幫.機(jī)器人機(jī)械設(shè)計(jì).北京：電子工業(yè)出版社，1995

[13]機(jī)械工程師手冊(cè)編委會(huì).機(jī)械工程師手冊(cè)第三版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007