時(shí)間：2022-09-08 17:37:17
序論：在您撰寫電氣控制設(shè)計(jì)論文時(shí)，參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導(dǎo)您走向新的創(chuàng)作高度。
1．1電氣控制類課程設(shè)計(jì)創(chuàng)新教學(xué)模式的思路
課程設(shè)計(jì)是綜合一門或多門課程知識(shí)的實(shí)踐性環(huán)節(jié)，是學(xué)校實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的重要組成部也是培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)的重要環(huán)節(jié)。對(duì)于電氣控制類專業(yè)，比如自動(dòng)化和電氣工程及其自動(dòng)化等專業(yè)，常見的課程設(shè)計(jì)有計(jì)算機(jī)程序課程設(shè)計(jì)、電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)、嵌入式系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)、電氣工程綜合課程設(shè)計(jì)、可編程邏輯控制課程設(shè)計(jì)和工業(yè)控制系統(tǒng)綜合課程設(shè)計(jì)等，大部分課程設(shè)計(jì)都具有“硬件和軟件相結(jié)合”的特點(diǎn)，實(shí)踐性和實(shí)用性很強(qiáng)，與企業(yè)需求結(jié)合非常緊密，契合度較高?；谠擃愓n程設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，在課程設(shè)計(jì)教學(xué)中，筆者打破原有的課程設(shè)計(jì)教學(xué)思路，采用與企業(yè)深度合作，將企業(yè)需求職位的專業(yè)和技能要求融入課程設(shè)計(jì)教學(xué)過程中，對(duì)學(xué)生進(jìn)行有針對(duì)性的訓(xùn)練，在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的同時(shí)，注重培養(yǎng)其良好的職業(yè)素養(yǎng)和綜合能力。課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容結(jié)合相關(guān)企業(yè)的某個(gè)工程項(xiàng)目，教學(xué)過程盡可能與工程項(xiàng)目的運(yùn)作過程接近，使學(xué)生熟悉工程項(xiàng)目的運(yùn)作流程和不同職位的工作內(nèi)容和專業(yè)技能要求。學(xué)生以團(tuán)隊(duì)合作的形式，由3～5人組成一個(gè)工作小組，根據(jù)企業(yè)需求，每位成員都有相對(duì)獨(dú)立的任務(wù)分工。通過這種方式的課程設(shè)計(jì)，學(xué)生可以對(duì)企業(yè)的需求有深入的了解，對(duì)自己的能力有進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。在此基礎(chǔ)上結(jié)合自己的專長和愛好，學(xué)生可以盡早明確自己的工作方向，完善個(gè)人的職業(yè)規(guī)劃，最大可能成為企業(yè)需求的綜合性人才。
1．2基于企業(yè)需求的電氣控制類專業(yè)的職位
在課程設(shè)計(jì)創(chuàng)新教學(xué)模式中，課程設(shè)計(jì)的過程盡可能與企業(yè)中工程項(xiàng)目的運(yùn)作過程接近。根據(jù)對(duì)企業(yè)職位設(shè)置的調(diào)研，筆者將該教學(xué)模式中團(tuán)隊(duì)中各成員的職位和任務(wù)說明如下:
(1)項(xiàng)目管理工程師是一個(gè)團(tuán)隊(duì)的核心人物，負(fù)責(zé)制定和管理項(xiàng)目進(jìn)程，組織必要的討論和會(huì)議。對(duì)于項(xiàng)目管理工程師而言，如何調(diào)動(dòng)團(tuán)隊(duì)內(nèi)每個(gè)成員的工作積極性，最大程度地發(fā)揮成員的專長是其主要任務(wù)?？梢姡己玫臏贤芰蛡€(gè)人魅力最為重要。這個(gè)職位為學(xué)生畢業(yè)后的個(gè)人創(chuàng)業(yè)或某些管理職位提供了基本的訓(xùn)練。
(2)硬件工程師和軟件工程師完成整個(gè)項(xiàng)目的核心技術(shù)工作，包括系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)、繪制圖紙等。在國內(nèi)外倡導(dǎo)工程教育的背景下，工程師的工作尤其要與企業(yè)需求和行業(yè)規(guī)范相結(jié)合，指導(dǎo)教師對(duì)軟硬件工程師的具體工作提出嚴(yán)格的要求。
(3)外觀或結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師需要機(jī)械類專業(yè)的知識(shí)，不是電氣控制類專業(yè)的主要學(xué)習(xí)范疇，在教學(xué)實(shí)施過程中將機(jī)械類與電氣控制類專業(yè)的學(xué)生進(jìn)行混合，組成一個(gè)更加專業(yè)的團(tuán)隊(duì)，不僅有利于更好地完成任務(wù)，而且擴(kuò)大了團(tuán)隊(duì)成員的知識(shí)面。而且，一般情況下電氣控制類專業(yè)的學(xué)生也會(huì)學(xué)習(xí)機(jī)械制圖(或AutoCAD)，若設(shè)計(jì)要求不是很高，他們也能完成任務(wù)。
(4)銷售工程師在企業(yè)人員的職位中也是比較重要的角色。在我校電氣控制類專業(yè)的畢業(yè)生中，有不少同學(xué)都從事市場或銷售方面的工作。一方面企業(yè)需要有該類專業(yè)背景的畢業(yè)生，另一方面電氣控制類專業(yè)某些學(xué)生善于言談，親和力強(qiáng)，更喜歡做與人溝通的工作。銷售工程師需要掌握一定的銷售理論，做全面的市場調(diào)研，提煉產(chǎn)品特色和產(chǎn)品賣點(diǎn)，制定完整的銷售計(jì)劃。
(5)秘書的主要任務(wù)是會(huì)議記錄，制作項(xiàng)目陳述PPT，撰寫論文等文字性工作。從方案設(shè)計(jì)開始，秘書就開始構(gòu)思并撰寫論文。秘書的工作是整理和總結(jié)資料，大部分的文檔原始資料都需要其它成員提供。秘書需要經(jīng)常和每一個(gè)成員溝通，盡量按照畢業(yè)設(shè)計(jì)論文的標(biāo)準(zhǔn)完成課程設(shè)計(jì)論文的撰寫。
2課程設(shè)計(jì)創(chuàng)新教學(xué)模式的實(shí)施
2．1對(duì)課程設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的要求
團(tuán)隊(duì)人數(shù)要適宜，若人數(shù)過多，任務(wù)分配不均，必然有成員的工作較輕松，易偷懶，造成不團(tuán)結(jié);若人數(shù)過少，每個(gè)人承擔(dān)任務(wù)較多，不能起到成員間交流合作，培養(yǎng)良好職業(yè)素養(yǎng)的目的。經(jīng)過實(shí)踐，根據(jù)任務(wù)復(fù)雜程度，一個(gè)課程設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的組成人數(shù)以3～5人為宜。團(tuán)隊(duì)中每個(gè)成員根據(jù)需要可以承擔(dān)多項(xiàng)工作，比如項(xiàng)目管理工程師可以兼任其他任何職位，外觀設(shè)計(jì)工程師兼任銷售工程師，采購人員兼任秘書;而軟件和硬件工程師一般獨(dú)立設(shè)置，而且在項(xiàng)目軟件編程任務(wù)較多時(shí)，可以采用模塊化設(shè)計(jì)，由多個(gè)人共同承擔(dān)。團(tuán)隊(duì)內(nèi)每位成員按照分工都有自己明確的工作任務(wù)，具有強(qiáng)烈的責(zé)任感和使命感。而且，由于是團(tuán)隊(duì)工作的性質(zhì)，團(tuán)隊(duì)之間的競爭更為激烈，在工作過程中每位成員也會(huì)強(qiáng)烈地感受到集體的凝聚力和榮譽(yù)感。在這種情況下，個(gè)體能力強(qiáng)并不意味著集體的成功，只有大家團(tuán)結(jié)合作、互幫互助才能取得最終的成功。因此，在做好課程設(shè)計(jì)的同時(shí)培養(yǎng)了成員的工作主動(dòng)性、積極性和團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)。
2．2選題要求
多數(shù)應(yīng)用型大學(xué)的電氣控制類課程設(shè)計(jì)都是諸如電子鐘、交通燈的控制之類的小題目，設(shè)計(jì)題目單一，與專業(yè)技術(shù)的當(dāng)前應(yīng)用脫節(jié)［4］，而且容易查找到現(xiàn)成的資料，不利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神。由于以團(tuán)隊(duì)形式工作，人數(shù)增加，可以適當(dāng)?shù)卦黾诱n程設(shè)計(jì)題目的難度。課程設(shè)計(jì)選題可以結(jié)合教師科研項(xiàng)目，與企業(yè)進(jìn)行深度合作并能為其解決實(shí)際問題的綜合性選題最好。比如在單片機(jī)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)中，與某企業(yè)合作，設(shè)計(jì)題目為“多功能電壓力鍋”;在工業(yè)控制系統(tǒng)綜合課程設(shè)計(jì)中，與某自動(dòng)化公司合作，設(shè)計(jì)題目為“恒壓供水系統(tǒng)的PLC控制與遠(yuǎn)程監(jiān)控”［5］。在課程設(shè)計(jì)過程中不滿足于只考慮軟硬件是否能實(shí)現(xiàn)任務(wù)要求的基本功能，還可以在圖紙的完整性和規(guī)范性、系統(tǒng)的安全性和可靠性等方面提出更高的工程要求。
2．3工作流程
在課程設(shè)計(jì)實(shí)施過程中，教師引導(dǎo)團(tuán)隊(duì)的工作過程盡可能與實(shí)際項(xiàng)目的運(yùn)作過程接近［6］，在任務(wù)量、時(shí)間節(jié)點(diǎn)等方面制定詳細(xì)的計(jì)劃，使成員在具有一定壓力下，既緊張又有條理地完成任務(wù)。課程設(shè)計(jì)基本工作流程如圖1所示。小組會(huì)議是一個(gè)較為正式的環(huán)節(jié)，由項(xiàng)目管理工程師主持，秘書做會(huì)議記錄，指導(dǎo)教師或企業(yè)工程師以及組內(nèi)成員參加，目的是引導(dǎo)學(xué)生明晰工作目標(biāo)和工作內(nèi)容，合理安排時(shí)間，順利完成任務(wù)。在第一次會(huì)議上，項(xiàng)目管理工程師陳述系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案，各成員分別總結(jié)前期研究內(nèi)容和明確后期的工作步驟和內(nèi)容，并制定詳細(xì)的工作計(jì)劃。在團(tuán)隊(duì)成員分工后，項(xiàng)目管理工程師也可以根據(jù)需要多次組織會(huì)議，秘書做好會(huì)議記錄，為最終的論文提供素材。指導(dǎo)教師在以學(xué)生主導(dǎo)的會(huì)議中，有目的、有意識(shí)地引導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生在設(shè)計(jì)過程中有計(jì)劃地學(xué)習(xí)、研究問題，綜合運(yùn)用自己的理論、專業(yè)和實(shí)踐知識(shí)進(jìn)行解決問題，從而提高實(shí)踐創(chuàng)新能力［7］。指導(dǎo)教師通過提問掌握每個(gè)學(xué)生的工作進(jìn)展情況，并對(duì)存在的問題做出正確的啟發(fā)，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行互動(dòng)討論。各成員總結(jié)自己的階段性成果，提出工作中遇到的困難，成員之間充分溝通。項(xiàng)目陳述和答辯環(huán)節(jié)是課程設(shè)計(jì)創(chuàng)新模式中重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生總結(jié)能力、表達(dá)能力和PPT的制作和展示能力，使其學(xué)生在公眾下能夠不怯場，敢于表現(xiàn)自己。
2．4考核與評(píng)分
在課程設(shè)計(jì)創(chuàng)新教學(xué)思路和創(chuàng)新模式的引導(dǎo)下，考核也要更新觀念，要與人才培養(yǎng)目標(biāo)相一致。借鑒荷蘭高校對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力的考核方法，不僅注重基于任務(wù)分工表現(xiàn)出的實(shí)踐應(yīng)用能力，而且還要兼顧學(xué)生在課程設(shè)計(jì)過程中展現(xiàn)的思路創(chuàng)新、表達(dá)溝通和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力［8］。由于課程設(shè)計(jì)的教學(xué)時(shí)間一般為一至兩周，所以考核與評(píng)分不能過于繁瑣，筆者在兩輪課程設(shè)計(jì)實(shí)踐基礎(chǔ)上總結(jié)了一套與培養(yǎng)目標(biāo)一致、相對(duì)公平和便于實(shí)施的考核評(píng)分方案，如表1所示。個(gè)人的最終成績是由小組成績和個(gè)人成績兩部分組成［9］，各占50%，其中小組成績由指導(dǎo)教師根據(jù)不同分項(xiàng)及其權(quán)重給出，個(gè)人成績由指導(dǎo)教師和組內(nèi)成員共同給出。組內(nèi)成員互評(píng)均分權(quán)重為0．2，這個(gè)獨(dú)創(chuàng)的考核細(xì)節(jié)大大激發(fā)了學(xué)生的工作熱情并營造了工作團(tuán)隊(duì)內(nèi)互幫互助的和諧氛圍，培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神。
3課程設(shè)計(jì)創(chuàng)新教學(xué)模式的支撐體系
(1)加強(qiáng)師資隊(duì)伍的培養(yǎng)。對(duì)于應(yīng)用型大學(xué)而言，高水平的師資隊(duì)伍是應(yīng)用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)的關(guān)鍵。要培養(yǎng)出企業(yè)需要的應(yīng)用型人才，必須建立一支綜合素質(zhì)強(qiáng)的“雙師型”教師隊(duì)伍。而大多數(shù)教師從學(xué)校畢業(yè)又進(jìn)入學(xué)校授課，本身沒有在企業(yè)工作過，教師的工程素質(zhì)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不足，具有豐厚工程背景又有學(xué)術(shù)水平的“雙師”型教師尤其缺乏［10-12］。一方面，可以建立教師有計(jì)劃分批次輪流到企業(yè)鍛煉的常規(guī)制度;另一方面，吸引企業(yè)的優(yōu)秀工程師兼職或全職到教師崗位，充分發(fā)揮其多年來的企業(yè)工作經(jīng)驗(yàn)。
(2)重視校企合作。校企合作是解決實(shí)踐教育缺失的根本途徑［13-14］。一方面大力吸引企業(yè)參與到高校實(shí)踐教學(xué)過程中來，在教學(xué)計(jì)劃和教學(xué)內(nèi)容上廣泛征詢和適當(dāng)采納相關(guān)業(yè)內(nèi)專家的意見;另一方面，增加學(xué)生在企業(yè)進(jìn)行專業(yè)技能訓(xùn)練和專業(yè)拓展課程的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，理論聯(lián)系實(shí)際，開拓視野，拓寬思路，促進(jìn)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)與創(chuàng)新靈感，為課程設(shè)計(jì)創(chuàng)新教學(xué)模式提供強(qiáng)有力的實(shí)踐平臺(tái)支撐。與相關(guān)企業(yè)建立長期合作關(guān)系，良性循環(huán)，最大可能實(shí)現(xiàn)更多學(xué)生畢業(yè)和就業(yè)上崗的零過渡，校企共同培養(yǎng)“適銷對(duì)路”的應(yīng)用型人才。
(3)開設(shè)公共選修課。公共選修課是高校面向全體學(xué)生開設(shè)的綜合素質(zhì)培養(yǎng)課程，對(duì)學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)完善，知識(shí)面擴(kuò)大，興趣和個(gè)性發(fā)展和綜合素質(zhì)提高有重要意義。對(duì)于工科專業(yè)來說，根據(jù)企業(yè)對(duì)人才的需求，高校開設(shè)如市場營銷、會(huì)計(jì)、社交技巧等人文類和經(jīng)濟(jì)類選修課，不僅有利于培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力，而且學(xué)生也可以結(jié)合自身職業(yè)生涯規(guī)劃科學(xué)地進(jìn)行選課，為將來的職業(yè)儲(chǔ)備和積累知識(shí)［15］。
4結(jié)語
關(guān)鍵詞：體育場照明設(shè)計(jì)電氣控制設(shè)計(jì)
1.體育場照明的重要性
對(duì)于一座現(xiàn)代化的體育場，不但要求建筑外形美觀大方、各種體育設(shè)備齊全完善，而且要求有良好的照明環(huán)境，即要求有合適、均勻的照度和亮度、理想的光色，有立體感及無眩光等。除保證滿足觀眾良好的視看效果外，還必須保證裁判員、運(yùn)動(dòng)員和比賽項(xiàng)目所需的照明要求以及應(yīng)保證有良好的電視轉(zhuǎn)播效果。
照明是依靠光線的功能，保證燈光作用于運(yùn)動(dòng)員、裁判員、觀眾的眼睛、產(chǎn)生視覺，才能看見體育場地上的一切，如場地環(huán)境的明暗、物體建筑、器具及服裝等表面的顏色、觀看目標(biāo)的形狀和大小、深度、立體感及運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)時(shí)的狀態(tài)和體育場的氣氛等等。所以，良好的照明在現(xiàn)代體育場中占有重要地位。
一般，在一個(gè)體育場的照明設(shè)計(jì)中，應(yīng)考慮以下三方面的因素：
1滿足運(yùn)動(dòng)比賽時(shí)運(yùn)動(dòng)員的視覺要求，并且使燈光對(duì)比賽的客觀影響降到最低程度。
2滿足觀眾的視覺要求，使燈光對(duì)觀看比賽時(shí)所引起的不適感覺降低到最低程度。
3滿足彩電轉(zhuǎn)播的照明要求，盡可能提高轉(zhuǎn)播質(zhì)量。
總之，照明與運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目的比賽要求密切相關(guān)，與觀眾視看效果密切相關(guān)，沒有良好照明設(shè)施的體育場是不完整的體育場，必將嚴(yán)重影響它的使用功能。
2.體育場照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)
為了得到良好的照明設(shè)計(jì)方案，合理利用光線的分布來滿足運(yùn)動(dòng)員、觀眾、裁判員視覺以及良好的電視轉(zhuǎn)播效果的要求，必需先確定照明標(biāo)準(zhǔn)，包括照度標(biāo)準(zhǔn)和照明質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。照明質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，其中包括眩光、光源色溫有顯色性要求，光的方向性、節(jié)能要求等。
2.1照度標(biāo)準(zhǔn)
根據(jù)國際體聯(lián)第83號(hào)推薦照度要求及《民用建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GBJ133－90中第2.2.9條中的規(guī)定，提出以下照度標(biāo)準(zhǔn)推薦值見表1。幾點(diǎn)說明：
1根據(jù)《民用建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GBJ133－90中第2.2.9－1條中規(guī)定：足球場比賽照度標(biāo)準(zhǔn)值：當(dāng)觀看距離為120m時(shí)，為150～200～300lx；觀看距離為160m時(shí)，為200～300～500lx；觀看距離為200m時(shí)，為300～500～750lx.觀看距離指觀眾席最后一排到場地邊線的距離。
2根據(jù)《民用建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GBJ133－90中第2.2.9－2條中規(guī)定：電視轉(zhuǎn)播需要的垂直照度：最大拍攝距離分為三組，①對(duì)于足球項(xiàng)目而言，最在拍攝距離為25m時(shí)平均垂直照度應(yīng)為750lx；最大拍攝距離為75m時(shí)平均垂直照度應(yīng)為1000lx；最大拍攝距離為150m時(shí)平均垂直照度為1500lx；②對(duì)于田徑項(xiàng)目而言，最大拍攝距離為25m時(shí)平均垂直照度應(yīng)為500lx；最大拍攝距離為75m平均垂直照度應(yīng)為750lx；最大拍攝距離為150m時(shí)平均垂直照度為1000lx.上述每個(gè)垂直照度用于一個(gè)給定的運(yùn)動(dòng)等級(jí)和給定的最在拍攝距離相對(duì)于1.0m垂直面的值，各照度值的中間值用于其它拍攝距離。
3上述照度指體育場的最終平均照度，設(shè)計(jì)時(shí)選取的初始照度必須計(jì)入維護(hù)系數(shù)，一般可采用0.7～0.8的數(shù)值。
4水平照度的均勻度：照度均勻度一般用最小照度與最大照度之比表示，也可用最小照度與平均照度之比表示，最小照度與最大照度的比值應(yīng)大于0.5.
5垂直照度的均勻度：最小照度與最大照度的比值應(yīng)大于0.4，才能滿足主電視攝像的要求。
2.2照明質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)
1眩光
體育照明的關(guān)鍵除提供足夠的水平和垂直照度以外，還需要減少眩光，從而達(dá)到亮而無眩光的效果。眩光是影響照明質(zhì)量的最重要因素之一。根據(jù)CIENO.83出版物“彩電系統(tǒng)的體育場地照明”，場內(nèi)最大眩光指數(shù)GRmax應(yīng)小于50.眩光額定值GR愈小，眩光限制愈好，眩光額定值為50時(shí)。眩光額定值GR由下列公式算出：
GR=27＋24LgLvl/Lve0.9
1式中，Lvl是燈具產(chǎn)生的光幕亮度，Lve是環(huán)境產(chǎn)生的光幕亮度。一般在計(jì)算照度時(shí)，應(yīng)計(jì)算不同方向的眩光額定值GR，在GR<50時(shí)，即可行。眩光的限制除了合理確定燈具的選型，安裝高度和排列方式外，還可以采取提高賽場背景照度的方法。
2光源色溫及顯色性要求
為達(dá)到良好的彩電轉(zhuǎn)播效果，體育場的照明質(zhì)量不但與照度有關(guān)，而且與照明光源的色溫及顯色性有緊密關(guān)系。我國《民用建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GBJ133－90中第3.3.2條中規(guī)定：彩電轉(zhuǎn)播用一般光源顯色指數(shù)Ra不應(yīng)小于65.依據(jù)CIENO.83號(hào)出版物及國際足聯(lián)的要求，光源相關(guān)色溫Tc大于5000K和光源顯色指數(shù)Ra大于等于80，以達(dá)到最佳的現(xiàn)場照明效果及彩電轉(zhuǎn)播效果。
3光的方向性
燈具的俯角不僅影響垂直照度，同時(shí)也對(duì)運(yùn)動(dòng)員、觀眾和裁判有可能產(chǎn)生較大眩光影響。對(duì)地體育場照明設(shè)計(jì)，應(yīng)選擇好燈具的瞄準(zhǔn)方向。另外，主攝像機(jī)與另一側(cè)過來的光線之比例應(yīng)控制在一定范圍內(nèi)，而照明的最重點(diǎn)是在足球場的中央及設(shè)置。
4節(jié)能要求
照明節(jié)能重在采用合理的照明方案和高效的照明裝置，降低線路損耗及良好的照明控制。體育建筑屬照明用電較大的建筑項(xiàng)目，從節(jié)能意義上講，僅比較初始投資費(fèi)用，而不以最低運(yùn)行成本為基礎(chǔ)選擇得出的照明設(shè)計(jì)不是合理的設(shè)計(jì)，應(yīng)根據(jù)具體情況，將初始投資及運(yùn)行成本綜合加以考慮。
應(yīng)選擇高效率的光源和燈具，采用能耗較低的鎮(zhèn)流器等附件，并加補(bǔ)償電容，提高系統(tǒng)的功率因數(shù)。照明設(shè)計(jì)應(yīng)有多種開燈模式及對(duì)應(yīng)的控制方案。可以通過調(diào)節(jié)燈具數(shù)量，為不同需要的比賽和活動(dòng)提供合適的照明，控制方案要簡單、實(shí)用，并具有較強(qiáng)的靈活性。
3.體育場照明設(shè)計(jì)的計(jì)算
體育場照明設(shè)計(jì)的照度計(jì)算通常有三種方法：一是單位面積容量估算法；二是平均照度計(jì)算法，用以計(jì)算被照面上的平均照度；三是逐點(diǎn)計(jì)算法，可以精確的計(jì)算出某一點(diǎn)的照度。
1單位面積容量估算法基本公式：
N=P×A/PL2
式中：N—泛光燈燈數(shù)；PL—每臺(tái)泛光燈功率W；P—單位面積功率W/m2；A—被照面積m2。
m=1/η×η1×U×U1×K3
式中：m—簡化系數(shù)；η—燈具效率；η1—光源效率，1m/W；U—利用系數(shù)；U1—照度均勻度；K—燈具維護(hù)系數(shù)，一般取0.7～0.8.
為簡化計(jì)算，按照η=0.6、U=0.75、U1=0.7、K=0.7給出不同光源的m值見表2.
P=m×E4
式中E為最小照度，lx.
2平均照度計(jì)算法，運(yùn)用以下公式可以計(jì)算出燈具的數(shù)量。
N=E×A/η×F×K5
式中：N—燈具的數(shù)量個(gè)；E—表面平均照度lx，由表1查得：A—被照面面積m2；η—燈具的效率；F—光通量1m；K—維護(hù)系數(shù)，取0.7～0.8.以上兩種照度計(jì)算法應(yīng)用較普遍，主要用于照度的估算，比較適合方案和初步設(shè)計(jì)階段。
3點(diǎn)光源逐點(diǎn)計(jì)算法
采用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行逐點(diǎn)計(jì)算。泛光燈的尺寸與其照射的距離相比要小的多，因此泛光燈可被當(dāng)作點(diǎn)光源，一盞燈具照度計(jì)算的數(shù)學(xué)模型如公式6所示。
EΦcosα±D/h×sinαEh=ΨEh
6式中，Eh：一盞燈照射到垂直立面上產(chǎn)生的平均照度lx，Eh用公式7計(jì)算：
Eh=Iθ×cosθ/R27
Iθ—θ角照射方向的光強(qiáng)cd；R—光源至被照面間的距離m；h—光源至垂直立面的垂直計(jì)算距離m；D—R在垂直立面上的投影m；α—斜面與水平面的夾角，單位為度；θ—燈具光束中心與水平面的夾角，單位為度；Ψ—系數(shù)，Ψ=cosα±D/h×sinα。
4.體育場照明燈具分類與布置方式
4.1照明燈具分類
體育場照明燈具按其光束形狀可分為A、B、C三類，如表3所示。
在照明設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)具體情況選擇合適的燈具。通常對(duì)于側(cè)面布燈方式，采用光束為扇形B或C型泛光燈的利用系數(shù)要高于圓柱對(duì)稱光束A型泛光燈。對(duì)于四塔布燈方式，采用圓柱對(duì)稱光束A型泛光燈的利用系數(shù)要高于扇形B或C型泛光燈。
4.2燈具的布置方式
為有效地利用光源的光通量，還應(yīng)根據(jù)投射距離選擇泛光燈光束角的大小。按光束角的大小可分為7類，如表4所示。
1四塔式布燈
①四角燈塔位置應(yīng)選在球門中線民地底線成15°角、半場中心線與邊線成5°角的兩線相交后延長線所夾得空間范圍，并宜將燈塔設(shè)置在場地的對(duì)角線上。將泛光燈安裝在4個(gè)高塔上，這種布置型式適用于沒有挑棚的體育場，其照明利用率較低；而且要解決好燈具的維護(hù)檢修問題。
②燈塔的高度應(yīng)使最低一排泛光燈至場地中心與場地水平地面的夾角在20°～30°，超過這一范圍，不僅使燈塔的造價(jià)大大提高，同時(shí)也會(huì)降低垂直照度與水平照度的比例，影響物體造型的立體感和降低識(shí)別運(yùn)動(dòng)物體的速度。
燈塔最低一排泛光燈至場地水平面的垂直高度可由式8確定：
H≥L×tan25°或H≥0.4663L
8式中：H—燈塔最低一排泛光燈至場地水平面的垂直高度m；L—場地中心點(diǎn)至燈塔座的水平距離m。
上式中的L與H關(guān)系還可以采用下列比值確定：與場地水平面夾角為25°時(shí)，LH=2.1451；與場地水平面夾角為20°時(shí)，LH=2.7471
③燈塔頂部應(yīng)裝置防雷接地設(shè)施，接地電阻不大于10Ω。燈塔頂部應(yīng)設(shè)置紅色高度標(biāo)志燈，且不少于2臺(tái)。燈塔上安裝的接線端子箱、敷設(shè)的電纜及線醴均由燈塔廠配套提供。
④燈塔設(shè)置位置及塔上最低一排泛光燈投射角度及高度應(yīng)滿足以下要求：α>5°，β>15°，20°<γ<30°，45°<θ<70°
2混合式布燈
①將燈帶式與燈塔式有機(jī)地組合在一起的布燈方法。一般大型綜合性體育場解決照明技術(shù)效果比較好的一種布燈型式。
②混合布置，燈塔的投射角和方位布置可以適當(dāng)靈活處理，光帶的長度可以適當(dāng)縮短，光帶的高度也可適當(dāng)降低。
5.體育場照明供電設(shè)計(jì)
1體育場的照明供電，一般由低壓配電室引來兩路電源供給，互為備用，手動(dòng)與自動(dòng)投切，平時(shí)兩路電源各帶50％左右的負(fù)荷，且均勻分布，以便任何一路斷電，熄滅了的燈光尚未點(diǎn)燃時(shí)，場地內(nèi)仍能保持均勻的照度分布，使一般性比賽仍可進(jìn)行。另外，由于氣體放電燈的啟動(dòng)時(shí)間約為4～8min，再啟動(dòng)時(shí)間約為10～15min，因此，即使采用兩種電源自投，也無法使熄滅了的燈光立即點(diǎn)燃，故對(duì)有人值班的控制室，可采用兩種電源手動(dòng)互投的切換方式。對(duì)無人值班的控制室則應(yīng)采用兩路電源自投不自復(fù)的切換方式，保證比賽的正常進(jìn)行，延長光源的使用壽命。
①此種供電方式可不再另外考慮場地的應(yīng)急照明，而且當(dāng)電源轉(zhuǎn)換時(shí)仍能基本保證比賽的正常進(jìn)行。
②配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)相對(duì)較為復(fù)雜，造價(jià)亦相應(yīng)較高。
③采用四塔式照明時(shí)，將電源柜放在燈塔底部內(nèi)側(cè)，電源線沿?zé)羲?nèi)壁敷設(shè)，燈具的鎮(zhèn)流器箱放在塔的頂部，這種配電方式較為合理。
④采用光帶式照明時(shí)，將電源直接送到挑棚馬道上的配電柜臺(tái)，配電的分支線路可以采用沿馬道旋轉(zhuǎn)的金屬線槽敷設(shè)方式。
2比賽燈的開關(guān)，主要靠交流接觸器或無觸點(diǎn)的晶閘管可控硅實(shí)現(xiàn)。用交流接觸器控制，簡單可靠，也較經(jīng)濟(jì)；用晶閘管控制，技術(shù)先進(jìn)，但價(jià)格較貴。為了便于維護(hù)和燈光方案的變化，宜采用單燈單控，也可一個(gè)開關(guān)控制2～3個(gè)燈，以不超過3個(gè)燈為宜。
3氣體放電燈點(diǎn)燃時(shí)，沖擊電流很大，開啟燈光時(shí)，單燈宜間隔0.5s；組控時(shí)，宜間隔10～30s.另外，氣體放電燈的頻閃效應(yīng)對(duì)照明質(zhì)量的影響很大。由交流電源供電的氣體放電燈有二倍于電源頻率的周期性頻閃。頻閃會(huì)使迅速運(yùn)動(dòng)的物體，出現(xiàn)幻影，這種效應(yīng)對(duì)于攝像，尤其是慢動(dòng)作攝像影響很大，放映時(shí)，會(huì)顯示出一種令人難以忍受的閃動(dòng)，頻閃還會(huì)造成視覺疲勞。通常用光通量的波動(dòng)深度Fbd來衡量。
Fbd=Fmax－Fmin/2Fav×100％
9式中：Fmax—光通量的最大值；Fmin—光通量的最小值；Fav—光通量的平均值。只要將波動(dòng)深動(dòng)降至25％以下，人的視覺對(duì)頻閃將不產(chǎn)生疲勞效應(yīng)。這可通過改變配電方式來實(shí)現(xiàn)。例如：將相鄰的氣體放電燈接在不同相位的電源上；在方案設(shè)計(jì)時(shí)，還可考慮氫不同相位的氣體放電燈所發(fā)出的光通量相到重疊等?？傊?，在大量使用氣體放電燈的體育場照明設(shè)計(jì)中必須考慮頻閃對(duì)照明質(zhì)量的影響。
6.體育場照明控制
體育場及觀眾席照明控制主要形式為在專設(shè)的燈光控制室采用計(jì)算機(jī)控制臺(tái)集中控制。計(jì)算機(jī)控制臺(tái)為人機(jī)對(duì)話形式，設(shè)有燈位布置模擬盤、燈光單控、組控開關(guān)等，燈光單控開關(guān)的布置應(yīng)與燈位布置模擬盤相對(duì)應(yīng)。可以自動(dòng)控制，也可以手動(dòng)控制，計(jì)算機(jī)可以模擬現(xiàn)場開燈狀態(tài)，自動(dòng)控制及檢測燈具是否正常工作，并反饋顯示故障燈組位置，可根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置不同的控制方案，以滿足不同比賽內(nèi)容及活動(dòng)對(duì)照度的不同要求及同一體育項(xiàng)目不同比賽級(jí)別對(duì)照度的不同需要。預(yù)先確定若干種開燈方案，編程后存入計(jì)算機(jī)內(nèi)，根據(jù)不同的需要調(diào)用相應(yīng)的開類方案。
7.結(jié)束語
良好的體育場照明環(huán)境的實(shí)現(xiàn)，主要取決于正確地確定照明設(shè)計(jì)方案，同時(shí)依賴于使用性以面優(yōu)異的照明設(shè)備的選取及照明電氣控制系統(tǒng)。這里所談的僅是一些粗淺的認(rèn)識(shí)，有待于在今后的照明設(shè)計(jì)中深入探討，摸索出其內(nèi)在的規(guī)律，使之進(jìn)一步理論化、系統(tǒng)化，從而更有利于指導(dǎo)實(shí)踐工作。
以上是筆者對(duì)于體育場照明及電氣控制設(shè)計(jì)的一些粗淺認(rèn)識(shí)，不當(dāng)之處請(qǐng)讀者指正。
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在對(duì)電器的設(shè)計(jì)中,要等到客戶對(duì)電器的線路的控制要求下達(dá)以后,再根據(jù)要求,結(jié)合當(dāng)前的資金限制,以及現(xiàn)有的操作條件,選擇合適的,同時(shí)具備經(jīng)濟(jì)性、合理性、安全性等多個(gè)方面的設(shè)備配置。在控制線路的設(shè)計(jì)操作中,首先應(yīng)該對(duì)主電路進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。因?yàn)橹麟娐肥强刂凭€路的設(shè)計(jì)基礎(chǔ),它是整個(gè)設(shè)計(jì)線路的總領(lǐng),在運(yùn)行過程中,起到絕對(duì)的領(lǐng)到地位,和支配地位。因此,主電路設(shè)計(jì)的優(yōu)劣狀況將會(huì)直接影響到電器的正常運(yùn)行和控制線路的設(shè)計(jì)和控制器編程工作的復(fù)雜、難易程度。所以,我們首先要做的就是通過對(duì)主電路的設(shè)計(jì)和優(yōu)化把設(shè)備的設(shè)計(jì)問題進(jìn)行轉(zhuǎn)化,在這個(gè)過程中,我們要注意一些基本的問題。當(dāng)我們了解電氣的控制線路的設(shè)計(jì)之后,就需要根據(jù)現(xiàn)行的控制任務(wù)進(jìn)行認(rèn)真的,具體的,謹(jǐn)慎的分析,具體問題具體分析,實(shí)事求是的解決問題,提出可行的操作方案。比如,在對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的電氣的控制線路的設(shè)計(jì)時(shí),首先要了解的就是,所需要的電動(dòng)機(jī)的控制是點(diǎn)動(dòng)控制、連續(xù)控制還是正反轉(zhuǎn)控制等。只有全面的對(duì)電器的設(shè)備需求有所了解后,才能正確的處理問題,實(shí)現(xiàn)主電路的優(yōu)化。在對(duì)電氣的主電路的優(yōu)化設(shè)計(jì)中,我們可以借用,或者說參考已經(jīng)熟悉的電路設(shè)計(jì)。這樣,既可以提高工作的效率,也能在一定程度上,幫助我們更完善的設(shè)計(jì)其它線路的優(yōu)化。還有一個(gè)非常重要點(diǎn),就是要注意及時(shí)利用工作原理來進(jìn)行分析。當(dāng)在操作過程中,遇到挫折或是瓶頸時(shí),我們應(yīng)該查看電氣控制圖。比如,我們?cè)谏衔闹刑峒暗降碾姎庠韴D,以及電氣接線圖。這些圖畫的功能,可以幫助更好的了解問題,排查麻煩。也就是當(dāng)你不知道怎么辦時(shí),首先應(yīng)該想到的是查看工作原理圖,然后再考慮把它轉(zhuǎn)化為控制電路圖。這樣,有助于我們更好地對(duì)電氣控制線路的優(yōu)化設(shè)計(jì)。
2控制電路的優(yōu)化
我們知道,一件電器的運(yùn)行,需要各個(gè)零件的集體配合。正如我們所熟知的木桶效應(yīng)一樣,如果在設(shè)計(jì)中,存在一些短板,那么,電氣線路的整體優(yōu)化效果就會(huì)不如人意。因此,在對(duì)電氣的主電路進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)之后,我們也應(yīng)該對(duì)其它部分進(jìn)行整合與優(yōu)化。比如,對(duì)控制電路的優(yōu)化。當(dāng)電氣線路的主電路設(shè)計(jì)出來后,我們應(yīng)該認(rèn)真的,具體的對(duì)其探討和分析,把對(duì)電器的控制轉(zhuǎn)化為對(duì)接觸器和繼電器的控制,也就是提出更為適合的控制要求,然后進(jìn)行控制電路設(shè)計(jì)和優(yōu)化。對(duì)電氣的控制電路的控制要求,是我們進(jìn)行控制電路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)和重要依據(jù)。只有認(rèn)真分析主電路的設(shè)計(jì),并且結(jié)合實(shí)際,完備的選擇合適的控制方法和控制手段,才能得到具體的控制線路。當(dāng)然,就像對(duì)主電路的優(yōu)化設(shè)計(jì)一樣,我們同樣可以用已知的或熟悉的控制電路來對(duì)電器設(shè)備進(jìn)行控制。因?yàn)樵诤芏喾N情況下,我們會(huì)發(fā)現(xiàn),雖然設(shè)備的運(yùn)行不同,但實(shí)際上,其中的控制電路是完全一樣的。因此,我們可以借鑒已知的電路來幫助我們更好更快的解決當(dāng)前的問題。這樣,可以簡化我們的設(shè)計(jì)工作,節(jié)約操作用時(shí),提高工作效率。
3控制方法的優(yōu)化
俗話說,只有對(duì)癥下藥,才能徹底解除病癥。在對(duì)電氣的控制電路的優(yōu)化中也同樣如此。選擇對(duì)一個(gè)正確的控制方法,對(duì)于我們的工作來說,簡直就是事半功倍。因此,我們要謹(jǐn)慎的選擇控制方法。當(dāng)然,在這個(gè)過程中,是一定要符合要求進(jìn)行選擇的。比如,如果選擇的控制方法和控制手段不合適則會(huì)使控制電路的設(shè)計(jì)工作復(fù)雜或難以進(jìn)行。舉個(gè)例子,在對(duì)一件電器的設(shè)計(jì)中,選擇手動(dòng)控制,還是自動(dòng)控制,就需要結(jié)合當(dāng)前的情況,來進(jìn)行選擇。如果是設(shè)計(jì)走廊的聲控?zé)裟敲?燈亮以后的熄滅,就需要線路的自動(dòng)控制來進(jìn)行。如何選擇手動(dòng)控制,就會(huì)加大人們的操作,那么顯然,這樣的設(shè)計(jì),就是不合理的。再比如,一件電器的手動(dòng)控制和時(shí)間控制,同樣也需要根據(jù)實(shí)際來正確選擇。在煲飯的電壓鍋中,人們所需要的,就是食物烹飪結(jié)束之后,能夠自行關(guān)閉電源,這樣,既可以便捷的通知我們食物的烹飪狀況,又可以節(jié)約電能。由此可知,電氣的控制方法的選擇,對(duì)于電氣控制線路的優(yōu)化的重要性。
4接觸器控制系統(tǒng)的優(yōu)化
在電氣的控制線路的優(yōu)化中,接觸器控制系統(tǒng)的優(yōu)化,也具有非常重要的作用。繼電器接觸器控制系統(tǒng)中,主要是通過觸點(diǎn)之間的接觸運(yùn)作,進(jìn)而控制電氣設(shè)備而運(yùn)行的。也就是通過常開觸點(diǎn)以及常閉觸點(diǎn)二者組合而成的。通過一些物理知識(shí),我們可以了解到一些對(duì)接觸器的控制系統(tǒng)的優(yōu)化。比如,當(dāng)幾個(gè)條件中,只要具備一個(gè)其中任何一個(gè)條件,所控制的電器線圈就能通電,這時(shí)可以使幾個(gè)常開觸點(diǎn)采用并聯(lián)的方法來實(shí)現(xiàn)。而當(dāng)幾個(gè)條件同時(shí)具備,使電器線圈通電,可以使這幾個(gè)常開觸點(diǎn)串聯(lián),進(jìn)而能夠正常運(yùn)行。復(fù)合按鈕的使用,也可以促進(jìn)控制線路的優(yōu)化。也就是說,當(dāng)控制要求中,有一次動(dòng)作要求連續(xù)進(jìn)行幾個(gè)動(dòng)作指令才能完全進(jìn)行時(shí),就可以采用復(fù)合按鈕。比如,在日常的家居電器中,很對(duì)按鈕都可以采用復(fù)合按鈕。最常見的就是電源的開啟與關(guān)閉功能,時(shí)間預(yù)約與時(shí)間增減等等一系列情況。
5結(jié)語
1.1線路設(shè)計(jì)控制方式通用化原則
通用化指的就是制定的線路設(shè)計(jì)方案，可以使生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備加工不同性質(zhì)對(duì)象。所以，在電氣控制線路設(shè)計(jì)過程中，一定要盡可能選擇滿足設(shè)計(jì)要求，并且在實(shí)踐活動(dòng)中可以普遍運(yùn)用的線路設(shè)計(jì)方案，進(jìn)而符合生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備、工藝等方面的要求，保證電氣控制線路設(shè)計(jì)工作的有序完成。
1.2線路設(shè)計(jì)控制電路電源可靠性原則
電路電源是電氣控制工程中確保機(jī)械設(shè)備正常運(yùn)行的基礎(chǔ)與前提，一定要予以高度重視。在進(jìn)行線路設(shè)計(jì)的時(shí)候，一定要對(duì)配電方案、接地回路、線路布局等因素進(jìn)行全面的考慮，確保電路電源負(fù)載處在標(biāo)準(zhǔn)范圍以內(nèi)。與此同時(shí)，一定要加強(qiáng)控制系統(tǒng)各電路的設(shè)置，避免其互相影響，并且，防止出現(xiàn)振蘊(yùn)、電路過熱等問題。除此之外，當(dāng)線路控制非常簡單的時(shí)候，可以選擇電網(wǎng)電源；當(dāng)生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化程度比較高的時(shí)候，可以選擇直流電源。
2強(qiáng)化電氣控制線路設(shè)計(jì)的策略
2.1盡可能減少連接導(dǎo)線
在設(shè)計(jì)電氣控制線路的時(shí)候，設(shè)計(jì)人員一定要充分考慮各元器件的位置設(shè)定，盡可能減少配線連接導(dǎo)線。如圖1（a）所示線路連接是不合理的，主要原因就是，一般按鈕是安裝在操作臺(tái)上的，而接觸器是安裝在電氣柜中的，也就是說，在設(shè)計(jì)控制線路的時(shí)候，需要從電氣柜中二次引出連接導(dǎo)線，使其和操作臺(tái)進(jìn)行連接，所以，一般而言，均是將啟動(dòng)按鈕和停止按鈕進(jìn)行直接相連，這樣就可以減少一次引出連接導(dǎo)線。如圖1（b）所示線路連接是合理的。
2.2確保連接電器的線圈正確
一般而言，電壓線圈是禁止串聯(lián)使用的，如圖2（a）所示線路連接是不正確的，主要原因就是，其阻抗不相同，進(jìn)而非常容易導(dǎo)致出現(xiàn)兩個(gè)線圈電壓分配不均衡的現(xiàn)象。盡管兩個(gè)線圈型號(hào)一致，外加電壓是其額定電壓之和，那也線路也不可以進(jìn)行這樣的連接，因?yàn)椴还苁侨绾芜B接導(dǎo)線，所有電器動(dòng)作總是存在著先后之分，而當(dāng)其中一個(gè)接觸器動(dòng)作的時(shí)候，其線圈阻抗就會(huì)逐漸增加，進(jìn)而造成該線圈的電壓也隨之增加，進(jìn)而出現(xiàn)另一個(gè)接觸器無法吸合的情況，出現(xiàn)線圈被燒壞的問題。如果是兩個(gè)電感量相差較大的電器線圈，也是不可以進(jìn)行并聯(lián)的。如圖2（b）所示的直流電磁鐵YA、繼電器KA并聯(lián)，在此連接形式下，接通電源之后，能夠進(jìn)行正常運(yùn)行，但是切斷電源之后，就會(huì)因?yàn)殡姶盆F線圈電感量大于繼電器線圈電感量，出現(xiàn)繼電器電感量釋放快的情況，但是電磁鐵線圈產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢就會(huì)致使繼電器出現(xiàn)吸合現(xiàn)象，導(dǎo)致繼電器出現(xiàn)誤動(dòng)作。如圖2（c）所示線路連接是正確的。
3結(jié)束語
在家庭照明設(shè)計(jì)上，根據(jù)人們的日常生活習(xí)慣，對(duì)家庭照明進(jìn)行規(guī)劃、改造設(shè)計(jì)。大多數(shù)人的習(xí)慣是:晚上回家開門后，直接在門口開啟門廳照明燈，根據(jù)情況開啟廚房或客廳照明燈(這些均在有照明情況下進(jìn)行，為節(jié)省投資，這部分不做改動(dòng))。吃過飯后，在客廳看一會(huì)電視，然后有的直接睡覺，有的進(jìn)入書房看書或上一段時(shí)間的網(wǎng)再睡覺。
因此，根據(jù)實(shí)際需求，在客廳配置控制面板1，在原有照明控制開關(guān)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造?？刂泼姘逯饕渲?客廳射燈、燈帶、主照明燈開關(guān)、餐廳燈帶、門廳照明燈開關(guān)、主臥照明燈控制按鈕、書房照明燈控制按鈕、防盜控制開關(guān)、鬧鈴控制開關(guān)。上述設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)主人在離開客廳時(shí)開啟主臥或書房的照明燈，關(guān)閉客廳照明燈。在書房門旁4配置主臥燈控制按鈕、書房燈控制按鈕，主人在書房完成工作后，開啟主臥照明燈，關(guān)閉書房照明燈，進(jìn)入主臥室。主臥門旁和床頭配置照明燈控制按鈕5，在臥室內(nèi)對(duì)照明燈進(jìn)行開、關(guān)控制。
在廚房配置燃?xì)庑孤z測開關(guān)2，檢測到泄漏信號(hào)進(jìn)行報(bào)警，報(bào)警設(shè)計(jì)為鈴聲報(bào)警10秒。在次臥配置床頭求助按鈕3，當(dāng)家中有臥床老人時(shí)，通過按鈕進(jìn)行鈴聲求助;對(duì)于家中有幼兒的，也可改為夜晚被子未蓋好的檢測信號(hào)，如被子偏離位置過大，檢測開關(guān)則進(jìn)行鈴聲求助。
在入戶門、陽臺(tái)、各個(gè)窗戶上安裝檢測開關(guān)，在主人入睡后啟動(dòng)午夜時(shí)段報(bào)警，當(dāng)有人非正常從門、窗進(jìn)入時(shí)啟動(dòng)防盜10秒報(bào)警;在主人離家時(shí)，合上客廳控制面板上的防盜控制開關(guān)，10分鐘后啟動(dòng)防盜報(bào)警程序，報(bào)警設(shè)計(jì)為鈴聲報(bào)警10秒。
在主人上班或孩子上學(xué)期間，合上客廳控制面板上的鬧鈴控制開關(guān)，通過手機(jī)與LOGO!通訊軟件或LOGO!操作鍵設(shè)定早晨起床時(shí)間和午休起床時(shí)間，進(jìn)行5秒鐘鈴聲叫醒服務(wù)。
設(shè)計(jì)部分插座具有現(xiàn)場手動(dòng)與遠(yuǎn)程自動(dòng)通電控制功能，利用手機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，比如在廚房設(shè)計(jì)帶旁通開關(guān)控制的插座，節(jié)假日主人在家，合上開關(guān)利用該插座插上電飯煲進(jìn)行煮飯。在上班時(shí)間，斷開該開關(guān)，利用LOGO!的輸出二端點(diǎn)與此控制開關(guān)二端點(diǎn)并聯(lián)，淘好米放入電飯鍋后加入適量水，把電飯鍋插在該插座上，快下班時(shí)，主人可通過手機(jī)與LO-GO!通訊，控制LOGO!的輸出進(jìn)而控制此插座通電進(jìn)行煮飯。
2家用電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
根據(jù)產(chǎn)品功能介紹，該款家用多功能安防與電氣控制系統(tǒng)需要8路數(shù)字量輸入和三路數(shù)字量輸出。系統(tǒng)控制器采用西門子LOGO!230RC控制器，控制器有8個(gè)數(shù)字量輸入4個(gè)數(shù)字量輸出。根據(jù)客戶定制需求，可選用擴(kuò)展模塊采用一個(gè)LOGO!DM8/24R(四個(gè)數(shù)字量輸入端口，四個(gè)數(shù)字量輸出端口)。系統(tǒng)數(shù)字量輸入資源分配為:I1主臥按鈕，客廳、書房、主臥等處四個(gè)主臥按鈕并聯(lián)后接入，單次操作為開主臥照明燈，雙次操作為關(guān)主臥照明燈;I2書房按鈕，客廳、書房二個(gè)主臥按鈕并聯(lián)后接入，單次操作為開書房照明燈，雙次操作為關(guān)書房照明燈;I3次臥床頭求助按鈕或蓋被檢測拉線開關(guān)，有信號(hào)時(shí)進(jìn)行3秒求助鈴聲報(bào)警;I4燃?xì)鈾z測開關(guān)，有信號(hào)時(shí)進(jìn)行10秒鈴聲報(bào)警，通過手機(jī)可進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控、信息查詢;I5防盜檢測，門、窗等處七個(gè)檢測開關(guān)并聯(lián)后接入，有信號(hào)時(shí)進(jìn)行10秒鈴聲報(bào)警，通過手機(jī)可遠(yuǎn)程進(jìn)行信息監(jiān)控查詢;I6鬧鈴開關(guān)，有信號(hào)且達(dá)到設(shè)定時(shí)間則進(jìn)行5秒叫醒鬧鈴服務(wù);I7與I8防盜開關(guān)，I7有信號(hào)則進(jìn)行時(shí)段報(bào)警，即主人入睡后當(dāng)I5防盜檢測到信號(hào)則進(jìn)行10秒鈴聲報(bào)警，I8有信號(hào)則進(jìn)行全天候報(bào)警，當(dāng)I5防盜檢測到信號(hào)則進(jìn)行10秒鈴聲報(bào)警，報(bào)警信息通過手機(jī)可遠(yuǎn)程監(jiān)控、查詢，當(dāng)I7與I8均有信號(hào)時(shí)，具有時(shí)段報(bào)警與全天候報(bào)警功能。系統(tǒng)數(shù)字量輸出資源分配為:Q1主臥照明燈控制，Q2書房照明燈控制，Q3鈴聲控制，Q4插座控制。
3家用電氣控制系統(tǒng)調(diào)試
(1)主臥與書房照明燈異地控制，采用單次按鈕接通為開啟照明燈，雙次按鈕接通為關(guān)閉照明燈。
(2)次臥床頭求助按鈕3，當(dāng)家中有臥床老人時(shí)，通過按鈕進(jìn)行3秒鈴聲求助;對(duì)于家中有幼兒的，也可改為夜晚被子未蓋好的檢測信號(hào)，如被子偏離位置過大，檢測開關(guān)則動(dòng)作，進(jìn)行3秒鈴聲求助。
(3)廚房燃?xì)庑孤z測，檢測到泄漏信號(hào)進(jìn)行報(bào)警，報(bào)警設(shè)計(jì)為鈴聲報(bào)警10秒。采用LOGO!0BA7模塊，通過通訊主人可以利用手機(jī)遠(yuǎn)程進(jìn)行信息查詢。
(4)門窗檢測開關(guān)，在主人入睡后啟動(dòng)午夜時(shí)段報(bào)警，當(dāng)有人非正常從門、窗進(jìn)入時(shí)啟動(dòng)防盜10秒報(bào)警;在主人離家時(shí)，合上客廳控制面板上的防盜控制開關(guān)，10分鐘后啟動(dòng)防盜報(bào)警程序，報(bào)警設(shè)計(jì)為鈴聲報(bào)警10秒。采用LOGO!0BA7模塊，通過通訊主人可以利用手機(jī)遠(yuǎn)程進(jìn)行信息查詢。
(5)合上鬧鈴控制開關(guān)，通過手機(jī)與LOGO!0BA7模塊通訊軟件或LOGO!操作鍵設(shè)定早晨起床時(shí)間和午休起床時(shí)間，進(jìn)行5秒鐘鈴聲叫醒服務(wù)。
(6)廚房安裝旁通開關(guān)控制插座，旁通開關(guān)斷開時(shí)，插座受LOGO!的輸出控制，程序采用利用存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，當(dāng)大于某數(shù)據(jù)時(shí)LOGO!產(chǎn)生輸出信號(hào)接通插座通電，根據(jù)實(shí)際情況確定通電一段時(shí)間后自動(dòng)修改存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)，使插座斷電，以防電器通電時(shí)間過長產(chǎn)生安全事故。如，電飯鍋由于使用年限較長，飯煮好后不能自動(dòng)斷電，長時(shí)間通電引起電飯鍋導(dǎo)線過熱絕緣損壞，很容易造成火災(zāi)。主人可通過手機(jī)與LOGO!通訊，改寫存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)，進(jìn)而達(dá)到控制LOGO!的輸出使插座通電。
4結(jié)語
1電氣控制線路設(shè)計(jì)法的重要性和主要特點(diǎn)
1.1電氣控制線路設(shè)計(jì)法的重要性
電氣控制線路的設(shè)計(jì)直接決定和影響了控制系統(tǒng)的的性能。在電氣控制線路的設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)謹(jǐn)遵要求對(duì)電氣控制系統(tǒng)的制造和使用，及維護(hù)資料進(jìn)行編制和設(shè)計(jì)，確保其設(shè)備的安裝、操作具有可靠性和安全性，這是保證電網(wǎng)正常運(yùn)行的首要前提。
1.2電氣控制線路設(shè)計(jì)法的基本特點(diǎn)
現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)的三個(gè)特點(diǎn)：(1)功能強(qiáng)且體積小，靈活性較強(qiáng)，同時(shí)具有很強(qiáng)的通用功能，便于使用和維護(hù)。(2)采用了無觸點(diǎn)式開關(guān)代替部分電器元件，執(zhí)行程序的時(shí)間較短。(3)能夠用軟件實(shí)現(xiàn)電氣控制，改變控制參數(shù)和要求時(shí)只需改動(dòng)程序的對(duì)應(yīng)部分，節(jié)省資源。
2電氣控制線路設(shè)計(jì)法的優(yōu)化策略
2.1了解生產(chǎn)機(jī)械和工藝
對(duì)電氣控制線路的要求在進(jìn)行電氣控制線路的設(shè)計(jì)前應(yīng)當(dāng)對(duì)其生產(chǎn)工藝的要求有一定的掌握，同時(shí)要了解各程序的工作情況、保護(hù)措施及運(yùn)動(dòng)變化規(guī)律。設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過程中要對(duì)同類產(chǎn)品進(jìn)行調(diào)查和分析，將此結(jié)果作為設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。
2.2線路設(shè)計(jì)法簡單
在滿足生產(chǎn)工藝的前提要求下，爭取控制線路的設(shè)計(jì)簡單、經(jīng)濟(jì)環(huán)保。（1）選用經(jīng)過檢驗(yàn)符合標(biāo)準(zhǔn)的線路環(huán)節(jié)。（2）賤導(dǎo)線連接的長度數(shù)量降到最低。在電器元件設(shè)計(jì)中合理安排觸頭位置，減少導(dǎo)線的連接數(shù)量和長度。（如圖1）將啟動(dòng)、停止按鈕都放在操作臺(tái)上，接觸器則放置在電器柜內(nèi)。而由于按鈕盒接觸器之間距離較長，因此要將啟動(dòng)按鈕盒停止按鈕連接在一起，以簡化導(dǎo)線連接。（3）采用標(biāo)準(zhǔn)件，同時(shí)注意將電氣原件數(shù)量降到最少，盡量選擇同一型號(hào)。（4）通過減少鋤頭來簡化線路，增強(qiáng)可靠性。
2.3保障控制線路的安全可靠性
選用的電器機(jī)械使用壽命較長動(dòng)作較為可靠、結(jié)構(gòu)堅(jiān)實(shí)同時(shí)抗干擾較強(qiáng)能夠有效保障控制線路的安全可靠。在設(shè)計(jì)中注意以下幾點(diǎn)：（1）選擇正確的電氣連接線圈進(jìn)行線路設(shè)計(jì)法。在控制線路的設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)將線圈的一段統(tǒng)一接電源的同一端，使得電器觸頭在電源另一端。避免因?yàn)殡娖饔|頭引發(fā)電源短路現(xiàn)象，也便于安裝。（2）交流控制電路不能串聯(lián)兩個(gè)電器線圈。如果兩個(gè)線圈串聯(lián)，其中某一原件就只能得到一半電源電壓。由于電壓和線圈的阻抗成正比，不能同時(shí)進(jìn)行動(dòng)作。使交流接觸器KM吸合，此時(shí)KM的磁路處于閉合狀態(tài)，線圈的電感明顯增大，使另一個(gè)接觸器線圈的電壓達(dá)不到工作電壓。應(yīng)當(dāng)將兩個(gè)電器線圈并聯(lián)且保持同時(shí)動(dòng)作才能保證運(yùn)行。（3）避免因意外而在線路中接通的寄生電路。會(huì)造成誤動(dòng)影響線路的工作。（4）應(yīng)當(dāng)避免設(shè)計(jì)多個(gè)電器依次動(dòng)作后接通另一個(gè)電器的控制線路。（5）線路的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)適應(yīng)電網(wǎng)的情況，根據(jù)電網(wǎng)容量、電壓和頻率波動(dòng)范圍以及沖擊電流的數(shù)值決定啟動(dòng)方式是直接或是減壓啟動(dòng)。（6）以小容量繼電器的鋤頭控制大容量接觸器線圈來進(jìn)行線路設(shè)計(jì)法，通過計(jì)算繼電器觸頭斷開和接通容量判斷是否應(yīng)當(dāng)增加中間繼電器和小容量控制器，增強(qiáng)可靠性。（7）將必要保護(hù)環(huán)節(jié)考慮在內(nèi)，避免操作失誤帶來的線路事故。
2.4應(yīng)具有必要的保護(hù)環(huán)節(jié)
（1）短路保護(hù)電氣控制線路中通常采用熔斷器、斷路器來進(jìn)行短路保護(hù)。在電動(dòng)機(jī)容量較小時(shí)可以講主電路的熔斷器作為在控制線路中的短路保護(hù)，不需要再設(shè)熔斷器進(jìn)行保護(hù)。而當(dāng)電動(dòng)機(jī)容量大時(shí)就需要另設(shè)熔斷器作短路保護(hù)。斷路器在線路中既能做短路保護(hù)又可以當(dāng)過載保護(hù)，而電氣線路發(fā)生故障造成斷路器跳閘時(shí)，排除故障后可直接合上斷路器繼續(xù)工作。（2）過流保護(hù)啟動(dòng)方法錯(cuò)誤或是負(fù)載轉(zhuǎn)矩過大都會(huì)熬制電動(dòng)機(jī)的過電流故障。由于過電流較小，常用于直流電動(dòng)機(jī)和繞線轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)控制線路。通過繼電器、接觸器相互配合將繼電器的線圈和主電路串聯(lián)，常閉觸頭和接觸器控制電路串聯(lián)。在電流達(dá)到整定值后斷開常閉觸頭同時(shí)使繼電器繼續(xù)工作，同時(shí)切斷控制電源和電動(dòng)機(jī)電源進(jìn)行線路保護(hù)。（3）過載保護(hù)三相鼠籠電動(dòng)機(jī)會(huì)因?yàn)樨?fù)載增加、斷相動(dòng)作或電網(wǎng)電壓降低時(shí)引起過載，而電動(dòng)機(jī)長期過載運(yùn)行會(huì)造成過熱導(dǎo)致的絕緣損壞。因此通常采用熱繼電器作為鼠籠型電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)。（4）零電源保護(hù)通常將并聯(lián)在啟動(dòng)按鈕兩側(cè)的接觸器自鎖觸頭作為零電源保護(hù)。而主令控制器SA控制電動(dòng)機(jī)則通過零電壓繼電器實(shí)現(xiàn)。
3結(jié)語
一、設(shè)計(jì)題目 用PLC對(duì)機(jī)械手搬物控制的電氣控制設(shè)計(jì)
二、設(shè)計(jì)的目的
11）掌握機(jī)械手動(dòng)作流程。
2）掌握電氣控制元件的選擇與計(jì)算方法。
3）掌握PLC選擇與應(yīng)用。
三、設(shè)計(jì)要求
兩條傳送帶分別由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，機(jī)械手有液壓缸驅(qū)動(dòng)上下左右旋轉(zhuǎn)兩個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，液壓系統(tǒng)是1000W電機(jī)。設(shè)計(jì)要求
1）機(jī)械手由原位下降抓物上升右轉(zhuǎn)下降放物上升左旋原位結(jié)束。
2）用常用的電氣元件控制。
3）有工作狀態(tài)指示及照明。
4）有必要的電氣保護(hù)和聯(lián)鎖。
四、完成的任務(wù)
要求說明詳細(xì)，字跡工整，原理正確，元件選擇有理。圖紙規(guī)范，圖形清晰，符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)，線條均勻。
（1）設(shè)計(jì)與繪制電氣控制原理圖，元件安裝布置圖、接線圖。
（2）畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（8000以上）
1）設(shè)計(jì)題目
2）控制原理說明設(shè)計(jì)方案論證
3）主要器件選擇依據(jù)與計(jì)算
4）元件明細(xì)表
5）設(shè)計(jì)總結(jié)及改進(jìn)意見
6）主要參考資料
五、 工廠電氣控制技術(shù) 機(jī)械工業(yè)出版社 主編 方承遠(yuǎn)
工廠電氣控制設(shè)備 機(jī)械工業(yè)出版社 主編 許廖
機(jī)床電氣控制技術(shù) 機(jī)械工業(yè)出版社 主編 王炳實(shí)
可編程序控制器的應(yīng)用技術(shù) 機(jī)械工業(yè)出版社 主編 王兆義
可編程序控制器的原理及程序設(shè)計(jì) 電子工業(yè)出版社 主編 崔亞軍
前言
由于可編程序控制器具有可靠性高、通用性強(qiáng)、程序設(shè)計(jì)簡單及便于安裝調(diào)試等優(yōu)點(diǎn)，它在工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用。社會(huì)對(duì)可編程序控制器技術(shù)人員的需長也越來越迫切。
可編程控制器的機(jī)型較多，但其基本結(jié)構(gòu)和工作原理相同，基本指令、控制功能和編程方法類似。本設(shè)計(jì)書以是用最廣泛的德國西門子可編程控制器為核心，主要介紹了可編程控制器的基礎(chǔ)知識(shí)、基本結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)、程序設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)以及可編程序控制器在邏輯控制系統(tǒng)的模擬量控制系統(tǒng)中的應(yīng)用等知識(shí)。本設(shè)計(jì)書結(jié)合了大量的圖形，使設(shè)計(jì)一目了然。并給出了程序調(diào)試，最后給出了主要的流程圖、梯形圖、詳細(xì)注釋及助記符語言等。
本設(shè)計(jì)書參考了眾多可編程序控制器教學(xué)用書，結(jié)合自己所掌握的知識(shí)，并由指導(dǎo)教師田林紅老師的指導(dǎo)下完成。在此真誠的衷心的感謝田老師的指導(dǎo)幫助。
由于本人水平有限，錯(cuò)誤和不妥之處再所難免，敬請(qǐng)各位老師及各位讀者批評(píng)指正。
目 錄
前言...................................................（）
摘要...................................................（1）
一、電器控制技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r.............................（3）
二、PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理...........................（3）
1、PLC的基本結(jié)構(gòu)...................................（ ）
2、PLC的工作原理...................................（ ）
三、可編程控制器的特點(diǎn)及基本功能.......................（）
1、PLC的特點(diǎn).......................................
2、PLC的基本功能...................................
四、PLC的應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展趨勢...........................（3）
五、PLC應(yīng)用中應(yīng)注意的若干問題.........................（4）
六、機(jī)械手移動(dòng)工件的控制系統(tǒng)
1、機(jī)械手移動(dòng)工件控制系統(tǒng)的基本機(jī)構(gòu)................（5）
2、機(jī)械手移動(dòng)工件的控制要求與工作流程..............（6）
3、操作面板布置....................................（6）
4、控制系統(tǒng)構(gòu)成....................................（6）
七、梯形圖設(shè)計(jì).........................................（6）
1、梯形圖的整體設(shè)計(jì)................................（6）
2、各部分梯形圖的設(shè)計(jì)..............................（8）
3、機(jī)械手的PLC控制梯形圖..........................（8）
4、程序語言............................... ........（8）
八、總結(jié)... ...........................................（26）
）
附錄...............................................
摘 要
在工業(yè)生產(chǎn)和其他領(lǐng)域內(nèi)，由于工作的需要，人們經(jīng)常受到高溫、腐蝕及有毒氣，增加了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，甚至于危機(jī)生命。機(jī)械手就在這樣誕生了,機(jī)械手是工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)中傳統(tǒng)的任務(wù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，是機(jī)器人的關(guān)鍵部件之一。機(jī)械手的機(jī)械結(jié)構(gòu)采用滾珠絲桿、滑桿、氣缸等機(jī)械器件組成；電氣方面有步進(jìn)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)模塊、傳感器、開關(guān)電源、電磁閥、等電子器件組成。該裝置涵蓋了可編程控制技術(shù)，位置控制技術(shù)、氣動(dòng)技術(shù)、檢測技術(shù)等，是機(jī)電一體化的典型代表儀器之一。本文介紹的機(jī)械手是由PLC輸出兩路脈沖，分別驅(qū)動(dòng)橫軸、豎軸步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，控制機(jī)械手橫軸和豎軸的精確定位，微動(dòng)開關(guān)將位置信傳給PLC主機(jī)；直流電機(jī)拖動(dòng)手爪和底盤旋轉(zhuǎn)，位置信號(hào)由旋轉(zhuǎn)碼盤和接近開關(guān)反饋給PLC主機(jī)；電磁閥控制氣開閥的開關(guān)來控制機(jī)械手手爪的張合，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械手精確運(yùn)動(dòng)的功能。本課題擬開發(fā)的物料搬運(yùn)機(jī)械手可在空間抓放物體，動(dòng)作靈活多樣，可代替人工在高溫和危險(xiǎn)的作業(yè)區(qū)進(jìn)行作業(yè)，并可根據(jù)工件的變化及運(yùn)動(dòng)流程的要求隨時(shí)更改相關(guān)參數(shù)。
關(guān)鍵字：
可編程控制器PLC；
機(jī)械手；
脈沖；
步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器；
步進(jìn)電機(jī)；
直流電機(jī)；
傳感器；
限位開關(guān)；
電磁閥。
一、電氣控制技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r
在現(xiàn)代工業(yè)中,為了實(shí)現(xiàn)各種生產(chǎn)工藝過程的要求,驅(qū)動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械的工作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的電器機(jī)械裝置稱為電力動(dòng)。在電力拖動(dòng)中，電動(dòng)機(jī)是生產(chǎn)機(jī)械的原動(dòng)力。必須根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求，通過各種控制電器，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)其啟動(dòng)、制動(dòng)、反轉(zhuǎn)及調(diào)速等控制，從而產(chǎn)生了電氣自動(dòng)控制技術(shù)。
20世紀(jì)20—30年代，人們采用繼電器及接觸器等元件控制電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行，這種制動(dòng)系統(tǒng)稱為繼電器—接觸器控制系統(tǒng)。這類系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉、維護(hù)方便，因此被廣泛應(yīng)用于各類機(jī)床和機(jī)械設(shè)備中。采用這種系統(tǒng)不但可以方便地實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化，而且還可以實(shí)現(xiàn)集中控制。目前，我國的大部分機(jī)床和其他機(jī)械設(shè)備仍舊采用繼電器—接觸器控制系統(tǒng)。由于該系統(tǒng)是固定接線形式，故在改變生產(chǎn)工藝時(shí)需要重新布線，控制的靈活性較差。另外，該系統(tǒng)采用有觸點(diǎn)元件控制，動(dòng)作頻率低，觸點(diǎn)易損壞，系統(tǒng)的可靠性差。
20世紀(jì)40年代，世界上出現(xiàn)了交磁放大機(jī)—電動(dòng)機(jī)控制，這是一種閉環(huán)反饋系統(tǒng)，它利用輸出量與給定量的偏差進(jìn)行自動(dòng)控制，其控制精度和快速性都有了提高。20世紀(jì)60年代出現(xiàn)了晶體管—晶閘管控制，到了70年展成為集成電路—晶閘管控制。由晶閘管供電的直流調(diào)速系統(tǒng)和交流調(diào)速系統(tǒng)不僅調(diào)速性能大為改善，而且減少了機(jī)電設(shè)備和占地面積，耗電少、效率高，已完全取代了交磁放大機(jī)—電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。
在實(shí)際生產(chǎn)中，由于大量存在一些由開關(guān)量控制的簡單程序控制過程,而實(shí)際生產(chǎn)工藝和流程又是經(jīng)常變化的,因此需要一種能靈活改變程序的次新型控制器.于是,在20世紀(jì)60年代出現(xiàn)了一種能夠根據(jù)生產(chǎn)需要方便的改變控制程序,而又比電子計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉的自動(dòng)化裝置—順序控制.它是通過組合邏輯元件插接或編程來實(shí)現(xiàn)繼電器—接觸器控制線路功能的裝置,能滿足程序經(jīng)常改變的控制要求,使控制系統(tǒng)具有較大的靈活性和通用性,但它使用的依然是硬件手段,裝置體積大,功能也受到一定的限制.隨著大規(guī)模集成電路和微處理技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用,上述控制技術(shù)也發(fā)生了根本變化,在20世紀(jì)70年代出現(xiàn)了以微處理器為核心的、用軟件手段來實(shí)現(xiàn)各種控制控制功能的新型工業(yè)控制器—可編程序控制器(PLC).它不僅充分利用了微處理器的優(yōu)點(diǎn)來滿足各種工業(yè)領(lǐng)域的實(shí)時(shí)控制要求,而且還照顧到了現(xiàn)場電氣操作維護(hù)人員的技能和習(xí)慣,摒棄了微機(jī)常用的計(jì)算機(jī)程序語言的表達(dá)形式,獨(dú)具風(fēng)格地形成了一套以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的形象編程語言和模塊化的軟件結(jié)構(gòu),使用戶程序的編制清晰直觀,方便易學(xué),更容易調(diào)試和查錯(cuò).它已經(jīng)取代了繼電器—接觸器控制系統(tǒng),被廣泛應(yīng)用于大規(guī)模的生產(chǎn)過程控制中,具有通用性強(qiáng)、程序可變、編程容易、可靠性高、使用維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn),故目前世界各國已將它作為一種標(biāo)準(zhǔn)化通用設(shè)備普遍應(yīng)用于工業(yè)控制中.
電氣控制技術(shù)是隨著科學(xué)的不斷發(fā)展、生產(chǎn)工藝的不斷提高兒訊發(fā)展的。在控制方法上，它手動(dòng)控制到自動(dòng)控制；在控制功能上，它是從簡單到復(fù)雜；在操縱上，它笨重到輕巧;在控制原理上,它從由單一的有觸點(diǎn)接線的繼電器—接觸器控制系統(tǒng),到以微處理器為中心的軟件控制系統(tǒng).隨著新的控制理論和新型電器及電子元件的出現(xiàn),電氣控制技術(shù)還將不斷得到發(fā)展.
二、 PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理
1、 PLC的基本結(jié)構(gòu)
PLC實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同。根據(jù)結(jié)構(gòu)形式的不同，PLC的基本結(jié)構(gòu)分為整體式和模塊式結(jié)構(gòu)兩類。
1）.整體式結(jié)構(gòu)的PLC
整體式結(jié)構(gòu)的PLC由中央處理器（CPU）、存儲(chǔ)器、輸入/輸出（I/O）單元、電源電路和通信端口等組裝在一起組成。
2）.模塊式結(jié)構(gòu)的PLC
模塊式結(jié)構(gòu)的PLC是將中央處理器（CPU）、存儲(chǔ)器、輸入/輸出（I/O）單元、電源電路和通信端口等分別做成相應(yīng)的模塊，應(yīng)用時(shí)將這些模塊根據(jù)控制要求插在機(jī)架上，各模塊間通過機(jī)架上的總線相互聯(lián)系。
3）.PLC各組成部分介紹
（1）、中央處理器（CPU）
中央處理器（CPU）是PLC的核心部分，相當(dāng)于PLC的“大腦”。它通過系統(tǒng)總線與用戶存儲(chǔ)器、輸入/輸出、通信端口等單元相連。通過制造廠家預(yù)制在系統(tǒng)存儲(chǔ)器內(nèi)部的系統(tǒng)程序完成各項(xiàng)任務(wù)。其主要功能是由編程器寫入控制程序和數(shù)據(jù)到存儲(chǔ)器、檢驗(yàn)用戶程序、從存儲(chǔ)器上讀取和執(zhí)行程序，還可以進(jìn)行PLC內(nèi)部故障的診斷等。
（2）、存儲(chǔ)器
根據(jù)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)內(nèi)容的不同，我們把存儲(chǔ)器分為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器、用戶程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。
系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器：用來存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器。系統(tǒng)程序相當(dāng)于計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)。是PLC廠家根據(jù)選用的CPU的指令來編寫的，并固化到ROM里，用戶不能修改其內(nèi)容。
用戶程序存儲(chǔ)器：用來存放用戶根據(jù)控制要求編制的程序。不同類型的PLC，其存儲(chǔ)容量也不一樣。
數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器：用以存放PLC運(yùn)行中的各種數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器。因?yàn)檫\(yùn)行中數(shù)據(jù)不斷變化，所以這種存儲(chǔ)器必須可讀寫。
（3）、輸入/輸出（I/O）單元
輸入/輸出（I/O）單元是PLC與此同時(shí)外部設(shè)備連接的紐帶。輸入單元接收現(xiàn)場設(shè)備向PLC提供的開頭量信號(hào)，經(jīng)過處理后，變成CPU能夠識(shí)別的信號(hào)。輸出單元將CPU的信號(hào)經(jīng)處理后來控制 外部設(shè)備的。
（4）、電源部分 （5）、通信端口
PLC的CPU模塊上至少有一個(gè)通信端口。通過這個(gè)通信端口PLC可以直接和編程器或上位機(jī)相連。
（6）編程器
幾乎每個(gè)PLC廠家都有自己的編程器。用戶通過編程器來編寫控制程序，并通過編程器接口將自己的控制程序輸入到PLC。它還可以在線檢測程序的運(yùn)行情況。在出現(xiàn)故障時(shí)，通過編程器可以很方便的找出錯(cuò)誤。
（7）特殊功能單元
主要包括模擬量輸入/輸出單元、遠(yuǎn)程I/O模塊、通信模塊、高速計(jì)數(shù)模塊、中斷輸入模塊和PID調(diào)解模塊等。隨著PLC的進(jìn)一步發(fā)展，特殊功能單元的應(yīng)用也越來越多。
2、PLC的工作原理
PLC的工作原理與繼電器構(gòu)成的控制裝置一樣，但是工作方式不太一樣。繼電器控制是并行方式，即如果輸出或電，該線圈的觸點(diǎn)立即動(dòng)作。而PLC則不同，它采用循環(huán)掃描技術(shù)，只是該線圈通電或斷電，并且必須當(dāng)程序掃描到該線圈時(shí)，該線圈觸點(diǎn)才會(huì)動(dòng)作。也可以說，繼電器控制裝置是根據(jù)輸入和邏輯控制結(jié)構(gòu)就可以直接得到輸出，而PLC控制則需要輸入傳送、執(zhí)行程序、輸出3個(gè)階段才能完成控制過程。
PLC采用循環(huán)掃描技術(shù)可以分為3個(gè)階段：輸入階段（將外部輸入信號(hào)的狀態(tài)傳送到PLC）、執(zhí)行程序階段和輸出階段（將輸出信號(hào)傳送到外部設(shè)備）。
1)、輸入階段
在這個(gè)階段中，PLC讀取輸入信號(hào)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并把它們存入相應(yīng)的輸入存儲(chǔ)單元。
2)、執(zhí)行程序階段
在這個(gè)階段中，PLC按照由上到下的次序逐步執(zhí)行指令。從相應(yīng)的輸入存儲(chǔ)單元讀入輸入信號(hào)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，然后根據(jù)程序內(nèi)部繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器數(shù)據(jù)寄存器的狀態(tài)和數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯運(yùn)算，得到運(yùn)算結(jié)果，并將這些結(jié)果存入相應(yīng)的輸出存儲(chǔ)單元。這一階段執(zhí)行完后，進(jìn)入輸出階段。在這個(gè)程序執(zhí)行中，輸入信號(hào)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)保持不變。
、輸出階段
在這個(gè)階段中，PLC將相應(yīng)的輸出存儲(chǔ)單元的運(yùn)算結(jié)果傳送到輸出模塊上，并通過輸出模塊向外部設(shè)備傳送輸出信號(hào)，開始控制外部設(shè)備。
三、 PLC的特點(diǎn)及基本功能
1、PLC的特點(diǎn)
1）、編程簡單，易于掌握，PLC的設(shè)計(jì)者充分考慮到現(xiàn)場技術(shù)人員的技能和習(xí)慣，經(jīng)常采用的是梯形圖方式的編程語言，它與繼電器控制原理圖相似，具有直觀，清晰、修改方便，易掌握等優(yōu)點(diǎn)，即便未掌握專門計(jì)算機(jī)的人也能很快熟悉，因而受到了廣大現(xiàn)場技術(shù)人員的歡迎。
2）、可靠性高，抗干擾能力 PLC是專為工業(yè)控制而設(shè)計(jì)的，由于采了一系列的措施，使之在惡劣的工業(yè)環(huán)境下仍能保證很高的可靠性，一般平均無故障時(shí)間可達(dá)到4-5萬小時(shí)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過以往電器控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。
3）、通用性能好，PLC品種多，檔次高，同一以PLC可適用于不同的控制對(duì)象或同一對(duì)象的不同控制要求，同一檔次，不同機(jī)型的功能也能方便地相互轉(zhuǎn)換。
4）、功能強(qiáng)，PLC運(yùn)用了計(jì)算機(jī)、電子技術(shù)和集成工藝的最新技術(shù)，在
硬件和軟件兩方面不斷發(fā)展，使菘具備很強(qiáng)的信息處理能力，可進(jìn)行邏輯、定時(shí)，計(jì)數(shù)和步進(jìn)等控制，能完成A/D與D/A
5）、開發(fā)周期短 PLC在許多方面是以軟件編程來取代硬件接線實(shí)現(xiàn)控制功能，大大減輕了繁重的安裝接線工作，且編程簡單，程序設(shè)計(jì)和高度修改也很方便安全，因此，大大縮短了PLC控制系統(tǒng)的開發(fā)周期。
6）、體積小，使用方便，由于PLC采用了半導(dǎo)體集成電路，其體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，功耗低，是機(jī)電技術(shù)的理想控制器，PLC編程簡單，自診斷能力強(qiáng)，能判斷和顯示自身故障，使操作人員檢查判斷故障方便迅速，而且接線少，維修時(shí)只需更換插入式模塊，維護(hù)方便，修改程序和監(jiān)視運(yùn)行狀態(tài)也容易。
2、PLC的基本功能
1）、邏輯控制 PLC具有邏輯運(yùn)算功能，它設(shè)置有“與”、“或”、“非”等邏輯指令，能工巧匠夠描述繼電器觸點(diǎn)的串聯(lián)、并聯(lián)、串并聯(lián)等各種連接。因此它可以代替繼電器進(jìn)行組合邏輯與順序邏輯控制。
2）、定時(shí)控制 PLC具有定時(shí)控制功能。它為用戶提供了若干個(gè)定時(shí)器并設(shè)置了定時(shí)指令。定時(shí)值可由用戶在編程時(shí)設(shè)定，并能在運(yùn)行中被讀出與修改，使用靈活，操作方便。
3）、計(jì)數(shù)控制 PLC還具有計(jì)數(shù)功能。它為用戶提供了若干個(gè)計(jì)數(shù)器并設(shè)置了計(jì)數(shù)指令，計(jì)數(shù)值可由用戶在編程時(shí)設(shè)定，并可在運(yùn)行中被讀出與修改，使用與操作都很靈活方便。
4）、步進(jìn)控制 PLC能完成步進(jìn)控制功能。步進(jìn)控制是指在完成一道工序以后，再進(jìn)行下一步工序，也就是順序控制。PLC為用戶提供了若干個(gè)移位寄存器，或者直接有步進(jìn)指令，可用于步進(jìn)控制，編程與使用很方便。
5）、A/D、D/A轉(zhuǎn)換 有些PLC還具有“模數(shù)”轉(zhuǎn)換（A/D）和“數(shù)?！保―/A），功能，能完成對(duì)模擬量的控制與調(diào)節(jié)。
6）、數(shù)據(jù)處理 有的PLC還具有數(shù)據(jù)處理能力，并具有并行運(yùn)算指令，如兩個(gè)數(shù)據(jù)并行傳送、比較和邏輯運(yùn)算，進(jìn)行數(shù)據(jù)檢索、比較、數(shù)制轉(zhuǎn)換等操作。
7）、通信與聯(lián)網(wǎng) 有些PLC采用了通信技術(shù)，可以進(jìn)行遠(yuǎn)程I/O控制，多臺(tái)PLC之間可以進(jìn)行同位鏈接，計(jì)算機(jī)作為上機(jī)可對(duì)其命令并返回執(zhí)行結(jié)果，這種采用一臺(tái)計(jì)算機(jī)，多臺(tái)PLC組成的頒式控制網(wǎng)絡(luò)可完成圈套規(guī)模的復(fù)雜控制。
8）、監(jiān)控控制 PLC具有較強(qiáng)的監(jiān)控功能。在控制系統(tǒng)中，操作人員通過監(jiān)控命令可以監(jiān)視有關(guān)部分的運(yùn)行狀態(tài)，可以調(diào)整定時(shí)或計(jì)數(shù)設(shè)定值，因而高度、使用和維護(hù)都很方便。
四、PLC的應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展趨勢
目前，PLC在國內(nèi)已得到了廣泛的應(yīng)用。利用PLC最基本的邏輯運(yùn)算、定時(shí)、記數(shù)等功能進(jìn)行邏輯控制，可以取代傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，廣泛用于機(jī)床、印刷機(jī)、裝配生產(chǎn)線、電鍍流水線及電梯的控制等。
較高檔次的PLC具有位置控制模塊，特別適用于機(jī)床控制。大、中型PLC具有多路模擬量輸入輸出和PID控制，可構(gòu)成模擬量輸入輸出的閉環(huán)控制系統(tǒng)，用于過程控制。
隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，國外近幾年興起自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，PLC與PLC之間，PLC與上位機(jī)之間連成網(wǎng)絡(luò)，通過光纜傳遞信息，構(gòu)成大型的多級(jí)分布式控制系統(tǒng)（集散控制系統(tǒng)）。PLC具有可靠性高、使用方便、編程簡單、體積小、重量輕等特點(diǎn)。目前，全世界PLC生產(chǎn)廠家約200多家，生產(chǎn)300多個(gè)品種。作為控制裝置，它在許多工業(yè)控制領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。隨著微處理器技術(shù)的發(fā)展，PLC也得到了迅速的發(fā)展，其技術(shù)和產(chǎn)品日趨完善。
& nbsp;PLC的主要發(fā)展趨勢主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。
1、高速度、高I/O容量、功能強(qiáng)大
隨著CPU處理速度的提高，PLC程序執(zhí)行的速度也越來越快；在規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，相應(yīng)地使I/O的容量也得到增加；智能模塊的嗇，使PLC能夠?qū)崿F(xiàn)的功能越來越多。
2、強(qiáng)大的PLC聯(lián)網(wǎng)能力
隨著人們對(duì)工業(yè)自動(dòng)化的要求越來越高，人們已經(jīng)不再滿足對(duì)幾個(gè)設(shè)備、幾條生產(chǎn)線的PLC控制，而是要求實(shí)現(xiàn)對(duì)全工廠的自動(dòng)化 ，所以提高PLC控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)功能成為PLC的發(fā)展趨勢。以后人們不公能通過通信模塊進(jìn)行PLC與PLC、PLC與上位機(jī)之間的連接，還能通過撥號(hào)或者無線的方式使PLC聯(lián)網(wǎng)。
3、編程軟件多樣化
PLC的梯形力語言、助記符語言和功能模塊語言雖然使用方便，而且也能很好的實(shí)現(xiàn)控制要求，倡在處理一些高級(jí)功能（復(fù)雜運(yùn)算、報(bào)表生成和打印等功能）時(shí)存在明顯的不足，所以就要求高級(jí)語言（BASIC、C、FORTRAN等）、圖形語言、匯編語言兼容。這樣不公可以通過梯形圖語言、助記符語言和功能 模塊語言來編寫程序，也可以通過高級(jí)語言來編程。
五、 PLC應(yīng)用中應(yīng)注意的若干問題
本節(jié)主要介紹PLC在應(yīng)用過程中經(jīng)常遇到的一些對(duì)PLC的某些輸入信號(hào)的處理問題。
1、PLC輸入信號(hào)抖動(dòng)的消除
在實(shí)際應(yīng)用中，有些開關(guān)輸入信號(hào)在接通過程中，由于外界干擾會(huì)出現(xiàn)時(shí)通時(shí)斷的“抖動(dòng)”現(xiàn)象。這種現(xiàn)象在繼電器系統(tǒng)中由于繼電器的電磁慣性一般不會(huì)造成誤動(dòng)作，沒什么影響。但在PLC應(yīng)用系統(tǒng)中，PLC是不斷掃描工作，掃描周期一般比繼電器動(dòng)作時(shí)間短得多，抖動(dòng)信號(hào)很可能被PLC檢測到，造成錯(cuò)誤的結(jié)果。所以，必須對(duì)這些“抖動(dòng)”進(jìn)行處理，已保證系統(tǒng)正常工作。
2、兩線式傳感器輸入的處理
如果PLC輸入設(shè)備采用兩線式傳感器（如接近開關(guān)、光電開關(guān)等）時(shí)它們的漏電電流較大，可能會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤的輸入信號(hào)。為了避免這種現(xiàn)象，可在輸入端并聯(lián)輸入電阻R，
旁路電阻R的阻值由下式確定：
I（Um∕InUn）∕（R+Un∕In）∕≤UL
式子中，I為傳感器的漏電流；Un、In分別是PLC的額定輸入電壓和額定電流；Um是PLC輸入電壓低電平的上限值。
3、 由晶體管提供輸入信號(hào)的處理
如果PLC輸入信號(hào)由晶體管提供，則要求晶體管的截止電阻應(yīng)大于10千歐姆，導(dǎo)通電阻應(yīng)小于800歐姆。
六、機(jī)械手移動(dòng)工件的控制系統(tǒng)
1、機(jī)械手移動(dòng)工件的基本機(jī)構(gòu)
機(jī)械手是工業(yè)自動(dòng)控制領(lǐng)域中經(jīng)常遇到的一種控制對(duì)象。機(jī)械手可以完成許多工作，如搬物、裝配、切割、噴染等，應(yīng)用非常廣泛。應(yīng)用PLC控制機(jī)械手實(shí)現(xiàn)各種規(guī)定的工序動(dòng)作，可以簡化控制線路，節(jié)省成本，提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率。
如圖 [1] 所示，是一臺(tái)工件傳送機(jī)械手的動(dòng)作示意圖。
其作用是將工件從A位置傳送到B位置。其上升、下降和左移、右移動(dòng)作由雙線圈的兩位式電磁閥驅(qū)動(dòng)氣缸來控制完成，一旦電磁閥線圈通電，就一直保持現(xiàn)有的機(jī)械動(dòng)直到相對(duì)的線圈通電為止。另外夾緊、放松的動(dòng)作由只有一個(gè)線圈的兩位式電磁閥驅(qū)動(dòng)的氣缸控制完成，線圈通電，夾住工件，線圈斷電，放松工件（若擔(dān)心停電時(shí)的工件跌落，可選用通電時(shí)松開、斷電時(shí)夾緊的夾具）。
圖 [1]
2、機(jī)械手移動(dòng)工件的控制要求與工作流程
機(jī)械手的全部動(dòng)作由氣官缸驅(qū)動(dòng)，而氣缸又有相應(yīng)的電磁閥控制。其中，上升/下降和左移/右移分別由雙線圈兩位電磁閥控制。例如，當(dāng)下降電磁閥通電時(shí)，機(jī)械手下降；下降電磁閥斷電時(shí)，機(jī)械手下降停止。只有當(dāng)上升電磁閥通電時(shí)，機(jī)械手才上升；當(dāng)上升電磁閥斷電時(shí)，機(jī)械手上升停止。同樣，左移/右移分別由左移電磁閥和右移電磁閥控制。機(jī)械手的放松/夾緊由一個(gè)單線圈兩位置電磁閥（稱為夾緊電磁閥）控制。當(dāng)該線圈通電時(shí)，機(jī)械手夾緊；當(dāng)該線圈斷電時(shí)，機(jī)械手放松。
當(dāng)機(jī)械手右移到位并準(zhǔn)備下降時(shí)，為了確保安全，必須右工作臺(tái)無工件時(shí)才允許機(jī)械手下降。也就是說，若上一次搬運(yùn)到右工作臺(tái)上的工件尚未搬走時(shí)，機(jī)械手應(yīng)自動(dòng)停止下降，用光電開關(guān)進(jìn)行無工件檢測。
機(jī)械手的動(dòng)作過程如圖 [2] 所示。
圖 [2]
從原點(diǎn)開始，按下起動(dòng)按鈕，下降電磁閥通電，機(jī)械手下降。下降到底時(shí)，碰到下限位開關(guān)，下降電磁閥斷電，下降停止；同時(shí)接通加緊電磁閥，機(jī)械手夾緊。夾緊后，上升電磁閥通電，機(jī)械手上升。上升到頂時(shí)，碰到上限位開關(guān)，上升電磁閥斷電，上升停止；同時(shí)接通右移電磁閥，機(jī)械手右移。右移到位時(shí)，碰到右限位開關(guān)，右移電磁閥斷電，右移停止。若此時(shí)右工作臺(tái)上無工件，則光電開關(guān)接通，下降電磁閥通電，機(jī)械手下降。下降到底時(shí)，碰到下限位開關(guān)，下降電磁閥斷電，下降停止；同時(shí)夾緊電磁閥斷電，機(jī)械手放松。放松后，上升電磁閥通電，機(jī)械手上升。上升到頂時(shí)，碰到上限位開關(guān)，上升電磁閥斷電，上升停止，同時(shí)接通左移電磁閥，機(jī)械手左移。左移到原點(diǎn)時(shí)，碰到左限位開關(guān)，左移電磁閥斷電，左移停止。至此，機(jī)械手由原位下降抓物上升右轉(zhuǎn)下降放物上升左旋原位結(jié)束。經(jīng)過八步動(dòng)作完成了一個(gè)周期的動(dòng)作。
3、操作面板布置
如圖 [3] 是可編程控制器控制盤面板布置圖
; 圖 [3]
機(jī)械手的操作方式分為手動(dòng)操作方式和自動(dòng)操作方式。
手動(dòng)操作：就是用按鈕操作對(duì)機(jī)械手的每一步運(yùn)動(dòng)單獨(dú)進(jìn)行控制。例如，當(dāng)選擇上/下運(yùn)動(dòng)時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手下降；按下停止按鈕，機(jī)械手上升。當(dāng)選擇左/右運(yùn)動(dòng)時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手右移。當(dāng)選擇夾緊/放松運(yùn)動(dòng)時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手夾緊；按下停止按鈕，機(jī)械手放松。
自動(dòng)操作方式又分為步進(jìn)、單周期和連續(xù)操作方式。
步進(jìn)操作：每按一次啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手完成一步動(dòng)作后自動(dòng)停止。
單周期操作：機(jī)械手從原點(diǎn)開始，按一下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手自動(dòng)完成一個(gè)周期的動(dòng)作后停止（如果在操作過程中按下停止按鈕，機(jī)械手停在該工序上，再按下啟動(dòng)按鈕，則又從該工序繼續(xù)工作，最后停在原位）。
連續(xù)操作：機(jī)械手從原點(diǎn)開始，按一下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手的動(dòng)作將自動(dòng)地、連續(xù)地不斷地周期性循環(huán)。在工作中若按一下停止按鈕，則機(jī)械手將繼續(xù)完成一個(gè)周期的動(dòng)作后，回到原點(diǎn)自動(dòng)停止。
4、控制系統(tǒng)構(gòu)成
（1）控制系統(tǒng)圖
機(jī)械手移動(dòng)工件控制系統(tǒng)圖如圖 [4] 所示
圖 [4]
（2）輸入/輸出端子地址分配
該機(jī)械手控制系統(tǒng)所采用的可編程控制器是由德國西門子公司生產(chǎn)的S7－200CPU214。如圖 [5] 是可編程控制器輸入輸出端子地址分配圖。
圖 [5]
該機(jī)械手控制系統(tǒng)共使用了14個(gè)輸入量，6個(gè)輸出量。
七、梯形圖設(shè)計(jì)
機(jī)械手的控制屬于順序控制，采用步進(jìn)指令，根據(jù)說明機(jī)器工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換的圖形，進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。
1.梯形圖的整體設(shè)計(jì)
根據(jù)機(jī)械手的工作方式情況，在選擇“單步操作”時(shí)，應(yīng)執(zhí)行“單步操作”程序；在選擇“自動(dòng)”方式時(shí)，應(yīng)執(zhí)行“自動(dòng)程序”，故梯形圖的總體構(gòu)成應(yīng)如圖 [6] 所示。其中，自動(dòng)程序要在啟動(dòng)按鈕按下時(shí)才執(zhí)行。
圖 [6]
2.各部分梯形圖的設(shè)計(jì)
1）通用部分梯形圖設(shè)計(jì)
（1）狀態(tài)器的初始化：
初始狀態(tài)器S600在手動(dòng)方式下被置位、復(fù)位。當(dāng)方式選擇開關(guān)處于“返回原位”（X501接通）時(shí)，按下返回原位按鈕（X505）時(shí)被置位；在“單步操作”（X500接通）時(shí)，S600復(fù)位。處于中間工步的狀態(tài)器用手動(dòng)動(dòng)作復(fù)位操作，即在方式選擇開關(guān)位于“單步操作”或“返回原位”時(shí)，中間狀態(tài)器同步復(fù)位，故初始化梯形圖如圖 [7] 所示（如果狀態(tài)器要在供電時(shí)從斷電前條件開始繼續(xù)工作，則不需要M71）。
圖 [7]
（2）狀態(tài)器轉(zhuǎn)換啟動(dòng)：
若機(jī)械手工作在自動(dòng)工作方式下，當(dāng)初始狀態(tài)器S600被置位后，按下起動(dòng)按鈕，輔助繼電器M575工作，狀態(tài)器的狀態(tài)可以一步步向下傳遞，即可以進(jìn)行轉(zhuǎn)換。在執(zhí)行“連續(xù)操作”程序時(shí)，轉(zhuǎn)換啟動(dòng)繼電器M575一直保持到停機(jī)按鈕按下為止。另一方面，采用M100檢查機(jī)器是否處于原位。當(dāng)M575和M100都接通時(shí)，從初始狀態(tài)器開始進(jìn)行轉(zhuǎn)換，其梯形圖如圖 [8] 所示。
圖 [8]
（3）狀態(tài)器轉(zhuǎn)換禁止梯形圖：
激活特殊輔助繼電器M574，并用步進(jìn)指令控制狀態(tài)器轉(zhuǎn)換時(shí)，狀態(tài)器的自動(dòng)轉(zhuǎn)換就被禁止。
在“單周期”工作期間，按下停止按鈕時(shí)，M574應(yīng)被激勵(lì)并自保持，操作停止在現(xiàn)行工步。當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕時(shí)，從現(xiàn)行工序重新開始工作，M574應(yīng)復(fù)位，即重新允許轉(zhuǎn)換。
圖 [9]
在“步進(jìn)”工作方式時(shí)，M574應(yīng)始終工作，此時(shí)，禁止任何狀態(tài)轉(zhuǎn)換。但每按下一次啟動(dòng)按鈕時(shí)，M574斷開一次，允許狀態(tài)器轉(zhuǎn)換一步。
在“手動(dòng)”工作方式（單一操作，返回原位）情況下，禁止進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換。在手動(dòng)方式解除之后，按下啟動(dòng)按鈕，則狀態(tài)轉(zhuǎn)換禁止解除，M574復(fù)位。
PLC在啟動(dòng)時(shí)，用初始化脈沖M71使M 574自保持，以此禁止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)換。直到按下啟動(dòng)按鈕。狀態(tài)器轉(zhuǎn)換禁止體形圖如圖 [9] 所示。
通過對(duì)圖 [8]、圖 [9] 分析可得出：在執(zhí)行“單步操作”和“返回原位”程序時(shí)，M575一直不能被接通，而M574長期被接通（按下啟動(dòng)按鈕時(shí)除外）；執(zhí)行“步進(jìn)”程序時(shí)，每按一次啟動(dòng)按鈕，M574斷開一次，M575接通一次，狀態(tài)器轉(zhuǎn)換一次；在執(zhí)行“單周期操作”程序時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕，M574斷開，M575接通，狀態(tài)器的狀態(tài)可一步一步向下轉(zhuǎn)換，直至按下停止按鈕時(shí)，M574自鎖，狀態(tài)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換被禁止，操作停止現(xiàn)行工序（再次按下啟動(dòng)按鈕時(shí)從現(xiàn)行工序開始工作）；在執(zhí)行“連續(xù)操作：程序時(shí)，M575一直接通到按下停止按鈕，此時(shí)M574一直不能接通。
2）單步操作梯形圖 ：
圖 [10]
3）返回原位梯形圖 ：
在“返回原位”狀態(tài)下，“夾緊”與“下降”動(dòng)作應(yīng)被停止，上限位未動(dòng)作時(shí)應(yīng)進(jìn)行“上升”；上限位動(dòng)作時(shí)，“右行”動(dòng)作應(yīng)停止，并左行至左限位位置。返回原位梯形圖如圖 [11] 所示。
圖 [11]
4）“自動(dòng)”狀態(tài)流程圖 ：
如圖 [12] 所示
圖 [12]
圖 [12] 表示了機(jī)械手自動(dòng)工作時(shí)執(zhí)行各工步的情況。表明了各工步的實(shí)現(xiàn)以及各工步的轉(zhuǎn)換條件。在第一次下降工步中，下降電磁閥Y430接通。自下限位置時(shí)，X401接通，轉(zhuǎn)化為“夾持”過程。在夾持工步中，夾持電磁閥Y731置位，同時(shí)驅(qū)動(dòng)T450。T450接通后，轉(zhuǎn)化為第一次上升。此后執(zhí)行類似的操作，完成由初始條件到下一個(gè)初始條件的一系列操作。在夾持輸出Y431置位后，保持夾持，直到夾持輸出復(fù)位松開。如上所述一步一步按順序驅(qū)動(dòng)各個(gè)負(fù)載動(dòng)作，稱為順序控制或過程步進(jìn)型控制。這種控制過程用繼電器符號(hào)程序很難實(shí)現(xiàn)程序設(shè)計(jì)。
用狀態(tài)器替代自動(dòng)工作流程圖中的各個(gè)工步，可得到圖 [13] 所示的功能表圖。初始狀態(tài)在圖中用雙線框表示。
圖 [13]
根據(jù)圖 [13] 的功能表圖，可設(shè)計(jì)出自動(dòng)操作時(shí)的梯形圖，
如圖 [14]所示。
圖 [14]
3.繪制機(jī)械手PLC控制梯形圖 &n bsp; 圖 [15-1]
該機(jī)械手在自動(dòng)工作時(shí)，應(yīng)先將其工作方式選擇開關(guān)放在“返回原位”，并按下返回原位按鈕，對(duì)狀態(tài)器進(jìn)行置位，然后再將工作方式選擇開關(guān)放至自動(dòng)工作方式下。若自動(dòng)工作狀態(tài)解除，則應(yīng)將工作方式選擇開關(guān)放至“單步操作”位置 。
4、程序語言：
0 LD X501 30 AND X503
1 AND X505 31 OR X502
2 S S600 32 OR X500
3 LD X500 33 OR X501
4 R S600 34 OR M71
5 LD X500 35 OR M574
6 OR X501 36 ANI M101
7 OR &nbs 陳立定、吳玉香、蘇開才 編
7.《電器及PLC控制技術(shù)》 機(jī)械工業(yè)出版社 主編 黃凈
8.《機(jī)床電器與PLC 》 西安電子科技大學(xué)出版社 主編 李偉
9.《PLC應(yīng)用開發(fā)技術(shù)與工程實(shí)踐》 人民郵電出版社 求是科技
10.《PLC實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書》 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 主編 路劍
11.《可編程控制器的原理與應(yīng)用》 北京希望電子出版社 主編 史增芳
附錄：
表1 數(shù)字量輸入地址定義
地 址 符 號(hào) 定 義 備 注
I0.0 啟動(dòng)按鈕
I0.1 下限位 下限位開關(guān)
I0.2 上限位 上限位開關(guān)
I0.3 右限位 右限位開關(guān)
I0.4 左限位 左限位開關(guān)
I0.5 無工件檢測 無工件檢測開關(guān)
I0.6 停止按鈕
I0.7 單操作 單步方式開關(guān)
I1.0 步進(jìn)操作 步進(jìn)方式開關(guān)
I1.1 單周期操作 單周期方式開關(guān) I1.3 左與右
I1.4 上與下
I1.5 夾與松
表2 數(shù)字量輸出地址定義
地址 符 號(hào) 定 義 備 注
Q0.0 下降電磁閥 下降電磁閥線圈
Q0.2 夾緊電磁閥 松開/夾緊線圈
Q0.1 上升電磁閥 上升電磁閥線圈
Q0.3 右行電磁閥 右行電磁閥線圈
