气动技术综合应用实验

1、摘 要气动机械手是能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。本文主要进行了气动机械手的总体结构设计和气动元件的选择与应用。机械手的机械结构由气缸、气爪和连接件组成，可按预定轨迹运动，实现对工件的抓取、搬运和卸载。气动部分的设计主要是选择合适的控制阀和气缸，设计合理的气动控制回路，通过控制和调节各个气缸压缩空气的压力、流量和方向来使气动执行机构获得必要的力、动作速度和改变运动方向，并按规定的程序工作。关键词：气动机械手

2、；控制阀；气缸；气动回路。目 录37- 1 绪论机械工业是国民的装备部，是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消费品的产业。不论是传统产业，还是新兴产业，都离不开各种各样的机械装备，机械工业所提供装备的性能、质量和成本，对国民经济各部门技术进步和经济效益有很大的和直接的影响。机械工业的规模和技术水平是衡量国家经济实力和科学技术水平的重要标志。因此，世界各国都把发展机械工业作为发展本国经济的战略重点之一。工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。工业机械手的是工业机器人的一个重要分支。它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人

3、的智能和适应性。机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的发展前景。机械手是在机械化，自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。在现代生产过程中，机械手被广泛的运用于自动生产线中，机械人的研制和生产已成为高技术邻域内，迅速发展起来的一门新兴的技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。机械手虽然目前还不如人手那样灵活，但它具有能不断重复工作和劳动，不知疲劳，不怕危险，抓举重物的力量比人手力大的特点，因此，机械手已受到许多部门的重视，并越来越广泛地得到了应用。机械手技术涉及到力学、机械学、电气液压技术、自动控制技术、传感器技术和计

4、算机技术等科学领域，是一门跨学科综合技术。机械手是一种能自动化定位控制并可重新编程序以变动的多功能机器，它有多自由度，可用来搬运物体以完成在各个不同环境中工作。1.1 机械手的分类目前对机械手还没有统一的分类标准。按照不同的分类方式可以把机械手分成多种类型。1.按驱动方式分类按驱动装置的动力源，机械手可分为以下的几种。（1）液压式机械手。这种机械手的驱动系统通常由液动机（各种油缸、油马达）、伺服阀、油泵、油箱等组成，这种机器人通常具有很大的抓举能力并且结构紧凑，动作平稳，耐冲击、耐振动，防爆性好，但对制造精度和密封性能要求很高，否则易发生漏油而污染环境。（2）气压式机械手。其驱动系统通常采用通

5、常汽缸、气阀、气罐和空压机组成。特点是气源方便，动作迅速，结构简单、造价较低、维修方便，但难于进行速度控制，并因气压不能太高，固抓举能力较小。（3）电动式机械手。电力驱动是目前机械手使用的最多的一种驱动方式。其特点是电源方便，响应快，驱动力较大，信号检测、传递、处理方便，可以采用多种灵活的控制方案。驱动电机一般采用交流伺服电机、直流伺服电机和步进电机。由于电机速度高，通常还须采用减速机构（如谐波减速机构、论析减速机构、滚珠丝杠和多杆机构）。目前也有一些特制电机直接进行驱动，以简化机构，提高控制精度。其他还有采用混合驱动的机械手，如液-气混合驱动机械手或电-气混合驱动机械手。2.按用途分类机械手

6、按用途可分为下列几种。（1） 搬运机械手;（2） 喷涂机械手;（3） 焊接机械手;（4） 装配机械手;（5） 其他用途的机械手。如航天用机械手，探海用机械手，以及排险作业机械手等。3.按操作机的位置机构类型和自由度数量分类操作机的位置机构是机械手的重要外形特征，固常用作分类的依据。按这一分类要求，机械手可分为直角坐标型、圆柱坐标型、球坐标型、关节型机械手。a） 直角坐标型 b）圆柱坐标型 c）球坐标型 d）多关节型 e）平面关节型图1-1工业机械手的基本结构形式操作机本身的自由度最能反应机器人的作业能力，也是分类的重要依据。按这一分类要求，机械手可分为4自由度、5自由度、6自由度和7自由度机械

7、手。4.按其他方法还可以分为（1）家务型机械手：能帮助人们打理生活，做简单的家务活。（2）操作型机械手：能自动控制，可重复编程，多功能，有几个自由度，可固定或运动，用于相关自动化系统中。（3）程控型机械手：按预先要求的顺序及条件，依次控制机械手的机械动作。（4）示教再现型机械手：通过引导或其它方式，先教会机械手动作，输入工作程序，机械手则自动重复进行作业。（5）数控型机械手：不必使机械手动作，通过数值、语言等对机器人进行示教，机械手根据示教后的信息进行作业。（6）感觉控制型机械手：利用传感器获取的信息控制机械手的动作。（7）适应控制型机械手：能适应环境的变化，控制其自身的行动。（8）学习控制型

8、机械手：能“体会”工作的经验，具有一定的学习功能，并将所“学”的经验用于工作中。（9）智能机械手：以人工智能决定其行动的机械手。1.2 应用机械手的意义随着科学技术的发展，机械手也越来越多的地被应用。在机械工业中，铸、焊、铆、冲、压、热处理、机械加工、装配、检验、喷漆、电镀等工种都有应用的实理。其他部门，如轻工业、建筑业、国防工业等工作中也均有所应用。在机械工业中，应用机械手的意义可以概括如下：一、以提高生产过程中的自动化程度应用机械手有利于实现材料的传送、工件的装卸、刀具的更换以及机器的装配等的自动化的程度，从而可以提高劳动生产率和降低生产成本。二、以改善劳动条件，避免人身事故在高温、高压、

9、低温、低压、有灰尘、噪声、臭味、有放射性或有其他毒性污染以及工作空间狭窄的场合中，用人手直接操作是有危险或根本不可能的，而应用机械手即可部分或全部代替人安全的完成作业，使劳动条件得以改善。在一些简单、重复，特别是较笨重的操作中，以机械手代替人进行工作，可以避免由于操作疲劳或疏忽而造成的人身事故。三、可以减轻人力，并便于有节奏的生产应用机械手代替人进行工作，这是直接减少人力的一个侧面，同时由于应用机械手可以连续的工作，这是减少人力的另一个侧面。因此，在自动化机床的综合加工自动线上，目前几乎都没有机械手，以减少人力和更准确的控制生产的节拍，便于有节奏的进行工作生产。综上所述，有效的应用机械手，是发

10、展机械工业的必然趋势。2 此次设计的机械手的组成本次设计的机械手主要由执行机构、驱动机构和控制系统三大部分组成。其组成及相互关系如下图：1、执行机构( 如下图所示 )（1）夹持装置夹持装置安装在手臂的前端。手臂的内孔装有转动轴，可把动作传给夹持装置，以完成相应动作。本课所指的机械手仅需开闭手指。机械手手部的机构系模仿人的手指，分为无关节，固定关节和自由关节三种。手指的数量又可以分为二指、三指和四指等，其中以二指用的最多。可以根据夹持对象的形状和大小配备多种形状和尺寸的夹头，以适应操作需要。本课所做的机械手采用二指形状。（2）手臂手臂有无关节和有关节手臂之分本课所做的机械手的手臂采用无关节臂手臂

11、的作用是引导手指准确的抓住工件，并运送到所需要的位置上。为了使机械手能够正确的工作，手臂的三个自由度都需要精确的定位。本课题所做的机械手在手臂的上升、下降、前伸、后退、左转、右转三个方向的定位均采用行程开关控制，以保证定位的精度。总括机械手的运动离不开直线移动和转动二种，因此，它采用的执行机构主要是直线油缸、摆动油缸、电液脉冲马达、伺服油马达、直流伺服马达和步进马达等。躯干是安装手臂、动力源和执行机构的支架。2、 驱动机构驱动机构主要有四种：液压驱动、气压驱动、电气驱动和机械驱动。其中以液压气动用的最多，占90%以上，电动、机械驱动用的较少。液压驱动主要是通过油缸、阀、油泵和油箱等实现传动。它

12、利用油缸、马达加上齿轮、齿条实现直线运动；利用摆动油缸、马达与减速器、油缸与齿条、齿轮或链条、链轮等实现回转运动。液压驱动的优点是压力高、体积小、出力大、运动平缓，可无级变速，自锁方便，并能在中间位置停止。缺点是需要配备压力源，系统复杂成本较高。气压驱动所采用的元件为气压缸、气压马达、气阀等。一般采用4-6个大气压，个别的达到8-10个大气压。它的优点是气源方便，维护简单，成本低。缺点是出力小，体积大。由于空气的可压缩性大，很难实现中间位置的停止，只能用于点位控制，而且润滑性较差，气压系统容易生锈。为了减少停机时产生的冲击，气压系统装有速度控制机构或缓冲机构。电气驱动采用的不多。现在都用三相感

13、应电动机作为动力，用大减速比减速器来驱动执行机构；直线运动则用电动机带动丝杠螺母机构；有的采用直线电动机。通用机械手则考虑用步进电机、直流或交流的伺服电机、变速箱等。电气驱动的优点是动力源简单，维护，使用方便。驱动机构和控制系统可以采用统一形式的动力，出力比较大；缺点是控制响应速度比较慢。机械驱动只用于固定的场合。一般用凸轮连杆机构实现规定的动作。它的优点是动作确实可靠，速度高，成本低；缺点是不易调整。本课题所做的机械手采用电动机带动丝杠螺母机构来实现手臂的上升、下降方面。采用手臂的左转、右转、手臂的夹紧、放松方面。3、 控制系统机械手控制系统的要素，包括工作顺序、到达位置、动作时间和加速度等

14、。控制系统可根据动作的要求，设计采用数字顺序控制。它首先要编制程序加以存储，然后再根据规定的程序，控制机械手进行工作。此三自由度机械手有机械部分和控制部分可以应用。机械部分可作为机械制图测绘使用，也可以作为计算机三维造型的教具以及机电专业综合实验周（机械设计与控制）使用。控制部分主要分两类，一是以单片机为核心的控制系统，另一个是以PLC为核心的控制系统。此三自由度机械手可以作为学生了解、学习以及使用单片机的一个学习平台，可以使学生所学的单片机知识在实践中得到检验，更加直观地了解运用单片机知识。还可用于PLC教学，让学生在实验中学会运用PLC。3 机械手的机械部分3.1整体组成及连接图物品数量单

15、位备注步进电机驱动器1块接线端已接在电机上手持器1个控制机械手用电磁阀1套有接线端子及线路底板1块上面固定有一电源盒机械手主体1台立柱及气缸USB线1条手柄与主控制板通讯串口线1条程序下载主电源线1条开关电源供电线主板电源线及接头1套连接主板与开关电源步进电机控制线及接头1套连接主板与步进电机驱动器M825螺丝、尼龙垫圈及球型螺母4套连接底板与手臂M335螺丝、螺母及尼龙支柱4套连接主板与底板M335螺丝、螺母及尼龙垫圈4套连接底板与电磁阀M516螺丝与螺母4套连接底板与步进电机驱动器线扎若干条扎线及气管 机械手臂朝向外侧（背离电源盒的方向）用M825的螺丝安装在底盘上。电磁阀汇流板用M335

16、螺丝固定于手臂右侧控制线朝向内侧。步进电机驱动器用M516螺丝固定于电源盒前方。控制板用尼龙支柱支撑用M335螺丝固定在电磁阀后方（步进电机驱动器右侧），串口及接口朝向内侧便于接线。如图1所示。图1 机械手整体图 将气管一端按照顺序（气管上标号）由近及远接到气缸上，如图2所示。图2 气缸气路连接图 气管另一端按照顺序如图3所示连接。 图3 电磁阀气路连接图手持器的连接如图4、5所示。线路的连接如图6、7、8、9所示。3.2 机械手重要部件设计3.2.1气缸的选择及参数 气缸是指气压传动中将压缩气体的压力能转换为机械能的气动执行元件。其中机械手上用的气缸都是双作用气缸，气体从活塞两侧交替供气，使

17、活塞杆在一个方向输出力。下面是气缸理论出力的计算公式： F：气缸理论输出力（kgf)F：效率为85%时的输出力（kgf）（F=F85%）D：气缸缸径（mm)P：工作压力（kgf/C）例：直径340mm的气缸，工作压力为3kgf/cm2时，其理论输出力为多少?芽输出力是多少?将P、D连接，找出F、F上的点，得：F=2800kgf；F=2300kgf在工程设计时选择气缸缸径，可根据其使用压力和理论推力或拉力的大小，从经验表11中查出。例：有一气缸其使用压力为5kgf/cm2，在气缸推出时其推力为132kgf，（气缸效率为85%）问：该选择多大的气缸缸径?由气缸的推力132kgf和气缸的效率85%，

18、可计算出气缸的理论推力为F=F/85%=155(kgf)由使用压力5kgf/cm2和气缸的理论推力，查出选择缸径为?63的气缸便可满足使用要求。X双气缸：X双气缸是双轴双联气缸如图10所时，其采用双轴双联气缸大大提高了机械手在动作过程中的平稳性，同时也防止了Y气缸的转动，是机械手能平稳快速的完成控制动作； 控手气缸：其采用SDA25x10型气缸如下图11所示，其具有免润滑，采用含油轴承，使活塞杆无需加油润滑。除带固定缓冲外，气缸终端还带可调缓冲，使气缸换向时平稳图10无冲击，安装形式多样，多种安装附件供客户选择，附磁环，气缸活塞上装有一个永久磁铁，它可触发安装在气缸上的磁性开关感测气缸的运动位

19、置，超薄型设计，重量轻，设计轻巧安装空间比传统气缸更小，故可安装于空间极小之场合，保养简易，分解容易等特点。3.2.2伸缩手臂的设计伸缩手臂为机械手执行水平伸缩运动的机构，它是连接机械手末端执行器和竖直升降手臂的部件，它的基本作用是完成末端执行器的伸出和缩回运动。由于伸缩手臂主要承受末端执行器和夹持物件的重力，在完全伸出时将承受较大弯矩，对伸缩手臂的设计应该保证手臂的正确方向及承受由于工件的重量所产生的弯曲和扭转力矩。伸缩手臂在进行运动时，为防止手臂沿伸缩方向轴线转动、加大承载能力，以及提高运动精度，必须设有导向装置。伸缩手臂的导向装置需根据伸缩手臂的安装形式、结构及负荷等条件来确定。常用的有

20、单导向杆和双导向杆。为使设计的标准化和简便化，在本设计中，伸缩手臂采用新薄型带导杆气缸（如图3-4）。该气缸体积小、轻巧，耐横向负载能力强，耐扭矩能力强，不回转精度高，导向杆的轴承可选择滑动轴承或球轴承，安装方便，二面接管位置可供选择。图3-4 新薄型带导杆气缸根据本机械手的设计技术参数，伸缩手臂的行程为200mm，气爪抓重约为2Kg，加上末端执行器（气爪）和连接板的重量，总质量约为3Kg，由此，伸缩手臂的最大横向负载F=mg=39.8=29.4N。根据表3-2的数据，初步选定为缸径为20mm型号为MGPL20200的气缸作为机械手的伸缩手臂。表3-2伸缩手臂作水平直线运动时，主要克服的是摩擦

21、阻力和惯性力，因此，气缸所需要的驱动力应由摩擦阻力和惯性力来确定。 式中 摩擦阻力，应包括手臂与伸缩导轨间的摩擦阻力，活塞与密封装置处的摩擦阻力； 手臂在启动过程的惯性力。其大小可按以下公式计算； 其中手臂移动部件的重量（牛顿）； g重力加速度（9.8米/秒2）； 启动或制动前后的速度差（米/秒）； 启动或制动所需的时间（秒）。摩擦力的计算：不同的配置和不同的导向截面形状，其摩擦阻力是不同的，要根据具体情况进行估算。图3-5是机械手的伸缩手臂受力示意图，本设计是双导向杆，导向杆对称配置在伸缩缸两侧。 图3-5 伸缩手臂受力示意图由于导向杆对称配置，两导向杆受力均衡，可按一个导向杆计算。在垂直方

22、向，可近似认为 FN=G总=29.4N。导杆所受到的水平方向的摩擦力 F摩=FN 其中 摩擦系数，气缸导向杆的材料为钢，取=0.2。 将有关数据代入进行计算F摩=FN =0.229.4=5.98N惯性力的计算：本设计要求手臂平动时V=200mm/s，在计算惯性力的时候，设置启动时间=0.1s，启动速度V=V=200mm/s。=6N气缸所需的驱动力 F驱= F摩+ F惯=5.98+6=11.98N 气缸的理论驱动力 F=1/4d2p其中 d气缸活塞杆的直径（米）； p气缸的工作压力（帕）。根据设计技术参数 d=10mm，p=0.5MPa代入数据进行计算得 F=1/4d2p=1/43.14（0.0

23、1）20.5106 =39.3N由计算的结果可知 FF驱即气缸提供的理论驱动力大于气缸实际所需的驱动力，因此，伸缩手臂的设计符合设计要求。3.2.3夹持手爪的设计 夹持手爪如下图12的机械设计方式是通过齿轮齿条的运动来控制两个手抓得张开和闭合。通过这种方式可以较快的加紧物体并能安全平稳的使物体到达目的地。本设计要求机械手手爪的最大持重m=2Kg，根据具体的工作要求，选择标准平行开闭型气爪，其结构如图3-1所示。当A口进气B口排气时，气缸活塞杆1伸出，通过杠杆2绕杠杆轴8回转，带动两个手指4通过一组钢球3在导轨5上作向外直线运动，两手指便张开，松开工件。止动块6限制手指张开行程，定位销7保证直线

24、导轨不错位。图3-1平行开闭型气爪结构原理图1-活塞杆 2-杠杆 3-钢球 4-手指 5-导轨 6-止动块 7-定位销 8-杠杆轴对夹持工件进行受力分析如图3-2所示， 2个手指的总夹持力产生的摩擦力2F必须大于夹持工件的重力mg，故应满足 2Fmg即 Fmg/2式中 摩擦系数，本设计的夹持辅助件材料为硬质橡胶，一般令=0.65；由此 Fmg/2=29.8/(20.65)=15.1N 图3-2 夹持工件受力示意图根据计算出的夹持力的大小和表3-1，可选择合适的末端执行器（手爪）的型号：MHZ-10D。表3-13.2.4转盘处旋转电机的选择和参数 电机采用了三相六线直流步进电机如下图13所时，步

25、距角为1.8度。采用此电机可以精确的控制机械手到达指定的位置，提高了机械手的控制精度，其额定电流为1.3安培，额定电压为3.9伏特。图11图12图133.3 机械手初始状态调整在安装好机械手之后，将机械手置于无尘环境下的水平面上，防止手臂旋转过程中造成重心偏移而损坏部件。检验各部件功能之前应检查气管各接头是否连接紧密。电源线是否连接牢固并且开关是否打在“关闭”状态。各接线头是否连接正确且连接牢固，防止连接错误造成短路或烧坏芯片。气管是否都处于气缸同侧，以免当水平臂旋转时因气管缠绕造成无法旋转进而烧坏电机，正确的初始状态如图所示。4 电气部分1.3 4.1电路图：4.1.1主控制板1.4图154

26、.2 控制系统的功能介绍及使用方法：4.1.2 手持盒电路图：（图16）4.2.1主控制板单片机电源口的红色发光二极管为电源指示灯。左侧“总电源开关 S1”为5V电源总开关，右侧“手柄电源开关 S2”是手柄电源开关。“P3 电源输入”为电源接口，“P1 电磁阀接口”，为电磁阀接口，左侧“P2 步进电机驱动器接口”为步进电机控制接口，右侧串口用于单片机程序下载以及单片机与计算机通讯，右下侧USB口用于手柄程序下载和单片机之间的通讯。 J2J6这5个跳线帽设置控制方式，每个跳线帽有两种状态：“PLC”和“C51”，当处于“PLC”状态时，步进电机和电磁阀由PLC控制；当处于“C51”状态时，步进电

27、机和电磁阀由C51单片机控制。JNET112这12组跳线帽用于设置通信模式，分别包括2个跳线帽，当需要把某一组短路帽短路时，必须把这一组的2个短路帽都短路，两者必须处于统一的状态。同时因为通信状态比较多，每次只短路需要的短路帽，其他的必须断开（JNET11和JNET12可以短着），否则会相互影响。图16图17 主控制板通信状态设置表格。主控制板上也有同样的表格。通信主体需要短路的短路帽备注主板与PCJNET3 JNET4 JNET11 也可以主板下载程序主板与手柄JNET1 JNET2 手柄与PCJNET5 JNET6 JNET11 也可以手柄下载程序手柄与PLCJNET7 JNET8 通信主

28、体需要短路的短路帽备注PLC与PCJNET9 JNET10 JNET12 也可以PLC下载程序4.2.2 手柄及其PLC控制(1)手柄组成手柄基本组成有操作界面、电源、数据传输线，内置程序控制板等组成。(2)手柄控制程序上位机手柄的控制有多种方式，可以编写汇编语言，通过汇编语言进行控制，也可通过PLC编程来实现手柄的控制，还可利用vb语言实现控制。本项目设计的内容是一个设计一个利用PLC程序来控制三自由度机械手的 启动、停止、水平伸出及收回，手抓开合、学习及回放、自动演示功能(3)PLC简介PLC最基本、最广泛的应用领域是开关量的控制，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单

29、台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。PLC控制步进电机的脉冲是根据PLC系统写好程序来实现的，即PLC的步进指令，PLC通过程序来实现继电控制，把控制线路全部在PLC里面用指令或梯形图的形式来编写。此机械手用PLC控制时电路转换简单、方便，便于单片机与PLC同步比较学习，适于教学使用。4.2.3手柄通信设置（1）PLC线路的连接电源接24V直流电压，输出端1L+接电源5V，1M接地，为PLC的输出端子提供工作电压。采用高速脉冲输出功能在PLC的高速脉冲输出端口产生高速脉冲，实现高速脉冲输出和精确控制，驱动步进电机控

30、制器转速，取另一输出口作为步进电机的转动方向的控制位，取三个输出口作为电磁阀的控制位。对应图11中左下方的8路接线端子即为PLC驱动机械手用接线口。 当采用PLC控制时应将图11中的短路套放在左侧PLC端。（2）触摸屏与PLC的通信连接如图1所示为PLC通过手柄界面按钮控制机械手。它的基本组成有操作界面、电源、数据传输线，内置程序控制板等组成。通过操作手柄界面实现机械手的各项功能或要求的动作。图18 PLC通过手柄控制机械手用通信电缆将触摸屏和PLC的通信串口连接，连接电源线。运行触摸屏，点击开始界面上的开始按钮，进入操作模式选择界面，模式选择界面有自动演示、手动操作和参数设定三个选项；点击自

31、动演示按钮，进入自动演示界面，点击演示按钮就可进行设定好的机械手动作；点击手动操作按钮，进入手动操作界面，点击开始操作按钮进入等待操作命令状态，然后点击相应的动作按钮控制机械手完成相应的动作；点击参数设定按钮进入步进电机的周期和脉冲的设定界面，在当前值栏，显示当前状态下步进电机接收的脉冲和周期值，在设定值栏，可设定步进电机的周期值和脉冲数。其上位机设计模拟界面如图19所示。（3）可编程文本显示器与PLC的通信连接 在可编程文本显示器和PLC的电源和通信电缆连接完毕后检查电路，确认无误后上电。显示器上电后显示主界面，按下“ENT”键进入模式选择界面，按“”进入自动演示界面，进入自动演示界面后按“

32、ENT”键演示机械手的设定动作，按“ESC”键即可退回模式选择界面，按 “ENT”键进入等待操作命令状态，按“”键进入手动演示界面，按相应的功能键即可完成各气缸的相应动作，“CLR”键为步进电机转到停止按钮，参数设定界面显示当前状态下的脉冲数和周期，还可设定脉冲和周期。图19 模拟触摸屏界面设计软件 图20 PLC通过可编程文本器控制机械手（4）PLC机型选择基本原则 在功能满足要求的前提下，选择最可靠、维护使用最方便及性能价格比最优的机型。通常是：在工艺过程比较固定，环境比较适合的场合，建议选用整体式PLC；其他情况则选用模块式PLC；对于开关量控制及开关量控制为主、带少量模拟量控制工程项目

33、中，一般不考虑其控制速度；而在控制比较复杂，控制要求较高的项目中，可是控制规模来选中档或高档机，主要用于大规模控制。4.2.3步进电机驱动器（1）驱动器产品特点平均电流控制，两相正弦电流驱动输出供电电压可达75VDC，输出电流峰值可达5.04A(均值3.60)，静止时电流自动减半，可驱动4,6,8线两相、四相步进电机，高速光耦隔离信号输入，脉冲响应频率最高可达300，抗高频干扰能力强，输出电流1.20A5.04，输出电流设定方便，细分精度,16, 32, 64, 128, 256, 5, 10, 25, 50, 100, 125, 250 细分；有过压、欠压、过流、相间短路保护功能。图21 步

34、进电机驱动器控制线路连接图（2） 弱电接线信号接口描述名称功能PUL+(+5V)脉冲信号：脉冲控制信号，此时脉冲下降沿有效；PUL-高电平时4-5V，低电平0-0.5V,为了可靠响应，脉冲宽度大于1.5uS。如采用+12V或+24V时需串电阻限流PUL-DIR+(+5V)方向信号：对应电机正反向，为保证电机可靠响应。方向信号应先于脉冲信号至少5uS建立，电机的初始化运行方向与电机的接线有关，互换任一相绕组（如A+、A-交换）可以改变电机初始运行的方向，DIR-高电平时4-5，低电平时0-0.5V。DIR-ENA+(+5V)使能信号：此输入信号用于使能/禁止，高电平使能，低电平时驱动器不能工作。

35、一般情况下可以不接，使之悬空而自动使能ENA-（3）强电接口描述名称功能+V直流电源正极，+18V- +75V间任何值均可，但推荐值+36V - +50VDC左右GND直流电源地A电机A相。A+、A-互调，可更换一次电机运转方向B电机B相。B+、B-互调，可更换一次电机运转方向（4）控制信号时序图为了避免一些误动作和偏差，PUL、DIR和ENA应满足一定要求，如下图所示：注释：（1） t1：ENA（使能信号）应提前DIR至少5uS，确定为高。一般情况下建议ENA+和ENA-悬空（2） t2：DIR至少提前PUL下降沿5uS确定其状态高或低（3） t3: 脉冲宽度至少不小于1.5uS（4） t4

36、：低电平宽度不小于1.5uS（5） 电流、细分拨码开关设定1）电流设定SW1-SW3三位拨码开关用于设定电机运转时电流（动态电流），而SW4拨码开关用于设定静止时电流（静态电流）。工作(动态)电流设定用三位拨码开关一共可设定8个电流级别，参见下表。峰值平均值SW1SW2SW31.20A0.85AONONON1.75A1.25AOFFONON峰值平均值SW1SW2SW32.29A1.63AONOFFON2.84A2.03AONONOFF3.41A2.44AOFFOFFON3.97A2.83AOFFONOFF4.51A3.23AONOFFOFF5.04A3.60AOFFOFFOFF停止（静态）电流

37、设定静态电流可用第4位开关设定，OFF表示静态电流设为动态电流的一半左右（60%），ON表示静态电流与动态电流相同。一般用途中应将SW4设成OFF，使得马达和驱动器的发热减少，可靠性提高。脉冲串停止后续0.2秒左右电流自动减至设定值的60%，发热量理论上减至36%（发热与电流平方成正比）。2）细分设定细分精度有SW5-SW8四位拨码开关设定。步数/圈（1.8/整步）SW5SW6SW7SW8400OFFONONON800ONOFFONON1600OFFOFFONON3200ONONOFFON6400OFFONOFFON12800ONOFFOFFON25600OFFOFFOFFON1000ONON

38、ONOFF2000OFFONONOFF4000ONOFFONOFF5000OFFOFFONOFF8000ONONOFFOFF10000OFFONOFFOFF20000ONOFFOFFOFF25000OFFOFFOFFOFF4.2.4电磁阀使用简介三个二位五通电磁阀由一个汇流板连在一起，由三个三极管控制其打开的方向，进而控制通气方向。 二位五通电磁阀是用来控制流体的自动化基础元件，属于执行器；并不限于液压，气动。电磁阀用于控制液体流动方向，工厂的机械装置一般都由液压缸控制，所以就会用到电磁阀，这里所用电磁阀用来控制气体流动。 电磁阀的工作原理，电磁阀里有密闭的腔，在的不同位置开有通孔，每个孔都通

39、向不同的油管，腔中间是阀，两面是两块电磁铁，哪面的磁铁线圈通电阀体就会被吸引到哪边，通过控制阀体的移动来档住或漏出不同的排油的孔，而进油孔是常开的，液压油就会进入不同的排油管，然后通过油的压力来推动油缸的活塞，活塞又带动活塞杆，活塞杆带动机械装置运动。这样通过控制电磁铁的电流就控制了机械运动。 两位五通电磁阀具有1个进气孔(接进气气源)、1个正动作出气孔和1个反动作出气孔(分别提供给目标设备的一正一反动作的气源)、1个正动作排气孔和1个反动作排气孔(安装消声器)。对于小型自动控制设备，气管一般选用812mm的工业胶气管。电磁阀一般选用日本SMC(高档一点，不过是小日本的产品)、台湾亚德客(实惠，质量也不错)或其它国产品牌等等。在电气上来说，两位三通电磁阀一般为单电控(即单线圈)，两位五通电磁阀一般为双电控(即双线圈)。线圈电压等级一般采用DC24V、AC220V等。两位三通电磁阀分为常闭型和常开型两种，常闭型指线圈没通电时气路是断的，常开型指线圈没通电时气路是通的。常闭型两位三通电磁阀动作原理：给线圈通电，气路接通，线圈一旦断电，气路就会断开，这相当于“点动”。常开型两位三通单电控电磁阀动作原理：给线圈通电，气路断开，线圈一旦断电，气路就会接通，这也是“点动”。两位五通双电控电磁阀动作