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附录 C 器件清单 . 42
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1 引言
1.1 背景介绍
气动控制技术是以空气压缩机为动力源，以压缩空气为工作介质进行能量传递的技术。 人们利用空气的能量完成各种工作的历史可以追溯很远，但是到 20 世纪中期气动技术才开始
应用于机械化和自动化，进入 20 世纪 70 年代，随着工业机械化和自动化技术的发展，气动 技术越来越广泛地应用于各个领域。如汽车制造、半导体制造、医用研磨机、食品包装、微 电子行业等。气动技术相比液压传动动作更迅速、工作介质易获取、管道中压力损失小以及 结构简单等优点，缺点是输出推力较小[1]。目前，气动技术的发展趋向于保护环境、提高产 品的性能、降低成本。论文网
1.2 气动输送系统研究现状
1.3 控制器概述
工业上的输送机械，多为由 PLC 控制的气动输送机械手，通过对气缸的动作控制实现机 械手的输送动作。PLC 控制可靠性高，抗干扰能力强；PLC 用存储逻辑代替接线逻辑，大大 减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易 起来，更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程，很适合多品种、小批量的生产场 合[3]。PLC 是以微处理器为基础，应用于控制开关量为主的逻辑控制、机电运动与过程，程 序用程序功能图来描述，直观简洁。
除了采用 PLC 来控制，在实验中，还可以采用单片机作为控制器，与 PLC 控制器相比， 单片机接口的输入、输出和接口功能都更加灵活，设计也可以做到更复杂的系统，优点是单 片机成本低廉，控制器体积小，还能与上位机连接在线编程。
单片机与 PLC 的区别还是很大的，单片机只是一个微控制器，其它控制元件需要用户选 择并连接，然后单片机的所有程序都是用户编写。在指令执行读取方面， PLC 是周期扫描式 从第一条指令按照顺序依次读取全部开关量的输入，根据前后两个扫描周期同意输入点状态 的变化判断是否有上升沿出现，这种方法会使扫描周期变得很长，容易导致监控定时超时错 误，在程序比较大的情况下，容易延时而跳过程序语句或者造成混乱；而单片机是用跳转指 令等待某个信号上升沿的出现，严格按照设定好的逻辑结构执行[4]。
综合优缺点，为了控制系统有更高的自定义性，更好的可编程性，该控制实验系统采用 单片机控制。
1.4 本文主要研究内容
气动系统替代了人类劳动，气动系统反应迅速的特点又使输送过程不至于减缓速度，因 而工业上广泛使用机械手提高效率，降低成本。如果用机械手比喻为人手，那么控制器就好 比人脑，负责控制、监视整个输送过程，电气回路就可以视为人的神经网络，遍布全身传达 信号。控制器作为“总指挥”的重要性不言而喻，以单片机为核心的“总指挥”是本文设计的主 体。本文主要研究的内容:
明确输送实验系统的功能要求后，根据已有的输送实验平台的机构模型，选择合理的气 动执行元件，并且设计让执行元件实现预定的动作的气动回路图，选择合适的电气控制元件， 如电磁阀、磁性开关等，分析元件的电气特性，确定电气控制元件与气缸的连接方式，为控 制器设计作前提。文献综述
电气控制元件确定之后，就确定了整个系统的输出控制量和反馈量，选择合适单片机及 其它元件进行硬件电路设计，除了与电气系统相连的输入输出之外，还应有单片机上的上位 机，以及与上位机数据通信，实现上位机远程控制的功能。
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