西门子模块6ES7222-1EF22-0XA0质量保障

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   选用开孔较大的丝网，即低目数的丝网，可以获得较厚的介质沉积量。但这会降低印刷的清晰度。选用较细的，即高目数的网版印刷的图像比较清晰，但会降低油墨的沉积厚度。

    聚酯丝网具有较好的回弹力，但它的清晰度和套位精度不如不锈钢丝网。故不锈钢丝网最好在油墨粘性较高、要求附着层较厚时使用。不过，不锈钢丝网的回弹力又不如聚酯丝网好。 

    丝网印刷的应用范围受到其能够印刷的线条最细度的限制。这一限制与网丝的细度有关。

    最细的丝线直径在0.030mm左右，当使用195～120目/cm的丝网时，制作出70～80μm厚的连续性线条是完全可能的。当然这还与原稿质量、制作人员技术水平、网版精确度、网框类型和网版张力等有关。 

    近年来，在制作化学腐蚀不锈钢网，铜罩等方面有了进一步的发展，为印刷介质营造了一个很好的环境，使印刷具有高度的精确性和复现性。

    3．感光胶—种类和涂布的厚度都是很关键的因素，高解像力的感光胶用于精细层次和高修边位力的印刷。超粘性的感光胶有助于提高油墨的附着厚度。对于大面积的附着较厚的印刷，则选用较粗的丝网，即低目数的丝网。

    4．模版—要获得好的网版质量，首先要有好的原稿。所幸的是手工制作原稿所产生的缺陷正在通过采用数字化原稿和成像而。

    网印设备

    用于电子行业的丝网印刷机通常都是平面的，在设计上需要能够多程式调节或通过ＰＬＣ编程控制，以适应各种不同的印刷应用。

    传统的印刷周期—装印刷工件→印刷→回墨→取下工件。在印刷结束时，网版上已覆好墨，准备下一次印刷。而UV油墨的印刷周期—

    装印刷工件→回墨→印刷→取下工件，印刷结束后网版上没有油墨。这是因为UV油墨所含的颗粒物比传统油墨所含颗粒物要细得多，所以，要是一个印刷周期结束后网版上有油墨，则油墨会在第二次印刷之前通过网孔渗过网版造成油墨层太厚，最终导致UV固化不彻底。UV油墨的性质意味着机器可以通过程序设置，能够在两个方向上印刷。

    焊浆的印刷采用住复式印刷头，回墨在刮墨后面运行。回墨将焊浆铲起，到印刷终点时回墨抬起，并将铲起的焊浆带凹到印刷起始点，准备下一次印刷。刮墨的类型也很重要，因为焊浆需要“滚”过网版，所以为了获得理想的效果，最好选用菱形断面的刮墨。也可使用复合型的刮墨，其具有不同的柔性，以便变换印刷的角度。

    保护层的印刷可以在两个方向上进行，首先，因为定位不那么重要了。其次，两次刮涂可以增加涂层厚度，进而获得更好的保护作用。

    虽然用于电子行业的多数都是平面网印刷机，但已经有辊筒网印机的应用了，这体现了机器生产厂家的创造性。主要在医药、航空、汽车和工业使用的圆筒形产品周围印刷导电线路，以达到加热或导航的目的。有时必须设计一个特殊形状承印物的模具，然后根据模具的形状制造出相应的机器。电子工业是一个变化较快的行业，不断地给工业网印者们带来各种新的挑战。似乎是，采用丝网印刷工艺，一个方案产生，就要求技术变革和进一步创新。不过，这会不断提高本领域的技术水平。

    尽管电子行业里的多数丝网印刷都看不见，但对我们的日常生活却有着极为重要的影响。这一事实并不一定会被大多数的公众所接受，或被传统丝网印刷界的多数所承认。

传统的丝网印刷主要是印制一些看得见的产品，如Ｔ恤衫，零售摊点广告牌等。然而，丝网印刷还有不少“看不见”的应用，这些应用在丝网印刷中较为独特。在工业市场上，人们习惯将“印刷”看作是“涂布”，即将一种特殊的介质涂布到产品上，以：>>自动化设备 自由化空间

    产生密封或连结；
    改善或保护物体表面；
    导电。

    丝网印刷工艺广泛地应用于电子行业，尤其是印制线路板生产厂用来印刷：

    导电线路；
    抗蚀剂；
    电镀和阻焊剂；
    绝缘介质；
    胶粘剂。

    丝网印刷在电子工业的发展中，尤其在印制线路板方面，发挥着极为重要的作用。随着电阻的出现，制造商要减少线路板生产中的手工操作，于是转到丝网印刷。将防酸层涂布到铜板上，然后通过腐蚀，在线路板上出现线条和沟槽，最后通过人工填补阻焊材料。

    另一个发展是流程焊接工艺。各线路元件以及导线通过手工置于线路板上，导线端子穿在事先钻好的限位孔中，然后用轨道将其送入流程焊接机。在此，各导线端子将会被涂上焊料。工业上又开发了表面涂装工艺，其中就涉及到通过丝网印刷，将焊料混和物印到线路板相应的区域，由机械手将集成电路块插在这些区域。焊膏熔化后即可形成电路联接。

    对各种电子线路板微小化需求的增长使丝网印刷的应用受到局限。一些部件线条宽度已由微波来检测，比电磁波的可见光部分还小。不过，丝网印刷已在其有限的范围内得到了成功的应用，而且，在电子行业中还有另外一些应用。

    最成功的应用之一是等离子显示屏的制造。显示屏由几片平面玻璃组成，靠外层的两片玻璃在内面印有一系列的导电电路、绝缘电路以及绝缘体。而内层的玻璃颜色为黑色，有几千个通过化学腐蚀得到的小孔，这些小孔都涂上了磷光色材料。

    三片玻璃之间充满氩蒸气，结合为一体，在真空条件下形成平面电视屏幕的主体。这一技术发明于七十年代初，现在已广泛应用于大尺寸的平面彩电。

    在电子行业里，丝网印刷还有一些比较明显的应用，如使用普通网印油墨印刷电视

    录像机的控制面板、仪器操作面板、产品标识等。在汽车行业里，采用荧光油墨印制夜光显示盘；在航空业里，用导电油墨印刷飞机仪表盘中的导电条，电流流过可以照亮仪表盘。

    这些网印工艺的应用，—方面体现了技术人员广阔的视野，另一方面也说明了工业网印设备供应商所应具备的知识。仅电子行业就有许多采用网印可以解决的工艺技术问题。与其它工业应用一样，丝网印刷工艺需要网版与机器设备的完好结合，才能将多种可印刷的介质涂布到不同的承印材料上。

    网版制作

    丝网版在网印中尤为重要，要求必须适合印刷材料、底材、图案、介质以及工作环境，以保证印刷成品的质量。丝网版的几大因素可以归纳如下。

    1．网框—要求网框必须牢固、结实、绝对平整，能够支撑高张力的丝网。经实践表明，对于电子行业的应用，木质网框不够牢固，故当前基本都采用铝质网框。

    2．网布—网布的选择特别关键，要求：

    丝线的直径不超过所印最细线条宽度的三分之一。

    丝网的开孔至少为介质中颗粒尺寸的2.5倍，以保证印刷介质的良好通透性和附着均匀性

为适应工业环境使用，与一般控制装置相比较，PLC机有以下特点：

1. 可靠性高，抗干扰能力强

    工业生产对控制设备的可靠性要求：

①平均故障间隔时间长

②故障修复时间（平均修复时间）短

任何电子设备产生的故障，通常为两种：

     ①偶发性故障。由于外界恶劣环境如电磁干扰、超高温、超低温、过电压、欠电压、振动等引起的故障。这类故障，只要不引起系统部件的损坏，一旦环境条件恢复正常，系统也随之恢复正常。但对PLC而言，受外界影响后，内部存储的信息可能被破坏。

     ②永久性故障。由于元器件不可恢复的破坏而引起的故障。

如果能限制偶发性故障的发生条件，如果能使PLC在恶劣环境中不受影响或能把影响的后果限制在最小范围，使PLC在恶劣条件消失后自动恢复正常，这样就能提高平均故障间隔时间；如果能在PLC上增加一些诊断措施和适当的保护手段，在永久性故障出现时，能很快查出故障发生点，并将故障限制在局部，就能降低PLC的平均修复时间。为此，各PLC的生产厂商在硬件和软件方面采取了多种措施，使PLC除了本身具有较强的自诊断能力，能及时给出出错信息，停止运行等待修复外，还使PLC具有了很强的抗干扰能力。

 

·硬件措施：

主要模块均采用大规模或超大规模集成电路，大量开关动作由无触点的电子存储器完成，I/O系统设计有完善的通道保护和信号调理电路。

①    屏蔽——对电源变压器、CPU、编程器等主要部件，采用导电、导磁良好的材料进行屏蔽，以防外界干扰。

②    滤波——对供电系统及输入线路采用多种形式的滤波，如LC或π型滤波网络，以或抑制高频干扰，也削弱了各种模块之间的相互影响。

③    电源调整与保护——对微处理器这个核心部件所需的+5V电源，采用多级滤波，并用集成电压调整器进行调整，以适应交流电网的波动和过电压、欠电压的影响。

④    隔离——在微处理器与I/O电路之间，采用光电隔离措施，有效地隔离I/O接口与CPU之间电的联系，减少故障和误动作；各I/O口之间亦彼此隔离。

⑤    采用模块式结构——这种结构有助于在故障情况下短时修复。一旦查出某一模块出现故障，能迅速更换，使系统恢复正常工作；同时也有助于加快查找故障原因。

·软件措施：

    有极强的自检及保护功能。

①故障检测——软件定期地检测外界环境，如掉电、欠电压、锂电池电压过低及强干扰信号等。以便及时进行处理。

②信息保护与恢复——当偶发性故障条件出现时，不破坏PLC内部的信息。一旦故障条件消失，就可恢复正常，继续原来的程序工作。所以，PLC在检测到故障条件时，立即把现状态存入存储器，软件配合对存储器进行封闭，禁止对存储器的任何操作，以防存储信息被冲掉。

③设置警戒时钟WDT（）——如果程序每循环执行时间超过了WDT规定的时间，预示了程序进入死循环，立即报警。

④加强对程序的检查和校验——一旦程序有错，立即报警，并停止执行。

⑤对程序及动态数据进行电池后备——停电后，利用后备电池供电，有关状态及信息就不会丢失。

    PLC的出厂试验项目中，有一项就是抗干扰试验。它要求能承受幅值为1000V，上升时间1nS，脉冲宽度为1μS的干扰脉冲。一般，平均故障间隔时间可达几十万～上千万小时；制成系统亦可达4～5万小时甚至更长时间。

2 .通用性强，控制程序可变，使用方便

PLC品种齐全的各种硬件装置，可以组成能满足各种要求的控制系统，用户不必自己再设计和制作硬件装置。用户在硬件确定以后，在生产工艺流程改变或生产设备更新的情况下，不必改变PLC的硬设备，只需改编程序就可以满足要求。因此，PLC除应用于单机控制外，在工厂自动化中也被大量采用。

3.功能强，适应面广

现代PLC不仅有逻辑运算、计时、计数、顺序控制等功能，还具有数字和模拟量的输入输出、功率驱动、通信、人机对话、自检、记录显示等功能。既可控制一台生产机械、一条生产线，又可控制一个生产过程。

4.编程简单，容易掌握

目前，大多数PLC仍采用继电控制形式的“梯形图编程方式”。既继承了传统控制线路的清晰直观，又考虑到大多数工厂企业电气技术人员的读图习惯及编程水平，所以非常容易接受和掌握。梯形图语言的编程元件的符号和表达方式与继电器控制电路原理图相当接近。通过阅读PLC的用户手册或短期培训，电气技术人员和技术工很快就能学会用梯形图编制控制程序。同时还提供了功能图、语句表等编程语言。

PLC在执行梯形图程序时，用解释程序将它翻译成汇编语言然后执行（PLC内部增加了解释程序）。与直接执行汇编语言编写的用户程序相比，执行梯形图程序的时间要长一些，但对于大多数机电控制设备来说，是微不足道的，完全可以满足控制要求。

5.减少了控制系统的设计及施工的工作量

由于PLC采用了软件来取代继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，控制柜的设计安装接线工作量大为减少。同时，PLC的用户程序可以在实验室模拟调试，更减少了现场的调试工作量。并且，由于PLC的低故障率及很强的监视功能，模块化等等，使维修也极为方便。

6.体积小、重量轻、功耗低、维护方便

PLC是将微电子技术应用于工业设备的产品，其结构紧凑，坚固，体积小，重量轻，功耗低。并且由于PLC的强抗干扰能力，易于装入设备内部，是实现机电一体化的理想控制设备。以三菱公司的F1-40M型PLC为例：其外型尺寸仅为305×110×110mm，重量2.3kg，功耗小于25VA；而且具有很好的抗振、适应环境温、湿度变化的能力。现在三菱公司又有FX系列PLC，与其超小型品种F1系列相比：面积为47%,体积为36%，在系统的配置上既固定又灵活，输入输出可达24～128点。

四轴联动简易机械手Omron PLC控制系统 


   随着社会生产不断进步和人们生活节奏不断加快，人们对生产效率也不断提出新要求。由于微电子技术和计算软、硬件技术的迅猛发展和现代控制理论的不断完善，使机械手技术快速发展，其中气动机械手系统由于其介质来源简便以及不污染环境、组件价格低廉、维修方便和系统等特点，已渗透到工业领域的各个部门，在工业发展中占有重要地位。本文讲述的气动机械手有气控机械手、XY轴丝杠组、转盘机构、旋转基座等机械部分组成。主要作用是完成机械部件的搬运工作，能放置在各种不同的生产线或物流流水线中，使零件搬运、货物运输更快捷、便利。

一、四轴联动简易机械手的结构及动作过程

机械手结构如下图1所示，有气控机械手(1)、XY轴丝杠组(2)、转盘机构(3)、旋转基座(4)等组成。

 



其运动控制方式为：(1)由伺服电机驱动可旋转角度为360°的气控机械手(有光电传感器确定起始0点)；(2)由步进电机驱动丝杠组件使机械手沿X、Y轴移动(有x、y轴限位开关)；(3)可回旋360°的转盘机构能带动机械手及丝杠组自由旋转(其电气拖动部分由直流电动机、光电编码器、接近开关等组成)；(4)旋转基座主要支撑以上3部分；(5)气控机械手的张合由气压控制(充气时机械手抓紧，放气时机械手松开)。

其工作过程为：当货物到达时，机械手系统开始动作；步进电机控制开始向下运动，同时另一路步进电机控制横轴开始向前运动；伺服电机驱动机械手旋转到达正好抓取货物的方位处，然后充气，机械手夹住货物。

步进电机驱动纵轴上升，另一个步进电机驱动横轴开始向前走；转盘直流电机转动使机械手整体运动，转到货物接收处；步进电机再次驱动纵轴下降，到达指定位置后，气阀放气，机械手松开货物；系统回位准备下一次动作。

二、控制器件选型

为达到精确控制的目的，根据市场情况，对各种关键器件选型如下：

1.步进电机及其驱动器

机械手纵轴(Y轴)和横轴(X轴)选用的是北京四通电机技术有限公司的42BYG250C型两相混合式步进电机，步距角为0.9°/1.8°，电流1.5A。M1是横轴电机，带动机械手机构伸、缩；M2是纵轴电机，带动机械手机构上升、下降。所选用的步进电机驱动器是SH-20403型，该驱动器采用10～40V直流供电，H桥双极恒相电流驱动，最大3A的8种输出电流可选，最大64细分的7种细分模式可选，输入信号光电隔离，标准单脉冲接口，有脱机保持功能，半密闭式机壳可适应更恶劣的工况环境，提供节能的自动半电流方式。驱动器内部的开关电源设计，保证了驱动器可适应较宽的电压范围，用户可根据各自情况在10～40VDC之间选择。一般来说较高的额定电源电压有利于提高电机的高速力矩，但却会加大驱动器的损耗和温升。本驱动器最大输出电流值为3A/相(峰值)，通过驱动器面板上六位拨码开关的第5、6、7三位可组合出8种状态，对应8种输出电流，从0.9A到3A以配合不同的电机使用。本驱动器可提供整步、改善半步、4细分、8细分、16细分、32细分和64细分7种运行模式，利用驱动器面板上六位拨码开关的第1、2、3三位可组合出不同的状态。

2.伺服电机及其驱动器

机械手的旋转动作采用松下伺服电机A系列小惯量MSMA5AZA1G，其额定输出50W、100/200V共用，旋转编码器规格为增量式(脉冲数2500p/r、分辨率10000p/r、引出线11线)；有油封，无制动器，轴采用键槽连接。该电机采用松下公司独特算法，使速度频率响应提高2倍，达到500Hz；定位超调整定时间缩短为以往松下伺服电机产品V系列的1/4。具有共振抑制功能、控制功能、全闭环控制功能，可弥补机械的刚性不足，从而实现高速定位，也可通过外接高精度的光栅尺，构成全闭环控制，进一步提高系统精度。具有常规自动增益调整和实时自动增益调整两种自动增益调整方式，还配有RS-485、RS-232C通信口，使上位控制器可同时控制多达16个轴。伺服电机驱动器为A系列MSDA5A3A1A，适用于小惯量电动机。

3.直流电机

可回旋360°的转盘机构有直流无刷电机带动，系统选用的是北京和时利公司生产的57BL1010H1无刷直流电机，其调速范围宽、低速力矩大、运行平稳、低噪音、效。无刷直流电机驱动器使用北京和时利公司生产的BL-0408驱动器，其采用24～48V直流供电，有起停及转向控制、过流、过压及堵转保护，且有故障报警输出、外部模拟量调速、制动快速停机等特点。

4.旋转编码器

在可回旋360°的转盘机构上，安装有OMRON公司生产的E6A2增量型旋转编码器，编码器将信号传给PLC，实现转盘机构的精确定位。

5. PLC的选型

根据系统的设计要求，选用OMRON公司生产的CPM2A小型机。CPM2A在一个小巧的单元内综合有各种性能，包括同步脉冲控制、中断输入、脉冲输出、模拟量设定和时钟功能等。CPM2A的CPU单元又是一个独立单元，能处理广泛的机械控制应用问题，所以它是在设备内用作内装控制单元的理想产品。完整的通信功能保证了与个人计算机、其它OMRON PC和OMRON可编程终端的通信。这些通信能力使四轴联动简易机械手能方便的融合到工业控制系统中。

三、软件编程

1.软件流程图

流程图是PLC程序设计的基础。只有设计出流程图，才可能顺利而便捷地编写出梯形图并写出语句表，最终完成程序的设计。所以写出流程图非常关键也是程序设计首先要做的任务。依据四轴联动简易机械手的控制要求，绘制流程图如图2所示。



2.程序部分

由于论文篇幅有限，这里只列出了开始两段程序，供读者参阅，见图3。



四、结束语

四轴联动简易机械手的各个动作和状态都由PLC控制，不仅能满足机械手的手动、半自动、自动等操作方式所需的大量按扭、开关、位置检测点的要求，更可通过接口元器件与计算机组成PLC工业局域网，实现网络通信与网络控制。使四轴联动简易机械手能方便地嵌入到工业生产流水线中。

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