第一篇：水切割的原理及應用
水切割的原理及應用
科目：先進制造系統(tǒng)導論
專業(yè)：機械設計制造及其自動化
學號：110606423
姓名：XXX
水切割的原理及應用
摘要：
水切割也稱水射流切割或水刀切割。高壓水射流切割是一種特殊的加工方法。它利用增壓器將水加壓，達到10MPa一400MPa甚至更高的壓力。水獲得壓力能，再從細小的噴嘴噴射而出，將壓力能轉換為動能，從而形成高速射流。切割正是利用這種高速射流的動能對工件的沖擊破壞作用，達到切斷、成形的目的。
高壓水射流既不同于傳統(tǒng)加工的銑、刨、磨、削，也有別于一般的剪切和沖裁。它屬于高能切割。高壓水射流切割就是把高壓水射流的動能作為切割能，對材料進行沖蝕和擠壓、破壞，以達到切割的目的的一種新工藝。它最大特點是非熱源的高能量射流束加工，切割過程中無熱產生，故可以切割所有的金屬和非金屬材料，特別是各種熱切割方法難以切割的材料。具有：切口快、切口平整、無塵埃、無熱變形、無污染、減少材料浪費等特點。可切割：鈦合金、銅板、鋼板、鋁板、鑄鐵、花崗巖、大理石、瓷磚、化纖、木材、布匹、紙張、皮革、塑料等材料。已應用于航空、軍工、石材、建筑、裝潢等精加工領域。
關鍵詞：水刀，超高壓，高能量，安全，成本低，無污染，高速度，精加工。
水在人們的概念里往往是“柔”、“軟”的代表，然而自古就有水滴石穿之說。以柔克剛水滴石穿給水賦予了新的定義，如今利用柔軟的水也能夠進行切割物體了，不論是純鋼的鋼板還是堅硬的石頭，在水刀面前變得輕而易舉。
高壓水射流加工技術正是利用與水滴石穿相同的原理，把動量加大，縮短時間，達到斷石、斷鐵、切割的目的。人們在很早的時間就開始利用很高壓力的水進行材料的加工和切割。1870年前后，美國在加利福尼亞的金礦中用增壓后的水流開采礦石，俄國人也曾用水采煤。在上世紀60年代，密蘇里大學林業(yè)系的諾曼·弗朗茲教授發(fā)明了高壓水射流的切割實驗裝置。該裝置的核心是一個單缸增壓器，壓力可以達到344.7MPa(s000opsi)，用這樣的高壓水可以來切割木材。這一裝置引起包括著名的依格所爾公司在內的許多壓力設備制造商和研究單位的興趣。
1971年第一臺商用水切割試驗機在杰克遜的阿爾頓紙品公司投入應用，用于切割層壓紙 管，并且可以在紙管上切出各種形狀。高壓水切割技術的真正的商品化應用是上世紀80年代初洛克韋爾飛機公司用水切割機來切割BI轟炸機的欽合金零件，可以節(jié)約成本50%。目前許多國外的公司用高壓水切割各種材料，甚至用于軍艦制造。
普通的加工方式即利用硬度較強的金屬制作刀具，在主軸的高速轉動下帶動刀具進行切割多余材料來達到加工目的，然而由于，這種方式是用硬的材料來切軟的材料，那么較硬的材料采用這種方式就會比較難加工，況且加工過程中，產
生大量的熱量，經常會導致工件的熱變形，影響加工精度，直接接觸切割也容易導致刀具的磨損，使刀具使用壽命降低，在加工過程中的冷卻液也會造成加工質量的不穩(wěn)定，增加相應制造成本，造成環(huán)境污染。
高壓水射流足以水為工作介質，通過增壓設備和特定形狀的噴嘴產生高速射流束，具有極高的能級密度。一些新型射流如脈沖射流、空化射流和磨料射流的相繼出現(xiàn)，大大提高了其切割、剝離、破碎能力，更進一步拓寬了水射流技術的應用范圍，可用于清洗、清理、切割、注水鉆孔、噴霧、破碎、研磨等作業(yè)，具有清潔、無熱效應、能量集中、易于控制、效率高、成本低、操作安全方便等特點，超高壓水刀的基本技術既簡單又極為復雜。當水被加壓至很高的壓力并且從特制的噴嘴小開孔(其直徑為0.1mm至0.5mm)通過時, 可產生一道每秒達近千公尺(約音速的三倍)的水箭，此高速水箭可切割各種軟質材料包括食品, 紙張, 紙尿片, 橡膠及泡棉，此種切割被稱為純水切割。而當少量的砂如石榴砂被加入水射流中與其混合時, 所產生之加砂水射流, 實際上可切割任何硬質材料包括金屬, 復合材料, 石材及玻璃.超高壓水刀也可使用于各種不同的工業(yè)表面處理應用如船身清洗及汽車噴漆設備清洗.水射流切割機包括四個基本組成部分:壓力發(fā)生裝置提供切割動能，如:高強度的加壓泵、蓄能器:水供給裝置，如過濾器、輸送管線;切割裝置，如:控制閥門、噴嘴等;回收裝置等。有的還具備精確控制裝置;磨料供給裝置等。
水射流技術特點
較之激光、等離子、線切割等傳統(tǒng)的切割方式，水射流切割技術確實有其獨特、顯著的優(yōu)勢：
1.切割品質優(yōu)異：水射流是一種冷加工方式，‘水刀’不磨損且半徑很小，能加工具有銳邊輪廓的小圓弧。加工本身無熱量產生且加工力小，加工表面不會出現(xiàn)熱影響區(qū)，自然切口處材料的組織結構不會發(fā)生變化，也幾乎不存在熱和機械的應力與應變，無需二次加工，無裂縫、無毛邊、無浮渣，因此其切割品質優(yōu)良。
2.幾乎沒有材料和厚度的限制：無論是金屬類如普通鋼板、不銹鋼、銅、鈦、鋁合金等，或是非金屬類如石材、陶瓷、玻璃、橡塑、紙張及復合材料，皆可適用。
3.節(jié)省成本：水切割所產生橫向及縱向的作用力極小，不會產生熱效應或變形或細微的裂縫，不需二次加工，既可鉆孔亦可切割，降低了切割時間及制造成本。
4.清潔環(huán)保無污染：在切割過程中不會產生弧光、灰塵及有毒氣體。操作環(huán)境整潔，符合嚴格的環(huán)保要求。
5.便于實現(xiàn)一機多能和自動化、數(shù)控化：高壓水射流是全方位點切割器，無碩萬孔，可以在任意點切割，切出任何復雜的形狀。因此對程序化和數(shù)控操作十分便利。另外采用CAM或CAD控制加工，可以達到高精度，重復加工能力強。6.優(yōu)化材料的利用率。由于射流切口小、切割可以精確控制，因此樣板可以嵌套或者相切排列，充分利用每一塊材料，減少廢料。
7.加工能力強，可以加工不同材質的工件;硬質材料的加工厚度達6’‘;可以加工某些難以用傳統(tǒng)加工方法切割的材料。
水刀的分類
兩種水刀是指純水水刀和加砂水刀。純水水刀是最早的水切割方法.第一次商
業(yè)應用始于二十世紀七十年代中期，用于切割瓦楞紙板。純水水刀最大的應用是切割拋棄式尿布、棉紙和汽車內飾件。對于棉紙和拋棄式尿布，與其它技術相比，水刀技術在材料上留下的水分最少。
純水水刀的特點
非常細的水流（常見直徑范圍：0.004至0.010英寸）非常詳細的幾何形狀 非常少的材料切割損失，切割時不產生熱量，切割厚度可以很大也可切得很薄，切割速度快，能夠切割軟、輕質材料（例如厚達 24"的纖維玻璃絕緣材料），極小的切削力，夾具簡單，每天 24 小時的連續(xù)運行。
加砂水刀與純水水刀只有幾點不同。在純水水刀中，由超音速水流侵蝕材料。在加砂水刀中，由水射流加速砂料顆粒，然后由這些顆粒（而非水）侵蝕材料。加砂水刀的能力比純水水刀強大成百上千倍。純水水刀和加砂水刀都有其用武之地。純水水刀可切割軟質材料，而加砂水刀則切割硬質材料，如鋼材、石材、復合材料和陶瓷。使用標準參數(shù)的加砂水刀能夠切割硬度等于（甚至稍稍超過）氧化鋁陶瓷（常常稱作礬土，AD 99.9）的材料。我們將在下面介紹加砂水刀的特點，以及加砂水刀切割刀頭的工作方式。
加砂水刀的特點
水流細（直徑 0.020 到 0.050 英寸），可切割非常復雜的幾何形狀，薄材料切割10 英寸厚度切割，堆積切割，材料切割損失非常少，夾具簡單，切割力?。ㄇ懈顣r低于1磅），對幾乎所有加砂水刀作業(yè)都只需設置一次，可方便地從單切割刀頭切換到多切割刀頭，可快捷地從純水水刀切換為加砂水刀，減少了輔助操作，毛刺很少或無毛刺。
水切割的不足之處
1、高硬度的材料，諸如鋼、金屬陶瓷、高強度復合材料、堅硬的巖石純水射流不能切割;而磨料水射流存在噴嘴磨損和切割成本大的問題。
2、高壓水射流的設備成本比其他切割方法高。
3、在一些應用中，與激光切割、等離子弧切割、線電極電火花切割等方法比較，存在進給速率低、加工精度差等不足。
4、在切割過程中，影響切割質量的參數(shù)多，條件復雜，有時切割導致斷面分層和條紋。
水切割的發(fā)展
目前從事水射流加工技術研究和應用的國家己超過四十個:主要有美國、俄羅斯、日本、德國、瑞士、英國、法國、加拿大、澳大利亞、印度、韓國、新加坡等國。我國高壓水射流技術的研究和應用，通過幾年來的發(fā)展，取得了許多令人矚目的成績。
國內的大連理工大學、石油大學、中國礦業(yè)大學、南京理工大學等幾所大學和機械部濟南鑄造鍛壓機械研究所、機械部通用機械研究所、航空工藝研究所等研究機構，先后開展了水射流加工技術的研究。通過全國性學術交流和許多學者的努力，我國的水射流理論水平也不斷提高。
我國的水射流技術起步于上世紀50年代，主要用于采礦業(yè)。到1980年以后，開始引進超高壓水射流設備，進行仿制和自主的研究開發(fā)，用于航空復合材料的切割。同時，在船舶工業(yè)，水射流主要用于清洗、除銹。1993年我國正式推出第一臺國產高壓(最大壓力392MPa)磨料水射流切割設備。自上世紀90年代開始，我國的高壓水射流設備發(fā)展很快，從小功率到大功率、從單機到成套設備、從高壓到超高壓，從通用設備到專用設備，新產品不斷開發(fā)，促進了高壓水射流技術在國內的應用。
水射流技術的應用范圍和領域十分廣泛。一般包括工業(yè)切割、挖掘、開采和鉆探、巖石切割和掘進、表面清洗、材料破碎等。
水射流技術在切割方面的應用
水射流應用于造紙業(yè)、橡膠業(yè)，而加砂水刀則可應用于石材業(yè)、陶瓷業(yè)、航空航天業(yè)、汽車制造業(yè)、金屬加工業(yè)。尤其值得一提的汽車制造業(yè)，隨著近幾年中國汽車業(yè)的迅猛發(fā)展，國內外各大汽車生產廠商產值的擴大，車型的不斷更新，生產周期的縮短，對配套的汽車內飾件（如汽車地毯、儀表板、頂蓬等）廠家來說，早期手工加工汽車內飾件的切邊及打孔的方法、由于效率低下、產品精度差、勞動強度大，顯然已不能滿足當前汽車業(yè)發(fā)展的需求。此時，與機器人相結合的的水射流設備脫穎而出。高壓水管以螺旋形繞在機器人手臂上，利用機器人手臂和手腕可使水射流頭的噴嘴快速沿直線或弧線運行，達到3維加工內飾件的目的。
水射流技術在工業(yè)清洗方面的應用
水射流技術可應用于汽車業(yè)噴漆房清洗、石化業(yè)熱交換器內外管清洗、飛機跑道的橡膠清洗、工業(yè)上除銹防蝕工程表面處理、航天工業(yè)引擎零件清洗、核能發(fā)電廠清除輻射污染等。近幾年，國外已有公司通過超高壓技術，將其應用于食品殺毒達到食品保鮮的目的，并成功打入食品保鮮行業(yè)（如美國著名的HEMELL公司已使用超高壓設備進行食品保鮮），取得了良好的口碑。水射流可用來清洗汽車、高層建筑物、飛機場跑道、化工廠換熱器等，近年來這類業(yè)務發(fā)展迅速。各種清洗機和清洗設施相繼問世，并大量投放市場，各種清洗公司和服務公司也相繼成立，為用戶提供服務。
美國密蘇里?羅拉大學的最新研究表明，高壓水射流在使用上還有很大潛力，它可將煤粉碎成細小顆粒，以便進行清洗和生產清潔的燃料，還可用水力制漿法分離木纖維。
2002年，美國FLOW公司將超高壓技術帶入了一個革命性的階段，發(fā)布了最高壓可達87000mpa的超高壓水射流設備，在大大提高了生產效率的同時，使用成本也較之以前下降40%。隨著對水射流技術不斷研發(fā)、提升、應用，其發(fā)展和使用前景將無可限量。
參考文獻：
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機械工業(yè)出版社，2006 王潤孝主編.先進制造系統(tǒng)
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2010
第二篇：激光切割技術的原理及應用
遼寧科技大學學生論文
激光切割技術的原理及應用
1.激光切割技術簡介.......................................................................2 1.1激光切割技術概述................................................................2 1.2激光切割技術的原理............................................................4 1.3激光切割技術的發(fā)展歷史....................................................5 2.激光切割的特點.............................................................................6 2.1激光切割的總體特點............................................................6 2.2 CO2激光切割技術的特點.....................................................7 2.3半導體激光切割機................................................................8 2.4光纖激光切割機....................................................................8 3.激光切割技術的應用及發(fā)展前景.............................................10 3.1激光切割技術的市場現(xiàn)狀..................................................10 3.2激光切割技術的應用..........................................................12 結論..................................................................................................13
遼寧科技大學學生論文
激光切割技術的原理及應用
材料12A文修曜
摘要
激光加工技術是一種先進制造技術，而激光切割是激光加工應用領域的一部分，激光切割是當前世界上先進的切割工藝。由于它具備精密制造、柔性切割、異型加工、一次成形、速度快、效率高等優(yōu)點，所以在工業(yè)生產中解決了許多常規(guī)方法無法解決的難題。激光能切割大多數(shù)金屬材料和非金屬材料。
Abstract
The laser processing technology is a kind of advanced manufacturing technology, and laser cutting is part of the laser processing applications, laser cutting is the current advanced cutting technology in the world.Because it has flexible cutting, stone processing, precision manufacturing, a forming, fast speed, higher efficiency, so in industrial production solved many conventional methods cannot solve the problem.Can laser cutting most of the metal materials and nonmetal materials.關鍵詞：激光切割的原理；激光切割的分類及特點；激光切割技術的應用
1.激光切割技術簡介
1.1激光切割技術概述
激光切割是激光加工行業(yè)中最重要的一項應用技術。它占整個激光加工業(yè)的70%以上。激光切割與其他切割方法相比，最大區(qū)別是它具有高速、高精度及高適應性的特點。同時還具有割縫細、熱影響區(qū)小、切割面質量好、切割時無噪聲、切割過程容易實現(xiàn)自動化控制等優(yōu)點。激光切割板材時，不需要模具，可以替代 2 遼寧科技大學學生論文
一些需要采用復雜大型模具的沖切加工方法，能大大縮短生產周期和降低成本。因此，目前激光切割已廣泛地應用于汽車、機車車輛制造、航空、化工、輕工、電器與電子、石油和冶金等工業(yè)部門中。
激光切割主要是CO2激光切割,激光切割是用聚焦鏡將CO2激光束聚焦在材料表面使材料熔化,并使CO2激光束與材料沿一定軌跡作相對運動,從而形成一定狀的切縫。激光切割是用聚焦鏡將CO2激光束聚焦在材料表面使材料熔化，同時用與激光束同軸的壓縮氣體吹走被熔化的材料，并使激光束與材料沿一定軌跡作相對運動，從而形成一定形狀的切縫。激光切割技術廣泛應用于金屬和非金屬材料的加工中，可大大減少加工時間，降低加工成本，提高工件質量。
激光束聚焦成很小的光點其最小直徑可小于0.1mm，使焦點處達到很高的功率密度可超過106W／cm2)。這時光束輸入（由光能轉換）的熱量遠遠超過被材料反射、傳導或擴散部分，材料很快加熱至汽化濕度，蒸發(fā)形成孔洞。隨著光束與材料相對線性移動，使孔洞連續(xù)形成寬度很窄（如0.1mm左右）的切縫。切邊熱影響很小，基本沒有工件變形。
切割過程中還添加與被切材料相適合的輔助氣體。鋼切割時得用氧作為輔助氣體與溶融金屬產生放熱化學反應氧化材料，同時幫助吹走割縫內的熔渣。切割聚丙烯一類塑料使用壓縮空氣，棉、紙等易燃材料切割使用惰性氣體。進入噴嘴的輔助氣體還能冷卻聚焦透鏡，防止煙塵進入透鏡座內污染鏡片并導致鏡片過熱。
大多數(shù)有機與無機都可以用激光切割。在工業(yè)制造占有分量很重的金屬加工業(yè)，許多金屬材料，不管它具有什么樣的硬度，都可進形無變形切割。當然，對高反射率材料，如金、銀、銅和鋁合金，它們也是好的傳熱導體，因此激光切割很困難，甚至不能切割。
激光切割無毛刺，皺折、精度高，優(yōu)于等離子切割。對許多機電制造行業(yè)來說，由于微機程序的現(xiàn)代化激光切割系統(tǒng)能方便切割不同形狀與尺寸的工件，它往往比沖切、模壓工藝更被優(yōu)先選用；盡管它加工速度慢于模沖，但它沒有模具消耗，無需修理模具，還節(jié)約更換模具時間，從而節(jié)省加工費用，降低產品成本，所以從總體上講在經濟上更為合算。
另一方面，從如何使模具適應工件設計尺寸和形狀變化角度看，激光切割也 3 遼寧科技大學學生論文
可發(fā)揮其精確、重現(xiàn)性好的優(yōu)勢。作為層疊模具的優(yōu)先制造手段，由于不需要高級模具制作工，激光切割運轉費用也并不昂貴，因此還能顯著地降低模具制造費用。激光切割模具還帶來的附加好處是模具切邊會產生一個淺硬化層，提高模具運行中的耐磨性。激光切割的無接觸特點給圓鋸片切割成形帶來無應力優(yōu)勢，由此提高了使用壽命。
1.2激光切割技術的原理
在激光束能量作用下（氧助切割機制下，還要加上噴氧氣與到達燃點的金屬發(fā)生放熱反應放出的熱量），材料表面被迅速（ms范圍）加熱到幾千乃至上萬度（℃）而熔化或汽化，隨著汽化物逸出和熔融物體被輔助高壓氣體（氧氣或氮氣等惰性氣體）吹走，切縫便產生了。脈沖激光適用于金屬材料,連續(xù)激光適用于非金屬材料,后者是激光切割技術的重要應用領域。
激光切割是利用高功率密度的激光束掃描過材料表面，在極短時間內將材料加熱到幾千至上萬攝氏度，使材料熔化或氣化，再用高壓氣體將熔化或氣化物質從切縫中吹走，達到切割材料的目的。
該技術采用激光束照射到鋼板表面時釋放的能量來使不銹鋼熔化并蒸發(fā)。激光源一般用二氧化碳激光束，工作功率為500～2500瓦。該功率的水平比許多家用電暖氣所需要的功率還低，但是，通過透鏡和反射鏡，激光束聚集在很小的區(qū)域。能量的高度集中能夠進行迅速局部加熱，使不銹鋼蒸發(fā)。此外，由于能量非常集中，所以，僅有少量熱傳到鋼材的其它部分，所造成的變形很小或沒有變形。利用激光可以非常準確地切割復雜形狀的坯料，所切割的坯料不必再作進一步的處理。
激光切割是用聚焦鏡將CO2激光束聚焦在材料表面使材料熔化，同時用與激光束同軸的壓縮氣體吹走被熔化的材料，并使激光束與材料沿一定軌跡作相對運動，從而形成一定形狀的切縫。從二十世紀七十年代以來隨著CO2激光器及數(shù)控技術的不斷完善和發(fā)展，目前已成為工業(yè)上板材切割的一種先進的加工方法。在五、六十年代作為板材下料切割的主要方法中：對于中厚板采用氧乙炔火焰切割；對于薄板采用剪床下料，成形復雜零件大批量的采用沖壓，單件的采用振動剪。七十年代后，為了改善和提高火焰切割的切口質量，又推廣了氧乙烷精 遼寧科技大學學生論文
密火焰切割和等離子切割。為了減少大型沖壓模具的制造周期，又發(fā)展了數(shù)控步沖與電加工技術。各種切割下料方法都有其有缺點，在工業(yè)生產中有一定的適用范圍。
1.3激光切割技術的發(fā)展歷史
激光切割是激光加工行業(yè)中最量要的一項應用技術,由于具有諸多特點,已廣泛地應用于汽車、機車車輛制造、航空、化工、輕工、電器與電子、石油和冶金等工業(yè)部門。近年來，激光切割技術發(fā)展很快，國際上每年都以20％～30％的速度增長。我國自1985年以來，更以每年25％以上的速度增長。由于我國激光工業(yè)基礎較差，激光加工技術的應用尚不普遍，激光加工整體水平與先進國家相比仍有較大差距，相信隨著激光加工技術的不斷進步，這些障礙和不足會得到解決。激光切割技術必將成為21世紀不可缺少的重要的鈑金加工手段。激光切割加工廣闊的應用市場，加上現(xiàn)代科學技術的迅猛發(fā)展，使得國內外科技工作者對激光切割加工技術進行不斷探入的研究，推動著激光切割技術不斷創(chuàng)新，激光切割技術的發(fā)展方向如下：
(1)伴隨著激光器向大功率發(fā)展以及采用高性能的CNC及伺服系統(tǒng),使用高功率的激光切割可獲得高的加工速度,同時減小熱影響區(qū)和熱畸變;所能夠切割的材料板厚也格進一步地提高，高功率激光可以通過使用Q 開關或加載脈沖波，從而使低功率激光器產生出高功率激光。
(2)根據(jù)激光切割工藝參數(shù)的影響情況，改進加工工藝，如：增加輔助氣體對切割熔渣的吹力；加入造渣劑提高熔體的流動性；增加輔助能源，并改善能量之間的耦合；以及改用吸收率更高的激光切割。
(3)激光切割將向高度自動化、智能化方向發(fā)展。將CAD/CAPP/CAM[4]以及人工智能運用于激光切割，研制出高度自動化的多功能激光加工系統(tǒng)。
(4)根據(jù)加工速度自適應地控制激光功率和激光模式或建立工藝數(shù)據(jù)庫和專家自適應控制系統(tǒng)使得激光切割整機性能普遍提高。以數(shù)據(jù)庫為系統(tǒng)核心，面向通用化CAPP開發(fā)工具，對激光切割工藝設計所涉及的各類數(shù)據(jù)進行分析，建立相適應的數(shù)據(jù)庫結構。
(5)向多功能的激光加工中心發(fā)展，將激光切割、激光焊接以及熱處理等各 遼寧科技大學學生論文
道工序后的質量反饋集成在一起，充分發(fā)揮激光加工的整體優(yōu)勢。
(6)隨著Internet和WEB技術的發(fā)展，建立基于WEB的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫，采用模糊推理機制和人工神經網(wǎng)絡來自動確定激光切割工藝參數(shù)，并且能夠遠程異地訪問和控別激光切割過程成了不可避免的趨勢。
(7)三維高精度大型數(shù)控激光切割機及其切割工藝技術，為了滿足汽車和航空等工業(yè)的立體工件切割的需要，三維激光切割機正向高效率、高精度、多功能和高適應性方向民展，激光切割機器人的應用范圍將會愈來愈大。激光切割正向著激光切割單元FMC、無人化和自動化方向發(fā)展。
2.激光切割的特點
2.1激光切割的總體特點
激光加工作為一種全新的加工方法，以其加工精確、快捷、操作簡單、自動化程度高等優(yōu)點，在皮革、紡織服裝行業(yè)內逐漸得到廣泛的應用。鐳射激光切割機與傳統(tǒng)的切割方式相比不僅價格低,消耗低.并且因為激光加工對工件沒有機械壓力,所以切割出來產品的效果,精度以及切割速度都非常良好.并且還具有操作安全,維修簡單等特點.可連續(xù)24小時工作。用鐳射激光機切割出來的無塵布無紡布邊不發(fā)黃,自動收邊不散邊,不變形，不會發(fā)硬,尺寸一致且精確；可切割任意復雜形狀；效率高、成本低，電腦設計圖形,可切割任意形狀任各種大小的花邊。開發(fā)速度快：由于激光和計算機技術的結合，用戶只要在計算機上設計，即可實現(xiàn)激光雕刻輸出并且可隨時變換雕刻,可邊設計邊出產品。
激光切割是用聚焦鏡將激光束聚焦在材料表面，使材料熔化,同時用與激光束同軸的壓縮氣體吹走被熔化的材料,并使激光束與材料沿一定軌跡作相對運動,從而形成一定外形的切縫。
1．精度高：定位精度0.05mm，重復定位精度0.02 mm 2．切縫窄：激光束聚焦成很小的光點，使焦點處達到很高的功率密度，材料很快加熱至氣化程度，蒸發(fā)形成孔洞。隨著光束與材料相對線性移動，使孔洞連續(xù)形成寬度很窄的切縫。切口寬度一般為0.10～0.20mm。
3．切割面光滑：切割面無毛刺，切口表面粗糙度一般控制在Ra12.5以內。遼寧科技大學學生論文
4．速度快：切割速度可達50m/min，最大定位速度可達70m/min，比線切割的速度快很多。
5．切割質量好：無接觸切割，切邊受熱影響很小，基本沒有工件熱變形，完全避免材料沖剪時形成的塌邊，切縫一般不需要二次加工。
6．不損傷工件：激光切割頭不會與材料表面相接觸，保證不劃傷工件。7．不受被切材料的硬度影響：激光可以對布料，橡皮等柔軟材質進行加工，不管什么樣的硬度，都可以進行無變形切割。
8．不受工件外形的影響：激光加工柔性好，可以加工任意圖形，可以切割管材及其它異型材。
9．可以對非金屬進行切割加工：如塑料、木材、PVC、皮革、紡織品、有機玻璃等。
10．節(jié)約模具投資：激光加工不需模具，沒有模具消耗，無須修理模具，節(jié)約更換模具時間，從而節(jié)省了加工費用，降低了生產成本，尤其適合大件產品的加工。
2.2 CO2激光切割技術的特點
1.切割質量好
切口寬度窄（一般為0.1--0.5mm）、精度高（一般孔中心距誤差0.1--0.4mm，輪廓尺寸誤差0.1--0.5mm）、切口表面粗糙度好（一般Ra為12.5--25μm），切縫一般不需要再加工即可焊接。2.切割速度快
例如采用2KW激光功率，8mm厚的碳鋼切割速度為1.6m/min；2mm厚的不銹鋼切割速度為3.5m/min，熱影響區(qū)小，變形極小。3.清潔、安全、無污染
大大改善了操作人員的工作環(huán)境。當然就精度和切口表面粗糙度而言，CO2激光切割不可能超過電加工；就切割厚度而言難以達到火焰和等離子切割的水平。但是就以上顯著的優(yōu)點足以證明：CO2激光切割已經和正在取代一部分傳統(tǒng)的切割工藝方法，特別是各種非金屬材料的切割。它是發(fā)展迅速，應用日益廣泛的一種先進加工方法。
遼寧科技大學學生論文
2.3半導體激光切割機
1簡介
半導體激光切割機采用半導體泵浦激光器，半導體泵浦激光器是近年來國際上發(fā)展最快，應用較廣的新型激光器。該類型的激光器利用輸出固定波長的半導體激光器代替了傳統(tǒng)的氪燈或氙燈來對激光晶體進行泵浦，從而取得了嶄新的發(fā)展，被稱為第二代的激光器。這是一種高效率、長壽命、光束質量高、穩(wěn)定性好、結構緊湊小型化的第二代新型固體激光器，目前在空間通訊，光纖通信，大氣研究，環(huán)境科學，醫(yī)療器械，光學圖象處理，激光打印機等高科技領域有著獨具特色的應用前景。
2特點
1、采用半導體泵浦源和德國高速標記振鏡頭，光電轉化效率高、光束質量好。
2、采用全數(shù)字化激光標記和獨特的激光選模及深雕技術，確保了設備具有極高的穩(wěn)定性、精確性和友好的操作性。并可選配自動測焦和調焦系統(tǒng)，滿足精確切割和多樣化打標需求。
3、周到的防護設計：缺水保護，激光諧振腔光路和激光腔腔體雙重密封，防潮裝置，防長出光裝置。
4、多樣的外圍裝置設計：自動上、下料系統(tǒng)，旋轉標記轉臺，排風除塵系統(tǒng)，激光防護罩及燈光警示裝置。
5、光路預覽功能，焦點指示功能：在激光的光軸上疊加了可見紅光，用于指示激光束的位置，實現(xiàn)對打標范圍的預覽。增加了指示對焦紅光，直觀方便的實現(xiàn)了對焦功能。
半導體激光切割機GDBEC-130250，選用進口半導體泵浦源和德國高速標記振鏡頭，光電轉化效率高，光束質量好，可在金屬、非金屬等各類固性材料上進行精確、快速的打標和劃線，并可根據(jù)加工材料厚度，調整激光焦距，確保加工的最佳效果。適用于各類普通金屬及合金（鐵、銅、鋁、鎂、鋅等所有金屬）、稀有金屬及合金（金、銀、鈦）、金屬氧化物、ABS料（電器用品外殼、日用品）、油墨（透光按鍵、印刷制品），環(huán)氧樹脂（電子元件的封裝、絕緣層）等材料。
2.4光纖激光切割機
1簡介 遼寧科技大學學生論文
光纖激光切割機是利用光纖激光發(fā)生器作為光源的激光切割機。光纖激光器是國際上新發(fā)展的一種新型光纖激光器輸出高能量密度的激光束，并聚集在工件表面上，使工件上被超細焦點光斑照射的區(qū)域瞬間熔化和氣化，通過數(shù)控機械系統(tǒng)移動光斑照射位置而實現(xiàn)自動切割。同體積龐大的氣體激光器和固體激光器相比具有明顯的優(yōu)勢，已逐漸發(fā)展成為高精度激光加工、激光雷達系統(tǒng)、空間技術、激光醫(yī)學等領域中的重要候選者。
光纖激光切割機它既可做平面切割,也可做斜角切割加工,且邊緣整齊、平滑,適用于金屬板等高精度的切割加工，同時加上機械臂可以進行三維切割代替原本進口的五軸激光。比起普通二氧化碳激光切割機更節(jié)省空間和氣體消耗量，光電轉化率高，是節(jié)能環(huán)保的新產品，也是世界上領先技術產品之一。2光纖激光切割機較CO2激光切割機的優(yōu)勢：
1）卓越的光束質量：聚焦光斑更小，切割線條更精細，工作效率更高，加工質量更好；
2）極高的切割速度：是同等功率CO2激光切割機的2倍；
3）極高的穩(wěn)定性：采用世界頂級的進口光纖激光器，性能穩(wěn)定，關鍵部件使用壽命可達10萬小時；
4）極高的電光轉換效率：光纖激光切割機光電轉換效率達30%左右，是CO2激光切割機高3倍，節(jié)能環(huán)保；
5）極低的使用成本：整機耗電量僅為同類CO2激光切割機的20-30%； 6）極低的維護成本：無激光器工作氣體；光纖傳輸，無需反射鏡片；可節(jié)約大量維護成本；
7）產品操作維護方便：光纖傳輸，無需調整光路；
8）超強的柔性導光效果：體積小巧，結構緊湊，易于柔性加工要求。
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當然了，與二氧化碳激光切割機相比，光纖的切割范圍相對狹窄。因為波長的原因，其只能切金屬材料，對非金屬不容易被其吸收，從而影響其切割范圍。3與YAG激光切割機相比的優(yōu)勢：
1）切割速度：光纖激光切割機的速度是YAG的4-5倍，適用于大量加工與生產
2）使用成本：光纖激光切割機的使用成本比YAG固體激光切割更少 3）光電轉換效率：光纖激光切割機的光電轉換效率是YAG的10倍左右 相應的光纖激光器的價格較高，所以光纖激光切割機價高比之YAG激光切割機要高出不少，但比二氧化碳激光切割機要低很多。但其性比價確實三者中最高的。
3.激光切割技術的應用及發(fā)展前景
激光切割的應用領域非常廣泛, 比如汽車行業(yè)、計算機、電氣機殼、各種金屬零件和特殊材料的切割、圓形鋸片、壓克力、彈簧墊片、2mm以下的電子機件用銅板、一些金屬網(wǎng)板、鋼管、鍍錫鐵板、鍍亞鉛鋼板、磷青銅、電木板、薄鋁合金、石英玻璃、硅橡膠、1mm以下氧化鋁陶瓷片、航天工業(yè)使用的欽合金等等。近年來, 激光切割的新應用層出不窮, 令人耳目一新。
3.1激光切割技術的市場現(xiàn)狀
我國激光產業(yè)的發(fā)展，雖然是一個初步發(fā)展，但在國際科技帶領下已經完成了飛躍的發(fā)展，并且比同等質量有一個高階段的突出。以激光切割機來講，市場的需求高達千萬，為廣闊的市場添加了新的生機。自從60年代第一臺激光設備的誕生和應用開始，我國就有多位專家在激光行業(yè)付出了努力，并達到了國際一個微小的差值。在激光行業(yè)的發(fā)展同時，激光成套工業(yè)設備也進入了生產的市場，擺脫了長期依靠國外的局面，解決了國內激光行業(yè)的尷尬局面。
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國內經濟的飛速發(fā)展，成為激光市場的高產業(yè)支柱，并且可以達到每年20%以上的增長速，成為全球激光市場的一個新起點，根據(jù)專家預測，國內的激光市場仍處于高速的增長階段，在未來可以在進行翻倍的增加，來最大的擴充激光切割設備的市場，填補國內空白，將國內高端激光設備擺脫受困的狀態(tài)，成為國際上的頂梁柱。目前國內的激光產業(yè)主要在深圳、武漢兩地聚集，其中深圳是國內的重要銷售市場，并且以多年的發(fā)展經驗，領先了其他區(qū)域。
激光切割指采用激光發(fā)射性光束在產品上面打孔，根據(jù)水平移動來對應產生的縫隙稱為激光切割，激光可以在多產品材料上面切割，如亞克力、刀模板、布料、皮革等行業(yè)都能運用激光進行切割，因此激光切割是一種在多行業(yè)切割的新型方案。對于這樣一種新型的切割方法，相對于傳統(tǒng)切割有著什么樣的優(yōu)勢呢，下面光博士帶您分析下。
激光是利用物質激發(fā)產生光，這種光帶有強烈的溫度，在接觸材料時候，能夠迅速的在材料表面融化，形成打孔，根據(jù)對位對點的移動形成了切割，因此這樣的一種切割方法相對于傳統(tǒng)的切割方法，縫隙更小，更能夠省去大部分材料，然而根據(jù)切割效果來定義分析，根據(jù)激光進行切割的材料，其切割效果能夠滿意，精準度又高，這是繼承了激光的優(yōu)勢，也是普通切割方式不能夠媲美的。
相對于傳統(tǒng)切割方式中，激光切割更易懂、易學、在商家需求的加工效果，速度方面都有著絕對的優(yōu)勢，因此相信在未來的切割方式選擇中，激光切割機將是大眾的需求。
激光切割加工是指采用激光設備來給產品進行加工，這種模式是針對那種初入激光行業(yè)，并且小型的加工戶，然而這種模式在現(xiàn)今的社會都不提倡了，因為激光設備的價格不再是那種高高在上的設備了，完美的技術發(fā)展，優(yōu)良的加工精細，使得現(xiàn)今的激光設備不再是那樣的昂貴，因為它們的設備有針對行業(yè)性的，這樣能夠省去了以往那種高貴的大功率設備加工，現(xiàn)今的小功率設備也能進行加工了，這讓這些想購買激光切割機的加工不在需要借用他人的設備進行加工了，激光切割加工模式逐漸被取代了，這是必然性。
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下面分析下激光切割市場以及加工效果，在激光切割市場，凡事了解一點的都清楚，激光切割能夠加工多行業(yè)，然而需要購買加工多行業(yè)的設備，價格是不菲的，然而如果購買的是單行業(yè)，如刀模激光切割機、皮革激光切割機等，這些針對行業(yè)的設備，價格就不是那樣昂貴了，這就是未來的市場，在其加工效果方面，單行業(yè)的加工效果，肯定針對單行業(yè)其功能是最好的，能夠滿足此行業(yè)的要求，這些在這些行業(yè)設備介紹中，光博士有提到，因此在如果想采用激光切割加工的商戶們，不妨去嘗試著使用激光切割設備直接自己購買進行加工，這樣能夠幫助你實現(xiàn)以及解決很多的問題！
3.2激光切割技術的應用
大多數(shù)激光切割機都由數(shù)控程序進行控制操作或做成切割機器人。激光切割作為一種精密的加工方法，幾乎可以切割所有的材料，包括薄金屬板的二維切割或三維切割。
在汽車制造領域，小汽車頂窗等空間曲線的切割技術都已經獲得廣泛應用。德國大眾汽車公司用功率為500W的激光器切割形狀復雜的車身薄板及各種曲面件。在航空航天領域，激光切割技術主要用于特種航空材料的切割，如鈦合金、鋁合金、鎳合金、鉻合金、不銹鋼、氧化鈹、復合材料、塑料、陶瓷及石英等。用激光切割加工的航空航天零部件有發(fā)動機火焰筒、鈦合金薄壁機匣、飛機框架、鈦合金蒙皮、機翼長桁、尾翼壁板、直升機主旋翼、航天飛機陶瓷隔熱瓦等。
激光切割成形技術在非金屬材料領域也有著較為廣泛的應用。不僅可以切割硬度高、脆性大的材料，如氮化硅、陶瓷、石英等；還能切割加工柔性材料，如布料、紙張、塑料板、橡膠等，如用激光進行服裝剪裁，可節(jié)約衣料10%～12%，提高功效3倍以上。
從技術經濟角度不宜制造模具的金屬鈑金件，特別是輪廓形狀復雜，批量不大,一般厚度；12mm的低碳鋼、；6mm厚的不銹鋼，以節(jié)省制造模具的成本與周期。已采用的典型產品有：自動電梯結構件、升降電梯面板、機床及糧食機械外罩、各種電氣柜、開關柜、紡織機械零件、工程機械結構件、大電機硅鋼片等。遼寧科技大學學生論文
裝飾、廣告、服務行業(yè)用的不銹鋼（一般厚度3mm）或非金屬材料（一般厚度20mm）的圖案、標記、字體等。如藝術照相冊的圖案，公司、單位、賓館、商場的標記，車站、碼頭、公共場所的中英文字體。
要求均勻切縫的特殊零件。最廣泛應用的典型零件是包裝印刷行業(yè)用的模切版，它要求在20mm厚的木模板上切出縫寬為0.7~0.8mm的槽，然后在槽中鑲嵌刀片。使用時裝在模切機上，切下各種已印刷好圖形的包裝盒。國內近幾年來應用的一個新領域是石油篩縫管。為了擋住泥沙進入抽油泵，在壁厚為6~9mm的合金鋼管上切出0.3mm寬的均勻切縫，起割穿孔處小孔直徑不能大于0.3mm，切割技術難度大，已有不少單位投入生產。
國外除上述應用外，還在不斷擴展其應用領域。
⑴采用三維激光切割系統(tǒng)或配置工業(yè)機器人，切割空間曲線，開發(fā)各種三維切割軟件，以加快從畫圖到切割零件的過程。
⑵為了提高生產效率，研究開發(fā)各種專用切割系統(tǒng)，材料輸送系統(tǒng)，直線電機驅動系統(tǒng)等，如今切割系統(tǒng)的切割速度已超過100m/min。
⑶為擴展工程機械、造船工業(yè)等的應用，切割低碳鋼厚度已超過30mm，并特別注意研究用氮氣切割低碳鋼的工藝技術，以提高切割厚板的切口質量。因此在中國擴大CO2激光切割的工業(yè)應用領域，解決新的應用中一些技術難題仍然是工程技術人員的重要課題。
結論
激光從提出到變?yōu)楝F(xiàn)實的發(fā)展史用了幾十年，從初生到今天無處不再又是幾十年，激光及應用實際上是隨著社會需求的進步而得以發(fā)展。激光的出現(xiàn)和發(fā)展又帶動了光學，實驗等學科的發(fā)展。從社會角度看，激光的產生改變了人們的生活，使之更加方便快捷。隨著科技的發(fā)展，激光技術必將得到更加廣泛的應用于我們世界的各個方面，使人類的科技不斷進步。我也堅信，我國的激光技術也將會達到世界領先的水平，為我國各行各業(yè)的發(fā)展提供有利的條件！
參考文獻
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第三篇：PLC原理及應用
《PLC原理及應用》課程設計任務書 MITSUBISHI（三菱）PLC D組
一、全自動洗衣機梯形圖控制程序的設計與調試 1.控制要求：
按下啟動按扭及水位選擇開關，注水直到高（中、低）水位，關水
（3）2s后開始洗滌
（4）洗滌時，正轉30s，停2s，然后反轉30s，停2s（5）如此循環(huán)5次，總共320s后開始排水，排空后脫水30s（6）開始清洗，重復（2）～（5），清洗兩遍
（7）清洗完成，報警3秒并自動停機
（8）若按下停車按扭，可手動排水（不脫水）和手動脫水（不計數(shù)）
輸入點： 輸出點：
啟動 10001 低水位檢測 10009 啟動洗衣機 00001 停止 10002 手動排水 10010 進水閥 00002 高水位 10003 手動脫水 10011 正轉 00003 中水位 10004 反轉 00004 低水位 10005 排水 00005 排空檢測 10006 脫水 00006 高水位檢測 10007 報警 00007 中水位檢測 10008 2.若要求啟動開關分為標準洗和輕柔洗，試改變有關輸入點，并在程序中加入輕柔洗功能（輕柔洗過程自定）3.I/O編址 4.編程并調試
二、PLCⅡ型教學實驗箱程序的開發(fā)
要求：
1.開發(fā)實驗
十一、實驗十五的梯形圖程序 2.寫出I/O編址
3.寫出梯形圖程序及語句表程序并調試
三、自行設計課題
要求：設計汽車自動清洗裝置的PLC梯形圖控制課題及程序 1.了解汽車自動清洗過程（可網(wǎng)上查找資料）
設計課題：課題名稱、控制要求、工作框圖或時序圖、I/O編址 編程并調試 c）I/O端子接線圖
四、完成課程設計說明書
1.課題名稱及要求
2.程序（包括注釋）、框圖或時序圖、I/O接線圖等
3.三菱PLC與MODICON PLC相關指令的比較、運行情況及調試小結等 4.課程設計的心得
《PLC原理及應用》課程設計任務書 MITSUBISHI（三菱）PLC E組
一、PLCⅡ型教學實驗箱程序的開發(fā) 要求：
1.開發(fā)實驗
九、實驗
十二、實驗十三的梯形圖程序 2.寫出I/O編址
3.寫出梯形圖程序及語句表程序并調試
二、自行設計課題
要求：設計十字路口交通燈控制課題及程序
1.觀察宜山路中山西路口交通燈（包括左轉彎燈和行人燈）的工作時序 2.設計課題：課題名稱、控制要求、時序圖、I/O編址 3.編程并借助于PLC實驗箱的發(fā)光二極管（LED）進行調試 4.I/O端子接線圖 三、八層電梯樓層定位及顯示的梯形圖控制程序設計與調試 1.控制要求：
（1）根據(jù)各樓層行程開關的狀態(tài)，確定轎廂所在樓層
（2）用九段LED數(shù)碼管作十進制層樓位置顯示，如下圖所示：
2.九段碼編碼示意圖、真值表、I/O編址
3.編程并借助實驗箱上的發(fā)光二極管進行調試（注意各層之間的顯示保持）4.I/O端子接線圖
四、完成課程設計說明書
1.課題名稱及要求
2.程序（包括注釋）、框圖或時序圖、I/O接線圖等
3.三菱PLC與MODICON PLC相關指令的比較、運行情況及調試小結等 4.課程設計的心得
《PLC原理及應用》課程設計任務書 MITSUBISHI（三菱）PLC F組
一、PLCⅡ型教學實驗箱程序的開發(fā)
要求：
1.開發(fā)實驗
八、實驗
九、實驗十五的梯形圖程序 2.寫出I/O編址
3.寫出梯形圖程序及語句表程序并調試
二、自行設計課題
要求：設計十字路口交通燈控制課題及程序
1.觀察桂林路漕寶路口交通燈（包括左轉彎燈和行人燈）的工作時序 2.設計課題：課題名稱、控制要求、時序圖、I/O編址 3.編程并借助于PLC實驗箱的發(fā)光二極管（LED）進行調試 4.I/O端子接線圖
三、花式噴水池裝置PLC控制梯形圖的設計與調試 1.花式噴水池示意圖
圖a中4為中間噴水管，3為內環(huán)狀噴水管，2為中環(huán)形狀噴水管，1為外環(huán)形狀噴水管。圖b中的選擇開關可有4種選擇，可分別用4個開關模擬實現(xiàn)；單步/連續(xù)開關為“1”= 單步，“0”= 連續(xù)，其他為單一功能開關。2.控制要求：
（1）水池控制電源開關接通后，按下啟動按鈕，噴水裝置即開始工作。按下停止按鈕，則停止噴水。工作方式由“選擇開關”和“單步/連續(xù)”開關來決定。
（2）“單步/連續(xù)”開關在單步位置時，噴水池只運行一個循環(huán)；在連續(xù)位置時，噴水池反復循環(huán)運行。
（3）方式選擇開關用以選擇噴水池的噴水花樣，1～4號噴水管的工作方式選擇如下：
a）選擇開關在位置“1”——按下啟動按鈕后，4號噴水，延時2s，3號噴水，再延時1.5s，2號噴水，再延時2s，1號噴水，然后全部停止1s，接著一起噴水15s為一個循環(huán)。
b）選擇開關在位置“2”——按下啟動按鈕后，1號噴水，延時2s，2號噴水，再延時2s，3號噴水，再延時2s，4號噴水，然后全部停止0.5s，接著一起噴水30s為一個循環(huán)。
c）選擇開關在位置“3”——按下啟動按鈕后，1、3號同時噴水，延時3s后，2、4號同時噴水，1、3號停止噴水；交替運行5次后，1～4號同時噴水20s為一個循環(huán)。
d）選擇開關在位置“4”——按下啟動按鈕后，噴水池1～4號水管的工作順序為： 1→2→3→4按順序延時2s噴水，然后一起噴水10s后，按1→1+2→2→2+3→3→3+4→4→4+1號水管以1s間隔順序噴水，小循環(huán)3次后，一起噴水2s，再停止1s，由4→3→2→1反序分別延時2s噴水，然后再一起噴水10s為一個大循環(huán)。
（4）不論在什么工作方式，按下停止按鈕，噴水池立即停止工作，所有存儲器復位。
3.I/O編址 4.編程并調試 5.I/O端子接線圖
四、完成課程設計說明書
1.課題名稱及要求
2.程序（包括注釋）、框圖或時序圖、I/O接線圖等
3.三菱PLC與MODICON PLC相關指令的比較、運行情況及調試小結等 4.課程設計的心得
《PLC原理及應用》課程設計任務書 MITSUBISHI（三菱）PLC G組
一、PLCⅡ型教學實驗箱程序的開發(fā)
要求：1.開發(fā)實驗
十、實驗十一的梯形圖程序 2.寫出I/O編址
3.寫出梯形圖程序及語句表程序并調試
二、自動門控制裝置PLC梯形圖控制程序的設計與調試 1.自動門控制裝置的硬件組成：
自動門控制裝置由門內光電探測開關K1、門外光電探測開關K2、開門到位限位開關K3、關門到限位開關K4、開門執(zhí)行機構KM1（使直流電動機正轉）、關門執(zhí)行機構KM2（使直流電動機反轉）等部件組成。光電探測開關為檢測到人或物體時為ON，否則OFF。2．控制要求：
（1）當有人由內到外或由外到內通過光電檢測開關K1或K2時，開門執(zhí)行機構KM1動作，電動機正轉，到達開門限位開關K3位置時，電機停止運行。
（2）自動門在開門位置停留8s后，自動進入關門過程，關門執(zhí)行機構KM2被起動，電動機反轉，當門移動到關門限位開關K4位置時，電機停止運行。
（3）在關門過程中，當有人員由外到內或由內到外通過光電檢測開關K2或K1時，應立即停止關門，并自動進入開門程序。
（4）在門打開后的8s等待時間內，若有人員由外至內或由內至外通過光電檢測開關K2或K1時，必須重新開始等待8s后，再自動進入關門過程，以保證人員安全通過。
（5）開門與關門不可同時進行 3.I/O編址
4.編程并借助于實驗箱的發(fā)光二極管LED進行調試 5.I/O端子接線圖
三、坐標式機械手的PLC梯形圖控制程序設計與調試
1.坐標式機械手動作原理圖
2.控制要求：將物體從位置A搬至位置B（1）動作順序：機械手從原點位置起始下移到A處下限位→從A處夾緊物體后上升至上限位→右移至右限位→機械手下降至B處下限位→將物體放置在B處后→上升
至上限位→左移至左限位（原點）為一個循環(huán)。
（2）上限、A、B下限、左限、右限分別由限位開關控制；機械手設立起動和停止開關。
（3）機械手夾緊或松開的工作狀態(tài)以及到達每一個工位時，均應有狀態(tài)顯示。
（4）機械手的夾緊和放松動作均應有1s延時，然后上升；機械手每到達一個位置均有0.5s的停頓延時，然后進行下一個動作。
（5）若機械手停止時不在原點位置，可通過手動開關分別控制機械手的上升和左移，使之回到原點。
（6）要求循環(huán)工作1小時時，判斷機械手是否夾有物體，若沒有，則立即自動停止工作并警鈴報警；若夾有物體，則繼續(xù)工作至物體放置到B位后自動停止工作并警鈴報警。
3.I/O編址并畫出工作框圖 4.編程并調試 5.I/O端子接線圖
四、完成課程設計說明書
1.課題名稱及要求
2.程序（包括注釋）、框圖或時序圖、I/O接線圖等
3.三菱PLC與MODICON PLC相關指令的比較、運行情況及調試小結等 4.課程設計的心得
《PLC原理及應用》課程設計任務書 MITSUBISHI（三菱）PLC H組
一、PLCⅡ型教學實驗箱程序的開發(fā)
要求：
1.開發(fā)實驗十四的梯形圖程序 2.寫出I/O編址
3.寫出梯形圖程序及語句表程序并調試 二、三相六拍步進電機PLC梯形圖控制程序設計與調試 1.控制要求：
（1）三相步進電動機有三個繞組：A、B、C，正轉通電順序為：A→AB→B→BC→C→CA→A
反轉通電順序為：A→CA→C→BC→B→AB→A（2）要求能實現(xiàn)正、反轉控制，而且正、反轉切換無須經過停車步驟。
（3）具有兩種轉速：
#1開關合上，則轉過一個步距角需0.5s。#2開關合上，則轉過一個步距角需0.05s。
（4）要求步進電動機轉動100個步距角后自動停止運行
（5）（選）在完成上述功能的基礎上，增加功能：
設置按鈕K1，每按一次K1，轉速增加一檔（即轉動一個步距角所需時間減少0.01s）設置按鈕K2，每按一次K2，轉速減少一檔（即轉動一個步距角所需時間增加0.01s）I/O編址
3.編程并借助于PLC實驗箱的發(fā)光二極管（LED）進行調試
三、完成課程設計說明書
1.課題名稱及要求
2.程序（包括注釋）、框圖或時序圖、I/O接線圖等
3.三菱PLC與MODICON PLC相關指令的比較、運行情況及調試小結等 4.課程設計的心得
《PLC原理及應用》課程設計任務書 MITSUBISHI（三菱）PLC I組
一、霓虹燈廣告屏裝置PLC控制梯形圖的設計與調試 1.霓虹燈廣告屏示意圖
該廣告屏共有8根燈管，24只流水燈，每4只燈為一組，如下圖所示：
2.控制要求：：
（1）該廣告屏中間8根燈管亮滅的時序為：第1根亮→2亮→3亮→??→第8根亮，時間間隔為1s，全亮后，顯示10s，再反過來從8→7→??→1按1s間隔順序熄滅，全滅后停亮2s；再從第8根開始亮，順序點亮7→6→??→1，時間間隔1s，顯示5s，再從1→2→??→8按1s間隔順序熄滅，全滅后停亮2s，然后重復運行，周而復始。
（2）24只流水燈，4個一組分成6組，從Ⅰ→Ⅱ→??→Ⅵ按1s時間間隔依次向前移動，且點亮時每相隔1燈為亮，即從Ⅰ“①、③”亮→Ⅱ“⑤、⑦”亮，同時Ⅰ“①、③”滅→Ⅲ“、”亮，同時Ⅱ“⑤、⑦”滅??，如此移動一段時間（如30s）后，再反過來移動一段時間：Ⅵ“、”亮 →Ⅴ“、”亮，同時Ⅵ“、”滅，??如此循環(huán)往復。（3）系統(tǒng)有單步/連續(xù)控制，有起動和停止按鈕。
（4）起動時，燈管和流水燈同時起動，關閉時，可同時也可分別關閉。
（5）在控制要求1中，若要求將全亮后顯示10s改為以0.5s間隔同時閃爍5s，試修改程序。
（6）*要求有移位指令的應用 3.編程并模擬調試 4.畫出I/O端子接線圖
二、自行設計課題
要求：設計汽車自動清洗裝置的PLC梯形圖控制課題及程序 1.觀察汽車自動清洗過程（可網(wǎng)上查找資料）
2.設計課題：課題名稱、控制要求、工作框圖或時序圖、I/O編址 3.編程并調試 4.I/O端子接線圖
三、完成課程設計說明書 1.課題名稱及要求
2.程序（包括注釋）、時序圖或框圖、I/O接線圖
3.三菱PLC與MODICON PLC相關指令的應用比較、運行情況及調試小結等 4.課程設計的心得
《PLC原理及應用》課程設計任務書 MITSUBISHI（三菱）PLC J組
一、MODICON PLC梯形圖控制程序的移植
要求：
1.將教材中五層電梯模型的梯形圖控制程序三菱FX2N PLC的梯形圖控制程序 I/O編址
試畫出I/O端子接線圖 二、五相十拍步進電動機控制程序的設計與調試 1.控制要求：
（1）五相步進電動機有五個繞組: A、B、C、D、E , 正轉通電順序: ABC→BC→BCD→CD→CDE→DE→DEA→EA→EAB→AB
反轉通電順序: ABC←BC←BCD←CD←CDE←DE←DEA←EA←EAB←AB
（2）用五個開關控制其工作：
#1開關控制其運行(啟 / 停)。
#2 開關控制其低速運行(轉過一個步距角需 0.5 s)。#3 開關控制其中速運行(轉過一個步距角需 0.1 s)。#4 開關控制其低速運行(轉過一個步距角需 0.03 s)。#5 開關控制其轉向(ON 為正轉，OFF 為反轉)。2.I/O編址及工作框圖（或時序圖）
3．編程并借助于PLC實驗箱的發(fā)光二極管（LED）進行調試 4.I/O端子接線圖
三、PLCⅡ型教學實驗箱程序的開發(fā)
要求：
1.開發(fā)實驗
十、實驗十一的梯形圖程序 2.寫出I/O編址
3.寫出梯形圖程序及語句表程序并調試
四、完成課程設計說明書 1.課題名稱及要求
2.程序（包括注釋）、時序圖或框圖、I/O接線圖 3.三菱PLC與MODICON PLC相關指令的應用比較、運行情況及調試小結等 4.課程設計的心得
《PLC原理及應用》課程設計任務書 MITSUBISHI（三菱）PLC K組
一、PLCⅡ型教學實驗箱程序的開發(fā)
要求：
1.開發(fā)實驗
八、實驗
九、實驗十一的梯形圖程序 2.寫出I/O編址
3.寫出梯形圖程序及語句表程序并調試
二、霓虹燈廣告屏裝置PLC控制梯形圖的設計與調試 1.霓虹燈廣告屏示意圖
該廣告屏共有8根燈管，24只流水燈，每4只燈為一組，如下圖所示：
2.控制要求：：
（1）該廣告屏中間8根燈管亮滅的時序為：第1根亮→2亮→3亮→??→第8根亮，時間間隔為1s，全亮后，顯示10s，再反過來從8→7→??→1按1s間隔順序熄滅，全滅后停亮2s；再從第8根開始亮，順序點亮7→6→??→1，時間間隔1s，顯示3s，再從1→2→??→8按1s間隔順序熄滅，全滅后停亮2s，然后重復運行，周而復始。
（2）24只流水燈，4個一組分成6組，從Ⅰ→Ⅱ→??→Ⅵ按1s時間間隔依次向前移動，且點亮時每相隔1燈為亮，即從Ⅰ“①、③”亮→Ⅱ“⑤、⑦”亮，同時Ⅰ“①、③”滅→Ⅲ“、”亮，同時Ⅱ“⑤、⑦”滅??，如此移動一段時間（如30s）后，再反過來移動一段時間：Ⅵ“、”亮 →Ⅴ“、”亮，同時Ⅵ“、”滅，??如此循環(huán)往復。
（3）系統(tǒng)有單步/連續(xù)控制，單步運行時廣告屏只亮一個循環(huán)，連續(xù)運行時則循環(huán)往復運行；有起動和停止按鈕。
（4）起動時，燈管和流水燈同時起動，關閉時，可同時也可分別關閉。
（5）在控制要求1中，若要求將全亮后顯示10s改為以0.5s間隔同時閃爍5s，試修改程序。
（6）*要求有移位指令的應用 3.I/O編址并工作框圖（或時序圖）
4.編程并借助實驗箱上的發(fā)光二極管模擬調試 5.畫出I/O端子接線圖
三、自動門控制裝置PLC梯形圖控制程序的設計與調試 1.自動門控制裝置的硬件組成：
自動門控制裝置由門內光電探測開關K1、門外光電探測開關K2、開門到位限位開關K3、關門到限位開關K4、開門執(zhí)行機構KM1（使直流電動機正轉）、關門執(zhí)行機構KM2（使直流電動機反轉）等部件組成。光電探測開關為無光導通，有光斷開。2．控制要求：
（1）當有人由內到外或由外到內通過光電檢測開關K1或K2時，開門執(zhí)行機構KM1動作，電動機正轉，到達開門限位開關K3位置時，電機停止運行。
（2）自動門在開門位置停留8s后，自動進入關門過程，關門執(zhí)行機構KM2被起動，電動機反轉，當門移動到關門限位開關K4位置時，電機停止運行。
（3）在關門過程中，當有人員由外到內或由內到外通過光電檢測開關K2或K1時，應立即停止關門，并自動進入開門程序。
（4）在門打開后的10s等待時間內，若有人員由外至內或由內至外通過光電檢測開關K2或K1時，必須重新開始等待10s后，再自動進入關門過程，以保證人員安全通過。
（5）開門與關門不可同時進行 3.I/O編址
4.編程并借助實驗箱上的發(fā)光二極管模擬調試
四、完成課程設計說明書 1.課題名稱及要求
2.程序（包括注釋）、時序圖或框圖、I/O接線圖 3.三菱PLC與MODICON PLC相關指令的應用比較、運行情況及調試小結等 4.課程設計的心得
《PLC原理及應用》課程設計任務書 MITSUBISHI（三菱）PLC L組
一、PLCⅡ型教學實驗箱程序的開發(fā)
要求：1.開發(fā)實驗九、十、十二的梯形圖程序
2.寫出I/O編址、寫出梯形圖程序及語句表程序并調試
二、大、小球分揀傳送機械PLC控制梯形圖的設計與調試 1.大、小球分揀傳送機械示意圖
2.控制要求：
（1）機械臂起始位置在機械原點（見圖），為左限、上限并有顯示。
（2）有起動按鈕和停止按鈕控制運行，設停止時機械臂必須已回到原點。
（3）起動后，機械臂動作順序為：下降→吸球→上升（至上限）→右行（至右限）→下降→釋放→上升（至上限）→左行返回（至原點）。
（4）機械臂右行時有小球右限（LS4）和大球右限（LS5）之分；下降時，當電磁鐵壓著大球時，下限開關LS2斷開（=“0”）；壓著小球時，下限開關LS2接通（=“1”）。
3.I/O編址及工作框圖
4.編程并借助實驗箱上的發(fā)光二極管進行調試 5.I/O端子接線圖
三、自行設計課題
要求：設計汽車自動清洗裝置的PLC梯形圖控制課題及程序（1）了解汽車自動清洗過程
（2）設計課題：課題名稱、控制要求、工作框圖或時序圖、I/O編址（3）編程并借助實驗箱上的發(fā)光二極管進行調試
四、完成課程設計說明書 1.課題名稱及要求
2.程序（包括注釋）、時序圖或框圖、I/O接線圖 3.三菱PLC與MODICON PLC相關指令的應用比較、運行情況及調試小結等 4.課程設計的心得 《PLC原理及應用》課程設計任務書 MITSUBISHI（三菱）PLC M組
一、PLCⅡ型教學實驗箱程序的開發(fā)
要求：
1.開發(fā)實驗十、十二、十五的梯形圖程序 寫出I/O編址
寫出梯形圖程序及語句表程序并調試
二、自行設計“全自動洗衣機PLC控制”課題
要求：
1.課題名稱 2.控制要求 3.工作框圖.4.I/O設置
5.編程并借助實驗箱上的發(fā)光二極管進行調試
三、飲料灌裝生產流水線PLC梯形圖控制程序設計與調試 1.控制要求：
（1）系統(tǒng)通過開關設定為自動操作模式，一旦啟動，則傳送帶的驅動電機啟動并一直保持到停止開關動作或灌裝設備下的傳感器檢測到一個瓶子時停止；瓶子裝滿飲料后，傳送帶驅動電機必須自動啟動，并保持到又檢測到一個瓶子或停止開關動作（2）當瓶子定位在灌裝設備下時，停頓1s，灌裝設備開始工作，灌裝過程為5s鐘，灌裝過程應有報警顯示，5s后停止并不再顯示報警；報警方式為紅燈以0.5s間隔閃爍
（3）以每24瓶為一箱，記錄產品箱數(shù)
（4）每隔8小時將記錄產品箱數(shù)的計數(shù)器當前值轉存至其他寄存器，然后對計數(shù)器自動清零，重新開始計數(shù)。（*）
（5）可以手動對計數(shù)器清零（復位）2.編程并借助實驗箱上的發(fā)光二極管進行調試 3.畫出I/O端子接線圖
四、完成課程設計說明書 1.課題名稱及要求
2.程序（包括注釋）、時序圖或框圖、I/O接線圖
3.三菱PLC與MODICON PLC相關指令的應用比較、運行情況及調試小結等 4.課程設計的心得
《PLC原理及應用》課程設計任務書 MITSUBISHI（三菱）PLC N組
一、PLCⅡ型教學實驗箱程序的開發(fā)
要求： 1.開發(fā)實驗八、九、十五的梯形圖程序 寫出I/O編址
寫出梯形圖程序及語句表程序并調試
二、物業(yè)供水系統(tǒng)水泵梯形圖控制程序設計與調試
某物業(yè)供水系統(tǒng)有水泵4臺，供水管道安裝壓力檢測開關K1，K2和K3。K1接通，表示水壓偏低；K2接通，表示水壓正常；K3接通，表示水壓偏高。1.控制要求：
（1）自動工作時，當用水量少，壓力增高，K3接通，此時可延時30s后撤除1臺水泵
工作，要求先工作的水泵先切斷；當用水量多時，壓力降低，K1接通，此時可延時30s后增設1臺水泵工作，要求未曾工作過的水泵增加投入運行；當K2接通，表示供水正常，可維持水泵運行數(shù)量。工作時，要求水泵數(shù)量最少為1臺，最多不得超出4臺。
（2）各水泵工作時，均應有工作狀態(tài)顯示。
（3）手動工作時，要求4臺水泵可分別獨立操作（分設起動和停止開關），并分別具有
過載保護，可隨時對單臺水泵進行斷電控制（若輸入點不夠，可用I/O擴展模塊）
（4）設置“自動/手動”切換開關（ON——手動，OFF——自動），另設自動運行控制開關（ON——自動運行，OFF——自動運行停止）。2.畫出運行框圖，I/O編址
3.編程并借助實驗箱上的發(fā)光二極管進行調試 4.畫出I/O端子接線圖。
三、自動門控制裝置PLC梯形圖控制程序的設計與調試 1.自動門控制裝置的硬件組成：
自動門控制裝置由門內光電探測開關K1、門外光電探測開關K2、開門到位限位開關K3、關門到限位開關K4、開門執(zhí)行機構KM1（使直流電動機正轉）、關門執(zhí)行機構KM2（使直流電動機反轉）等部件組成。光電探測開關為無光導通，有光斷開。2．控制要求：
（1）當有人由內到外或由外到內通過光電檢測開關K1或K2時，開門執(zhí)行機構KM1動作，電動機正轉，到達開門限位開關K3位置時，電機停止運行。
（2）自動門在開門位置停留8s后，自動進入關門過程，關門執(zhí)行機構KM2被起動，電動機反轉，當門移動到關門限位開關K4位置時，電機停止運行。
（3）在關門過程中，當有人員由外到內或由內到外通過光電檢測開關K2或K1時，應立即停止關門，并自動進入開門程序。
（4）在門打開后的10s等待時間內，若有人員由外至內或由內至外通過光電檢測開關K2或K1時，必須重新開始等待10s后，再自動進入關門過程，以保證人員安全通過。
（5）開門與關門不可同時進行 3.I/O編址
4.編程并借助實驗箱上的發(fā)光二極管模擬調試
四、完成課程設計說明書 1.課題名稱及要求
2.程序（包括注釋）、時序圖或框圖、I/O接線圖 3.三菱PLC與MODICON PLC相關指令的應用比較、運行情況及調試小結等 4.課程設計的心得
《PLC原理及應用》課程設計任務書 MITSUBISHI（三菱）PLC O組 一、八層電梯樓層定位及顯示的梯形圖控制程序設計與調試 1.控制要求：
（1）根據(jù)各樓層行程開關的狀態(tài)，確定轎廂所在樓層
（2）用九段LED數(shù)碼管作十進制層樓位置顯示，如下圖所示：
2.九段碼編碼示意圖、真值表、I/O編址 3.用0作故障顯示
4.編程并借助實驗箱上的發(fā)光二極管模擬調試 5.I/O端子接線圖 二、三相六拍步進電機PLC梯形圖控制程序設計與調試 1.控制要求：
（1）三相步進電動機有三個繞組：A、B、C，正轉通電順序為：A→AB→B→BC→C→CA→A 反轉通電順序為：A→CA→C→BC→B→AB→A
（2）要求能實現(xiàn)正、反轉控制，而且正、反轉切換無須經過停車步驟。
（3）具有兩種轉速：
#1開關合上，則轉過一個步距角需0.5s。#2開關合上，則轉過一個步距角需0.05s。
（4）要求步進電動機轉動100個步距角后自動停止運行 I/O編址 編程并借助實驗箱上的發(fā)光二極管模擬調試
三、自行設計課題
要求：設計十字路口交通燈控制課題及程序
1.觀察桂林路漕寶路口交通燈（包括左轉彎燈和行人燈）的工作時序 2.設計課題：課題名稱、控制要求、時序圖、I/O編址 3.編程并借助實驗箱上的發(fā)光二極管模擬調試
四、完成課程設計說明書 1.課題名稱及要求
2.程序（包括注釋）、框圖（或時序圖）、I/O接線圖
3.三菱PLC與MODICON PLC相關指令的應用比較、運行情況及調試小結等 4.課程設計的心得
《PLC原理及應用》課程設計任務書
西門子S7-200 PLC A組 一、十字路口交通信號燈PLC控制系統(tǒng)設計與調試 1.控制要求：
（1）系統(tǒng)工作受開關控制，起動開關 ON 則系統(tǒng)工作；起動開關 OFF 則系統(tǒng)停
止工作。
（2）控制對象有八個：
東西方向紅燈兩個 , 南北方向紅燈兩個，東西方向黃燈兩個 , 南北方向黃燈兩個，東西方向綠燈兩個 , 南北方向綠燈兩個，東西方向左轉彎綠燈兩個，南北方向左轉彎綠燈兩個。
（3）控制規(guī)律：
1）高峰時段按時序圖二（見附圖）運行，正常時段按時序圖三（見附圖）運行，晚上時段按提示警告方式運行，規(guī)律為： 東、南、西、北四個黃燈全部閃亮，其余燈全部熄滅，黃燈閃亮按亮 0.4 s，暗 0.6 s的規(guī)律反復循環(huán)。高峰時段、正常時段及晚上時段的時序分配按時序圖一運行(見附圖)。2.編程并調試 3.I/O端子接線圖
時序圖一
高峰時段 7：00↘ ↙8：15 16：30↘ 正常時段
晚間時段 6：30↗
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 小時
時序圖二
00004 R-EW 00001 L——SN 00002 G 00003 Y
00008 R 00005 L 00006 G 00007 Y 10 20 30 40 50 60 70 80 90 SEC 時序圖三
00004 R-EW 00001 L 00002 G 00003 Y
00008 R—SN —SN —EW —EW —EW
——SN
—SN —SN
—SN —SN 00005 L—EW 00006 G—EW 00007 Y—EW 10 20 30 40 50 60 70 80 90 SEC
二、車庫車輛出入庫管理PLC梯形圖控制程序設計與調試 1.控制要求：
（1）入庫車輛前進時，經過1#傳感器→2#傳感器后，計數(shù)器A加1，后退時經過2#傳感器→1#傳感器后，計數(shù)器B減1；（計數(shù)器B的初始值由計數(shù)器A送來）只經過一個傳感器則計數(shù)器不動作。
（2）出庫車輛前進時，經過2#傳感器→1#傳感器后，計數(shù)器B減1，后退時經過1#傳感器→2#傳感器后，計數(shù)器A加1；只經過一個傳感器則計數(shù)器不動作
（3）車輛入庫或出庫時，均應有警鈴報警，定時3s鐘（4）倉庫啟用時，先對所有用到的存儲單元清零，并應有倉庫空顯示
（5）若設倉庫容量為50輛車，則倉庫滿時應報警并顯示。
（6）若同時有車輛相對入庫和出庫（即入庫車輛經過1#傳感器，出庫車輛經過2#傳感器），應避免誤計數(shù)。2.I/O編址 編程并調試
I/O端子接線圖
三、自動門控制裝置PLC梯形圖控制程序的設計與調試 1.自動門控制裝置的硬件組成：
自動門控制裝置由門內光電探測開關K1、門外光電探測開關K2、開門到位限位開關K3、關門到限位開關K4、開門執(zhí)行機構KM1（使直流電動機正轉）、關門執(zhí)行機構KM2（使直流電動機反轉）等部件組成。光電探測開關為有光導通，無光斷開。2．控制要求：
（1）當有人由內到外或由外到內通過光電檢測開關K1或K2時，開門執(zhí)行機構KM1動作，電動機正轉，到達開門限位開關K3位置時，電機停止運行。
（2）自動門在開門位置停留8s后，自動進入關門過程，關門執(zhí)行機構KM2被起動，電動機反轉，當門移動到關門限位開關K4位置時，電機停止運行。
（3）在關門過程中，當有人員由外到內或由內到外通過光電檢測開關K2或K1時，應立即停止關門，并自動進入開門程序。
（4）在門打開后的8s等待時間內，若有人員由外至內或由內至外通過光電檢測開關K2或K1時，必須重新開始等待8s后，再自動進入關門過程，以保證人員安全通過。
（5）開門與關門不可同時進行 3.I/O編址 4.編程并調試 5.I/O端子接線圖
四、自行設計課題
要求：設計汽車自動清洗裝置的PLC梯形圖控制課題及程序 觀察汽車自動清洗過程（可網(wǎng)上查找資料）
2.設計課題：課題名稱、控制要求、工作框圖或時序圖、I/O編址 3.編程并調試 4.I/O端子接線圖
五、完成課程設計說明書 1.課題名稱及要求
程序（包括注釋）、框圖或時序圖、I/O接線圖
西門子PLC與MODICON PLC相關指令的應用比較、運行情況及調試小結等 課程設計的心得
《PLC原理及應用》課程設計任務書
西門子S7-200 PLC B組 一、五相十拍步進電動機控制程序的設計與調試 1.控制要求：
（1）五相步進電動機有五個繞組: A、B、C、D、E , 正轉通電順序: ABC→BC→BCD→CD→CDE→DE→DEA→EA→EAB→AB
反轉通電順序: ABC←BC←BCD←CD←CDE←DE←DEA←EA←EAB←AB
（2）用五個開關控制其工作：
#1開關控制其運行(啟 / 停)。
#2 開關控制其低速運行(轉過一個步距角需 0.5 s)。#3 開關控制其中速運行(轉過一個步距角需 0.1 s)。#4 開關控制其低速運行(轉過一個步距角需 0.03 s)。#5 開關控制其轉向(ON 為正轉，OFF 為反轉)。2.I/O編址 3．編程并調試 4.I/O端子接線圖
二、飲料灌裝生產流水線PLC梯形圖控制程序設計與調試 1.控制要求：
（1）系統(tǒng)通過開關設定為自動操作模式，一旦啟動，則傳送帶的驅動電機啟動并一直保持到停止開關動作或灌裝設備下的傳感器檢測到一個瓶子時停止；瓶子裝滿飲料后，傳送帶驅動電機必須自動啟動，并保持到又檢測到一個瓶子或停止開關動作
（2）當瓶子定位在灌裝設備下時，停頓1s，灌裝設備開始工作，灌裝過程為5s鐘，灌裝過程應有報警顯示，5s后停止并不再顯示報警；報警方式為紅燈以0.5s間隔閃爍
（3）用兩個傳感器分別檢測空瓶數(shù)和滿瓶數(shù)，用計數(shù)器記錄空瓶數(shù)和滿瓶數(shù)，一旦系統(tǒng)啟動，即開始記錄空瓶數(shù)和滿瓶數(shù)
（4）若每24瓶為一箱，記錄產品箱數(shù)
（5）每隔8小時將空瓶及滿瓶計數(shù)器的當前值轉存至其他寄存器，然后對計數(shù)器自動清零，重新開始計數(shù)。
（6）可以手動對計數(shù)器清零（復位）2.編程并調試 3.畫出I/O端子接線圖
三、自行設計“全自動洗衣機PLC控制”課題
要求： 1.課題名稱 2.控制要求 3.工作框圖.4.I/O設置 5.編程并調試
四、完成課程設計說明書 1.課題名稱及要求 程序（包括注釋）、框圖、I/O接線圖
西門子PLC與MODICON PLC相關指令的應用比較、運行情況及調試小結等 課程設計的心得
《PLC原理及應用》課程設計任務書
西門子S7-200 PLC C組 一、八層電梯樓層定位及顯示的梯形圖控制程序設計與調試 1.控制要求：（1）根據(jù)各樓層行程開關的狀態(tài)，確定轎廂所在樓層
（2）用九段LED數(shù)碼管作十進制層樓位置顯示，如下圖所示：
2.九段碼編碼示意圖、真值表、I/O編址 3.編程并調試 4.I/O端子接線圖 二、三相六拍步進電機PLC梯形圖控制程序設計與調試 1.控制要求：
（1）三相步進電動機有三個繞組：A、B、C，正轉通電順序為：A→AB→B→BC→C→CA→A
反轉通電順序為：A→CA→C→BC→B→AB→A
（2）要求能實現(xiàn)正、反轉控制，而且正、反轉切換無須經過停車步驟。
（3）具有兩種轉速：
#1開關合上，則轉過一個步距角需0.5s。#2開關合上，則轉過一個步距角需0.05s。
（4）要求步進電動機轉動100個步距角后自動停止運行
（5）在完成上述功能的基礎上，增加功能：
設置按鈕K1，每按一次K1，轉速增加一檔（即轉動一個步距角所需時間減少0.01s）設置按鈕K2，每按一次K2，轉速減少一檔（即轉動一個步距角所需時間增加0.01s）I/O編址 編程與調試
三、自行設計課題
要求：設計十字路口交通燈控制課題及程序
1.觀察桂林路漕寶路口交通燈（包括左轉彎燈和行人燈）的工作時序 2.設計課題：課題名稱、控制要求、時序圖、I/O編址 3.編程并調試 4.I/O端子接線圖
四、完成課程設計說明書 1.課題名稱及要求
2.程序（包括注釋）、框圖、I/O接線圖
3.西門子PLC與MODICON PLC相關指令的應用比較、運行情況及調試小結等 4.課程設計的心得
《PLC原理及應用》課程設計任務書
西門子S7-200 PLC D組
一、自動門控制裝置PLC梯形圖控制程序的設計與調試 1.自動門控制裝置的硬件組成：
自動門控制裝置由門內光電探測開關K1、門外光電探測開關K2、開門到位限位開關K3、關門到限位開關K4、開門執(zhí)行機構KM1（使直流電動機正轉）、關門執(zhí)行機構KM2（使直流電動機反轉）等部件組成。光電探測開關為無光導通，有光斷開。2．控制要求：
（1）當有人由內到外或由外到內通過光電檢測開關K1或K2時，開門執(zhí)行機構KM1動作，電動機正轉，到達開門限位開關K3位置時，電機停止運行。（2）自動門在開門位置停留8s后，自動進入關門過程，關門執(zhí)行機構KM2被起動，電動機反轉，當門移動到關門限位開關K4位置時，電機停止運行。
（3）在關門過程中，當有人員由外到內或由內到外通過光電檢測開關K2或K1時，應立即停止關門，并自動進入開門程序。
（4）在門打開后的10s等待時間內，若有人員由外至內或由內至外通過光電檢測開關K2或K1時，必須重新開始等待10s后，再自動進入關門過程，以保證人員安全通過。
（5）開門與關門不可同時進行 3.I/O編址 4.編程并調試 5.I/O端子接線圖
二、物業(yè)供水系統(tǒng)水泵梯形圖控制程序設計與調試
某物業(yè)供水系統(tǒng)有水泵4臺，供水管道安裝壓力檢測開關K1，K2和K3。K1接通，表
示水壓偏低；K2接通，表示水壓正常；K3接通，表示水壓偏高。1.控制要求：
（1）自動工作時，當用水量少，壓力增高，K3接通，此時可延時30s后撤除1臺水泵
工作，要求先工作的水泵先切斷；當用水量多時，壓力降低，K1接通，此時可延時30s后增設1臺水泵工作，要求未曾工作過的水泵增加投入運行；當K2接通，表示供水正常，可維持水泵運行數(shù)量。工作時，要求水泵數(shù)量最少為1臺，最多不得超出4臺。（2）各水泵工作時，均應有工作狀態(tài)顯示。
（3）手動工作時，要求4臺水泵可分別獨立操作（分設起動和停止開關），并分別具有
過載保護，可隨時對單臺水泵進行斷電控制（若輸入點不夠，可用I/O擴展模塊）
（4）設置“自動/手動”切換開關（ON——手動，OFF——自動），另設自動運行控制開關（ON——自動運行，OFF——自動運行停止）。2.畫出運行框圖，I/O編址，編程并調試 3.畫出I/O端子接線圖。
三、全自動洗衣機梯形圖控制程序的設計與調試 1.控制要求：
（1）按下啟動按扭及水位選擇開關
（2）注水直到高（中、低）水位，關水
（3）2s后開始洗滌
（4）洗滌時，正轉30s，停2s，然后反轉30s，停2s（5）如此循環(huán)5次，總共320s后開始排水，排空后脫水30s（6）開始清洗，重復（2）～（5），清洗兩遍
（7）清洗完成，報警3s并自動停機
（8）若按下停車按扭，可手動排水（不脫水）和手動脫水（不計數(shù)）
輸入點： 輸出點：
啟動 10001 低水位檢測 10009 啟動洗衣機 00001 停止 10002 手動排水 10010 進水閥 00002 高水位 10003 手動脫水 10011 正轉 00003 中水位 10004 反轉 00004 低水位 10005 排水 00005 排空檢測 10006 脫水 00006 高水位檢測 10007 報警 00007 中水位檢測 10008 2.若要求啟動開關分為標準洗和輕柔洗，試改變有關輸入點，并在程序中加入輕柔洗功能（輕柔洗過程自定）3.I/O編址 4.編程并調試
四、MODICON PLC梯形圖控制程序的移植
要求：
1.將教材中五層電梯模型的梯形圖控制程序改成S7-200 PLC的梯形圖控制程序
2.I/O編址：設有開關量I/O擴展模塊2個，均為8×24VDC輸入/8×繼電器輸出 3.試畫出I/O端子接線圖
五、完成課程設計說明書 1.課題名稱及要求
2.程序（包括注釋）、框圖、I/O接線圖
3.西門子PLC與MODICON PLC相關指令的應用比較、運行情況及調試小結等 4.課程設計的心得
《PLC原理及應用》課程設計任務書
西門子S7-200 PLC E組 一、四分頻電路梯形圖控制程序設計與調試
要求：
1.解讀MODICON PLC的二分頻電路梯形圖程序，用STEP7設計四分頻電路梯形圖程序并調試，畫出四分頻時序圖。2.控制要求：
輸入點引入信號脈沖，輸出點輸出的脈沖是輸入脈沖的四分頻信號。
二分頻時序圖如下： 輸入10001 輸出00002 MODICON PLC二分頻梯形圖：
（）10001 00101 00100（）10001 00101（）00100 00002 00102（）00100 00102 00002 00002
二、自行設計課題
要求：設計汽車自動清洗裝置的PLC梯形圖控制課題及程序 1.觀察汽車自動清洗過程（可網(wǎng)上查找資料）
2.設計課題：課題名稱、控制要求、工作框圖或時序圖、I/O編址 3.編程并調試 4.I/O端子接線圖
三、MODICON PLC梯形圖控制程序的移植
1.將教材中五層電梯模型的梯形圖控制程序改成S7-200 PLC的梯形圖控制程序
2.I/O編址：設有開關量I/O擴展模塊2個，均為8×24VDC輸入/8×繼電器輸出
3.畫出I/O端子接線圖
4．完成PLC與電梯模型的接線并運行調試
四、完成課程設計說明書 1.課題名稱及要求 2.程序（包括注釋）、框圖、I/O接線圖
3.西門子PLC與MODICON PLC相關指令的應用比較、運行情況及調試小結等 4.課程設計的心得
《PLC原理及應用》課程設計任務書
西門子S7-200 PLC F組
一、花式噴水池裝置PLC控制梯形圖的設計與調試 1.花式噴水池示意圖
圖a）中4為中間噴水管，3為內環(huán)狀噴水管，2為中環(huán)形狀噴水管，1為外環(huán)形狀噴水管。圖b）中的選擇開關可有4種選擇，可分別用4個開關模擬實現(xiàn)；單步/連續(xù)開關為“1”= 單步，“0”= 連續(xù)，其他為單一功能開關。2.控制要求：
（1）水池控制電源開關接通后，按下啟動按鈕，噴水裝置即開始工作。按下停止按鈕，則停止噴水。工作方式由“選擇開關”和“單步/連續(xù)”開關來決定。
（2）“單步/連續(xù)”開關在單步位置時，噴水池只運行一個循環(huán)；在連續(xù)位置時，噴水池反復循環(huán)運行。（3）方式選擇開關用以選擇噴水池的噴水花樣，1～4號噴水管的工作方式選擇如下：
a）選擇開關在位置“1”——按下啟動按鈕后，4號噴水，延時2s，3號噴水，再延時1.5s，2號噴水，再延時2s，1號噴水，然后全部停止1s，接著一起噴水15s為一個循環(huán)。
b）選擇開關在位置“2”——按下啟動按鈕后，1號噴水，延時2s，2號噴水，再延時2s，3號噴水，再延時2s，4號噴水，然后全部停止0.5s，接著一起噴水30s為一個循環(huán)。
c）選擇開關在位置“3”——按下啟動按鈕后，1、3號同時噴水，延時3s后，2、4號同時噴水，1、3號停止噴水；交替運行5次后，1～4號同時噴水20s為一個循環(huán)。
d）選擇開關在位置“4”——按下啟動按鈕后，噴水池1～4號水管的工作順序為： 1→2→3→4按順序延時2s噴水，然后一起噴水10s后，按1→1+2→2→2+3→3→3+4→4→4+1號水管以1s間隔順序噴水，小循環(huán)3次后，一起噴水2s，再停止1s，由4→3→2→1反序分別延時2s噴水，然后再一起噴水10s為一個大循環(huán)。
（4）不論在什么工作方式，按下停止按鈕，噴水池立即停止工作，所有存儲器復位。
3.I/O編址 4.編程并調試 5.I/O端子接線圖
二、帶有顯示的十字路口交通信號燈控制程序的設計與調試 1.系統(tǒng)框圖：
2.控制要求：
（1）南北方向為主干道，綠燈亮的時間比東西方向次干道綠燈亮的時間多一倍，黃燈間隔0.5s閃爍3 s后切換到紅燈，信號燈工作時序圖如下，一次循環(huán)共需96s。（2）時序圖：
（3）主干道的數(shù)碼顯示應該與紅、黃及綠燈同步，且兩條主、次干道應該一樣顯示。比如：南北方向綠燈亮時，東西方向和南北方向均應顯示數(shù)字63（綠燈亮60s，黃燈亮3s），然后隔秒減1，當減到0時，換成東西方向綠燈亮，南北方向紅燈亮，此時，數(shù)碼管應顯示33，然后隔秒減1，當減到0時，再進行切換，完成一次工作循環(huán)。
（4）*有白天/夜間操作轉換開關、運行/停止開關、緊急操作開關1#、2#，其功能如下：
白天/夜間操作轉換開關在“白天”位置時，按上述時序正常工作，在“夜間”位置時，兩邊均只有黃燈閃爍
運行開關在接通電源時，方可切換白天/夜間開關
開關在“運行”位置時，系統(tǒng)啟動，在“停止”位置時，系統(tǒng)關閉
當有特殊情況（如事故）需某一方向的綠燈一直亮，則應用緊急操作開關實現(xiàn)次功能。比如：1#開關=“1”，則南北方向綠燈一直亮，東西方向紅燈一直亮，2#開關=“1”，則東西方向綠燈一直亮，南北方向紅燈一直亮，關閉緊急開關，則系統(tǒng)恢復正常。
3.編程并模擬調試
4.畫出I/O端子接線圖（用一個I/O擴展模塊）
.三、完成課程設計說明書 1.課題名稱及要求 2.程序（包括注釋）、框圖、I/O接線圖
3.西門子PLC與MODICON PLC相關指令的應用比較、運行情況及調試小結等 4.課程設計的心得
《PLC原理及應用》課程設計任務書
西門子S7-200 PLC G組
一、霓虹燈廣告屏裝置PLC控制梯形圖的設計與調試 1.霓虹燈廣告屏示意圖
該廣告屏共有8根燈管，24只流水燈，每4只燈為一組，如下圖所示：
2.控制要求：：
（1）該廣告屏中間8根燈管亮滅的時序為：第1根亮→2亮→3亮→??→第8根亮，時間間隔為1s，全亮后，顯示10s，再反過來從8→7→??→1按1s間隔順序熄滅，全滅后停亮2s；再從第8根開始亮，順序點亮7→6→??→1，時間間隔1s，顯示5s，再從1→2→??→8按1s間隔順序熄滅，全滅后停亮2s，然后重復運行，周而復始。
（2）24只流水燈，4個一組分成6組，從Ⅰ→Ⅱ→??→Ⅵ按1s時間間隔依次向前移動，且點亮時每相隔1燈為亮，即從Ⅰ“①、③”亮→Ⅱ“⑤、⑦”亮，同時Ⅰ“①、③”滅→Ⅲ“、”亮，同時Ⅱ“⑤、⑦”滅??，如此移動一段時間（如30s）后，再反過來移動一段時間：Ⅵ“、”亮 →Ⅴ“、”亮，同時Ⅵ“、”滅，??如此循環(huán)往復。
（3）系統(tǒng)有單步/連續(xù)控制，有起動和停止按鈕。
（4）起動時，燈管和流水燈同時起動，關閉時，可同時也可分別關閉。
（5）要求有移位指令的應用
（6）*在控制要求1中，若要求將全亮后顯示10s改為以0.5s間隔同時閃爍5s，試修改程序。3.編程并模擬調試
4.畫出I/O端子接線圖（用2個I/O擴展模塊）
二、自行設計課題
要求：設計汽車自動清洗裝置的PLC梯形圖控制課題及程序 1.觀察汽車自動清洗過程（可網(wǎng)上查找資料）
2.設計課題：課題名稱、控制要求、工作框圖或時序圖、I/O編址 3.編程并調試 4.I/O端子接線圖
三、完成課程設計說明書 1.課題名稱及要求
2.程序（包括注釋）、時序圖或框圖、I/O接線圖
3.西門子PLC與MODICON PLC相關指令的應用比較、運行情況及調試小結等 4.課程設計的心得
第四篇：DWI原理和應用
一、DWI的概念
1.定義：
彌散又稱擴散，是指分子從周圍環(huán)境的熱能中獲取運動能量而使分子發(fā)生的一連串的、小的、隨機的位移現(xiàn)象并相互碰撞，也稱分子的熱運動或布朗運動。
2.DWI技術就是檢測擴散運動的方法之一，由于一般人體MR成像的對象是質子，主要是水分子中的質子，因此DWI技術實際上是通過檢測人體組織中水分子擴散運動受限制的方向和程度等信息間接反映組織微觀結構的變化。
3.生物組織內的水分子的擴散分為三大類：細胞外擴散，細胞內擴散，跨膜擴散，且擴散運動受到組織結構、細胞內細胞器和組織大分子的影響。
4.影響水分子彌散的因素：膜結構的阻擋，大分子蛋白物質的吸附，微血管內流動血液的影響（？）。
5.DWI中的水分子：
1）
無創(chuàng)探測活體組織中水分子擴散的唯一方法
2）
信號來源于組織中的自由水
3）
結合水盡管運動受限，但仍不能產生信號
4）
不同組織對自由水擴散限制程度不同
5）
產生DWI對比
6）
檢測組織中自由水限制性擴散的程度
6.常規(guī)DWI，主要對細胞外自由水運動敏感
T2WI基礎上，施加擴散梯度，組織信號衰減
1）
自由水擴散越自由=信號丟失多，DWI信號越低
2）
自由水擴散越受限=信號丟失少，DWI信號越高
7.在均勻介質中，任何方向的彌散系數(shù)都相等，這種彌散稱為各向同性擴散（eg.腦脊液）；在非均勻介質中，各方向的彌散系數(shù)不等，這種彌散稱為各向異性擴散（eg.腦白質纖維素）。
各向異性擴散在人體組織中是普遍存在的，其中最典型的是腦白質神經纖維束。水分子在神經纖維長軸方向上擴散運動相對自由，而在垂直于神經纖維長軸的方向上，水分子的擴散運動將明顯受到細胞膜和髓鞘的限制。
二、DWI的原理
1.以SE-EPI序列來介紹DWI的基本原理。
射頻脈沖使體素內質子的相位一致，射頻脈沖關閉后，由于組織的T2弛豫和主磁場不均勻將造成質子逐漸失相位，從而造成宏觀橫向磁化矢量的衰減。
除了上述兩種因素以外，我們在某個方向上施加一個擴散梯度場，人為在該方向上制造磁場不均勻，造成體素內質子群失相位，然后在施加一個強度與持續(xù)時間完全相同的反向擴散梯度場，則會出現(xiàn)兩種情況:在該方向上沒有位移的質子不會受兩次梯度場強的影響而失相位，而移動的質子因兩次梯度場引起的相位變化不能相互抵消，而失相位信號衰減。
2.DWI通過測量施加擴散敏感梯度場前后組織發(fā)生的信號強度變化，來檢測組織中水分子擴散狀態(tài)（自由度及方向），后者可間接反映組織微觀結構特點及其變化。
體素中水分子都存在一定程度的擴散運動，其方向是隨機的，而在擴散梯度場方向上的擴散運動將造成體素信號的衰減，如果水分子在敏感梯度場方向上擴散越自由，則在擴散梯度場施加期間擴散距離越大，經歷的磁場變化也越大，組織信號衰減越明顯。
三、技術要點
1.DWI上組織信號強度的衰減主要因素：
1）擴散敏感梯度場的強度，強度越大組織信號衰減越明顯；
2）擴散敏感梯度場持續(xù)的時間，時間越長組織信號衰減越明顯；
3）兩個擴散敏感梯度場的間隔時間，間隔時間越長，組織信號衰減越明顯；
4）組織中水分子的擴散自由度，在擴散敏感梯度場施加方向上水分子擴散越自由，組織信號衰減越明顯。
2.b值對DWI的影響：DWI技術中把施加的擴散敏感梯度場參數(shù)稱為b值或稱擴散敏感系數(shù)。
1）
b值代表擴散敏感系數(shù)；r代表磁旋比；Gi和Gj分別為i軸和j軸上的磁場梯度強度；δ代表梯度場持續(xù)時間；Δ代表兩個梯度場間隔時間。
2）
b值的選擇（表示應用的梯度磁場的時間、幅度、形狀）
b值越高，擴散的權重越重
b值越高，信號越弱
b值越高，信噪比越差
b值越高，相同TR內可采集的層數(shù)越少
因會出現(xiàn)周圍神經的刺激癥狀也限制了太高的b值。
較小的b值可得到的較高信噪比的圖像，但對水分子擴散運動的檢測不敏感。
3）因此，b值的選擇非常重要，用小b值進行DWI，在一定程度上反映了局部組織的微循環(huán)灌注，但所測得的ADC值穩(wěn)定性較差，且易受其他生理活動的影響，不能有效反映水分子的彌散運動；用大b值進行DWI，所測得的ADC值受局部組織的微循環(huán)灌注影響較小，能較好反映水分子的彌散運動，因此，大b值進行DWI稱高彌散加權成像，用小b值進行DWI稱低彌散加權成像。b=0時產生無彌散加權的t2wi。
4）擴散圖像的b值的選擇主要應滿足以下三個條件：
（1）能夠清晰顯示和分辨被檢組織。
（2）有效抑制t2透射效應對擴散圖像的影響。
（3）應用盡可能高的b值，使被檢組織的ADC值更接近組織的真實D值。
三、DWI的方向性：
DWI是反映擴散敏感梯度場方向上的擴散運動，為了全面反映組織在各方向上的水分子擴散情況，需要在多個方向上施加擴散敏感梯度場。如果在多個方向（6個以上方向）分別施加擴散敏感梯度場，則可對每個體素水分子擴散的各向異性作出較為準確的檢測，這種MRI技術稱為擴散張量成像（diffusion
tensor
imaging，DTI）。利用DTI技術可以很好地反映白質纖維束走向，對于腦科學的研究將發(fā)揮很大的作用。
四、擴散系數(shù)和表觀擴散系數(shù)
1.分子布朗運動的方向是隨機的，其在一定方向上的彌散距離與相應彌散時間的平方根之比為一個常數(shù)，這個常數(shù)稱為擴散系數(shù)D。表示一個水分子單位時間內隨機彌散運動的平均范圍，其單位為mm2/s。通過對施加擴散敏感梯度場前后的信號強度檢測，在得知b值的情況下，我們可以計算組織的擴散系數(shù)，需要指出的是造成組織信號衰減不僅僅是水分子的擴散運動，水分子在擴散敏感梯度場方向上各種形式的運動（或位置移動）還將造成組織信號的衰減。
2.影響因素：
1）微觀因素：體液流動、細胞的滲透性和溫度、毛細血管灌注、細胞內外水的黏滯度、膜通透性的方向。
2）宏觀因素：呼吸、搏動、蠕動等。
3.因此利用DWI上組織信號強度變化檢測到的不是真正的擴散系數(shù)，它還會受到其他形式水分子運動的影響。我們把檢測到的擴散系數(shù)稱為表觀擴散系數(shù)（apparent
diffusion
coeffecient，ADC）。
實際工作中用表觀擴散系數(shù)(ADC)
來代替真正的擴散系數(shù)，前者常明顯大于后者。
ADC
值的大小取決于成像物質及其內部分子的空間分布，b值的選擇，場強……
4.計算組織的ADC值至少需要利用2個以上不同的b值，其計算公式如下：
ADC=
ln（SI低/SI高）/（b高－b低）
式中SI低表示低b值DWI上組織的信號強度（b值可以是零）；SI高表示高b值DWI上組織的信號強度；b高表示高b值；b低表示低b值；ln表示自然對數(shù)。
五、（一）T2透射效應（T2
shine
through）
1.DWI序列是在SE序列基礎上施加了彌散梯度的長TR長TE序列，無法消除T2WI效應影響，這樣也使DWI信號強度的變化與ADC的變化并不一致。
2.由于t2延長作用使DWI上出現(xiàn)高信號，但ADC值升高，稱為T2透射效應。
（二）T2廓清效應（Washout）
ADC值升高和t2WI高信號的綜合結果造成DWI成等信號。
常見于血管源性水腫。
（三）T2暗化效應
由于t2低信號而造成的DWI低信號。
多見于出血性病變。
通常發(fā)生順磁性磁敏感偽影。
六、偽影：
渦漩電流偽影，磁敏感偽影，N/2鬼影，化學位移偽影，運動偽影
七、臨床應用：
（一）急性期腦梗死
病理生理：
1、急性期：
血供中斷，細胞缺血、缺氧，Na-K
ATP酶，大量Na離子進入細胞內
細胞水腫（細胞毒性水腫）。細胞內結構腫脹，擴散受限，細胞內能量代謝障礙導致細胞器裂解，產生大量碎片，造成細胞內粘度增加，胞漿流動減慢，導致擴散進一步受限細胞外間隙縮小，擴散受限。
正常組織，水分子隨機運動，呈低信號。
細胞毒性組織，水分子運動受限，呈高信號。
2.MRDWI檢查，則在發(fā)病后20～30min，即可見到局部的擴散作用增加，呈現(xiàn)相應的病理MR信號（高信號）。因此DWI序列又稱為中風序列。
3.DWI反映的是細胞毒性水腫。
T2WI反映的是血管源性水腫。CT反映的是腦組織的壞死和水腫。
第五篇：壓力傳感器原理及應用
壓力傳感器原理及應用
壓力傳感器是工業(yè)實踐中最為常用的一種傳感器，其廣泛應用于各種工業(yè)自控環(huán)境，涉及水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產自控、航空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶、機床、管道等眾多行業(yè)，下面就簡單介紹一些常用傳感器原理及其應用
1、應變片壓力傳感器原理與應用力學傳感器的種類繁多，如電阻應變片壓力傳感器、半導體應變片壓力傳感器、壓阻式壓力傳感器、電感式壓力傳感器、電容式壓力傳感器、諧振式壓力傳感器及電容式加速度傳感器等。但應用最為廣泛的是壓阻式壓力傳感器，它具有極低的價格和較高的精度以及較好的線性特性。下面我們主要介紹這類傳感器。在了解壓阻式力傳感器時，我們首先認識一下電阻應變片這種元件。電阻應變片是一種將被測件上的應變變化轉換成為一種電信號的敏感器件。它是壓阻式應變傳感器的主要組成部分之一。電阻應變片應用最多的是金屬電阻應變片和半導體應變片兩種。金屬電阻應變片又有絲狀應變片和金屬箔狀應變片兩種。通常是將應變片通過特殊的粘和劑緊密的粘合在產生力學應變基體上，當基體受力發(fā)生應力變化時，電阻應變片也一起產生形變，使應變片的阻值發(fā)生改變，從而使加在電阻上的電壓發(fā)生變化。這種應變片在受力時產生的阻值變化通常較小，一般這種應變片都組成應變電橋，并通過后續(xù)的儀表放大器進行放大，再傳輸給處理電路（通常是A/D轉換和CPU）顯示或執(zhí)行機構。金屬電阻應變片的內部結構點擊瀏覽該文件如圖1所示，是電阻應變片的結構示意圖，它由基體材料、金屬應變絲或應變箔、絕緣保護片和引出線等部分組成。根據(jù)不同的用途，電阻應變片的阻值可以由設計者設計，但電阻的取值范圍應注意：阻值太小，所需的驅動電流太大，同時應變片的發(fā)熱致使本身的溫度過高，不同的環(huán)境中使用，使應變片的阻值變化太大，輸出零點漂移明顯，調零電路過于復雜。而電阻太大，阻抗太高，抗外界的電磁干擾能力較差。一般均為幾十歐至幾十千歐左右。電阻應變片的工作原理金屬電阻應變片的工作原理是吸附在基體材料上應變電阻隨機械形變而產生阻值變化的現(xiàn)象，俗稱為電阻應變效應。金屬導體的電阻值可用下式表示： 式中：ρ——金屬導體的電阻率（Ω·cm2/m）S——導體的截面積（cm2）L——導體的長度（m）我們以金屬絲應變電阻為例，當金屬絲受外力作用時，其長度和截面積都會發(fā)生變化，從上式中可很容易看出，其電阻值即會發(fā)生改變，假如金屬絲受外力作用而伸長時，其長度增加，而截面積減少，電阻值便會增大。當金屬絲受外力作用而壓縮時，長度減小而截面增加，電阻值則會減小。只要測出加在電阻的變化（通常是測量電阻兩端的電壓），即可獲得應變金屬絲的應變情
2、陶瓷壓力傳感器原理及應用抗腐蝕的陶瓷壓力傳感器沒有液體的傳遞，壓力直接作用在陶瓷膜片的前表面，使膜片產生微小的形變，厚膜電阻印刷在陶瓷膜片的背面，連接成一個惠斯通電橋（閉橋），由于壓敏電阻的壓阻效應，使電橋產生一個與壓力成正比的高度線性、與激勵電壓也成正比的電壓信號，標準的信號根據(jù)壓力量程的不同標定為2.0 / 3.0 / 3.3 mV/V等，可以和應變式傳感器相兼容。通過激光標定，傳感器具有很高的溫度穩(wěn)定性和時間穩(wěn)定性，傳感器自帶溫度補償0～70℃，并可以和絕大多數(shù)介質直接接觸。陶瓷是一種公認的高彈性、抗腐蝕、抗磨損、抗沖擊和振動的材料。陶瓷的熱穩(wěn)定特性及它的厚膜電阻可以使它的工作溫度范圍高達-40～135℃，而且具有測量的高精度、高穩(wěn)定性。電氣絕緣程度>2kV，輸出信號強，長期穩(wěn)定性好。高特性，低價格的陶瓷傳感器將是壓力傳感器的發(fā)展方向，在歐美國家有全面替代其它類型傳感器的趨勢，在中國也越來越多的用戶使用陶瓷傳感器替代擴散硅壓力傳感器。
3、擴散硅壓力傳感器原理及應用 工作原理 被測介質的壓力直接作用于傳感器的膜片上（不銹鋼或陶瓷），使膜片產生與介質壓力成正比的微位移，使傳感器的電阻值發(fā)生變化，和用電子線路檢測這一變化，并轉換輸出一個對應于這一壓力的標準測量信號。原理圖 點擊瀏覽該文件
4、藍寶石壓力傳感器原理與應用利用應變電阻式工作原理，采用硅-藍寶石作為半導體敏感元件，具有無與倫比的計量特性。藍寶石系由單晶體絕緣體元素組成，不會發(fā)生滯后、疲勞和蠕變現(xiàn)象；藍寶石比硅要堅固，硬度更高，不怕形變；藍寶石有著非常好的彈性和絕緣特性（1000 OC以內），因此，利用硅-藍寶石制造的半導體敏感元件，對溫度變化不敏感，即使在高溫條件下，也有著很好的工作特性；藍寶石的抗輻射特性極強；另外，硅-藍寶石半導體敏感元件，無p-n漂移，因此，從根本上簡化了制造工藝，提高了重復性，確保了高成品率。用硅-藍寶石半導體敏感元件制造的壓力傳感器和變送器，可在最惡劣的工作條件
下正常工作，并且可靠性高、精度好、溫度誤差極小、性價比
高。表壓壓力傳感器和變送器由雙膜片構成：鈦合金測量膜片和鈦合金接收膜片。印刷有異質外延性應變靈敏電橋電路的藍寶石薄片，被焊接在鈦合金測量膜片上。被測壓力傳送到接收膜片上（接收膜片與測量膜片之間用拉桿堅固的連接在一起）。在壓力的作用下，鈦合金接收膜片產生形變，該形變被硅-藍寶石敏感元件感知后，其電橋輸出會發(fā)生變化，變化的幅度與被測壓力成正比。傳感器的電路能夠保證應變電橋電路的供電，并將應變電橋的失衡信號轉換為統(tǒng)一的電信號輸出（0-5，4-20mA或0-5V）。在絕壓壓力傳感器和變送器中，藍寶石薄片，與陶瓷基極玻璃焊料連接在一起，起到了彈性元件的作用，將被測壓力轉換為應變片形變，從而達到壓力測量的目的。
5、壓電壓力傳感器原理與應用壓電傳感器中主要使用的壓電材料包括有石英、酒石酸鉀鈉和磷酸二氫胺。其中石英（二氧化硅）是一種天然晶體，壓電效應就是在這種晶體中發(fā)現(xiàn)的，在一定的溫度范圍之內，壓電性質一直存在，但溫度超過這個范圍之后，壓電性質完全消失（這個高溫就是所謂的“居里點”）。由于隨著應力的變化電場變化微小（也就說壓電系數(shù)比較低），所以石英逐漸被其他的壓電晶體所替代。而酒石酸鉀鈉具有很大的壓電靈敏度和壓電系數(shù)，但是它只能在室溫和濕度比較低的環(huán)境下才能夠應用。磷酸二氫胺屬于人造晶體，能夠承受高溫和相當高的濕度，所以已經得到了廣泛的應用。現(xiàn)在壓電效應也應用在多晶體上，比如現(xiàn)在的壓電陶瓷，包括鈦酸鋇壓電陶瓷、PZT、鈮酸鹽系壓電陶瓷、鈮鎂酸鉛壓電陶瓷等等。壓電效應是壓電傳感器的主要工作原理，壓電傳感器不能用于靜態(tài)測量，因為經過外力作用后的電荷，只有在回路具有無限大的輸入阻抗時才得到保存。實際的情況不是這樣的，所以這決定了壓電傳感器只能夠測量動態(tài)的應力。壓電傳感器主要應用在加速度、壓力和力等的測量中。壓電式加速度傳感器是一種常用的加速度計。它具有結構簡單、體積小、重量輕、使用壽命長等優(yōu)異的特點。壓電式加速度傳感器在飛機、汽車、船舶、橋梁和建筑的振動和沖擊測量中已經得到了廣泛的應用，特別是航空和宇航領域中更有它的特殊地位。壓電式傳感器也可以用來測量發(fā)動機內部燃燒壓力的測量與真空度的測量。也可以用于軍事工業(yè)，例如用它來測量槍炮子彈在膛中擊發(fā)的一瞬間的膛壓的變化和炮口的沖擊波壓力。它既可以用來測量大的壓力，也可以用來測量微小的壓力。壓電式傳感器也廣泛應用在生物醫(yī)學測量中，比如說心室導管式微音器就是由壓電傳感器制成的，因為測量動態(tài)壓力是如此普遍，所以壓電傳感器的應用就非常廣泛
壓力傳感器是工業(yè)實踐中最為常用的一種傳感器，而我們通常使用的壓力傳感器主要是利用壓電效應制造而成的，這樣的傳感器也稱為壓電傳感器。
我們知道，晶體是各向異性的，非晶體是各向同性的。某些晶體介質，當沿著一定方向受到機械力作用發(fā)生變形時，就產生了極化效應；當機械力撤掉之后，又會重新回到不帶電的狀態(tài)，也就是受到壓力的時候，某些晶體可能產生出電的效應，這就是所謂的極化效應?？茖W家就是根據(jù)這個效應研制出了壓力傳感器。
壓電傳感器中主要使用的壓電材料包括有石英、酒石酸鉀鈉和磷酸二氫胺。其中石英（二氧化硅）是一種天然晶體，壓電效應就是在這種晶體中發(fā)現(xiàn)的，在一定的溫度范圍之內，壓電性質一直存在，但溫度超過這個范圍之后，壓電性質完全消失（這個高溫就是所謂的“居里點”）。由于隨著應力的變化電場變化微小（也就說壓電系數(shù)比較低），所以石英逐漸被其他的壓電晶體所替代。而酒石酸鉀鈉具有很大的壓電靈敏度和壓電系數(shù)，但是它只能在室溫和濕度比較低的環(huán)境下才能夠應用。磷酸二氫胺屬于人造晶體，能夠承受高溫和相當高的濕度，所以已經得到了廣泛的應用。
現(xiàn)在壓電效應也應用在多晶體上，比如現(xiàn)在的壓電陶瓷，包括鈦酸鋇壓電陶瓷、PZT、鈮酸鹽系壓電陶瓷、鈮鎂酸鉛壓電陶瓷等等。
壓電效應是壓電傳感器的主要工作原理，壓電傳感器不能用于靜態(tài)測量，因為經過外力作用后的電荷，只有在回路具有無限大的輸入阻抗時才得到保存。實際的情況不是這樣的，所以這決定了壓電傳感器只能夠測量動態(tài)的應力。
壓電傳感器主要應用在加速度、壓力和力等的測量中。壓電式加速度傳感器是一種常用的加速度計。它具有結構簡單、體積小、重量輕、使用壽命長等優(yōu)異的特點。壓電式加速度傳感器在飛機、汽車、船舶、橋梁和建筑的振動和沖擊測量中已經得到了廣泛的應用，特別是航空和宇航領域中更有它的特殊地位。壓電式傳感器也可以用來測量發(fā)動機內部燃燒壓力的測量與真空度的測量。也可以用于軍事工業(yè)，例如用它來測量槍炮子彈在膛中擊發(fā)的一瞬間的膛壓的變化和炮口的沖擊波壓力。它既可以用來測量大的壓力，也可以用來測量微小的壓力。壓電式傳感器也廣泛應用在生物醫(yī)學測量中，比如說心室導管式微音器就是由壓電傳感器制成的，因為測量動態(tài)壓力是如此普遍，所以壓電傳感器的應用就非常廣泛。
除了壓電傳感器之外，還有利用壓阻效應制造出來的壓阻傳感器，利用應變效應的應變式傳感器等，這些不同的壓力傳感器利用不同的效應和不同的材料，在不同的場合能夠發(fā)揮它們獨特的用途。
這種壓力變送器主要利用液體或氣體在檢測器件上形成的壓力來檢測液體或者氣體的流量或壓強。把這種壓力信號轉變成標準的0～10V或者4～20mA電信號。以便控制使用。壓力和電信號的轉化主要由各種壓力傳感器的核心部件完成。核心部件主要由壓力檢測體和放大電路組成。
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