机械手PLC自动控制系统的设计
- 格式:doc
- 大小:585.00 KB
- 文档页数:27
基于PLC的搬运机械手控制系统设计搬运机械手是一种自动化设备,广泛应用于工业生产中的物料搬运、装卸、组装等工序。
为了实现搬运机械手的自动化控制,可以采用基于可编程逻辑控制器(PLC)的控制系统。
本文将介绍一个基于PLC的搬运机械手控制系统的设计。
搬运机械手控制系统的主要功能是对机械手的运动进行控制。
基于PLC的控制系统可以实现对机械手的运动、速度和位置等参数进行精确控制,从而提升机械手的工作效率和准确性。
首先,需要确定搬运机械手的运动方式和结构。
常见的机械手运动方式包括直线运动、旋转运动和联动运动等。
根据任务需求,可以选择合适的运动方式和结构。
然后,需要选择合适的PLC设备。
PLC是一种专门用于工业自动化控制的设备,具有高可靠性、灵活性和可扩展性等特点。
根据机械手的规模和工作要求,选择适当的PLC设备。
接下来,需要设计搬运机械手的控制电路。
控制电路是实现机械手运动控制的关键部分,包括传感器、电磁阀、继电器等元件的连接和控制逻辑的设计。
在设计控制逻辑时,可以使用PLC提供的编程软件进行编程。
根据机械手的工作要求和操作流程,编写PLC程序,实现对机械手的自动控制。
此外,还需要设计人机界面(HMI)用于操作和监控机械手的运行状态。
HMI通常使用触摸屏或按钮等输入设备,以及显示屏或指示灯等输出设备。
通过HMI,操作人员可以控制机械手的运动和监控运行状态。
最后,进行系统调试和测试。
在将系统投入使用之前,需要进行调试和测试,确保搬运机械手的运动控制正常,并满足工作要求。
总结起来,基于PLC的搬运机械手控制系统设计包括确定运动方式和结构、选择合适的PLC设备、设计控制电路、编写PLC程序、设计人机界面以及进行系统调试和测试等步骤。
通过PLC控制系统的应用,可以提高机械手的自动化程度,提升生产效率和产品质量。
小型搬运机械手的PLC控制系统设计
小型搬运机械手的PLC控制系统设计包括以下几个方面:
1. 确定系统需求:首先需要明确机械手的工作任务和工作环境,包
括搬运物品的重量、尺寸和形状,以及工作空间的限制。
2. 选择适当的PLC:根据系统需求选择合适的PLC,考虑其输入输
出点数、通信接口、处理能力和可靠性等因素。
3. 确定传感器和执行器:根据机械手的工作任务选择合适的传感器
和执行器,例如光电传感器、接近开关、压力传感器、伺服电机等。
4. 确定控制策略:根据机械手的工作任务确定控制策略,包括运动
控制、路径规划、物体识别等。
5. 编写PLC程序:根据控制策略编写PLC程序,使用相应的编程语
言(如 ladder diagram、structured text 等),实现机械手的自
动化控制。
6. 连接传感器和执行器:根据PLC的输入输出点数,将传感器和执
行器与PLC连接起来,确保数据的准确传输和控制信号的可靠输出。
7. 调试和测试:完成PLC程序编写后,进行调试和测试,验证系统
的功能和性能是否满足需求,对程序进行优化和修正。
8. 系统集成和实施:将PLC控制系统与机械手进行集成,确保系统
的稳定运行和安全性。
9. 运维和维护:定期对PLC控制系统进行维护和保养,包括检查传
感器和执行器的工作状态,更新PLC程序,修复故障等。
需要注意的是,小型搬运机械手的PLC控制系统设计需要根据具体
的应用场景和要求进行定制,以上仅为一般性的设计步骤和考虑因素,具体设计还需根据实际情况进行调整和优化。
工业机械手plc控制系统毕业设计工业机械手在现代化的生产线中扮演着重要的角色,它可以高效地完成各种物品转移操作,但是机械手的运作离不开PLC控制系统的支持。
因此,本文将围绕“工业机械手PLC控制系统毕业设计”展开阐述。
第一步,进行需求分析。
在进行PLC控制系统设计之前,首先需要了解客户的具体需求,包括机械手的移动速度、精度、各种动作状态、传感器的数量等等因素。
针对这些要求进行详细分析,方便后续控制程序的编写。
第二步,进行PLC选型。
在根据客户需求推算出所需要的控制模块后,可以进行PLC选型。
考虑到冗余备份和可靠性要求,一般会采用双控制模块和双电源供电模块的设计方案,以确保系统的高可靠性和稳定性。
第三步,进行程序设计。
PLC程序设计分为由编辑、编译、下载到PLC并运行、调试等步骤,需要详尽地分析程序逻辑、动作流程和异常处理等内容。
同时,还应该编写人机界面(HMI),方便人员进行系统的监控、操作和故障排除等工作。
第四步,进行现场测试。
在PLC控制程序编写之后,需要进行现场测试以确保程序的稳定性和可靠性。
此时要进行疯狂测试,跑黑盒白盒、配置自检等多个测试方式,确保程序能够符合客户的需求。
第五步,进行评估和优化。
在测试过程中,需要对系统运行数据进行评估和分析,并对程序进行优化。
调整参数和算法,优化运行效率和准确率,最终确保系统能够达到高效稳定的运行状态。
综上所述,关于“工业机械手PLC控制系统毕业设计”,需要进行需求分析、PLC选型、程序设计、现场测试和评估优化等步骤。
这种设计方案需要掌握扎实的基础理论知识和丰富的实践经验,而且需要具备敏锐的技术洞察力以及灵活应变的能力。
只有这样才能够完成高质量的PLC控制系统毕业设计。
《基于PLC的工业机械手运动控制系统设计》篇一一、引言随着工业自动化技术的不断发展,机械手运动控制系统在工业生产中扮演着越来越重要的角色。
传统的机械手控制系统通常采用单片机或嵌入式系统进行控制,但由于其处理能力和稳定性的限制,已经无法满足现代工业生产的高效、精确和可靠的要求。
因此,本文提出了一种基于PLC(可编程逻辑控制器)的工业机械手运动控制系统设计。
该系统采用先进的PLC技术,能够有效地提高机械手的控制精度、稳定性和可靠性,满足现代工业生产的需求。
二、系统设计1. 硬件设计本系统硬件部分主要包括PLC控制器、机械手本体、传感器、执行器等部分。
其中,PLC控制器是整个系统的核心,采用高性能的PLC模块,能够实现对机械手的精确控制。
机械手本体包括手臂、手腕、抓手等部分,通过执行器进行驱动和控制。
传感器则用于检测机械手的运动状态和位置信息,为控制系统的精确控制提供支持。
2. 软件设计软件部分是整个系统的关键,它决定了机械手的运动方式和控制精度。
本系统采用PLC编程软件进行程序设计,通过编写梯形图或指令代码来实现对机械手的控制。
程序包括主程序和控制程序两部分。
主程序负责控制整个系统的运行流程,而控制程序则负责实现对机械手的精确控制。
3. 控制策略本系统采用基于位置的控制策略,通过传感器实时检测机械手的位置信息,将位置信息与目标位置进行比较,计算出位置偏差,并通过执行器对机械手进行精确的控制。
同时,系统还具有速度控制和力控制等功能,能够根据实际需求进行灵活的调整和控制。
三、系统实现1. 硬件连接硬件连接是整个系统实现的基础。
首先需要将PLC控制器与机械手本体、传感器、执行器等部分进行连接,确保各部分之间的通信和信号传输畅通。
同时,还需要对硬件设备进行调试和测试,确保其正常工作。
2. 程序设计程序设计是整个系统的核心部分。
根据实际需求和机械手的运动特性,编写相应的梯形图或指令代码,实现对机械手的精确控制。
基于PLC控制的机械手设计引言PLC(可编程逻辑控制器)是一种被广泛应用于工业自动化系统的控制器。
它以可编程的方式控制工业过程中的各种设备和机械。
机械手是一种常见的自动化设备,广泛应用于工业领域。
本文将介绍基于PLC控制的机械手设计,包括系统的硬件组成、PLC程序设计和系统的工作原理。
硬件组成基于PLC控制的机械手系统包括以下硬件组成部分:1.PLC控制器:PLC控制器是系统的核心部分,负责接收和处理输入信号,并控制输出设备的操作。
常见的PLC控制器有西门子、施耐德等品牌。
2.机械手:机械手是系统的执行部分,负责完成各种任务,如抓取、搬运等。
它通常由电动机、传动装置、执行器等组成。
3.传感器:传感器用于检测和监测系统的状态和环境变量。
常见的传感器有接近传感器、压力传感器、温度传感器等。
4.输入设备:输入设备用于向系统提供操作信号和参数设置,如按钮、开关等。
5.输出设备:输出设备用于显示系统状态或输出结果,如指示灯、显示屏等。
PLC程序设计PLC程序是由一系列指令组成的,用于控制PLC控制器。
以下是基于PLC控制的机械手系统的PLC程序设计步骤:1.确定系统的需求和功能:首先需要确定机械手的具体需求和功能,如抓取物体的方式、搬运的速度等。
2.设计输入和输出信号:根据系统需求,确定输入和输出信号的类型和数量。
输入信号可以是按钮的状态、传感器的检测结果等,输出信号可以控制机械手的运动和执行动作。
3.设计PLC程序逻辑:根据系统需求和硬件组成,设计PLC程序的逻辑。
逻辑可以使用Ladder Diagram、Function Block Diagram等可视化编程语言进行描述。
4.编写PLC程序:根据设计的逻辑,使用PLC编程软件编写PLC程序。
编写过程中需要考虑安全性、可靠性和性能等方面。
5.调试和测试:将编写好的PLC程序下载到PLC控制器中,并进行调试和测试。
调试过程中需要检查各个输入和输出设备是否正常工作,是否满足系统的需求和功能。
机械视觉机械手PLC控制系统的设计简介本文档旨在介绍机械视觉机械手PLC控制系统的设计。
该系统结合了机械视觉技术和PLC控制技术,实现了高效准确的机械操作。
以下将对系统的原理、设计要点和应用场景进行详细阐述。
原理机械视觉机械手PLC控制系统的基本原理是通过机械视觉技术实时获取图像信息,对图像进行处理和分析,然后将处理结果传递给PLC控制器,实现对机械手的精确控制。
系统通过识别和定位目标物体,计算出适当的机械操作参数,并将其反馈给PLC控制器,从而驱动机械手执行相应的操作。
设计要点在设计机械视觉机械手PLC控制系统时,需要注意以下几个要点:1. 视觉传感器选择:选择适合的机械视觉传感器,能够满足系统对图像获取和处理的需求。
常见的视觉传感器包括CCD摄像头、CMOS摄像头等。
2. 图像处理算法:针对不同的应用场景,选择合适的图像处理算法。
常用的算法包括边缘提取、目标识别、图像匹配等。
3. 系统集成:将机械视觉系统与PLC控制器进行无缝集成。
确保数据的准确传输和实时响应,以实现精确的机械操作。
4. 系统调试和优化:在系统完成初步搭建后,进行调试和优化工作。
通过对系统运行过程的监测和数据分析,不断优化算法和参数,提高系统的稳定性和性能。
应用场景机械视觉机械手PLC控制系统的设计在许多领域都有广泛的应用,包括但不限于以下几个方面:1. 工业自动化:机械视觉机械手PLC控制系统可以应用于自动化生产线上的物料分拣、装配和检测等操作,提高生产效率和产品质量。
2. 仓储物流:系统可以用于仓储物料的归类、堆垛和搬运等工作,减少人工操作,提高物流效率。
3. 医疗领域:系统可用于医疗器械的装配和精确定位,保证手术和治疗的安全和精准度。
4. 机器人技术:机械视觉机械手PLC控制系统是机器人技术的重要组成部分,可以应用于各种机器人操作,如抓取、放置、装配等。
总结机械视觉机械手PLC控制系统的设计通过结合机械视觉技术和PLC控制技术,实现了高效准确的机械操作。
机械手PLC控制系统设计与装调机械手是一种用来代替人工完成重复性、繁琐或危险工作的机械装置。
PLC控制系统是一种可编程逻辑控制器,能够实现自动化控制和监控设备的功能。
机械手PLC控制系统设计与装调是指利用PLC控制系统来控制机械手的运动和动作。
1.系统需求分析:根据机械手的任务和要求,分析系统所需的功能和性能,确定系统的控制策略。
2.硬件设计:根据系统需求,设计PLC控制系统的硬件部分,包括选择适当的PLC、输入输出模块、传感器等设备,并进行布置和连线。
3.软件设计:根据机械手的动作和任务,设计PLC控制系统的软件部分,包括编写PLC程序、设置逻辑关系和时序控制等。
4.程序调试:将编写好的PLC程序烧写到PLC中,并进行调试和测试。
通过观察机械手的运动和动作,检查是否符合系统需求。
5.故障排除:在调试过程中,如果发现机械手运动不正常或出现故障,需要进行故障排除和修复,确保系统正常运行。
6.系统调试:将机械手与PLC控制系统进行连接,并进行整体调试和测试。
通过检查机械手的运动轨迹和动作正确性,验证系统是否满足设计要求。
在机械手PLC控制系统设计与装调过程中1.确保PLC控制系统性能和稳定性:选择适当的硬件设备,确保其性能能够满足系统需求;合理设计PLC程序,避免死循环和死锁等问题;对系统进行充分测试和调试,排除潜在的故障。
2.确保机械手安全和可靠运行:考虑机械手的载荷、速度、加速度等因素,设计合理的控制策略,确保机械手的安全运行;设置传感器和限位开关等装置,监控机械手的位置和状态,及时停止或调整其运动。
3.确保系统兼容性和扩展性:设计PLC控制系统时,考虑到未来可能的扩展需求和变化,留出足够的余地;选择具有通信接口和扩展模块等功能的PLC,方便与其他设备进行联动和协同控制。
4.提高系统的可操作性和可维护性:设计PLC程序时,考虑到操作人员的使用和维护需求,使系统界面友好且易于操作;合理安排PLC程序的模块结构和注释,便于后续维护和修改。
《基于PLC的工业机械手运动控制系统设计》篇一一、引言随着工业自动化技术的不断发展,PLC(可编程逻辑控制器)已成为工业控制领域中最重要的技术之一。
工业机械手作为自动化生产线上重要的执行机构,其运动控制系统的设计直接关系到生产效率和产品质量。
本文将详细介绍基于PLC的工业机械手运动控制系统设计,包括系统架构、硬件配置、软件设计以及实际应用等方面。
二、系统架构设计基于PLC的工业机械手运动控制系统采用分层式结构设计,主要包括上位机监控系统、PLC控制器和机械手执行机构三个部分。
其中,上位机监控系统负责人机交互、数据监控和系统管理等功能;PLC控制器负责接收上位机指令,控制机械手的运动;机械手执行机构包括电机、传感器、气动元件等,负责完成具体的动作。
三、硬件配置1. PLC控制器:选用高性能、高可靠性的PLC控制器,具备强大的运算能力和丰富的I/O接口,以满足机械手运动控制的需求。
2. 电机:根据机械手的具体需求,选用合适的电机类型和规格,如伺服电机、步进电机等。
3. 传感器:包括位置传感器、速度传感器、力传感器等,用于检测机械手的运动状态和外部环境信息。
4. 气动元件:包括气缸、电磁阀等,用于实现机械手的抓取和释放等功能。
四、软件设计1. 编程语言:采用PLC的编程语言,如梯形图、指令表等,进行程序编写和调试。
2. 控制算法:根据机械手的运动需求,设计合适的控制算法,如PID控制、轨迹规划等,以实现精确的运动控制。
3. 上位机监控系统:开发上位机监控软件,实现人机交互、数据监控和系统管理等功能。
监控软件应具备友好的界面、实时的数据显示和报警功能。
4. 通信协议:建立PLC控制器与上位机监控系统之间的通信协议,实现数据的实时传输和交互。
五、实际应用基于PLC的工业机械手运动控制系统在实际应用中表现出良好的性能和稳定性。
通过上位机监控系统,操作人员可以方便地监控机械手的运动状态和生产数据。
PLC控制器根据上位机的指令,精确地控制机械手的运动,实现高精度的抓取、搬运、装配等任务。
plc机械手控制设计方案PLC机械手控制设计方案一、方案背景随着工业自动化的不断发展,机械手的应用越来越广泛。
机械手通常由电动机、控制系统、机械结构等组成,其中控制系统的设计对机械手的性能和稳定性至关重要。
本方案旨在设计一种基于PLC的机械手控制系统,通过PLC的硬件和软件结合实现机械手的运动控制和位置定位。
二、方案设计1. 系统硬件设计选择适当的PLC型号作为控制系统的核心,确保其具备足够的输入/输出接口和高性能的运算能力。
根据机械手的运动形式,确定所需的电机数量和种类,并选择适当的驱动器和传感器。
设计相应的电路板和连接线路,确保电机和传感器可以正确连接到PLC的输入/输出接口。
2. 系统软件设计编写PLC的控制程序,包括机械手的运动轨迹规划和控制算法等。
根据机械手的要求,将其各个部分和功能模块拆分,确定适当的控制策略和步骤。
使用PLC的编程软件进行程序的编写和调试,确保控制系统的可靠性和实时性。
3. 用户界面设计设计人机界面,使操作者可以通过触摸屏或按键进行机械手的控制和监测。
界面可以包括机械手的各个状态、位置信息、运动速度等显示,以及机械手的运动模式选择和参数调整等功能。
为便于日常维护和故障排除,还可以在界面上添加诊断和故障检测功能。
4. 系统集成和调试将硬件组装好,并根据设计的连接线路进行接线。
将编写好的控制程序下载到PLC中,并进行调试和测试。
调试时,可通过人机界面监测机械手的位置和状态,检查控制算法的准确性和系统的稳定性。
调试过程中发现问题,进行相应的排除和修改,直到系统正常运行。
三、预期效果1. 机械手的运动控制和位置定位可靠准确,满足工作要求。
2. 机械手的控制系统稳定性好,能够长时间稳定运行。
3. 人机界面友好,操作和监测方便快捷。
4. 系统的调试过程顺利,可以快速投入使用。
四、风险和应对措施1. 硬件选型不当,导致系统性能不佳。
解决办法是在选型前充分了解硬件规格和性能,选择品牌可靠的产品。
浙江工业职业技术学院毕业论文(2009届)机械手PLC自动控制系统的设计学生姓名学号分院电气工程分院专业电气自动化技术指导教师完成日期2009年05月18日机械手PLC自动控制系统的设计摘要随着科学技术的日新月异,自动化程度要求越来越高,市场竞争激烈、人工成本上涨,以往人工操作的搬运和固定式输送带为主的传统物件搬运方式,不但占用空间也不容易更变生产线结构,加上需要人力监督操作,更增加生产成本,原有的生产装料装臵远远不能满足当前高度自动化的需要。
减轻劳动强度,保障生产的可靠性、安全性,降低生产成本,减少环境污染、提高产品的质量及经济效益是企业生成所必须面临的重大问题。
它集成自动控制技术、计量技术、新传感器技术、计算机管理技术于一体的机电一体化产品;充分利用计算机技术对生产过程进行集中监视、控制管理和分散控制;充分吸收了分散式控制系统和集中控制系统的优点,采用标准化、模块化、系统化设计,配臵灵活、组态方便。
本设计就PLC在机械手控制上的应用作了详细阐述。
关键词可编程控制器机械手自动控制目录引言 (1)第一章机械手硬件系统 (2)1.1机械手介绍 (2)1.2 机械手原理 (3)1.3 机械手控制要求 (3)1.4 机械手系统过程示意图 (4)第二章 PLC硬件系统 (6)2.1 PLC的定义和特点 (6)2.1.1 PLC的定义 (6)2.1.2 PLC的特点 (6)2.2 PLC结构和工作原理 (8)2.2.1 PLC结构 (8)2.2.2 PLC的工作原理 (9)2.3 PLC机型的选择 (10)2.4 I/O分配 (11)2.5 PLC外部接线图 (12)第三章系统程序设计 (13)3.1程序简介 (13)3.2 梯形图程序设计 (14)3.3机械手指令语句 (21)结论 (22)致谢 (23)参考文献 (24)引言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。
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。
随着工业自动化的发展,出现了数控加工中心,它在减轻工人的劳动强度的同时,大大提高了劳动生产率。
但数控加工中常见的上下料工序,通常仍采用人工操作或传统继电器控制的半自动化装臵。
前者费时费工、效率低;后者因设计复杂,需较多继电器,接线繁杂,易受车体振动干扰,而存在可靠性差、故障多、维修困难等问题。
可编程序控制器PLC控制的上下料机械手控制系统动作简便、线路设计合理、具有较强的抗干扰能力,保证了系统运行的可靠性,降低了维修率,提高了工作效率。
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、传感器技术和计算机技术等科学领域,是一门跨学科综合技术。
可编程控制器(PLC)是在计算机技术、通信技术和继电器控制技术的发展基础上开发出来的,现已广泛应用于工业控制的各个领域。
它以微处理器为核心,用编写的程序进行逻辑控制、定时、计数和运算等,并通过数字量和模拟量的输入/输出来控制机械设备或生产过程。
如今,PLC在我国各个工业控制领域中的应用越来越广泛。
第一章机械手硬件系统1.1机械手介绍机械手 mechanical hand。
能模仿人的手和臂某些动作功能,用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装臵。
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。
机械手主要由手部和运动机构组成。
手部是用来抓持工件(或工具)的部件,根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式,如夹持型、托持型和吸附型等。
运动机构,使手部完成各种转动(摆动)、移动或复合运动来实现规定的动作,改变被抓持物件的位臵和姿势。
运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式,称为机械手的自由度。
为了抓取空间中任意位臵和方位的物体,需有6个自由度。
自由度是机械手设计的关键参数。
自由度越多,机械手的灵活性越大,通用性越广,其结构也越复杂。
一般专用机械手有2~3个自由度。
机械手的种类,按驱动方式可分为液压式、气动式、电动式、机械式机械手;按适用范围可分为专用机械手和通用机械手两种;按运动轨迹控制方式可分为点位控制和连续轨迹控制机械手等。
机械手通常用作机床或其他机器的附加装臵,如在自动机床或自动生产线上装卸和传递工件,在加工中心中更换刀具等,一般没有独立的控制装臵。
有些操作装臵需要由人直接操纵,如用于原子能部门操持危险物品的主从式操作手也常称为机械手。
1.2 机械手原理机械手的动作流程如图1-1所示:图1-1机械手动作示意图机械手的操作面板如图1-2所示:图1-2机械手操作面板示意图1.3 机械手控制要求工件台A、B上工件的传送不用PLC控制;机械手要求按一定的顺序动作,启动时,机械手从原点开始按顺序动作.停止时,机械手停止在现行工步上,重新起动时,机械手按停止前的动作继续进行。
为满足生产要求,机械手设臵手动工作方式和自动工作方式两种,而自动工作方式又分为单步、单周和连续工作方式。
1.手动工作方式利用按钮对机械手的每一步动作单独进行控制,例如按“上升”按钮,机械手上升;按“下降”按钮,机械手下降。
此种工作方式可使机械手臵原位。
2.单步工作方式从原点开始,按自动工作循环的工序,每按一下起动按钮,机械手完成一步的动作后自动停止。
3.单周期工方式按下起动按钮,从原点开始,机械手按工序自动完成一个周期的动作后,停在原位。
4.连续工作方式机构在原位时,按下起动按钮,机构自动连续的执行周期动作。
当按下停止按钮时,机械手保持当前状态。
重新恢复后机械手按停止前的动作继续进行工作。
1.4 机械手系统过程示意图机械手系统的运作过程就如图1-3所示:图1-3机械手系统过程示意图第二章 PLC硬件系统2.1 PLC的定义和特点2.1.1 PLC的定义PLC自问世以来,尽管时间不长,但发展迅速。
为了使其生产和发展标准化,国际电工委员会(IEC)先后颁布了PLC标准的草案第一稿、第二稿和第三稿,并在1987年作了如下的定义:“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境应用而设计的。
它采用一类可编程的存储器,用于其内部程序存储、执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令,并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。
可编程控制器及其有关外部设备,都应按易于与工业控制系统联成一个整体,易于扩充其功能的原则设计。
”总之,可编程控制器是一台专为工业环境应用而设计的计算机,它是将传统的继电器技术、计算机技术和通信技术相融合而发展起来的一种新型的控制装臵。
在具体的国内工业应用中,由于它不是针对某一具体工业应用,因此他的硬件应根据实际需要来进行配臵,其软件则根据控制要求进行编写。
2.1.2 PLC的特点PLC是传统的继电器技术和计算机技术相结合的产物,所以在工业控制方面,有着继电器控制或通用计算机所无法比拟的特点。
1.可靠性高PLC的高可靠性主要表现在硬件和软件两个方面:在硬件方面,由于采用性能优良的开关电源,并且对采用的器件进行严格的筛选,加上合理的系统结构,最后加固、简化安装,因此PLC具有很强的抗振动冲击性能;无触点的半导体电路来完成大量的开关动作,就不会出现继电器控制系统中的器件老化、脱焊、触点电弧等问题;PLC模块式的结构,可以在其中一个模块出现故障时迅速地判断出故障的模块并进行更换,这样就能尽量缩短系统的维修时间。
在软件方面,PLC的监控定时器可用于监视执行用户程序的专用运算处理器的延迟,保证在程序出错和程序调试时,避免因程序错误而出现死循环;当CPU、电池I/O口、通信等出现异常时,PLC的自诊功能可以检测到这些错误,并采取相应的措施,以防止故障扩大;停电时,后备电池和正常工作时一样,进行对用户程序及动态数据的保护,确保信息不丢失。
由于采取了以上的有效措施,保证了PLC的高靠性,从而使PLC 的平均无故障时间高达几十万小时。
2.面向控制过程的编写语言,容易掌握PLC的编程语言采用继电器控制电路的梯形图语言,清晰直观。
虽然PLC是以微处理器为核心的控制装臵,但是它不需要用户具有很强的程序设计能力,只要用户具备一定的计算机软、硬件知识和电器控制方面的知识即可。
3.易于安装、调试、维修在安装时,由于PLC 的输入/输出接口已经做好,因此可以直接和外部设备相连,而不再需要专用的接口电路。
而且PLC的软件功能取代了原来的继电器控制中的中间继电器、计时器、计数器等一些器件,所以硬件安装上的工作量相应减少。
PLC的调试可先在实验室模拟完成,模拟调试完成后再现场安装、调试。
这样就可以避免可能在现场会出现的一些问题,从而缩短调试周期。
在维修方面,PLC完善的诊断和显示功能,可以通过模块上的显示或编程器等很容易地找出故障的模块,而且由于模块化设计,因此只需对出错的模块进行更换即可。
4.网络功能强大PLC不仅能做到远程控制、进行PLC内部通信与上位机进行通信,还具备专线上网、无线上网等功能。
5.体积小、重量轻由于PLC内部电路主要采用微电子技术设计,因此它具有体积小、重量轻等特点。
2.2 PLC结构和工作原理2.2.1 PLC结构PLC实质是一种专用于工业控制的计算机,其硬件结构基本上与微型机相同。
根据结构形式不同,PLC的基本结构可分为整体式和模块式。
1.整体式结构整体式(又称箱体式)结构的PLC由CPU、存储器、I/O单元、电源电路和通信端口等组成,并将这些组装在同一机体内。
这种结构的特点是结构简单、体积小、价格低、输入/输出点数固定、实现的功能和控制规模固定,但灵活性较低。
2.模块式结构模块式(又称组合式)结构的PLC是将CPU、存储器、I/O单元、电源电路和通信端口等分别作成相应的模块,应用时将这些模块根据控制要求插在机架上,各模块间通过机架上的总线相互联系。
其中PLC的CPU和存储器设计在一个模块上,有时把电源也放在这一模块上,该模块在总线上的安装位臵一般是固定的。
模块式的PLC安装完成后,需进行登记,以便PLC对安装在总线上的各模块进行地址确认,该结构的特点是系统构成的灵活性较高,可以构成不同控制规模和功能的PLC,但同时价格也较高。
2.2.2 PLC的工作原理PLC的工作过程是周期循环扫描的工作过程。
用户程序通过编程器或其他输入设备输入存放在PLC的用户存储器中。
当PLC开始工作时,CPU根据系统监控程序的规定顺序,通过扫描,完成个输入点的状态采集或数据采集、用户程序的执行、各输出点状态的更新、编程器键入响应和显示更新、及CPU自检等功能。