PLC控制机械手设计论文
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题目:基于plc控制的机械手的设计内容摘要及关键词:【摘要】:在工业生产和其他领域内,由于工作的需要,人们经常受到高温、腐蚀及有毒气体等因素的危害,增加了工人的劳动强度,甚至于危及生命。
自从机械手问世以来,相应的各种难题迎刃而解。
机械手可在空间抓、放、搬运物体,动作灵活多样,适用于可变换生产品种的中、小批量自动化生产,广泛应用于柔性自动线。
机械手一般由耐高温,抗腐蚀的材料制成,以适应现场恶劣的环境,大大降低了工人的劳动强度,提高了工作效率。
机械手是工业机器人的重要组成部分,在很多情况下它就可以称为工业机器人。
工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的现代制造业重要的自动化装备。
可编程控制器是继电器控制和计算机控制出上开发的产品,逐渐发展成以微器处理为核心把自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业自动控制装置。
本文应用三菱公司生产的可编程控制器FX系列PLC,实现机械手搬运控制系统,该系统充分利用了可编程控制器(PLC)控制功能。
使该系统可靠稳定,时期功能范围得到广泛应用。
【关键词】:材料搬运;可编程控制器PLC ;机械手;限位开关目录第一章前言 (1)1.1课题研究目的及意义 (1)1.2国内外机械手研究概况 (2)1.3课题研究的内容 (3)第二章 PLC及机械手的介绍及选择 (4)2.1.可编程控制器PLC (4)2.1.1 PLC 慨况 (4)2.1.2 PLC的结构及基本配置 (5)2.1.3 PLC的选型 (9)2.2机械手 (12)2.2.1 机械手简介 (12)2.2.2 机械手的选择 (14)第三章设计主体部分 (15)3.1控制要求 (15)3.2I/O分配 (15)3.3梯形图 (15)3.4指令表 (18)3.5PLC连线图 (21)3.6模拟调试 (21)第四章MCGS在机械手控制系统中的应用 (22)4.1MCGS的概述 (22)4.1.1 MCGS的简介 (22)4.1.2 MCGS的构成 (23)4.1.3 MCGS的主要特性和功能 (24)4.1.4 MCGS的编程语言 (24)4.1.5 MCGS的数据结构 (24)4.1.6 MCGS的作用 (25)4.2工程的建立与变量的定义 (25)4.2.1 工程的建立 (25)4.2.2 变量的分配 (26)4.2.3 变量定义的步骤 (27)4.2.4 设备与变量连接 (28)4.3工程画面的创建 (31)4.3.1 封面窗口及监控画面的制作 (31)第五章结论 (34)参考文献 (35)致谢 (36)第一章前言1.1 课题研究目的及意义机械手是工业自动化领域中经常遇到的一种控制对象。
《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。
第二章 PLC机械运动控制手2.1 机械手工作原理机械手主要由执行机构.驱动机构和控制系统组成,机械手的执行机构又包括手部、手臂和躯干。
手部安装在最前端,主要是用来准确的抓取搬移工件,手臂的作用是用来辅助手部准确的抓住工件并能够转移到所需要的位置,机械手的运动有两种:一个是上下直线运动,另一个是左右直线运动。
因此其必须安装有液压缸、电液脉冲马达、电磁阀等作为其执行机构的动力部分或辅助系统。
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。
其主要以电气和气压驱动为主,只有少量的运用液压和机械驱动。
本课题采用的机械手全部动作由汽缸驱动,而汽缸又由相应的电磁阀控制。
而电磁式继电器广泛用于电力拖动控制系统中,其结构及工作原理与接触器类似,也是由电磁机构和触点系统组成。
继电器只能用于切换电流较小的控制电路或保护电路(各触点允许通过的电流多为5A),继电器可对多种输入信号量的变化作出反映,起工作原理为上升/下降和左移/右移分别由双线圈二位电磁阀控制。
例如,当下降电磁阀通电时,机械手下降;当下降电磁阀断电时,机械手停止下降,但保持现有动作状态。
只有在上身电磁阀通电时,机械手才上升;当上身电磁阀断电时,机械手停止上升。
同样,左移/右移分别由座椅电磁阀和右移电磁阀控制,机械手的放松/夹紧由一个单线圈二位电磁阀控制,该线圈通电时,机械手夹紧;该线圈断电时,机械手放松。
机械手的工作机构手部、手臂和躯干,手部主要采用电气传动,而抓取机构主要采用气压传动,机械手的是抓取工件要准确迅速的抓起是设计的最起码的要求。
当我们设计手爪时,首先要知道机械手的坐标形式、运动的速度和加速度的具体要求,还要考虑被夹紧的物体的重量、大小和惯性来计算。
同时还要考虑手爪的开口尺寸,以保证有足够的开口来抓取工件。
为了防止工件在被夹紧是有损坏,所以我们要在手爪的接触部分加上弹性棉垫。
为了防止电源临时出现故障。
所以我们应该对其工件加以保护。
《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。
机械手plc控制设计毕业论文机械手PLC控制设计毕业论文引言:机械手是一种能够模拟人手运动的机械装置,广泛应用于工业生产线、医疗手术等领域。
PLC(可编程逻辑控制器)作为一种常见的自动化控制设备,被广泛应用于机械手的控制系统中。
本篇论文将探讨机械手PLC控制设计的相关内容,包括PLC选型、控制算法设计以及实验验证等。
一、PLC选型在机械手的PLC控制设计中,PLC选型是至关重要的一步。
首先,需要考虑机械手的运动范围、负载能力以及精度要求等因素,以确定所需的PLC输入输出点数和处理能力。
其次,还需考虑PLC的可靠性、稳定性以及扩展性等因素,以满足未来可能的升级需求。
最后,还需考虑PLC的成本,以确保在满足需求的前提下,控制系统的成本能够得到合理控制。
二、控制算法设计机械手的控制算法设计是机械手PLC控制设计中的核心环节。
根据机械手的运动特性和任务需求,可以采用不同的控制算法。
常见的控制算法包括位置控制、速度控制和力控制等。
位置控制是通过控制机械手的关节角度或末端执行器的位置来实现目标位置的控制。
速度控制则是通过控制机械手的关节角速度或末端执行器的速度来实现目标速度的控制。
力控制则是通过控制机械手的关节力矩或末端执行器的力来实现目标力的控制。
在实际应用中,常常需要综合考虑多种控制算法,以实现更加精确和灵活的控制。
三、实验验证为了验证机械手PLC控制设计的有效性和性能,需要进行实验验证。
首先,需要搭建机械手的实验平台,包括机械结构、传感器和执行器等。
其次,需要编写PLC程序,实现机械手的控制算法。
在实验过程中,需要采集和分析机械手的运动轨迹、力矩以及控制误差等数据,以评估控制系统的性能。
最后,可以通过与其他控制方法进行比较,验证机械手PLC控制设计的优势和局限性。
结论:机械手PLC控制设计是一项复杂而重要的任务,涉及到PLC选型、控制算法设计以及实验验证等多个方面。
合理的PLC选型能够满足机械手的控制需求,并确保系统的可靠性和稳定性。
基于P L C控制的机械手设计毕业论文绪论Pleasure Group Office【T985AB-B866SYT-B182C-BS682T-STT18】第一章绪论PLC简介可编程控制器简称PLC(Progrsmmable Logic Controller,PLC),它是以微处理器为基础服务夫人通用工业控制装置。
国际电工委员会(IEC)在1985年的PLC标准草案第3稿中,对PLC作了如下定义:“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境下应用而设计。
它采用可编程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计算和算术运算等操作的指令,并通过数字式、模拟式的输出和输入,控制各种类型的机械或生产过程。
可编程控制器及其有关设备,都应按易于工业控制系统形成一个整体,易于扩充其功能的原则设计。
”可编程控制器是一种通用的工业控制计算机。
它的程序是可以控制不同的对象。
具有更大的灵活性,再加上体积小、工作可靠性高、抗干扰能力强、控制功能完善,适应性强,安装接线简单等众多优点,它可以方便地应用在各种场合,PLC采用了典型的计算机结构,主要是由微处理器(CPU)、存储器(RAM/ROM)、输入输出接口(I/O)电路、通信接口及电源组成。
中央处理单元(CPU)是可编程逻辑控制器的控制中枢。
它按照可编程逻辑控制器系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据;检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态,并能诊断用户程序中的语法错误。
当可编程逻辑控制器投入运行时,首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据,并分别存入I/O映象区,然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序,经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。
等所有的用户程序执行完毕之后,最后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置,如此循环运行,直到停止运行。
优秀论文审核通过未经允许切勿外传设计题目搬运机械手PLC控制系统设计学生姓名孙飞龙专业班级机电一体化(1)班指导老师张兰仙机电工程系搬运机械手PLC控制系统设计毕业设计摘要随着工业自动化的普及和发展,控制器的需求量逐年增大,搬运机械手的应用也逐渐普及,主要在汽车,电子,机械加工、食品、医药等领域的生产流水线或货物装卸调运, 可以更好地节约能源和提高运输设备或产品的效率,以降低其他搬运方式的限制和不足,满足现代经济发展的要求。
本机械手的机械结构主要包括由两个电磁阀控制的液压钢来实现机械手的上升下降运动及夹紧工件的动作,两个转速不同的电动机分别通过两线圈控制电动机的正反转,从而实现小车的快进、慢进、快退、慢退的运动运动;其动作转换靠设置在各个不同部位的行程开关(SQ1---SQ9)产生的通断信号传输到PLC控制器,通过PLC内部程序输出不同的信号,从而驱动外部线圈来控制电动机或电磁阀产生不同的动作,可实现机械手的精确定位;其动作过程包括:下降、夹紧、上升、慢进、快进、慢进、延时、下降、放松、上升、慢退、快退、慢退;其操作方式包括:回原位、手动、单步、单周期、连续;来满足生产中的各种操作要求。
关键词:搬运机械手,可编程控制器(PLC),液压,电磁阀目录前言 (1)第一章机械手的概况1.1 搬运机械手的应用简况 (2)1.2 机械手的应用意义 (3)1.3 机械手的发展概况 (3)第三章搬运机械手PLC控制系统设计3.1 搬运机械手结构及" title="下一页">> >> >>| 其动作………………………………………………3.2 搬运机械手系统硬件设计………………………………………………3.3 搬运机械手控制程序设计………………………………………………1 操作面板及动作说明……………………………………………………2 IO分配…………………………………………………………………3 梯形图的设计……………………………………………………………1)梯形图的总体设计……………………………………………………2)各部分梯形图的设计…………………………………………………3)绘制搬运机械手PLC控制梯形图……………………………………结论………………………………………………………………………………谢辞………………………………………………………………………………参考文献…………………………………………………………………………………. 附:语句表梯形图 IO接线图前言机械手:mechanical )和柔性制造单元FMC(Flexible Manufacturing Cell)中重要一环。
毕业设计(论文)题目系专业班级学生姓名指导教师起迄日期设计地点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,原有的生产装料装置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,配置灵活、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:plc 可编程控制器机械手AbstractAlong with science's and technology's changing with each new day, the automaticity request is getting higher and higher, market competition intense, labor cost rise, formerly the manual control the transporting and the stationary conveyor belt tradition thing mode of transport primarily, not only takes the space not to be easy to change the production line structure, in addition needs the manpower monitor operation, increases the production cost, the original production feeds the installment not to be able to satisfy current highly automated by far the need. Reduces the labor intensity, the safeguard production reliability, the security, reduces the production cost, reduces the environmental pollution, to enhance the product the quality and the economic efficiency is the major issue which the enterprise produces must face. It integrates the automatic control technology, the Measurement Technique, the new sensor technology, the computer management technology in a body's integration of machinery product; Carries on the centralism surveillance, the control supervisor fully using the computer technology to the production process and disperses the control; Has absorbed the dispersion-like control system and the common control system's merit fully, uses the standardization, the modulation, the systematized design, the disposition is nimble, the configuration is convenient. This design on PLC, in the manipulator controlled on to serve as the detailed elaboration.key word: plc programmable controller manipulator第一章可编程控制PLC1.1 PLC简介自二十世纪六十年代美国推出可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC)取代传统继电器控制装置以来,PLC得到了快速发展,在世界各地得到了广泛应用。
毕业设计(论文)论文题目基于PLC机械手设计姓名学号专业机械设计制造及其自动化指导教师2014年3月10日摘要工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动生产设备。
工业机械手也是工业机器人的一个重要分支。
他的特点是可以通过编程来完成各种预期的作业,在构造和性能上兼有人和机器各自的优点,尤其体现在人的智能和适应性。
机械手作业的准确性和环境中完成作业的能力,在国民经济领域有着广泛的发展空间。
机械手是一种能自动控制并可从新编程以变动的多功能机器,他有多个自由度,可以搬运物体以完成在不同环境中的工作。
机械手的结构形式开始比较简单,专用性较强。
随着工业技术的发展,制成了能够独立的按程序控制实现重复操作,适用范围比较广的“程序控制通用机械手”,简称通用机械手。
由于通用机械手能很快的改变工作程序,适应性较强,所以它在不断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的引用。
关键字工业机械手,电磁阀,可编程控制器(PLC)AbstractIndustrial manipulator is a kind of high-tech automated production equipment,which is developed in recent decades.Industrial manipulator is an important branch of industrial robots.Its characteristics is that it can do theexpected task by programming , and it has the respective advantage of both manand machine on the structure and performance, particularly in the person's intelligence and adaptability.The accuracy of the manipulator operation and theability to work in the environment has a broad space for development in the fieldof national economy.Manipulator is a kind of multifunctional machine which can be automatically controlled and can be changed by new programming, it has multiple degrees of freedomand can complete the work carry objects in different environments.At first,thestructure of manipulator is relatively simple,but in has a strong specificity.Withthe development of industrial technology, Industrial manipulator is produced withthe process control to independently achieve repetitive operation, which is called "universal manipulator for program control" in wide scope of application, whichis called shortly as general manipulator.Because of general manipulator canquickly change the working procedure with strong adaptability, it was widely quotedby changing in the medium and small batch production of products .Key wordsIndustrial manipulator,Solenoid valve,Programmable Logic Controller(PLC)摘要 (1)Abstract (2)目录 (3)前言 (4)第一章机械手简介 (5)1.1 机械手的发展史 (5)1.2 机械手的分类 (5)1.3 功能与构成 (6)1.3.1 执行机构 (7)1.3.2 驱动机构 (7)1.3.3 控制系统 (8)1.4 课题的提出 (8)1.4.1 应用前景 (8)1.4.2 市场需求 (8)1.4.3 应用领域 (9)第二章机械手整体设计方案 (9)2.1 机械手总体设计 (9)2.1.1机械手整体结构的类型 (9)2.2 机械手工作过程 (10)第三章机械手控制系统设计 (12)3.1 可编程序控制器简介 (12)3.1.1 PLC的结构 (12)3.1.2 PLC的特点 (13)3.1.3 PLC的主要功能 (14)3.2 控制系统硬件设计 (14)3.2.1 PLC选型 (14)3.2.2地址分配 (15)3.3 控制系统软件设计 (16)3.4 PLC程序的调试 (21)3.4.1 PLC控制的安装与布线 (21)第四章结论 (22)参考文献 (23)用于再现人手的的功能的技术装置称为机械手。
江苏省无锡交通高等职业技术学校毕业论文题目PLC控制机械手设计系部:电气与信息工程系专业:电气自动化班级:061311学号:17姓名:王守祥指导教师:冯老师江苏省无锡交通高等职业技术学校电气与信息工程系2011年4月PLC控制机械手设计摘要可编程序控制器(Programmable Logic Controller),简称PLC,是在继电顺序控制基础上发展起来的以微处理器为核心的通用的工业自动化控制装置。
随着电子技术和计算机技术的迅猛发展,PLC的功能也越来越强大,更多地具有计算机的功能,所以又简称PC(PROGRAMMABLE CONTROLLER),但是为了不和PERSONAL COMPUTER混淆,仍习惯称为PLC。
目前PLC已经在智能化、网络化方面取得了很好的发展,并且现今已出现SOFTPLC,更是PLC领域无限的发展前景。
本文主要通过气动机械臂的PLC控制来介绍PLC的具体应用,让我们更熟悉PLC,为今后学习打下基础。
本设计主要利用PLC实现机械手的设计,其中就机械手,PLC做了简单的介绍,然后按要求对机械手的程序进行设计,画出梯形图,并根据梯形图写出了指令。
通过对电器自动化专业五年大专所学知识进行整合,设计了机械手通过PLC系统来编写程序控制机械手的运行轨迹。
关键词:PLC,机械手,梯形图目录摘要 (2)第一章PLC简介 (4)1.1 基本结构PLC (4)1.1.1中央处理单元(CPU) (4)1.1.2存储器 (5)1.1.3 输入接口电路 (6)1.1.4 输出接口电路 (6)1.1.5电源 (7)1.2 PLC的工作原理 (7)1.2.1输入刷新阶段 (8)1.2.2程序执行阶段 (8)1.2.3 输出刷新阶段 (8)第二章机械臂的PLC控制 (9)2.1 控制特点 (9)2.2 系统控制示意图 (9)2.3 输入和输出点分配表及原理接线图 (11)2.4 操作系统 (12)2.5 回原位程序 (13)2.6手动单步操作程序 (14)2.7自动操作程序 (15)2.8机械臂传送系统梯形图 (15)第三章全文总结 (17)参考文献 (18)致谢 (19)第一章 PLC简介1.1 基本结构PLC可编程序控制器实施控制,其实质就是按一定算法进行输入输出变换,并将这个变换与以物理实现。
输入输出变换、物理实现可以说是PLC实施控制的两个基本点,同时物理实现也是PLC与普通微机相区别之处,其需要考虑实际控制的需要,应能排除干扰信号适应于工业现场,输出应放大到工业控制的水平,能为实际控制系统方便使用,所以PLC采用了典型的计算机结构,主要是由微处理器(CPU)、存储器(RAM/ROM)、输入输出接口(I/O)电路、通信接口及电源组成。
PLC的基本结构如下图所示:1.1.1中央处理单元(CPU)中央处理单元 (CPU)是PLC的控制核心。
它按照PLC系统程序赋予的功能:a. 接收并存储从用户程序和数据;b.检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态,并能诊断用户程序中的语法错误。
当PLC投入运行时,首先它以扫描的方式采集现场各输入装置的状态和数据,并分别存入I/O 映象寄存区,然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序,经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算并将结果送入I/O映象寄存区或数据寄存器内。
等所有的用户程序执行完毕之后,最后将I/O映象寄存区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置,如此循环直到停止运行。
为了进一步提高PLC的可靠性,近年来对大型PLC还采用双CPU构成冗余系统,或采用三CPU的表决式系统。
这样,即使某个CPU出现故障,整个系统仍能正常运行。
1.1.2存储器可编程序控制器的存储器分为系统程序存储器和用户程序存储器。
存放系统软件(包括监控程序、模块化应用功能子程序、命令解释程序、故障诊断程序及其各种管理程序)的存储器称为系统程序存储器;存放用户程序(用户程序存和数据)的存储器称为用户程序存储器,所以又分为用户存储器和数据存储器两部分。
PLC常用的存储器类型:(1)RAM (Random Assess Memory)这是一种读/写存储器(随机存储器),其存取速度最快,由锂电池支持。
(2)EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory)这是一种可擦除的只读存储器。
在断电情况下,存储器内的所有内容保持不变。
(在紫外线连续照射下可擦除存储器内容)。
(3)EEPROM(Electrical Erasable Programmable Read Only Memory)这是一种电可擦除的只读存储器。
使用编程器就能很容易地对其所存储的内容进行修改。
PLC存储空间的分配:虽然各种 PLC的CPU的最大寻址空间各不相同,但是根据PLC的工作原理,其存储空间一般包括以下三个区域:(1)系统程序存储区(2)系统RAM存储区(包括I/O映象寄存区和系统软设备等)。
(3)用户程序存储区系统程序存储区:在系统程序存储区中存放着相当于计算机操作系统的系统程序。
包括监控程序、管理程序、命令解释程序、功能子程序、系统诊断子程序等。
由制造厂商将其固化在 EPROM中,用户不能直接存取。
它和硬件一起决定了该PLC的性能。
系统RAM存储区:系统RAM存储区包括I/O映象寄存区以及各类软元件,如:逻辑线圈、数据寄存器、计时器、计数器、变址寄存器、累加器等存储器。
(1)I/O映象寄存区:由于PLC投入运行后,只是在输入采样阶段才依次读入各输入状态和数据,在输出刷新阶段才将输出的状态和数据送至相应的外设。
因此,它需要一定数量的存储单元(RAM)以存放I/O的状态和数据,这些单元称作I/O映象寄存区。
一个开关量I/O占用存储单元中的一个位,一个模拟量I/O占用存储单元中的一个字。
因此整个I/O映象寄存区可看作两个部分组成:开关量I/O映象寄存区;模拟量I/O映象寄存区。
(2)系统软元件存储区:除了I/O映象寄存区区以外,系统RAM存储区还包括PLC内部各类软元件(逻辑线圈、计时器、计数器、数据寄存器和累加器等)的存储区。
该存储区又分为具有失电保持的存储区域和失电不保持的存储区域,前者在PLC断电时,由内部的锂电池供电,数据不会丢失;后者当PLC断电时,数据被清零。
(3)用户程序存储区:用户程序存储区存放用户编制的用户程序。
不同类型的 PLC,其存储容量各不相同。
1.1.3 输入接口电路输入输出信号有开关量、模拟量、数字量三种,在我们实习室涉及到的信号当中,开关量最普遍,也是实验条件所限,在次我们主要介绍开关量接口电路。
可编程序控制器优点之一是抗干扰能力强。
这也是其I/O设计的优点之处,经过了电气隔离后,信号才送入CPU执行的,防止现场的强电干扰进入。
如下图就是采用光电耦合器(一般采用反光二极管和光电三极管组成)的开关量输入接口电路:1.1.4 输出接口电路可编程序控制器的输出有:继电器输出(M)、晶体管输出(T)、晶闸管输出(SSR)三种输出形式。
(1)输出接口电路的隔离方式(2)输出接口电路的主要技术参数a.响应时间响应时间是指PLC从ON状态转变成OFF状态或从OFF状态转变成ON状态所需要的时间。
继电器输出型响应时间平均约为10ms;晶闸管输出型响应时间为1ms以下;晶体管输出型在0.2ms以下为最快。
b.输出电流继电器输出型具有较大的输出电流,AC250V以下的电路电压可驱动纯电阻负载2A/1点、感性负载80VA以下(AC100V或AC200V)及灯负载100W以下(AC100V 或200V)的负载;Y0、Y1以外每输出1点的输出电流是0.5A,但是由于温度上升的原因,每输出4合计为0.8A的电流,输出晶体管的ON电压约为1.5V,因此驱动半导体元件时,请注意元件的输入电压特性。
Y0、Y1每输出1点的输出电流是0.3A,但是对Y0、Y1使用定位指令时需要高速响应,因此使用10—100mA 的输出电流;晶闸管输出电流也比较小,FX1S无晶闸管输出型。
c.开路漏电流开路漏电流是指输出处于OFF状态时,输出回路中的电流。
继电器输出型输出接点OFF是无漏电流;晶体管输出型漏电流在0.1mA以下;晶闸管较大漏电流,主要由内部RC 电路引起,需在设计系统时注意。
输出公共端(COM)公共端与输出各组之间形成回路,从而驱动负载。
FX1S有1点或4点一个公共端输出型,因此各公共端单元可以驱动不同电源电压系统的负载。
1.1.5电源PLC的电源在整个系统中起着十分重要得作用。
如果没有一个良好的、可靠得电源系统是无法正常工作的,因此PLC的制造商对电源的设计和制造也十分重视。
一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内,可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去。
1.2 PLC的工作原理由于PLC以微处理器为核心,故具有微机的许多特点,但它的工作方式却与微机有很大不同。
微机一般采用等待命令的工作方式,如常见的键盘扫描方式或I/O扫描方,若有键按下或有I/O变化,则转入相应的子程序,若无则继续扫描等待。
PLC则是采用循环扫描的工作方式。
对每个程序,CPU从第一条指令开始执行,按指令步序号做周期性的程序循环扫描,如果无跳转指令,则从第一条指令开始逐条执行用户程序,直至遇到结束符后又返回第一条指令,如此周而复始不断循环,每一个循环称为一个扫描周期。
扫描周期的长短主要取决于以下几个因素:一是CPU执行指令的速度;二是执行每条指令占用的时间;三是程序中指令条数的多少。
一个扫描周期主要可分为3个阶段。
1.2.1输入刷新阶段在输入刷新阶段,CPU扫描全部输入端口,读取其状态并写入输入状态寄存器。
完成输入端刷新工作后,将关闭输入端口,转入程序执行阶段。
在程序执行期间即使输入端状态发生变化,输入状态寄存器的内容也不会改变,而这些变化必须等到下一工作周期的输入刷新阶段才能被读入。
1.2.2程序执行阶段在程序执行阶段,根据用户输入的控制程序,从第一条开始逐步执行,并将相应的逻辑运算结果存入对应的内部辅助寄存器和输出状态寄存器。
当最后一条控制程序执行完毕后,即转入输入刷新阶段。
1.2.3 输出刷新阶段当所有指令执行完毕后,将输出状态寄存器中的内容,依次送到输出锁存电路(输出映像寄存器),并通过一定输出方式输出,驱动外部相应执行元件工作,这才形成PLC的实际输出。
第二章机械臂的PLC控制2.1 控制特点机械臂电气控制系统,除了有多工步特点之外,还要求有连续控制和手动控制等操作方式。
工作方式的选择可以很方便地在操作面板上表示出来。
当旋钮打向回原点时,系统自动地回到左上角位置待命。
当旋钮打向自动时,系统自动完成各工步操作,且循环动作。
当旋钮打向手动时,每一工步都要按下该工步按钮才能实现。