基于plc控制機械手系統設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 制工作也可在 PLC 到貨前進行，因而縮短了設計周期，使設計和施工可同時進行。 6． 體積小，維護操作方便 PLC 體積小，質量輕，便于安裝。 PLC 的輸入 /輸出系統能夠直觀的反映現場總線信 的變化狀態，還能通過各種方式直觀的反映控制系統的運行狀態。 7． 易于實現網絡化 PLC 可連成功能很強的網絡系統。 8． 可實現三電一體化 PLC 將電控（邏輯控制）、電儀（過程控制）和電結（運動控制）這三電集于一體，可以方便、靈活地組合成各種不同規模和要求的控制系統，以適應 各種工業控制的需要。 可編程控制器的主要功能 1． 條件控制功能 條件控制（或稱邏輯控制或順序控制）功能是指用 PLC 的與、或、非指令取代繼電器接觸的串聯、并聯極其他各種邏輯連接，進行開關控制。 2． 定時 /記數控制功能 定時 /記數控制功能指用 PLC提供的定時器、記數器指令實現對某種操作的定時或記數控制，以取代時間繼電器和記數繼電器。 3． 數據處理功能 數據處理功能是指 PLC 能進行數據傳送、比較、移位、數制轉換、算術運算、邏輯運算以及編碼和譯碼等操作。 4． 步進控制功 能 步進控制功能是指用步進指令來實現在有多道加工工序的控制中，只有前一道工序完成以后，才能進行下一道工序操作的控制，以取代由硬件構成的步進控制器。 5． A/D 與 D/A 轉換功能 A/D 與 D/A 轉換功能是指通過 A/D、 D/A 模塊完成模擬量和數字量之間的轉換。 基于 PLC 控制機械手系統 第 7 頁 共 22 頁 6． 運動控制功能 運動控制功能是指通過高速記數模塊和位置控制模塊等進行單軸或多軸運動控制。 7． 過程控制功能 過程控制功能是指通過 PLC 的 PID 控制指令或模塊實現對溫度、壓力、速度、流量等物理參數的閉環控制。 8． 擴展功能 擴展功能是指通過連接輸入輸出 擴展單元（即 I/O 擴展單元）模塊來增加輸入輸出點數，也可通過附加各種智能單元及特殊功能單元來提高 PLC 的控制功能。 9． 遠程 I/O 功能 遠程 I/O 功能是指通過 I/O 單元將分散在遠距離的各種輸入、輸出設備與 PLC 主機相連接，進行遠程控制，接收輸入信號、傳出輸出信號。 10． 通信聯網功能 通信聯網功能是指通過 PLC 之間的聯網、 PLC 與上位機的鏈接等，實現遠程 I/O 控制或數據交換，以完成較大規模系統的復雜控制。 11． 監控功能 監控功能是指 PLC能監視系統各部分的進行狀態和進程，對系統中出現的異常情況進行報警和記 錄，甚至自動終止運行；也可在線調整、修改控制程序中的定時器、記數器等設定值或強制 I/O狀態。 可編程控制器的基本結構 目前 PLC 種類繁多，功能和指令系統也都各不相同，但都是以微處理器為核心用做工業控制的專用計算機，所以其結構和工作原理都大致相同，硬件結構與微機相似。主要包括中央處理單元 CPU、存儲器 RAM 和 ROM、輸入輸出接口電路、電源、 I/O 擴展接口、外部設備接口等。其內部也是采用總線結構來進行數據和指令的傳輸。 如圖 所示， PLC 控制系統由輸入量 — PLC— 輸出量組成，外部的各種開關信號、 模擬信號、傳感器檢測的各種信號均作為 PLC 的輸入量，它們經 PLC 外部輸入端子，作為 PLC 的輸出量對外圍設備進行各種控制。由此可見， PLC 基本結構由控制部分輸入和輸出組成。 常州工學院畢業設計論文 第 8 頁 共 22 頁 圖 PLC 硬件結構圖 可編程控制器各部分的作用 1． 中央處理器 CPU 是由控制器和運算器組成的。運算器也稱為算術邏輯單元，它的功能就是進行算術運算和邏輯運算。控制器的作用是控制整個計算機的各個部件有條不紊地工作，它的基本功能是從內存中取指令和執行指令。他的重要功能如下： （ 1） 診斷 PLC 電源、內部電路的工作狀態及 編制程序中的語法錯誤。 （ 2）采集由現場輸入裝置送來的狀態或數據，并送入 PLC 的寄存器中。 （ 3）按用戶程序存儲器中存放的先后順序逐條讀取指令，進行編譯解釋后，按指令規定的任務完成各種運算和操作。 （ 4）將存于寄存器中的處理結果送至輸出端。 （ 5）應各種外部設備的工作請求。 2． 存儲器 PLC 的存儲器分為兩大部分：一大部分是系統存儲器，用來存放系統管理程序、監控程序及其系統內部數據。二大部分是用戶存儲器，包括用戶程序存儲區及工作數據存儲區。 3． 輸入輸出接口電路 PLC 通過輸入輸出（ I/O） 接口電路實現與外圍設備的連接。輸入接口通過 PLC 的輸入端子接受現場輸入設備的控制信號，并將這些信號轉換成 CPU 所能接受和處理的數字信號。 4． 電源 PLC 的電源是指將外部輸入的交流電經過整流、濾波、穩壓等處理后轉換成滿足 PLC 的 CPU、存儲器、輸入輸出接口等內部電路工作所需要的直流電源電路或電源模塊。 5． 輸入輸出 I/O 擴展接口 若主機單元的 I/O 點數不能滿足輸入輸出點數需要時，可通過此接口用扁平電纜線將 I/O擴展單元與主機單元相連接。 基于 PLC 控制機械手系統 第 9 頁 共 22 頁 6． PLC 的基本工作原理 PLC 采用的是循環掃描工作方式。對每個程序， CPU 從第一條指令開始執行，按指令步序號做周期性的程序循環掃描，如果無跳轉指令，則從則從第一條指令開始逐條順序執行用戶程序，直至遇到結束符后又返回第一條指令，如此周而復始不斷循環，每一個循環稱為一個掃描周期。PLC 的掃描全過程如圖 所示。 圖 PLC 的掃描全過程 （ 1）輸入刷新階段 在輸入刷新階段， CPU 掃描全部輸入端口，讀取其狀態并寫入輸入狀態寄存器。完成后關閉輸入端口，轉入程序執行階段。 （ 2）程序執行階段 在程序執行階段，根據用戶輸入的控制程序，從第一條開始逐條執行，并 將相應的邏輯運算結果存入對應的內部輔助寄存器和輸出狀態寄存器。 （ 3）輸出刷新階段 當所有指令執行完畢后，將輸出狀態寄存器中的內容，依次送到輸出鎖存電路，并通過一定輸出方式輸出，驅動外部相應執行元件工作，這才形成 PLC 的實際輸出。 顯然掃描周期的長短主要