机械手模型的PLC控制系统设计.docx
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机械手模型的PLC控制系统设计
机械手模型的PLC控制系统设计
第一章概述.......................................................1 选题背景....................................................1 控制系统的选择..............................................1可编程控制器的历史与发展趋势.........................3 可编程控制器(PLC)的历史...............................3可编程控制器的发展与趋势.............................4可编程控制器的基本功能和特点................................4 PLC的基本功能.........................................5PLC的特点.............................................5PLC的分类.............................................6可编程控制器的组成和工作原理................................6 可编程控制器的硬件组成................................6 可编程控制的软件系统和程序............................8可编程控制器的工作原理................................8 第二章机械手自动控制系统设计......................................9系统描述....................................................9机械手分选装置及工作方式...................................12大小球分选系统示意图及操作面板.............................13 机械手大小球分选设备的控制要求........................14PLC的外部接线图......................................15PLC的工序图、梯形图、指令表...............................16IST指令与程序的组成..................................16顺序功能图....................................16机械手“梯形图”程序——汇总..........................18指令运用与说明........................................24 PLC编程元件明细表.....................................27 操作原理简要说明...........................................28第三章调试...................................................30 上机调试...................................................30软件与硬件的调试...........................................31软件的调试...........................................31 硬件的调试.............................................31 结束语..........................................................32致谢...............................................................33
为:
“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统,专为工业环境应用而设计。
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、记数和算术运算等操作的指令,并通过数字或模拟式的输入和输出,控制各种机械或生产过程。
20世纪70年代,微处理器的出现使PLC发生了巨变。
美国、日本、德国等一些厂商先后开采用微处理器作为PLC的CPU,这样使PLC的功能大大的增强。
20世纪80年代,于超大规模集成电路技术的发展微处理器价格大幅下跌,使得各种类型的PLC所采用的CPU的档次谱偏提高,一般采用16位和32位的CPU。
目前,世界上约有200家PLC生产厂家。
其中,美国的、(GE),德国的西门子,法国的施耐德,日本的三菱,欧姆龙还有我国江苏嘉华,他们从只有几十个点的微型PLC到上万个点的巨型PLC。
可以预见PLC将会是电气控制装置的主要控制元件。
可编程控制器的发展与趋势 于工业生产对自动控制系统的多样性,今后几年的PLC技术将围绕如下几个方面发展。
进一步加快CPU的处理速度。
全面使用高速CPU芯片和24位、32位、64位RIST芯片;采用新型体系结构,工作方式使扫描和中断并存;各种模块自能化,部分系统程序用门阵列电路固化,这样可以使速度达到ns级。
变革操作控制方式。
大量使用中断驱动方式,以增加对输入/输出的快速反应能力。
发展自能化模块。
自能化模块主要有:
通信模块、位置控制模块、数据处理模块与控制模块、数/模转换模块、PID控制模块及一些自能化I/O模块。
进一步提高可靠性。
PLC将在硬件上采用多CPU的容错系统,软件上开发更加高级的诊断程序,以及发展软件的容错技术,增强PLC的自诊断和外部故障检测功能等。
在PLC线路中采用隔离技术防止外部高压的窜入;采用滤波技术,可以有效抑制高频干扰信号;还设置了“看门狗”电路,能把因干扰而飞走的程序拉回来,从而起到自动恢复作用。
可见PLC实质上是一种面向用户的工业控制专用计算机,它与通用计算机相比有其自身的特点。
提供更方便灵活的编程方法,PLC的使用更加的方便。
最大特点是采用清晰直观的继电器控制线路演化过来的梯形图作为编程语言,梯形图是面向控制过程,面向操作人员的语言。
因此梯形图程序简单易学,易修改,深受电器工作人员的欢迎。
PLC的结构和规模将更加两极化——更强大和更小巧。
更强大是指存储容量更大,I/O点数更多,执行速度更高,智能化程度更强,数据更安全;更小巧是指体积更小,价格更底,但性能更强的微型化PLC。
PLC产品更加规范化、标准化将有利于PLC的设计、生产、使用和维护。
加强PLC的联网功能。
加强PLC与PLC之间,PLC与计算机的联网能力,为实现工厂自动化提供必要的条件。
这样可以实现多个系统之间进行数据传送、交换和处理。
可编程控制器的基本功能和特点 PLC的基本功能的状态,按照制定的逻辑进行运算处理后,将结果输出到现场的被控对象。
因此PLC中一个逻辑位的状态可以无限次地使用,逻辑关系的修改变更也十分方便。
定时控制功能 PLC中用户提供使用的定时器,定时器的设定值可以在编程时设定,也可以在运行过程中根据需要进行修改,使用方便灵活。
记数控制功能 PLC为用户提供了很多计数器。
计数器到某一定值时,产生一个状态信号,利用该信号实现对某个操作的记数控制。
PLC将根据用户用计数器指令指定的计数器对某个控制信号的状态改变次数进行计数,以完成对某个工作过程的计数控制。
步进控制功能 PLC为用户提供了若干个状态器,可以实现时间、技术和其他指定逻辑信号为转移条件的步进控制,即在一道工序完成以后,在转移条件满足时,自动进行下一道工序。
数据处理功能 大部分PLC都有数据处理功能,可实现算术运算、数据传送、数据比较、数据转换、译码等操作。
过程控制功能 有些PLC具有A/D、D/A转换功能方便地对模拟量的控制调节。
通信联网功能 有些PLC采用通信技术,可以多台PLC之间的同位链接、PLC与计算机之间的通信等。
监控功能 PLC设置了较强的监控功能。
操作人员利用编程器或监视器可对PLC的运行状态进行监控。
利用编程器可以调整定时器、计数器的设定值和当前值,并根据需要改变PLC内部逻辑信号的状态及数据区的数据内容为调试和维护提供极大的方便。
停电记忆功能 PLC内部的部分存储器所使用的RAM设置了停电保持器件,以保证断电后这部分存储器中的信息不会丢失。
故障诊断功能 PLC可对系统组成、某些硬件状态及指令的合法性等进行自诊断,发现异常情况,发出报警并显示错误类型,如属严重错误则自动终止运行。
PLC的特点 PLC作为通用工业控制计算机,30年来,可编程控制器从无到有,实现了工业控制领域 接线逻辑到存储逻辑的飞跃,其功能从弱到强,实现了逻辑控制到数字控制的进步,其领域从小到大,实现了单体设备控制到胜任运动控制、过程控制、及集散控制等各种任务的跨越,今天的可编程控制器正在成为工业控制领域的主流控制设备,在世界各地发挥着越来越大的作用,主要特点有:
可靠性高,抗干扰能力强,能适应工厂环境编程简单、直观,可边学边用适应性好,具有柔性功能完善,接口多样易于操作,维护方便体积小、功能强大、用途广PLC的分类 PLC的种类很多,其实现的功能、内存容量、控制规模、外型等方面均存在较大的差异。
因此,PLC的分类并没有一个统一的标准,而是按结构形式、控制规、实现的功能大致地分类。
a.按结构形式分类 PLC按硬件的结构形式可以分整体式和模块式。
整体式PLC整体式PLC的CPU、存储器、I/O安装在同一机体内。
这种结构的特点是:
结构简单、体积小、价格低。
适用于嵌入控制设备的内部,常用于单机控制。
模块式PLC组合式PLC为总线结构。
其总线做成总线板,上面有若干个总线槽, 每个总线槽上可安装一个PLC模块,不同的模块实现不同的功能。
配置灵活、组装方便、扩展容易。
b.按I/O点数和功能分类 I/O的点数是衡量PLC控制规模的重要参数。
因此,按控制规模可分为小型PLC、中型PLC和大型PLC. 微型PLCI/O点数小于64点小型PLCI/O点数在64-256点之间。
中型PLCI/O点数在256点—512点之间。
大型PLCI/O点数在512—8192之间。
超大型PLC大于8192点c.按控制实现的功能分类 按照PLC所能实现的功能不同,可以把PLC大致地分为低档PLC、中档PLC和高档PLC三类。
可编程控制器的组成和工作原理 可编程控制器的硬件组成 PLC主要有中央处理器、存储器、I/O、电源、扩展接口和 编程器接口等几部分组成,其结构图如下图2-1所示 【现场开关】 按钮测位开关【PLC内部】运算输输CPU板块采样刷新(CPU芯片入出+存贮器芯片)板板块块+24+5+12RS422编程口接触器电动机电磁阀 图2-1锂电电源块(AC→池DC)○运RUN停STOP←方式选择开CPU模块 在PLC系统中,CPU模块相当于人的大脑,它不断地采集输入信号,执行用户程序,刷新系统的输出。
I/O模块 输入模块和输出模块简称I/O模块,他们是系统的眼、耳、手、脚,是联系外部现场和CPU模块的桥梁。
输入模块用来接受和采
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