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1、1三菱 PLC 控制的机械手系统设计作者：洪玉红 自动化系自 0101班【摘 要】： 本文介绍了如何利用 PLC（可编程控制器）的自动控制和逻辑运算的优点改变 PLC的程序及参数，达到灵活控制设备运行的目的 ,从而使设备操作变得更方便，更富有人性化。它充分体现了工控自动化在实际生产中的重要作用。通过对物料搬运机械手装置结构与功能的介绍，给出了 FX2N-48MT型 PLC在机械手控制中的应用实例，重点分析了基于 PLC的机械手控制系统组成，并详细论述了以 PLC为核心对步进电机和直流电机进行综合控制的软、硬件实现方法。 各种类型机械手是自动化生产中必不可少的重要设备,尤其是在危险场合，在严重威
2、胁人们安全和健康的环境下，采用机械手代替人，具有十分重要的意义。本文针对机械手系统的控制方法充分利用了 PLC 和其他控制装置的特性，结构紧凑，扩展可靠，目前，在现场运行良好。在本系统中，PLC 作为现场控制设备，能够可靠、准确地完成控制操作，并且可以通过与上级工控机通信，组成分布式系统共同完成输煤系统的监测、控制要求，是现代工业控制中比较先进的控制方案，作为一个相对独立的PLC 控制系统，它还可以通过 RS-485 总线或 CC-Link 总线与生产线上的其他PLC 及控制器组成工业控制网络，实现更进一步的自动化生产控制应用前景广泛。【关键词】：可编程控制器（PLC ） 机械手 步进电机 直
3、流电机The design of mechanical hand system based on Mitsubishi Bank PLCAbstract: This paper introduces how to utilize PLC programma by making use of its automatic control and logic operation to change the procedure and parameter of PLC, in order to control the equipment to make it operate flexibly , an
4、d more convenient, and more rich in humanizationer . It has fully reflected the important function of automation in actual production . According to the introduces of the structure and function of equips, this paper provides the application instance of FX2N-48MT PLC on the mechanical hand control. T
5、he control system structure based on PLC is analyzed , and the software and hardware control method of step motor and DC-electrical motor that regards PLC as the core is discussed. We understand that various types of the mechanical hand are important equipments in automated production .Particularly
6、in the dangerous situation , under the serious circumstance that the peoples safety and health are threated ，the adoption of machine hand replacing the person has the very important meaning. This text aiming at the characteristic of the control method of the mechanical hand system , which makes use
7、of PLC and other controlses ,is well equipped , and its structure is tightly packed, the credibility expanded. Currently, circulate on the spot is good .In this system, the PLC is the control equipments on the spot , which can dependably, accurately complete thecontrol operation, and can pass to con
8、trol the machine correspondence with upper grade work, constitute the distribute type system to monitor the coal system and attain the request, so it is a modern industry control in the control project . As an independent PLC control system, it can also pass the total line of RS-485 or total line of
9、 CC- Link and produce on-line other PLC and controllers to constitute the industry control network, carrying out the further automation production control application foreground extensively.Keywords: PLC Mechanical hand Step-motor DC-motor2引言 PLC是可编程控制器（Programmable Logic Controller）的简称，它是一种新型的通用自动控
10、制装置，它将传统的继电器控制技术、计算机技术和通信技术融为一体，专门为工业控制而设计，具有功能强、通用灵活，可靠性高、环境适宜性好、编程简单、使用方便以及体积小、重量轻等一系列优点。PLC 在设计和制造过程中采取多层抗干扰和精选元件措施,非常适用于在恶劣的工业环境下使用，现以广泛应用于机械制造、冶金、化工、环保、轻工等各个领域，成为一种最普及、应用场合最广泛的传统继电接触器的替代物新一代的工业控制器，广泛的应用在模拟量控制、位置控制、监控、调速、数据管理、通讯等方面。近年来，随着我国自动化技术的提高，工厂自动化也上了一个新台阶，PLC 作为一个新兴的工业控制器，在多个方面具有独特的优点，在各个
11、领域获得了广泛应用。它是一种专门用于工业生产过程控制的现场设备，它是以微处理器为核心, 并综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术而发展起来的一种新型工业自动控制装置。它的最大特点就是体积小、功能强、响应速度快、可靠性高、控制过程均通过以梯形图的方式编程，随时可依生产工艺的不同要求而随机修改，还具有可扩展性。现在由于 PLC均由世界上有名的电气控制设备制造商专业化研究开发和批量生产，故生产成本低，价格便宜。随着全球经济一体化进程的加快，市场竞争导致其价格有进一步下调的空间，为各行业上广泛采用此种控制系统提供了有利条件。随着微电子技术和计算机技术的发展，可编程序控制器有了突飞猛进的发展，其功能已
12、远远超过了逻辑控制、顺序控制的范围，它与计算机有效结合，可进行模拟量控制，具有远程的通信功能等，有人称其为现代工业控制的三大支柱(PLC、机器人、CAD/CAM)之一。目前 PLC已广泛应用于冶金、矿业、机械、轻工业等领域，为工业自动化提供了有力的工具，如：PLC 控制的机械手系统可在空间抓放物体,动作灵活多样，适用于可变换生产品种中的中、小批量自动化生产，广泛应用于柔性自动线，可代替人工进行单调、持久的作业。一、PLC 概述（一）PLC 的产生、特点和发展1.PLC的产生可编程控制器（Programmable Controller）简写成 PLC，其中 L为逻辑（Logic）的意思，第一台可
13、编程控制器是 1969年在美国面世的。经过 30多年的发展，现在可编程控制器已经成为重要、可靠、应用场合广泛的工业控制微型计算机。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，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、记数和算术操作等面向用户的指令，并通过数字式或模拟式输入输出控制各种类型的机械或生产过程。2.PLC的特点可编程控制器及其有关外部设备，都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。可编程控制器具有诸多优点：A） PLC 的生产厂家都着力于提高可靠性的指标；B） PLC还具有编程方便、易于使用的优点；C）
14、PLC控制功能极强，除基本的逻辑控制、定时、计数、算术运算等功能外，配合特殊3功能模块还可实现点位控制、PID 运算、过程控制、数字控制等功能，为方便工厂管理又可以与上位机通信，通过远程模块可以控制远方设备；D） PLC的扩展以及与外部联接极为方便。3.PLC的发展状况PLC诞生不久就显示了其在工业控制领域的重要作用。如日本、德国和法国等国家相继研制成各自的 PLC，PLC 技术随着计算机和微电子技术的发展而发展，由 1位机发展成 8位机，随着微处理器 CPU和微型计算机技术在 PLC中的应用，形成了现代意义的 PLC。现在 PLC产品已经使用了 16位、32 位高性能微处理器，而且实现了多处
15、理器的多信道处理，通信技术使 PLC的应用得到进一步的发展。目前，PLC 技术已经比较成熟。（二）PLC 的基本结构1.PLC的硬件系统用可编程控制器实施控制，其实质是按一定算法进行输入输出变换，并将这个变换予以物理实现。入出变换 、物理实现可以说是 PLC实施控制的两个基本点。而入出变换实际上就是信息处理，信息处理当今最常用的是微处理机技术，PLC 也是用它，并使其专用化，应用与工业现场。至于物理实现，正是它与普通微机相区别之点，普通微机多只考虑信息本身，别的不多考虑，而 PLC要考虑实际的控制需要。物理实现要求 PLC的输入，应当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
16、实际控制系统方便使用。这就要求 I/O电路专门设计。根据 PLC实施控制的基本点的分析，PLC 采用了典型的计算结构。主要是由 CPU、RAM、ROM 和专门设计的输入输出接口电路组成，如图 1-1和图 1-2。A中央处理器 中央处理器（CPU）一般由控制电路、运算器和寄存器组成，这些电路一般都集成在一个芯片上。CPU 通过地址总线、数据总线和控制总线与存储单元、输入输出（I/O）接口电路相连接。CPU 按扫描方式工作，从 0000首址存放的第一条用户程序开始，到用户程序的最后一个地址，不停的周期性扫描，每扫描一次，用户程序就执行一次。CPU的主要功能为：4图 1-1 PLC 的典型结构图 1-2 PLC 的输入输出接口电路从存储器中读取指令。CPU 从地址总线上给出存储地址，从控制总线上给出读指令，从数据总线上得到读出的命令，并存入 CPU内的指令寄存器中。执行指令。对存放在指令寄存器中的指令操作码进行译码，执行指令规定的操作，如读取输入信号，取操作数，进行逻辑运
