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1、前 言 .11 PLC 简介 .21.1 PLC 发展历史 .21.2 基本结构 PLC .21.2.1 中央处理单元(CPU) .31.2.2 存储器 .31.2.3 输入接口电路 .51.2.4 输出接口电路 .51.2.5 电源 .61.3 PLC 的工作原理 .71.3.1 机械手的概述 .71.3.2 机械手的工作方式 .81.3.3 输入刷新阶段 .81.3.4 程序执行阶段 .81.3.5 输出刷新阶段 .82 三菱 FX 系列产品简介 .93 机械臂的 PLC 控制 .103.1 操作要求 .103.2 操作功能 .113.3 控制特点 .113.4 系统控制示意图 .123.
2、5 输入和输出点分配表及原理接线图 .123.6 操作系统 .133.7 回原位程序 .143.8 手动单步操作程序 .153.9 自动操作程序 .163.10 机械臂传送系统梯形图 .163.11 指令语句表 .18心得体会 .19参考文献 .20前 言可编程序控制器（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。随着电子技术页眉1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
3、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。1 PLC 简介 可编程控制器（简称 PLC）：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，用于其内部存储程序，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。页眉21.1 PLC 发展历史2
4、0 世纪 60 年代末期，美国汽车制造工业竞争激烈，为了适应生产工艺不断更新的需要，在 1968 年美国通用汽车公司（GM）首先公开招标，对控制系统提出的具体要求基本为：a。 它的继电控制系统设计周期短，更改容易，接线简单成本低。b。它能把计算机的功能和继电器控制系统结合起来。但编程要比计算机简单易学、操作方便。c。系统通用性强。1969 年美国数字设备公司（DEC）根据上述要求，研制出世界上第一台 PLC，并在 GM 公司汽车生产线上首次试用成功，实现了生产的自动化。其后日本、德国等相继引入，可编程序控制器迅速发展起来，但是主要应用于顺序控制，只能进行逻辑运算，故称为可编程逻辑控制器，简称
5、PLC。其定义：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，用于其内部存储程序，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。1.2 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
6、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：页眉31.2.1 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
7、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。 1.2.2 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
8、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。页眉4（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 Rea
9、d 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。
10、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。
11、（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 页眉5PLC，其存储容量各不相同。 1.2.3 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
