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1、紫琅职业技术学院毕业设计论文题 目：基于PLC应用系统及硬件设计副 标 题：学 生 姓 名：左成龙所在系、专业：机电工程系、机电一体化技术班 级：机电3081指 导 教 师：林盛昌日 期：2021/4/14摘 要 编程控制器(PLC)是以计算机技术为核心的通用自动化控制装置,它的功能性强,可靠性高,编程简单,使用方便,在现在自动控制领域应用极其广泛。现在的在机械手运用广泛。因此，完全可以用可编程序控制器智能化控制。机械手是模仿人的手部动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运和操作的自动装置。它特别是在高温、高压、多粉尘、易燃、易爆、放射性等恶劣环境中，以及笨重、单调、频繁的操作中代替人作
2、业，机械手虽然目前还不如然手那样灵活，但它具有不断重复工作和劳动，不知疲劳，不怕危险，抓举重物的力量比人手力大的特点，因此获得日益广泛的应用。机械手是在机械化，自动化生产过程中开展起来的一种新型装置。随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用，机器人的研制和生产已成为高技术领域内迅速开展起来的一门新兴技术，它更加促进了机械手的开展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。在现代生产过程中，机械手被广泛的运用于自动生产线中，它更加促进了机械手的开展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。关键词：机械手；PLC；操作系统目 录摘 要I目 录I1、可编程序控制器的概述11.1 PL
3、C的由来11.2 PLC的定义11.3 PLC的根本结构11.4 PLC的主要功能21.5 PLC的特点21.6 PLC的开展趋势42、PLC的应用领域52.1 开关量的逻辑控制52.2模拟量控制52.3运动控制52.4过程控制52.5数据处理52.6通信及联网63、PLC控制机械手设计63.1 控制机械手简介63.2机械手传送工件系统示意图63.3 PLC的选型73.4操作系统83.5回原位程序93.6手动单步和自动操作程序10手动单步操作程序10自动操作程序103.7机械手传送系统梯形图和指令语句表11机械手传送系统梯形图11指令语句表12致 谢13参考文献14附 录15 1、可编程序控制
4、器的概述1.1 PLC的由来在PLC问世前，工业控制领域中是继电器控制占主导地位。继电器控制系统有着十清楚显的缺点：体积大、耗电多、可靠性差、寿命短、运行速度慢、适应性差，尤其当生产工艺发成变化时，继电器控制装置就需要经常地重新设计和安装，十分费时，费工，费料，甚至阻碍了更新周期的缩短。为了改变这一现状，美国通用汽车公司在1969年公开招标，要求用新的控制装置取代继电器控制装置，并提出了十项招标指标，即：编程方便，现场可修改程序：维修方便，采用模块化结构；可靠性高于继电器控制装置；体积小于继电器控制装置；数据可直接送入管理计算机；本钱可与继电器控制装置竞争；输入可以是交流信号隔离变送器115V
5、；输出为交流信号隔离变送器115V,2A以上，能直接驱动电磁阀，接触器等；在扩展时，原系统只要很小变更：用户程序储存器容量至少扩展到4K。根据上述要求，1969年，美国数字设备公司DEC研制出第一台PLC，在美国通用汽车自动装配线上试用，获得了成功。这种新型的工业控制装置以其简单易懂，操作方便，可靠性高，通用灵活，体积小，使用寿命长等一系列优点，很快地在美国其他工业领域推广应用。到1971年日本从美国引进了这项新技术，很快研制出了日本第一台PLC。到1973年，西欧国家也研制出它们的第一台PLC。我国从1974年开始研制。于1977年开始工业应用。1.2 PLC的定义PLC问世以来，尽管时间不
6、长，但开展迅速。为了使其生产和开展标准化，美国电气制造商协会NEMANational Electrical Manufactory Assonciation经过四年的调查工作，于1984年首先将其命名为PC(Programmable Controller),并给PC做了如下定义： “PC是一个数字式的电子装置，它使用了可编程序的记忆体储存指令。用来执行诸如逻辑，顺序，计时，计数于演算的功能，并通过数字或类似的输入/输出模块，以控制各种机械或工作程序。一部数字电子计算机假设是从事执行PC之功能者，亦被视为PC，但不包括鼓式或类似的机械式顺序控制器。“以后国际电工委员会IEC又先后公布了PLC标准
7、草案的第一稿，第二稿，并在1987年2月通过了对它的定义：“可编程控制器是一种数字操作的电子系统，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，用于其内部储存程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作的面向用户的指令，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，易于扩充其功能原那么设计。1.3 PLC的根本结构1中央处理单元(CPU)是PLC的控制中枢。它按照PLC系统程序赋予的功能接受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
8、PLC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术运算的结果送入I/O映象区或数据存放器内。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存放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。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 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，整个系统仍然正常运行。2存储器存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。3PLC常
9、用的存储器类型：(1)RAM (Random Assenss 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。2EPROM Erasable Programmable Read Only Memory)这是一种可擦除的只读存储器。在断电的情况下，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。3EEPROM(Electrical Erasable Programmable Read Only Memory)这是一种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内容进行修改。1-3 PLC根本结构图1.4 PLC的主要功能PLC在不断地开展，其性
10、能不断地完善、功能在不断地增强。其主要功能有：开关量逻辑控制；闭环过程控制；定时控制；计数控制；顺序步进控制；数据处理；通信和联网。1.5 PLC的特点 1可靠性高，抗干扰能力强高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间那么更长。从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有
11、硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。 2) 范围广无所不在的电力线网络也是这种技术的优势。虽然无线网络可以做到不破墙，但对于高层建筑来说，其必需布设N多个AP才能满足需求，而且同样不能避面信号盲区的存在。而电力线是最根底的网络，它的规模之大，是其他任何网络无法比较的。由此，运营商就可以轻松地把这种网络接入效劳渗透到每一处有电力线的地方。这一技术一旦全面进入商业化阶段，将给互联网普及带来极大的开展空间。终端用户只需要插上电力猫，
12、就可以实现因特网接入，电视频道接收节目，打 或者是可视 。 3)配套齐全，功能完善，适用性强PLC开展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的开展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。4)系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也
13、变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。 5)体积小，重量轻，能耗低以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。 6) 丰富的I/O接口模块 PLC针对不同的工业现场信号，如：交流信号隔离变送器或；直流；开关量或模拟量；电压或电流，；脉冲或电位，强电或弱电等，有相关的I/O模块与工业现场的器件或设备，如：按钮；行程开关；传感器及变送器；电磁线圈；控制阀等直接连接。另外为了提高操作性能，它还有多种人机对话的接口模块；为了组成工业局
14、部网络，它还有多种通讯联网的接口模块，等等。7) 采用模块化结构为了适应各种工业控制需要，除了单元式的小型PLC以外，绝大数PLC均采用模块化结构。PLC的各个部件，包括CPU,电源，I/O等均采用模块化设计，由机架及电缆将各模块连接起来，系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。8) 安装简单，维修方便 PLC不需要专门的机房，可以在各种工业环境下直接运行。使用时只需将现场的各种设备与PLC相应的I/O端相连接，即可投入运行。各种模块化上均有运行和故障指示装置，便于用户了解运行情况和查找故障。由于采用模块化结构，因此一旦某模块发生故障，用户可以通过更换模块的方法，使系统迅速恢复运行。9)适用
15、面广PLC作为利用电力线组网的一种接入技术，提供宽带网络“最后一公里的解决方案，广泛适用于居民小区，酒店，办公区，监控安防等领域。它是利用电力线作为通信载体，使得PLC具有极大的便捷性，只要在房间任何有电源插座的地方，不用拨号，就立即可享受4.545Mbps的高速网络接入，来浏览网页、拨打 ，和观看在线电影，从而实现集数据、语音、视频，以及电力于一体的“四网合一。10)传输质量高、速度快、带宽稳定可以很平顺的在线欣赏DVD影片，它所提供的14Mbps带宽可以为很多应用平台提供保证。最新的电力线标准HomePlug AV传输速度已经到达了200Mbps；为了确保QoS，HomePlug AV采用了时分多路访问TDMA与带有冲突检测机能的载体侦听多路访问CSMA协议，两者结合，能够很好地传输流媒体。1.6 PLC的开展趋势1向高速度、大存储容量方向开展CPU处理速度nS级；内存2M字节 2向多品种方向开展和提高可靠性超大型和超小型。3产品更加标准化、标准化硬件、
