顯像管搬運(yùn)機(jī)械手控制設(shè)計(jì)

1、目錄前言. (3摘要 (4第一部分PLC概述 (6設(shè)計(jì)任務(wù)書 (13第二部分顯像管搬運(yùn)機(jī)械手中元器件的選擇. . (15控制方案論證及控制過(guò)程 (15端子接線圖 (16顯像管搬運(yùn)機(jī)械手順序功能圖 (19梯形圖 (20指令表. . (27總結(jié) (29參考文獻(xiàn). . (31前言“機(jī)電傳動(dòng)控制”是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。它是研究解決與生產(chǎn)機(jī)械的電氣傳動(dòng)控制有關(guān)的問(wèn)題,介紹常用控制電路以及控制電路設(shè)計(jì),以及可編程控制器的原理和編程等?？删幊炭刂破?Programmable Controller是計(jì)算機(jī)家族中的一員,是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器

2、(Programmable Logic Controller,簡(jiǎn)稱PLC,它主要用來(lái)代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展,這種裝置的功能已經(jīng)大大超過(guò)了邏輯控制的范圍,因此,今天這種裝置稱作可編程控制器,簡(jiǎn)稱PC。但是為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī)(Personal Computer的簡(jiǎn)稱混淆,所以將可編程控制器簡(jiǎn)稱PLCPLC是一種數(shù)字控制專用電子計(jì)算機(jī),它使用了可編程序存儲(chǔ)器儲(chǔ)存指令,執(zhí)行諸如邏輯、順序、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)與演算等功能,并通過(guò)模擬和數(shù)字輸入、輸出等組件,控制各種機(jī)械或工作程序。經(jīng)過(guò)30多年的發(fā)展,PLC已十分成熟與完善,并開發(fā)了模擬量閉環(huán)控制功能。世界上公認(rèn)的第一臺(tái)PLC是1969年美國(guó)數(shù)字

3、設(shè)備公司(DEC研制的。限于當(dāng)時(shí)的元器件條件及計(jì)算機(jī)發(fā)展水平,早期的PLC主要由分立元件和中小規(guī)模集成電路組成,可以完成簡(jiǎn)單的邏輯控制及定時(shí)、計(jì)數(shù)功能。20世紀(jì)70年代初出現(xiàn)了微處理器。人們很快將其引入可編程控制器,使PLC增加了運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送及處理等功能,完成了真正具有計(jì)算機(jī)特征的工業(yè)控制裝置。為了方便熟悉繼電器、接觸器系統(tǒng)的工程技術(shù)人員使用,可編程控制器采用和繼電器電路圖類似的梯形圖作為主要編程語(yǔ)言,并將參加運(yùn)算及處理的計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)元件都以繼電器命名。此時(shí)的PLC為微機(jī)技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物。20世紀(jì)70年代中末期,可編程控制器進(jìn)入實(shí)用化發(fā)展階段,計(jì)算機(jī)技術(shù)已全面引入可編程控制

4、器中,使其功能發(fā)生了飛躍。更高的運(yùn)算速度、超小型體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設(shè)計(jì)、模擬量運(yùn)算、PID功能及極高的性價(jià)比奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。20世紀(jì)80年代初,可編程控制器在先進(jìn)工業(yè)國(guó)家中已獲得廣泛應(yīng)用。這個(gè)時(shí)期可編程控制器發(fā)展的特點(diǎn)是大規(guī)模、高速度、高性能、產(chǎn)品系列化。這個(gè)階段的另一個(gè)特點(diǎn)是世界上生產(chǎn)可編程控制器的國(guó)家日益增多,產(chǎn)量日益上升。這標(biāo)志著可編程控制器已步入成熟階段。我國(guó)可編程控制器的引進(jìn)、應(yīng)用、研制、生產(chǎn)是伴隨著改革開放開始的。最初是在引進(jìn)設(shè)備中大量使用了可編程控制器。接下來(lái)在各種企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備及產(chǎn)品中不斷擴(kuò)大了PLC的應(yīng)用。目前,我國(guó)自己已可以生產(chǎn)中小型可編程控制器。21世紀(jì)

5、,PLC會(huì)有更大的發(fā)展。從技術(shù)上看,計(jì)算機(jī)技術(shù)的新成果會(huì)更多地應(yīng)用于可編程控制器的設(shè)計(jì)和制造上,會(huì)有運(yùn)算速度更快、存儲(chǔ)容量更大、智能更強(qiáng)的品種出現(xiàn);從產(chǎn)品規(guī)模上看,會(huì)進(jìn)一步向超小型及超大型方向發(fā)展;從產(chǎn)品的配套性上看,產(chǎn)品的品種會(huì)更豐富、規(guī)格更齊全,完美的人機(jī)界面、完備的通信設(shè)備會(huì)更好地適應(yīng)各種工業(yè)控制場(chǎng)合的需求;從市場(chǎng)上看,各國(guó)各自生產(chǎn)多品種產(chǎn)品的情況會(huì)隨著國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的加劇而打破,會(huì)出現(xiàn)少數(shù)幾個(gè)品牌壟斷國(guó)際市場(chǎng)的局面,會(huì)出現(xiàn)國(guó)際通用的編程語(yǔ)言;從網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展情況來(lái)看,可編程控制器和其它工業(yè)控制計(jì)算機(jī)組網(wǎng)構(gòu)成大型的控制系統(tǒng)是可編程控制器技術(shù)的發(fā)展方向。目前的計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng)DCS(Distrib

6、uted Control System中已有大量的可編程控制器應(yīng)用。伴隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,可編程控制器作為自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)和國(guó)際通用網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分,將在工業(yè)及工業(yè)以外的眾多領(lǐng)域發(fā)揮越來(lái)越大的作用。摘要可編程控制器(Programmable Controller是以微處理器為核心,綜合了微電子技術(shù),自動(dòng)化技術(shù),網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)于一體的通用工業(yè)控制裝置。英文縮寫為PC或PLC。它具有體積小、功能強(qiáng)、程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、靈活通用、維護(hù)方便等一系列優(yōu)點(diǎn),特別是它的高可靠性和較強(qiáng)的適應(yīng)惡劣工業(yè)環(huán)境的能力,更得到用戶的好評(píng)。因而在機(jī)械、能源、化工、交通、電力等領(lǐng)域得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用,成為現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支

7、柱之一。近年來(lái),可編程控制器由于其優(yōu)良的控制性能,極高的可靠性,在各行各業(yè)中的應(yīng)用日益廣泛普及。為此,各高校的電氣自動(dòng)化、電氣工程、供用電技術(shù)、機(jī)電一體化等相關(guān)專業(yè)相繼開設(shè)了有關(guān)可編程控制器原理及應(yīng)用的課程。高等工科院校的培養(yǎng)目標(biāo)的首要任務(wù)是培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的各類技術(shù)人才,這種人才培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)必須有一定的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。學(xué)生通過(guò)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的訓(xùn)練與鍛煉,才能在實(shí)踐中不斷鞏固和加深理論知識(shí),提高獨(dú)立工作能力和創(chuàng)新能力。實(shí)訓(xùn)是各種實(shí)踐性環(huán)節(jié)的綜合訓(xùn)練,是工程實(shí)用技能的訓(xùn)練?？删幊炭刂破鲬?yīng)用技術(shù)是先進(jìn)的自動(dòng)化控制技術(shù),是亟待掌握的實(shí)用技術(shù),對(duì)于這樣一門應(yīng)用性廣、實(shí)踐性強(qiáng)的專業(yè)課,必須通過(guò)各

8、種形式的實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié),構(gòu)筑實(shí)踐環(huán)境,強(qiáng)化工程意識(shí),提高應(yīng)用能力。在工業(yè)生產(chǎn)和其他領(lǐng)域內(nèi),由于工作的需要,人們經(jīng)常受到高溫、腐蝕及有毒氣體等因素的危害,增加了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,甚至于危及生命。工業(yè)機(jī)械手就這樣誕生了,機(jī)械手是工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)中傳統(tǒng)的任務(wù)執(zhí)行機(jī)構(gòu),是機(jī)器人的關(guān)鍵部件之一。電氣方面有電機(jī)、開關(guān)電源、電磁閥、等電子器件組成。該裝置涵蓋了可編程控制技術(shù),位置控制技術(shù)、氣動(dòng)技術(shù)等,是機(jī)電一體化的典型代表儀器之一。機(jī)械手是由PLC輸出三路來(lái)分別驅(qū)動(dòng)左右移動(dòng)、上下升降和手部的夾緊放松。工業(yè)機(jī)械手模型可在空間按固定動(dòng)作抓放單個(gè)物體,可代替人工在高溫和危險(xiǎn)的作業(yè)區(qū)進(jìn)行作業(yè)。機(jī)械手是在機(jī)械化、自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程

9、中發(fā)展起來(lái)的一種新型裝置。它可在空間抓、放、搬運(yùn)物體等,動(dòng)作靈活多樣,廣泛應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)和其他領(lǐng)域內(nèi)。應(yīng)用PLC控制機(jī)械手能實(shí)現(xiàn)各種規(guī)定的工序動(dòng)作,不僅可以提高產(chǎn)品的質(zhì)量與產(chǎn)量,而且對(duì)保障人身安全,改善勞動(dòng)環(huán)境,減輕勞動(dòng)強(qiáng)度,提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,節(jié)約原材料消耗以及降低生產(chǎn)成本,有著十分重要的意義。本文以CTS7 222-1BL22型的PLC為基礎(chǔ),介紹PLC在機(jī)械手搬運(yùn)控制中的應(yīng)用,并給出了詳細(xì)的PLC程序設(shè)計(jì)過(guò)程。該程序已在工業(yè)機(jī)械手中獲得了廣泛應(yīng)用,具有穩(wěn)定、可靠的性能。關(guān)鍵詞: PLC,機(jī)械手,控制應(yīng)用,可編程控制器,機(jī)械手,手動(dòng)控制,自動(dòng)控制第一部分 PLC概述“PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)

10、境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器,用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令,并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出,控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體,易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)?！币?PLC的特點(diǎn)如下:1.可靠性高,抗干擾能力強(qiáng)PLC用軟件代替大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器,僅剩下與輸入和輸出有關(guān)的少量硬件,接線可減少到繼電器控制系統(tǒng)的1/101/100,因觸點(diǎn)接觸不良造成的故障大為減少。2,.硬件配套齊全,功能完善,適用性強(qiáng)PLC發(fā)展到今天,已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系

11、列化產(chǎn)品,并且已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化,配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用,用戶能靈活方便地進(jìn)行系統(tǒng)配置,組成不同功能、不同規(guī)模的系統(tǒng)。3.PLC的安裝接線方便,一般用接線端子連接外部接線。4.PLC有較強(qiáng)的帶負(fù)載能力,可直接驅(qū)動(dòng)一般的電磁閥和交流接觸器可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合。除了邏輯處理功能以外,現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力,可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來(lái)PLC的功能單元大量涌現(xiàn),使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC 通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展,使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。5、易學(xué)易用,深受工程技術(shù)人員歡迎PLC作為

12、通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī),是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易,編程語(yǔ)言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語(yǔ)言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近,只用PLC的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語(yǔ)言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開了方便之門。6、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量小,維護(hù)方便,容易改造PLC的梯形圖程序一般采用順序控制設(shè)計(jì)法。這種編程方法很有規(guī)律,很容易掌握。對(duì)于復(fù)雜的控制系統(tǒng),梯形圖的設(shè)計(jì)時(shí)間比設(shè)計(jì)繼電器系統(tǒng)電路圖的時(shí)間要少得多。PLC用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯,大大減少了控制設(shè)備外部的接線,使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短,同時(shí)

13、維護(hù)也變得容易起來(lái)。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過(guò)改變程序改變生產(chǎn)過(guò)程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場(chǎng)合。7、體積小,重量輕,能耗低以超小型PLC為例,新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm,僅相當(dāng)于幾個(gè)繼電器的大小,因此可將開關(guān)柜的體積縮小到原來(lái)的1/21/10。它的重量小于150g,功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部,是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。二、PLC發(fā)展史1、可編程控制器的硬件發(fā)展可編程控制器的10項(xiàng)招標(biāo)指標(biāo)1968年,美國(guó)通用汽車公司(GM根據(jù)多品種、小批量、不斷翻新汽車品牌的戰(zhàn)略思想,以降低生產(chǎn)成本,縮短新產(chǎn)品開發(fā)周期為設(shè)想,針對(duì)汽當(dāng)時(shí)車生產(chǎn)線的自控系統(tǒng)現(xiàn)狀:工裝基本上

14、由繼電器控制裝置構(gòu)成。當(dāng)時(shí)汽車的每一次改型都直接導(dǎo)致繼電器控制裝置的重新設(shè)計(jì)和安裝,因而繼電器控制裝置就需要經(jīng)常地重新設(shè)計(jì)和安裝,這不僅費(fèi)時(shí)、費(fèi)工、費(fèi)料,甚至阻礙了更新周期的縮短。2. 可編程控制器的發(fā)展從控制功能來(lái)看,可編程控制器的發(fā)展大致經(jīng)歷了4個(gè)階段:(1、初級(jí)階段:從第一臺(tái)PLC問(wèn)世到20世紀(jì)70年代中期由于第一代PLC是為了取代繼電器的,因此,主要功能是邏輯運(yùn)算和計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)功能。CPU由中小規(guī)模數(shù)字集成電路構(gòu)成。主要產(chǎn)品有:MODICON公司的084, AB公司的PDQ-IL,DEC公司的PDP-14,日立公司的SCY-022等。第一階段就采用了梯形圖語(yǔ)言作為編程方式,盡管有些枯燥,

15、但卻形成了工廠的編程標(biāo)準(zhǔn)。(2、擴(kuò)展階段:從20世紀(jì)70年代中期到70年代末期這一階段PLC產(chǎn)品的控制功能得到很大擴(kuò)展。擴(kuò)展的功能包括數(shù)據(jù)的傳送、數(shù)據(jù)的比較和運(yùn)算、模擬量的運(yùn)算等功能。這一階段的產(chǎn)品有MODICON的184,284, 384,西門子公司的SIMATICS3系列,富士電機(jī)公司的SC系列產(chǎn)品。通信階段:20世紀(jì)70年代末期到80年代中期這一階段產(chǎn)品與計(jì)算機(jī)通信的發(fā)展有關(guān),形成了分布式通信網(wǎng)絡(luò)。但是,由于各制造商各自為政,通信系統(tǒng)也是各有各的規(guī)范。由于在很短的時(shí)間內(nèi),PLC就已經(jīng)從汽車行業(yè)迅速擴(kuò)展到其它行業(yè),作為繼電器的替代品進(jìn)入了食品、飲料、金屬加工、制造和造紙等多個(gè)行業(yè)。其次,產(chǎn)

16、品功能也得到很大的。(3.開放階段:從20世紀(jì)80年代中期開始由于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織提出了開放系統(tǒng)互連的參考模型OSI,使PLC在開放功能上有較大發(fā)展。主要表現(xiàn)為通信系統(tǒng)的開放,使各制造廠商的產(chǎn)品可以通信,通信協(xié)議開始標(biāo)準(zhǔn)化,使用戶得益。此外,PLC開始采用標(biāo)準(zhǔn)化軟件系統(tǒng),增加高級(jí)語(yǔ)言編程,并完成了編程語(yǔ)言的標(biāo)準(zhǔn)化工作。這一階段的產(chǎn)品有西門子公司的S7系列,AB公司的PLC-5,SLC500,德維森的V80和PPC11,加拿大ONLINECONTROL 公司與合控電氣公司所開發(fā)的OPENPLC等。三、PLC的結(jié)構(gòu)及各部分作用PLC主要由中央控制單元(CPU、存儲(chǔ)器(RAM或ROM或輸入輸出模塊(I

17、/O部分、電源和編程設(shè)備組成(見(jiàn)圖1-1,有的PLC還可以配備特殊功能模塊,用來(lái)完成某些特殊的任務(wù)。術(shù)語(yǔ)“體系結(jié)構(gòu)”是指PLC的硬件,或軟件,或者二者的結(jié)合。開放式的體系結(jié)構(gòu),是指系統(tǒng)使用現(xiàn)成的標(biāo)準(zhǔn)組件,能方便的與其它生產(chǎn)廠家的設(shè)備和程序兼容。封閉的體系結(jié)構(gòu)是指該系統(tǒng)為專用的并且與其他系統(tǒng)不兼容。目前,大多數(shù)PLC系統(tǒng)從本質(zhì)上講都是封閉的系統(tǒng),所以使用時(shí)必須確定所選用的硬件和軟件與所使用的PLC是兼容的。1.中央控制單元CPUCPU作為整個(gè)PLC的核心,起著總指揮的作用。CPU一般由控制電路、運(yùn)算器和寄存器組成。這些電路通常都被封裝在一個(gè)集成電路的芯片上。CPU通過(guò)地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線

18、與存儲(chǔ)單元、輸入輸出接口電路連接。CPU的功能有以下一些:從存儲(chǔ)器中讀取指令,執(zhí)行指令,取下一條指令,處理中斷。2. I/O模塊I/O系統(tǒng)構(gòu)成了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與控制器連接的接口,作用就是從使現(xiàn)場(chǎng)接收到的信號(hào)或送到現(xiàn)場(chǎng)的信號(hào)達(dá)到處理器的要求。輸入(1nput模塊和輸出(Output模塊簡(jiǎn)稱為I/O模塊,它們是系統(tǒng)的眼、耳、手、腳,是聯(lián)系外部現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和CPU模塊的橋梁。輸入模塊用來(lái)接收和采集輸入信號(hào)。開關(guān)量輸入模塊用來(lái)接收從按鈕、選擇開關(guān)、數(shù)字撥碼開關(guān)、限位開關(guān)、接近開關(guān)、光電開關(guān)、壓力繼電器等過(guò)來(lái)的開關(guān)量輸入信號(hào);模擬量輸入模塊用來(lái)接收電位器、測(cè)速發(fā)電機(jī)和各種變送器提供的連續(xù)變化的模擬量電流、電壓信號(hào)

19、。開關(guān)量輸出模塊用來(lái)控制接觸器、電磁閥、電磁鐵、指示燈、數(shù)字顯示裝置和報(bào)警裝置等輸出設(shè)備,模擬量輸出模塊用來(lái)控制調(diào)節(jié)閥、變頻器等執(zhí)行裝置。CPU模塊的工作電壓一般是5V,而PLC的輸入/輸出信號(hào)電壓一般較高,如直流24V和交流220V。從外部引入的尖峰電壓和干擾噪聲可能損壞CPU模塊中的元器件,或使PLC不能正常工作。在I/O模塊中,用光耦合器、光電晶閘管、小型繼電器等器件來(lái)隔離PLC的內(nèi)部電路和外部的I/O電路,I/O模塊除了傳遞信號(hào)外,還有電平轉(zhuǎn)換與隔離的作用。3.編程器設(shè)備(或稱編程終端編程設(shè)備用來(lái)向存儲(chǔ)器中寫入程序,并用它進(jìn)行編輯、檢查、修改和監(jiān)視用戶程序的執(zhí)行情況。手持式編程器不能直

20、接輸入和編輯梯形圖,只能輸入和編輯指令表程序,因此又叫做指令編程器。它的體積小,價(jià)格便宜,一般用來(lái)給小型PLC編程,或者用于現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和維護(hù)。個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC是最常用的編程設(shè)備。使用編程軟件可以在計(jì)算機(jī)的屏幕上直接生成和編輯梯形圖、指令表、功能塊圖和順序功能圖程序,并可以實(shí)現(xiàn)不同編程語(yǔ)言的相互轉(zhuǎn)換。程序被編譯后下載到PLC,也可以將PLC中的程序上傳到計(jì)算機(jī)。程序可以存盤或打印,通過(guò)網(wǎng)絡(luò),還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程編程和傳送。4.電源PLC一般使用220V交流電源或24V直流電源。內(nèi)部的開關(guān)電源為各模塊提供DC 5V,±12V,24V等直流電源。小型PLC一般都可以為輸入電路和外部的電子傳感器(如

21、接近開關(guān)提供24V直流電源,驅(qū)動(dòng)PLC負(fù)載的直流電源一般由用戶提供。四、PLC的工作原理及過(guò)程PLC采用循環(huán)掃描的工作方式,在PLC中用戶程序按先后順序存放, CPU從第一條指令開始執(zhí)行程序,直到遇到結(jié)束符后又返回第一條,如此周而復(fù)始不斷循環(huán)。PLC的掃描過(guò)程分為內(nèi)部處理、通信操作、程序輸入處理、程序執(zhí)行、程序輸出幾個(gè)階段。全過(guò)程掃描一次所需的時(shí)間稱為掃描周期。當(dāng)PLC處于停狀態(tài)時(shí),只進(jìn)行內(nèi)部處理和通信操作服務(wù)等內(nèi)容。在PLC處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí),從內(nèi)部處理、通信操作、程序輸入、程序執(zhí)行、程序輸出,一直循環(huán)掃描工作。1.輸入處理輸入處理也叫輸入采樣。在此階段,順序讀入所有輸入端子的通端狀態(tài),并將讀入

22、的信息存入內(nèi)存中所對(duì)應(yīng)的映象寄存器。在此輸入映象寄存器被刷新。接著進(jìn)入程序執(zhí)行階段。在程序執(zhí)行時(shí),輸入映象寄存器與外界隔離,即使輸入信號(hào)發(fā)生變化,其映象寄存器的內(nèi)容也不會(huì)發(fā)生變化,只有在下一個(gè)掃描周期的輸入處理階段才能被讀入信息。2. 程序執(zhí)行階段根據(jù)PLC梯形圖程序掃描原則,按先左后右先上后下的步序,逐句掃描,執(zhí)行程序。遇到程序跳轉(zhuǎn)指令,根據(jù)跳轉(zhuǎn)條件是否滿足來(lái)決定程序的跳轉(zhuǎn)地址。從用戶程序涉及到輸入輸出狀態(tài)時(shí),PLC從輸入映象寄存器中讀出上一階段采入的對(duì)應(yīng)輸入端子狀態(tài),從輸出映象寄存器讀出對(duì)應(yīng)映象寄存器,根據(jù)用戶程序進(jìn)行邏輯運(yùn)算,存入有關(guān)器件寄存器中。對(duì)每個(gè)器件來(lái)說(shuō),器件映象寄存器中所寄存的

23、內(nèi)容,會(huì)隨著程序執(zhí)行過(guò)程而變化。即,在用戶程序執(zhí)行過(guò)程中,只有輸入點(diǎn)在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生變化,而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化,而且排在上面的梯形圖,其程序執(zhí)行結(jié)果會(huì)對(duì)排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用;相反,排在下面的梯形圖,其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個(gè)掃描周期才能對(duì)排在其上面的程序起作用。3.輸出處理階段程序執(zhí)行完畢后,將輸出映象寄存器,即器件映象寄存器中的Y寄存器的狀態(tài),在輸出處理階段轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器,通過(guò)隔離電路,驅(qū)動(dòng)功率放大電路,使輸出端子向外界輸出控制信號(hào),驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。五、PLC應(yīng)用領(lǐng)域1

24、.用于順序控制順序控制是根據(jù)有關(guān)輸入開關(guān)量的當(dāng)前與歷史的狀況,產(chǎn)生所要求的開關(guān)量輸出,以使系統(tǒng)能按一定順序工作。這是系統(tǒng)工作最基本的控制。2.用于過(guò)程控制過(guò)程控制要用到模擬量。模擬量一般是指連續(xù)變化的量,如電流、電壓、溫度、壓力等物理量。過(guò)程控制的目的就是,根據(jù)有關(guān)模擬量的當(dāng)前與歷史的輸入狀況,產(chǎn)生所要求的開關(guān)量、或模擬量輸出,以使系統(tǒng)工作參數(shù)能按一定要求工作。是連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程最常用的控制。過(guò)程控制的類型很多。3.用于運(yùn)動(dòng)控制運(yùn)動(dòng)控制主要指,對(duì)工作對(duì)象的位置、速度及加速度所作的控制。可以是單坐標(biāo),即控制對(duì)象作直線運(yùn)動(dòng);也可是多坐標(biāo)的,控制對(duì)象的平面、立體,以至于角度變換等運(yùn)動(dòng)PLC也已具備處理脈

25、沖量的能力。4.用于信息控制信息控制也稱數(shù)據(jù)處理,是指數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、檢索、變換、傳輸及數(shù)表處理等。隨著技術(shù)的發(fā)展,PLC不僅可用作系統(tǒng)的工作控制,還可用作系統(tǒng)的信息控制。5.用于遠(yuǎn)程控制遠(yuǎn)程控制是指,對(duì)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程部分的行為及其效果實(shí)施檢測(cè)與控制。六、可編程控制器梯形圖設(shè)計(jì)說(shuō)明書1.觸點(diǎn)的安排梯形圖的觸點(diǎn)應(yīng)畫在水平線上,不能畫在垂直分支上。2.串、并聯(lián)的處理在有幾個(gè)串聯(lián)回路相并聯(lián)時(shí),應(yīng)將觸點(diǎn)最多的那個(gè)串聯(lián)回路放在梯形圖最上面。在有幾個(gè)并聯(lián)回路相串聯(lián)時(shí),應(yīng)將觸點(diǎn)最多的并聯(lián)回路放在梯形圖的最左面。3.線圈的安排不能將觸點(diǎn)畫在線圈右邊,只能在觸點(diǎn)的右邊接線圈。4.不準(zhǔn)雙線圈輸出如果在同一程序中同一元

26、件的線圈使用兩次或多次,則稱為雙線圈輸出。這時(shí)前面的輸出無(wú)效,只有最后一次才有效,所以不應(yīng)出現(xiàn)雙線圈輸出。5.重新編排電路如果電路結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,可重復(fù)使用一些觸點(diǎn)畫出它的等效電路,然后再進(jìn)行編程就比較容易。6.編程順序?qū)?fù)雜的程序可先將程序分成幾個(gè)簡(jiǎn)單的程序段,每一段從最左邊觸點(diǎn)開始,由上之下向右進(jìn)行編程,再把程序逐段連接起來(lái)。設(shè)計(jì)任務(wù)書1.課程設(shè)計(jì)題目:顯像管搬運(yùn)機(jī)械手控制設(shè)計(jì)機(jī)械手原位?顯像管傳送燕尾伸出下臂抬起燕尾縮回回原位操作報(bào)警5S調(diào)整電動(dòng)機(jī)工作鉗口合攏鉗口打開吸盤吸顯像管3S 到3S 后燕尾是否縮回?擺動(dòng)到清洗機(jī)延時(shí)2S燕尾伸出轉(zhuǎn)盤回轉(zhuǎn)下臂放下燕尾縮回吸盤下降吸盤放顯像管吸盤上升延

27、時(shí)兩秒擺動(dòng)復(fù)位回轉(zhuǎn)復(fù)位NYNY顯像管搬運(yùn)機(jī)械手工作循環(huán)流程圖工作原理簡(jiǎn)介及控制要求:1. 機(jī)械手完成“從原位伸出,到指定傳送顯像管位置取顯像管,再擺動(dòng)清洗機(jī)處清洗顯像管,轉(zhuǎn)盤回轉(zhuǎn)到原位”的工作循環(huán)。機(jī)械手的各個(gè)動(dòng)作由汽缸驅(qū)動(dòng)。2. 按停止按鈕,完場(chǎng)當(dāng)前循環(huán)后再停。3. 按復(fù)位按鈕,立即返回原位停止。4. 要求可以實(shí)現(xiàn)手動(dòng),單周期,連續(xù)控制。2.顯像管搬運(yùn)機(jī)械手的控制過(guò)程及要求如下:1. 初始狀態(tài):由選擇快關(guān)(連續(xù)或單周期接通初始狀態(tài),機(jī)械手需處于初始端,左限位開關(guān)閉合。2. 按啟動(dòng)按鈕I0.0,執(zhí)行下列程序:(1. 顯像管開始傳送,顯像管傳送到位后,燕尾伸出,伸出到位后,下臂開始抬起,抬起到位

28、后。燕尾開始縮回定時(shí)器3s ,如果定時(shí)器T37 3s 時(shí)間未到還縮回到位就執(zhí)行鉗口合攏和調(diào)整電動(dòng)機(jī)工作,如果3s 時(shí)間到未縮回到位就開始報(bào)警5s時(shí)間到后返回初始位置。3. 循環(huán):如果選擇開關(guān)選擇單周期檔位,當(dāng)時(shí)間到和擺動(dòng)復(fù)位和吸盤上升后直接返回到初始步,等待下一次接通。如果選擇的的是連續(xù)檔位,則就會(huì)回到M0.1狀態(tài)自動(dòng)開始下一周期循環(huán)。如果選的是手動(dòng)檔位,每一步都是由手動(dòng)按鈕開關(guān)控制。5. 停止:按動(dòng)停止按鈕I0.1,需運(yùn)行當(dāng)前循環(huán)后再停。第二部分一、機(jī)械手中元器件的選擇:1.PLC主機(jī):選擇西門子CTS7 222-1BL22系列作為機(jī)械手控制系統(tǒng)的主控機(jī)。2.限位開關(guān)SQ1,SQ2,SQ3,

29、SQ4,SQ5,SQ6,SQ7,SQ8,SQ9,SQ10,SQ11,SQ12用來(lái)指示機(jī)械手已到達(dá)左位或者是下位,右位,前后擺限位,傳送限位,鉗口打開/合攏限位。3.手動(dòng)程序:選擇開關(guān)選擇手動(dòng)檔位(I1.6,執(zhí)行程序的每一步都是由手動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的,可以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)顯像管傳送(I2.1手動(dòng)燕尾伸出(I2.2, 手動(dòng)燕尾縮回(I2.3手動(dòng)下臂抬起(I2.4,實(shí)現(xiàn)下臂下放(I2.5,手動(dòng)調(diào)整電機(jī)(I2.6,手動(dòng)鉗口合攏(I2.7,手動(dòng)鉗口打開(I3.0,手動(dòng)吸/放顯像管(I3.1,手動(dòng)擺動(dòng)復(fù)位(I3.2,手動(dòng)擺到清洗機(jī)(I3.3,手動(dòng)轉(zhuǎn)盤回轉(zhuǎn)(I3.4,手動(dòng)轉(zhuǎn)盤復(fù)位(I3.5,手動(dòng)吸盤下降(I3.6,手動(dòng)吸盤

30、上升(I3.7,停止按鈕I0.1:用于使整個(gè)工作過(guò)程結(jié)束。二.控制方案論證及控制過(guò)程1. 顯像管搬運(yùn)機(jī)械手I/O點(diǎn)及地址分配顯像管搬運(yùn)機(jī)械手I/O分配表輸入作用代號(hào)輸出作用I0.0 啟動(dòng)SB1 Q0.0 顯像管傳送I0.1 停止SB2 Q0.1 燕尾伸出I0.2 復(fù)位SB3 Q0.2 燕尾縮回I0.3 下限位開關(guān)SQ1 Q0.3 下臂抬起I0.4 上限位開關(guān)SQ2 Q0.4 下臂下放I0.5 左限位開關(guān)SQ3 Q0.5 調(diào)整電機(jī)工作I0.6 右限位開關(guān)SQ4 Q0.6 鉗口合攏I0.7 左回轉(zhuǎn)限位SQ5 Q0.7 鉗口打開I1.0 右回轉(zhuǎn)限位SQ6 Q1.0 吸盤吸顯像管(S、R I1.1 前

31、擺限位SQ7 Q1.1 擺動(dòng)到清洗機(jī)I1.2 后擺限位SQ8 Q1.2 擺動(dòng)復(fù)位I1.3 顯像管傳送限位SQ9 Q1.3 轉(zhuǎn)盤回轉(zhuǎn)I1.4 鉗口打開限位SQ10 Q1.4 轉(zhuǎn)盤復(fù)位I1.5 鉗口合攏限位SQ11 Q1.5 吸盤上升I1.6 手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換SB4 Q1.6 吸盤下降I1.7 單周期SB5 Q1.7 報(bào)警I2.0 連續(xù)SB6I2.1 手動(dòng)顯像管傳送SB7I2.2 手動(dòng)燕尾伸出SB8I2.3 手動(dòng)燕尾縮回SB9I2.4 手動(dòng)下臂抬起SB10I2.5 手動(dòng)下臂下放SB11I2.6 手動(dòng)調(diào)整電機(jī)SB12I2.7 手動(dòng)鉗口合攏SB13I3.0 手動(dòng)鉗口打開SB14I3.1 手動(dòng)吸顯像管SB

32、15I3.2 手動(dòng)擺動(dòng)復(fù)位SB16I3.3 手動(dòng)擺到清洗機(jī)SB17I3.4 手動(dòng)轉(zhuǎn)盤回轉(zhuǎn)SB18I3.5 手動(dòng)轉(zhuǎn)盤復(fù)位SB19I3.6 手動(dòng)吸盤下降SB20I3.7 手動(dòng)吸盤上升SB21I4.0 清洗機(jī)擺動(dòng)到位SQ12空單周期手動(dòng)連續(xù)2.端子接線圖 3.顯像管搬運(yùn)機(jī)械手順序功能圖M0.0M0.1M0.2M0.3M0.4M0.5Q0.0Q0.1Q0.3Q0.2T37M0.6T37M1.1M1.2Q1.0ST39M1.3Q1.1M1.7M2.0Q0.1M2.7M3.1M3.2M3.3T42M2.5M2.6(SM0.1+M6.1(I1.7+I2.0單周期 連續(xù)顯像管傳送I1.3I0.6燕尾伸出I0.

33、4下臂抬起燕尾縮回3ST37報(bào)警5S電機(jī)工作鉗口合攏T38 I1.5鉗口打開I1.4T39吸盤吸顯像管5SI4.0I1.2T40擺動(dòng)到清洗劑2S 延時(shí)到2S燕尾伸出轉(zhuǎn)盤回轉(zhuǎn)=1I0.3I0.5I0.3T41下臂下方燕尾縮回吸盤下降吸盤放顯像管3S吸盤上升擺動(dòng)復(fù)位I0.4I1.1T422S 延時(shí)2S回轉(zhuǎn)復(fù)位I0.7=15.0I 37T 5.0I 0.0I 4、梯形圖自動(dòng)控制梯形圖: 復(fù)位電路梯形圖: 手動(dòng)控制電路梯形圖: 5、指令表:LD I1.6 LPSA I2.1 AN I1.3 = M3.4 LRDA I2.2 AN I0.6 AN M3.7 = M3.5 LRDA I2.4 AN I0.

34、4 AN M4.5 = M3.6 LRDA I2.3 AN I0.5 AN T37 AN M3.5 = M3.7 LRDA I2.6 AN T38 = M4.0 LRDA I2.7 AN M4.2 AN I1.5 = M4.1 LRDA I3.0 AN I1.4 AN M4.1 = M4.2 LRDA I3.1 AN M6.3 = M4.3 LRDA I3.3 AN I1.2AN M5.2= M4.4LRDA I2.5AN M3.6AN I0.3= M4.5LRDA I3.6AN I0.3AN M4.7= M4.6LRDA I3.7AN I0.4AN M4.6= M4.7LRDA I3.4AN

35、 M5.1AN I1.0= M5.0LRDA I3.5AN M5.0AN I0.7= M5.1LRDA I3.2AN I1.1AN M4.4= M5.2LPPAN I3.1AN M4.3= M6.3LD I2.0A I0.0O M6.2AN I0.1AN I0.2= M6.2LD I1.7O I2.0EU= M6.LD M2.6A M3.0A M3.3AN M6.2LD SM0.1O M6.1LD I1.7O I2.0ALDOLDLD M0.6A T38LD M5.4A I0.5OLDO M0.0OLDAN M0.1= M0.0LD M2.6A M3.0A M3.3A M6.2LD M0.0A

36、 I0.0A I0.5OLDO M0.1AN M0.2= M0.1LD M0.1A I1.3O M0.2AN M0.3= M0.2LD M0.2A I0.6O M0.3AN M0.4= M0.3LD M0.3A I0.4O M0.4AN M0.5AN M0.6= M0.4TON T37, 30LD I0.5AN T37A M0.4O M0.5AN M0.7= M0.5LD M0.4A T37O M0.6AN M0.0= M0.6TON T38, 50LD M0.5A I1.5O M0.7AN M1.0= M0.7LD M0.7A I1.4O M1.0AN M1.3= M1.0LD M0.5A

37、I1.5O M1.1AN M1.2= M1.1TON T39, 30LD M1.1A T39O M1.2 AN M1.3 = M1.2 LD M1.0A I4.0A M1.2O M1.3 AN M1.4 = M1.3 LD M1.3A I1.2O M1.4 AN M1.5 = M1.4 TON T40, 20 LD T40A M1.4O M1.5 AN M1.6 = M1.5 LD M1.5A I0.6O M1.6 AN M2.1 = M1.6 LD M1.4A T40O M1.7 AN M2.0 = M1.7 LD M1.7A I1.0O M2.0 AN M2.1 = M2.0 LD M2.0A M1.6 O M2.1AN M2.2= M2.1LD M2.1A I0.3O M2.2AN M2.3= M2.2LD M2.2A I0.5O M2.3AN M2.4= M2.3LD M2.3A I0.3O M2.4AN M2.5=