基于PLC系统下的控制的机械手程序设计师毕业设计论文Word格式.docx

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随着科学技术的日新月异，自动化程度要求越来越高，市场竞争激烈、人工成本上涨，以往人工操作的搬运和固定式输送带为主的传统物件搬运方式，不但占用空间也不容易更变生产线结构，加上需要人力监督操作，更增加生产成本，原有的生产装料装置远远不能满足当前高度自动化的需要。

减轻劳动强度，保障生产的可靠性、安全性，降低生产成本，减少环境污染、提高产品的质量及经济效益是企业生成所必须面临的重大问题。

它集成自动控制技术、计量技术、新传感器技术、计算机管理技术于一体的机电一体化产品；

充分利用计算机技术对生产过程进行集中监视、控制管理和分散控制；

充分吸收了分散式控制系统和集中控制系统的优点，采用标准化、模块化、系统化设计，配置灵活、组态方便。

本设计就PLC在机械手控制上的应用作了详细阐述.

关键词:

plc可编程控制器机械手

Abstract

Alongwithscience'

sandtechnology'

schangingwitheachnewday,theautomaticityrequestisgettinghigherandhigher,marketcompetitionintense,laborcostrise,formerlythemanualcontrolthetransportingandthestationaryconveyorbelttraditionthingmodeoftransportprimarily,notonlytakesthespacenottobeeasytochangetheproductionlinestructure,inadditionneedsthemanpowermonitoroperation,increasestheproductioncost,theoriginalproductionfeedstheinstallmentnottobeabletosatisfycurrenthighlyautomatedbyfartheneed.Reducesthelaborintensity,thesafeguardproductionreliability,thesecurity,reducestheproductioncost,reducestheenvironmentalpollution,toenhancetheproductthequalityandtheeconomicefficiencyisthemajorissuewhichtheenterpriseproducesmustface.Itintegratestheautomaticcontroltechnology,theMeasurementTechnique,thenewsensortechnology,thecomputermanagementtechnologyinabody'

sintegrationofmachineryproduct;

Carriesonthecentralismsurveillance,thecontrolsupervisorfullyusingthecomputertechnologytotheproductionprocessanddispersesthecontrol;

Hasabsorbedthedispersion-likecontrolsystemandthecommoncontrolsystem'

smeritfully,usesthestandardization,themodulation,thesystematizeddesign,thedispositionisnimble,theconfigurationisconvenient.ThisdesignonPLC,inthemanipulatorcontrolledontoserveasthedetailedelaboration.

keyword:

plcprogrammablecontrollermanipulator

第一章可编程控制PLC

1．1PLC简介

自二十世纪六十年代美国推出可编程逻辑控制器（ProgrammableLogicController，PLC）取代传统继电器控制装置以来，PLC得到了快速发展，在世界各地得到了广泛应用。

同时，PLC的功能也不断完善。

随着计算机技术、信号处理技术、控制技术网络技术的不断发展和用户需求的不断提高，PLC在开关量处理的基础上增加了模拟量处理和运动控制等功能。

今天的PLC不再局限于逻辑控制，在运动控制、过程控制等领域也发挥着十分重要的作用。

作为离散控的制的首选产品，PLC在二十世纪八十年代至九十年代得到了迅速发展，世界范围内的PLC年增长率保持为20%～30%。

随着工厂自动化程度的不断提高和PLC市场容量基数的不断扩大，近年来PLC在工业发达国家的增长速度放缓。

但是，在中国等发展中国家PLC的增长十分迅速。

综合相关资料，2004年全球PLC的销售收入为100亿美元左右，在自动化领域占据着十分重要的位置。

　　PLC是由摸仿原继电器控制原理发展起来的，二十世纪七十年代的PLC只有开关量逻辑控制，首先应用的是汽车制造行业。

它以存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和运算等操作的指令；

并通过数字输入和输出操作，来控制各类机械或生产过程。

用户编制的控制程序表达了生产过程的工艺要求，并事先存入PLC的用户程序存储器中。

运行时按存储程序的内容逐条执行，以完成工艺流程要求的操作。

PLC的CPU内有指示程序步存储地址的程序计数器，在程序运行过程中，每执行一步该计数器自动加1，程序从起始步（步序号为零）起依次执行到最终步（通常为END指令），然后再返回起始步循环运算。

PLC每完成一次循环操作所需的时间称为一个扫描周期。

不同型号的PLC，循环扫描周期在1微秒到几十微秒之间。

PLC用梯形图编程，在解算逻辑方面，表现出快速的优点，在微秒量级，解算1K逻辑程序不到1毫秒。

它把所有的输入都当成开关量来处理，16位（也有32位的）为一个模拟量。

大型PLC使用另外一个CPU来完成模拟量的运算。

把计算结果送给PLC的控制器。

　　相同I/O点数的系统，用PLC比用DCS，其成本要低一些（大约能省40%左右）。

PLC没有专用操作站，它用的软件和硬件都是通用的，所以维护成本比DCS要低很多。

一个PLC的控制器，可以接收几千个I/O点（最多可达8000多个I/O）。

如果被控对象主要是设备连锁、回路很少，采用PLC较为合适。

PLC由于采用通用监控软件，在设计企业的管理信息系统方面，要容易一些。

近10年来，随着PLC价格的不断降低和用户需求的不断扩大，越来越多的中小设备开始采用PLC进行控制，PLC在我国的应用增长十分迅速。

随着中国经济的高速发展和基础自动化水平的不断提高，今后一段时期内PLC在我国仍将保持高速增长势头。

通用PLC应用于专用设备时可以认为它就是一个嵌入式控制器，但PLC相对一般嵌入式控制器而方具有更高的可靠性和更好的稳定性。

实际工作中碰到的一些用户原来采用嵌入式控制器，现在正逐步用通用PLC或定制PLC取代嵌入式控制器

1．2PLC内部原理

PLC实质上是一种被专用于工业控制的计算机，其硬件结构和微机是基本一

的。

图PLC硬件的基本结构图

（1）中央处理单元（CPU）

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，并能检查用户程序的语法错误。

当PLC投入运行时，首先它以扫描的方式接受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等任务。

并将逻辑或算术运算等结果送入I/O映象区或数据寄存器内。

等所有的用户程序执行完毕以后，最后将I/O映象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，如此循环运行，直到停止运行为止。

（2）存储器

与微型计算机一样，除了硬件以外，还必须有软件。

才能构成一台完整的PLC。

PLC的软件分为两部分:

系统软件和应用软件。

存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。

PLC存储空间的分配：

虽然大、中、小型PLC的CPU的最大可寻址存储空间各不相同，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：

系统程序存储区，系统RAM存储区（包括I/O映象区和系统软设备等）和用户程序存储区。

A.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。

它包括监控程序、管理程序、命令解释程序、功能子程序、系统诊断程序等。

由制造厂商将其固化在EPROM中，用户不能够直接存取。

它和硬件一起决定了该PLC的各项功能。

B.系统RAM存储区

系统RAM存储区包括I/O映象区以及各类软设备（例如：

逻辑线圈、数据寄存器、计时器、计数器、变址寄存器、累加器等）存储区。

（A）I/O映象区

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，它需要有一定数量的存储单元（RAM）以供存放I/O的状态和数据，这些存储单元称作I/O映象区。

一个开关量I/O占用存储单元中的一个位（bit）,一个模拟量I/O占用存储单元中的一个字（16个bit）。

因此，整个I/O映象区可看作由开关量的I/O映象区和模拟量的I/O映象区两部分组成。

（B）系统软设备存储区

除了I/O映象区以外，系统RAM存储区还包括PLC内部各类软设备（逻辑线圈、数据寄存器、计时器、计数器、变址寄存器、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无失电保持的存储区域，前者在PLC断电时，由内部的锂电子供电。

使这部分存储单元内的数据得以保留；

后者当PLC停止运行时，将这部分存储单元内的数据全部置“零”。

C．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PLC其存储容量各不相同，一般来说，随着PLC机型增大其存储容量也相应增大。

不过对于新型的PLC，其存储容量可根据用户的需要而改变。

D．常用的I/O分类

常用的I/O分类如下：

开关量：

按电压水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔离方式分，有继电器隔离和晶体管隔离。

模拟量：

按信号类型分，有电流型（4-20mA,0-20mA）、电压型（0-10V,0-5V,-10-10V）等，按精度分，有12bit,14bit,16bit等。

　　除了上述通用I/O外，还有特殊I/O模块，如热电阻、热电偶、脉冲等模块。

　　按I/O点数确定模块规格及数量，I/O模块可多可少，但其最大数受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或机架槽数限制。

（3）PLC电源

PLC电源在整个系统中起着十分重要的作用。

无论是小型的PLC，还是中、大型的PLC，其电源的性能都是一样的，均能对PLC内部的所有器件提供一个稳定可靠的直流电源。

一般交流电压波动在正负10%（15%）之间，因此可以直接将PLC接入到交流电网上去。

可编程序控制器一般使用220V交流