外接的输入触点电路接通时,对应的输入映像寄存器为“1”状态,梯形图中对应的输入继电器的常开触点接通,常闭触点断开。
外接的输入触点电路断开,对应的输入映像寄存器为“0”状态,梯形图中对应的输入继电器的常开触点断开,常闭触点接通。
在程序执行阶段,即使外部输入信号的状态发生了变化,输入映像寄存器的状态也不会随之而变,输入信号变化了的状态只能在下一个扫描周期的输入处理阶段被读入。
可编程序控制器的用户程序由若干条指令组成,指令在存储器中按步序号顺序排列。
在没有跳转指令时,CPU从第一条指令开始,逐条顺序的执行用户程序,直到用户程序结束之处。
在执行指令时,从输入映像寄存器或别的元件映像寄存器中将有关编程元件的0/1状态读出来,并根据指令的要求执行相应的逻辑运算,运算结果写入到对应的元件映像寄存器中,因此,各编程元件的映像寄存器<输入映像寄存器除外)的内容随着程序的执行而变化。
在输出处理阶段,CPU将输出映像寄存器的0/1状态传送到输出锁存器。
体型图某一输出继电器的线圈“通电”时,对应的输出映像寄存器为“1”状态。
信号经输出模块隔离和功率放大后,继电器型输出模块中对应的硬件继电器的线圈通电,其常开触点闭合,使外部负载通电工作。
若梯形图中输出继电器线圈断电对应的输出映像寄存器为“0”状态,在输出处理阶段后,继电器型输出模块中对应的硬件继电器的线圈断电,其常开触点断开,外部负载断电,停止工作。
某一编程元件对应的映像寄存器为“1”状态时,称该编程元件为ON,映像寄存器为“0”状态时,称该编程元件为OFF。
扫描周期可编程序控制器在RUN工作状态时,执行一次扫描操作所需的时间称为扫描周期,其典型值为1~100ms。
指令执行所需的时间与用户程序的长短、指令的种类和CPU执行指令的速度有很大的关系。
当用户程序较长时,指令执行时间在扫描周期中占相当大的比例。
不过严格地来说扫描周期还包括自诊断、通信等。
如图3所示。
图3PLC的扫描运行方式
<1)输入采样阶段
在输入采样阶段,PLC以扫描方式依次读入所有的数据和状态它
们存入I/O映象区的相应单元内。
输入采样结束后,转入用户程序行和输出刷新阶段。
在这两个阶段中,即使输入数据和状态发生变化I/O映象区的相应单元的数据和状态也不会改变。
所以输入如果是脉冲信号,它的宽度必须大于一个扫描周期,才能保证在任何情况下,该输入均能被读入。
<2)用户程序执行阶段
在用户程序执行阶段,PLC的CPU总是由上而下,从左到右的顺序依次的扫描梯形图。
并对控制线路进行逻辑运算,并以此刷新该逻辑线圈或输出线圈在系统RAM存储区中对应位的状态。
或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。
例如:
算术运算、数据处理、数据传达等。
<3)输出刷新阶段
在输出刷新阶段,CPU按照I/O映象区内对应的数据和状态刷新所有的数据锁存电路,再经输出电路驱动响应的外设。
这时才是PLC真正的输出。
(4>输入/输出滞后时间
输入/输出滞后时间又称系统响应时间,是指可编程序控制器的外部输入信号发生变化的时刻至它控制的有关外部输出信号发生变化的时刻之间的时间间隔,它由输入电路滤波时间、输出电路的滞后时间和因扫描工作方式产生的滞后时间三部分组成。
输入模块的CPU滤波电路用来滤除由输入端引入的干扰噪声,消除因外接输入触点动作是产生的抖动引起的不良影响,滤波电路的时间常数决定了输入滤波时间的长短,其典型值为10ms左右。
输出模块的滞后时间与模块的类型有关,继电器型输出电路的滞后时间一般在10ms左右;双向可空硅型输出电路在负载接通时的滞后时间约为1ms,负载由导通到断开时的最大滞后时间为10ms;晶体管型输出电路的滞后时间约为1ms。
由扫描工作方式引起的滞后时间最长可达到两个多扫描周期。
可编程序控制器总的响应延迟时间一般只有几十ms,对于一般的系统是无关紧要的。
要求输入—输出信号之间的滞后时间尽量短的系统,可以选用扫描速度快的可编程序控制器或采取其他措施。
1.4PLC机型的选择方法
1.PLC的类型
PLC按结构分为整体型和模块型两类,按应用环境分为现场安装和控制室安装两类;按CPU字长分为1位、4位、8位、16位、32位、64位等。
从应用角度出发,通常可按控制功能或输入输出点数选型。
整体型PLC的I/O点数固定,因此用户选择的余地较小,用于小型控制系统;模块型PLC提供多种I/O卡件或插卡,因此用户可较合理地选择和配置控制系统的I/O点数,功能扩展方便灵活,一般用于大中型控制系统。
2.输入输出模块的选择
输入输出模块的选择应考虑与应用要求的统一。
例如对输入模块,应考虑信号电平、信号传输距离、信号隔离、信号供电方式等应用要求。
对输出模块,应考虑选用的输出模块类型,通常继电器输出模块具有价格低、使用电压范围广、寿命短、响应时间较长等特点;可控硅输出模块适用于开关频繁,电感性低功率因数负荷场合,但价格较贵,过载能力较差。
输出模块还有直流输出、交流输出和模拟量输出等,与应用要求应一致。
可根据应用要求,合理选用智能型输入输出模块,以便提高控制水平和降低应用成本。
考虑是否需要扩展机架或远程I/O机架等。
3.电源的选择
PLC的供电电源,除了引进设备时同时引进PLC应根据产品说明书要求设计和选用外,一般PLC的供电电源应设计选用220VAC电源,与国内电网电压一致。
重要的应用场合,应采用不间断电源或稳压电源供电。
如果PLC本身带有可使用电源时,应核对提供的电流是否满足应用要求,否则应设计外接供电电源。
为防止外部高压电源因误操作而引入PLC,对输入和输出信号的隔离是必要的,有时也可采用简单的二极管或熔丝管隔离。
4.存储器的选择
由于计算机集成芯片技术的发展,存储器的价格已下降,因此,为保证应用工程的正常投运,一般要求PLC的存储器容量,按256个I/O点至少选8K存储器选择。
需要复杂控制功能时,应选择容量更大,档次更高的存储器。
5.冗余功能的选择
a.控制单元的冗余
<1)重要的过程单元:
CPU<包括存储器)及电源均应1B1冗余。
<2)在需要时也可选用PLC硬件与热备软件构成的热备冗余系统、2重化或3重化冗余容错系统等。
b.I/O接口单元的冗余
<1)控制回路的多点I/O卡应冗余配置。
<2)重要检测点的多点I/O卡可冗余配置。
3)根据需要对重要的I/O信号,可选用2重化或3重化的I/O接口单元。
第二章机械手简况
2.1搬运机械手的应用简况
在现代工业中,生产过程的机械化、自动化已成为突出的主题。
在机械工业中,加工、装配等生产是不连续的。
专用机床是大批量生产自动化的有效办法,程控机床、数控机床、加工中心等自动化机械是有效解决多品种小批量生产自动化的重要办法。
但除切削加工本身外,还有大量的装卸、搬运、装配等作业,有待于进一步实现机械化。
据资料介绍,美国生产的全部工业零件中,有75%是小批量生产;金属加工生产批量中有四分之三在50件以下,零件真正在机床上加工的时间仅占零件生产时间的5%。
从这里可看出,装卸、搬运等工序机械化的迫切性,工业机械手就是为实现这些工序的自动化而产生的。
机械手可在空间抓放物体,动作灵活多样,适用于可变换生产品种的中、小批量自动化生产,广泛应用于柔性自动线。
国内外机械工业、铁路部门中机搬运械手主要应用于以下几方面:
1.热加工方面的应用
热加工是高温、危险的笨重体力劳动,很久以来就要求实现自动化。
为了提高工作效率,和确保工人的人身安全,尤其对于大件、少量、低速和人力所不能胜任的作业就更需要采用机械手操作。
2.冷加工方面的应用
冷加工方面机械手主要用于柴油机配件以及轴类、盘类和箱体类等零件单机加工时的上下料和刀具安装等。
进而在程序控制、数字控制等机床上应用,成为设备的一个组成部分。
最近更在加工生产线、自动线上应用,成为机床、设备上下工序联接的重要于段。
3.拆修装方面
拆修装是铁路工业系统繁重体力劳动较多的部门之一,促进了机械手的发展。
目前国内铁路工厂、机务段等部门,已采用机械手拆装三通阀、钩舌、分解制动缸、装卸轴箱、组装轮对、清除石棉等,减轻了劳动强度,提高了拆修装的效率。
近年还研制了一种客车车内喷漆通用机械手,可用以对客车内部进行连续喷漆,以改善劳动条件,提高喷漆的质量和效率。
近些年,随着计算机技术、电子技术以及传感技术等在机械手中越来越多的应用,工业机械手已经成为工业生产中提高劳动生产率的重要因素。
2.2机械手的应用意义
在机械工业中,机械手的应用意义可以概括如下:
1.可以提高生产过程的自动化程度
应用机械手,