【正文】 難等缺點，特別是其接線復雜、不易更改，對生產(chǎn)工藝變化的適應性差。1968年美國通用汽車公司（）為了適應汽車型號的不斷更新，生產(chǎn)工藝不斷變化的需要，實現(xiàn)小批量、多品種生產(chǎn)，希望能有一種新型工業(yè)控制器，它能做到盡可能減少重新設計和更換電器控制系統(tǒng)及接線，以降低成本，縮短周期。于是就設想將計算機功能強大、靈活、通用性好等優(yōu)點與電器控制系統(tǒng)簡單易懂、價格便宜等優(yōu)點結(jié)合起來，制成一種通用控制裝置，而且這種裝置采用面向控制過程、面向問題的“自然語言”進行編程，使不熟悉計算機的人也能很快掌握使用。1969年美國數(shù)字設備公司（DEC）根據(jù)美國通用汽車公司的這種要求，研制成功了世界上第一臺可編程控制器，并在通用汽車公司的自動裝配線上試用，取得很好的效果。從此這項技術迅速發(fā)展起來。早期的可編程控制器僅有邏輯運算、定時、計數(shù)等順序控制功能，只是用來取代傳統(tǒng)的繼電器控制,通常稱為可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller ）。隨著微電子技術和計算機技術的發(fā)展，20世紀70年代中期微處理器技術應用到PLC中，使PLC不僅具有邏輯控制功能，還增加了算術運算、數(shù)據(jù)傳送和數(shù)據(jù)處理等功能。20世紀80年代以后，隨著大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路等微電子技術的迅速發(fā)展，16位和32位微處理器應用于PLC中，使PLC得到迅速發(fā)展。PLC不僅控制功能增強，同時可靠性提高，功耗、體積減小，成本降低，編程和故障檢測更加靈活方便，而且具有通信和聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)處理和圖象顯示等功能，使PLC真正成為具有邏輯控制、過程控制、運動控制、數(shù)據(jù)處理、聯(lián)網(wǎng)通信等功能的名符其實的多功能控制器。PLC的發(fā)展過程大致可以分為如下幾個階段：1970—1980年：PLC的結(jié)構(gòu)定型階段。在這一階段，由于PLC剛誕生，各種類型的順序控制器不斷出現(xiàn)（如邏輯電路型、1位機型、通用計算機型、單板機型等），但迅速被淘汰。最終以微處理器為核心的現(xiàn)有PLC結(jié)構(gòu)形成，取得了市場的認可。PLC的原理、結(jié)構(gòu)、軟件、硬件趨向統(tǒng)一與成熟，PLC的應用領域由最初的小范圍、有選擇使用、逐步向機床、生產(chǎn)線擴展。1980—1990年：PLC的普及階段。在這一階段，PLC的生產(chǎn)規(guī)模日益擴大，價格不斷下降，PLC被迅速普及。，并且形成了固定I/O點型、基本單元加擴展塊型、模塊化結(jié)構(gòu)型這三種延續(xù)至今的基本結(jié)構(gòu)模型。PLC的應用范圍開始向順序控制的全部領域擴展。,K/A系列中、大型PLC產(chǎn)品等。1990—2000年，PLC的高性能與小型化階段。在這一階段，隨著微電子技術的進步，PLC的功能日益增強，PLC的CPU運算速度大幅度上升、位數(shù)不斷增加，使得適用于各種特殊控制的功能模塊不斷被開發(fā)，PLC的應用范圍由單一的順序控制向現(xiàn)場控制拓展。此外，PLC的體積大幅度縮小，出現(xiàn)了各類微型化PLC。三菱公司本階段的主要產(chǎn)品有FX小型PLC系列產(chǎn)品，AIS/A2US/Q2A系列中，大型PLC系列產(chǎn)品等。2000年至今：PLC的高性能與網(wǎng)絡化階段。在本階段，為了適應信息技術的發(fā)展與工廠自動化的需要，PLC的各種功能不斷進步。一方面，PLC在繼續(xù)提高CPU運算速度，位數(shù)的同時，開發(fā)了適用于過程控制，運動控制的特殊功能與模塊，使PLC的應用范圍開始涉及工業(yè)自動化的全部領域。與此同時，PLC的網(wǎng)絡與通信功能得到迅速發(fā)展，PLC不僅可以連接傳統(tǒng)的編程與通入/輸出設備，還可以通過各種總線構(gòu)成網(wǎng)絡，為工廠自動化奠定了基礎。三菱公司本階段的主要產(chǎn)品有FX小型PLC系列產(chǎn)品（包括最新的FX3u系列產(chǎn)品），Qn,QnPH系列中，大型PLC系列產(chǎn)品等。 PLC的硬件一、PLC的物理結(jié)構(gòu)根據(jù)硬件結(jié)構(gòu)的不同，可以將PLC分為整體式、模塊式和混合式。整體式又叫做單元式或機箱式，它的體積小、價格低，對箱體式PLC，有一塊CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，當然按CPU性能分成若干型號，并按I/O點數(shù)又有若干規(guī)格。對模塊式PLC，有CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機架。無任哪種結(jié)構(gòu)類型的PLC，都屬于總線式開放型結(jié)構(gòu)，其I/O能力可按用戶需要進行擴展與組合。大、中型PLC一般采用模塊式結(jié)構(gòu)，它由機架和模塊組成，模塊插在模塊插座上，后者焊接在機架中的總線連接板上，有不同槽數(shù)的機架供用戶選用，如果一個機架容納不下選用的模塊，可以增設一個或數(shù)個擴展機架，各機架之間用接口模塊和電纜相連。用戶可以選用不同檔次的CPU模塊、品種繁多的I/O模塊和特殊功能塊，對硬件配置的選擇余地較大，維修時更換模塊也很方便。存儲器分為系統(tǒng)程序存儲器和用戶程序存儲器，系統(tǒng)程序相當于個人計算機中的操作系統(tǒng)，它使PLC具有基本的智能，能完成PLC設計者的規(guī)定的各種工作。系統(tǒng)程序由PLC的生廠家設計并固定化在ROM（只讀存儲器）中，用戶不能讀取。用戶程序由用戶設計，它使PLC能完成用戶要球的特定功能，用戶程序存儲器的容量以字節(jié)（B）為單位。（1）.隨機存取存儲器（RAM）用戶可以用編程裝置讀出RAM中的內(nèi)容，也可以將用戶程序?qū)懭隦AM，因此RAM又叫讀/寫存儲器。RAM的工作速度高、價格便宜、改寫方便。（2）.只讀存儲器（ROM）ROM的內(nèi)容只能讀出，不能寫入。（3）.可以電檫出可編程的只讀存儲器（EEPROM）S7200用EEPROM來存儲用戶程序和長期保存的重要數(shù)據(jù)。各I/O點的通/斷狀態(tài)用發(fā)光二極管（LED）顯示，PLC與外部接線的連接一般用接線端子，某些模塊使用可以拆卸的插座型端子板，不需斷開端子板上的連接線，就可以迅速的更換模塊。輸入模塊：PLC通過輸入模塊來接收和采集輸入信號，通過輸出模塊控制接觸器、電磁閥、電磁鐵、調(diào)速裝置等執(zhí)行器，PLC控制的另一類外部負載是指示燈、數(shù)字顯示裝置和報警裝置等。輸入電路中設有RC濾波電路，以防止由于輸入觸點抖動或外部干擾脈沖引起的錯誤輸入信號。輸出模塊：輸出模塊的率放大元件有大功率晶體管和場效應管（驅(qū)動直流負載）、雙向可控硅（驅(qū)動交流負載）和小型繼電器，繼電器可以驅(qū)動交流負載或直流負載。—2A,負載電源由外部現(xiàn)場提供。 PLC的主要特點一、抗干擾能力強，可靠性高PLC專門為工業(yè)環(huán)境而設計，具有很高的可靠性。它的主要模塊均采用大規(guī)模與超大規(guī)模集成電路，I/O系統(tǒng)設計有完善的通道保護與信息調(diào)理電路；在機構(gòu)上對耐熱、防潮、防塵、抗震都有精確考慮；在硬件上采用隔離、屏蔽、濾波、接地等抗干擾措施；在軟件上采用數(shù)字濾波等干擾和故障診斷措施。所有這些使PLC具有較高的抗干擾能力，因此穩(wěn)定、可靠，抗干擾能力強。與繼電器接觸裝置和通用計算機相比，PLC更能試用工業(yè)現(xiàn)場較為惡劣的生產(chǎn)環(huán)境。二、控制系統(tǒng)機構(gòu)簡單，通用性強PLC及外圍模塊品種多，可由各種組件靈活組合成各種大小和不同要求的控制系統(tǒng)。在PLC夠成的控制系統(tǒng)中，只需要在PLC的端子上接入相應的輸入/輸出信號線即可，不需要諸如繼電器之類的物理電子器件和大量且繁雜的硬接線線路。當控制要求改變，需要變更控制系統(tǒng)的功能時，可以用編程器在線或離線修改程序，同一個PLC裝置用于不同的控制對象，只是輸入/輸出組件和應用軟件的不同。PLC的輸入/輸出可以直接與交流220V、直流24V等強電相連，并有較強的帶負載能力。三、編程簡單，易于使用PLC是面向用戶的設備，PLC的設計者充分考慮到現(xiàn)場工程技術人員的技能和習慣，因此PLC程序的編制采用梯形圖或面向工業(yè)控制的簡單指令形式。梯形圖與繼電器原理圖相類似，這種編程語言形象直觀，容易掌握，不需要專門的計算機知識和語言，只要具有一定的電工和工藝知識就可在短時間內(nèi)學會。四、功能完善現(xiàn)代PLC不僅有邏輯運算、計時、計數(shù)、步進控制功能，還能完成A/D轉(zhuǎn)換、D/A轉(zhuǎn)換、模擬量處理、高速計算、聯(lián)網(wǎng)通信等功能，可以通過上位計算進行顯示、報警、記錄，進行人機對話，使控制水平大為提高。因此，PLC具有極強的適用性，能夠很好地滿足各類型控制的需要，是目前工廠中應用最廣的自動化設備。五、體積小、維護操作方便PLC體積小，質(zhì)量輕，便于安裝。PLC的輸入/輸出系統(tǒng)能夠直觀地反映現(xiàn)場信號的變化狀態(tài)，還能通過各種方式直觀地控制系統(tǒng)的運行狀態(tài)，如內(nèi)部工作狀態(tài)、通信狀態(tài)、I/O點狀態(tài)、異常和電源狀態(tài)等，對此均有醒目的指示，非常有利于運行和維護人員對系統(tǒng)進行監(jiān)控。 FX2N系列PLC介紹FX2N 型PLC的主要種類 FX2N型PLC按品種可以分為基本單元、擴展單元、擴展模塊和特殊擴展設備?；締卧蓛?nèi)部電源、內(nèi)部輸入輸出、內(nèi)部CPU和內(nèi)部存儲器組成，只有基本單元可以單獨使用，當輸入輸出點數(shù)不足時可以進行擴展。擴展單元由內(nèi)部電源、內(nèi)部輸入輸出組成、需要和基本單元一起使用。擴展模塊由內(nèi)部輸入輸出組成，自身不帶電源，由基本單元、擴展單元供電，需要和基本單元一起使用。特殊擴展設備可以分為3類：特殊功能板、特殊模塊和特殊單元，是一些特殊用途的裝置。特殊功能板用于通信、連接和模擬量設定等，特殊模塊主要有模擬量輸入輸出、高速計數(shù)、脈沖輸出、接口等模塊，特殊單元用于定位脈沖輸出。FX2N 型PLC的初步認識如圖所示為FX2N型PLC基本單元外形，其主要是通過輸入端子和輸出端子與外部控制電器聯(lián)系的。輸入端子連接外部的輸入元件，如按鈕、控制開關、行程開關、接近開關、熱繼電器接點、壓力繼電器接點、數(shù)字開關等。輸出端子連接外部的輸出元件，如接觸器、繼電器線圈、信號燈、報警器、電磁鐵、電磁閥、電動機等。圖22（三菱FX2N系列PLC實物圖）工作過程 （1）輸入采樣階段 PLC在輸入采樣階段，首先掃描所有輸入端子，并將各輸入狀態(tài)存入相對應的輸入映像寄存器中。此時，輸入映像寄存器被刷新。接著，進入程序執(zhí)行階段，在此階段和輸入刷新階段，輸入映像寄存器與外界隔離，無論輸入端信號如何變化，其內(nèi)容保持不變，直到下一個掃描周期的輸入采樣階段，才重新寫入輸入端的新內(nèi)容。 （2）程序處理階段 根據(jù)PLC梯形圖程序掃描原則，PLC按從左至右、從上到下的步驟順序執(zhí)行程序。當指令中涉及輸入、輸出狀態(tài)時，PLC就從輸入映像寄存器中“讀入”對應輸入端子狀態(tài)，從元件映像寄存器“讀入”對應元件（軟繼電器）的當前狀態(tài)。然后進行相應的運算，運算結(jié)果再存入元件映像寄存器中。對元件映像寄存器來說，每個元件（軟繼電器）的狀態(tài)會隨著程序執(zhí)行過程而變化。 （3）輸出刷新結(jié)果階段 在所有指令執(zhí)行完畢后，元件映像寄存器中所有輸出繼電器的狀態(tài)（接通/斷開）在輸出刷新階段轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器中，通過一定方式輸出，最后經(jīng)過輸出端子驅(qū)動外部負載。 機械手 機械手概述工業(yè)機械手是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動化生產(chǎn)設備。工業(yè)機械手是工業(yè)機器人的一個重要分支。他的特點是可通過編程來完成各種預期的作業(yè)任務，在構(gòu)造和性能上兼有人和機器各自的優(yōu)點，尤其體現(xiàn)了人的智能和適應性。機器手作業(yè)的準確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在我國民經(jīng)濟領域有著廣闊的發(fā)展前景。機器手技術涉及到力學、機械學、電氣液壓技術、自動化控制技術、傳感技術和計算機技術的科學領域，是一門跨學科綜合性技術。機械手是一種能自動化定位控制并可重新匯編程序以變動的多功能機器。它有多個自由度，可用來搬運物體以完成在各個不同環(huán)境中的工作。工業(yè)機械手是近似自動控制領域中出現(xiàn)的一項新技術，并已成為現(xiàn)代制造生產(chǎn)系統(tǒng)中的一個重要組成部分?！C械手主要由手部、運動機構(gòu)和控制系統(tǒng)三大部分組成。手部是用來抓持工件（或工具）的部件，根據(jù)被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求而有多種結(jié)構(gòu)形式，如夾持型、托持型和吸附型等。運動機構(gòu)，使手部完成各種轉(zhuǎn)動（擺動）