【正文】 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(tái)可編程控制器，并在通用汽車公司的自動(dòng)裝配線上試用，取得很好的效果。 20世紀(jì) 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(shù)的迅速發(fā)展， 16位和 32位微處理器應(yīng)用于 PLC中，使 PLC得到迅速發(fā)展。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(chǎng)的認(rèn)可，得以迅速發(fā)展 .推廣。各 PLC生產(chǎn)廠家產(chǎn)品的價(jià)格 .品種開始系列化，并且形成了固定 I/O點(diǎn)型、基本單元加擴(kuò)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。在這一階段，隨著微電子技術(shù)的進(jìn)步， PLC的功能日益增強(qiáng)， PLC的 CPU運(yùn)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(yīng)用范圍由單一的順序控制向現(xiàn)場(chǎng)控制拓展。在本階段，為了適應(yīng)信息技術(shù)的發(fā)展與工廠自動(dòng)化的需要， PLC的各種功能不斷進(jìn)步。 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。 PLC 大、中型 PLC一般采 用模塊式結(jié)構(gòu)，它由機(jī)架和模塊組成，模塊插在模塊插座上，后者焊接在機(jī)架中的總線連接板上，有不同槽數(shù)的機(jī)架供用戶選用，如果一個(gè)機(jī)架容納不下選用的模塊，可以增設(shè)一個(gè)或數(shù)個(gè)擴(kuò)展機(jī)架，各機(jī)架之間用接口模塊和電纜相連。用戶程序由用戶設(shè)計(jì)，它使 PLC能完成用戶要球的特定功能，用戶程序存儲(chǔ)器的容量以字節(jié)（ B）為單位。 （ 3） .可以電檫出可編程的只讀存儲(chǔ)器（ EEPROM） S7200用 EEPROM來存儲(chǔ)用戶程序和長(zhǎng)期保存的重要數(shù)據(jù)。 輸出模塊：輸出模塊的率放大元件有大功率晶體管和場(chǎng)效應(yīng)管（驅(qū)動(dòng)直流負(fù)載 ）、雙向可控硅（驅(qū)動(dòng)交流負(fù)載）和小型繼電器，繼電器可以驅(qū)動(dòng)交流負(fù)載或直流負(fù)載。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(qiáng)。當(dāng)控制要求改變，需要變更控制系統(tǒng)的功能時(shí)，可以用編程器在線或離線修改程序，同一個(gè) PLC裝置用于不同的控制對(duì)象，只是輸入 /輸出組件和應(yīng)用軟件的不同。 四、功能完善 現(xiàn)代 PLC不僅有邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、步進(jìn)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(jì)算、聯(lián)網(wǎng)通信等功能，可 以通過上位計(jì)算進(jìn)行顯示、報(bào)警、記錄，進(jìn)行人機(jī)對(duì)話，使控制水平大為提高。 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(kuò)展單元、擴(kuò)展模塊和特殊擴(kuò)展設(shè)備。特殊擴(kuò)展設(shè)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。輸出端子連接外部的輸出元件，如接觸器、繼電器線圈、信號(hào)燈、報(bào)警器、電磁鐵、電磁閥、電動(dòng)機(jī)等。 （ 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。 （ 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(dòng)外部負(fù)載。機(jī)器手作業(yè)的準(zhǔn)確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在我國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景。工業(yè)機(jī)械手是近似自動(dòng)控制領(lǐng)域中出現(xiàn)的一項(xiàng)新技術(shù)，并已成為現(xiàn)代制造生產(chǎn)系統(tǒng)中的一個(gè) 重要組成部分。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)等獨(dú)立運(yùn)動(dòng)方式，稱為機(jī)械手的自由度 。一般 專用機(jī)械手有 2～3個(gè)自由度。 機(jī)械手的迅速發(fā)展是由于它的積極作用正日益為人們所認(rèn)識(shí)。尤其在高溫、高壓、粉塵、噪音以及帶有放射性和污染場(chǎng)合，應(yīng)用得更為廣泛。代表當(dāng)代最先進(jìn)的技術(shù)在日本，他的自動(dòng)化 。在機(jī)械手運(yùn)行過程中，任何時(shí)候都可以利用急停按鈕，停止機(jī)械手動(dòng)作。與 PLC 的聯(lián)合調(diào)試 使系統(tǒng)達(dá)到可以在 MCGS 系統(tǒng)中監(jiān)控機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)。支持梯形圖、指令表、 SFC、 ST 及 FB、 Label 語言程序設(shè)計(jì)，網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)定，可進(jìn)行程序的線上更改、監(jiān)控及調(diào)試，具有異地讀寫 PLC程序功能。 2 接觸器 繼電器法 接觸器 繼電器法就是依據(jù)所控制電器的接觸器 繼電器控制線路原理圖，用 PLC對(duì)應(yīng)的符號(hào)和功能相當(dāng)?shù)钠骷?，把原來的接觸器 繼電器系統(tǒng)的控制線路直接翻譯成梯形圖程序的設(shè)計(jì)方法。在順序功能圖中 ,在實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換時(shí)使前級(jí)步的活動(dòng)結(jié)束而使后續(xù)步的活動(dòng)開始 ,步之間沒有重疊。當(dāng)這種方法使用熟練后 ,甚至梯形程序也可以省略 ,可以直接寫出于邏輯函數(shù)和表達(dá)式對(duì)用的指令語句程序。 第五步：對(duì)程序檢測(cè)、修改和完善。它能夠在基于 Microsoft 的各種 32 位 Windows 平臺(tái)上運(yùn)行，通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集處理，以動(dòng)畫顯示、報(bào)警處理、流程控制和報(bào)表輸出等多種方式向用戶提供解決實(shí)際工程問題的方案，在 自動(dòng)化領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。運(yùn)行環(huán)境則按照組態(tài)環(huán)境中構(gòu)造的組態(tài)工程，以用戶的制定方式運(yùn)行，并進(jìn)行各種處理，完成用戶組態(tài)用戶設(shè)計(jì)的目標(biāo)和功能。在主窗口中可以放置一個(gè)設(shè)備窗口和多個(gè)用戶窗口，主控窗口負(fù)責(zé)調(diào)度和管理這些窗口的打開或關(guān)閉。設(shè)備窗口通過設(shè)備構(gòu)件吧外部設(shè)備的數(shù)據(jù)采集進(jìn)來，送人實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)輸出到外部設(shè)備。圖元和圖符對(duì)象為用戶提供了一套完善的設(shè)計(jì)制作圖形畫面和定義動(dòng)畫顯示與操作模塊，用戶可以直接使用。允許多個(gè)用戶窗口同時(shí)處于打開狀態(tài)，其位置、大小和邊界等屬性可以隨意改變或設(shè)置。 MCGS 用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)來管 理所有的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫采用面向?qū)ο蟮募夹g(shù)，不僅僅為其他部分提供服務(wù)，還為系統(tǒng)各個(gè)功能部件提供數(shù)據(jù)共享。 運(yùn)行策略本身是系統(tǒng)提供的一個(gè)框架，里面放置有策略條件構(gòu)件和由策略構(gòu)件組成的策略的定義，使系統(tǒng)能夠按照設(shè)定的順序和條件操作實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，控制用戶窗口的打開、關(guān)閉并確定設(shè)備構(gòu)件的工作狀態(tài)等，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)外部設(shè)備工作過程的精確控制。用戶可以使用系統(tǒng)的默認(rèn)構(gòu)架，也可以根據(jù)自己的需要自己組態(tài)配置圖形界面，生成各種類型和風(fēng)格的圖形界面，包括 DOS風(fēng)格和標(biāo)準(zhǔn) Windows風(fēng)格的圖形界面并且?guī)в袆?dòng)畫 效果的工具條和狀態(tài)條等。 MCGS 還支持多媒體功能，使能夠開發(fā)出集圖像、聲音、動(dòng)畫為一體的漂亮、生動(dòng)的工程畫面。 （ 6）多樣化的報(bào)警功能 MCGS提供多種不同的警報(bào)方式，具有豐富的警報(bào)類型和靈活多樣的警報(bào)處理函數(shù)。各個(gè)部件獨(dú)立地向?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)庫輸入和輸出數(shù)據(jù)，并完成自己的差錯(cuò)控制。不同的設(shè)備構(gòu)件，所有的設(shè)備構(gòu)件均通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫建立聯(lián)系；而建立時(shí)又是相互獨(dú)立的，即對(duì)某一構(gòu)件的操作或改動(dòng)，不影響其他構(gòu)件和整個(gè)系統(tǒng)。除此之外， MCGS還提供了一套開放的可擴(kuò)充接口，用戶可根據(jù)自己的用 VB、 VC 等高等高級(jí)開發(fā)語言，編制特定的構(gòu)件來擴(kuò)充系統(tǒng)的功能。 4) 在文件名一欄內(nèi)輸入“機(jī)械手控制系統(tǒng)”，點(diǎn)擊“保存”按鈕，工程創(chuàng)建完畢。數(shù)據(jù)對(duì)象是構(gòu)成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的基本單元，建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的過程也就是定義數(shù)據(jù)對(duì)象的過程。 變量名 類型 初值 注釋 啟動(dòng)按鈕 開關(guān)型 0 機(jī)械手啟動(dòng)控制信號(hào) X0 輸入 1 有效 停止按鈕 開關(guān)型 0 機(jī)械手復(fù)位控制信號(hào) X1 輸入 1 有效 上限開關(guān) 開關(guān)型 0 機(jī)械手動(dòng)作控制 輸入 1 有效 下限開關(guān) 開關(guān)型 0 機(jī)械手動(dòng)作控制 輸入 1 有效 左限開關(guān) 開關(guān)型 0 機(jī)械手動(dòng)作控制 輸入 1 有效 右限開關(guān) 開關(guān)型 0 機(jī)械手動(dòng)作控制 輸入 1 有效 變量定義的步驟 1） 單擊工作臺(tái)中的 “實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫”選項(xiàng)卡，進(jìn)入“實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫”窗口頁，如圖 34所示。 2） 單擊工作臺(tái)右側(cè)“新增對(duì)象” 按鈕，在窗口的數(shù)據(jù)對(duì)象列表中，增加了一個(gè)新江西工業(yè)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 26 的數(shù)據(jù)對(duì)象，如圖 35所示。如圖 36所示。 2) 單擊“動(dòng)畫連接”選項(xiàng)卡，進(jìn)入該頁。 5) 選中“可見度”選項(xiàng)卡，其他項(xiàng)不選。 9) 單擊“確認(rèn)”按鈕，退出“可見度”設(shè)置頁。 經(jīng)過這樣的連接，當(dāng)按下機(jī)械手或畫面上的啟動(dòng)按鈕后，不 但相應(yīng)變量的值會(huì)改變，相應(yīng)指示燈也會(huì)出現(xiàn)亮滅的改變。 3)估計(jì)總垂直移動(dòng)距離：在上工件底邊與下工件底邊之間畫一條直線，根據(jù)狀態(tài)條大小指示可知直線長(zhǎng)度即總垂直移動(dòng)距離，垂直移動(dòng)距離為 104。 7） 在機(jī)械手監(jiān)控畫面中選中并雙擊上工件，彈出“屬性設(shè)置”窗口。單擊“確認(rèn)”按鈕，存盤。 圖 310 動(dòng)畫組態(tài)屬性設(shè)置 3) 腳本程序中增加以下代碼： IF 前伸＝ 0 THEN 水平移動(dòng)量 =水平 移動(dòng)量 +1 ENDIF IF 后縮＝ 0 THEN 水平移動(dòng)量 =水平移動(dòng)量 1 江西工業(yè)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 30 ENDIF 4) 腳本程序執(zhí)行次數(shù)＝后縮時(shí)間（前伸時(shí)間）／循環(huán)策略執(zhí)行時(shí)間 =10s/200s=50次。 7）進(jìn)入運(yùn)行環(huán)境調(diào)試。意思是：當(dāng)工件夾緊標(biāo)志＝ 1時(shí)，下工件不可見；當(dāng)工件夾緊標(biāo)志＝0時(shí)，下工件可見。 圖 312 動(dòng)畫組態(tài)屬性設(shè)置 5）依照步驟 3)~5)對(duì)氣夾進(jìn)行設(shè)置。將 PLC程序下傳到 PLC裝置中并讓其運(yùn)行，切換到離線狀態(tài)，然后啟動(dòng) MCGS，進(jìn)入組態(tài)工程運(yùn)行界面。用戶程序一般先在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試，實(shí)際的輸入信號(hào)可以用鈕子開關(guān)和按鈕來模擬，各輸出量的通 /斷狀態(tài)用 PLC上有關(guān)的法官二極管來顯示，一般不用接 PLC實(shí)際的負(fù)載。在使用 STL 指令編程時(shí)，剛開始由于對(duì)STL指令掌握的不是很好，所以犯了不少錯(cuò)誤，加上機(jī)械手模型裝置本身存在的一些問題，所以在調(diào)試程序時(shí)，機(jī)械手動(dòng)作不符合控制要求。同時(shí)，使用 PLC進(jìn)行控制可方便更改生產(chǎn)流程，增強(qiáng)控制功能。 本文中介紹的機(jī)械手模型控制系統(tǒng)對(duì)于教學(xué)有很好的輔助作用。 江西工業(yè)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 34 參考文獻(xiàn) [1] 趙金榮 ,葉真編 .可編程序控制器原理及應(yīng)用 ,上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 ,2021 [2] 董儒胥主編 . 電工電子選訓(xùn)教程，上海交通大學(xué)出版社， 2021 [3] 王兆義主編 . 可編程序控制器教程 ，機(jī)械工業(yè)出版社， 2021 [4] 鐘肇新， 彭侃編 . 華南理工大學(xué)出版社， 2021 [5] 王永華主編 . 現(xiàn)代電氣及可編程技術(shù)，北京航空航天大學(xué)出版社 [6] 湯以范主編 . 電氣與可編程序控制器 技術(shù)，機(jī)械工業(yè)出版社， 2021 [7] 苗常初編 . 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