【正文】 性好等優(yōu)點(diǎn)與電器控制系統(tǒng)簡單易懂、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)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(jìn)行編程，使不熟悉計(jì)算機(jī)的人也能很快掌握使用。隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，20世紀(jì)70年代中期微處理器技術(shù)應(yīng)用到PLC中，使PLC不僅具有邏輯控制功能，還增加了算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和數(shù)據(jù)處理等功能。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(jī)型、通用計(jì)算機(jī)型、單板機(jī)型等），但迅速被淘汰。在這一階段，PLC的生產(chǎn)規(guī)模日益擴(kuò)大，價(jià)格不斷下降，PLC被迅速普及。1990—2000年，PLC的高性能與小型化階段。2000年至今：PLC的高性能與網(wǎng)絡(luò)化階段。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。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(jìn)行擴(kuò)展與組合。系統(tǒng)程序由PLC的生廠家設(shè)計(jì)并固定化在ROM（只讀存儲器）中，用戶不能讀取。（2）.只讀存儲器（ROM）ROM的內(nèi)容只能讀出，不能寫入。輸入電路中設(shè)有RC濾波電路，以防止由于輸入觸點(diǎn)抖動(dòng)或外部干擾脈沖引起的錯(cuò)誤輸入信號。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(shè)計(jì)有完善的通道保護(hù)與信息調(diào)理電路；在機(jī)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。在PLC夠成的控制系統(tǒng)中，只需要在PLC的端子上接入相應(yīng)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。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(jì)算機(jī)知識和語言，只要具有一定的電工和工藝知識就可在短時(shí)間內(nèi)學(xué)會。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(yùn)行狀態(tài)，如內(nèi)部工作狀態(tài)、通信狀態(tài)、I/O點(diǎn)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(yùn)行和維護(hù)人員對系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控。擴(kuò)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(kuò)展單元供電，需要和基本單元一起使用。輸入端子連接外部的輸入元件，如按鈕、控制開關(guān)、行程開關(guān)、接近開關(guān)、熱繼電器接點(diǎn)、壓力繼電器接點(diǎn)、數(shù)字開關(guān)等。接著，進(jìn)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(gè)掃描周期的輸入采樣階段，才重新寫入輸入端的新內(nèi)容。對元件映像寄存器來說，每個(gè)元件（軟繼電器）的狀態(tài)會隨著程序執(zhí)行過程而變化。他的特點(diǎn)是可通過編程來完成各種預(yù)期的作業(yè)任務(wù)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器各自的優(yōu)點(diǎn)，尤其體現(xiàn)了人的智能和適應(yīng)性。它有多個(gè)自由度，可用來搬運(yùn)物體以完成在各個(gè)不同環(huán)境中的工作。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使手部完成各種轉(zhuǎn)動(dòng)（擺動(dòng)）、移動(dòng)或復(fù)合運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動(dòng)作，改變被抓持物件的位置和姿勢。自由 度越多，機(jī)械手的靈活性越大，通用性越廣，其結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜?？刂葡到y(tǒng)的核心通常是由單片機(jī)或dsp等微控制芯片構(gòu)成，通過對其編程實(shí)現(xiàn)所要功能。因而，受到各先進(jìn)工業(yè)國家的重視，并投入了大量的物力和財(cái)力加以研究和應(yīng)用。在現(xiàn)代生產(chǎn)企業(yè)中，自動(dòng)化程度較高，大量應(yīng)用機(jī)械手。人性化讓人嘆為觀止，這些技術(shù)依賴于控制理論、新材料科學(xué)，它是融合現(xiàn)在尖端技術(shù)的現(xiàn)代機(jī)器。（一）利用PLC編寫程序控制組態(tài)畫面中變量的變化（二）利用PLC的輸入信號控制組態(tài)畫面，也可利用組態(tài)中各軟按鈕控制PLC程序的運(yùn)行和組態(tài)運(yùn)行 方案設(shè)計(jì)利用MCGS組態(tài)軟件設(shè)計(jì)一機(jī)械手組態(tài)控制系統(tǒng),利用機(jī)械手上下左右移動(dòng)碰到的限位開關(guān)作為系統(tǒng)的輸入信號。同時(shí)可以利用PLC程序控制組態(tài)畫面的要求。 GX Developer的特點(diǎn)1. 軟件的共通化 GX Developer能夠制作Q系列，QnA系列，A系列（包括運(yùn)動(dòng)控制（SCPU））,FX系列的數(shù)據(jù),能夠轉(zhuǎn)換成GPPQ,GPPA格式的文檔。 用標(biāo)號編程做成的程序能夠依據(jù)匯編從而作為實(shí)際的程序來使用。 (3) 宏 只要在任意的回路模式上加上名字（宏定義名）登錄（宏登錄）到文檔，然后輸入簡單的命令就能夠讀出登錄過的回路模式，變更軟元件就能夠靈活利用了。 (b) 沒有必要制作條使用的順序程序。在一些典型的控制環(huán)節(jié)和電路的基礎(chǔ)上,根據(jù)被控制對象對控制系統(tǒng)的具體要求,憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行選擇、組合。經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法對于一些比較簡單的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)比較有效的,可以收到快速、簡單的效果。 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對應(yīng)的符號和功能相當(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。　　順序功能圖法是首先根據(jù)系統(tǒng)的工藝流程設(shè)計(jì)順序功能圖,然后再依據(jù)順序功能圖設(shè)計(jì)順序控制程序。因而這種編程方法簡單易學(xué),規(guī)律性強(qiáng)。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)式對用的指令語句程序。第二步：繪制電氣控制系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。第四步：編寫程序。這是系統(tǒng)中大量復(fù)雜的連鎖關(guān)系在步的轉(zhuǎn)換中得以解決。 MCGS 組態(tài)軟件結(jié)構(gòu) 功能特點(diǎn)MCGS軟件系統(tǒng)包括組態(tài)環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境兩個(gè)部分。如下圖所示MCGS主控窗口設(shè)備窗口用戶窗口實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫運(yùn)行策略MCGS的五大組成部分MCGS組態(tài)軟件建立的工程由主控窗口、設(shè)備窗口、用戶窗口、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和運(yùn)行策略五部分構(gòu)成，每一部分分別進(jìn)行組態(tài)操作，可以完成不同的工作，且具有不同的特性。（2）設(shè)備窗口 設(shè)備窗口是連接和驅(qū)動(dòng)外部設(shè)備的工作環(huán)境。（3）用戶窗口 用戶窗口主要用于設(shè)置工程中人機(jī)交互的界面。 組態(tài)工程中的用戶窗口，最多可以定義512個(gè)。它將MCGS工程各個(gè)部分連接成有機(jī)的整體。因此，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫所存儲的單元，不單單是變量的數(shù)值，還包括變量的特征參數(shù)（屬性）以及對該變量的操作方法（設(shè)置報(bào)警性、報(bào)警處理、存盤處理等）。本窗口主要完成對工程運(yùn)行流程的控制。啟動(dòng)策略在應(yīng)用系統(tǒng)開始運(yùn)行時(shí)調(diào)用，退出策略在應(yīng)用系統(tǒng)退出運(yùn)行時(shí)調(diào)用，循環(huán)策略由系統(tǒng)在運(yùn)行過程中定時(shí)循環(huán)調(diào)用，用戶策略供系統(tǒng)中的其他部件調(diào)用。（3）豐富、生動(dòng)的多媒體畫面 MCGS以圖像、圖符報(bào)表和曲線等多種形式，為操作員及時(shí)提供系統(tǒng)運(yùn)行中的狀態(tài)、品質(zhì)及異常報(bào)警等有關(guān)信息；通過對圖形大小的變化、顏色的改變、明暗的閃爍、圖形的移動(dòng)反轉(zhuǎn)等多種手段，增強(qiáng)畫面的動(dòng)態(tài)顯示效果；在圖元、圖符對象上定義相應(yīng)的狀態(tài)屬性，實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫效果。（5）完善的安全機(jī)制 MCGS提供了良好的安全機(jī)制，為多個(gè)不同級別的用戶設(shè)定了不同的權(quán)限。不僅方便用戶進(jìn)行警報(bào)設(shè)置，并且實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)實(shí)時(shí)顯示、打印警報(bào)信息的功能。在生成用戶應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，每個(gè)部分均可分別進(jìn)行組態(tài)配置，獨(dú)立創(chuàng)建，互不干擾；而在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，各個(gè)部分都通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫交換，形成互相關(guān)連的整體。（10）控制方便復(fù)雜的運(yùn)行流程 MCGS開辟了“運(yùn)行策略窗”口，用戶可以選用系統(tǒng)提供的各種條件和功能的策略構(gòu)件，用圖形化的方法和簡單的類Basic語言構(gòu)造多分支的應(yīng)用程序，按照設(shè)定的條件和順序，操作外部設(shè)備，控制窗口的打開或關(guān)閉，與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)自由，準(zhǔn)確地控制運(yùn)行流程，同時(shí)也可以由用戶創(chuàng)建新的策略構(gòu)件，擴(kuò)展系統(tǒng)的功能。（12）用數(shù)據(jù)庫來管理數(shù)據(jù)存儲，系統(tǒng)可靠性高 MCGS中數(shù)據(jù)的存儲不再使用普通的文件，而是用數(shù)據(jù)庫來管理。組態(tài)時(shí)，可把制作好的數(shù)據(jù)對象（包括圖形對像、窗口對象、策略對象以至位圖文件等）以元件的形式存入圖庫中，同樣也可把元件庫的各種對象取出，直接為當(dāng)前的工程所用。 工程的建立和變量的定義1) 首先雙擊桌面MCGS組態(tài)環(huán)境圖標(biāo)，進(jìn)入組態(tài)環(huán)境，屏幕中間窗口為工作臺。如圖所33示。定義數(shù)據(jù)對象的內(nèi)容主要包括：指定數(shù)據(jù)變量的名稱、類型、初始值和數(shù)值范圍確定與數(shù)據(jù)變量存盤相關(guān)的參數(shù)，如存盤的周期、存盤的時(shí)間范圍和保存期限等。窗口中列出了系統(tǒng)已有變量“數(shù)據(jù)對象”的名稱。3) 選中該數(shù)據(jù)對象，按“對象屬性”按鈕，或雙擊選中對象，則打開“數(shù)據(jù)對象屬性設(shè)置” 窗口。6) 按照步驟2~5，根據(jù)上面列表，設(shè)置其他數(shù)據(jù)對象。圖37 動(dòng)畫組態(tài)屬性設(shè)置3) 單擊“組合圖符”，出現(xiàn)“？”、“”按鈕。6) 單擊“可見度”選項(xiàng)卡進(jìn)入該頁，如圖48所示。10) 單擊“確認(rèn)”按鈕，退出“單元屬性設(shè)置”窗口，結(jié)束啟動(dòng)指示燈的動(dòng)畫連接。 機(jī)械手的動(dòng)畫連接垂直移動(dòng)動(dòng)畫連接：1) 在“實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫”中增加一個(gè)新變量“垂直移動(dòng)量”，初值：0，類型：數(shù)值型。4) 在腳本程序的開始處增加“動(dòng)畫控制”語句：IF 下移=0 THEN 垂直移動(dòng)量=垂直移動(dòng)量+1ENDIFIF 上升=0 THEN 垂直移動(dòng)量=垂直移動(dòng)量1ENDIF變化率=1個(gè)相素/每次，即每執(zhí)行一次腳本程序，垂直移動(dòng)量加1或減1，當(dāng)然變化率也可以選大些或小些。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+1ENDIFIF 后縮＝0 THEN 水平移動(dòng)量=水平移動(dòng)量1ENDIF4) 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)對于教學(xué)有很好的輔助作用。參考文獻(xiàn)[1] 趙金榮,上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院,2003[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，2006[3] 王兆義主編. 可編程序控制器教程 ，機(jī)械工業(yè)出版社，2003[4] 鐘肇新， 彭侃編 . 華南理工大學(xué)出版社，2001 [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，2004[7] 苗常初編. 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