【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ，還有雙字、浮點(diǎn)數(shù)、三角函數(shù)、 PID等的運(yùn)算指令。單機(jī)的控制點(diǎn)數(shù)高達(dá) 264點(diǎn)，用戶程序容量達(dá) 64KB。 4） 豐富的通訊方式 Twido PLC 支持多種通訊方式，如 Twido PLC 之間的 Remote I/O 和對(duì)等 PLC 的通信方式、與其他智能設(shè)備的自由 ASCII 通信方式、 Modbus 的主站和從站通信方式、通過(guò)以太網(wǎng)的通信方式，甚至有一些 PLC 已內(nèi)置以太網(wǎng)接口。眾多的通信功能使 Twido PLC 與其他電氣設(shè)備的配合更加完美。 5） 完善的編程軟件 全中文的 Windows 編程界面和在線幫助文檔使用戶編程更加方便、更高效、支持多種編程接口，如串口、 USB 口、以太網(wǎng)口，甚至是遠(yuǎn)程有線、無(wú)線接口方式。 6） CPU的 FIRMWARE 可不斷升級(jí) 在不改變?nèi)魏斡布那闆r下，只需要更新 CPU的 FIRMWARE，就能使 CPU的功能不斷地升級(jí)，滿足用戶新的需求。（就像升級(jí)計(jì)算機(jī)的 BIOS 一樣） [2] Twido PLC 的工作模式 Twido PLC 具有兩種工作模式 ，分別是：運(yùn)行（ RUN）模式和停止（ STOP）模式。在運(yùn)行模式下，通過(guò)執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來(lái)實(shí)現(xiàn)控制功能；在停止模式下， Twido PLC不執(zhí)行用戶程序，此時(shí)可設(shè)置 CPU 的硬件功能，并將用戶程序、數(shù)據(jù)以及硬件設(shè)置信息下載到 PLC 的 CPU中。可以通過(guò) TwidoSoft 編程軟件控制 Twido PLC 的運(yùn)行與停止。PLC 前面板的 LED 顯示當(dāng)前的工作模式。 Twido PLC 通電后，需要對(duì)硬件和軟件做一些初始化的工作。初始化后， Twido PLC 按照循環(huán)掃描的方式，完成包括執(zhí)行用戶程序在內(nèi)的各項(xiàng)不同的任務(wù)，周而 復(fù)始地分階段執(zhí)行一系列任務(wù)。任務(wù)執(zhí)行一次成為一個(gè)掃描周期，在一個(gè)掃描周期內(nèi)， CPU 工作流程如圖 。 1） 讀輸入 2） 執(zhí)行用戶程序 3） 處理通訊任務(wù) 4） 執(zhí)行自診斷 5） 寫(xiě)輸出 6） 中斷程序的處理 7 讀 輸 入執(zhí) 行 用 戶 程 序有 通 信 請(qǐng) 求 ？處 理 通 訊 任 務(wù)系 統(tǒng) 自 診 斷寫(xiě) 輸 出Y E SN O讀 輸 入有 通 信 請(qǐng) 求 ？處 理 通 訊 任 務(wù)系 統(tǒng) 自 診 斷寫(xiě) 輸 出Y E SN OR U N 狀 態(tài)S T O P 狀 態(tài) 圖 Twido PLC 的掃描過(guò)程示意圖 TwidoSoft 編程環(huán)境 安裝 TwidoSoft 軟件 本文中所有的內(nèi)容是基于 版本。安裝界面如圖 。 圖 程序安裝 TwidoSoft 是一個(gè)用于 Twido 可編程控制器的配 置、編寫(xiě)和維護(hù)應(yīng)用程序的圖形化 8 開(kāi)發(fā)環(huán)境。 TwidoSoft 是一款 32 位的基于 Windows 的程序，是標(biāo)準(zhǔn)的 Windows 界面，有應(yīng)用程序?yàn)g覽器和多窗口瀏覽。支持編程、調(diào)試和配置，可與控制器進(jìn)行多種方式的通信，如串行口、 USB、以太網(wǎng)、 MODEM 撥號(hào)等。 編程界面和硬件配置 TwidoSoft 運(yùn)行 ，新建立程序后，用戶需要根據(jù)自己的需要進(jìn)行 CPU 型號(hào)的更改，操作方式為：右鍵單擊原來(lái)的 CPU，選中“更改控制器類(lèi)型”，選擇所需的 CPU 類(lèi)型，點(diǎn)擊“更改”，完成相關(guān)操作，本文所用 CPU為 TWDLCAA40DRF，如圖 。 圖 控制器類(lèi)型 PLC 與 PC 的通信 TwidoSoft 軟件與 Twido PLC 連接時(shí)可采用多種通訊方式，如串行口、 USB、以太網(wǎng)、MODEM+電話線，因此在 TwidoSoft 與 Twido PLC 連接前，用戶需根據(jù)實(shí)際使用的硬件連接方式，在 TwidoSoft 的連接管理菜單中做相應(yīng)的設(shè)定。在“文件”菜單中，點(diǎn)擊“首選項(xiàng)”，顯示“首選設(shè)置”，可對(duì)通訊方式做相關(guān)設(shè)定，本文采用 USB方式，如圖 。 圖 通訊方式設(shè)定 9 3 機(jī)械手實(shí)物模型設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)的系統(tǒng)全貌如圖 。 圖 系統(tǒng)全貌圖 系統(tǒng)概述 機(jī)械手實(shí)物模型的機(jī)械結(jié)構(gòu)采用滾珠絲桿、滑桿、氣缸、氣夾等機(jī)械部件組成；電氣方面有步進(jìn)電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、傳感器、開(kāi)關(guān)電源、電磁閥等電子器件組成；該模型是涵蓋了 PLC技術(shù)，位置控制技術(shù)、氣動(dòng)技術(shù)有機(jī)結(jié)合成一體的控制儀器。 本設(shè)計(jì)中采用的機(jī)械手，可在三維空間內(nèi)運(yùn)動(dòng)。水平（ X）軸、垂直（ Y）軸采用步進(jìn)電機(jī)控制，底盤(pán)的旋轉(zhuǎn)采用直流電機(jī)控制，抓取物體的電磁閥采用氣動(dòng)形式。步進(jìn)電機(jī)的控制，由對(duì)應(yīng)的步進(jìn)電機(jī) 驅(qū)動(dòng)器電路完成。完成本設(shè)計(jì)需要的實(shí)驗(yàn)設(shè)備有： 1）機(jī)械手模型 2）計(jì)算機(jī) 3）導(dǎo)線 4）氣泵 5）晶體管輸出型可編程控制器 (帶編程電纜 ) 機(jī)械手的控制面板分以下幾個(gè)模塊 （ 1）步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)及步進(jìn)電機(jī) 驅(qū)動(dòng)器電流設(shè)定為 ，細(xì)分設(shè)定為 8 細(xì)分。將 24V 電源接入驅(qū)動(dòng)器，此時(shí)驅(qū)動(dòng)器的電源指示燈應(yīng)點(diǎn)亮。將 24V 與 OPTO 端（驅(qū)動(dòng)器使能端）連接起來(lái)。 PUL端是脈沖輸入端。 DIR是方向控制輸入端。 （ 2）直流電機(jī)本模型用的氣夾電機(jī)和底座電機(jī)均是 24V 直流電機(jī)， PLC控制兩個(gè)直流繼電器的吸合來(lái)控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。 （ 3）旋轉(zhuǎn)編碼盤(pán) 10 在本模型底座上有一個(gè)旋轉(zhuǎn)編碼盤(pán)，在底座旋轉(zhuǎn)時(shí)，在此產(chǎn)生一個(gè) VPP為 24V 的方波信號(hào)，可以提供給 PLC 的高速計(jì)數(shù)器，用于機(jī)械手的定位控制。 （ 4）接近開(kāi)關(guān) 在本模型中底座和氣夾的限位通過(guò) 4個(gè)電感式接近開(kāi)關(guān)來(lái)完成。接近開(kāi)關(guān)與觸頭接近時(shí)接近指示燈點(diǎn)亮、輸出低電平，否則為高電平。 （ 5）行程開(kāi)關(guān) 在本模型中兩個(gè)滾珠絲桿的限位通過(guò) 4個(gè)滾軸式行程開(kāi)關(guān)來(lái)完成。當(dāng)行程開(kāi)關(guān)壓下時(shí)，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，給 PLC 一個(gè)控制信號(hào)。 （ 6）電磁閥與平行氣夾 本模型使用的電磁閥動(dòng)作時(shí)平行氣夾夾緊，動(dòng)作則張開(kāi)。 技術(shù)性能 1）輸入電源：?jiǎn)蜗嗳€ 220V177。 10% 50Hz 2）工作環(huán)境：溫度 10℃ ～ +40℃ 相對(duì)濕度＜ 85%(25℃ ) 海拔＜ 4000m 3）絕緣電阻：大于 3MΩ 4）外形尺寸： 80 50 120cm3 設(shè)計(jì)原理 1．步進(jìn)電機(jī) 用二相八拍混合式步進(jìn)電機(jī)，主要特點(diǎn)：體積小，具有較高的起動(dòng)和運(yùn)行頻率，有定位轉(zhuǎn)矩等優(yōu)點(diǎn)。本模型中采用串聯(lián)型接法，其電氣圖如圖 所示： 步進(jìn)電機(jī)電氣圖 2．步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器主要有電源輸入部分、信號(hào)輸入部分、輸出部分等。驅(qū)動(dòng)器參數(shù)如下 列圖表所示： （ 1）電氣規(guī)格 說(shuō)明 最小值 典型值 最大值 單位 供電電壓 18 24 40 V 均值輸出電流 1 A 邏輯輸入電流 6 15 30 mA 步進(jìn)脈沖響應(yīng)頻率 — — 100 kHz 脈沖低電平時(shí)間 5 — 1 μ s 11 （ 2）電流設(shè)定 電流值 SW1 SW2 SW3 OFF ON ON ON OFF ON OFF OFF ON ON ON OFF 0FF ON OFF ON OFF OFF OFF OFF OFF （ 3）細(xì)分設(shè)定 細(xì)分倍數(shù) 步數(shù) /圈（ 176。整步） SW4 SW5 SW6 1 200 ON ON ON 2 400 OFF ON ON 4 800 ON OFF ON 8 1600 OFF OFF ON 16 3200 ON ON OFF 32 6400 OFF ON OFF 64 12800 OFF ON OFF 由外部確定 動(dòng)態(tài)改細(xì)分 /禁止工作 OFF OFF OFF （ 4）接線信號(hào)描述 信 號(hào) 功 能 PUL 脈沖信號(hào)：上升沿有效，每當(dāng)脈沖由低變高時(shí)電機(jī)走一步 DIR 方向信號(hào)：用于改變電機(jī)轉(zhuǎn)向， TTL平驅(qū)動(dòng) OPTO 光耦驅(qū)動(dòng)電源 ENA 使能信號(hào)：禁止或允許驅(qū)動(dòng)器工作，低電平禁止 GND 直流電源地 +V 直流電源正極，典型值 +24V A+ 電機(jī) A相 A 電機(jī) A相 B+ 電機(jī) B相 B 電機(jī) B相 （ 5） PLC 控制器與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器連接的工作原理如圖所示： 驅(qū)動(dòng)器電源由面板上電源模塊提供，注意正負(fù)極性，驅(qū)動(dòng)器信號(hào)端采用 +24V 供電，需加 限流電阻（見(jiàn)圖 中 電阻）。驅(qū)動(dòng)器輸入端為低電平有效，在使用不同廠家的 PLC 產(chǎn)品配套此模型使用時(shí)，要選擇相應(yīng)的輸出方式，或者加入合適的電平轉(zhuǎn)換板進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。 12 圖 控制驅(qū)動(dòng)電路 3．傳感器： (1)接近開(kāi)關(guān)：接近開(kāi)關(guān)有三根連接線（棕、蘭、黑）棕色接電源的正極、藍(lán)色接電源的負(fù)極、黑色為輸出信號(hào)，當(dāng)與檔塊接近時(shí)輸出電平為低電平，否則為高電平。與 PLC 之間的接線圖如下，當(dāng)傳感器動(dòng)作時(shí)，輸出端對(duì)地接通。 PLC 內(nèi)部光耦與傳感器電源構(gòu)成回路， PLC信號(hào)輸入有效。電氣示意圖如圖 。 圖 傳感器電氣示意圖 (2)行程開(kāi)關(guān) ：當(dāng)檔塊碰到開(kāi)關(guān)時(shí)，常開(kāi)點(diǎn)閉合。 4．本裝置需采用晶體管輸出型可編程控制器，可同時(shí)輸出兩路脈沖到步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，控制步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行。 5．旋轉(zhuǎn)碼盤(pán)：本裝置中機(jī)械手每旋轉(zhuǎn) 3176。編碼盤(pán)發(fā)出一個(gè)脈沖。 6．直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元：本裝置中直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊是有兩個(gè)繼電器的吸合與斷開(kāi)來(lái)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向的。 13 控制要求 本設(shè)計(jì)中，機(jī)械手模型的執(zhí)行順序?yàn)椋? ，手張開(kāi) ， 手夾緊 ，手張開(kāi) 氣夾在電磁閥未通電動(dòng)作時(shí)為夾緊狀態(tài)，通電后變?yōu)閺堥_(kāi)狀態(tài)。在上述步驟中， 45和 1315之間為電磁閥通電狀態(tài)。 接線設(shè)置 1．主機(jī)輸入輸出配置表 類(lèi)型 端子功能 主機(jī) 輸入 氣夾正轉(zhuǎn)限位 氣夾反轉(zhuǎn)限位 基座 正轉(zhuǎn)限位 基座反轉(zhuǎn)限位 基座旋轉(zhuǎn)脈沖 X軸前限位 VI+ X軸后限位 VI+ Y軸上限位 VI+ Y軸下限位 VI+ 輸出 驅(qū)動(dòng)器一 PUL 驅(qū)動(dòng)器二 PUL 驅(qū)動(dòng)器一 DIR 驅(qū)動(dòng)器二 DIR 氣夾電機(jī)正轉(zhuǎn) ML 氣夾電機(jī)反轉(zhuǎn) MR 基座電機(jī)正轉(zhuǎn) ML 基座電機(jī)反轉(zhuǎn) MR 氣夾電磁閥 YV 注 :主機(jī)輸入 公共端 COM0 接電源 +24V,主機(jī)繼電器輸出公共端 COM COM COMCOM5接電源“ GND”端 ,主機(jī)晶體管端“ V0+”、“ V1+”接電源 +24V, “ V0”、“ V1”接電源“ GND”端 . 1）兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的電源由 24V 電源提供，將步進(jìn)電機(jī)的 OPTO 端與本驅(qū)動(dòng)器的 +24V 相連。 2）兩個(gè)直流電機(jī)的電源由 24V 電源提供， MC為公共端，接＋ 24V端。 ML 和 MR為正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)端，按 PLC 或電平轉(zhuǎn)換板的輸出端。 14 3）限位信號(hào)模塊電源由 24V 電源提供，本模塊的 VI接模塊電源的地。 4）電磁閥的 YV+端接電源輸出的＋ 24V端。 5）主機(jī)接線方法參照輸入輸出分配表，用下載線將計(jì)算機(jī)的 USB 口與 PLC 主機(jī)的通訊口相連，打開(kāi) PLC 電源。運(yùn)行編程軟件，打開(kāi)實(shí)驗(yàn)程序，設(shè)置好通信參數(shù)后下載程序到 PLC 中。 程序設(shè)計(jì) 本節(jié)摘選控制程序的核心部分，針對(duì)各個(gè)步驟，進(jìn)行相關(guān)的分析。程序中對(duì)應(yīng)的內(nèi)部寄存器（ %M）的內(nèi)容，最后輸出到輸出緩沖映像區(qū)（ %Q），內(nèi)部寄存器起到輔助控制輸出的作用。 1） 系統(tǒng)復(fù)位 上電初始化： X 軸右行、 Y 軸上行、氣夾正轉(zhuǎn)、底座正轉(zhuǎn)，到達(dá)系統(tǒng)原點(diǎn)。程序圖如圖 。 圖 上電初始化 說(shuō)明：在相應(yīng)的限位開(kāi)關(guān)沒(méi)有導(dǎo)通時(shí)，設(shè)置相應(yīng)的輸出，完成初始化任務(wù)。 2） 抓取物體 機(jī)械手 X 軸右行、 Y軸下行、氣夾轉(zhuǎn)到要求位置并打開(kāi)，完成抓取動(dòng)作，程序如圖。 圖 抓取過(guò)程 3） 移動(dòng)物體 抓取到物體后，機(jī)械手移動(dòng)到要求的位置。本階段， X 軸左行、 Y 軸上行、氣夾正轉(zhuǎn)、底座反轉(zhuǎn)，程序如圖 。 15 圖 移動(dòng)過(guò)程 4） 放下物體 在把物體移動(dòng)到要求位置后，放下物體，完成動(dòng)作。本階段 X軸右行、 Y 軸下行，達(dá)到底部后，氣夾打開(kāi)，放下物體，程序如圖 。 圖 下放過(guò)程 5） %M區(qū)與 %Q區(qū)的對(duì)應(yīng) 內(nèi)部寄存器區(qū)與輸出映像寄存器的最終具體對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖 。 圖 的控制邏輯 圖 的控制邏輯 16 圖 的控制邏輯 圖 的控制邏輯 圖 的控制邏輯 圖 的控制邏輯 圖 的控制邏輯 6） 步進(jìn)電機(jī)控制 步進(jìn)電機(jī)的脈沖由 PLC 的兩個(gè)晶體管輸出口 % 與 % 發(fā)出， 輸出 % 和 % 專(zhuān)用于 %PLS 或 %PWM 功能塊。配置 %PLS0/%PWM0 需要專(zhuān)用輸出 %。如果已使用 %，則不能配置 %PLS0/%P