【文章內(nèi)容簡介】 加快實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動化的步伐。在我國，工業(yè)機(jī)械手近年來有較快的發(fā)展，投入了大量的人力物力加以研究和應(yīng)用，并且取得很好的效果。 機(jī)械手的機(jī)械結(jié)構(gòu)采用滾珠絲桿、滑桿、等機(jī)械器件組成；電氣方面有交流電機(jī)、變頻器、傳感器、等電子器件組成。該裝置涵蓋了可編程控制技術(shù)，位置控制技術(shù)、檢測技術(shù)等。本文介紹的機(jī)械手是由 PLC輸出三路脈沖，分別驅(qū)動橫軸、豎軸變頻器，控制機(jī)械手橫軸和豎軸的精確定位，微動開關(guān)將位置信號傳給 PLC主機(jī)；位置信號由接近開關(guān)反饋給 PLC主機(jī)，通過交流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)來控制機(jī)械手手爪的張合，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械手精確運(yùn)動的功能。本課題擬開發(fā)的物料搬運(yùn)機(jī)械手可在空間抓放物體，動作靈活多樣，可代替人工在高溫和危險的作業(yè)區(qū)進(jìn)行作業(yè)，并可根據(jù)工件的變化及運(yùn)動流程的要求隨時更改相關(guān)參數(shù)。 關(guān)鍵字 ： 機(jī)械手 PLC 現(xiàn)代工業(yè) 1 引 言 可編程序控制器（ Programmable Logic Controller），簡稱 PLC，是在繼電順序控制基礎(chǔ)上發(fā)展起來的以微處理器為核心的通用的工業(yè)自動化控制裝置。隨著電子技術(shù) 和計算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展， PLC 的功能也越來越強(qiáng)大，更多地具有計算機(jī)的功能，所以又簡稱 PC（ PROGRAMMABLE CONTROLLER），但是為了不和 PERSONAL COMPUTER 混淆，仍習(xí)慣稱為 PLC。目前 PLC 已經(jīng)在智能化、網(wǎng)絡(luò)化方面取得了很好的發(fā)展，并且現(xiàn)今已出現(xiàn) SOFTPLC，更是 PLC 領(lǐng)域無限的發(fā)展前景。本文主要通過機(jī)械 手 的 PLC控制來介紹 PLC 的具體應(yīng)用，讓我們更熟悉 PLC，為今后學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。 2 第一章：可編程控制器 PLC PLC 簡介與 發(fā)展 編程控制器（簡稱 PLC）：是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算 ,順序控制，定時，計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入 /輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。 20 世紀(jì) 60 年代末期，美國汽車制造工業(yè)競爭激烈，為了適應(yīng)生產(chǎn)工藝不斷更新的需要，在 1968 年美國通用汽車公司（ GM）首先公開招標(biāo)，對控制系統(tǒng)提出的具體要求基本為： a。 它的繼電控制系統(tǒng)設(shè)計周期短，更改容易，接線簡單成本低。 b。它能把計算機(jī)的功 能和繼電器控制系統(tǒng)結(jié)合起來。但編程要比計算機(jī)簡單易學(xué)、操作方便。 c。系統(tǒng)通用性強(qiáng)。1969 年美國數(shù)字設(shè)備公司（ DEC）根據(jù)上述要求，研制出世界上第一臺PLC，并在 GM 公司汽車生產(chǎn)線上首次試用成功，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)的自動化。其后日本、德國等相繼引入，可編程序控制器迅速發(fā)展起來，但是主要應(yīng)用于順序控制，只能進(jìn)行邏輯運(yùn)算，故稱為可編程邏輯控制器，簡稱PLC。其定義：可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算 ,順序控制，定時，計數(shù)與算術(shù) 操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入 /輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。可編程控制器及其有關(guān)外部設(shè)備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計。 3 PLC 基本結(jié)構(gòu) 可編程序控制器實(shí)施控制，其實(shí)質(zhì)就是按一定算法進(jìn)行輸入輸出變換，并將這個變換與以物理實(shí)現(xiàn)。輸入輸出變換、物理實(shí)現(xiàn)可以說是 PLC實(shí)施控制的兩個基本點(diǎn)，同時物理實(shí)現(xiàn)也是 PLC 與普通微機(jī)相區(qū)別之處，其需要考慮實(shí)際控制的需要，應(yīng)能排除干擾信號適應(yīng)于工業(yè)現(xiàn)場，輸出應(yīng)放大到工業(yè)控制的水平，能為實(shí)際控制系統(tǒng)方便使用，所以 PLC 采用了典型的計算機(jī)結(jié)構(gòu)，主要是由微處理器（ CPU）、存儲器（ RAM/ROM）、輸入輸出接口（ I/O）電路、通信接口及電源組成。 PLC 的基本結(jié)構(gòu)如下圖所示： 中央處理單元 (CPU) 中央處理單元 (CPU)是 PLC 的控制核心。它按照 PLC 系統(tǒng)程序賦予的功能： a. 接收并存儲從用戶程序和數(shù)據(jù)； 、存儲器、 I/O以及 警戒定時器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯誤。當(dāng) PLC 投入運(yùn)行時，首先它以掃描的方式采集現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入 I/O 映象寄存區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算并將結(jié)果送入 I/O 映 象寄存區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將 I/O映象寄存區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)直到停止運(yùn)行。 為了進(jìn)一步提高 PLC 的可靠性，近年來對 4 大型 PLC 還采用雙 CPU 構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三 CPU 的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個 CPU 出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。 存儲器 可編程序控制器的存儲器分為系統(tǒng)程序存儲器和用戶程序存儲器。存放系統(tǒng)軟件（包括監(jiān)控程序、模塊化應(yīng)用功能子程序、命令解釋程序、故障診斷程序及其各種管理程序）的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器；存放用戶程序（用戶程序存和數(shù)據(jù)）的存儲器稱為用戶程序存儲器，所以又分為用戶存儲器和數(shù)據(jù)存儲器兩部分。 PLC 常用的存儲器類型 ： （ 1） RAM （ Random Assess Memory） 這是一種讀 /寫存儲器 (隨機(jī)存儲器 )，其存取速度最快，由鋰電池支持。 （ 2） EPROM（ Erasable Programmable Read Only Memory）這是一種可擦除的只讀存儲器。在斷電情況下，存儲器內(nèi)的所有內(nèi)容保持不變。(在紫外線連續(xù)照射下可擦除存儲器內(nèi)容 )。 （ 3） EEPROM(Electrical Erasable Programmable Read Only Memory)這是一種電可擦除的只讀存儲器。使用編程器就能很容易地對其所存儲的內(nèi)容進(jìn)行修改。 PLC 存儲空間的分配 ： 雖然各種 PLC 的 CPU 的最大尋址空間各不相同，但是根據(jù) PLC 的工作原理， 其存儲空間一般包括以下三個區(qū)域： （ 1）系統(tǒng)程序存儲區(qū) （ 2）系統(tǒng) RAM 存儲區(qū)（包括 I/O 映象寄存區(qū)和系統(tǒng)軟設(shè)備等）。 （ 3）用戶程序存儲區(qū) 系統(tǒng)程序存儲區(qū)：在系統(tǒng)程序存儲區(qū)中存放著相當(dāng)于計算機(jī)操作系統(tǒng)的系統(tǒng)程序。包括監(jiān)控程序、管理程序、命令解釋程序、功能子程序、系統(tǒng)診斷子程序等。由制造廠商將其固化在 EPROM 中，用戶不能直接存取。它和硬件一起決定了該 PLC 的性能。 系統(tǒng) RAM 存儲區(qū)：系統(tǒng) RAM 存儲區(qū)包括 I/O 映象寄存區(qū)以及各類軟 5 元件，如：邏輯線圈、數(shù)據(jù)寄存器、計時器、計數(shù)器、變址寄存器、累加器等存儲 器。 （ 1） I/O 映象寄存區(qū)：由于 PLC 投入運(yùn)行后，只是在輸入采樣階段才依次讀入各輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，在輸出刷新階段才將輸出的狀態(tài)和數(shù)據(jù)送至相應(yīng)的外設(shè)。因此，它需要一定數(shù)量的存儲單元 (RAM)以存放 I/O 的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，這些單元稱作 I/O 映象寄存區(qū)。一個開關(guān)量 I/O 占用存儲單元中的一個位，一個模擬量 I/O 占用存儲單元中的一個字。因此整個I/O 映象寄存區(qū)可看作兩個部分組成：開關(guān)量 I/O 映象寄存區(qū)；模擬量I/O 映象寄存區(qū)。