【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 合階段。可編程序控制器檢查 CPU 模塊內(nèi)部的硬件是否正常， 將監(jiān)控定時(shí)器復(fù)位，以及完成一些別的內(nèi)部工作。 在通信服務(wù)階段，可編程序控制器與別的帶微處理器的智能裝置通信，響應(yīng) 編程器鍵入的命令，更新編程器的顯示內(nèi)容。當(dāng)可編程序控制器處于停止（ STOP） 狀態(tài)時(shí)，只執(zhí)行以上的操作。可編程序控制起處于（ RUN）狀態(tài)時(shí)，還要完成另 外 3 個(gè)階段的操作。 在可編程序控制器的存儲(chǔ)器中，設(shè)置了一片區(qū)域用來存放輸入信號(hào)和輸出信 號(hào)的狀態(tài)，它們分別稱為輸入映像寄存器和輸出映像寄存器?？删幊绦?控制器梯 形圖中別的編程元件也有對(duì)應(yīng)的映像存儲(chǔ)區(qū)，它們統(tǒng)稱為元件映像寄存器。在輸 入處理階段，可編程序控制器把所有外部輸入電路的接通 /斷開（ ON/OFF）狀態(tài) 讀入輸入寄存器。 外接的輸入觸點(diǎn)電路接通時(shí)，對(duì)應(yīng)的輸入映像寄存器為 “ 1” 狀態(tài)，梯形圖 中對(duì)應(yīng)的輸入繼電器的常開觸點(diǎn)接通，常閉觸點(diǎn)斷開。外接的輸入觸點(diǎn)電路斷開， 對(duì)應(yīng)的輸入映像寄存器為 “ 0” 狀態(tài)，梯形圖中對(duì)應(yīng)的輸入繼電器的常開觸點(diǎn)斷 開，常閉觸點(diǎn)接通。在程序執(zhí)行階段，即使外部輸入信號(hào)的狀態(tài)發(fā)生了變化，輸 入映像寄存器的狀態(tài) 也不會(huì)隨之而變，輸入 信號(hào)變化了的狀態(tài)只能在下一個(gè)掃 描周期的輸入處理階段被讀入。 可編程序控制器的用戶程序由若干條指令組成，指令在存儲(chǔ)器中按步序號(hào)順 序排列。在沒有跳轉(zhuǎn)指令時(shí)， CPU 從第一條指令開始，逐條順序的執(zhí)行用戶程序， 直到用戶程序結(jié)束之處。在執(zhí)行指令時(shí)，從輸入映像寄存器或別的元件映像寄存 器中將有關(guān)編程元件的 0/1 狀態(tài)讀出來，并根據(jù)指令的要求執(zhí)行相應(yīng)的邏輯運(yùn) 算，運(yùn)算結(jié)果寫入到對(duì)應(yīng)的元件映像寄存器中，因此，各編程元件的映像寄存器 （輸入映像寄存器除外）的內(nèi)容隨著程序的執(zhí)行而變化。 12 機(jī)械手的 PLC 控制 在輸出處理階段， CPU 將輸出映像寄存器的 0/1 狀態(tài)傳送到輸出鎖存器。體 型圖某一輸出繼電器的線圈 “ 通電 ” 時(shí)，對(duì)應(yīng)的輸出映像寄存器為 “ 1” 狀態(tài)。 信號(hào)經(jīng)輸出模塊隔離 和功率放大后，繼電器型輸出模塊中對(duì)應(yīng)的硬件繼電器的 線圈通電，其常開觸點(diǎn)閉合，使外部負(fù)載通電工作。 若梯形圖中輸出繼電器線圈斷電對(duì)應(yīng)的輸出映像寄存器為 “ 0” 狀態(tài)，在輸 出處理階段后，繼電器型輸出模塊中對(duì)應(yīng)的硬件繼電器的線圈斷電，其常開觸點(diǎn) 斷開，外部負(fù)載斷電，停止工作。某一編程元件對(duì)應(yīng)的映像寄存器為 “ 1” 狀態(tài) 時(shí)，稱該編程 元件為 ON，映像寄存器為 “ 0” 狀態(tài)時(shí)，稱該編程元件為 OFF。 掃描周期可編程序控制器在 RUN 工作狀態(tài)時(shí)，執(zhí)行一次圖 所示的掃描操 作所需的時(shí)間稱為掃描周期，其典型值為 1~100ms。指令執(zhí)行所需的時(shí)間與用戶 程序的長(zhǎng)短、指令的種類和 CPU 執(zhí)行指令的速度有很大的關(guān)系。當(dāng)用戶程序較長(zhǎng) 時(shí)，指令執(zhí)行時(shí)間在掃描周期中占相當(dāng)大的比例。不過嚴(yán)格地來說掃描周期還包 括自診斷、通信等。如圖 所示。 第 (N1)個(gè)掃 第 N 個(gè)掃描周期 第 (N+1)個(gè)掃 描周期 描周期 輸出刷新 輸入采樣 用戶程序執(zhí)行 輸出刷新 輸入采樣 圖 PLC 的掃描運(yùn)行方式 （ 1）輸入采樣階段 在輸入采樣階段， PLC 以掃描方式依次讀入所有的數(shù)據(jù)和狀態(tài)它 們存入 I/O 映象區(qū)的相應(yīng)單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序行和輸出刷新 階段。在這兩個(gè)階段中，即使輸入數(shù)據(jù)和狀態(tài)發(fā)生變化 I/O 映象區(qū)的相應(yīng)單元的 數(shù)據(jù)和狀態(tài)也不會(huì)改變。所以 輸入如果是脈沖信號(hào)，它的寬度必須大于一個(gè)掃描 周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。 （ 2）用戶程序執(zhí)行階段 在用戶程序執(zhí)行階段， PLC 的 CPU 總是由上而下，從左到右的順序依次的掃 描梯形圖。并對(duì)控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，并以此刷新該邏輯線圈或輸出線圈在系 統(tǒng) RAM 存儲(chǔ)區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)?；蛘叽_定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能 13 機(jī)械手的 PLC 控制 指令。例如：算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)傳達(dá)等。 （ 3）輸出刷新階段 在輸出刷新階段， CPU 按照 I/O 映象區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù) 和狀態(tài)刷新所有的數(shù)據(jù) 鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)響應(yīng)的外設(shè)。這時(shí)才是 PLC 真正的輸出。 (4)輸入 /輸出滯后時(shí)間 輸入 /輸出滯后時(shí)間又稱系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間，是指可編程序控制器的外部輸入信號(hào) 發(fā)生變化的時(shí)刻至它控制的有關(guān)外部輸出信號(hào)發(fā)生變化的時(shí)刻之間的時(shí)間間隔， 它由輸入電路濾波時(shí)間、輸出電路的滯后時(shí)間和因掃描工作方式產(chǎn)生的滯后時(shí)間 三部分組成。 輸入模塊的 CPU 濾波電路用來濾除由輸入端引入的干擾噪聲，消除因外接輸 入觸點(diǎn)動(dòng)作是產(chǎn)生的抖動(dòng)引起的不良影響，濾波電路的時(shí)間常數(shù)決定了輸入濾波 時(shí)間的長(zhǎng)短， 其典型值為 10ms 左右。 輸出模塊的滯后時(shí)間與模塊的類型有關(guān)，繼電器型輸出電路的滯后時(shí)間一般 在 10ms 左右；雙向可空硅型輸出電路在負(fù)載接通時(shí)的滯后時(shí)間約為 1ms，負(fù)載 由導(dǎo)通到斷開時(shí)的最大滯后時(shí)間為 10ms；晶體管型輸出電路的滯后時(shí)間約為 1ms。由掃描工作方式引起的滯后時(shí)間最長(zhǎng)可達(dá)到兩個(gè)多掃描周期。可編程序控 制器總的響應(yīng)延遲時(shí)間一般只有幾十 ms，對(duì)于一般的系統(tǒng)是無關(guān)緊要的。要求 輸入 — 輸出信號(hào)之間的滯后時(shí)間盡量短的系統(tǒng)，可以選用掃描速度快的可編程序 控制器或采取其他措施。 2． 4 PLC 機(jī)型的選擇方法 1． PLC 的類型 PLC 按結(jié)構(gòu)分為整體型和模塊型兩類，按應(yīng)用環(huán)境分為現(xiàn)場(chǎng)安裝和控制室安裝兩 類；按 CPU 字長(zhǎng)分為 1 位、 4 位、 8 位、 16 位、 32 位、 64 位等。從應(yīng)用角度出 發(fā)，通?？砂纯刂乒δ芑蜉斎胼敵鳇c(diǎn)數(shù)選型。整體型 PLC 的 I/O 點(diǎn)數(shù)固定，因此 用戶選擇的余地較小，用于小型控制系統(tǒng)；模塊型 PLC 提供多種 I/O 卡件或插卡， 因此用戶可較合理地選擇和配置控制系統(tǒng)的 I/O 點(diǎn)數(shù)，功能擴(kuò)展方便靈活，一般 用于大中型控制系統(tǒng)。 2．輸入輸出模塊的選擇 14 機(jī)械手的 PLC 控制 輸入輸出模塊的選擇應(yīng)考慮與應(yīng)用要求的統(tǒng)一。例如對(duì)輸入模塊，應(yīng)考慮信 號(hào)電平、信號(hào)傳輸距離、信號(hào)隔離、信號(hào)供電方式等應(yīng)用要求。對(duì)輸出模塊，應(yīng) 考慮選用的輸出模塊類型，通常繼電器輸出模塊具有價(jià)格低、使用電壓范圍廣、 壽命短、響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)等特點(diǎn)；可控硅輸出模塊適用于開關(guān)頻繁，電感性低功率 因數(shù)負(fù)荷場(chǎng)合，但價(jià)格較貴，過載能力較差。輸出模塊還有直流輸出、交流輸出 和模擬量輸出等，與應(yīng)用要求應(yīng)一致?？筛鶕?jù)應(yīng)用要求，合理選用智能型輸入輸 出模塊，以便提高控制水平和降低應(yīng)用成本?？紤]是 否需要擴(kuò)展機(jī)架或遠(yuǎn)程 I/O 機(jī)架等。 PLC 的供電電源，除了引進(jìn)設(shè)備時(shí)同時(shí)引進(jìn) PLC 應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品說明書要求設(shè)計(jì) 和選用外，一般 PLC 的供電電源應(yīng)設(shè)計(jì)選用 220VAC 電源，與國(guó)內(nèi)電網(wǎng)電壓一致。 重要的應(yīng)用場(chǎng)合，應(yīng)采用不間斷電源或穩(wěn)壓電源供電。如果 PLC 本身帶有可使用 電源時(shí)，應(yīng)核對(duì)提供的電流是否滿足應(yīng)用要求，否則應(yīng)設(shè)計(jì)外接供電電源。為防 止外部高壓電源因誤操作而引入 PLC，對(duì)輸入和輸出信號(hào)的隔離是必要的，有時(shí) 也可采用簡(jiǎn)單的二極管或熔絲管隔離。 由于計(jì)算機(jī)集 成芯片技術(shù)的發(fā)展，存儲(chǔ)器的價(jià)格已下降，因此，為保證應(yīng)用項(xiàng)目 的正常投運(yùn)，一般要求 PLC 的存儲(chǔ)器容量，按 256 個(gè) I/O 點(diǎn)至少選 8K 存儲(chǔ)器選 擇。需要復(fù)雜控制功能時(shí)，應(yīng)選擇容量更大，檔次更高的存儲(chǔ)器。 a．控制單元的冗余 （ 1）重要的過程單元： CPU（包括存儲(chǔ)器）及電源均應(yīng) 1B1 冗余。 （ 2）在需要時(shí)也可選用 PLC 硬件與熱備軟件構(gòu)成的熱備冗余系統(tǒng)、 2 重化或 3 重化冗余容錯(cuò)系統(tǒng)等。 b． I/O 接口單元的冗余 （ 1）控制回路的多點(diǎn) I/O 卡應(yīng)冗余配置。 （ 2）重要檢 測(cè)點(diǎn)的多點(diǎn) I/O 卡可冗余配置。 3）根據(jù)需要對(duì)重要的 I/O 信號(hào)，可 選用 2重化或 3重化的 I/O 接口單元。 15 機(jī)械手的 PLC 控制 選擇 PLC 時(shí)，應(yīng)考慮性能價(jià)格比?？紤]經(jīng)濟(jì)性時(shí)，應(yīng)同時(shí)考慮應(yīng)用的可擴(kuò)展 性、可操作性、投入產(chǎn)出比等因素，進(jìn)行比較和兼顧，最終選出較滿意的產(chǎn)品。 輸入輸出點(diǎn)數(shù)對(duì)價(jià)格有直接影響。每增加一塊輸入輸出卡件就需增加一定的費(fèi) 用。當(dāng)點(diǎn)數(shù)增加到某一數(shù)值后，相應(yīng)的存儲(chǔ)器容量、機(jī)架、母板等也要相應(yīng)增加， 估因此，點(diǎn)數(shù)的增加對(duì) CPU 選用、存儲(chǔ)器 容量、控制功能范圍等選擇都有影響， 在算和選用時(shí)應(yīng)充分考慮，使整個(gè)控制系統(tǒng)有較合理的性能價(jià)格比。 2． 6 機(jī)械手 PLC 選擇及參數(shù) 綜合上述原則機(jī)械手控制系統(tǒng)主機(jī)為三菱的 FX2N48MR。 ： 工作電源： 24VDC 輸入點(diǎn)數(shù)： 24 輸出點(diǎn)數(shù)： 24 輸入信號(hào)類型：直流或開關(guān)量 輸入電流：24VDC 5mA 模擬輸入： 10V～ 10V（ 20mA～ +20mA） 輸出晶體管允許電流 （ ） 輸出電壓規(guī)格：30VDC 最大負(fù)載： 9W 輸出反應(yīng)時(shí)間： Off→ On20μ s On→ Off 30μ s 基本指令執(zhí)行時(shí)間：數(shù)個(gè)μ s 程序語言：指令 +梯形圖 +SFC 程序容量： 3792STEPS 基本順序指令： 32 個(gè)（含步進(jìn)梯形指令） 應(yīng)用指令： 100 種 初始步進(jìn)點(diǎn)： S0～ S9 一般步進(jìn)點(diǎn)： 118 點(diǎn)， S10～ S127 輔助繼電器：一般用 512+232 點(diǎn)（ M000～ M511+M768～ M999） 停電保持用 256 點(diǎn)（ M512～ M767） 特殊用 280 點(diǎn)（ M1000～ M1279） 定時(shí)器： 100ms 時(shí)基 64 點(diǎn)（ T0～ T63） 16 機(jī)械手的 PLC 控制 10ms 時(shí)基 63 點(diǎn)（ T64～ T126， M1028 為 ON時(shí) ） 1ms 時(shí)基 1點(diǎn)（ T127） 計(jì)數(shù)器：一般用 112 點(diǎn)（ C000～ C111， 16 位計(jì)數(shù)器） 停電保持用 16 點(diǎn)（ C112～ C127， 16 位計(jì)數(shù)器） 高速用 13 點(diǎn) 1相 5kHz， 2 相 2kHz（ C235～ C254，全部為停電保持 32 位計(jì)數(shù)器） 數(shù)據(jù)寄存器：一般用 408 點(diǎn)（ D000～ D407） 停電保持用 192 點(diǎn)（ D408～ D599） 特殊用 144 點(diǎn)（ D1000～ D1143） 指針 /中斷 ： P64點(diǎn)； I4 點(diǎn)（ P0～ P63/I00 I10 I20 I301） 串聯(lián)通信口：程序?qū)懭?/讀出通訊口： RS232 一般功能通訊口： RS485 主機(jī)電源 220V AC 主機(jī)的組成 輸入單元 輸入單元由 8 個(gè)按扭、 8個(gè)開關(guān)和 16 個(gè)接插件組成，它們分別與 PLC 的 16 個(gè)輸入點(diǎn)相接。改變這些開關(guān)或按扭的通斷狀態(tài)，即可對(duì)主機(jī)輸入所需要的開關(guān) 量。 16 個(gè)接插件可外接其它直流或開關(guān)量輸入信號(hào)。 輸出單元 輸出單元由 24 個(gè)二極管和 24 個(gè)接插件組成，它們分別與 PLC 的 24 個(gè)輸出點(diǎn) 相連。發(fā)光二極管是否發(fā)光，即可表示輸出點(diǎn)的狀態(tài)，使用者可得到主機(jī)的輸出 信息。 24 個(gè)輸出接插件可外接其它需要控制的設(shè)備。輸出單元的 4 個(gè)地端，分 別引出到面板，其中只有 C4與 3V 電源共地。 電源單元 PLC 主機(jī)左邊有外接 220V/AV 的電源插座，作為 PLC 的工作電源。內(nèi)裝變壓 器，輸出 3V 電源，供二極管使用。另外 PLC 的 24VDC 和 24GND 已引出到面板， 供外接輸入器件（如傳感器）的工作電源用 17 機(jī)械手的 PLC 控制 第三章 三 相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu) 3． 1 三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu) 三相異步電動(dòng)機(jī)的種類很多，但各類三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)是 相同的，它們都由定子和轉(zhuǎn)子這兩大基本部分組成，在定子和轉(zhuǎn)子之間具有一定 的氣隙。此外，還有端蓋、軸承、接線盒、吊環(huán)等其他附件，如圖 311 所示。