【文章內容簡介】 畢業(yè)設計（論文）紙 共 42 頁 第 5 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 工業(yè)控制計算機機械手分揀系統(tǒng)有較強的軟、硬件支持。利用通用計算機的軟、硬件資源來支持機械手自動控制系統(tǒng)系統(tǒng)進行工作，具有自開發(fā)能力，有較強的可視能力和數(shù)據(jù)處理能力，更適合于計算機集中控制系統(tǒng)應用。 繼電器控制裝置是采用硬邏輯的方式，一個 繼電器線圈的通斷將會同時影響該繼電器的所有常開常閉觸點動作，同觸點在控制線路的位置無關。雖然繼電器控制不需要很強的軟、硬件支持。價格相對便宜，但是性能不穩(wěn)定精度不高，不具備自動控制功能。 高可靠性 1. 所有的 I/O 接口電路均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場的外電路與 PLC 內部電路之間電氣是那個隔離，防止外部高壓的竄入。 2. 各輸入端均采用 RC 濾波器，其濾波時間常數(shù)一般為 10~20ms，有效的抑制了高頻抗干擾信號。 3. 在 PLC 電路中設置了“看門狗”電路，能把因干擾而飛走的程序拉回來。 4. 采用性能優(yōu)良的開關電源。 5. 對采用的器件進行嚴格的篩選。 6. 良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟、硬件發(fā)生異常情況， CPU 立即采用有效措施，以防止故障擴大。 7. 大型 PLC 還可以采用由雙 CPU 構成冗余系統(tǒng)或有三 CPU 構成表決系統(tǒng)，使可靠性能更進一步提高。 豐富的 I/O 接口模塊 PLC 針對不同的工業(yè)現(xiàn)場信號，如： 1. 交流或直流； 2. 開關量或模擬量； 3. 電壓或電流； 4. 脈沖火電位； 5. 強電或弱電等。 有相應的 I/O 模塊與工業(yè)現(xiàn)場的器件或設備，如： 1. 按鈕 2. 行程開關 畢業(yè)設計（論文）紙 共 42 頁 第 6 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 3. 接近開關 4. 傳感器及變送器 5. 電磁線圈 6. 控制閥 直接連接。另外為了提高操作性能，它還有多種人 機對話的接口模塊 。為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡，它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊，等等。 采用模塊化結構 為了適應各種工業(yè)控制需要，除了單元式的小型 PLC 以外，絕大多數(shù) PLC均采用模塊化結構。 PLC 的各個部件，包括 CPU，電源， I/O 等均采用模塊化設計，由機架及電纜將各模塊連接起來，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要 自行組合。 編程簡單易學 PLC 的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式，對使用者來說，不需要具備計算機的專門知識，因此很容易被一般工程技術人員所理解和掌握。 PLC 的簡單介紹 PLC 不需要專門的機房，可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運行。使用時只需將現(xiàn)場的各種設備與 PLC 相應的 I/O 端相連接，即可投入運行。各種模塊上均有運行和故障指示裝置，便于用戶了解運行情況和查找故障。 由于采用模塊化結構，因此一旦某模塊發(fā)生故障，用戶可以通過更換模塊的方法，使系統(tǒng)迅速恢復運行。 使用方便。 PLC 的 結構不僅具有先進的通訊和輸入輸出能力，而且其模塊化的系統(tǒng)結構、靈活的配置能力，使用戶可以靈活組成各種規(guī)模和不同要求的控制系統(tǒng)。 設計、施工、調試周期短。用 PLC 完成一項控制工程時，由于其硬、軟件齊全，設計和施工可同時進行，縮短了周期。 PLC 的功能有： （一） 邏輯控制 （二） 定時控制 畢業(yè)設計（論文）紙 共 42 頁 第 7 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ （三） 計數(shù)控制 （四） PID 控制 （五） 數(shù)據(jù)控制 PLC 具有數(shù)據(jù)處理能力 （六） 通信和聯(lián)網(wǎng) （七） 其它 PLC 還有許多特殊功能模塊，適用于各種特殊控制的要求，如：定位控制模塊， CRT 模塊。易于實現(xiàn)機電一體化。 PLC 的結構緊湊，體積小，重量輕，可靠性高，抗振防潮和耐熱能力 強，使之易于安裝在機器設備內部，制造出機電一體化產(chǎn)品。鑒于 PLC 的諸多優(yōu)勢，結合機械于自動控制系統(tǒng)的需要，選擇日本三菱公司的 S7200 系列可編程序控制器。 SIMATIC S7200 系列 PLC 是西門子公司生產(chǎn)的具有高性能價格比的小型可編程控制器，由于它具有控制能力強、體積小、抗干擾能力強等優(yōu)點而得到廣泛的應用。 可編程控制器 (PLC)的歷史與發(fā)展趨勢 可編程控制器 (PLC)的歷史 可編程控制器（ Progremmable Controller ,PC）是近幾年迅速發(fā)展并得到廣泛應用的新一 代工業(yè)自動化控制裝置。早年的可編程控制器在功能上只能實現(xiàn)邏輯控制，因此被稱為可編程順序邏輯控制器（ Progremmable Logy Controller） ,這時的 PLC 基本上是（硬）繼電器控制裝置的替代物，主要用于實現(xiàn)原先由繼電器完成的順序控制、定時、計數(shù)等功能。 國際電工委員會（ IEC）與 1987 年 2 月在頒布的可百鳥朝控制器標準草案中將其一步定義為：“可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境應用而設計。它采用可編程序的存儲器，用來在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術運算等操 作的指令，并通過數(shù)字或模擬式的輸入和輸出，控制各種機械或生產(chǎn)過程。 20 世紀 70 年代，微處理器的出現(xiàn)使 PLC 發(fā)生了巨變。美國、日本、德國等一些廠商先后開采用微處理器作為 PLC 的 CPU，這樣使 PLC 的功能大大的增強。 20 世紀 80 年代，由于超大規(guī)模集成電路技術的發(fā)展微處理器價格大幅下跌，使得各種類型的 PLC 所采用的 CPU 的檔次普遍提高，一般采用 16 位和 32 畢業(yè)設計（論文）紙 共 42 頁 第 8 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 位的 CPU。 目前，世界上約有 200 家 PLC 生產(chǎn)廠家。其中，美國的（ Rockwell）、 (GE)，德國的西門子（ Siemems），法國的施耐德（ Schmeider），日本的三菱，歐姆龍(Omron)還有我國的江蘇嘉華，他們從只有幾十個點（ I/O 總點數(shù)）的微型 PLC到上萬個點的巨型 PLC?？梢灶A見 PLC 將會是電氣控制裝置的主要控制元件。 可編程控制器的發(fā)展與趨勢 由于工業(yè)生產(chǎn)對自動控制系統(tǒng)的多樣性，今后幾年的 PLC 技術將圍繞如下幾個方面發(fā)展。 （ 1） 進一步加快 CPU 芯片和 24 位、 32 位、 64 位 RIST 芯片；采用新型體系結構，工作方式使掃描和中斷并存；各種模塊自能化，部分系統(tǒng)程序用門陣烈電路固化，這樣可以使速度達到 ns 級。 （ 2） 變革操作控制方式。大量使用中斷驅動方 式，以增加對輸入 /輸出（ I/O）的快速反應能力。 （ 3） 發(fā)展自能化模塊。自能化模塊主要有：通信模塊、位置控制模塊、數(shù)據(jù)處理與控制模塊、數(shù) /模（ D/A）轉換模塊、 PID 控制模塊及一些自能化 I/O模塊。 （ 4） 進一步提高可靠性。 PLC 將在硬件上采用多 CPU 的容錯系統(tǒng)，軟件上開發(fā)更加高級的診斷程序，以及發(fā)展軟件的容錯技術，增強 PLC 的自診斷和外部故障檢測功能等。在 PLC 線路中采用隔離技術防止外部高壓的竄入；采用濾波技術，可以有效恢復作用。 可見 PLC 實質上是一種面向用戶的工業(yè)控制專用計算機，它與通用計算機相比有其自身的特點。 （ 1） 提供更方便靈活的編程方法， PLC 的使用更加的方便。最大特點是采用清晰直觀的繼電器控制線路演化過來的梯形圖作為編程語言，梯形圖是面向控制過程，面向操作人員的語言。因此梯形圖程序簡單易學，易修改，深受電器工作人員的歡迎。 （ 2） PLC 的結構和規(guī)模將更加兩極化 —— 更強大和更小巧。更強大是指存儲容量更大， I/O 點數(shù)更多，執(zhí)行速度更高，智能化程度更強，數(shù)據(jù)更安全；更小巧是指體積更小，價格更低，但性能更強的微型化 PLC。 畢業(yè)設計（論文）紙 共 42 頁 第 9 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ （ 3） PLC 產(chǎn)品更加規(guī)范化、標準化將有利于 PLC 的設計、生產(chǎn)、使用和維護。 （ 4） 加強 PLC 的聯(lián)網(wǎng)功能。加強 PLC 與 PLC 之間， PLC 與計算機的聯(lián)網(wǎng)能力，為實現(xiàn)工廠自動化提供必要的條件。這樣可以實現(xiàn)多個系統(tǒng)之間進行數(shù)據(jù)傳送、交換和處理。 可編程控制器的基本功能和特點 PLC 基本功能 （ 1）邏輯控制功能 邏輯最可恨功能實際上就是位處理功能，是可編程控制器的最基本的功能之一。 PLC 設置有“與”、“或”、“非”等邏輯指令，根據(jù)外部現(xiàn)場（開關、按鈕或其他傳感器）的狀態(tài)，按照制定的邏輯進行運算處理后，將結果輸出到現(xiàn)場的被控對象（電磁閥、接觸器、繼電器、指示燈等）。因此 PLC 中一個邏輯位的狀態(tài)可以無限次地使用， 邏輯關系的修改變更也十分方便。 （ 2）定時控制功能 PLC 中用戶提供使用的定時器，定時器的設定值（定時時間）可以在編程時設定，也可以在運行過程中根據(jù)需要進行修改，使用方便靈活。 （ 3）計數(shù)控制功能 PLC 為用戶提供了很多計數(shù)器，計數(shù)器到某一定值時（設定值），產(chǎn)生一個狀態(tài)信號，利用該信號實現(xiàn)某個操作的計數(shù)控制。 （ 4）步進控制功能 PLC 為用戶提高了若干個狀態(tài)器，可以實現(xiàn)有時間、技術和其他指定邏輯信號為轉移條件的步進控制，即在一道工序完成以后，在轉移條件滿足時，自動進行下一道工序。 ( 5 ) 數(shù)據(jù)處理功能 大部分 PLC 都有數(shù)據(jù)處理功能，可實現(xiàn)算術運算、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)比較、數(shù)據(jù)轉換、譯碼等操作。 ( 6 ) 過程控制功能 有些 PLC 具有 A/D、 D/A 轉換功能方便地對模擬量的控制調節(jié)。 畢業(yè)設計（論文）紙 共 42 頁 第 10 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ( 7 ) 通信聯(lián)網(wǎng)功能 有些 PLC 采用通信技術，可以多臺 PLC 之間的同位鏈接、 PLC 與計算機只見愛你的通信等。 ( 8 ) 監(jiān)控功能 PLC 設置了較強的監(jiān)控功能。操作人員利用編程器或監(jiān)視器可多 PLC 的運行狀態(tài)進行監(jiān)控。利用編程器可以調整定時器