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正文內(nèi)容

工業(yè)機(jī)器手控制系統(tǒng)自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)畢業(yè)論(編輯修改稿)

2025-07-11 19:05 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)紙 共 42 頁 第 5 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)機(jī)械手分揀系統(tǒng)有較強(qiáng)的軟、硬件支持。利用通用計(jì)算機(jī)的軟、硬件資源來支持機(jī)械手自動控制系統(tǒng)系統(tǒng)進(jìn)行工作,具有自開發(fā)能力,有較強(qiáng)的可視能力和數(shù)據(jù)處理能力,更適合于計(jì)算機(jī)集中控制系統(tǒng)應(yīng)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(diǎn)動作,同觸點(diǎn)在控制線路的位置無關(guān)。雖然繼電器控制不需要很強(qiáng)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(nèi)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(shè)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(guān)電源。 5. 對采用的器件進(jìn)行嚴(yán)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(kuò)大。 7. 大型 PLC 還可以采用由雙 CPU 構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三 CPU 構(gòu)成表決系統(tǒng),使可靠性能更進(jìn)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(guān)量或模擬量; 3. 電壓或電流; 4. 脈沖火電位; 5. 強(qiáng)電或弱電等。 有相應(yīng)的 I/O 模塊與工業(yè)現(xiàn)場的器件或設(shè)備,如: 1. 按鈕 2. 行程開關(guān) 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)紙 共 42 頁 第 6 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 3. 接近開關(guān) 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(jī)對話的接口模塊 。為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò),它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊,等等。 采用模塊化結(jié)構(gòu) 為了適應(yīng)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(jié)構(gòu)。 PLC 的各個部件,包括 CPU,電源, I/O 等均采用模塊化設(shè)計(jì),由機(jī)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(xué) 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(jì)算機(jī)的專門知識,因此很容易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌握。 PLC 的簡單介紹 PLC 不需要專門的機(jī)房,可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運(yùn)行。使用時只需將現(xiàn)場的各種設(shè)備與 PLC 相應(yīng)的 I/O 端相連接,即可投入運(yùn)行。各種模塊上均有運(yùn)行和故障指示裝置,便于用戶了解運(yùn)行情況和查找故障。 由于采用模塊化結(jié)構(gòu),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(fù)運(yùn)行。 使用方便。 PLC 的 結(jié)構(gòu)不僅具有先進(jìn)的通訊和輸入輸出能力,而且其模塊化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、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(shè)計(jì)、施工、調(diào)試周期短。用 PLC 完成一項(xiàng)控制工程時,由于其硬、軟件齊全,設(shè)計(jì)和施工可同時進(jìn)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(shè)計(jì)(論文)紙 共 42 頁 第 7 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ (三) 計(jì)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(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。 PLC 的結(jié)構(gòu)緊湊,體積小,重量輕,可靠性高,抗振防潮和耐熱能力 強(qiáng),使之易于安裝在機(jī)器設(shè)備內(nèi)部,制造出機(jī)電一體化產(chǎn)品。鑒于 PLC 的諸多優(yōu)勢,結(jié)合機(jī)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(qiáng)、體積小、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛的應(yīng)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(yīng)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(shí)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(shí)現(xiàn)原先由繼電器完成的順序控制、定時、計(jì)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(biāo)準(zhǔn)草案中將其一步定義為:“可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng),專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存儲器,用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)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(jī)械或生產(chǎn)過程。 20 世紀(jì) 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(qiáng)。 20 世紀(jì) 80 年代,由于超大規(guī)模集成電路技術(shù)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(shè)計(jì)(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(diǎn)( I/O 總點(diǎn)數(shù))的微型 PLC到上萬個點(diǎn)的巨型 PLC??梢灶A(yù)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(shù)將圍繞如下幾個方面發(fā)展。 ( 1) 進(jìn)一步加快 CPU 芯片和 24 位、 32 位、 64 位 RIST 芯片;采用新型體系結(jié)構(gòu),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(dá)到 ns 級。 ( 2) 變革操作控制方式。大量使用中斷驅(qū)動方 式,以增加對輸入 /輸出( I/O)的快速反應(yīng)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(zhuǎn)換模塊、 PID 控制模塊及一些自能化 I/O模塊。 ( 4) 進(jìn)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(shù),增強(qiáng) 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(shù)防止外部高壓的竄入;采用濾波技術(shù),可以有效恢復(fù)作用。 可見 PLC 實(shí)質(zhì)上是一種面向用戶的工業(yè)控制專用計(jì)算機(jī),它與通用計(jì)算機(jī)相比有其自身的特點(diǎn)。 ( 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(diǎn)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(xué),易修改,深受電器工作人員的歡迎。 ( 2) PLC 的結(jié)構(gòu)和規(guī)模將更加兩極化 —— 更強(qiáng)大和更小巧。更強(qiáng)大是指存儲容量更大, I/O 點(diǎn)數(shù)更多,執(zhí)行速度更高,智能化程度更強(qiáng),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(qiáng)的微型化 PLC。 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)紙 共 42 頁 第 9 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ( 3) PLC 產(chǎn)品更加規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化將有利于 PLC 的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、使用和維護(hù)。 ( 4) 加強(qiáng) PLC 的聯(lián)網(wǎng)功能。加強(qiáng) PLC 與 PLC 之間, PLC 與計(jì)算機(jī)的聯(lián)網(wǎng)能力,為實(shí)現(xiàn)工廠自動化提供必要的條件。這樣可以實(shí)現(xiàn)多個系統(tǒng)之間進(jìn)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(diǎn) PLC 基本功能 ( 1)邏輯控制功能 邏輯最可恨功能實(shí)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(shè)置有“與”、“或”、“非”等邏輯指令,根據(jù)外部現(xiàn)場(開關(guān)、按鈕或其他傳感器)的狀態(tài),按照制定的邏輯進(jìn)行運(yùn)算處理后,將結(jié)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(guān)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(shè)定值(定時時間)可以在編程時設(shè)定,也可以在運(yùn)行過程中根據(jù)需要進(jìn)行修改,使用方便靈活。 ( 3)計(jì)數(shù)控制功能 PLC 為用戶提供了很多計(jì)數(shù)器,計(jì)數(shù)器到某一定值時(設(shè)定值),產(chǎn)生一個狀態(tài)信號,利用該信號實(shí)現(xiàn)某個操作的計(jì)數(shù)控制。 ( 4)步進(jìn)控制功能 PLC 為用戶提高了若干個狀態(tài)器,可以實(shí)現(xiàn)有時間、技術(shù)和其他指定邏輯信號為轉(zhuǎn)移條件的步進(jìn)控制,即在一道工序完成以后,在轉(zhuǎn)移條件滿足時,自動進(jìn)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(shí)現(xiàn)算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)比較、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、譯碼等操作。 ( 6 ) 過程控制功能 有些 PLC 具有 A/D、 D/A 轉(zhuǎn)換功能方便地對模擬量的控制調(diào)節(jié)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)(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(shù),可以多臺 PLC 之間的同位鏈接、 PLC 與計(jì)算機(jī)只見愛你的通信等。 ( 8 ) 監(jiān)控功能 PLC 設(shè)置了較強(qiáng)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(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。利用編程器可以調(diào)整定時器
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