【文章內容簡介】 還有通訊口，用于進行通訊。CPU 模塊上還有許多設定開關，用以對 PLC 作設定，如設定起始工作方式、內存區(qū)等。I/O 模塊： PLC 的對外功能，主要是通過各種 I/O 接口模塊與外界聯(lián)系的，按 I/O 點數確定模塊規(guī)格及數量，I/O 模塊可多可少，但其最大數受 CPU 所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或機架槽數限制。I/O 模塊集成了PLC 的 I/O 電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài)，輸出點反映輸出鎖存器狀態(tài)。電源模塊：有些 PLC 中的電源，是與 CPU 模塊合二為一的，有些是分開的，其主要用途是為 PLC 各模塊的集成電路提供工作電源。同時，有的還為輸入電路提供 24V 的工作電源。電源以其輸入類型有：交流電源，加的為交流220VAC 或 110VAC，直流電源，加的為直流電壓，常用的為 24V。底板或機架：大多數模塊式 PLC 使用底板或機架，其作用是：電氣上，實現各模塊間的聯(lián)系，使 CPU 能訪問底板上的所有模塊，機械上，實現各模塊間的連接，使各模塊構成一個整體。PLC 的外部設備：外部設備是 PLC 系統(tǒng)不可分割的一部分，它有四大類1. 編程設備：有簡易編程器和智能圖形編程器，用于編程、對系統(tǒng)作一些設定、監(jiān)控 PLC 及 PLC 所控制的系統(tǒng)的工作狀況。編程器是 PLC 開發(fā)應用、監(jiān)測運行、檢查維護不可缺少的器件，但它不直接參與現場控制運行。2. 監(jiān)控設備：有數據監(jiān)視器和圖形監(jiān)視器。直接監(jiān)視數據或通過畫面監(jiān)視數據。3. 存儲設備：有存儲卡、存儲磁帶、軟磁盤或只讀存儲器，用于永久性地存儲用戶數據，使用戶程序不丟失，如 EPROM、EEPROM 寫入器等。4. 輸入輸出設備：用于接收信號或輸出信號，一般有條碼讀人器，輸入模擬量的電位器，打印機等。PLC 的通信聯(lián)網：PLC 具有通信聯(lián)網的功能，它使PLC 與 PLC 之間、PLC 與上位計算機以及其他智能設備之間能夠交換信息，形成一個統(tǒng)一的整體，實現分散集中控制。現在幾乎所有的 PLC 新產品都有通信聯(lián)網功能，它和計算機一樣具有 RS232 接口，通過雙絞線、同軸電纜或光纜，可以在幾公里甚至幾十公里的范圍內交換信息。溫州科技職業(yè)學院畢業(yè)論文（設計）第 13 頁當然，PLC 之間的通訊網絡是各廠家專用的，PLC 與計算機之間的通訊，一些生產廠家采用工業(yè)標準總線，并向標準通訊協(xié)議靠攏，這將使不同機型的PLC 之間、PLC 與計算機之間可以方便地進行通訊與聯(lián)網。了解了 PLC 的基本結構，我們在購買程控器時就有了一個基本配置的概念，做到既經濟又合理，盡可能發(fā)揮 PLC 所提供的最佳功能。 PLC 的選型考慮到機械手工作的穩(wěn)定性、可靠性以及各種控制元器件連接的靈活性和方便性，采用 PLC 作為核心控制器，各控制對象都必須在 PLC 的統(tǒng)一控制下協(xié)同工作，所以 PLC 采用日本三菱公司的 FX2N32MR 型 PLC(16 點輸入、16 點輸出)。三菱 FX2N 系列可編程控制器是小型化，高速度，高性能的產品，是 FX 系列中最高檔次的超小型程序裝置。性能規(guī)格：FX2N 性能規(guī)格運轉控制方法 通過儲存的程序周期運轉 I/O 控制方法 批次處理方法（當執(zhí)行 END 指令時） I/O指令可以刷新運轉處理時間 基本指令： 應用指令： 至幾百微秒 ，指令編程語言 邏輯梯形圖和指令清單 使用步進梯形圖能生成 SFC 類型程序程式容量 8000 步內置 。 PLC 的工作過程1. 初始操作（上電處理）PLC 未進入正式運行前，首先應確定自身的完好性。這就是接通電源后的初始操作（見圖） 。通電后，消除各元件的隨機狀態(tài)，進行清零或復位處理，檢查 I/O 單元的連接是否正確（I/O 總線） 。再做一道題，使它涉及各種指令和內存單元，若解題時間在 to 以內，則自身完好（否則，系統(tǒng)關閉） ，解題結束，將監(jiān)控定時器 to 復位，才開始正式運行。2. 運行PLC 的工作方式——（順序）周期循環(huán)掃描 掃描——按分時操作的原理，每一時刻執(zhí)行一個操作，順序進行，這種分時操作的過程稱“CPU 對程序的掃描”工作特點——集中輸入，集中輸出（小型 PLC）二、PLC 運行過程 1. 四大類操作 （1）公共操作——故障診斷及處理（自檢） ，一般故障，只溫州科技職業(yè)學院畢業(yè)論文（設計）第 14 頁報警，不停機 （2）I/O 操作——聯(lián)系現場的數據輸入及控制信號的輸出 （3）執(zhí)行用戶程序——順序循環(huán)掃描 （4）服務外設 2. I/O 處理過程——（教材 P63 Fig36） 輸入采樣 三個階段 執(zhí)行用戶程序 輸出刷新 工作過程框圖：I/O 處理過程： 執(zhí)行用戶程序輸入端子 輸入調理電路 輸入緩沖器 輸入映像存儲器 輸出映像存儲器 輸出鎖存器 輸出驅動電路 輸出端子生 產 現 場輸 入 信 號 受 控元 件允 許（ 輸 入 刷 新 ） 允 許（ 輸 出 刷 新 ）合 上 電 源 啟 動I/O和 內 部 繼 電 器 清零 所 有 定 時 器 復 位檢 查 I/O單 元 的 連 接監(jiān) 控 定 時 器 復 位 to檢 查 硬 件 和 用 戶程 序 存 儲 器檢 查 合 格 ？否 采 樣 輸 入 信 號刷 新 輸 入 映 像 存 儲 器監(jiān) 控 定 時 器 t1復 位逐 條 執(zhí) 行 用 戶程 序 指 令程 序 結 束 ？監(jiān) 控 定 時 器 復 位 t1服 務 于 外 設 命 令錯 誤 標 志 置 位出 錯 燈 點 亮 報 警故 障 性 質 ？故障 錯誤 PC的掃描周期上電后的初始操作公共操作數據輸入執(zhí)行用戶程序服務外設命令圖 35 PC的 工 作 過 程是輸 出 映 像 存 儲 器 的 內 容 輸 出至 相 應 輸 出 口 數據輸出是 否溫州科技職業(yè)學院畢業(yè)論文（設計）第 15 頁（1）數據輸入/輸出——I/O 狀態(tài)刷新 采樣輸入信號 送出處理結果a. 輸入映像存儲器及其刷新——對應于輸入端子狀態(tài)的數據區(qū) PLC 中的 CPU 是不能直接從與外部接線端子打交道的。在輸入采樣階段，首先掃描所有輸入端子，經過輸入調理電路（光電隔離、電平轉換、濾波處理等）后進入輸入緩沖器等待采樣。沒有 CPU 的采樣“允許” ，外界的輸入信號是不能進入內存的。 當 CPU 采樣時，輸入信號便進入輸入映像存儲器——刷新。接著進入程序的執(zhí)行階段，直至信號的輸出。在此期間，輸入映像存儲器將現場與 CPU 隔離，無論輸入信號如何變化，輸入映像存儲器中的內容保持到下一個掃描周期的輸入采樣階段，才重新采樣新的信號，即：輸入映像存儲器每周期刷新一次。 這樣，是否會影響對現場信息的反應速度？由于，PLC 掃描周期一般僅幾十 mS，兩次采樣之間的間隔時間很短，對一般的開關量而言，可以認為采樣是連續(xù)的。b. 輸出映像存儲器及其刷新——CPU 數據處理的中間結果和最終結果的存放區(qū)域同理，CPU 不能直接驅動負載，處理的結果存放在輸出映像存儲器中，直至所有程序執(zhí)行完畢，才將輸出映像區(qū)的內容經輸出鎖存器（稱為輸出狀態(tài)刷新）送到輸出端子上驅動外部負載。即：輸出映像存儲器——隨時刷新 輸出鎖存器——每周期刷新一次（刷新后的輸出狀態(tài)一直保持到下一次刷新）同樣，兩次刷新的間隔僅幾十 mS，即使考慮電路的電氣慣性（延遲）時間，仍可認為輸出是及時的。c. 輸入/輸出狀態(tài)表——狀態(tài) RAM 表I/O 映像存儲器的內容，在 CPU 中構成 I/O 狀態(tài)表，其內容是 CPU 處理用戶程序及數據的依據。注意：輸入狀態(tài)表——采樣時刷新 輸出狀態(tài)表——隨時刷新（中間值和最終結果） 輸出端子的接通或開斷——輸出鎖存器決定溫州科技職業(yè)學院畢業(yè)論文（設計）第 16 頁（2） 執(zhí)行用戶程序 執(zhí)行 監(jiān)視a. 監(jiān)控定時器 WDT（WATCH DOG TIMER）——即監(jiān)控定時器 t1正常：執(zhí)行完用戶程序所需的時間應不超過 t1。執(zhí)行程序前，復位 t1，執(zhí)行程序開始 t1 計時，完畢后立即復位 t1，表示程序執(zhí)行正常。 異常：因某些原因，程序進入死循環(huán)，執(zhí)行程序時間超出 t1 值，WDT 發(fā)出警告，程序重新開始執(zhí)行，同時復位 t1。若因偶然因素，則重新執(zhí)行程序將正常，否則，系統(tǒng)自動停止執(zhí)行用戶程序，切斷外部負載，并發(fā)出故障信號等待處理。b. 執(zhí)行用戶程序（3） 執(zhí)行外設命令 每次執(zhí)行完用戶程序，輸出后，就進入服務外設命令的操作，如沒有外設命令，自動循環(huán)掃描。 機械手 機械手簡介mechanical hand 也被稱為自動手，auto hand 能模仿人手和臂的某些動作功能，用以按固定程序抓取、搬運物件或操作工具的自動操作裝置。它可代替人的繁重勞動以實現生產的機械化和自動化，能在有害環(huán)境下操作以保護人身安全，因而廣泛應用于機械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。機械手主要由手部和運動機構組成。手部是用來抓持工件（或工具）的部溫州科技職業(yè)學院畢業(yè)論文（設計）第 17 頁件，根據被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求而有多種結構形式，如夾持型、托持型和吸附型等。運動機構，使手部完成各種轉動（擺動） 、移動或復合運動來實現規(guī)定的動作，改變被抓持物件的位置和姿勢。運動機構的升降、伸縮、旋轉等獨立運動方式，稱為機械手的自由度 。為了抓取空間中任意位置和方位的物體，需有 6 個自由度。自由度是機 械手設計的關 鍵參數。自由 度越多，機械手的靈活性越大，通用性越廣，其結構也越復雜。一般專用機械手有 2～3 個自由度。機械手的種類，按驅動方式可分為液壓式、氣動式、電動式、機械式機械手；按適用范圍可分為專用機械手和通用機械手兩種；按運動軌跡控制方式可分為點位控制和連續(xù)軌跡控制機械手等。機械手通常用作機床或其他機器的附加裝置，如在自動機床或自動生產線上裝卸和傳遞工件，在加工中心中更換刀具等，一般沒有獨立的控制裝置。有些操作裝置需要由人直接操縱，如用于原子能部門操持危險物品的主從式操作手也常稱為機械手。機械手是在機械化、自動化生產過程中發(fā)展起來的一種新型裝置。近年來，隨著電子技術特別是電子計算機的廣泛應用，機器人的研制和生產已成為高技術領域內迅速發(fā)展起來的一門新興技術，它更加促進了機械手的發(fā)展，使得機械手能更好地實現與機械化和自動化的有機結合。機械手雖然目前還不如人手那樣靈活，但它具有能不斷重復工作和勞動、不知疲勞、不怕危險、抓舉重物的力量比人手大等特點，因此，機械手已受到許多部門的重視，并越來越廣泛地得到了應用，例如：(1)機床加工工件的裝卸，特別是在自動化車床、組合機床上使用較為普遍。(2)在裝配作業(yè)中應用廣泛，在電子行業(yè)中它可以用來裝配印制電路板，在機械行業(yè)中它可以用來組裝零部件。(3)可在勞動條件差，單調重復易子疲勞的工作環(huán)境工作，以代替人的勞動。 (4)可在危險場合下工作，如軍工品的裝卸、危險品及有害物的搬運等。溫州科技職業(yè)學院畢業(yè)論文（設計）第 18 頁(5）宇宙及海洋的開發(fā)。(6)軍事工程及生物醫(yī)學方面的研究和試驗。機械手簡述:機械手的形式是多種多樣的，有的較為簡單，有的較為復雜，但基本的組成形式是相同的，一般由執(zhí)行機構、傳動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和輔助裝置組成。1．執(zhí)行機構機械手的執(zhí)行機構，由手、手腕、手臂、支柱組成。手是抓取機構，用來夾緊和松開工件，與人的手指相仿，能完成人手的類似動作。手腕是連接手指與手臂的元件，可以進行上下、左右和回轉動作。簡單的機械手可以沒有手腕。支柱用來支撐手臂，也可以根據需要做成移動。2．傳動系統(tǒng)執(zhí)行機構的動作要由傳動系統(tǒng)來實現。常用機械手傳動系統(tǒng)分機械傳動、液壓傳動、氣壓傳動和電力傳動等幾種形式。機械手控制系統(tǒng)的主要作用是控制機械手按一定的程序、方向、位置、速度進行動作，簡單的機械手一般不設置專用的控制系統(tǒng)，