【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 還有通訊口，用于進(jìn)行通訊。CPU 模塊上還有許多設(shè)定開(kāi)關(guān)，用以對(duì) PLC 作設(shè)定，如設(shè)定起始工作方式、內(nèi)存區(qū)等。I/O 模塊： PLC 的對(duì)外功能，主要是通過(guò)各種 I/O 接口模塊與外界聯(lián)系的，按 I/O 點(diǎn)數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量，I/O 模塊可多可少，但其最大數(shù)受 CPU 所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或機(jī)架槽數(shù)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(hào)狀態(tài)，輸出點(diǎn)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(kāi)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(shí)，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(jī)架：大多數(shù)模塊式 PLC 使用底板或機(jī)架，其作用是：電氣上，實(shí)現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系，使 CPU 能訪問(wèn)底板上的所有模塊，機(jī)械上，實(shí)現(xiàn)各模塊間的連接，使各模塊構(gòu)成一個(gè)整體。PLC 的外部設(shè)備：外部設(shè)備是 PLC 系統(tǒng)不可分割的一部分，它有四大類1. 編程設(shè)備：有簡(jiǎn)易編程器和智能圖形編程器，用于編程、對(duì)系統(tǒng)作一些設(shè)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(kāi)發(fā)應(yīng)用、監(jiān)測(cè)運(yùn)行、檢查維護(hù)不可缺少的器件，但它不直接參與現(xiàn)場(chǎng)控制運(yùn)行。2. 監(jiān)控設(shè)備：有數(shù)據(jù)監(jiān)視器和圖形監(jiān)視器。直接監(jiān)視數(shù)據(jù)或通過(guò)畫(huà)面監(jiān)視數(shù)據(jù)。3. 存儲(chǔ)設(shè)備：有存儲(chǔ)卡、存儲(chǔ)磁帶、軟磁盤或只讀存儲(chǔ)器，用于永久性地存儲(chǔ)用戶數(shù)據(jù)，使用戶程序不丟失，如 EPROM、EEPROM 寫(xiě)入器等。4. 輸入輸出設(shè)備：用于接收信號(hào)或輸出信號(hào)，一般有條碼讀人器，輸入模擬量的電位器，打印機(jī)等。PLC 的通信聯(lián)網(wǎng)：PLC 具有通信聯(lián)網(wǎng)的功能，它使PLC 與 PLC 之間、PLC 與上位計(jì)算機(jī)以及其他智能設(shè)備之間能夠交換信息，形成一個(gè)統(tǒng)一的整體，實(shí)現(xiàn)分散集中控制。現(xiàn)在幾乎所有的 PLC 新產(chǎn)品都有通信聯(lián)網(wǎng)功能，它和計(jì)算機(jī)一樣具有 RS232 接口，通過(guò)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(nèi)交換信息。溫州科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）第 13 頁(yè)當(dāng)然，PLC 之間的通訊網(wǎng)絡(luò)是各廠家專用的，PLC 與計(jì)算機(jī)之間的通訊，一些生產(chǎn)廠家采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)總線，并向標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議靠攏，這將使不同機(jī)型的PLC 之間、PLC 與計(jì)算機(jī)之間可以方便地進(jìn)行通訊與聯(lián)網(wǎng)。了解了 PLC 的基本結(jié)構(gòu)，我們?cè)谫?gòu)買程控器時(shí)就有了一個(gè)基本配置的概念，做到既經(jīng)濟(jì)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(jī)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(duì)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(diǎn)輸入、16 點(diǎn)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(chǎn)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(yùn)轉(zhuǎn)控制方法 通過(guò)儲(chǔ)存的程序周期運(yùn)轉(zhuǎn) I/O 控制方法 批次處理方法（當(dāng)執(zhí)行 END 指令時(shí)） I/O指令可以刷新運(yùn)轉(zhuǎn)處理時(shí)間 基本指令： 應(yīng)用指令： 至幾百微秒 ，指令編程語(yǔ)言 邏輯梯形圖和指令清單 使用步進(jìn)梯形圖能生成 SFC 類型程序程式容量 8000 步內(nèi)置 。 PLC 的工作過(guò)程1. 初始操作（上電處理）PLC 未進(jìn)入正式運(yùn)行前，首先應(yīng)確定自身的完好性。這就是接通電源后的初始操作（見(jiàn)圖） 。通電后，消除各元件的隨機(jī)狀態(tài)，進(jìn)行清零或復(fù)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(nèi)存單元，若解題時(shí)間在 to 以內(nèi)，則自身完好（否則，系統(tǒng)關(guān)閉） ，解題結(jié)束，將監(jiān)控定時(shí)器 to 復(fù)位，才開(kāi)始正式運(yùn)行。2. 運(yùn)行PLC 的工作方式——（順序）周期循環(huán)掃描 掃描——按分時(shí)操作的原理，每一時(shí)刻執(zhí)行一個(gè)操作，順序進(jìn)行，這種分時(shí)操作的過(guò)程稱“CPU 對(duì)程序的掃描”工作特點(diǎn)——集中輸入，集中輸出（小型 PLC）二、PLC 運(yùn)行過(guò)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(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）第 14 頁(yè)報(bào)警，不停機(jī) （2）I/O 操作——聯(lián)系現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)輸入及控制信號(hào)的輸出 （3）執(zhí)行用戶程序——順序循環(huán)掃描 （4）服務(wù)外設(shè) 2. I/O 處理過(guò)程——（教材 P63 Fig36） 輸入采樣 三個(gè)階段 執(zhí)行用戶程序 輸出刷新 工作過(guò)程框圖：I/O 處理過(guò)程： 執(zhí)行用戶程序輸入端子 輸入調(diào)理電路 輸入緩沖器 輸入映像存儲(chǔ)器 輸出映像存儲(chǔ)器 輸出鎖存器 輸出驅(qū)動(dòng)電路 輸出端子生 產(chǎn) 現(xiàn) 場(chǎng)輸 入 信 號(hào) 受 控元 件允 許（ 輸 入 刷 新 ） 允 許（ 輸 出 刷 新 ）合 上 電 源 啟 動(dòng)I/O和 內(nèi) 部 繼 電 器 清零 所 有 定 時(shí) 器 復(fù) 位檢 查 I/O單 元 的 連 接監(jiān) 控 定 時(shí) 器 復(fù) 位 to檢 查 硬 件 和 用 戶程 序 存 儲(chǔ) 器檢 查 合 格 ？否 采 樣 輸 入 信 號(hào)刷 新 輸 入 映 像 存 儲(chǔ) 器監(jiān) 控 定 時(shí) 器 t1復(fù) 位逐 條 執(zhí) 行 用 戶程 序 指 令程 序 結(jié) 束 ？監(jiān) 控 定 時(shí) 器 復(fù) 位 t1服 務(wù) 于 外 設(shè) 命 令錯(cuò) 誤 標(biāo) 志 置 位出 錯(cuò) 燈 點(diǎn) 亮 報(bào) 警故 障 性 質(zhì) ？故障 錯(cuò)誤 PC的掃描周期上電后的初始操作公共操作數(shù)據(jù)輸入執(zhí)行用戶程序服務(wù)外設(shè)命令圖 35 PC的 工 作 過(guò) 程是輸 出 映 像 存 儲(chǔ) 器 的 內(nèi) 容 輸 出至 相 應(yīng) 輸 出 口 數(shù)據(jù)輸出是 否溫州科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）第 15 頁(yè)（1）數(shù)據(jù)輸入/輸出——I/O 狀態(tài)刷新 采樣輸入信號(hào) 送出處理結(jié)果a. 輸入映像存儲(chǔ)器及其刷新——對(duì)應(yīng)于輸入端子狀態(tài)的數(shù)據(jù)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(jīng)過(guò)輸入調(diào)理電路（光電隔離、電平轉(zhuǎn)換、濾波處理等）后進(jìn)入輸入緩沖器等待采樣。沒(méi)有 CPU 的采樣“允許” ，外界的輸入信號(hào)是不能進(jìn)入內(nèi)存的。 當(dāng) CPU 采樣時(shí)，輸入信號(hào)便進(jìn)入輸入映像存儲(chǔ)器——刷新。接著進(jìn)入程序的執(zhí)行階段，直至信號(hào)的輸出。在此期間，輸入映像存儲(chǔ)器將現(xiàn)場(chǎng)與 CPU 隔離，無(wú)論輸入信號(hào)如何變化，輸入映像存儲(chǔ)器中的內(nèi)容保持到下一個(gè)掃描周期的輸入采樣階段，才重新采樣新的信號(hào)，即：輸入映像存儲(chǔ)器每周期刷新一次。 這樣，是否會(huì)影響對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信息的反應(yīng)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(shí)間很短，對(duì)一般的開(kāi)關(guān)量而言，可以認(rèn)為采樣是連續(xù)的。b. 輸出映像存儲(chǔ)器及其刷新——CPU 數(shù)據(jù)處理的中間結(jié)果和最終結(jié)果的存放區(qū)域同理，CPU 不能直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載，處理的結(jié)果存放在輸出映像存儲(chǔ)器中，直至所有程序執(zhí)行完畢，才將輸出映像區(qū)的內(nèi)容經(jīng)輸出鎖存器（稱為輸出狀態(tài)刷新）送到輸出端子上驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。即：輸出映像存儲(chǔ)器——隨時(shí)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(shí)間，仍可認(rèn)為輸出是及時(shí)的。c. 輸入/輸出狀態(tài)表——狀態(tài) RAM 表I/O 映像存儲(chǔ)器的內(nèi)容，在 CPU 中構(gòu)成 I/O 狀態(tài)表，其內(nèi)容是 CPU 處理用戶程序及數(shù)據(jù)的依據(jù)。注意：輸入狀態(tài)表——采樣時(shí)刷新 輸出狀態(tài)表——隨時(shí)刷新（中間值和最終結(jié)果） 輸出端子的接通或開(kāi)斷——輸出鎖存器決定溫州科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）第 16 頁(yè)（2） 執(zhí)行用戶程序 執(zhí)行 監(jiān)視a. 監(jiān)控定時(shí)器 WDT（WATCH DOG TIMER）——即監(jiān)控定時(shí)器 t1正常：執(zhí)行完用戶程序所需的時(shí)間應(yīng)不超過(guò) t1。執(zhí)行程序前，復(fù)位 t1，執(zhí)行程序開(kāi)始 t1 計(jì)時(shí)，完畢后立即復(fù)位 t1，表示程序執(zhí)行正常。 異常：因某些原因，程序進(jìn)入死循環(huán)，執(zhí)行程序時(shí)間超出 t1 值，WDT 發(fā)出警告，程序重新開(kāi)始執(zhí)行，同時(shí)復(fù)位 t1。若因偶然因素，則重新執(zhí)行程序?qū)⒄?，否則，系統(tǒng)自動(dòng)停止執(zhí)行用戶程序，切斷外部負(fù)載，并發(fā)出故障信號(hào)等待處理。b. 執(zhí)行用戶程序（3） 執(zhí)行外設(shè)命令 每次執(zhí)行完用戶程序，輸出后，就進(jìn)入服務(wù)外設(shè)命令的操作，如沒(méi)有外設(shè)命令，自動(dòng)循環(huán)掃描。 機(jī)械手 機(jī)械手簡(jiǎn)介mechanical hand 也被稱為自動(dòng)手，auto hand 能模仿人手和臂的某些動(dòng)作功能，用以按固定程序抓取、搬運(yùn)物件或操作工具的自動(dòng)操作裝置。它可代替人的繁重勞動(dòng)以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化，能在有害環(huán)境下操作以保護(hù)人身安全，因而廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。機(jī)械手主要由手部和運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。手部是用來(lái)抓持工件（或工具）的部溫州科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）第 17 頁(yè)件，根據(jù)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(jié)構(gòu)形式，如夾持型、托持型和吸附型等。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使手部完成各種轉(zhuǎn)動(dòng)（擺動(dòng)） 、移動(dòng)或復(fù)合運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動(dòng)作，改變被抓持物件的位置和姿勢(shì)。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)等獨(dú)立運(yùn)動(dòng)方式，稱為機(jī)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(gè)自由度。自由度是機(jī) 械手設(shè)計(jì)的關(guān) 鍵參數(shù)。自由 度越多，機(jī)械手的靈活性越大，通用性越廣，其結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜。一般專用機(jī)械手有 2～3 個(gè)自由度。機(jī)械手的種類，按驅(qū)動(dòng)方式可分為液壓式、氣動(dòng)式、電動(dòng)式、機(jī)械式機(jī)械手；按適用范圍可分為專用機(jī)械手和通用機(jī)械手兩種；按運(yùn)動(dòng)軌跡控制方式可分為點(diǎn)位控制和連續(xù)軌跡控制機(jī)械手等。機(jī)械手通常用作機(jī)床或其他機(jī)器的附加裝置，如在自動(dòng)機(jī)床或自動(dòng)生產(chǎn)線上裝卸和傳遞工件，在加工中心中更換刀具等，一般沒(méi)有獨(dú)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(xiǎn)物品的主從式操作手也常稱為機(jī)械手。機(jī)械手是在機(jī)械化、自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)展起來(lái)的一種新型裝置。近年來(lái)，隨著電子技術(shù)特別是電子計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，機(jī)器人的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)迅速發(fā)展起來(lái)的一門新興技術(shù)，它更加促進(jìn)了機(jī)械手的發(fā)展，使得機(jī)械手能更好地實(shí)現(xiàn)與機(jī)械化和自動(dòng)化的有機(jī)結(jié)合。機(jī)械手雖然目前還不如人手那樣靈活，但它具有能不斷重復(fù)工作和勞動(dòng)、不知疲勞、不怕危險(xiǎn)、抓舉重物的力量比人手大等特點(diǎn)，因此，機(jī)械手已受到許多部門的重視，并越來(lái)越廣泛地得到了應(yīng)用，例如：(1)機(jī)床加工工件的裝卸，特別是在自動(dòng)化車床、組合機(jī)床上使用較為普遍。(2)在裝配作業(yè)中應(yīng)用廣泛，在電子行業(yè)中它可以用來(lái)裝配印制電路板，在機(jī)械行業(yè)中它可以用來(lái)組裝零部件。(3)可在勞動(dòng)條件差，單調(diào)重復(fù)易子疲勞的工作環(huán)境工作，以代替人的勞動(dòng)。 (4)可在危險(xiǎn)場(chǎng)合下工作，如軍工品的裝卸、危險(xiǎn)品及有害物的搬運(yùn)等。溫州科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）第 18 頁(yè)(5）宇宙及海洋的開(kāi)發(fā)。(6)軍事工程及生物醫(yī)學(xué)方面的研究和試驗(yàn)。機(jī)械手簡(jiǎn)述:機(jī)械手的形式是多種多樣的，有的較為簡(jiǎn)單，有的較為復(fù)雜，但基本的組成形式是相同的，一般由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和輔助裝置組成。1．執(zhí)行機(jī)構(gòu)機(jī)械手的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，由手、手腕、手臂、支柱組成。手是抓取機(jī)構(gòu)，用來(lái)夾緊和松開(kāi)工件，與人的手指相仿，能完成人手的類似動(dòng)作。手腕是連接手指與手臂的元件，可以進(jìn)行上下、左右和回轉(zhuǎn)動(dòng)作。簡(jiǎn)單的機(jī)械手可以沒(méi)有手腕。支柱用來(lái)支撐手臂，也可以根據(jù)需要做成移動(dòng)。2．傳動(dòng)系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作要由傳動(dòng)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。常用機(jī)械手傳動(dòng)系統(tǒng)分機(jī)械傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)、氣壓傳動(dòng)和電力傳動(dòng)等幾種形式。機(jī)械手控制系統(tǒng)的主要作用是控制機(jī)械手按一定的程序、方向、位置、速度進(jìn)行動(dòng)作，簡(jiǎn)單的機(jī)械手一般不設(shè)置專用的控制系統(tǒng)，