【文章內(nèi)容簡介】 是通過各種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(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：有簡易編程器和智能圖形編程器，用于編程、對系統(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開發(fā)應(yīng)用、監(jiān)測運(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)或通過畫面監(jiān)視數(shù)據(jù)。3. 存儲設(shè)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(shù)據(jù)，使用戶程序不丟失，如EPROM、EEPROM寫入器等。4. 輸入輸出設(shè)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(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與上位計算機(jī)以及其他智能設(shè)備之間能夠交換信息，形成一個統(tǒng)一的整體，實(shí)現(xiàn)分散集中控制?，F(xiàn)在幾乎所有的PLC新產(chǎn)品都有通信聯(lián)網(wǎng)功能，它和計算機(jī)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(nèi)交換信息。當(dāng)然，PLC之間的通訊網(wǎng)絡(luò)是各廠家專用的，PLC與計算機(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)，我們在購買程控器時就有了一個基本配置的概念，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 通過儲存的程序周期運(yùn)轉(zhuǎn)I/O控制方法 批次處理方法（當(dāng)執(zhí)行END指令時） I/O指令可以刷新運(yùn)轉(zhuǎn)處理時間 基本指令：： ，指令編程語言 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的工作過程（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)控定時器to復(fù)位，才開始正式運(yùn)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(jìn)行，這種分時操作的過程稱“CPU對程序的掃描”工作特點(diǎn)——集中輸入，集中輸出（小型PLC） PLC運(yùn)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，只報警，不停機(jī) （2）I/O操作——聯(lián)系現(xiàn)場的數(shù)據(jù)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(wù)外設(shè)2. I/O處理過程——（教材P4） 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工作過程框圖I/O處理過程，： I/O處理過程圖（1）數(shù)據(jù)輸入/輸出——I/O狀態(tài)刷新 采樣輸入信號 送出處理結(jié)果輸入映像存儲器及其刷新——對應(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。沒有CPU的采樣“允許” ，外界的輸入信號是不能進(jìn)入內(nèi)存的。當(dāng)CPU采樣時，輸入信號便進(jìn)入輸入映像存儲器——刷新。接著進(jìn)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(xiàn)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(nèi)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。（2） 輸出映像存儲器及其刷新——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)動負(fù)載，處理的結(jié)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(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)動外部負(fù)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(rèn)為輸出是及時的。（3） 輸入/輸出狀態(tài)表——狀態(tài)RAM表I/O映像存儲器的內(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——采樣時刷新 輸出狀態(tài)表——隨時刷新（中間值和最終結(jié)果） 輸出端子的接通或開斷——輸出鎖存器決定2. 執(zhí)行用戶程序 執(zhí)行 監(jiān)視（1） 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(yīng)不超過t1。執(zhí)行程序前，復(fù)位t1，執(zhí)行程序開始t1計時，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)行程序時間超出t1值，WDT發(fā)出警告，程序重新開始執(zhí)行，同時復(fù)位t1。若因偶然因素，則重新執(zhí)行程序?qū)⒄?，否則，系統(tǒng)自動停止執(zhí)行用戶程序，切斷外部負(fù)載，并發(fā)出故障信號等待處理。（2） 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，如沒有外設(shè)命令，自動循環(huán)掃描。 機(jī)械手 機(jī)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(yùn)物件或操作工具的自動操作裝置。在工業(yè)生產(chǎn)和其他領(lǐng)域內(nèi)，由于工作的需要，人們經(jīng)常受到高溫、腐蝕及有毒氣體等因素的危害，增加了工人的勞動強(qiáng)度，甚至于危及生命。自從機(jī)械手問世以來，相應(yīng)的各種難題迎刃而解。它可代替人的繁重勞動以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動化，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)動機(jī)構(gòu)組成。手部是用來抓持工件（或工具）的部件，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)動機(jī)構(gòu)，使手部完成各種轉(zhuǎn)動（擺動）、移動或復(fù)合運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動作，改變被抓持物件的位置和姿勢。運(yùn)動機(jī)構(gòu)的升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)等獨(dú)立運(yùn)動方式，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個自由度。自由度是機(jī)械手設(shè)計的關(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個自由度。機(jī)械手的種類，按驅(qū)動方式可分為液壓式、氣動式、電動式、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，如在自動機(jī)床或自動生產(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、自動化生產(chǎn)過程中發(fā)展起來的一種新型裝置。近年來，隨著電子技術(shù)特別是電子計算機(jī)的廣泛應(yīng)用，機(jī)器人的研制和生產(chǎn)已