【文章內(nèi)容簡介】 2 章 PLC 的介紹與選擇 對于機械手的控制系統(tǒng)可以采用多種方式，如繼電器控制、單片機控制、 PLC 控制等。但由于 PLC 可編程控制器 操作靈活性強和穩(wěn)定性較好 ，所以，我們 選擇 PLC 控制。 PLC 的特點 可編程控制器是在計算機技術(shù)、通信技術(shù)和繼電器控制技術(shù)的發(fā)展基礎(chǔ)上開發(fā)起來的，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制的各個領(lǐng)域。它以微處理器為核心，用編寫的程序進行邏輯控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等，并通過數(shù)字量和模擬量的輸入 /輸出來 控制機械設(shè)備或生產(chǎn)過程。 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)部電路之間電氣上隔離 ； （ 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； （ 3） 各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾 ； （ 4） 采用性能優(yōu)良的開關(guān)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(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三 CPU 構(gòu)成表決系統(tǒng) ,使可靠性更進一步提高。 豐富的 I/O 接口模塊 PLC 針對不同的工業(yè)現(xiàn)場信號，如：交流或直流 、 開關(guān)量或模擬量 、 電壓或電流 、 脈沖或電位 、 強電或弱電等。有相應(yīng)的 I/O 模塊與工業(yè)現(xiàn)場的器件或設(shè)備，如：按鈕 、 行程開關(guān) 、 接近開關(guān) 、 傳感器及變送器 、 電磁線圈 、 控制閥等直接連接。 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，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(shù)人員所理解和掌握 。 安裝簡單，維修方便 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(shè)備與 PLC 相應(yīng)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 。 總之，可編程控制器是一臺計算機，它是專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計制造的計算機。它 5 具有豐富的輸入 /輸出接口，并且具有較強的驅(qū)動能力。但可編程控制器產(chǎn)品并不針對某一具體工業(yè)應(yīng)用，在實際應(yīng)用時，其 硬件需根據(jù)實際需要進行選用配置，其軟件需根據(jù)控制要求進行設(shè)計編制。 PLC 的選型 對于 PLC 的選擇，我們必須考慮多方面的因素。例如輸入、輸出的最多點數(shù)，掃描速度，內(nèi)存容量，指令條數(shù)， 功能模塊等。同時還要考慮其經(jīng)濟實用性以及工作環(huán)境對其的影響。 1. 常用 PLC 介紹 PLC 發(fā)展這么多年，技術(shù)成熟，各種型號的也很多，各個廠家生產(chǎn)的也有一定區(qū)別，各個重點發(fā)展方向也不同，所以我們必須根據(jù)自己設(shè)計需要，考慮如何選擇。 西門子的中國業(yè)務(wù)是其亞太地區(qū)業(yè)務(wù)的主要支柱，活躍在中國的信息與通訊、自動化與控制、電力、交 通、醫(yī)療、照明以及家用電器等各個行業(yè)中，其核心業(yè)務(wù)領(lǐng)域是基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和工業(yè)解決方案。 歐姆龍 S7200 系列 PLC 突出的特點：可靠性高、操作簡便；豐富的內(nèi)置集成功能；強勁通訊能力；豐富的擴展模塊；簡單、易用的 Micro/WIN 編程軟件。 OMRON 的可編程序控制器更加小型化。 SYSMAC CPM1A 的大小僅相當于一個 PC卡 (對于 10 點的機型來說 )，從而使安裝體積大幅度減小，同時也進一步節(jié)省了控制柜的空間。它不僅具備了以往小型 PLC 所具備的功能，而且還可連接可編程序終端，為生產(chǎn)現(xiàn)場創(chuàng)造了新的環(huán)境。編程環(huán)境與 CQM1 及 SYSMAC A 等機種相同。由于原有 SYSMAC支持軟件及編程器都可繼續(xù)使用，故而系統(tǒng)的擴展及維護都可簡單進行。 三菱 FX 系列可編程控制器是當今國內(nèi)外最新，最具特色、最具代表性的微型 PLC。在 FX 中，除基本的指令表編程方式外，還可以采用梯形土編程及對應(yīng)機械動作流程進行順序設(shè)計的 SFC 順序功能圖編程，而且這些程序可互相轉(zhuǎn)換。在 FX 系列 PLC 中設(shè)置了高數(shù)計數(shù)器，對來自特定的輸入繼電器的高頻脈沖進行中斷處理，擴大了 PLC 的應(yīng)用領(lǐng)域。其 FX2N PLC 還可以采用作為擴展設(shè)備的硬件計數(shù)器，可獲取最高 50kHz 的高速脈沖。 2. 確定型號 FX1N－ 60MR 綜上，對于被控對象，采用 PLC 系統(tǒng)與采用其它形式的控制系統(tǒng)相比較，力求具有較好的性價比，使用和維修方便；選用的 PLC 主機和配置、控制功能等必須能滿足被控對象的各種控制要求；選用的 PLC 主機及配置必須是功能較強的新一代 PLC 機型，一般最好不要選用舊機型（若采用三菱公司的 PLC，則選 FX 系列，不選 F1 系列）。同時還應(yīng)當考慮將來工藝的變化和擴展，在滿足確定的要求外，留有一定的余量；確保整個控制系統(tǒng)可靠。還要考慮大家對產(chǎn)品的熟悉程度，以及編程指令的易懂性。在此，我選 用三菱FX1N 來做控制核心。 FX 系列 PLC 是由三菱公司近年來推出的高性能小型可編程控制器， 6 以逐步替代三菱公司原 F、 F F2 系列 PLC 產(chǎn)品。其中 FX2 是近年推出的產(chǎn)品， FX0 是在 FX2 之后推出的超小型 PLC，近幾年來又連續(xù)推出了將眾多功能凝集在超小型機殼內(nèi)的 FX0S、 FX1S、 FX0N、 FX1N、 FX2N、 FX2NC 等系列 PLC，具有較高的性能價格比，應(yīng)用廣泛。它們采用整體式和模塊式相結(jié)合的疊裝式結(jié)構(gòu) 。 FX1N 所具有優(yōu)越性能 CPU 處理速度達到了 。內(nèi)置了高達 64K 步的 大容量 RAM 存儲器。大幅增加了內(nèi)部軟元件的數(shù)量。強化了指令的功能，提供了多達 209 條應(yīng)用指令，包括像與三菱變頻器通訊的指令， CRC 計算指令，產(chǎn)生隨機數(shù)指令等等。 晶體管輸出型的基本單元內(nèi)置了 3 軸獨立最高 100kHz 的定位功能，并且增加了新的定位指令：帶 DOG 搜索的原點回歸（ DSZR），中斷單速定位（ DVIT）和表格設(shè)定定位（ TBL），從而使得定位控制功能更加強大，使用更為方便。內(nèi)置 6 點同時 100kHz 的高速計數(shù)功能，雙相計數(shù)時可以進行 4 倍頻計數(shù)。 三菱 FX 系列的結(jié)構(gòu)功能 可編程控制器是一種工業(yè)控制微 型計算機，它的 結(jié)構(gòu)原理與微型計算機相似。硬件構(gòu)成有微處理器、存儲器和各種輸入、輸出接口。系統(tǒng)程序和接口器件又與微機不同，這使它的操作使用方法、編程語言、工作方式等與微型機有所不同。 PLC 是用微處理器實現(xiàn)繼電器、定時器和計數(shù)器以及 A/D、 D/A 模擬轉(zhuǎn)換器件的組合體的功能，采用軟件編程進行它們之間的聯(lián)系。 本設(shè)計采用 FX 系列 PLC 作為控制核心，所以現(xiàn)在就以它來講述 PLC 的應(yīng)用知識、操作技能。 FX 系列 PLC 硬件組成與其它類型