【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 C廠(chǎng)家編寫(xiě)的系統(tǒng)程序，并固化在ROM內(nèi)，用戶(hù)不能更改。系統(tǒng)程序包括三部分：系統(tǒng)管理程序、用戶(hù)指令解釋程序以及標(biāo)準(zhǔn)程序模塊與系統(tǒng)調(diào)用。用戶(hù)存儲(chǔ)器包括用戶(hù)程序存儲(chǔ)器（程序區(qū)）和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（數(shù)據(jù)區(qū)）兩部分。用戶(hù)程序存儲(chǔ)器用來(lái)存放用戶(hù)針對(duì)具體控制任務(wù)用規(guī)定的PLC編程語(yǔ)言編寫(xiě)的各種用戶(hù)程序。用戶(hù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器可以用來(lái)存放用戶(hù)程序中所使用器件的ON/OFF狀態(tài)和數(shù)值、數(shù)等。PLC使用的存儲(chǔ)器類(lèi)型有三種：1）隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）2）只讀存儲(chǔ)器（ROM）3）可電擦除可編程的只讀存儲(chǔ)器（EEPROM）（3）輸入/輸出單元PLC的輸入/輸出信號(hào)類(lèi)型可以是開(kāi)關(guān)量、模擬量和數(shù)字量。輸入/輸出單元包括兩部分：一是與被控設(shè)備相連接的接口電路，另一部分是輸入和輸出的映像寄存器。（4）電源部分PLC一般使用220V的交流電源，內(nèi)部的開(kāi)關(guān)電源為PLC的中央處理器、存儲(chǔ)器等電路提供5V、177。12V、24V等直流電源，使PLC能正常工作。（5） 擴(kuò)展接口 （6） 通信接口（7） 編程器編程器的作用是供用戶(hù)進(jìn)行程序的編制、編輯、調(diào)試和監(jiān)視，分簡(jiǎn)易型和智能型。（8）其他部件 PLC的工作原理PLC的工作方式與運(yùn)行框圖（）。 運(yùn)行框圖繼電器控制系統(tǒng)是“硬連線(xiàn)邏輯系統(tǒng)”，采用的是并行工作方式；而PLC是一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，采用的是串行工作方式。概括而言，PLC是按集中輸入、集中輸出，周期性循環(huán)掃描的方式進(jìn)行工作的。每一次掃描所用的時(shí)間稱(chēng)為掃描周期或工作周期。當(dāng)PLC正常工作時(shí)，它將不斷重復(fù)上圖中的掃描過(guò)程。如果暫不考慮對(duì)遠(yuǎn)程I/O特殊模塊和通信服務(wù)，可將掃描過(guò)程分為如下三個(gè)階段。（1）輸入采樣階段PLC在輸入采樣階段，首先掃描所有輸入端子，并將各輸入狀態(tài)存入相對(duì)應(yīng)的輸入映像寄存器中。此時(shí)，輸入映像寄存器被刷新。接著，進(jìn)入程序執(zhí)行階段，在此階段和輸出刷新階段，輸入映像寄存器與外界隔離，無(wú)論輸入信號(hào)怎樣變化，其內(nèi)容保持不變，直到下一個(gè)掃描周期的輸入采樣階段，才重新寫(xiě)入輸入端的新內(nèi)容。（2）程序執(zhí)行階段根據(jù)PLC梯形圖程序掃描原則，PLC按從左到右、從上到下的順序執(zhí)行用戶(hù)程序。當(dāng)指令中涉及輸入、輸出狀態(tài)時(shí)，PLC就從輸入映像寄存器中“讀入”對(duì)應(yīng)的狀態(tài)，從元件映像寄存器“讀入”對(duì)應(yīng)元件（軟繼電器）的當(dāng)前狀態(tài)。然后，進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果再存入元件映像寄存器中。因此，每一個(gè)元件（不包括輸入繼電器）的狀態(tài)會(huì)隨著程序執(zhí)行過(guò)程而變化的。（3）輸出刷新階段在所有用戶(hù)程序的指令執(zhí)行完畢后,元件映像寄存器中所有輸出繼電器的狀態(tài)(接通/斷開(kāi))在輸出刷新階段轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器中，最后經(jīng)過(guò)輸出端子驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載,實(shí)現(xiàn)控制命令的輸出。 三菱FX2N型PLC對(duì)輸入/輸出的處理原則（1）輸入映像寄存器的數(shù)據(jù)取決于輸入端子板上各輸入點(diǎn)在上一掃描周期的輸入刷新期間的接通和斷開(kāi)狀態(tài)。（2）程序執(zhí)行結(jié)果取決于用戶(hù)所編程序和輸入/輸出映像寄存器的內(nèi)容及其他個(gè)各元件映像寄存器的內(nèi)容。（3）輸出映像寄存器的數(shù)據(jù)取決于輸出指令的執(zhí)行結(jié)果。（4）輸出鎖存器中的數(shù)據(jù)，由上一次輸出刷新期間輸出映像寄存器中的數(shù)據(jù)決定。（5）輸出端子的接通和斷開(kāi)狀態(tài)，由輸出鎖存器決定。 三菱FX2N型PLC的編程語(yǔ)言和程序結(jié)構(gòu) PLC的編程語(yǔ)言PLC提供的編程語(yǔ)言通常有：梯形圖編程語(yǔ)言(LAD)、指令語(yǔ)句表編程語(yǔ)言（STL）、順序功能圖（SFC）和功能塊圖（FBD）。（1）梯形圖編程語(yǔ)言（LAD）梯形圖（Ladder)編程語(yǔ)言（）是從繼電器控制系統(tǒng)原理圖的基礎(chǔ)上演變而來(lái)的。兩者基本思想一致，只是在使用符號(hào)和表達(dá)式上有一定區(qū)別。 梯形圖編程語(yǔ)言梯形圖中一個(gè)關(guān)鍵概念是“能流”（Power Flow），這只是概念上的“能流”。如果有“能流”從左至右流向線(xiàn)圈，則線(xiàn)圈被激勵(lì)。如沒(méi)有“能流”，則線(xiàn)圈未被激勵(lì)。梯形圖語(yǔ)言簡(jiǎn)單明了，易于理解，是所有編程語(yǔ)言的首選。（2）語(yǔ)句表（STL） 指令語(yǔ)句表編程語(yǔ)言語(yǔ)句表(Statements List)類(lèi)似于計(jì)算機(jī)中的助記符語(yǔ)言（），它是用一個(gè)或幾個(gè)容易記憶的字符來(lái)代表PLC的某種操作功能。（3）順序功能圖（SFC）順序功能流程圖(Sequence Function Chart)編程是一種圖形化的編程方法（），亦稱(chēng)功圖。使用它可以對(duì)具有并行發(fā)生、多種選擇等復(fù)雜結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)進(jìn)行編程。許多PLC提供了用于SFC編程的指令。第六章詳述。 順序功能圖（4）功能塊圖（FBD）功能塊圖在西門(mén)子S7200的PLC中專(zhuān)門(mén)提供了功能塊圖（Function Block Diagram)編程語(yǔ)言（），利用FBD可以查看到像普通邏輯門(mén)圖形的邏輯框指令。它沒(méi)有梯形圖編程器中的觸點(diǎn)和線(xiàn)圈，但有與之等價(jià)的指令，這些指令是作為邏輯框指令出現(xiàn)的，程序邏輯由這些邏輯框指令之間的連接決定。 變頻器簡(jiǎn)介變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置，異步電機(jī)的軟起動(dòng)、變頻調(diào)速、提高運(yùn)轉(zhuǎn)精度、改變功率因素、過(guò)流/過(guò)壓/過(guò)載保護(hù)等功能。 變頻器的分類(lèi) 交—交型 變頻器分為 交—直—交型（1）交—交型型變頻器交——交型型變頻器可將工頻交流直接轉(zhuǎn)換成頻率，電壓均可控制的交流，又稱(chēng)直接式變頻器。（2）交—直—交型交—直—交型變頻器則是先把工頻交流電通過(guò)整流變成直流電，然后再把直流電百變換成頻率、電壓均可控制的交流電，又稱(chēng)為間接型變頻器。 變頻器的基本組成 整流器 主電路 中間直流環(huán)節(jié) 逆變器 控制電路組成（1） 變頻器主電路（2） 交直交型變頻器控制電路（） 變頻器控制電路圖 三菱變頻器控制面板隨著節(jié)能的普及和工業(yè)自動(dòng)化的推廣，變頻器的使用越來(lái)越廣，在本設(shè)計(jì)中使用的是三菱簡(jiǎn)易通用型變頻器。 變頻器操作面板 變頻器主要參數(shù)設(shè)定序號(hào)參數(shù)代號(hào)初始值設(shè)置值功能說(shuō)明1P112050上限頻率（Hz）2P200下限頻率（Hz）3P35050電機(jī)額定頻率 4P45050多段速度設(shè)定（高速）5P53030多段速度設(shè)定（中速）6P61010多段速度設(shè)定（低速）7P752加速時(shí)間8P850減速時(shí)間9P79 變頻器參數(shù)設(shè)定03運(yùn)行模式選擇變頻器的參數(shù)設(shè)置方法在此就不著重說(shuō)明，在本設(shè)計(jì)中將要求的是變頻器以30Hz的輸出頻率工作。第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)的硬件部分包括機(jī)械元件、氣動(dòng)元件、PLC輸入\輸出電氣元件。在本設(shè)計(jì)中主要對(duì)三菱FX2N型PLC相關(guān)電氣硬件部分進(jìn)行設(shè)計(jì)及說(shuō)明。 電氣元件名稱(chēng)及功能 輸入電氣元件（1）光電傳感器SB031K位置：位于料庫(kù)下外側(cè)作用：檢測(cè)料庫(kù)中有無(wú)物料物料檢測(cè)傳感器為光電漫反射型傳感器，檢測(cè)到有物料時(shí)推料氣缸將物料推出到存放料臺(tái)，有物料時(shí)為PLC提供一個(gè)輸入信號(hào)。（2）光電傳感器SB031K（）位置：位于存放料臺(tái)下方作用：檢測(cè)存放料臺(tái)上有無(wú)物料漫反射式直流NPN三線(xiàn)常開(kāi)，當(dāng)檢測(cè)到存料臺(tái)上有物料時(shí)為PLC提供一個(gè)輸入信號(hào)。（3）光電傳感器SB031K 光電傳感器SB031K位置：位于入料口中間外側(cè)作用：檢測(cè)入料口有無(wú)物料進(jìn)入漫反射式直流NPN三線(xiàn)常開(kāi)，當(dāng)檢測(cè)到入料口有物料時(shí)為PLC提供一個(gè)輸入信號(hào)。 （4） 光電傳感器WS/WE100N1439位置：位于料槽一與料槽三入口外側(cè)作用：檢測(cè)物料是否經(jīng)過(guò)料槽一、二、三該光電傳感器為分體直射型，當(dāng)檢測(cè)到物料進(jìn)入料槽時(shí)為PLC提供一個(gè)輸入信號(hào)。（5） 磁性傳感器DA73（）位置：位于氣缸兩端作用：用于檢測(cè)氣缸伸出縮回是否達(dá)到限位位置 磁性傳感器DA73點(diǎn)檢測(cè)氣缸達(dá)到限位位子時(shí)為PLC提供一個(gè)輸入信號(hào)。（6）電感傳感器LE41K（） 位置：機(jī)械手旋轉(zhuǎn)支柱下側(cè)旁作用：檢測(cè)機(jī)械手是否在基準(zhǔn)位子機(jī)械手臂左擺或右擺到位后，電感傳感器向PLC提供一個(gè)輸入信號(hào)。（7）電感式傳感器位置：位于料槽一前、皮帶上方作用：檢測(cè)金屬材料當(dāng)金屬物料經(jīng)過(guò)時(shí)，傳感器向PLC提供一個(gè)輸入信號(hào)。（8） 光纖傳感器位置：位于料槽一與料槽二的皮帶傳輸?shù)闹虚g上方作用：用于檢測(cè)非金屬的白色物料當(dāng)光纖傳感器檢測(cè)到白色物料時(shí)為PLC提供一個(gè)輸入信號(hào)。其檢測(cè)距離為3~8mm，檢測(cè)距離可通過(guò)傳感器放大器的電位器調(diào)節(jié)。（9）按鈕（7個(gè)）控制系統(tǒng)的啟動(dòng)（綠色）、停止（紅色）、復(fù)位（黃色）；4個(gè)用于機(jī)械手的手動(dòng)控制。（10）旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)用于控制機(jī)械手自動(dòng)控制與手動(dòng)控制的轉(zhuǎn)換。 輸出電氣元件（1）警示燈在設(shè)備停止時(shí)警示紅燈亮，在設(shè)備運(yùn)行時(shí)警示綠燈，在無(wú)物料或停止時(shí)警示黃燈閃爍（2） 電磁閥通過(guò)PLC控制電磁閥來(lái)控制氣缸的動(dòng)作。（3） 變頻器當(dāng)入料口檢測(cè)到有物料時(shí)PLC向變頻器提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)，變頻器驅(qū)動(dòng)三項(xiàng)異步電動(dòng)機(jī)按設(shè)定頻率轉(zhuǎn)動(dòng)。（4） 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接受PLC的控制脈沖信號(hào)，正反轉(zhuǎn)信號(hào)，使能信號(hào)?？刂茩C(jī)械手手臂的旋轉(zhuǎn)，通過(guò)脈沖個(gè)數(shù)進(jìn)行精確定位。 執(zhí)行電氣元件（1） 推料氣缸（）將工件推到存放料臺(tái)上，由單向電控氣閥控制。（2） 推料一氣缸將金屬物料推入料槽一，由單向電控閥控制。 氣缸實(shí)物圖（3）氣動(dòng)手爪完成工件的抓取動(dòng)作，由雙向電控閥控制，手爪夾緊時(shí)磁性傳感器有信號(hào)輸出，磁性開(kāi)關(guān)指示燈亮。（4）雙導(dǎo)桿氣缸控制機(jī)械手臂伸出、縮回，由雙向電控氣閥控制。（5）單桿氣缸控制氣動(dòng)手爪的提升、下降，由雙向電控氣閥控制。（6）導(dǎo)料氣缸在檢測(cè)到有白色物料時(shí)，將導(dǎo)料塊旋轉(zhuǎn)到相應(yīng)的位置，由雙向電控氣閥控制。（7） 步進(jìn)電機(jī)有步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制，用與實(shí)現(xiàn)機(jī)械手臂的旋轉(zhuǎn)。（8） 皮帶輸送線(xiàn)由三相交流異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，將物料輸送到相應(yīng)的位置。（9）三相異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)傳送帶轉(zhuǎn)動(dòng)，由變頻器控制。 系統(tǒng)氣動(dòng)回路原理圖 氣動(dòng)回路原理圖分析氣動(dòng)回路原理圖由氣源裝置、單桿氣缸、雙桿氣缸、旋轉(zhuǎn)氣缸、單電控二位五通閥、雙電控二位五通閥等組成。當(dāng)電磁閥有處于初始位置（單控電磁閥不得電）時(shí)。送料氣缸、手臂伸縮氣缸、手臂升降氣缸、推料氣缸均處于收縮狀態(tài)，手爪氣缸處于放松狀態(tài)，旋轉(zhuǎn)氣缸處于原位。當(dāng)個(gè)氣缸對(duì)應(yīng)的單控電磁閥得電時(shí)，氣動(dòng)回路換向，在對(duì)應(yīng)得電電控閥的作用下氣缸推出。旋轉(zhuǎn)氣缸電控閥得電時(shí)氣缸旋轉(zhuǎn)，手爪氣缸交換的得電時(shí)，手爪夾緊。 輸入/輸出（I/O）點(diǎn)分配（1） 輸入點(diǎn)分配及說(shuō)明序號(hào)PLC地址名稱(chēng)功能說(shuō)明1X0啟動(dòng)按鈕系統(tǒng)啟動(dòng)2