【正文】 執(zhí)行完用戶(hù)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。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。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。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(hù)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。 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。接著進(jìn)入程序的執(zhí)行階段，直至信號(hào)的輸出。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。I/O 處理過(guò)程： 執(zhí)行用戶(hù)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(hù)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(hù)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(hù)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(xiàn)端子打交道的。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(lèi)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(hù)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(hù)程序 輸出刷新 2. 運(yùn)行通電后，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(xiàn)） 。 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。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。了解了 PLC 的基本結(jié)構(gòu)，我們?cè)谫?gòu)買(mǎi)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。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(xiàn)、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。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。直接監(jiān)視數(shù)據(jù)或通過(guò)畫(huà)面監(jiān)視數(shù)據(jù)。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。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(fǎng)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。同時(shí)，有的還為輸入電路提供 24V 的工作電源。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)。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。箱體式 PLC 的主箱體也有這些顯示。CPU 模塊的外部表現(xiàn)就是它的工作狀態(tài)的種種顯示、種種接口及設(shè)定或控制開(kāi)關(guān)。CPU 的寄存器參與運(yùn)算，并存儲(chǔ)運(yùn)算的中間結(jié)果，它也是在控制器指揮下工作。但工作節(jié)奏由震蕩信號(hào)控制。內(nèi)存主要用于存儲(chǔ)程序及數(shù)據(jù)，是 PLC 不可缺少的組成單元。與通用計(jì)算機(jī)一樣，主要由運(yùn)算器、控制器、寄存器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線(xiàn)構(gòu)成，還有外圍芯片、總線(xiàn)接口及有關(guān)電路。 功能存儲(chǔ)器（數(shù)據(jù)區(qū)）——存放用戶(hù)數(shù)據(jù)PC 的用戶(hù)存儲(chǔ)器通常以字（16 位/字）為單位來(lái)表示存儲(chǔ)容量。 PLC 硬件結(jié)構(gòu)圖CPU 功能：（1）用掃描方式（后面介紹）接收現(xiàn)場(chǎng)輸入裝置的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入輸入映象寄存器或數(shù)據(jù)寄存器；（2）接收并存儲(chǔ)從編程器輸入的用戶(hù)程序和數(shù)據(jù)；（3）診斷電源和 PC 內(nèi)部電路的工作狀態(tài)及編程過(guò)程中的語(yǔ)法錯(cuò)誤；（4）在 PC 進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)后：a） 執(zhí)行用戶(hù)程序——產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)（從用戶(hù)程序存儲(chǔ)器中逐條讀取指令，經(jīng)命令解釋后，按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，去啟閉有關(guān)的控制電路）b） 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理——分時(shí)、分渠道地執(zhí)行數(shù)據(jù)存取、傳送、組合、比較、變換等動(dòng)作，完成用戶(hù)程序中規(guī)定的邏輯或算術(shù)運(yùn)算任務(wù)輸出部件外設(shè)I/O接口 存儲(chǔ)器 EPROM 微處理器 運(yùn)算器 控制器電源 輸入部件I/O擴(kuò)展接口 I/O擴(kuò)展單元 受控元件輸入信號(hào)外部設(shè)備溫州科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）第 11 頁(yè)c） 更新輸出狀態(tài)——輸出實(shí)施控制（根據(jù)運(yùn)算結(jié)果，更新有關(guān)標(biāo)志位的狀態(tài)和輸出映象寄存器的內(nèi)容，再由輸入映象寄存器或數(shù)據(jù)寄存器的內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)輸出控制、制表、打印、數(shù)據(jù)通訊等）存儲(chǔ)器： 系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器——存放系統(tǒng)工作程序（監(jiān)控程序） 、模塊化應(yīng)用功能子程序、命令 解釋、功能子程序的調(diào)用管理程序和系統(tǒng)參數(shù) *不能由用戶(hù)直接存取 用戶(hù)存儲(chǔ)器 用戶(hù)程序存儲(chǔ)器——存放用戶(hù)程序。CPU 的構(gòu)成 ：PLC 中的 CPU 是 PLC 的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每臺(tái)PLC 至少有一個(gè) CPU，它按 PLC 的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶(hù)程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場(chǎng)輸入裝置送來(lái)的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時(shí)，診斷電源和 PLC 內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過(guò)程中的語(yǔ)法錯(cuò)誤等。對(duì)模塊式 PLC，有 CPU 模塊、I/O 模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架。一般講，PLC 分為箱體式和模塊式兩種。用戶(hù)程序由用戶(hù)按控制要求設(shè)計(jì)。PLC 具有通用性強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。它采用可編程序的存貯器，用來(lái)在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。實(shí)際工作中碰到的一些用戶(hù)原來(lái)采用嵌入式控制器，現(xiàn)在正逐步用通用 PLC 或定制 PLC 取代嵌入式控制器PLC 是在傳統(tǒng)的順序控制器的基礎(chǔ)上引入了微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通訊技術(shù)而形成的一代新型工業(yè)控制裝置，目的是用來(lái)取代繼電器、執(zhí)行邏輯、記時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控制功能，建立柔性的程控系統(tǒng)。隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和基礎(chǔ)自動(dòng)化水平的不斷提高，今后一段時(shí)期內(nèi) PLC 在我國(guó)仍將保持高速增長(zhǎng)勢(shì)頭。PLC 由于采用通用監(jiān)控軟件，在設(shè)計(jì)企業(yè)的管理信息系統(tǒng)方面，要容易一些。一個(gè) PLC 的控制器，可以接收幾千個(gè) I/O 點(diǎn)（最多可達(dá)8000 多個(gè) I/O） ?！　∠嗤?I/O 點(diǎn)數(shù)的系統(tǒng)，用 PLC 比用 DCS，其成本要低一些（大約能省40%左右） 。大型 PLC 使用另外一個(gè) CPU 來(lái)完成模擬量的運(yùn)算。PLC 用梯形圖編程，在解算邏輯方面，表現(xiàn)出快速的優(yōu)點(diǎn)，在微秒量級(jí)，解算 1K 邏輯程序不到 1 毫秒。PLC 每完成一次循環(huán)操作所需的時(shí)間稱(chēng)為一個(gè)掃描周期。運(yùn)行時(shí)按存儲(chǔ)程序的內(nèi)容逐條執(zhí)行，以完成工藝流程要求的操作。它以存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和運(yùn)算等操作的指令；并通過(guò)數(shù)字輸入和輸出操作，來(lái)控制各類(lèi)機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。今天的 PLC 不再局限于邏輯控制，在運(yùn)動(dòng)控制、過(guò)程控制等領(lǐng)域也發(fā)揮著十分重要的作用。同時(shí)，PLC 的功能也不斷完善。與個(gè)人計(jì)算機(jī)的 PC 相區(qū)別，用 PLC 表示。提供較為直觀(guān)、清晰、準(zhǔn)確的機(jī)械手運(yùn)行狀態(tài)，為維修和故障診斷提供多方面的可能性，充分提高系統(tǒng)的工作效率。利用組態(tài)軟件 MCGS 設(shè)計(jì)出人機(jī)界面，進(jìn)行設(shè)備和數(shù)據(jù)對(duì)象的連接，實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫(huà)連接，實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的監(jiān)控。溫州科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）第 7 頁(yè) 課題研究的內(nèi)容本課題主要研究的是基于 PLC 的機(jī)械手模型控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，包括硬件的設(shè)計(jì)和軟件的設(shè)計(jì)。國(guó)內(nèi)方面：目前在一些機(jī)種方面，如噴涂機(jī)械手、弧焊機(jī)械手、點(diǎn)焊機(jī)械手、搬運(yùn)機(jī)械手、裝配機(jī)械手、特種機(jī)械手（水下、爬壁、管道、遙控等機(jī)械手）基本掌握了機(jī)械手操作機(jī)的設(shè)計(jì)制造技術(shù)，解決了控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和配置，軟件的設(shè)計(jì)和編制等關(guān)鍵技術(shù)，還掌握了自動(dòng)化噴漆線(xiàn)、弧焊自動(dòng)線(xiàn)及其周邊配套設(shè)備的全套自動(dòng)通信、協(xié)調(diào)控制技術(shù)；在基礎(chǔ)元件方面，諧波減速器、機(jī)械手焊接電源、焊縫自動(dòng)跟蹤裝置也有了突破。國(guó)外方面：近幾年國(guó)外工業(yè)機(jī)械手領(lǐng)域有如下幾個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。目前機(jī)械手技術(shù)有了新的發(fā)展：出現(xiàn)了仿人型機(jī)械手、微型機(jī)械手和微操作系統(tǒng)（如細(xì)小工業(yè)管道機(jī)械手移動(dòng)探測(cè)系統(tǒng)、微型飛行器等） 、機(jī)械手化機(jī)器、智能機(jī)械手（不僅可以進(jìn)行事先設(shè)定的動(dòng)作，還可按照工作狀況相應(yīng)地進(jìn)行動(dòng)作，如回避障礙物的移動(dòng)，作業(yè)順序的規(guī)劃，有效的動(dòng)態(tài)學(xué)習(xí)等） ?，F(xiàn)在，第三代機(jī)械手正在第一、第二代機(jī)械手的基礎(chǔ)上蓬勃發(fā)展起來(lái)，它是能感知外界環(huán)境與對(duì)象物，并具有對(duì)復(fù)雜信息進(jìn)行準(zhǔn)確處理，對(duì)自己行為做出自主決策能力的智能化機(jī)械手。第二代機(jī)械手具有感覺(jué)器官，仍然以程序控制為基礎(chǔ)，但可以根據(jù)外界環(huán)境信息對(duì)控制程序進(jìn)行校正。目前，正式投入使用的絕大部分機(jī)械手屬于第一代機(jī)械手，即程序控制機(jī)械手。本設(shè)計(jì)通過(guò) MCGS 組態(tài)軟件對(duì)機(jī)械手進(jìn)行監(jiān)控，將機(jī)械手的動(dòng)作過(guò)程進(jìn)行了動(dòng)畫(huà)顯示，使機(jī)械手的動(dòng)作過(guò)程更加形象化。通過(guò)此次設(shè)計(jì)可以更進(jìn)一步學(xué)習(xí) PLC的相關(guān)知識(shí)，了解世界先進(jìn)水平，盡可能多的應(yīng)用于實(shí)踐。我國(guó)自動(dòng)化水平本身比較低，因此用 PLC 來(lái)控制的機(jī)械手還比較少。由于自動(dòng)化可以節(jié)省大量的人力、物力等，而 PLC 也具有其他控制方式所不具有的特殊優(yōu)越性，如通用性好、實(shí)用性強(qiáng)、硬件配套齊全、編程方法簡(jiǎn)單易學(xué)，因此工業(yè)領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用 PLC?？删幊绦蚩刂破?PLC )是專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的實(shí)時(shí)工業(yè)控制裝置?？傊?，機(jī)械手是提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，改善勞動(dòng)條件，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度和實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的一個(gè)重要手段。機(jī)械手廣泛地應(yīng)用與鍛壓、沖壓、鍛造、焊接、裝配、機(jī)加、噴漆、熱處理等各個(gè)行業(yè)。限位開(kāi)關(guān) 溫州科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）第 III 頁(yè)目　　錄第一章 前言