【正文】 它實質(zhì)上是經(jīng)過一次開發(fā)的工業(yè)控制計算機(jī)。它在很大程度上使的工業(yè)自動化設(shè)計從專業(yè)設(shè)計院走進(jìn)工廠和礦山，變成了普通工程技術(shù)人員甚至普通電氣工人力所能及的工作。 PLC 的由來及發(fā)展1969 年，美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）研制出第一臺可編程序控制器（Programmable Logic Controller，簡稱 PLC） ，在美國通用汽車公司的自動裝配線上使用，取得了巨大的成功。人們很快將其引入可編程控制器，使 PLC 增加了運算、數(shù)據(jù)傳送及處理等功能，成為真正具有計算機(jī)特征的工業(yè)控制裝置。因而人們稱可編程控制器為微機(jī)技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物。更高的運算速度、超小型的體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設(shè)計、模擬量運算、PID 功能及極高的性價比奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。例如，在世界第一臺可編程控制器的誕生地美國，1982 年的統(tǒng)計數(shù)字顯示，大量應(yīng)用可編程控制器的工業(yè)廠家占美國重點工業(yè)行業(yè)廠家總數(shù)的 82%，可編程控制器的應(yīng)用數(shù)量已位于眾多的工業(yè)自控設(shè)備之首。這標(biāo)志著可編程控制器已步入成熟階段。許多可編程控制器的生產(chǎn)廠家已聞名于全世界。從控制規(guī)模上來說，這個時期發(fā)展了大型機(jī)及超小型機(jī)；從控制能力上來說，誕生了各種各樣的特殊功能單元，用于壓力、溫度、轉(zhuǎn)速、位移等各式各樣的控制長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）3場合；從產(chǎn)品的配套能力來說，生產(chǎn)了各種人機(jī)界面單元，通訊單元，使應(yīng)用可編程控制器的工業(yè)控制設(shè)備的配套更加容易。 PLC 的特點及用途 PLC 具有以下幾個主要特點1. 可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)高可靠性是電氣控制設(shè)備非常關(guān)鍵的性能。PLC 的平均無故障時間可高達(dá) 5~10 萬小時以上。、應(yīng)用領(lǐng)域廣到現(xiàn)在為止 PLC 已經(jīng)形成各種規(guī)模、系列化的產(chǎn)品。PLC 所具有的完善的數(shù)據(jù)運算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。，易學(xué)易用PLC 采用和繼電器電路圖接近的梯形圖語言，只用少量的開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實現(xiàn)繼電器電路的功能。當(dāng) PLC 聯(lián)網(wǎng)后，可以在網(wǎng)絡(luò)的任一位置對 PLC 編程。、體積小、價格低PLC 在存儲邏輯代替接線邏輯、采用模塊化的結(jié)構(gòu)，大大地減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計及建設(shè)的周期大大縮短了。由于 PLC 體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。在集成電路技術(shù)和生產(chǎn)廠家越來越多的情況下，PLC 的價格也越來越低。在工業(yè)生產(chǎn)過程中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。PLC 可以用于圓周運動或直線運動的控制。如可驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。如對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。目前已廣泛應(yīng)用于冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合。用戶的 PLC 程序可以用梯形圖語言、指令標(biāo)語言、功能塊圖編寫，梯形圖語言在 PLC 中較為常見，梯形圖語言一般在計算機(jī)屏幕上編輯，使用起來簡單方便。編程語言中還有一個內(nèi)容是指令功能。一條綜合性指令一般就能完成一項專門操作。輸入輸出點數(shù)是 PLC 可以接受的輸入開關(guān)信號和輸出開關(guān)信號的最大數(shù)量，值得注意的是輸入點數(shù)往往的大于輸出點數(shù)的，且二者不能相互替代。存儲容量是存放用戶程序的存儲器的容量。也有的 PLC 直接用所能存放的程序量表示。這些寄存器的多少，直接關(guān)系到程序的編制，該存儲器的容量越大，就可以編制出更復(fù)雜的程序。主要包括：（1）輸入輸出點數(shù)的擴(kuò)展；（2）存儲容量的擴(kuò)展；（3）聯(lián)網(wǎng)功能的擴(kuò)展；（4）可擴(kuò)展的模塊數(shù)；另外，可編程序控制器的可靠性、易操作性及經(jīng)濟(jì)性等功能指示也受用戶的關(guān)注。它可以完成對不同形狀、不規(guī)則工件的抓握。與傳統(tǒng)的機(jī)械手相比，多關(guān)節(jié)機(jī)械手具有動作靈活，運動慣性小、通用性強(qiáng)、能抓取靠近基座的工件，并能繞過機(jī)體和工作機(jī)械之間的障礙物進(jìn)行工作等優(yōu)點?？删幊炭刂破鳎≒LC）的出現(xiàn)使得這類問題得到解決，PLC 控制，具有結(jié)構(gòu)簡單、控制方便、可靠性高、編程簡單、功耗低和改造方便的特點，能夠完成動作要求精度高的工作。本節(jié)講述的是利用機(jī)械手在軸承裝配線上，通過 PLC 控制機(jī)械手的動作，完成取軸承、加蓋及轉(zhuǎn)移工件，最后控制壓蓋機(jī)完成壓蓋的整個過程。長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）7圖 21 機(jī)械手的工作示意圖該機(jī)械手在生產(chǎn)線上的主要任務(wù)是，將軸承從傳送帶 1 轉(zhuǎn)移至傳送帶 2 上，然后將蓋放置于軸承之上，最后經(jīng)壓蓋機(jī)加工，完成軸承裝配的一部分加工。多關(guān)節(jié)機(jī)械手的工作過程如圖 22 所示：長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）8圖 22 多關(guān)節(jié)機(jī)械手簡單工作過程示意圖：使機(jī)械手相對于工作臺向上移動，提高它的高度，以滿足抓取工件的高度要求。：使機(jī)械手抓緊工件，以便完成工件抓起的要求。：使機(jī)械手在不改變高度的情況下，相對于工作臺向左旋轉(zhuǎn)，以便完成工件移動的要求。由于 PLC 的抗干擾能力強(qiáng)，所以能在惡劣的工作環(huán)境中，可靠地完成控制任務(wù)，為了使設(shè)備便于安裝、調(diào)試，以及從經(jīng)濟(jì)角度考慮，設(shè)計出如圖 23 所示的機(jī)械手控制系統(tǒng)的功能框圖。在此系統(tǒng)中僅靠 PLC 主機(jī)是無法完成控制要求的，因此擴(kuò)展了一個 I/O 和兩個模擬量輸入/輸出模塊，以及兩個光電開關(guān)和一個可控電動機(jī)，閥是指氣流只能向一個方向流動而不能反向流動通過的閥，是最簡單的單向型方向閥。單向調(diào)速閥就是單向閥與節(jié)流閥并聯(lián)而成。當(dāng)流體正向流動時，其節(jié)流過程與調(diào)速閥是一樣的，節(jié)流縫隙的大小可通過手柄進(jìn)行調(diào)節(jié)；當(dāng)流體反向流動時，靠流體的壓力把閥芯壓下，下閥芯起單向閥作用，單向閥打開，可實現(xiàn)流體反向自由流動。當(dāng)反向流動時，單向閥打開，不節(jié)流。長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）10控制按鈕傳感器傳送帶 B 電磁閥右旋限位開關(guān)左旋限位開關(guān)下降限位開關(guān)右旋限位開關(guān)光電開關(guān)抓緊電磁閥上升電磁閥下降電磁閥左旋限位開關(guān)松開電磁閥上升限位開關(guān)PLC圖 31 控制系統(tǒng)的硬件框圖 PLC 的選型根據(jù)系統(tǒng)控制要求并從經(jīng)濟(jì)性和可靠性等方面考慮，選擇西門子 S7200 系列PLC 作為此機(jī)械手控制系統(tǒng)的控制主機(jī)。三自由度工業(yè)機(jī)械手 PLC 控制系統(tǒng)長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）11總共有 15個數(shù)字量輸入，8 個數(shù)字量輸出，供需 23 點 I/O 口，根據(jù) I/O 點數(shù)，選用了CPU224 作為主機(jī)。EM223 共 6種模塊，根據(jù)系統(tǒng)的控制要求和資源需求，采用 EM223 模塊中的 4 點輸入/4 出輸出模塊。模擬量輸入/輸出擴(kuò)展模塊EM235 具有 4 路模擬量輸入/1 路模擬量輸出。 PLC 的 I/O 資源配置根據(jù)控制系統(tǒng)的功能要求，對 PLC 進(jìn)行 I/O 及其他資源的分配，具體分配如下。長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）13 傳感器 2高速脈沖輸出上升電磁閥下降電磁閥左旋電磁閥右旋電磁閥抓緊電磁閥松開電磁閥傳送帶 2 繼電器壓蓋機(jī)電磁閥 S7200 CPU224 + EM223 AIW0AIW2AIW4 EM235AIW6AIW8高 速 脈 沖 輸 入急 停 按 鈕手 動 /自 動手 臂 上 升手 臂 下 降手 臂 右 旋手 臂 左 旋手 爪 抓 緊手 爪 松 開自 動 啟 動上 升 限 位 開 關(guān)下 降 限 位 開 關(guān)左 旋 限 位 開 關(guān)右 旋 限 位 開 關(guān)傳