【正文】 成品必須包括的部分, PLC 廠家提供, 由 用于控制 PLC 本身的運(yùn)行, 系統(tǒng)程序固化在 EPROM 中. 用戶程序是由用戶根據(jù)控制需要而編寫的程序. 硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成了一個(gè)完整的 PLC 系統(tǒng),他們是相輔相成,缺一不可的.PLC 的特點(diǎn) 可編程序控制器是一種以微機(jī)處理器為核心的工業(yè)通用自動(dòng)控制裝置,其實(shí)質(zhì)是一種 ,它們的控制形式大都采用可編程序 控制器控制,特別是在智能化要求程度高容量大的現(xiàn)代化工業(yè)機(jī)械手系統(tǒng)中應(yīng)用更為普 PLC 具有以下優(yōu)點(diǎn): 1,靈活,通用 在繼電器控制系統(tǒng)中,使用的控制器件是大量的繼電器,整個(gè)系統(tǒng)是根據(jù)設(shè)計(jì)好的電 器控制圖,由人工布線,焊接,固定等手段組裝完成的, 上的稍許變化, 需要改變電器控制系統(tǒng)的話, 那么原先的整個(gè)電器控制系統(tǒng)將被全部拆除, 而重新進(jìn)行布線,焊接,固定等工作,浪費(fèi)了大量的人力, 是通過存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的程序?qū)崿F(xiàn)控制功能的,如果控制功能需要改變的話,只需要修改 程序以及改動(dòng)極少量的接線即可. 而且, 同一臺(tái)可編程控制器還可以用于不同的控制對(duì)象, 只要改變軟件就可以實(shí)現(xiàn)不同的控制要求,因此具有很大的靈活性,通用性. 2,可靠性高,抗干擾能力強(qiáng) 對(duì)于機(jī)械手系統(tǒng)來說,可靠性,抗干擾能力是非常重要的指標(biāo),如何能在各種工作環(huán) 境和條件(如電磁干擾,低溫潮濕,灰塵超高溫等)下,平穩(wěn)可靠的工作,將故障率降至最 低, PLC 采用了集成度很高的微電子器件, 大量的開關(guān)動(dòng)作由無觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路來完成,其可靠性程度是使用機(jī)械觸點(diǎn)的繼電器所 PLC 能在惡劣的工業(yè)環(huán)境可靠的工作,在其設(shè)計(jì)和制造過程中采取 了一系列硬件和軟件方面的抗干擾措施,使其可以適應(yīng)惡劣的工業(yè)應(yīng)用環(huán)境. 3,操作方便,維修容易 PLC 采用電氣操作人員熟悉的梯形圖和功能助記符編程,使用戶十分方便的讀懂程序 和編寫, 十分清晰直觀,只要寫好操作說明書,操作人員經(jīng)短期的學(xué)習(xí)就可以使用. 4,功能強(qiáng) 現(xiàn)代 PLC 不僅具有條件控制,計(jì)時(shí),計(jì)數(shù)和步進(jìn)等控制功能,而且還能完成 A/D, D/A 轉(zhuǎn)換,它既可控制開關(guān) 量,又可控制模擬量。既可控制簡(jiǎn)單系統(tǒng), 又可控制復(fù)雜系統(tǒng)。 2) 數(shù)據(jù)采集,存儲(chǔ)與處理功能。 4) 輸入,輸出接口調(diào)理功能。 6) 編程,調(diào)試功能. PLC 的重量,體積,功耗和硬件價(jià)格一直在降低,雖然軟件價(jià)格占的比重有所增加, ,采用 PLC 還可以大大縮短設(shè)計(jì),編程和 投產(chǎn)周期, 產(chǎn)品面臨現(xiàn)場(chǎng)總線的發(fā)展,將再次革新,滿足工業(yè) 與民用控制的更高需求[11].PLC 的經(jīng)濟(jì)分析 綜上所述,在各種環(huán)境中,使用 PLC 控制機(jī)構(gòu)設(shè)備,生產(chǎn)流水線和生產(chǎn)過程的自動(dòng)化 控制將越來越廣泛. 對(duì) PLC 的經(jīng)濟(jì)分析,應(yīng)從以下幾方面考慮: 1,從影響成本的各個(gè)因素綜合考慮 對(duì)目前生產(chǎn)設(shè)備控制裝置來說,有三種類型:① 繼電器控制。 ③ PLC PLC 品牌的一個(gè)因素,而可靠性是選擇控制裝置時(shí)需要考慮 的又一個(gè)重要因素. 2,從設(shè)計(jì),生產(chǎn)周期長(zhǎng)短考慮 7 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 不論是對(duì)舊設(shè)備進(jìn)行改造,生產(chǎn),設(shè)計(jì)周期 越短越好,甚至希望邊設(shè)計(jì),邊安裝,邊調(diào)試和邊生產(chǎn),特別是產(chǎn)品更新?lián)Q代,生產(chǎn)工藝 改造,不需改動(dòng)現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備及其外部接線,就能馬上組織生產(chǎn),這不僅節(jié)約了勞動(dòng)力, , 求得以實(shí)現(xiàn),繼電器或半導(dǎo)體都不能滿足,而 PLC PLC 不必改動(dòng)外部設(shè)備接線, ,可以達(dá)到事半功倍 的效果. 據(jù)調(diào)查,目前我國(guó) 70%的機(jī)械生產(chǎn)設(shè)備,都是采用繼電器進(jìn)行控制的,除了可靠性差 外,圖面的工作量 很大, PLC 控制可以大大縮短設(shè)計(jì)周期,甚至有些文件資 ,或修改程序使得梯 ,重 新編寫程序并把它存儲(chǔ)在 EEPROM 模塊中去,需要加工哪種產(chǎn)品的程序,操作人員可以 隨時(shí)調(diào)用,這既簡(jiǎn)單,方便又保密.PLC 發(fā)展?fàn)顩r及趨勢(shì) 現(xiàn)代 PLC 的發(fā)展主要有兩個(gè)趨勢(shì):一是向體積更小,速度更快,功能更強(qiáng)和價(jià)格更低 的微小型方面發(fā)展。電氣方面有步進(jìn)電機(jī),直流 電機(jī),步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器,傳感器,開關(guān)電源, PLC 技術(shù), 位置控制技術(shù),氣動(dòng)技術(shù)有機(jī)結(jié)合成一體的教學(xué)儀器.步進(jìn)電機(jī) 采用二相八拍混合式步進(jìn)電機(jī)來控制機(jī)械手的動(dòng)作,相比直流電機(jī)有更好的制動(dòng)效 果,又加上滾珠絲桿和滑桿配合,:體積小,具有較 高的起動(dòng)和運(yùn)行頻率,其電氣接線圖如圖 31 所示:圖 31 步進(jìn)電機(jī)電氣接線圖步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器有電源輸入部分,信號(hào)輸入部分,信號(hào)輸出部分等,利用驅(qū) 動(dòng)器可以很方便的對(duì)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速, 方向進(jìn)行控制. 驅(qū)動(dòng)器電源由面板上電源模塊提供, 驅(qū)動(dòng)器信號(hào)端采用+24V 供電,需加 限流電阻. 驅(qū)動(dòng)器輸入 PLC 通過控制其輸出點(diǎn)來控制驅(qū)動(dòng)器光耦的開合, PLC 輸出線圈得電 當(dāng) 端為低電平有效.傳感器 關(guān)(金屬傳感器) ,通過調(diào)整基座和氣夾上的金屬塊的位置,升降均采用行程開關(guān)來限位,并通過改變行程開關(guān)的 位置來調(diào)節(jié)橫軸和豎軸的運(yùn)動(dòng)范圍. 1,接近開關(guān):接近開關(guān)有三根連接線(棕,蘭,黑)棕色接電源的正極,藍(lán)色接電源的負(fù)極,黑色為輸出信號(hào),當(dāng)與檔塊接近時(shí)輸出電平為低電平, PLC 之間的接線圖如下,當(dāng)傳感器動(dòng)作時(shí), 內(nèi)部光耦與傳感器電源構(gòu)成 回路,PLC 信號(hào)輸入有效. 圖 32 傳感器工作原理2,行程開關(guān):當(dāng)檔塊碰到開關(guān)時(shí),常開點(diǎn)閉合.直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元 本裝置中直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊是由兩個(gè)繼電器的吸合與斷開來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向的, 從而實(shí)現(xiàn)基座和氣夾的正反轉(zhuǎn). 本模型所用輸入, 輸出均為低電平有效. 其中 IN 端接 PLC 的輸出端口,OUT 端接 PLC 的傳感器電源負(fù)端. 機(jī)械手的動(dòng)作實(shí)現(xiàn)過程 機(jī)械手的全部動(dòng)作由步進(jìn)電機(jī)和直流電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制. 步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)需要驅(qū)動(dòng)器,有脈沖輸入時(shí)步進(jìn)電機(jī)才會(huì)動(dòng)作,且每當(dāng)脈沖由低變 高時(shí)步進(jìn)電機(jī)走一步。該線圈斷電時(shí),機(jī)械手 夾緊[13]. 打開電源,按下起動(dòng)按鈕時(shí), 所示圖 33 機(jī)械手的動(dòng)作示意圖 機(jī)械手若不在原點(diǎn)則 PLC 向驅(qū)動(dòng)器一同時(shí)輸入脈沖信號(hào)和電平信號(hào),步進(jìn)電機(jī)一反轉(zhuǎn),橫軸后縮. 當(dāng)后縮到位時(shí)碰到后限位開關(guān),然后主機(jī)向驅(qū)動(dòng)器二輸入脈沖信號(hào),步進(jìn)電機(jī)二正轉(zhuǎn),上升停止,步進(jìn)電機(jī)二反轉(zhuǎn),下降停 止,氣夾電磁閥斷電,主機(jī)向驅(qū)動(dòng)器二只輸入脈沖信號(hào),步進(jìn)電機(jī) 二正轉(zhuǎn),碰到上限位開關(guān), 向驅(qū)動(dòng)器一只輸入脈沖信號(hào),步進(jìn)電機(jī)一正轉(zhuǎn),機(jī)械手前伸,前伸到位時(shí),碰到前限位開關(guān), 機(jī)向驅(qū)動(dòng)器二同時(shí)輸入脈沖信號(hào)和電平信號(hào),步進(jìn)電機(jī)二反轉(zhuǎn), 到下限位開關(guān),下降停止,同時(shí)夾緊電磁閥斷電,主機(jī)向驅(qū)動(dòng)器二 只輸入脈沖信號(hào),步進(jìn)電機(jī)二正轉(zhuǎn),碰到上限位開關(guān),上升停 ,碰到上限位開關(guān), 向驅(qū)動(dòng)器一同時(shí)輸入脈沖信號(hào)和電平 信號(hào),步進(jìn)電機(jī)一反轉(zhuǎn),當(dāng)后縮到底時(shí)碰到后限位開關(guān),然后主 機(jī)向驅(qū)動(dòng)器二同時(shí)輸入脈沖信號(hào)和電平信號(hào),步進(jìn)電機(jī)二反轉(zhuǎn), 碰到下限位開關(guān),下降停止,機(jī)械手經(jīng)過八步動(dòng)作完成一個(gè)循環(huán)[14]. PLC 程序設(shè)計(jì) I/O 點(diǎn)數(shù)的確定及 PLC 類型的選擇 本次設(shè)計(jì)使用的是 THWJX1 型可編程控制器,可同時(shí)輸出兩路脈沖到步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器, 手系統(tǒng)的輸入/輸出點(diǎn)少,要求電氣控制部分體積小,成本低,并能夠用計(jì)算機(jī)對(duì) PLC 進(jìn) 行監(jiān)控和管理,該機(jī)械手的控制為純開關(guān)量控制,且 I/O 點(diǎn)數(shù)不多,僅需 11 個(gè)輸入點(diǎn)和 9 個(gè)輸出點(diǎn), 考慮留有一定的裕量. 故選用日本三菱公司生產(chǎn)的多功能小型 FX1N24MTD 主 機(jī),該機(jī)輸入點(diǎn)為 14 個(gè),輸出點(diǎn)為 10 個(gè)[15].PLC 的 I/O 分配 根據(jù)機(jī)械手動(dòng)作的要求及機(jī)械手實(shí)物教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置說明指導(dǎo),輸入,輸出點(diǎn)分配如表所示.圖 34 PLC 的 I/O 分配表PLC 程序的設(shè)計(jì) 梯形圖見附錄 1. PLC 程序的調(diào)試由于 PLC 是專門為工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境設(shè)計(jì)的控制裝置,因此一般不需要采取什么特殊措 施,電磁干擾特別強(qiáng)烈,或安裝使用不 當(dāng),都將不能保證 PLC 正常,安全,討論 PLC 設(shè)計(jì)調(diào)試就具有十分 重要的意義.PLC 控制的安裝與布線 1, 輸入接線 (1)輸入接線一般不要超過 ,電壓降不大時(shí),輸入接線 可適當(dāng)長(zhǎng)些. (2)輸入,輸出線不能用同一根電纜,輸入,輸出線要分開. (3)利用普通二極管恰當(dāng)?shù)拇釉?PLC 輸入回路中,防止信號(hào)干擾,使 PLC 輸入信 號(hào)大大增強(qiáng). 2,電源接線 電源是 PLC 引入干擾的主要途徑之一, PLC 應(yīng)盡可能取用電壓波動(dòng)較小, 波形畸變較 小的電源, 這對(duì)提高 PLC 的可靠性有很大幫助. PLC 的供電線路應(yīng)與其他大功率用電設(shè)備 或強(qiáng)干擾設(shè)備(如高頻爐,弧焊機(jī)等),可編程序 控制器供電回路一般可采用隔離變壓器,交流穩(wěn)壓器, ,用漆 包線或同等非