毕业设计论文机械手的PLC控制系统设计及程序编制

《毕业设计论文机械手的PLC控制系统设计及程序编制》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业设计论文机械手的PLC控制系统设计及程序编制（21页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、阳泉职业技术学院课程设计说明书目 录任务书1前言2一、工艺过程描述3二、控制要求3三、控制方案制定5四、PLC硬件选型6（一） PLC的基本特点 6（二）控制系统确定7（三）FXon40MT的基本结构及工作原理71、 FXon40MT的基本结构82、FXon40MT的基本工作原理83、FXon40MT的性能指标94、FXon40MT可编程控制器指令及编程105、可编程控制器型号的选择12五、系统编程17六、课程设计总结 20参考文献21PLC课程设计任务书题目：机械手的PLC控制系统设计及程序编制内容：1.设计说明书 1份2.梯形图及端口配置图 1张3. 流程图 1张4. 工艺流程图 1张前

2、言PLC设计是学生在大学学习的一个重要教学环节，是在教师指导下，学生综合运用所学理论知识来分析和解决具有一定复杂程度的实际问题的一个实践过程;是提高学生观察事物,获取信息,理解和表述事物能力及分析,解决实际问题能力的重要教学环节;是培养学生技术经济分析能力,独立工作能力,与人合作能力,创新能力及养成理论联系实际的工作作风和提高工程实践能力的重要途径;是学生走向社会之前对其本身综合素质与能力的全面检验,也是全面衡量学校教育教学质量的一个重要依据.在进行设计过程中，每个学生要全面地运用、巩固和深化所学理论知识，独立的完成调查研究，查阅并收集有关的参考文献和资料；独立地进行设计方案的选定，进行各种设

3、计和计算，创造性的完成设计规定的全部任务。还要求每个学生都要认真地、严肃地对待设计课题，要有科学的敢于创新，要善于独立思考，发挥主观能动性，反对粗心大意，草率从事和不负责任的态度：在毕业设计过程中，注意学习和吸收国内外的先进技术和前人的经验，研究成果，但不要一成不变的照抄照搬，要大胆的提出创造性的设计方案，要认真贯彻国家和有关部门的标准和规定；设计中遇到自己解决不了的问题要主动向指导教师提问，共同探讨解决方法；并能对自己做出的全部技术决定及取得的结果负责。一、工艺过程描述 系统要求机械手能把工件从A点移到B点。该机械手的上升、下降和左移、右移是由双线圈两位电磁阀推动汽缸来实现的。当某一线圈得电

4、，机构便单方向移动，直至线圈断电才停止在当前位置。夹紧和放松是由单线圈两位电磁阀各驱动汽缸来实现的。线圈通电则夹紧，失电则为放松。设备上装有上、下限位和左、右限位开关。机械手工作循环共有8个动作：原位下降夹紧上升右移下降放松上升左移原位。结束，左行回到左限位处，机械手开始装料。如此循环。如图所示系统工作循环过程：具体说明如下：原位 下降 夹紧 上升 右移左移 上升 放松 下降 图1.1 机械手工作循环过程二、控制要求全部为PLC自动控制，按下起动按钮后，机构从“原点”开始，自动完成一个工作循环过程。即机械手从原点开始下降到A点夹紧工件，带工件上升后右移下降松开工件，然后按原路返回“原点”。再次

5、按下按钮，完成下一次动作。其端口配置图如下： 图4-2 输入输出接线图三、控制方案制定根据工艺和控制要求编制的梯形图，应包括点动操作和自动控制两段程序。1.点动操作 点动操作梯形图中的第一逻辑行至EJP700逻辑行。当工作方式选择开关置于”点动”位置时,X406常闭接点断开,执行点动程序段。为安全起见,右移和左移只能在上限位置前提下进行,所以在梯形图相关逻辑行中串有上限开关X402常开接点。夹紧或放松采用S或R指令。右移和左移、上升和下降动作均有限位保护和互锁。为减少按扭数量,着三种点动操作均用”起动”和”停止”按扭,用转换开关选定点动操作方式,见输入输出分配图.由于点操作和自动控制工作不会同

6、时进行,所以在点操作和自动控制两段梯形图中,都使用Y430-Y434的线圈是允许的。 2.自动控制 机械手自动控制两段流程图如图11-22所示.相应的梯形图见图11-23中CJP701至EJP701程序段.当工作方式选择开关置于自动控制诶制时,X407常闭接点断开,执行自动控制程序段。自动控制工作过程说明如下: 在原点,机械手处于原点,上限位开关、 左限位开关SQ4、 液压,X402 X404接通位寄存器数据输入端,使M100置”1”(接通),Y435线圈接通,原点指示灯。（1） 下降 按下起动按扭SB1,X400与M100接点接同位移寄存器唯一信号输入端,产生位移信号,M100的”1”态移至

7、M101,M101接通Y430线圈,机械手执行下降动作.同时X402接点断开,.使M100置”0”(断开),Y435断开,原点指示灯熄灭。（2） 夹紧 当机械手下降至压倒下限位开关时,X401与M101闭合,产生移位信号,M102为”1”,M100-M101为”0”,M1001接点断开Y430线圈通路,停止下降；M102的接点接通M200线圈,M200接点接通Y431线圈,工作钳夹紧工件,同时定时器T450开始计时。（3）上升 当T450延时到1.7s，T450与M102的接点闭合，产生移位信号，M103为“1”，M100-M102均为“0”，M103接点接通Y432线圈，机械手把夹紧的工件提

8、升。因为使用s指令，所以M200线圈保持接通，Y431也保持接通，使机械手继续把工件夹紧。（4）右移 当机械手上升至撞到上限位开关 SQ2时，X402X403接点闭合，产生移位信号，M104为“1”，M100M103都置“0”。M103接点断开Y432线圈通路，停止上升，同时M104接点接通Y433线圈通路，执行右移动作。（5）下降 机械右移撞到右限位开关SQ3，X403和M104接点接通移位信号，M105为“1”，停止右移，同时，M105接点接通Y430线圈，机械手下降。（6）松开 机械手下降撞到SQ1时，X401与M105接点接通移位信号，M106置“1”，M100M105置“0”。M10

9、5接点断开Y430线圈回路，停止下降，同时M106接点接通2M200线圈，R指令使M200复位，M200接点断开Y431线圈回路，机械手松开工件并放于B点。同时T451开始计时。（7）上升 T451延时1.5s，T451与M106接点接通移位信号，M107”为“1”，M100M106置“0”。Y432线圈被接通，机械手又上升。（8）左移 机械手上升至上限位时，X402与M107接点闭合，移位后，M110置“1”，M100M107置“0”，Y432线圈回路断开，停止上升，同时Y434线圈闭合，左移。（9）机械手回到原位 当左移撞到SQ4时，X404与M107接点闭合，移位后，M100为“0”，Y

10、434线圈回路断开，停止左移，同时M111置“1”，M111与X404接点接通移围寄存器复位输入端，寄存器全部复位。此时机械手已经返回到原点，X402和X404又闭合，M100又被置“1”，完成了一个工作周期。这样，只要再次按起动按钮，机械手将重复上述动作过程。当按下停止按钮SB2时X405接点闭合，是移位寄存器复位。机械手停止动作。四、PLC硬件选型（一） PLC的基本特点1）、从开关量控制发展到顺序控制、运送处理，是从下往上的。 2）、连续PID控制等多功能，PID在中断站中。3）、可用一台PC机为主站，多台同型PLC为从站。4）、也可一台PLC为主站，多台同型PLC为从站，构成PLC网络

11、。这比用PC机作主站方便之处是：有用户编程时，不必知道通信协议，只要按说明书格式写就行。5）、主要用于工业过程中的顺序控制，新型PLC也兼有闭环控制功能。（二）控制系统确定由以上的分析选用FXox系列可编程控制器比较合理，FXox是在F1/F2之后推出的超小型PLC，是一种将众多功能凝集在超小型机壳内的微型PLC，体积较小，并在控制器内部装有模拟电位器与RUN/STOP开关等方便功能。通过扩展单元、扩展模块与基本单元的链接，可自由地选择输入输出点数。具有较高的性能价格比，应用广泛。它们采用整体式和模块式相结合的叠装式结构。FX系列PLC型号的含义如下： FX 系列名称 输入输出总点数 特殊品种

12、 单元类型 输出方式其中系列名称：如0、2、0S、1S、ON、1N、2N、2NC等单元类型：M基本单元 E输入输出混合扩展单元 Ex扩展输入模块 EY扩展输出模块输出方式：R继电器输出S晶闸管输出 T晶体管输出特殊品种：DDC电源，DC输出A1AC电源，AC（AC100120V）输入或AC输出模块H大电流输出扩展模块V立式端子排的扩展模块C接插口输入输出方式F输入滤波时间常数为1ms的扩展模块如果特殊品种一项无符号，为AC电源、DC输入、横式端子排、标准输出。计算所的机械手输入点数为12，输出点数为6，I/O点总点数为18，小车输入点数为7，输出点数为6，I/O点总点数为13由以上型号的含义结

13、合plc自动控制的需要，选择以下型号：FXon40MT表示FX0N系列，40个I/O点基本单位（主机个12输入点6个输出点），晶体管输出，使用直流电源，24V直流输出型。（三）FXon40MT的基本结构及工作原理1、 FXon40MT的基本结构1）、输入与输出部件这是PLC与输出控制信号和被控制设备连接起来的部件，输入部件接收从开关、按钮、继电器触电和传感器等输入的现场控制信号，并将这些信号转换成中央处理器能够接受和处理的数字信号。输出部件接受经过中央处理器处理过的输出数字信号，并把它转换成被控制设备或显示装置所能接受的电压或电流信号，以驱动接触器、电磁阀和指示器件等。2）、中央处理单元中央处

14、理单元包括微处理器、系统程序存储器和用户程序存储器。微处理器是PLC的核心部件，整个PLC的工作过程都是在中央处理器的统一指挥和协调下进行的，它的主要任务是按一定的规律和要求读入被控对象的各种工作状态，然后根据用户所编制的应用程序的要求去处理有关数据，最后再向被控对象送出相应的控制信号。存储器是保存系统程序和用户程序的期间。系统存储器主要用于存放系统正常工作所必须的程序。用户存储器主要用于存放用户按照要求所编制的程序，可经过编程器进行必要的修改。3）、电源部件电源部件是把交流转换成直流电源的装置，它向PLC提供所需要的高质量直流电源。4）、编程器编程器是PLC必不可少的重要外围设备。它主要对用

15、户程序进行输入、检查、调节和修改，并用来监视PLC的工作状态。2、FXon40MT的基本工作原理当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。1）、输入采样阶段 在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必

16、须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。2）、用户程序执行阶段 在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。即，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态

17、和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。3）、输出刷新阶段当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是PLC的真正输出。3、FXon40MT的性能指标1）、编程语言PLC常用的编程语言由梯形图语言、助记符语言、流程图语言及某些高级语言等，目前常用最多的是前两种。2）、指令种类数和条数以及I/O总点数指令种类

18、数和条数以及I/O总点数见下表：型号I/0点数基本指令执行时间功能指令模拟模块量通信FX0N241281.63.6s55有较强3）、PLC内部继电器的种类和点数PLC内部继电器（普通）的种类和点数见下表：型号输入继电器输出继电器辅助继电器状态寄存器FX0NX0X43Y0Y27M0M383S10S127型号定时器数据寄存器指针N.P.I记数器FX0NT32T62D0D127P0P63C0C154）、用户程序存储量用户程序存储器用于存储通过编程器输入的程序，其存储容量通常是以字为单位来计算的。FX0N的存储量为6K。5）、扫描速度其扫描速度以ms/K字为单位表示。 而FX0N的基本指令执行时间1.

19、63.6s。6）、工作环境一般情况再以下环境条件下工作：使用温度0550C，储存温度-20700C；环境湿度，使用时35%85%RH（无凝露）；抗冲击性能。4、FXon40MT可编程控制器指令及编程1）、PLC常用编程语言常用的程序设计语言是：梯形图程序设计语言；助记符程序设计语言；逻辑功能图程序设计语言和某些高级语言。2）、FXon40MT的基本指令FX0N的共有27条基本逻辑指令，其中包含了有些子系列PLC的20条基本逻辑指令。取指令与输出指令（LD/LDI/LDP/LDF/OUT）（1）LD（取指令） 一个常开触点与左母线连接的指令，每一个以常开触点开始的逻辑行都用此指令。（2）LDI（

20、取反指令） 一个常闭触点与左母线连接指令，每一个以常闭触点开始的逻辑行都用此指令。（3）LDP（取上升沿指令） 与左母线连接的常开触点的上升沿检测指令，仅在指定位元件的上升沿（由OFFON）时接通一个扫描周期。（4）LDF（取下降沿指令） 与左母线连接的常闭触点的下降沿检测指令。（5）OUT（输出指令） 对线圈进行驱动的指令，也称为输出指令。触点串联指令（AND/ANI/ANDP/ANDF）（1）AND（与指令） 一个常开触点串联连接指令，完成逻辑“与”运算。（2）ANI（与反指令） 一个常闭触点串联连接指令，完成逻辑“与非”运算。（3）ANDP 上升沿检测串联连接指令。（4）ANDF 下降沿

21、检测串联连接指令。触点并联指令（OR/ORI/ORP/ORF）（1）OR（或指令） 用于单个常开触点的并联，实现逻辑“或”运算。（2）ORI（或非指令） 用于单个常闭触点的并联，实现逻辑“或非”运算。（3）ORP 上升沿检测并联连接指令。（4）ORF 下降沿检测并联连接指令。块操作指令（ORB / ANB）（1）ORB（块或指令） 用于两个或两个以上的触点串联连接的电路之间的并（2）ANB（块与指令） 用于两个或两个以上触点并联连接的电路之间的串置位与复位指令（SET/RST）（1）SET（置位指令） 它的作用是使被操作的目标元件置位并保持。（2）RST（复位指令） 使被操作的目标元件复位并保

22、持清零状态。微分指令（PLS/PLF）（1）PLS（上升沿微分指令） 在输入信号上升沿产生一个扫描周期的脉冲输出。（2）PLF（下降沿微分指令） 在输入信号下降沿产生一个扫描周期的脉冲输出。主控指令（MC/MCR）（1）MC（主控指令） 用于公共串联触点的连接。执行MC后，左母线移到MC触点的后面。（2）MCR（主控复位指令） 它是MC指令的复位指令，即利用MCR指令恢复原左母线的位置。堆栈指令（MPS/MRD/MPP）堆栈指令是FX系列中新增的基本指令，用于多重输出电路，为编程带来便利。在FX系列PLC中有11个存储单元，它们专门用来存储程序运算的中间结果，被称为栈存储器。（1）MPS（进栈

23、指令） 将运算结果送入栈存储器的第一段，同时将先前送入的数据依次移到栈的下一段。（2）MRD（读栈指令） 将栈存储器的第一段数据（最后进栈的数据）读出且该数据继续保存在栈存储器的第一段，栈内的数据不发生移动。（3）MPP（出栈指令） 将栈存储器的第一段数据（最后进栈的数据）读出且该数据从栈中消失，同时将栈中其它数据依次上移。逻辑反、空操作与结束指令（INV/NOP/END）（1）INV（反指令） 执行该指令后将原来的运算结果取反。如果X0断开，则Y0为ON，否则Y0为OFF。使用时应注意INV不能象指令表的LD、LDI、LDP、LDF那样与母线连接，也不能象指令表中的OR、ORI、ORP、OR

24、F指令那样单独使用。（2）NOP（空操作指令） 不执行操作，但占一个程序步。执行NOP时并不做任何事，有时可用NOP指令短接某些触点或用NOP指令将不要的指令覆盖。当PLC执行了清除用户存储器操作后，用户存储器的内容全部变为空操作指令。（3）END（结束指令） 表示程序结束。若程序的最后不写END指令，则PLC不管实际用户程序多长，都从用户程序存储器的第一步执行到最后一步；若有END指令，当扫描到END时，则结束执行程序，这样可以缩短扫描周期。在程序调试时，可在程序中插入若干END指令，将程序划分若干段，在确定前面程序段无误后，依次删除END指令，直至调试结束。3）、FXon40MT的内部继电

25、器编号及功能输入继电器X：(按8进制编号)X000X007，X010X017，X020X027，X030X037(可扩展)。用接受PLC外部开关信号的元件。PLC通过输入接口将外部输入信号状态（接通时为“1”，断开时为“0”）读入并存储在输入映象寄存器。输出继电器Y：(按8进制编号)Y000Y007，Y010Y017，Y020Y027 (可扩展)。将PLC内部信号输出传送给外部负载（用户输出设备）。输出继电器线圈是由PLC内部程序的指令驱动，其线圈状态传送给输出单元，再由输出单元对应的硬触点来驱动外部负载。辅助继电器M：普通用，M0M383；保持用，M384M511，特殊用，M8000M825

26、4。一般的辅助继电器与继电器控制系统中的中间继电器相似。辅助继电器不能直接驱动外部负载，负载只能由输出继电器的外部触点驱动。辅助继电器的常开与常闭触点在PLC内部编程时可无限次使用。状态寄存器S：状态器用来纪录系统运行中的状态。是编制顺序控制程序的重要编程元件，它与后述的步进顺控指令STL配合应用。状态器与辅助继电器一样有无数的常开和常闭触点；状态器不与步进顺控指令STL配合使用时，可作为辅助继电器M使用；定时器T：PLC中的定时器（T）相当于继电器控制系统中的通电型时间（延时）继电器。计数器C：计数器为递加计数，应用前先对其设置一设定值，当输入信号（上升沿）个数累加到设定值时，计数器动作，其

27、常开触点闭合、常闭触点断开。数据寄存器D：PLC在进行输入输出处理、模拟量控制、位置控制时，需要许多数据寄存器存储数据和参数。数据寄存器为16位，最高位为符号位。作用是用来数据传送、比较和算术运算等操作使用。5、可编程控制器型号的选择1）、PLC机型的选择PLC机型选择的基本原则是：在功能满足要求的前提下，选择最可靠、维护使用最方便以及性能价格比最优的机型。通常做法是：性能于任务相适应。对于开关量控制的应用系统，当对控制速度要求不高时，可选用小型控制系统就能满足要求；对于以开关量为主，带有部分模拟量控制的应用系统，如工业生产中常遇到的温度、压力、流量、液位等连续量的控制，应选用带有A/D转换的

28、模拟量输入模块和带有D/A转换的模拟量输出模块、且运算功能较强的小型控制系统。配接相应的传感器及变送器和驱动装置。对于安装尺寸受到限制的设计需要超小安装面积时，应选用超小型控制系统；对于比较复杂，控制系统功能要求较高的，如PID调节，闭环调节，通信网等，可选用中大型控制系统，当系统的各个部分分布在不同低于时，应根据各部分的要求来选择控制系统，以组成一个分布式的控制系统。PLC的响应时间应满足实时控制的要求。系统响应时间是指输入信号产生时刻与由此而使输出信号状态发生变化时刻的时间间隔。PLC工作时，从输入信号到输出控制存在着滞后现象，即输出量的变化，一般要在12扫描周期之后才能反映到输出端，这对

29、于一般的工业控制时允许的，但滞后时间不宜过长。PLC结构应合理，机型尽量统一。PLC的结构分为整体式和模块式两种。整体式结构是把PLC的I/O和CPU放在一块印刷电路板上，省去插接环节，体积小。模块式PLC的功能扩展，I/O点数的增减，输入与输出点数的比例，都比整体式的灵活，维修更换模块、判断与处理故障快速方便，适于工艺过程变化较多，控制要求复杂的系统。总之，在工艺过程比较固定、环境条件较好的场合，建议选用整体式结构的PLC；其他情况则最好选用模块式结构的 PLC；对于开关量控制以及以开关量控制为主、带少量模拟量控制的工程项目中，一般其控制速度无须考虑，因此，选用带 A/D转换、D/A转换、加

30、减运算、数据传送功能的低档机就能满足要求；而在控制比较复杂，控制功能要求比较高的工程项目中（如要实现PID运算、闭环控制、通信联网等），可视控制规模及复杂程度来选用中档或高档机（其中高档机主要用于大规模过程控制、全PLC的分布式控制系统以及整个工厂的自动化等）。PLC在20世纪90年代已经形成微、小、中、大、巨型多种PLC。按I/O点数分，可分为微型PLC（32I/O）、小型PLC（256I/O）、中型PLC（1024I/O）、大型PLC（4.69I/O）、巨型PLC（8195I/O）五种。通过I/O接口模块可以检测被控生产过程的各种参数，并以这些现场数据作为控制信息对被控对象进行控制。同时通

31、过I/O接口模块将控制器的处理结果送给被控设备或工业生产过程，从而驱动各种执行机构来实现控制。PLC从现场收集的信息及输出给外部设备的控制信号都需经过一定距离，为了确保这些信息的正确无误，PLC的I/O接口模块都具有较好的抗干扰能力。根据实际需要，一般情况下， PLC与工业生产过程的联系是通过I/O接口模块来实现的。PLC有许多I/O接口模块，包括开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块以及其他一些特殊模块，使用时应根据它们的特点进行选择。2）、I/O点数的估算由电磁阀的动作原理可知，一个单线圈电磁阀用PLC控制时需要2个输出及1个输入;一个双线圈电磁阀需要3个输出及2个

32、输入；一个比例式电磁阀需要3个输出及5个输入；一个按钮需要1个输出；一个光电开关要占用1个或2个输入点；一个信号灯占用1个输出点；而波段开关由几个波段就占用几个输入点；一般情况，各种位置开关都要占用2个输入点。根据控制系统的要求确定所需要的I/O点数时，应再增加 10%20%的备用量，以便随时增加控制功能。对于一个控制对象，由于采用的控制方法不同或编程水平不同，I/O点数也应有所不同。3）、开关量I/O模块的选择开关量I/O接口可从传感器和开关（如按钮、限位开关等）及控制设备（如指示灯、报警器、电动机起动器等）接收信号。典型的交流输入/输出信号为24240V，直流输入/输出信号为5240V。尽

33、管输入电路因制造厂家不同而不同，但有些特性是相同的，如用于消除错误信号的抖动电路等。此外，大多数输入电路在高压电源输入和接口电路的控制逻辑部分之间都设有可选的隔离电路。在评估离散输出时，应考虑熔丝、瞬时浪涌保护和电源与逻辑电路间的隔离电路。熔丝电路也许在开始时花费较多，但可能比在外部安装熔丝耗资要少。开关量输入模块是用来接收现场输入设备的开关信号，将信号转换为PLC内部接受的低电压信号，并实现PLC内、外信号的电气隔离。选择时主要应考虑以下几个方面：（1）.输入信号的类型及电压等级开关量输入模块的输入信号的点数有：8点、12点、16点、24点、32点、40点、60点等。开关量输入模块的输入信号

34、的电压等级有：直流5、12、24、48、60等；交流110、220等。选择时主要根据现场输入设备与输入模块之间的距离来考虑。一般5、12、24用于传输距离较近场合，如5输入模块最远不得超过米。距离较远的应选用输入电压等级较高的模块。（2）.输入接线方式开关量输入模块主要有汇点式和分组式两种接线方式：汇点式输入和分组式输入。汇点式的开关量输入模块所有输入点共用一个公共端（COM）；而分组式的开关量输入模块是将输入点分成若干组，每一组（几个输入点）有一个公共端，各组之间是分隔的。分组式的开关量输入模块价格较汇点式的高，如果输入信号之间不需要分隔，一般选用汇点式的。（3）.注意同时接通的输入点数量对

35、于选用高密度的输入模块(如32点、48点等)，应考虑该模块同时接通的点数一般不要超过输入点数的60。（4）.输入门槛电平为了提高系统的可靠性，必须考虑输入门槛电平的大小。门槛电平越高，抗干扰能力越强，传输距离也越远，具体可参阅PLC说明书。开关量输出模块是将PLC内部低电压信号转换成驱动外部输出设备的开关信号，并实现PLC内外信号的电气隔离。选择时主要应考虑以下几个方面：（1）.输出方式开关量输出模块有继电器输出、双相可控硅和晶体管输出三种方式。继电器输出的价格便宜，既可以用于驱动交流负载，又可用于直流负载，而且适用的电压大小范围较宽、导通压降小，同时承受瞬时过电压和过电流的能力较强，但其属于

36、有触点元件，动作速度较慢（驱动感性负载时，触点动作频率不得超过1HZ）、寿命较短、可靠性较差，只能适用于不频繁通断的场合。对于频繁通断的负载，应该选用双相可控硅输出或晶体管输出，它们属于无触点元件。但晶闸管输出只能用于交流负载，而晶体管输出只能用于直流负载。继电器的动作频率一般不能超过20次/秒，接点电流一般可达到25A；电压交流220V或直流都可以用，晶体管动作频率一般可达数10K次/秒,只能接直流负载，容量较小，每点不超过0.3A;可控硅一般可达数K次/秒,可接交流及直流负载，容量不大。（2）.输出接线方式开关量输出模块主要有分组式和分隔式两种接线方式：分组式输出和分隔式输出。分组式输出是

37、几个输出点为一组，一组有一个公共端，各组之间是分隔的，可分别用于驱动不同电源的外部输出设备；分隔式输出是每一个输出点就有一个公共端，各输出点之间相互隔离。选择时主要根据PLC输出设备的电源类型和电压等级的多少而定。一般整体式PLC既有分组式输出，也有分隔式输出。（3）.驱动能力开关量输出模块的输出电流(驱动能力)必须大于PLC外接输出设备的额定电流。用户应根据实际输出设备的电流大小来选择输出模块的输出电流。如果实际输出设备的电流较大，输出模块无法直接驱动，可增加中间放大环节。（4）.注意同时接通的输出点数量选择开关量输出模块时，还应考虑能同时接通的输出点数量。同时接通输出设备的累计电流值必须小

38、于公共端所允许通过的电流值，如一个220V2A的点输出模块，每个输出点可承受2A的电流，但输出公共端允许通过的电流并不是16A(82A)，通常要比此值小得多。一般来讲，同时接通的点数不要超出同一公共端输出点数的60。（5）.输出的最大电流与负载类型、环境温度等因素有关开关量输出模块的技术指标，它与不同的负载类型密切相关，特别是输出的最大电流。另外，晶闸管的最大输出电流随环境温度升高会降低，在使用中也应注意。4）、模拟量IO模块的选择模拟量IO模块的主要功能是数据转换，并与PLC内部总线相连，同时为了安全也有电气隔离功能。模拟量输入（AD）模块是将现场由传感器检测而产生的连续的模拟量信号转换成P

39、LC内部可接受的数字量；模拟量输出(DA)模块是将PLC内部的数字量转换为模拟量信号输出。典型模拟量IO模块的量程为-10V+10V、0+10V、420mA等，可根据实际需要选用，同时还应考虑其分辨率和转换精度等因素。一些PLC制造厂家还提供特殊模拟量输入模块，可用来直接接收低电平信号（如RTD、热电偶等信号）。一般来说，这类接口模块可用于接收同一模块上不同类型的热电偶或RTD混合信号。 5）、特殊功能IO模块的选择（1）.电源模块的选择电源模块选择仅对于模块式结构的PLC而言，对于整体式PLC不存在电源的选择。电源模块的选择主要考虑电源输出额定电流和电源输入电压。电源模块的输出额定电流必须大

40、于CPU模块、IO模块和其它特殊模块等消耗电流的总和，同时还应考虑今后IO模块的扩展等因素；电源输入电压一般根据现场的实际需要而定。（2）.特殊功能I/O在选择一台PLC时，用户可能会面临一些特殊类型且不能用标准I/O实现的I/O限定（如定位、快速输入、频率等）。此时用户应当考虑供销厂商是否提供有特殊的有助于最大限度减小控制作用的模块。有些特殊接口模块自身能处理一部分现场数据，从而使CPU 从繁重的任务处理中解脱出来。6）、存储器类型及容量选择PLC系统所用的存储器基本上由PROM、EPROM及RAM三种类型组成，存储容量则随机器的大小变化，一般小型机的最大存储能力低于8kB，中型机的最大存储

41、能力可达64kB，大型机的最大存储能力可上兆字节。使用时可以根据程序及数据的存储需要来选用合适的机型，必要时也可专门进行存储器的扩充设计。 PLC的存储器容量选择和计算的第一种方法是：根据编程使用的节点数精确计算存储器的实际使用容量。第二种为估算法，用户可根据控制规模和应用目的，按照公式来估算。为了使用方便，一般应留有25%30%的裕量，获取存储容量的最佳方法是生成程序，即用了多少字知道每条指令所用的字数，用户便可确定准确的存储容量。 PLC的容量包括IO点数和用户存储容量两个方面：（1）.IO点数的选择：PLC平均的IO点的价格还比较高，因此应该合理选用PLC的IO点的数量，在满足控制要求的

42、前提下力争使用的IO点最少，但必须留有一定的裕量。通常IO点数是根据被控对象的输入、输出信号的实际需要，再加上1015的裕量来确定。（2）.存储容量的选择用户程序所需的存储容量大小不仅与PLC系统的功能有关，而且还与功能实现的方法、程序编写水平有关。一个有经验的程序员和一个初学者，在完成同一复杂功能时，其程序量可能相差25之多，所以应该在存储容量估算时多留裕量。PLC的IO点数的多少，在很大程序上反映了PLC系统的功能要求，因此可在IO点数确定的基础上，按下式估算存储容量后，再加2030的裕量。存储容量（字节）开关量IO点数10 模拟量IO通道数100另外，在存储容量选择的同时，注意对存储器的

43、类型的选择。 7）、编程器和外部设备的选择 在系统的实现过程中，PLC的编程问题是非常重要的。用户应当对所选择PLC产品的软件功能及编程器有所了解。通常情况下，小型控制系统一般选用价格便宜的简易编程器，如果系统较大或多台PLC共用，可以选用功能强、编程方便的图形编程器。如果有个人计算机，可以选用能在个人计算机上运行的编程软件包。同时，为了防止因干扰、锂电池电压下降等原因破坏RAM中的用户程序，可以选用EEP-ROM模块作为外部设备。对于小型控制系统或不需要在线编程的系统，一般选用价格便宜的简易编程器。对于由中、高档PLC构成的复杂系统或需要在线编程的PLC系统，可以选配功能强、编程方便的智能编

44、程器，但智能编程器价格较贵。如果有现成的个人计算机，也可以选用PLC的编程软件，在个人计算机上实现编程器的功能。FX型PLC的简易编程器也较多，最常用的是FX-10P-E和FX-20P-E手持型简易编程器。他们具有体积小、重量轻、价格便宜、功能强的特点。有在线编程和离线编程两种方式。显示采用液晶显示屏，分别显示2行和4行字符，配有ROM写入器接口、存储器卡盒接口。编程器可用指令表的形式读出、写入、插入和删除指令，进行用户程序的输入和编辑。可监视位编程元件的ON/OFF状态和字编程元件中的数据。如计数器、定时器的当前值及设定值、内部数据寄存器的值以及PLC内部的其他信息为了防止由于干扰或锂电池电

45、压不足等原因破坏RAM中的用户程序，可选用EPROM写入器，通过它将用户程序固化在EPROM中。有些PLC或其编程器本身就具有EPROM 写入的功能。五、系统编程机械手部分的程序11 LDI X407 2 CJP 701 3 LD X4024 AND X4045 ANI M1016 ANI M1027 ANI M1038 ANI M1049 ANI M10510 ANI M10611 ANI M10712 ANI M11013 ANI M11114 OUT M10015 LD X40416 AND M11117 OR X40518 RST M10019 LD M10020 AND X400 2

46、1 LD M10122 AND X40123 ORB 24 LD M10225 AND T450 26 ORB27 LD M10328 AND X40229 ORB 30 LD M10431 AND X40332 ORB 33 LD M10534 AND X40135 ORB36 LD M10637 AND T45138 ORB 39 LD M10740 AND X40241 ORB 42 LD M11043 AND X40444 ORB 45 SFT M10046 LD M10047 OUT Y43548 LD M10149 OR M10550 OUT Y43051 LD M10252 S

47、M20053 OUT T450K 254 LD M20055 OUT Y43156 LD M10357 OR M10758 OUT Y43259 LD M10460 OUT Y43361 LD M11062 OUT Y43463 LD M10664 R M20065 OUT T451K 1.566 EJP 701阳泉职业技术学院PLC设计说明书六、课程设计总结可编程控制器以体积小功能强大所著称，它不但可以很容易地完成顺序逻辑、运动控制、定时控制、计数控制、数字运算、数据处理等功能，而且可以通过输入输出接口建立与各类生产机械数字量和模拟量的联系，从而实现生产过程的自动控制。特别是现在，由于信息、

48、网络时代的到来，扩展了PLC的功能，使它具有很强的联网通讯能力，从而更广泛地应用于众多行业。顺序控制是PLC最基本、应用最广泛的领域。所谓的顺序控制，就是按照工艺流程的顺序，在控制信号的作用下，使得生产过程的各个执行机构自动地按照顺序动作。由于它还具有编程设计灵活、速度快、可靠性高、成本低、便于维护等优点，所以在实现单机控制、多机群控制、生产流程控制中可以完全取代传统的继电器接触器控制系统。它主要是根据操作按扭、限位开关及其它现场给来的指令信号和传感器信号，控制机械运动部件进行相应的操作，从而达到了自动化生产线控制。比较典型应用在自动电梯的控制、管道上电磁伐的自动开启和关闭、皮带运输机的顺序启

49、动等。例如我分厂的原料混料系统就是利用了PLC的顺序控制功能。PLC可以支持数控机床的控制和管理，在机械加工行业，可编程控制器与计算机数控（CNC）集成在一起，用以完成机床的运动位置控制，它的功能是接受输入装置输入的加工信息，经处理与计算，发出相应的脉冲给驱动装置，通过步进电机或伺服电机，使机床按预定的轨道运动，以完成多轴伺服电机的自控。目前以用于控制无心磨削、冲压、复杂零件分段冲裁、滚削摸削等应用中。PLC可以通过通迅接口与显示终端和打印机等外设相连。显示器作为人机界面（HMI）是一种内含微处理芯片的智能化设备，它与PLC相结合可取代电控柜上众多的控制按钮、选择开关、信号指示灯，及生产流程模

50、拟屏和电控柜内大量的中间继电器和端子排。所有操作都可以在显示屏上的操作元件上进行。PLC可以方便、快捷地对生产过程中的数据进行采集、处理，并可对要显示的参数以二进制、十进制、十六进制、ASCII字符等方式进行显示。在显示画面上，通过图标的颜色变化反应现场设备的运行状态，如阀门的开与关，电机的启动与停止，位置开关的状态等。PID回路控制用数据、棒图等综合方法反映生产过程中量的变化，操作人员通过参数设定可进行参数调整，通过数据查询可查找任一时刻的数据记录，通过打印可保存相关的生产数据，为今后的生产管理和工艺参数的分析带来便利。现代PLC的发展有两个主要趋势：其一是向体积更小、速度更快、功能更强和价

51、格更低的微小型方面发展；其二是向大型网络化、高可靠性、好的兼容性和多功能方面发展。主要是朝DCS方向发展，使其具有DCS系统的一些功能。网络化和通信能力强是PLC发展的一个重要方面，向下可将多个PLC、I/O框架相连；向上与工业计算机、以太网、MAP网等相连构成整个工厂的自动化控制系统。随着自调整、步进电机控制、位置控制、伺服控制等模块的出现，使PLC控制领域更加宽广。由于控制系统的可靠性日益受到人们的重视，一些公司已将自诊断技术、冗余技术、容错技术广泛应用到现有产品中，推出了高可靠性的冗余系统，并采用热备用或并行工作、多数表决的工作方式。S7400 PLC即使在恶劣、不稳定的工作环境下，坚固

52、、全密封的模板依然可正常工作，在操作运行过程中模板还可热插拔。参考文献1. 钟肇新.可编程序控制器原理及应用.广州：华南理工大学出版社，2002年.2. 章文浩.可编程控制器原理及实验.北京：国防工业出版社，2003年.3. 陈宇.段鑫.可编程控制器基础及编程技巧.广州：华南理工大学出版社，2002年4. 常晓玲.电气控制系统与可编程控制器.北京：机械工业出版社，2004年5. 李乃夫.可编程控制器原理、应用、实验.北京：中国轻工业出版社，2003年6. 钟肇新.彭侃.可编程控制器原理与应用.广州：华南理工大学出版社，2004年7. 张建民.机电一体化系统设计.北京：高等教育出版社，2001年8. 张兵.赵斌.施永辉. 基于PLC的机械手混合驱动控制.液压与气动，2005年，3期：37-39页9. 贺黛芳.马笑潇. PLC在针灸机械手控制系统中的应用.基础自动化，2001年，8卷2期：29-32页10. 蒋少茵.PLC控制的机械手.测控自动化，2004年，6期：17-18页11. 史国生.崔洪斌. PLC在机械手步进控制中的应用.组合机床与自动化加工技术，2001年，8期：25-27页12. 杨存智. PLC在自动化生产机械手中的应用.机床电器，2006年，33卷1期：38-40页13. 彭坚. 气动机械手PLC控制系统设计.电工技术，2004年，6期：23-24页