PLC控制机械手

PLC控制机械手 毕业设计 姓名:刘正 专业:电气自动化 班级:DQ08301 学号:08023744 课题:机械手的自动控制 指导老师:彭宽平 日期:2011.3.20 Communist Party Member Zhuang Shaozhen (Nanxun people) that the new Department to send back working the Lake, served as captain of the County's political team. Party people such as Wang Huapeng, transferred from the administrative team, Zhejiang Province, Wujiang County political team, active in the anti-Japanese activities, political team as "small 前言 可编程控制器(Programmable Logic Controller)是一种以微处理器为核心的工业控制装置。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入输出，控制各种类型的设备或生产过程。可编程控制器以其简单易懂、操作方便、可靠性高、通用灵活、体积小、使用寿命长等一系列优点，在汽车、钢铁、航空航天、船舶、化工、纺织、食品、造纸、军工等工业领域获得了广泛的应用。 机械手是工业自动控制领域中经常遇到的一种控制对象，机械手可以完成许多工作，如搬运物品、装配工件、切割、喷染等等，应用非常广泛，应用PLC控制机械手实现各种规定的工序动作，可以简化控制线路，节省成本，提高生产效率。为了使动作操作更加准确，加入一些元件，更加完善的应用于各各领域。在此做些改进。 Communist Party Member Zhuang Shaozhen (Nanxun people) that the new Department to send back working the Lake, served as captain of the County's political team. Party people such as Wang Huapeng, transferred from the administrative team, Zhejiang Province, Wujiang County political team, active in the anti-Japanese activities, political team as "small 目 录 第一章PLC概述.......................................................................3 第二章根据要求确定被控制系统必须完成的动作...............13 第三章分配输入、输出设备...................................................21 第四章确定PLC的输入、输出电路.....................................24 第五章设计PLC程序画出梯形图.........................................28 总结...........................................................................................35 参考文献...................................................................................36 3Japanese activities, political team as "small-ng County political team, active in the antiWujiathe County's political team. Party people such as Wang Huapeng, transferred from the administrative team, Zhejiang Province, nist Party Member Zhuang Shaozhen (Nanxun people) that the new Department to send back working the Lake, served as captain ofCommu 第一章PLC概述 1.1 PLC的定义 可编程控制器(Programmable Logic Controller)简称PLC，它具备了模拟量控制、过程控制以及远程通信等强大功能，所以美国电气制造商协会将其正式命名为可编程控制器(Programmable Controller),简称PC。但是个人计算机(Personal Computer)也简称PC，为了避免混淆，将用于逻辑控制的可编程控制叫做PLC(Programmable Logic Controller). 可编程控制器有近30年的历史，发展极为迅速。为确定它的性质国际电工委员会(International Electrical Committee)多次发布以及修订有关PLC的文件。在1987年颁布的PLC草案中对PLC做了如下定义: PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置，它其实就是一台计算机，它采用可以编制程序的存储器，在其内部执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，它以接入式CPU为核心，通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备，都是很容易与工业控制系统形成一个整体，容易扩Communist Party Member Zhuang Shaozhen (Nanxun people) that the new Department to send back working the Lake, served as captain of the County's political team. Party people such as Wang Huapeng, transferred from the administrative team, Zhejiang Province, Wujiang County political team, active in the anti-Japanese activities, political team as "small 展其功能的。 可编程控制器从内部构造、功能及工作原理上看是一台计算机。是数字运算操作的电子装置，它带有可以编制程序的存储器，能进行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算工作。 可编程控制器是一种工业现场用计算机。它是为工业环境下应用而设计的，工业环境一般办公环境有较大的区别。由于PLC的特殊构造，使它能在高粉尘、高噪音、强电磁干扰和温度变化剧烈的环境下正常工作。为了能控制机械或生产过程，它要能很容易的与工业控制系统形成一个整体，这些都是个人计算机无法比拟的。 可编程控制器是一种通用的工业控制计算机。它能控制各种类型的工业设备及生产过程。它的功能能够很容易地扩展，它的程序是可以根据控制对象的不同，让使用者来编制的。也就是说，可编程控制器较其以前的工业控制计算机，如单片机工业控制系统，具有更大的灵活性，它可以方便地应用在各种场合。 通过以上定义还可以了解到，相对一般意义上的计算机，可编程控制器不仅具有计算机的内核，它还配置了许多使其适用于工业控制的器件。它实质上是经过一次开发的工业控制计算机。从另一个方面来说，它是一种通用机，经过二次开发，它可以在 5Japanese activities, political team as "small-ng County political team, active in the antiWujiathe County's political team. Party people such as Wang Huapeng, transferred from the administrative team, Zhejiang Province, nist Party Member Zhuang Shaozhen (Nanxun people) that the new Department to send back working the Lake, served as captain ofCommu 任何具体的工业设备上使用。自其诞生以来，电气工程技术人员感受最强的也是可编程控制器二次开发十分容易。它在很大程度上使的工业自动化设计从专业设计院走进工厂和矿山，变成了普通工程技术人员甚至普通电气工人力所能及的工作。再加上体积小、工作可靠性高、抗干扰能力强、控制功能完善，适应性强，安装接线简单等众多优点，可编程控制器在短短的30年中获得了突飞猛进的发展，在工业控制领域获得了非常广泛的应用。 1.2 PLC的由来及发展 世界上公认的第一台PLC是1969年美国数字设备公司(DEC)研制的。限于当时的元件条件及计算机发展水平，早期的PLC主要分立元件和中小规模集成电路组成，可以完成简单的逻辑控制及定时、计数等功能。20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程控制器，使PLC增加了运算、数据传送及处理等功能，成为真正具有计算机特征的工业控制装置。为了方便熟悉继电器、接触器系统的工程技术人员使用，可编程控制器采用和继电器电路图类似的梯形图作为主要编程语言，并将参加运算及处理的计算机存储元件都以继电器命名。因而人们称可编程控制器为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。20世纪70年代中末期，可编程控制器进入了实用化发展阶Communist Party Member Zhuang Shaozhen (Nanxun people) that the new Department to send back working the Lake, served as captain of the County's political team. Party people such as Wang Huapeng, transferred from the administrative team, Zhejiang Province, Wujiang County political team, active in the anti-Japanese activities, political team as "small 段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型的体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。20世纪80年代初，可编程控制器在先进工业国家中已获得了广泛的应用。例如，在世界第一台可编程控制器的诞生地美国，1982年的统计数字显示，大量应用可编程控制器的工业厂家占美国重点工业行业厂家总数的82%，可编程控制器的应用数量已位于众多的工业自控设备之首。这个时期可编程控制器发展的特点是大规模、高速度、高性能、产品系列化。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。这个阶段的另一个特点是世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上升。许多可编程控制器的生产厂家已闻名于全世界。 20世纪末期，可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业控制的需要。从控制规模上来说，这个时期发展了大型机及超小型机;从控制能力上来说，诞生了各种各样的特殊功能单元，用于压力、温度、转速、位移等各式各样的控制场合;从产品的配套能力来说，生产了各种人机界面单元，通讯单元，使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。目前，可编程控制器在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽车、轻工业等领域的应 7Japanese activities, political team as "small-ng County political team, active in the antiWujiathe County's political team. Party people such as Wang Huapeng, transferred from the administrative team, Zhejiang Province, nist Party Member Zhuang Shaozhen (Nanxun people) that the new Department to send back working the Lake, served as captain ofCommu 用都的到了长足的发展。 1.3 PLC的特点及用途 (1)PLC具有以下几个主要特点 1)可靠性高、抗干扰能力强 高可靠性是电气控制设备非常关键的性能。PLC由于采用大规模集成电路技术、严格的生产工艺，内部电路采取了输入输出信号的光电隔离、滤波、电源的屏蔽、稳压和保护、故障诊断等先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性，它能在高粉尘、高噪音、强电磁干扰和温暖变化剧烈的环境下正常工作。PLC的平均无故障时间可高达5~10万小时以上。从PLC的机外电路来说，PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障率也就大大降低。 2)功能完善、应用领域广 到现在为止PLC已经形成各种规模、系列化的产品。可以用于各种规模的工业控制场合，并能完成决大多数的工业控制任务。PLC所具有的完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，PLC通讯能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变的非常容易。 Communist Party Member Zhuang Shaozhen (Nanxun people) that the new Department to send back working the Lake, served as captain of the County's political team. Party people such as Wang Huapeng, transferred from the administrative team, Zhejiang Province, Wujiang County political team, active in the anti-Japanese activities, political team as "small 3)编程简单，易学易用 PLC采用和继电器电路图接近的梯形图语言，只用少量的开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。在工业现场，可以使用手持编程器或笔记本对PLC进行编程。当PLC联网后，可以在网络的任一位置对PLC编程。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制提供了方便。 4)系统安装简单、体积小、价格低 PLC在存储逻辑代替接线逻辑、采用模块化的结构，大大地减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建设的周期大大缩短了。现代集成电路技术的广泛应用，功耗仅数瓦。由于PLC体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。使得PLC的重量越来越轻、功耗也越来越少。在集成电路技术和生产厂家越来越多的情况下，PLC的价格也越来越低。 (2)可编程控制器的应用领域 PLC在钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业的应用也越来越广泛，主要可以归纳为以下几类: 1)开关量的逻辑控制 9Japanese activities, political team as "small-ng County political team, active in the antiWujiathe County's political team. Party people such as Wang Huapeng, transferred from the administrative team, Zhejiang Province, nist Party Member Zhuang Shaozhen (Nanxun people) that the new Department to send back working the Lake, served as captain ofCommu 可编程控制器可实现逻辑控制、顺序控制，也可用于单台设备的控制，又可用于多机群控制及自动化流水线。 2)模拟量控制 在工业生产过程中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量(Analog)和数字量(Digital)之间的A/D转换及D/A转换。 3)运动控制 PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。 4)过程控制 过程控制是指对连续变化的量进行控制。如对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。目前已广泛应用于冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合。 5)数据处理 现代PLC具有数学运算(含矩阵运算、函数运算、逻辑运算)、Communist Party Member Zhuang Shaozhen (Nanxun people) that the new Department to send back working the Lake, served as captain of the County's political team. Party people such as Wang Huapeng, transferred from the administrative team, Zhejiang Province, Wujiang County political team, active in the anti-Japanese activities, political team as "small 数据传送、数据转换、排序、查、位操作等功能。可以完成数据的采集、监测、分析和处理。这些数据可以与参考值比较，完成一定的控制操作。也可以利用通讯功能传送到其他的智能装置，或将它们打印制表。数据处理一般用于大型过程控制系统，如冶金、造纸、食品工业中的一些大型控制系统。 6)通信及联网 PLC通信含PLC间的通信及PLC与其他智能设备间的通信。随着现代社会计算机技术的提高，网络通讯技术的不断发展，它也将和其他的工业控制计算机组网构成大型的控制系统，在工业及工业以外的众多领域发挥越来越大的作用。 1.3 PLC主要生产厂商 目前生产PLC的厂家较多。但能配套生产，大、中、小、微型均能生产的不算太多。较有影响的，在中国市场占有较大份额的公司有: 德国西门子公司:它有SS系列的产品。有SS,95U、100U、115U、135U及155U。135U、155U为大型机，控制点数可达6000多点，模拟量可达300多路。最近还推出S7系列机，有S7-200(小型)、S7-300(中型)及S7-400机(大型)。性能比S5大有 11Japanese activities, political team as "small-ng County political team, active in the antiWujiathe County's political team. Party people such as Wang Huapeng, transferred from the administrative team, Zhejiang Province, nist Party Member Zhuang Shaozhen (Nanxun people) that the new Department to send back working the Lake, served as captain ofCommu 进步。 日本OMRON公司:它有CPM1A型机，P型机，H型机，CQM1、CVM、CV型机，Ha型、F型机等，大、中、小、微均有，特别在中、小、微方面更具特长，在中国及世界市场，都占有相当的份额。 美国GE公司、日本FANAC合资的GE,FANAC的90,70机也是很吸引人的。据介绍。它具有25个特点。诸如，用软设定代硬设定，结构化编程，多种编程语言，等等。它有914、781,782、771,772、731,732等多种型号。另外，还有中型机90,30系列，其型号有344、331、323、321多种;还有90,20系列小型机，型号为211。 美国莫迪康公司(施奈德)的984机也是很有名的。其中E984,785可安31个远程站点，总控制规模可达63535点。小的为紧凑型的，如984-120，控制点数为256点，在最大与最小之间，共20多个型号。 美国AB(Alien,Bradley)公司创建于1903年，在世界各地有20多个附属机构，10多个生产基地。可编程控制器也是它的重要产品。它的PLC,5系列是很有名的，其下有PLC,5/10，PLC,5/11，„„PLC,5/250多种型号。另外，它也有微型PLC，Communist Party Member Zhuang Shaozhen (Nanxun people) that the new Department to send back working the Lake, served as captain of the County's political team. Party people such as Wang Huapeng, transferred from the administrative team, Zhejiang Province, Wujiang County political team, active in the anti-Japanese activities, political team as "small SLC,500即为其中一种。有三种配置，20、30及40I/O配置选择，I/O点数分别为12/8、18/12及24/16三种。 日本三菱公司的PLC也是较早推到我国来的。其小型机FI前期在国内用得很多，后又推出FXZ机，性能有很大进步。它的中、大型机为A系列。AIS、AZC、A3A等。 日本日立公司也生产PLC，其E系列为箱体式的。基本箱体有E-20、E-28、E,40、E,64。其I/O点数分别为12/8、16/12、24/16及40/24。另外，还有扩展箱体，规格与主箱体相同其EM系列为模块式的，可在16,160之间组合。 日本东芝公司也生产PLC，其EX小型机及EX,PLUS小型机在国内也用得很多。它的编程语言是梯形图，其专用的编程器用梯形图语言编程。另外，还有EX100系列模块式PLC，点数较多，也是用梯形图语言编程。 日本松下公司也生产PLC。FPI系列为小型机，结构也是箱体式的，尺寸紧凑。FP3为模块式的，控制规模也较大，工作速度也很快，执行基本指令仅0•l微秒。 日本富士公司也有PLC。其NB系列为箱体式的，小型机。NS系列为模块式。 美国IPM公司的IP1612系列机，由于自带模拟量控制功能， 13Japanese activities, political team as "small-ng County political team, active in the antiWujiathe County's political team. Party people such as Wang Huapeng, transferred from the administrative team, Zhejiang Province, nist Party Member Zhuang Shaozhen (Nanxun people) that the new Department to send back working the Lake, served as captain ofCommu 自带通讯口，集成度又非常之高，虽点数未几，仅16进，12出，但性价比还是高的，很适合于系统不大，但又有模拟量需控制的场合。新出的lP3416机，I/O点数扩大到34进、12出，而且还自带一个简易小编程器，性能又有改进。 国内PLC厂家规模多不大。最有影响的算是无锡的华光。、它也生产多种型号与规格的PLC，如SU、SG等，发展也很快，在价格上很有上风。相信会在世界PLC之林中一定有其位置的。 学校里我们涉及到的PLC有三菱、西门子 三菱PLC简介 FX1S系列:三菱PLC是一种集成型小型单元式PLC。且具有完整的性能和通讯功能等扩展性。如果考虑安装空间和成本是一种理想的选择。 FX1N系列:是三菱电机推出的功能强大的普及型PLC。具有扩展输入输出，模拟量控制和通讯、链接功能等扩展性。是一款广泛应用于一般的顺序控制三菱PLC。 FX2N系列:是三菱PLC是FX家族中最先进的系列。具有高速处理及可扩展大量满足单个需要的特殊功能模块等特点，为工厂自动化应用提供最大的灵活性和控制能力。 Communist Party Member Zhuang Shaozhen (Nanxun people) that the new Department to send back working the Lake, served as captain of the County's political team. Party people such as Wang Huapeng, transferred from the administrative team, Zhejiang Province, Wujiang County political team, active in the anti-Japanese activities, political team as "small FX3U:是三菱电机公司新近推出的新型第三代三菱PLC,可能称得上是小型至尊产品。基本性能大幅提升，晶体管输出型的基本单元内置了3轴独立最高100kHz的定位功能，并且增加了新的定位指令，从而使得定位控制功能更加强大，使用更为方便。 FX1NC FX2NCFX3UC三菱PLC:在保持了原有强大功能的基础上实现了极为可观的规模缩小I/O型接线接口降低了接线成本，并大大节省了时间。 Q系列三菱PLC:三菱机公司推出的大型PLC,CPU类型有基本型CPU，高性能型CPU，过程控制CPU,运动控制CPU,冗余CPU等。可以满足各种复杂的控制需求。三菱电机中国事业的快速发展，为了更好地满足国内用户对三菱PLC，Q系列产品高性能、低成本的要求，三菱电机自动化特推出经济型QUTESET型三菱PLC，即一款以自带64点高密度混合单元的5槽Q00JCOUSET;另一款自带2块16点开关量输入及2块16点开关量输出的8槽Q00JCPU-S8SET，其性能指标与Q00J完全兼容，也完全支持GX-Developer等软件，故具有极佳的性价比。 A系列三菱PLC: 使用三菱专用顺控芯片(MSP)，速度/指令可媲美大型三菱PLC;A2ASCPU支持32个PID回路。而QnASCPU的回路数目无限制，可随内存容量的大小 15Japanese activities, political team as "small-ng County political team, active in the antiWujiathe County's political team. Party people such as Wang Huapeng, transferred from the administrative team, Zhejiang Province, nist Party Member Zhuang Shaozhen (Nanxun people) that the new Department to send back working the Lake, served as captain ofCommu 而改变;程序容量由8K步至124K步，如使用存储器卡，QnASCPU则内存量可扩充到2M字节;有多种特殊模块可选择，包括网络，定位控制，高速计数，温度控制等模块。 西门子PLC简介 德国西门子(SIEMENS)公司生产的可编程控制器在我国的应用也相当广泛，在冶金、化工、印刷生产线等领域都有应用。西门子(SIEMENS)公司的PLC产品包括LOGO，S7-200，S7-300，S7-400，工业网络，HMI人机界面，工业软件等。 西门子S7系列PLC体积小、速度快、标准化，具有网络通信能力，功能更强，可靠性更高。S7系列PLC产品可分为微型PLC(如S7-200)，小规模性能要求的PLC(如S7-300)和中、高性能要求的PLC(如S7-400)等。 一、分类 德国西门子(SIEMENS)公司生产的可编程控制器在我国的应用也相当广泛，在冶金、化工、印刷生产线等领域都有应用。西门子(SIEMENS)公司的PLC产品包括LOGO，S7-200(CN)，Communist Party Member Zhuang Shaozhen (Nanxun people) that the new Department to send back working the Lake, served as captain of the County's political team. Party people such as Wang Huapeng, transferred from the administrative team, Zhejiang Province, Wujiang County political team, active in the anti-Japanese activities, political team as "small S7-1200, S7-300，S7-400，工业网络，HMI人机界面，工业软件等。 西门子S7系列PLC体积小、速度快、标准化，具有网络通信能力，功能更强，可靠性更高。S7系列PLC产品可分为微型PLC(如S7-200)，小规模性能要求的PLC(如S7-300)和中、高性能要求的PLC(如S7-400)等。 1(SIMATIC S7-200 PLC S7-200 PLC是超小型化的PLC，它适用于各行各业，各种场合中的自动检测、监测及控制等。S7-200 PLC的强大功能使其无论单机运行，或连成网络都能实现复杂的控制功能。 S7-200PLC可提供4个不同的基本型号与8种CPU可供选择使用。 2(SIMATIC S7-300 PLC S7-300是模块化小型PLC系统，能满足中等性能要求的应用。各种单独 的模块之间可进行广泛组合构成不同要求的系统。与S7-200 PLC比较，S7-300 PLC采用模块化结构，具备高速(0.6~0.1μs)的指令运算速度;用浮点数运算比较有效地实现了更为复杂的算术运算;一个带标准用户接口的软件工具方便用户给所有模块进行参数赋值;方便的人机 17Japanese activities, political team as "small-ng County political team, active in the antiWujiathe County's political team. Party people such as Wang Huapeng, transferred from the administrative team, Zhejiang Province, nist Party Member Zhuang Shaozhen (Nanxun people) that the new Department to send back working the Lake, served as captain ofCommu 界面服务已经集成在S7-300操作系统内，人机对话的编程要求大大减少。SIMATIC人机界面(HMI)从S7-300中取得数据，S7-300按用户指定的刷新速度传送这些数据。S7-300操作系统自动地处理数据的传送;CPU的智能化的诊断系统连续监控系统的功能是否正常、记录错误和特殊系统事件(例如:超时，模块更换，等等);多级口令保护可以使用户高度、有效地保护其技术机密，防止未经允许的复制和修改;S7-300 PLC设有操作方式选择开关，操作方式选择开关像钥匙一样可以拔出，当钥匙拔出时，就不能改变操作方式，这样就可防止非法删除或改写用户程序。具备强大的通信功能，S7-300 PLC可通过编程软件Step 7的用户界面提供通信组态功能，这使得组态非常容易、简单。S7-300 PLC具有多种不同的通信接口，并通过多种通信处理器来连接AS-I总线接口和工业以太网总线系统;串行通信处理器用来连接点到点的通信系统;多点接口(MPI)集成在CPU中，用于同时连接编程器、PC机、人机界面系统及其他SIMATIC S7/M7/C7等自动化控制系统。 3( SIMATIC S7-400 PLC S7-400 PLC是用于中、高档性能范围的可编程序控制器。 S7-400 PLC采用模块化无风扇的设计，可靠耐用，同时可以选用多种级别(功Communist Party Member Zhuang Shaozhen (Nanxun people) that the new Department to send back working the Lake, served as captain of the County's political team. Party people such as Wang Huapeng, transferred from the administrative team, Zhejiang Province, Wujiang County political team, active in the anti-Japanese activities, political team as "small 能逐步升级)的CPU，并配有多种通用功能的模板，这使用户能根据需要组合成不同的专用系统。当控制系统规模扩大或升级时，只要适当地增加一些模板，便能使系统升级和充分满足需要。 4( 工业通讯网络 通讯网络是自动化系统的支柱，西门子的全集成自动化网络平台提供了从控制级一直到现场级的一致性通讯，“SIMATIC NET”是全部网络系列产品的总称，他们能在工厂的不同部门，在不同的自动化站以及通过不同的级交换数据，有标准的接口并且相互之间完全兼容。 5( 人机界面(HMI)硬件 HMI硬件配合PLC使用，为用户提供数据、图形和事件显示，主要有文本操作面板TD200(可显示中文)，OP3，OP7，OP17等;图形/文本操作面板OP27，OP37等，触摸屏操作面板TP7，TP27/37，TP170A/B等;SIMATIC面板型PC670等。个人计算机(PC)也可以作为HMI硬件使用。HMI硬件需要经过软件(如ProTool)组态才能配合PLC使用。 6( SIMATIC S7工业软件 西门子的工业软件分为三个不同的种类: (1)编程和工程工具 编程和工程工具包括所有基于PLC或PC用于编程、组态、模拟和维护等控制所需的工具。STEP 7标准软件包SIMATIC S7是用于S7-300/400，C7 PLC和SIMATIC WinAC基于PC控 19Japanese activities, political team as "small-ng County political team, active in the antiWujiathe County's political team. Party people such as Wang Huapeng, transferred from the administrative team, Zhejiang Province, nist Party Member Zhuang Shaozhen (Nanxun people) that the new Department to send back working the Lake, served as captain ofCommu 制产品的组态编程和维护的项目管理工具，STEP 7-Micro/WIN是在Windows平台上运行的S7-200系列PLC的编程、在线仿真软件。 (2)基于PC的控制软件 基于PC的控制系统WinAC允许使用个人计算机作为可编程序控制器(PLC)运行用户的程序，运行在安装了Windows NT4.0操作系统的SIMATIC工控机或其它任何商用机。WinAC提供两种PLC，一种是软件PLC，在用户计算机上作为视窗任务运行。另一种是插槽PLC(在用户计算机上安装一个PC卡)，它具有硬件PLC的全部功能。WinAC与SIMATIC S7系列处理器完全兼容，其编程采用统一的SIMATIC编程工具(如STEP 7)，编制的程序既可运行在WinAC上，也可运行在S7系列处理器上。 (3)人机界面软件 人机界面软件为用户自动化项目提供人机界面(HMI)或SCADA系统，支持大范围的平台。人机界面软件有两种，一种是应用于机器级的ProTool，另一种是应用于监控级的WinCC。 ProTool适用于大部分HMI硬件的组态，从操作员面板到标准PC都可以用集成在STEP 7中的ProTool有效地完成组态。ProTool/lite用于文本显示的组态，如:OP3，OP7，OP17，TD17等。ProTool/Pro用于组态标准PC和所有西门子HMI产品，Communist Party Member Zhuang Shaozhen (Nanxun people) that the new Department to send back working the Lake, served as captain of the County's political team. Party people such as Wang Huapeng, transferred from the administrative team, Zhejiang Province, Wujiang County political team, active in the anti-Japanese activities, political team as "small ProTool/Pro不只是组态软件，其运行版也用于Windows平台的监控系统。 WinCC是一个真正开放的，面向监控与数据采集的SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition)软件，可在任何标准PC上运行。WinCC操作简单，系统可靠性高，与STEP 7功能集成，可直接进入PLC的硬件故障系统，节省项目开发时间。它的设计适合于广泛的应用，可以连接到已存在的自动化环境中，有大量的通信接口和全面的过程信息和数据处理能力，其最新的WinCC5.0支持在办公室通过IE浏览器动态监控生产过程。 1.4 PLC的主要技术指标 PLC的性能指标较多，主要介绍与组成PLC控制系统关系较直接的几个。 (1)编程语言及指令功能 梯形图语言、助记符语言在PLC中较为常见，梯形图语言一般在计算机屏幕上编辑，使用起来简单方便。助记符语言与计算机编程序相似，如果对有编制程序基础的工程技术人员来说，学习助记符会容易一些，只要理解各个指令的含义，就可以像做计算机程序一样写PLC的控制程序。如果两种语言都会使用更好， 21Japanese activities, political team as "small-ng County political team, active in the antiWujiathe County's political team. Party people such as Wang Huapeng, transferred from the administrative team, Zhejiang Province, nist Party Member Zhuang Shaozhen (Nanxun people) that the new Department to send back working the Lake, served as captain ofCommu 因为它们之间可以相互转换。PLC实际上只认识助记符语言，梯形图语言是需要转换成助记符语言后，存入PLC的存储器中。 现在功能图语言的使用有上升趋势。编程语言中还有一个内容是指令功能。衡量指令功能强弱可看两个方面:一是指令条数多少;二是指令中有多少综合性指令。一条综合性指令一般就能完成一项专门操作。用户编制的程序完成的控制任务，取决于PLC指令的多少，指令功能越多，编程越简单和方便，完成一定的控制任务越容易。 (2)输入输出点数 输入输出点数是PLC可以接受的输入开关信号和输出开关信号的最大数量，值得注意的是输入点数往往的大于输出点数的，且二者不能相互替代。 (3)扫描速度数是指PLC扫描1k(1k=1024)字用户程序所需的时间，通常以ms/k字为单位，扫描速度越快越好。 (4)存储容量 存储容量是存放用户程序的存储器的容量。通常用k来表示。也有的PLC直接用所能存放的程序量表示。在编制PLC程序时，需要用到大量的寄存器来存放变量、中间结果、保持数据、定时计数、模块设置和各种标志位等信息。这些寄存器的多少，直接Communist Party Member Zhuang Shaozhen (Nanxun people) that the new Department to send back working the Lake, served as captain of the County's political team. Party people such as Wang Huapeng, transferred from the administrative team, Zhejiang Province, Wujiang County political team, active in the anti-Japanese activities, political team as "small 关系到程序的编制，该存储器的容量越大，就可以编制出更复杂的程序。 (5)可扩展性 在现代工业生产中PLC的可扩展性也显的非常重要。主要包括: 1)输入输出点数的扩展; 2)存储容量的扩展; 3)联网功能的扩展; 4)可扩展的模块数; 另外，可编程序控制器的可靠性、易操作性及经济性等功能指示也受用户的关注。 1.4 PLC的基本组成 PLC基本组成包括中央处理器(CPU)、存储器、输入/输出接口(缩写为I/O，包括输入接口、输出接口、外部设备接口、扩展接口等)、外部设备编程器及电源模块组成，见图1。PLC内部各组成单元之间通过电源总线、控制总线、地址总线和数据总线连接，外部则根据实际控制对象配置相应设备与控制装置构成PLC 23Japanese activities, political team as "small-ng County political team, active in the antiWujiathe County's political team. Party people such as Wang Huapeng, transferred from the administrative team, Zhejiang Province, nist Party Member Zhuang Shaozhen (Nanxun people) that the new Department to send back working the Lake, served as captain ofCommu 控制系统。 图1 PLC的基本组成 1. 中央处理器 中央处理器(CPU)由控制器、运算器和寄存器组成并集成在一个芯片内。CPU通过数据总线总线、地址总线、控制总线和电源总线与存储器、输入输出接口、编程器和电源相连接。 小型PLC的CPU采用8位或16位微处理器或单片机，如8031、M68000等，这类芯片价格很低;中型PLC的CPU采用16位或32位微处理器或单片机，如8086、96系列单片机等，这类芯片主要特点是集成度高、运算速度快且可靠性高;而大型PLC则需采用高Communist Party Member Zhuang Shaozhen (Nanxun people) that the new Department to send back working the Lake, served as captain of the County's political team. Party people such as Wang Huapeng, transferred from the administrative team, Zhejiang Province, Wujiang County political team, active in the anti-Japanese activities, political team as "small 速位片式微处理器。 CPU按照PLC内系统程序赋予的功能指挥PLC控制系统完成各项工作任务。 2. 存储器 PLC内的存储器主要用于存放系统程序、用户程序和数据等。 1)系统程序存储器 PLC系统程序决定了PLC的基本功能，该部分程序由PLC制造厂家编写并固化在系统程序存储器中，主要有系统管理程序、用户指令解释程序和功能程序与系统程序调用等部分。 系统管理程序主要控制PLC的运行，使PLC按正确的次序工作;用户指令解释程序将PLC的用户指令转换为机器语言指令，传输到CPU内执行;功能程序与系统程序调用则负责调用不同的功能子程序及其管理程序。 系统程序属于需长期保存的重要数据，所以其存储器采用ROM或EPROM。ROM是只读存储器，该存储器只能读出内容，不能写入内容，ROM具有非易失性，即电源断开后仍能保存已存储的内容。 EPEROM为可电擦除只读存储器，须用紫外线照射芯片上的透镜窗口才能擦除已写入内容，可电擦除可编程只读存储器还有E2PROM、FLASH等。 25Japanese activities, political team as "small-ng County political team, active in the antiWujiathe County's political team. Party people such as Wang Huapeng, transferred from the administrative team, Zhejiang Province, nist Party Member Zhuang Shaozhen (Nanxun people) that the new Department to send back working the Lake, served as captain ofCommu 2)用户程序存储器 用户程序存储器用于存放用户载入的PLC应用程序，载入初期的用户程序因需修改与调试，所以称为用户调试程序，存放在可以随机读写操作的随机存取存储器RAM内以方便用户修改与调试。 通过修改与调试后的程序称为用户执行程序，由于不需要再作修改与调试，所以用户执行程序就被固化到EPROM内长期使用。 3)数据存储器 PLC运行过程中需生成或调用中间结果数据(如输入/输出元件的状态数据、定时器、计数器的预置值和当前值等)和组态数据(如输入输出组态、设置输入滤波、脉冲捕捉、输出表配置、定义存储区保持范围、模拟电位器设置、高速计数器配置、高速脉冲输出配置、通信组态等)，这类数据存放在工作数据存储器中，由于工作数据与组态数据不断变化，且不需要长期保存，所以采用随机存取存储器RAM。 RAM是一种高密度、低功耗的半导体存储器，可用锂电池作为备用电源，一旦断电就可通过锂电池供电，保持RAM中的内容。 3. 接口 输入输出接口是PLC与工业现场控制或检测元件和执行元件Communist Party Member Zhuang Shaozhen (Nanxun people) that the new Department to send back working the Lake, served as captain of the County's political team. Party people such as Wang Huapeng, transferred from the administrative team, Zhejiang Province, Wujiang County political team, active in the anti-Japanese activities, political team as "small 连接的接口电路。PLC的输入接口有直流输入、交流输入、交直流输入等类型;输出接口有晶体管输出、晶闸管输出和继电器输出等类型。晶体管和晶闸管输出为无触点输出型电路，晶体管输出型用于高频小功率负载、晶闸管输出型用于高频大功率负载;继电器输出为有触点输出型电路，用于低频负载。 现场控制或检测元件输入给PLC各种控制信号，如限位开关、操作按钮、选择开关以及其他一些传感器输出的开关量或模拟量等，通过输入接口电路将这些信号转换成CPU能够接收和处理的信号。输出接口电路将CPU送出的弱电控制信号转换成现场需要的强电信号输出，以驱动电磁阀、接触器等被控设备的执行元件。 1)输入接口 输入接口用于接收和采集两种类型的输入信号，一类是由按钮、转换开关、行程开关、继电器触头等开关量输入信号;另一类是由电位器、测速发电机和各种变换器提供的连续变化的模拟量输入信号。 以图2所示的直流输入接口电路为例，R1是限流与分压电阻，R2与C构成滤波电路，滤波后的输入信号经光耦合器T与内部电路耦合。当输入端的按钮SB接通时，光耦合器T导通，直流输入信号被转换成PLC能处理的5V标准信号电平(简称TTL)，同时LED 27Japanese activities, political team as "small-ng County political team, active in the antiWujiathe County's political team. Party people such as Wang Huapeng, transferred from the administrative team, Zhejiang Province, nist Party Member Zhuang Shaozhen (Nanxun people) that the new Department to send back working the Lake, served as captain ofCommu 输入指示灯亮，表示信号接通。微电脑输入接口电路一般由寄存器、选通电路和中断请求逻辑电路组成，这些电路集成在一个芯片上。交流输入与交直流输入接口电路与直流输入接口电路类似。 图2 直流输入接口电路 滤波电路用以消除输入触头的抖动，光电耦合电路可防止现场的强电干扰进入PLC。由于输入电信号与PLC内部电路之间采用光信号耦合，所以两者在电气上完全隔离，使输入接口具有抗干扰能力。现场的输入信号通过光电耦合后转换为5V的TTL送入输入数据寄存器，再经数据总线传送给CPU。 2)输出接口 输出接口电路向被控对象的各种执行元件输出控制信号。常用执行元件有接触器、电磁阀、调节阀(模拟量)、调速装置(模拟量)、指示灯、数字显示装置和报警装置等。输出接口电路一般由微电脑输出接口电路和功率放大电路组成，与输入接口电路类Communist Party Member Zhuang Shaozhen (Nanxun people) that the new Department to send back working the Lake, served as captain of the County's political team. Party people such as Wang Huapeng, transferred from the administrative team, Zhejiang Province, Wujiang County political team, active in the anti-Japanese activities, political team as "small 似，内部电路与输出接口电路之间采用光电耦合器进行抗干扰电隔离。 微电脑输出接口电路一般由输出数据寄存器、选通电路和中断请求逻辑电路集成在芯片上，CPU通过数据总线将输出信号送到输出数据寄存器中，功率放大电路是为了适应工业控制要求，将微电脑的输出信号放大。 3)其它接口 若主机单元的I/O数量不够用，可通过I/O扩展接口电缆与I/O扩展单元(不带CPU)相接进行扩充。 PLC还常配置连接各种外围设备的接口，可通过电缆实现串行通信、EPROM写入等功能。 4. 编程器 编程器作用是将用户编写的程序下载至PLC的用户程序存储器，并利用编程器检查、修改和调试用户程序，监视用户程序的执行过程，显示PLC状态、内部器件及系统的参数等。 编程器有简易编程器和图形编程器两种。简易编程器体积小，携带方便，但只能用语句形式进行联机编程，适合小型PLC的编程及现场调试。图形编程器既可用语句形式编程，又可用梯形图编程，同时还能进行脱机编程。 29Japanese activities, political team as "small-ng County political team, active in the antiWujiathe County's political team. Party people such as Wang Huapeng, transferred from the administrative team, Zhejiang Province, nist Party Member Zhuang Shaozhen (Nanxun people) that the new Department to send back working the Lake, served as captain ofCommu 目前PLC制造厂家大都开发了计算机辅助PLC编程支持软件，当个人计算机安装了PLC编程支持软件后，可用作图形编程器，进行用户程序的编辑、修改，并通过个人计算机和PLC之间的通信接口实现用户程序的双向传送、监控PLC运行状态等。 5. 电源 PLC的电源将外部供给的交流电转换成供CPU、存储器等所需的直流电，是整个PLC的能源供给中心。PLC大都采用高质量的工作稳定性好、抗干扰能力强的开关稳压电源，许多PLC电源还可向外部提供直流24V稳压电源，用于向输入接口上的接入电气元件供电，从而简化外围配置。 1.5 PLC工作原理 1. PLC内外部电路 1)外部电路接线 图3是电动机全压起动控制的接触器电气控制线路，控制逻辑由交流接触器KM线圈、指示灯HL1、HL2、热继电器常闭触头FR、停止按钮SB2、起动按钮SB1及接触器常开辅助触头KM通过导线连接实现。 合上QS后按下起动按钮SB1，则线圈KM通电并自锁，接通Communist Party Member Zhuang Shaozhen (Nanxun people) that the new Department to send back working the Lake, served as captain of the County's political team. Party people such as Wang Huapeng, transferred from the administrative team, Zhejiang Province, Wujiang County political team, active in the anti-Japanese activities, political team as "small 指示灯HL1所在支路的辅助触头KM及主电路中的主触头， HL1亮、电动机M起动;按下停止按钮SB2，则线圈KM断电，指示灯HL1灭，M停转。 图4是采用SIEMENS的一款S7系列PLC实现电动机全压起动控制的外部接线图。主电路保持不变，热继电器常闭触头FR、停止按钮SB2、起动按钮 SB1等作为PLC的输入设备接在PLC的输入接口上，而交流接触器KM线圈、指示灯HL1、HL2等作为PLC的输出设备接在PLC的输出接口上。按制逻辑通过执行按照电动机全压控制要求编写并存入程序存储器内的用户程序实现。 图3 电动机全压起动电气控制线路 a)主电路 b)控制线路 31Japanese activities, political team as "small-ng County political team, active in the antiWujiathe County's political team. Party people such as Wang Huapeng, transferred from the administrative team, Zhejiang Province, nist Party Member Zhuang Shaozhen (Nanxun people) that the new Department to send back working the Lake, served as captain ofCommu 图4 电动机全压起动PLC控制接线图 a)主电路 b)I/O实际接线图 2)建立内部I/O映像区 在PLC存储器内开辟了I/O映像存储区，用于存放I/O信号的状态，分别称为输入映像寄存器和输出映像寄存器，此外PLC其它编程元件也有相对应的映像存储器，称为元件映像寄存器。 I/O映像区的大小由PLC的系统程序确定，对于系统的每一个输入点总有一个输入映像区的某一位与之相对应，对于系统的每一个输出点也都有输出映像区的某一位与之相对应，且系统的输入输出点的编址号与I/O映像区的映像寄存器地址号也对应。 Communist Party Member Zhuang Shaozhen (Nanxun people) that the new Department to send back working the Lake, served as captain of the County's political team. Party people such as Wang Huapeng, transferred from the administrative team, Zhejiang Province, Wujiang County political team, active in the anti-Japanese activities, political team as "small PLC工作时，将采集到的输入信号状态存放在输入映像区对应的位上，运算结果存放到输出映像区对应的位上，PLC在执行用户程序时所需描述输入继电器的等效触头或输出继电器的等效触头、等效线圈状态的数据取用于I/O映像区，而不直接与外部设备发生关系。 I/O映像区的建立使PLC工作时只和内存有关地址单元内所存的状态数据发生关系，而系统输出也只是给内存某一地址单元设定一个状态数据。这样不仅加快了程序执行速度，而且使控制系统与外界隔开，提高了系统的抗干扰能力。 3)内部等效电路 图5是PLC的内部等效电路，以其中的起动按钮SB1为例，其接入接口I0.0与输入映像区的一个触发器I0.0相连接，当SB1接通时，触发器 I0.0就被触发为“1”状态，而这个“1”状态可被用户程序直接引用为I0.0触头的状态，此时I0.0触头与SB1的通断状态相同，则SB1接通，I0.0触头状态为“1”，反之SB1断开，I0.0触头状态为“0”，由于I0.0触发器功能与继电器线圈相同且不用硬连接线，所以I0.0触发器等效为PLC内部的一个I0.0软继电器线圈，直接引用I0.0线圈状态的I0.0触头就等效为一个受I0.0线圈控制的常开触头(或称为动合触头)。 33Japanese activities, political team as "small-ng County political team, active in the antiWujiathe County's political team. Party people such as Wang Huapeng, transferred from the administrative team, Zhejiang Province, nist Party Member Zhuang Shaozhen (Nanxun people) that the new Department to send back working the Lake, served as captain ofCommu 图5 PLC内部等效电路 同理，停止按钮SB2与PLC内部的一个软继电器线圈I0.1相连接，SB2闭合，I0.1线圈的状态为“1”，反之为“0”，而继电器线圈I0.1的状态被用户程序取反后引用为I0.1触头的状态，所以I0.1等效为一个受I0.1线圈控制的常闭触头(或称动断触头)。而输出触头Q0.0、Q0.1则是PLC内部继电器的物理常开触头，一旦闭合，外部相应的KM线圈、指示灯HL1就会接通。PLC输出端有输出电源用的公共接口COM。 2. PLC控制系统 用PLC实现电动机全压起动电气控制系统，其主电路基本保持不变，而用PLC替代电气控制线路。 1)PLC控制系统构成 图6是电动机全压起动的PLC控制系统基本构成图，可将之分Communist Party Member Zhuang Shaozhen (Nanxun people) that the new Department to send back working the Lake, served as captain of the County's political team. Party people such as Wang Huapeng, transferred from the administrative team, Zhejiang Province, Wujiang County political team, active in the anti-Japanese activities, political team as "small 成输入电路、内部控制电路和输出电路三个部分。 输入电路 图6 PLC控制系统基本构成框图 输入电路的作用是将输入控制信号送入PLC，输入设备为按钮SB1、SB2及FR常闭触头。外部输入的控制信号经PLC输入到对应的一个输入继电器，输入继电器可提供任意多个常开触头和常闭触头，供PLC内容控制电路编程使用。 输出电路 输出电路的作用是将PLC的输出控制信号转换为能够驱动KM线圈和HL1指示灯的信号。PLC内部控制电路中有许多输出继电器，每个输出继电器除了 PLC内部控制电路提供编程用的常开触头和常闭触头外，还为输出电路提供一个常开触头与输出端口相连，该触头称为内部硬触头，是一个内部物理常开触头。通过该触头驱动外部的KM线圈和HL1指示灯等负载，而KM线圈再通过主电路中KM主触头去控制电动机M的起动与停止。驱动负载的电 35Japanese activities, political team as "small-ng County political team, active in the antiWujiathe County's political team. Party people such as Wang Huapeng, transferred from the administrative team, Zhejiang Province, nist Party Member Zhuang Shaozhen (Nanxun people) that the new Department to send back working the Lake, served as captain ofCommu 源由外电部电源提供，PLC的输出端口中还有输出电源用的COM公共端。 内部控制电路 内部控制电路由按照被控电动机实际控制要求编写的用户程序形成，其作用是按照用户程序规定的逻辑关系，对输入、输出信号的状态进行计算、处理和判断，然后得到相应的输出控制信号，通过控制信号驱动输出设备:电动机M、指示灯HL1等。 用户程序通过个人计算机通信或编程器输入等方式，把程序语句全部写到PLC的用户程序存储器中。用户程序的修改只需通过编程器等设备改变存储器中的某些语句，不会改变控制器内部接线，实现了控制的灵活性。 2)PLC控制梯形图 梯形图是一种将PLC内部等效成由许多内部继电器的线圈、常开触头、常闭触头或功能程序块等组成的等效控制线路。图7是PLC梯形图常用的等效控制元件符号。 图7 梯形图常用等效控制元件符号 a)线圈 b)常开触头 c)常闭触头 Communist Party Member Zhuang Shaozhen (Nanxun people) that the new Department to send back working the Lake, served as captain of the County's political team. Party people such as Wang Huapeng, transferred from the administrative team, Zhejiang Province, Wujiang County political team, active in the anti-Japanese activities, political team as "small 图8是电动机全压起动的PLC控制梯形图，由FR常闭触头、SB2常闭按钮、KM常开辅助触头与SB1常开按钮的并联单元、KM线圈等零件对应的等效控制元件符号串联而成。电动机全压起动控制梯形在形式上类似于接触器电气控制线路图，但也与电气控制线路图存在许多差异。 图8 电动机全压起动控制梯形图 梯形图中继电器元件物理结构不同于电气元件 PLC梯形图中的线圈、触头只是功能上与电气元件的线圈、触头等效。梯形图中的线圈、触头在物理意义上只是输入、输出存储器中的一个存储位，与电气元件的物理结构不同。 梯形图中继电器元件的通断状态不同于电气元件 梯形图中继电器元件的通断状态与相应存储位上的保存的数据相关，如果该存储位的数据为“1”，则该元件处于“通”状态，如果该位数据为“0”，则表示处于“断”状态。与电气元件实际的通断状态不同。 梯形图中继电器元件状态切换过程不同于电气元件 37Japanese activities, political team as "small-ng County political team, active in the antiWujiathe County's political team. Party people such as Wang Huapeng, transferred from the administrative team, Zhejiang Province, nist Party Member Zhuang Shaozhen (Nanxun people) that the new Department to send back working the Lake, served as captain ofCommu 梯形图中继电器元件的状态切换只是PLC对存储位的状态数据的操作，如果PLC对常开触头等效的存储位数据赋值为“1”，就完成动合操作过程，同样如对常闭触头等效的存储位数据赋值为“0”，就可完成动断操作过程，切换操作过程没有时间延时。而电气元件线圈、触头进行动合或动断切换时，必定有时间延时，且一般要经过先断开后闭合的操作过程。 梯形图中继电器所属触头数量与电气元件不同 如果PLC 从输入继电器I0.0相应的存储位中取出了位数据“0”，将之存入另一个存储器中的一个存储位，被存入的存储位就成了受I0.0继电器控制的一个常开触头，被存入的数据为“0”;如在取出位数据“0”之后先进行取反操作，再存入一个存储器的一个存储位，则该位存入的数据为“1”，该存储位就成了受继电器 I0.0控制的一个常闭触头。 只要PLC内部存储器足够多，这种位数据转移操作就可无限次进行，而每进行一次操作，就可产生一个梯形图中的继电器触头，由此可见，梯形图中继电器触头原则上可以无限次反复使用。 但是PLC内部的线圈通常只能引用一次，如需重复使用同一地址编号的线圈应慎之又慎。与PLC不同的是电气元件中触头数量是有限的。 Communist Party Member Zhuang Shaozhen (Nanxun people) that the new Department to send back working the Lake, served as captain of the County's political team. Party people such as Wang Huapeng, transferred from the administrative team, Zhejiang Province, Wujiang County political team, active in the anti-Japanese activities, political team as "small 梯形图每一行画法规则为从左母线开始，经过触头和线圈(或功能方框)，终止于右母线。一般并联单元画在每行的左侧、输出线圈则画在右侧，其余串联元件画在中间。 3. PLC工作过程 PLC上电后，在系统程序的监控下周而复始地按一定的顺序对系统内部的各种任务进行查询、判断和执行等，见图9所示。 图9 PLC顺序循环过程 1)上电初始化 39Japanese activities, political team as "small-ng County political team, active in the antiWujiathe County's political team. Party people such as Wang Huapeng, transferred from the administrative team, Zhejiang Province, nist Party Member Zhuang Shaozhen (Nanxun people) that the new Department to send back working the Lake, served as captain ofCommu PLC上电后，首先对系统进行初始化，包括硬件初始化，I/O模块配置检查、停电保持范围设定及清除内部继电器、复位定时器等。 2)CPU自诊断 在每个扫描周期须进行自诊断，通过自诊断对电源、PLC内部电路、用户程序的语法等进行检查，一旦发现异常，CPU使异常继电器接通，PLC面板上的异常指示灯LED亮，内部特殊寄存器中存入出错代码并给出故障显示标志。如果不是致命错误则进入PLC的停止(STOP)状态;如果是现致命错误时，则 CPU被强制停止，等待错误排除后才转入STOP状态。 3)与外部设备通信 与外部设备通信阶段，PLC与其他智能装置、编程器、终端设备、彩色图形显示器、其他PLC等进行信息交换，然后进行PLC工作状态的判断。 PLC有STOP和RUN两种工作状态，如果PLC处于STOP状态，则不执行用户程序，将通过与编程器等设备交换信息，完成用户程序的编辑、修改及调试任务;如果PLC处于RUN状态，则将进入扫描过程，执行用户程序。 4)扫描过程 Communist Party Member Zhuang Shaozhen (Nanxun people) that the new Department to send back working the Lake, served as captain of the County's political team. Party people such as Wang Huapeng, transferred from the administrative team, Zhejiang Province, Wujiang County political team, active in the anti-Japanese activities, political team as "small 以扫描方式把外部输入信号的状态存入输入映像区，再执行用户程序，并将执行结果输出存入输出映像区，直到传送到外部设备。 PLC上电后周而复始地执行上述工作过程，直至断电停机。 4. 用户程序循环扫描 PLC对用户程序进行循环扫描分为输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段，见图10。 图10 PLC用户程序扫描过程 1)输入采样阶段 CPU将全部现场输入信号，如按钮、限位开关、速度继电器的通断状态经PLC的输入接口读入映像寄存器，这一过程称为输入采样。输入采样结束后进入程序执行阶段后，期间即使输入信 41Japanese activities, political team as "small-ng County political team, active in the antiWujiathe County's political team. Party people such as Wang Huapeng, transferred from the administrative team, Zhejiang Province, nist Party Member Zhuang Shaozhen (Nanxun people) that the new Department to send back working the Lake, served as captain ofCommu 号发生变化，输入映像寄存器内数据不再随之变化，直至一个扫描循环结束，下一次输入采样时才会更新。这种输入工作方式称为集中输入方式。 2)程序执行阶段 PLC在程序执行阶段，若不出现中断或跳转指令，就根据梯形图程序从首地址开始按自上而下、从左往右的顺序进行逐条扫描执行，扫描过程中分别从输入映像寄存器、输出映像寄存器以及辅助继电器中将有关编程元件的状态数据“0”或“1”读出，并根据梯形图规定的逻辑关系执行相应的运算，运算结果写入对应的元件映像寄存器中保存。而需向外输出的信号则存入输出映像寄存器，并由输出锁存器保存。 3)输出处理阶段 CPU将输出映像寄存器的状态经输出锁存器和PLC的输出接口传送到外部去驱动接触器和指示灯等负载。这时输出锁存器保存的内容要等到下一个扫描周期的输出阶段才会被再次刷新。这种输出工作方式称为集中输出方式。 4)PLC扫描过程示例 梯形图将以指令语句表的形式存储在PLC的用户程序存储器中。指令语句表是PLC的另一种编程语言，由一系列操作指令组Communist Party Member Zhuang Shaozhen (Nanxun people) that the new Department to send back working the Lake, served as captain of the County's political team. Party people such as Wang Huapeng, transferred from the administrative team, Zhejiang Province, Wujiang County political team, active in the anti-Japanese activities, political team as "small 成的表描述PLC的控制，不同的PLC指令语句表使用的助记符并不相同。采用SIEMENS S7-300系列PLC指令语句表编写的电动机全压起动梯形图的功能程序如下: A( O I0.0 //取I0.0，存入运算堆栈; O Q0.0 //Q0.0和堆栈内数据进行或运算，结果存入堆栈; ) AN I0.1 //I0.1取非后和堆栈内数据进行与运算，结果存入堆栈; AN I0.2 //I0.2取非后和堆栈内数据进行与运算，结果存入堆栈; = Q0.0 //将堆栈内数据送到输出映像寄存器Q0.0; A Q0.0 //取出Q0.0数据存入堆栈; = Q0.1 //将堆栈内数据送到输出映像寄存器Q0.1; 43Japanese activities, political team as "small-ng County political team, active in the antiWujiathe County's political team. Party people such as Wang Huapeng, transferred from the administrative team, Zhejiang Province, nist Party Member Zhuang Shaozhen (Nanxun people) that the new Department to send back working the Lake, served as captain ofCommu MEND //主程序结束。 指令语句表是由若干条语句组成的程序，语句是程序的最小独立单元。每个操作功能由一条或几条语句执行。PLC语句由操作码和操作数两部分组成。操作码用助记符表示(如A表示“取”、O表示“或”等)，用于说明要执行的功能，即告之CPU应执行何种操作。操作码主要的功能有逻辑运算中的与、或、非，算术运算中的加、减、乘、除，时间或条件控制中的计时、计数、移位等功能。 操作数一般由标识符和参数组成。标识符表示操作数的类别，例如输入继电器、输出继电器、定时器、计数器、数据寄存器等;而参数表示操作数的地址或一个预先设定值。 以电动机全压起动PLC控制系统为例，在输入采样阶段，CPU将SB1、SB2和FR的触头状态读入相应的输入映像寄存器，外部触头闭合时存入寄存器的是二进制数“1”，反之存入“0”。输入采样结束进入程序执行阶段，见图11。 执行第1、2条指令时，从I0.0对应的输入映像寄存器中取出信息“1”或“0”，并存入称为“堆栈”的操作器中。 执行第3条指令时，取出Q0.0对应的输出映像寄存器中的信Communist Party Member Zhuang Shaozhen (Nanxun people) that the new Department to send back working the Lake, served as captain of the County's political team. Party people such as Wang Huapeng, transferred from the administrative team, Zhejiang Province, Wujiang County political team, active in the anti-Japanese activities, political team as "small 息“1”或“0”，并与堆栈中的内容相“或”，结果再存入堆栈中(电路的并联对应“或”运算)。 执行第4条、第5条指令时，先取出I0.1的状态数据进行非运算，再和堆栈中的数据相“与”后存入堆栈，然后取出I0.2的状态数据进行取非运算，再和堆栈中的数据相“与”后再次存入堆栈(电路中的串联对应“与”运算)。 执行第6条时，将堆栈中的二进制数据送入Q0.0对应的输出映像寄存器中。 执行第7条指令时，取出Q0.0输出映像寄存器中的二进制数据存入堆栈。 执行第8条指令时，取出堆栈中的二进制数据送入Q2.0对应的映像寄存器中。 执行第9条指令，结束用户程序的一次循环扫描过程，开始下一次扫描过程。 在输出处理阶段，CPU将各输出映像寄存器中的二进制数传送给输出锁存器。如果Q0.0、Q0.1对应的输出映像寄存器存放的二进制数为“1”，则外接的KM线圈、指示灯HL1通电，反之，将断电。 45Japanese activities, political team as "small-ng County political team, active in the antiWujiathe County's political team. Party people such as Wang Huapeng, transferred from the administrative team, Zhejiang Province, nist Party Member Zhuang Shaozhen (Nanxun people) that the new Department to send back working the Lake, served as captain ofCommu Communist Party Member Zhuang Shaozhen (Nanxun people) that the new Department to send back working the Lake, served as captain of the County's political team. Party people such as Wang Huapeng, transferred from the administrative team, Zhejiang Province, Wujiang County political team, active in the anti-Japanese activities, political team as "small 图11 电动机全压起动PLC控制扫描过程 PLC设计过程规范 一、总则 1.1目的 本规范对PLC设计全过程进行跟踪、控制，确保设计过程规范、合理，确保设计结果满足规定的要求。 1.2对象 本规范适用于技术中心PLC设计工作及其技术改进的控制。 二、过程及内容规范 2.1系统分析 分析被控对象的工艺过程及工作特点，了解被控对象机、电、液之间的配合，提出被控对象对PLC控制系统的控制要求，确定控制，拟定详细的设计任务书。 2.2制定控制方案 用选择开关来决定控制系统的全自动、半自动运行和手动调整方式;可根据需要调整控制方案。 2.3系统配置及输入输出对照表 47Japanese activities, political team as "small-ng County political team, active in the antiWujiathe County's political team. Party people such as Wang Huapeng, transferred from the administrative team, Zhejiang Province, nist Party Member Zhuang Shaozhen (Nanxun people) that the new Department to send back working the Lake, served as captain ofCommu 根据系统的控制要求，确定系统所需的全部输入设备(如:按钮、位置开关、转换开关及各种传感器等)和输出设备(如:接触器、电磁阀、信号指示灯及其它执行器等)，从而确定与PLC有关的输入/输出设备，以确定PLC的I/O点数。 2.4设计主电路及PLC外部接线图 选择PLC，列出采购部件单;分配I/O点并画出PLC的I/O点与输入/输出设备的连接图或对应关系表，设计PLC外围硬件线路;画出系统其它部分的电气线路图，包括主电路和未进入PLC的控制电路等。 画PLC的I/O连接图和PLC外围电气线路图组成系统的电气原理图、电器布置图及安装接线图。 2.5设计功能流程图 认真分析系统的工艺流程，画出流程图。 2.6程序编制 程序设计应严格按照功能流程图进行设计。 在程序编制过程中，应及时在程序段中编写相应的注释语句。 2.7调试 调试分两种:模拟调试和现场调试。模拟调试:根据现场信号，采用硬件模拟法进行。输入信号可利用按钮开关或钮子开关Communist Party Member Zhuang Shaozhen (Nanxun people) that the new Department to send back working the Lake, served as captain of the County's political team. Party people such as Wang Huapeng, transferred from the administrative team, Zhejiang Province, Wujiang County political team, active in the anti-Japanese activities, political team as "small 来来模拟，输出信号可直接利用PLC的输出信号灯进行观察。 现场调试则根据现场实际情况进行软件的调整。第一步:PLC只连接输入设备进行调试;第二步:连接输入、输出设备调试;、第三步:现场全部接上逐步进行调试。 2.8整理和编写技术文件 技术文件包括设计说明书、硬件原理图、安装接线图、电气元件明细表、PLC程序以及使用说明书等。 以上各步骤中形成的技术文件，交由专业负责人进行归档，专业负责人再交项目负责人归档。 第二章 根据要求确定被控系统必须完成的动作 2.1 控制要求分析 1)机械结构 图2-1是某机械手的工作示意图，该机械手的任务是将工件从传送带A搬往传送带B。 49Japanese activities, political team as "small-ng County political team, active in the antiWujiathe County's political team. Party people such as Wang Huapeng, transferred from the administrative team, Zhejiang Province, nist Party Member Zhuang Shaozhen (Nanxun people) that the new Department to send back working the Lake, served as captain ofCommu 在图2-1中，机械手的所有动作均采用电液控制、液压驱动。它的上升/下降和左移/右移均采用双线圈三位电磁阀推动液压缸完成。当某个电磁阀线圈通电，就一直保持当前的机械动作，直到相反动作的线圈通电为止。例如，当下降电磁阀线圈通电后，Communist Party Member Zhuang Shaozhen (Nanxun people) that the new Department to send back working the Lake, served as captain of the County's political team. Party people such as Wang Huapeng, transferred from the administrative team, Zhejiang Province, Wujiang County political team, active in the anti-Japanese activities, political team as "small 机械手下降，即使线圈再断电，仍保持当前的下降动作状态，直到上升电磁阀线圈通电为止。机械手的夹紧/放松采用单线圈二位电磁阀推动液压缸完成，线圈通电时执行夹紧工件，断电时执行放松动作。 为了使动作准确，机械手上安装了限位开关SQ1、SQ2、SQ3、SQ4，分别对机械手进行下降、上升、右行、左行等动作的限位，并给出了动作到位的信号。另外，还安装了光电开关SP1和SP2负责SP1检测传送带A上的工件是否到位，如果有光电开关SP1监测到有工件出现，传送带A就停止运动。SP2检测传送带B上的工件是否移走，从而产生无工件信号，为下一个工件的下放做好准备。 2)工艺过程 机械手的动作顺序、检测元件和执行元件的布置如图2-2所示。机械手的初始位置在原位，按下启动按钮后，机械手依次完成:下降?夹紧?上升?右移?下降?放松?上升?左移?传送带A运动(检测到有工件停)九个动作，实现机械手一个周期的动作。机械手的下降、上升、左移、右移的动作转换靠限位开关来控制，而夹紧、放松动作的转换是由时间继电器来控制的。 为了保证安全和提高效率，机械手右移到位后，必须在传送 51Japanese activities, political team as "small-ng County political team, active in the antiWujiathe County's political team. Party people such as Wang Huapeng, transferred from the administrative team, Zhejiang Province, nist Party Member Zhuang Shaozhen (Nanxun people) that the new Department to send back working the Lake, served as captain ofCommu B上无工件时才能下降。若上一次搬到传送带B上的工件尚未移走，则机械手应自动暂停等待。同时还检测了，B传送带的运动情况。在机械手回到原位后，传送带A运动，直到检测到工件为止。可以降低能耗和更加准确、更加智能。为此设置了两只光电开关，以检测“有无工件”信号。 在此同时介绍一下，光电开关SP1和SP2的工作原理，以方便理解和应用。 首先这两个光电开关的发射光的元件均采用半导体激光发Communist Party Member Zhuang Shaozhen (Nanxun people) that the new Department to send back working the Lake, served as captain of the County's political team. Party people such as Wang Huapeng, transferred from the administrative team, Zhejiang Province, Wujiang County political team, active in the anti-Japanese activities, political team as "small 射器，因为半导体激光器是所有激光器中效率最高，体积最小的一种。而且采用激光发射器抗干扰，非接触式动态响应好。 在信号接受方面两者各不相同，首先介绍SP光电接收器，由于其任务是在检测到有工作时，传动带A才停止运动。机械手才下降。所以采用如图2—3。 图2-3工作原理:光照使光敏电阻阻值下降，光敏电阻组织下降三极管导通。线圈KA的电触头动作。 图 2—3 图2—3工作原理:光照使RG电阻阻值下降，RG电阻下降三极管导通，线圈KA得电，触点动作。无光照时，使光敏电阻阻值上升，三极管截止，线圈KA失电，触点复位。当SP1接收器接收到光照时，说明没有工作，传送带A应得电运动，到SP1 53Japanese activities, political team as "small-ng County political team, active in the antiWujiathe County's political team. Party people such as Wang Huapeng, transferred from the administrative team, Zhejiang Province, nist Party Member Zhuang Shaozhen (Nanxun people) that the new Department to send back working the Lake, served as captain ofCommu 接收不到光照时，说明有工作，机械手下降。传送带A受SP1光电开关中KA线圈的常开触点控制，常闭则控制机械手下降。 SP2光电开关的接收器应如图2-4所示: 图2-4 工作原理:光照光敏二极管导通，三极管发射极无电压，三极管截止，线圈KA失电。无光照，光敏二极管截止，三极管发射极得电压，三极管导通，线圈KA得电，触点动作。 当SP2光电开关，检测到传送带B上的工件没有走时，机械手受SP2光电开关线圈KA的常开触点控制，不能下降。即无光照时(有工件)，KA线圈动作，常闭触点断开，机械手暂停。 (3)控制要求: 传送带B上工件的传送不用PLC控制，让传送带B由一台独立的电动机一直的带动。机械手要求按一定的顺序动作，先画Communist Party Member Zhuang Shaozhen (Nanxun people) that the new Department to send back working the Lake, served as captain of the County's political team. Party people such as Wang Huapeng, transferred from the administrative team, Zhejiang Province, Wujiang County political team, active in the anti-Japanese activities, political team as "small 出时序图，以便于了解流程图，其流程图如图2-5所示: I2.3复位按扭 复位 原位 M0.1=使Q0.5=1原位指示 启动按扭I0.0 传动 SP1线圈的常开闭和 Q0.6=1传动 M1.1=1使Q0.0=1下降 下降 下降检测I0.1 夹紧 M1.2=1使Q0.1=1夹紧 上升 M1.3=1使Q0.2=1上升 上升检测I0.2 M1.4=1使Q0.3=1右行 右行 右行检测I0.3 下降 M1.5=1使Q0.0=1下降 下降检测I1.3 M1.6=1使Q0.1=1放松 放松 上升 M1.7=1使Q0.2=1上升 上升检测I1.4 M0.2=1使QO.4=1左左行 行 左行检测I2.0 复位 I1.2=1,M0.0=1连续重复 55Japanese activities, political team as "small-ng County political team, active in the antiWujiathe County's political team. Party people such as Wang Huapeng, transferred from the administrative team, Zhejiang Province, nist Party Member Zhuang Shaozhen (Nanxun people) that the new Department to send back working the Lake, served as captain ofCommu I0.2=1,I0.4=1重复执行 图2-5 启动时，机械手从原点开始按顺序动作。停止时，机械手停止在现行工步上，重新启动时，机械手按停止前的动作继续进行。 为满足生产要求，机械手设置手动方式和自动方式，而自动方式又分为单步、单周和连续工作方式。 手动工作方式:利用按钮对机械手每一步动作单独进行控制，例如，按“上升”按钮，机械手上升，按“下降”按钮，机械手下降。此种工作方式可使机械手置原位。 单步工作方式:从原点开始，按自动工作循环的工序，每按一下启动按钮，机械手完成一步的动作后自动停止。 单周期工作方式:按下启动按钮，从原点开始，机械手按工序自动完成一个周期的动作后，停在原位。 连续工作方式:机构在原位时，按下启动按钮，机构自动连续地执行周期动作。当按下停止按钮时，机械手保持当前状态。重新恢复后机械手按停止前的动作继续进行. 第三章分配输入输出设备 Communist Party Member Zhuang Shaozhen (Nanxun people) that the new Department to send back working the Lake, served as captain of the County's political team. Party people such as Wang Huapeng, transferred from the administrative team, Zhejiang Province, Wujiang County political team, active in the anti-Japanese activities, political team as "small 1)PLC选型及I/O接线图 根据控制要求，PLC控制系统选用西门子公司ST-200系列CPU224和EM223其I/O端子电气接线图如图上3-1所示。 57Japanese activities, political team as "small-ng County political team, active in the antiWujiathe County's political team. Party people such as Wang Huapeng, transferred from the administrative team, Zhejiang Province, nist Party Member Zhuang Shaozhen (Nanxun people) that the new Department to send back working the Lake, served as captain ofCommu Communist Party Member Zhuang Shaozhen (Nanxun people) that the new Department to send back working the Lake, served as captain of the County's political team. Party people such as Wang Huapeng, transferred from the administrative team, Zhejiang Province, Wujiang County political team, active in the anti-Japanese activities, political team as "small 图3-1 控制系统外部I/O接线图 2)PLC I/O地址，内部辅助继电器的分配表 根据控制系统外部I/O地址，内部辅助继电器的分配表 根据控制系统外部I/O接线图，PLC I/O地址分配见表3-1所示。 序号 符号 功能描述 序号 符号 功能描述 1 I0.0 启动 15 I2.0 上升 2 I0.1 下限 16 I2.1 右移 3 I0.2 上限 17 I2.2 左移 4 I0.3 右限 18 I2.3 夹紧 5 I0.4 左限 19 I2.4 放松 6 I0.5 有工件检测(常开) 20 I2.5 复位 7 I0.6 无工件检测 21 Q0.0 传动带A运转 8 I0.7 手动 22 Q0.1 下降 9 I1.0 单步 23 Q0.2 夹紧 10 I1.1 单周期 24 Q0.3 上升 11 I1.2 连续 25 Q0.4 右移 12 I1.3 传送带A运动 26 Q0.5 左移 13 I1.4 停止 27 Q0.6 原位显示 14 I1.5 下降 28 59Japanese activities, political team as "small-ng County political team, active in the antiWujiathe County's political team. Party people such as Wang Huapeng, transferred from the administrative team, Zhejiang Province, nist Party Member Zhuang Shaozhen (Nanxun people) that the new Department to send back working the Lake, served as captain ofCommu 表3-1 外部I/O继电器分配表 第四章确定PLC的输入、输出电路 首先应分析一下所选CPU型号。CPU224集成14个输入和10个输出共24个数字量I/O点，可连接7个扩展模块，最大扩展至168路数字量I/O或35路模拟I/O点，13KB字节程序和数据存储空间。 S7-200系列的CPU224主机有I0.0—I0.7、I1.0—I1.5共计14个输入点和Q0.0—Q0.7、Q10—Q1.1共计10个输出点。CPU224输入电路采用了双向光电耦合器，24VDC极性可任意选择，系统设置1MB为I0.x字节输入端子的公共端，2MB为I1.x字节输入端子的公共端。在晶体管输出电路中采用了MOSFET功率驱动器件，并将数字量输出分为两组，每组有一个独立公共端，共有1L、2L两个公共端，可接入不同的负载电源。 CPU224PLC有6个高速计数脉冲输入端(I0.0—I0.5)，最快的响应速度为30KHZ，用于捕捉经CPU扫描周期更快的脉冲信号。另外，还有2个高速脉冲输出端(Q0.0、Q0.1)，输出脉冲频率可达20KHZ.用于PTO(高速脉冲束)和PWM(宽度可变脉冲输出)高速脉冲输出。 Communist Party Member Zhuang Shaozhen (Nanxun people) that the new Department to send back working the Lake, served as captain of the County's political team. Party people such as Wang Huapeng, transferred from the administrative team, Zhejiang Province, Wujiang County political team, active in the anti-Japanese activities, political team as "small 扩展模块EM223，输出16个点，输出16个点。足以满足工作要求。 依据以上分析，可知输入电路采用光电藕合器，输出采用晶体管。对于此次动作采用交流输入的光电耦合器如图4-1所示，输出采用晶体管输出如图4-2所示。 图4-1交流输入 61Japanese activities, political team as "small-ng County political team, active in the antiWujiathe County's political team. Party people such as Wang Huapeng, transferred from the administrative team, Zhejiang Province, nist Party Member Zhuang Shaozhen (Nanxun people) that the new Department to send back working the Lake, served as captain ofCommu 图4-2晶体管输出 输入接口中有滤波电路及耦合隔离电路。滤波有抗干扰的作用，耦合有抗干扰及产生标准信号的作用。隔离有保护PLC内部的作用。 开关量输出接口是把PLC的内部信号转换成现场执行机构，如接触器线圈、电磁阀线圈指示灯等的各种驱动开关信号。晶体管输出只能接直流负载。若需接交流负载就把开关量转换成模拟量。如图4-3 图4-3 它的作用是将可编程控制器运算处理后的若干位数字量信号转换为相应的模拟量信号输出，以满足生产过程现场连续控制信 号求。 还有，传送带A的运动也由PLC控制，由于其工作特点就是向一个方向运动，PLC控制的电动机就不需反转。可用两组电动机。如果，要传送带上负载大，就用三相电动机。如图4-4所示: Communist Party Member Zhuang Shaozhen (Nanxun people) that the new Department to send back working the Lake, served as captain of the County's political team. Party people such as Wang Huapeng, transferred from the administrative team, Zhejiang Province, Wujiang County political team, active in the anti-Japanese activities, political team as "small 图4-4 电容运转型，电动机不论是启动还是运转，电容器均接在电路中而不断开，特点:效率高，过载能力强。 第五章、设计PLC程序画出梯形图 (1)整体设计 为编程结构简洁、明了，把手动程序和自动程序分别编成相对独立于程序模块，通过调用指令进行功能选择。当工作方式选择手动工作方式时，I0.7接通，执行手动工作程序;当工作方式选择开关选择自动方式(单步、单周、连续)时，I1.0、I1.1、I11.2分别接通，执行自动控制程序，整体设计的梯形图(主程序)如 63Japanese activities, political team as "small-ng County political team, active in the antiWujiathe County's political team. Party people such as Wang Huapeng, transferred from the administrative team, Zhejiang Province, nist Party Member Zhuang Shaozhen (Nanxun people) that the new Department to send back working the Lake, served as captain ofCommu 图5-1所示: 图5-1 (2)手动控制程序 手动操作不需要按工序顺序动作，可以按普通继电接触器控制系统来设计。手动控制的梯形图见图5-2所示子程序0，手动按钮I2.0、I2.1、I2.2、I2.3、I2.4、I2.5、分别控制下降上升、右移、左移、夹紧、放松各个动作。为了保持系统的安全运行，设置了一些必要的联锁保护，基中在左右移动的控制环节中加入了I0.2作为上限连锁。因为机械手只有处于上限位置(I0.2=1)时，才允许左右移动。 Communist Party Member Zhuang Shaozhen (Nanxun people) that the new Department to send back working the Lake, served as captain of the County's political team. Party people such as Wang Huapeng, transferred from the administrative team, Zhejiang Province, Wujiang County political team, active in the anti-Japanese activities, political team as "small 由于夹紧，放松动作选用单线圈双位电磁阀控制，因此在梯形图中用“置位”、“复位”指令来控制，该指令具有保持功能，并且也设了机械联锁。只有当机械手处于下限(I0.1=1)时，才能进行夹紧和放松动作。手动控制的程序如图5-2所示: 图5-2 (3)自动操作程序。 由于自动操作的动作较复杂，不容易直接设计出梯形图，因此先画出自动操作流程图，用以表明动作的顺序和转换的条件，然后根据所采用的控制方法，设计梯形图。 65Japanese activities, political team as "small-ng County political team, active in the antiWujiathe County's political team. Party people such as Wang Huapeng, transferred from the administrative team, Zhejiang Province, nist Party Member Zhuang Shaozhen (Nanxun people) that the new Department to send back working the Lake, served as captain ofCommu 机械手的自动操作流程图如图2—5所示。图中矩形方框表示其自动工作循环过程中的一个“工步”，方框中用文字表示该步的编号，方框的右边画出该步动作的执行元件，相邻两工步之间用有向线段连接，表明转换方向，有向线段上的小横线表示转换的条件，当转换条件得到满足时，便从上一工步转到下一工步。 对于顺序控制可用多种方法进行编程，用移位寄存器也很容易实现这种控制功能，转换的条件有各行程开关，光电开关及定时器的状态来决定。 为了保证运行的可靠性，在执行夹紧和放松动作时，分别用定时器T37和定时T38作为转换的条件，并采用具有保持功能的继电器(Mo.x)为夹紧电磁阀线圈供电，其工作过程分析如下: ?机构处于原位，上限位和左限位行程开关闭合，I0.2、I0.4接通，移位寄存器首位m1.0置“1”，Q0.6输出原位显示，机构当前处于原位。 ?按下启动按钮，I0.0接通，产生位移信号，使移位寄存器右移一位，m1.1置“1”(同时m1.0恢复为0)，m1.1得电，Q0.1输出下降信号。 ?下降至下限位，下限位开关受压，I0.1接通，移位寄存器右移一位，使m1.2置“1”(其余为0)，Q0.2接通，夹紧动作开Communist Party Member Zhuang Shaozhen (Nanxun people) that the new Department to send back working the Lake, served as captain of the County's political team. Party people such as Wang Huapeng, transferred from the administrative team, Zhejiang Province, Wujiang County political team, active in the anti-Japanese activities, political team as "small 始，同时T37接通，定时器开始计时。 ?经过延时(与设定K值有关)，T37触点接通，移位寄存器又右移一位，使m1.3置“1”(其系为0)，Q0.3接通，机构上升。由于m1.2为1，因此夹紧动作继续执行。 ?上升至上限位，上限位开关受压，I0.2闭合，移位寄存器右移一位，m1.4置“1”(其系为0)，Q0.4接通，机构右行。 ?右行至右限位，I0.3接通，将移位寄存器中“1”移到m1.5，Q0.1得电，机构再次下降。 ?下降至下限位，下限位开关受压，移位寄存器又右移一位，使m1.6置“1”(其系为0)，Q0.2复位，机构放松，放下搬运零件同时接通T38定时器，定时器开始计时。 ?延时时间到，T38常开点闭合，移位寄存器移位，m1.7置“1”(其系为0)，Q0.3再次得电上升。 ?上升至上限位，上限位开关受压，I0.2闭合，移位寄存器右移一位，m2.0置“1”(其系为0)传送带A运动，Q0.5置“1”，机构左行。 ?左行至原位后，左限位开关受压，I0.4接通，移位寄存器右移一位，m2.1置“1”(其系为0)，传送带A运动。 传送带A运动，直到SP，光电开关检测到有工件后，线圈得 67Japanese activities, political team as "small-ng County political team, active in the antiWujiathe County's political team. Party people such as Wang Huapeng, transferred from the administrative team, Zhejiang Province, nist Party Member Zhuang Shaozhen (Nanxun people) that the new Department to send back working the Lake, served as captain ofCommu 电，常开触上闭合，移位寄存器仍右移一位。一个自动循环结束。 自动操作程序中包含了单周或连续运动，程序执行单周或连续取决于工作方式选择开关。当选择连续方式时I1.2使m0.0置“1”，当机构回到原位时，移位寄存器自动复侠，并使m1.0为“1”，同时I1.2闭合，又获得一个移位信号，机构按顺序反复执行;当选择单周期操作方式时，I1.1使m0.0为“0”;当机构回到原位时，按下启动按钮，机构自动动作一个运动周期后停止在原位。自动操作的梯形图程序如图5-3所示。单步动作时每按一次启动按钮，机构按动作顺序向前步进一步。控制逻辑与自动操作基本一致。所以只需在自动操作梯形图上添加步进控制逻辑。在图5-3中，移位寄存器的使用控制用m0.1来控制，m0.1的控制线路串接有一个梯形图块，该块的逻辑为I0.0?I1.0+I1.0。当处于单步状态，I1.0=1时，移位寄存器能否移位取决于上一步是否完成和启动按钮是否按下。 Communist Party Member Zhuang Shaozhen (Nanxun people) that the new Department to send back working the Lake, served as captain of the County's political team. Party people such as Wang Huapeng, transferred from the administrative team, Zhejiang Province, Wujiang County political team, active in the anti-Japanese activities, political team as "small 69Japanese activities, political team as "small-ng County political team, active in the antiWujiathe County's political team. Party people such as Wang Huapeng, transferred from the administrative team, Zhejiang Province, nist Party Member Zhuang Shaozhen (Nanxun people) that the new Department to send back working the Lake, served as captain ofCommu 总结 机械手的控制对于很多场合需求很大，不论是机床使用的小型系统还是流水线上的这类设备，其基本动作要求类似，所以控制的实现也可以相互借鉴。 对于控制程序的编写，这里给出的只是一种实现手段，使用可编程控制器还有其他的方法可以实现这样的控制，针对所使用的具体系统的情况，设计人员可以选择使用不同的方法来进行程序编写。 Communist Party Member Zhuang Shaozhen (Nanxun people) that the new Department to send back working the Lake, served as captain of the County's political team. Party people such as Wang Huapeng, transferred from the administrative team, Zhejiang Province, Wujiang County political team, active in the anti-Japanese activities, political team as "small 参考文献 可编程序控制器的原理及应用 机械工业出版社 主编 王卫兵 可编程序控制器的原理，应用，试验 机械工业出版社 主编 常斗南 机电传动与控制 华中理工大学出版社 主编 程宪平 数控机床电气控制 西安电子科技大学出版社 主编 姚永刚 可编程控制器及其应用 重庆大学出版社 主编 何建平 71Japanese activities, political team as "small-ng County political team, active in the antiWujiathe County's political team. Party people such as Wang Huapeng, transferred from the administrative team, Zhejiang Province, nist Party Member Zhuang Shaozhen (Nanxun people) that the new Department to send back working the Lake, served as captain ofCommu