PLC控制机械手设计论文

江苏省无锡交通高等职业技术学校毕业论文

题目PLC控制机械手设计

系部：电气与信息工程系

专业：电气自动化

班级：061311

学号：17

姓名：王守祥

指导教师：冯老师

江苏省无锡交通高等职业技术学校电气与信息工程系

2011年4月

PLC控制机械手设计

摘要

可编程序控制器（Programmable Logic Controller），简称PLC，是在继电顺序控制基础上发展起来的以微处理器为核心的通用的工业自动化控制装置。随着电子技术和计算机技术的迅猛发展，PLC的功能也越来越强大，更多地具有计算机的功能，所以又简称PC（PROGRAMMABLE CONTROLLER），但是为了不和PERSONAL COMPUTER混淆，仍习惯称为PLC。目前PLC已经在智能化、网络化方面取得了很好的发展，并且现今已出现SOFTPLC，更是PLC领域无限的发展前景。本文主要通过气动机械臂的PLC控制来介绍PLC的具体应用，让我们更熟悉PLC，为今后学习打下基础。

本设计主要利用PLC实现机械手的设计，其中就机械手，PLC做了简单的介绍，然后按要求对机械手的程序进行设计，画出梯形图，并根据梯形图写出了指令。

通过对电器自动化专业五年大专所学知识进行整合，设计了机械手通过PLC系统来编写程序控制机械手的运行轨迹。

关键词：PLC,机械手,梯形图

目录

摘要 (2)

第一章PLC简介 (4)

1.1 基本结构PLC (4)

1.1.1中央处理单元(CPU) (4)

1.1.2存储器 (5)

1.1.3 输入接口电路 (6)

1.1.4 输出接口电路 (6)

1.1.5电源 (7)

1.2 PLC的工作原理 (7)

1.2.1输入刷新阶段 (8)

1.2.2程序执行阶段 (8)

1.2.3 输出刷新阶段 (8)

第二章机械臂的PLC控制 (9)

2.1 控制特点 (9)

2.2 系统控制示意图 (9)

2.3 输入和输出点分配表及原理接线图 (11)

2.4 操作系统 (12)

2.5 回原位程序 (13)

2.6手动单步操作程序 (14)

2.7自动操作程序 (15)

2.8机械臂传送系统梯形图 (15)

第三章全文总结 (17)

参考文献 (18)

致谢 (19)

第一章 PLC简介

1.1 基本结构PLC

可编程序控制器实施控制，其实质就是按一定算法进行输入输出变换，并将这个变换与以物理实现。输入输出变换、物理实现可以说是PLC实施控制的两个基本点，同时物理实现也是PLC与普通微机相区别之处，其需要考虑实际控制的需要，应能排除干扰信号适应于工业现场，输出应放大到工业控制的水平，能为实际控制系统方便使用，所以PLC采用了典型的计算机结构，主要是由微处理器（CPU）、存储器（RAM/ROM）、输入输出接口（I/O）电路、通信接口及电源组成。PLC的基本结构如下图所示：

1.1.1中央处理单元(CPU)

中央处理单元 (CPU)是PLC的控制核心。它按照PLC系统程序赋予的功能：a. 接收并存储从用户程序和数据；b.检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当PLC投入运行时，首先它以扫描的方式采集现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O 映象寄存区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算并将结果送入I/O映象寄存区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O映象寄存区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环直到停止

运行。为了进一步提高PLC的可靠性，近年来对大型PLC还采用双CPU构成冗余系统，或采用三CPU的表决式系统。这样，即使某个CPU出现故障，整个系统仍能正常运行。

1.1.2存储器

可编程序控制器的存储器分为系统程序存储器和用户程序存储器。存放系统软件（包括监控程序、模块化应用功能子程序、命令解释程序、故障诊断程序及其各种管理程序）的存储器称为系统程序存储器；存放用户程序（用户程序存和数据）的存储器称为用户程序存储器，所以又分为用户存储器和数据存储器两部分。

PLC常用的存储器类型：

（1）RAM （Random Assess Memory）这是一种读/写存储器(随机存储器)，其存取速度最快，由锂电池支持。

（2）EPROM（Erasable Programmable Read Only Memory）这是一种可擦除的只读存储器。在断电情况下，存储器内的所有内容保持不变。(在紫外线连续照射下可擦除存储器内容)。

（3）EEPROM(Electrical Erasable Programmable Read Only Memory)这是一种电可擦除的只读存储器。使用编程器就能很容易地对其所存储的内容进行修改。

PLC存储空间的分配：虽然各种 PLC的CPU的最大寻址空间各不相同，但是根据PLC的工作原理，其存储空间一般包括以下三个区域：

（1）系统程序存储区

（2）系统RAM存储区（包括I/O映象寄存区和系统软设备等）。

（3）用户程序存储区

系统程序存储区：在系统程序存储区中存放着相当于计算机操作系统的系统程序。包括监控程序、管理程序、命令解释程序、功能子程序、系统诊断子程序等。由制造厂商将其固化在 EPROM中，用户不能直接存取。它和硬件一起决定了该PLC的性能。

系统RAM存储区：系统RAM存储区包括I/O映象寄存区以及各类软元件，如：逻辑线圈、数据寄存器、计时器、计数器、变址寄存器、累加器等存储器。

（1）I/O映象寄存区：由于PLC投入运行后，只是在输入采样阶段才依次读入各输入状态和数据，在输出刷新阶段才将输出的状态和数据送至相应的外设。因此，它需要一定数量的存储单元(RAM)以存放I/O的状态和数据，这些单元称作I/O映象寄存区。一个开关量I/O占用存储单元中的一个位，一个模拟量I/O占用存储单元中的一个字。因此整个I/O映象寄存区可看作两个部分组成：开关量I/O映象寄存区；模拟量I/O映象寄存区。