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1、精品学习资源目 录摘 要.Abstract. .第 1 章 绪 论.11.1 课题讨论目地及意义 . .11.2 国内外机械手讨论简况. .21.3 课题讨论地内容 . .3第 2 章 方案设计与论证 . .42.1 方案设计 42.2 方案论证 . .52.3 方案确定 .7第 3 章 系统硬件设计 . 83.1 主电路设计 . . 83.1.1 熔断器地挑选 . . 83.1.2 热继电器地挑选 . . 83.1.3 接触器地挑选 . . . 93.1.4 系统主电路图 . . 93.2 传感器设计 . 103.2.1 传感器地选型 . . 103.2.2 传感器地工作原理. . 113.
2、3 行程开关地设计 .113.3.1 行程开关地选型 . . 113.3.2 行程开关地工作原理 .123.4 PLC 掌握电路设计 . .123.4.1 PLC 地基本结构 . 123.4.2 PLC 地工作原理 . 133.4.3 PLC 地扫描运行方式 .133.4.4 PLC 地特点 .143.4.5 PLC 经济分析 .16欢迎下载精品学习资源3.4.6 PLC 地进展趋势 .173.4.7 PLC 地掌握系统地爱护措施.173.4.8 PLC 地选型 .183.4.9 PLC 外部接线图 .20第 4 章 系统软件设计 .214.1 PLC 地软件部分 .214.2 系统总体设计.
3、224.2.1 机械手地动作实现过程 .224.2.2系统总体流程图.234.2.3 系统复位流程图 .234.2.4 机械手气夹夹紧流程图 .244.2.5 机械手气夹放松流程图 .总结 . 26.25参考文献 . 27致谢 . 28附录 A 系统总电路图 29附录 B 系统梯形图 . 30欢迎下载精品学习资源摘 要在工业生产和其他领域内，由于工作地需要，人们常常受到高温、腐蚀及有毒气体等因素地危害，增加了工人地劳动强度，甚至于危及生命.自从机械手问世以来，相应地各种难题迎刃而解.机械手能代替人类完成危急、重复、枯燥地工作，减轻人类劳动强度，提高劳动生产力，因此机械手得到了越来越广泛地应用.
4、本设计主要由硬件设计和软件设计两大部分组成，其中硬件设计包括主电路、掌握电路以及电气掌握线路地设计，软件设计包括流程图和梯形图地设计 .主电路由电机、热继电器、熔断器、接触器构成；掌握电路由 PLC 掌握器、传感器、行程开关等构成 .本设计中由行程开关将位置信号传给PLC 主机， PLC 分别掌握各个沟通电机地正反转，从而掌握机械手在横轴与竖轴地运动；接近开关将位置信号反馈给 PLC 主机，通过掌握沟通电机地正反转来掌握机械手手爪地张合，从而实现机械手精确运动地功能 .本课题设计地物料搬运机械手可在空间抓放物体，动作敏捷多样，并可依据工件地变化及运动流程地要求随时更换相关参数.关键词：机械手，
5、 PLC ，传感器Abstract欢迎下载精品学习资源In the industrial production and other fields , because of the need of job, people often is affected by the harm of high temperature, corrosion andtoxicgases,thesefactorsincreaselaborintensityofworkers,andevenleadtolife-threatening.Sincethemanipulatorwasborn,thevarious dif
6、ficult problems were easily solved. Robots can replace human consummatelydanger, repeat the boring work, ease human labor intensity and improve laborproductivity, so robots have been applied more and more.This design mainly consist of the hardware design and software design.Among them, hardware desi
7、gn contains the main circuit ， control circuit and electrical control circuit design, software design contains thedesign of flowchart and ladder-diagram. Main circuit consist of motor, thermal relay, fuse, contactor； control circuit consist of PLC controller,sensors and travel switch, etc. In the pa
8、per， position signal is sent to PLChost by travel switch , PLC control the acmotors positive &negative respectively, so as it can control the movement of manipulator on the horizontal axis and vertival axis； position signal is sent to PLC host byapproachswitch,PLC hostcan controlthepaws ofmanipulato
9、rand realizethe open and close by the control of acmotors positive &negative, so as itcanachievethefunctionofaccuratemotion.The subjectdesignmaterials handlingmanipulatorcan catchand putobjectsinspace,make theaction flexible,accordingtothechangesofworkpieceandthemovement process requirements ， it ca
10、n change the related parameters at any time.Keywords: manipulator, PLC, sensors欢迎下载精品学习资源第 1 章 绪论随着我国经济以及工业地不断进展，机械手在工厂地位置变得越来越重要，由于它能够在取代人工在高温、潮湿地环境下工作，更好地提高了工作效率，改善了工厂地收益.本章主要从课题讨论地背景、目地及其意义等方面对该设计作出简要概述.1.1 课题讨论目地及意义机械手是工业自动化领域中常常遇到地一种掌握对象.近年来随着工业自动化地进展机械手逐步成为一门新兴学科，并得到了较快地进展.机械手广泛地应用与锻压、冲压、锻造、焊接
11、、装配、机加、喷漆、热处理等各个行业.特殊是在笨重、高温、有毒、危急、放射性、多粉尘等恶劣地劳动环境中，机械手由于其显著地优点而受到特殊 重视.总之，机械手是提高劳动生产率，改善劳动条件，减轻工人劳动强度和实现工业生产自动化地一个重要手段 .国内外都特别重视它地应用和进展 .可编程序掌握器PLC 是专为在工业环境下应用而设计地实时工业掌握装置.随着微电子技术、自动掌握技术和运算机通信技术地飞速进展，PLC 在硬件配置、软件编程、通讯联网功能以及模拟量掌握等方面均取得了长足地进步，已经成为工厂自动化地标准配置之一1.由于自动化可以节约大量地人力、物力等，而PLC 也具有其他掌握方式所不具有地特殊
12、优越性，如通用性好、有用性强、硬件配套齐全、编程方法简洁易学，因此工业领域中广泛应用 PLC.机械手在美国、加拿大等国家应用较多，如用果实采摘机械手来摘果实、装配生产线上应用智能机器人等.我国自动化水平本身比较低，因此用PLC 来掌握地机械手仍比较少 .本次课题设计地机械手就是通过PLC 来实现自动化掌握地 .通过此次设计可以更进一步学习PLC 地相关学问，明白世界先进水平，尽可能多地应用于实践2.1.2 国内外机械手讨论简况机械手自二十世纪六十岁月初问世以来，经过40 多年地进展，现在已经成为制造业生产自动化中重要地机电设备.目前，正式投入使用地绝大部分机械手属于第一代机 械手，即程序掌握机
13、械手 .这代机械手基本上采纳点位掌握系统，没有感觉外界环境信息地感觉器官，主要用于焊接、喷漆和上下料.其次代机械手具有感觉器官，仍旧以程欢迎下载精品学习资源序掌握为基础，但可以依据外界环境信息对掌握程序进行校正.这代机械手通常采纳接触传感器一类地简洁传感装置和相应地适应性算法.现在，第三代机械手正在第一、其次代机械手地基础上蓬勃进展起来，它是能感知外界环境与对象物，并具有对复杂信息 进行精确处理，对自己行为做出自主决策才能地智能化机械手.它能识别景物，具有触觉、视觉、力觉、听觉、味觉等多种感觉，能实现搜寻、追踪、辨色识图等多种仿生动 作，具有专家学问、语音功能和自学才能等人工智能3.目前机械手
14、技术有了新地进展：显现了仿人型机械手、微型机械手和微操作系统（如细小工业管道机械手移动探测系统、微型飞行器等）、机械手化机器、智能机械手（不仅可以进行事先设定地动作，仍可依据工作状况相应地进行动作，如回避障碍物地 移动，作业次序地规划，有效地动态学习等）.机械手地应用领域正在向非制造业和服务业方向扩展，并且蓬勃进展地军用机械手也将越来越多地装备部队4 5.国外方面：近几年国外工业机械手领域有如下几个进展趋势.机械手性能不断提高，而单机价格不断下降；机械结构向模块化、可重构化进展；掌握系统向基于PC 机地开放型掌握器方向进展；传感器作用日益重要；虚拟现实技术在机械手中地作用已从仿真、预演进展到用
15、于过程掌握 .国内方面：目前在一些机种方面，如喷涂机械手、弧焊机械手、点焊机械手、搬运机械手、装配机械手、特种机械手（水下、爬壁、管道、遥控等机械手）基本把握了机械手操作机地设计制造技术，解决了掌握驱动系统地设计和配置，软件地设计和编制等关键技术，仍把握了自动化喷漆线、弧焊自动线及其周边配套设备地全套自动通信、和谐掌握技术；在基础元件方面，谐波减速器、机械手焊接电源、焊缝自动跟踪装置也有了突破.从技术方面来说，我国已经具备了独立自主进展中国机械手技术地基础 6.1.3 课题讨论地内容本课题主要讨论地是基于PLC 地机械手模型掌握系统地设计，包括硬件地设计和软件地设计 .通过设计编制 PLC 程
16、序实现机械手掌握系统地自动掌握 .硬件部分包括主电路图地设计、传感器地设计以及PLC 掌握电路设计 .软件部分包括总体流程图、梯形图、编程指令等 .第 2 章 方案设计与论证欢迎下载精品学习资源正如 “建筑要稳固，地基要打好”，一个系统地设计能否胜利，主要取决于它地方案是否合理，也就是说方案地挑选是设计系统地核心部分.本章主要就系统地驱动部分、掌握部分等进行方案挑选论证，并简述了系统地工作原理.2.1 方案设计1. 方案一：集散掌握系统（TDCS）（1）硬件组成： TDCS 、A/D 转换器、 D/A 转换器、继电器、电机、显示灯（ 2）工作原理： D/A转换器将外部开关信号转换成模拟信号，然
17、后传给集散掌握系统.集散掌握系统通过 A/D 转换器将输出模拟信号转换成数字信号，从而掌握电机地继电器线圈来掌握各个电机地正反转，最终使机械手能够在X 轴与 Y 轴运动 .机械手地运动情形由显示灯进行指示.（3）集散掌握系统原理框图：如下图2.1 所示外部开关D/A转换TDCSA/D转换继电器电机显示灯图 2.1 集散掌握系统原理框图2. 方案二：工业掌握运算机系统（IPCS）（1）硬件组成：主机板、外部总线、内部总线、人机接口、通讯接口（ 2）工作原理：工业掌握运算机（简称工控机）是一种应用于工业生产过程掌握地专用运算机，它能将生产地过程和治理调度相结合，从而使工业在就地掌握加集中掌握地基础
18、上，进一步向自动化方向进展 .（3）工控机地硬件组成机构：如下图 2.2 所示欢迎下载精品学习资源人机一接口系统支持硬盘系统通信接口欢迎下载精品学习资源模 拟 量 输 出通道（ AO ）数 字 量 输 入通道（ DI ）数 字 量 输出通道（ DO ）欢迎下载精品学习资源图 2.2工控机地硬件组成结构3. 方案三： PLC 掌握系统（1） 硬件组成： PLC、外部开关设备、电源、显示灯、继电器、电机（2） 工作原理：外部开关设备将机械手位置置信号反馈给 PLC 主机， PLC 主机通过掌握各个电机地继电器线圈地通断，从而掌握电机地正反转，使机械手能够在横轴与竖轴运动 .机械手地运动状态通过显示
19、灯指示 .（3） PLC 掌握系统原理框图：如下图 2.3 所示欢迎下载精品学习资源外部开关设备继电器电机欢迎下载精品学习资源PLC掌握器电源显示灯图 2.3 PLC 掌握系统原理框图2.2 方案论证1、各自技术进展地起源运算机是为了满意快速大量数据处理要求地设备.硬件结构方面，总线标准化程度高，兼容性强，软件资源丰富，特殊是有实时操作系统地支持，故对要求快速、实时性欢迎下载精品学习资源强、模型复杂和运算工作量大地工业对象地掌握占有优势 .集散系统从工业自动化外表掌握系统进展到以工业掌握运算机为中心地集散系统， 所以其在模拟量处理、回路调剂方面具有肯定优势，初期主要用在连续过程掌握，侧重回路调
20、剂功能 .PLC 是由继电器规律系统进展而来，主要应用在工序掌握上，初期主要是代替继电器掌握系统，侧重于开关量次序掌握方面 .近年来随着微电子技术、大规模集成电路技术、运算机技术和通信技术等地进展， PLC 在技术和功能上发生了飞跃 .在初期规律运算地基础上，增加了数值运算、闭环调剂等功能，增加了模拟量和PID 调剂等功能模块；运算速度提高， CPU 地才能赶上了工业掌握运算机；通信才能地提高进展了多种局部总线和网络LAN ，因而也可构成为一个集散系统 .特殊是个人运算机也被吸取到PLC 系统中.PLC 在过程掌握地进展将是一智能变送器和现场总线，暨向下拓展功能，开放总线.2、优缺点方案一：
21、TDCS 系统是一个大系统，其掌握器功能强而且在系统中作用特别重要，数据大路更是系统地关键，所以，必需整体投资一步到位，事后地扩容难度较大；它属于封闭式系统，各公司产品基本不兼容；该系统地信息全都是二进制或模拟信号行程地，必需有 D/A 和 A/D 转换；它可以掌握和监测工艺全过程，对自身进行诊断、爱护和组态 .但是由于自身地致命弱点，其 I/O 信号采纳传统地模拟量信号，因此它无法在 TDCS 工程师站上对现场外表进行远方诊断、爱护和组态 .方案二：用工业 PC 机掌握车库电机是早期用得比较多地一种掌握方式，它可以充分利用一般运算机供应地各种软件和硬件资源，利用 WINDOWS 或其它操作系
22、统，便利地对系统地进行掌握 .但是它要求设计人员单独设计系统地 I/0 接口电路，独立开发系统软件，编制软件地人员素养水平对系统掌握有很大影响，因此它不具有通用性 .方案三： PLC 掌握系统具有体积小、重量轻、掌握方式敏捷、牢靠性高、操作简单、修理简洁 .由于 PLC 所具有地敏捷性、模块化、易于扩展等特点，可以依据现场要求实现机械手地不同工作要求 .机械手采纳 PLC 掌握技术，可以大大提高该系统地自动化程度，削减了大量地中间继电器、时间继电器和硬件接线，提高了掌握系统地牢靠性.同时，用 PLC 掌握系统可便利地更换生产流程，增强掌握功能.3、相同点在微电子技术进展地背景下，从硬件地角度来
23、看，PLC、工业运算机、集散系统欢迎下载精品学习资源TDCS 之间地差别正在缩小，都将由类似地一些微电子元件、微处理器、大容量半导体储备器和 I/O 模件组成 .编程方面也有很多相同点 .4、不同点由于 PLC 和运算机属于两类产品，经过几十年地进展都形成了自身地装置特点和软件工具，实际上它们地区分仍旧存在.PLC 用编程器或运算机编程，编程语言是梯形图、功能块图、次序功能表图和指令表等.集散系统自身或用运算机结构形成组态构成开发系统环境.特殊需要提出地是， PLC 与 STD 总线工控机地区分，无论从修理、安装和模件功能都很相像 .PLC 更适用于黑模式下运行，但在线运行时如要进行较大地程序
24、修改，其才能略逊于 STD 工控机，但是从开关量掌握而言， PLC 地性能优于 STD 工控机.总地来说，在挑选掌握器时，第一要从工程要求、现场环境和经济性等方面考虑.没有哪种掌握器是肯定完善地，也没有哪种产品肯定差，只能说依据不同地环境挑选更适用地产品 7.2.3 机械手掌握方式地选定PLC 实现地自动掌握系统，其掌握功能基本都是通过设计软件来实现地，这种软件是利用 PLC 厂商供应地指令系统，依据机械设备地工艺流程来设计.PLC 自问世以来，经过 20 多年地进展，在美国、欧洲、日本等工业发达国家已成为重要产业，当前， PLC 在国际市场上已成为最受欢迎地工业掌握畅销产品8 ，用PLC 设
25、计自动掌握系统已成为世界潮流 .PLC 之所以有生命力，在于它更加适合工业现场和市场地要求：高牢靠性、强抗各种干扰地才能 .编程安装使用简便、低价格长寿命.比之单片机，它地输入输出端更接近现场设备，不需添加太多地中间部件或需要更多地接口，这样节约了用户时间和成本.PLC 地下端（输入端）为继电器、晶体管和晶闸管等掌握部件，而上端一般是面对用户地微型运算机 .人们在应用它时，可以不必进行运算机方面地特地培训，就能对可编程掌握器进行操作及编程，用来完成各种各样地复杂程度不同地工业掌握任务 .综上所述，本掌握系统采纳 PLC 掌握方式 .第 3 章 系统硬件设计欢迎下载精品学习资源本设计以可编程掌握
26、器PLC 作为掌握核心，为完成系统工艺所需要求，将系统设计分为硬件电路设计和软件两大部分，硬件地设计是系统运行地基础.本系统中硬件电路主要分为三大板块：主电路、传感器、 PLC 掌握电路等，以下是各板块地详细设计.3.1 主电路设计3.1.1 熔断器地挑选熔断器是依据电流超过规定值一段时间后，以其自身产生地热量使熔体熔化，从而使电路断开；运用这种原理制成地一种电流爱护器.熔断器广泛应用于高低压配电系统和掌握系统以及用电设备中，作为短路和过电流地爱护器，是应用最普遍地爱护器件之一.熔断器是一种过电流爱护器.熔断器主要由熔体和熔管以及外加填料等部分组成.使用时，将熔断器串联于被爱护电路中，当被爱护
27、电路地电流超过规定值，并经过肯定时间后，由熔体自身产生地热量熔断熔体，使电路断开，从而起到爱护地作用.以金属导体作为熔体而分断电路地电器，串联于电路中，当过载或短路电流通过熔体时，熔体自身将发热而熔断，从而对电力系统、各种电工设备以及家用电器都起到了肯定地爱护作用.具有反时延特性，当过载电流小时，熔断时间长；过载电流大时，熔断时间短.因此，在肯定过载电流范畴内至电流复原正常，熔断器不会熔断，可以连续使用.熔断器主要由熔体、外壳和支座三部分组成，其中熔体是掌握熔断特性地关键元件.本设计中采纳地熔断器地型号为HRW7-10 ，额定电压为220V.3.1.2 热继电器地挑选热继电器是由流入热元件地电
28、流产生热量，使有不同膨胀系数地双金属片发生形变，当形变达到肯定距离时，就推动连杆动作，使掌握电路断开，从而使接触器失电，主电路断开，实现电动机地过载爱护 .继电器作为电动机地过载爱护元件，以其体积小，结构简洁、成本低等优点在生产中得到了广泛应用 .热继电器地作用是：主要用来对异步电动机进行过载爱护，他地工作原理是过载电流通过热元件后，使双金属片加热弯曲去推动动作机构来带动触点动作，从而将电动机掌握电路断开实现电动机断电停车，起到过载爱护地作用.鉴于双金属片受热弯曲过程中，热量地传递需要较长地时间，因此，热继电器不能用作短路爱护，而只能作过载爱护.由于本设计中地电机地工作状态是反复短时工作制，热
29、继电器仅有肯定范畴地适应性，因此， 选用带速饱和电流互感器地热继电器，其额定电压为220V.欢迎下载精品学习资源3.1.3 接触器地挑选接触器 Contactor 是指工业电中利用线圈流过电流产生磁场，使触头闭合，以达到掌握负载地电器 .接触器由电磁系统（铁心，静铁心，电磁线圈）触头系统（常开触头和常闭触头）和灭弧装置组成 .其原理是当接触器地电磁线圈通电后，会产生很强地磁场，使静铁心产生电磁吸力吸引衔铁，并带动触头动作：常闭触头断开；常开触头闭合，两者是联动地.当线圈断电时，电磁吸力消逝，衔铁在释放弹簧地作用下释放，使触头复原：常闭触头闭合；常开触头断开.在电工学上，由于可快速切断沟通与直流
30、主回路和可频繁地接通与大电流掌握某些型别可达800 安培 电路地装置，所以常常运用于电动机做为掌握对象也可用作掌握工厂设备电热器工作母机和各样电力机组等电力负载，接触器不仅能接通和切断电路，而且仍具有低电压释放爱护作用.接触器掌握容量大，适用于频繁操作和远距离掌握.是自动掌握系统中地重要元件之一.本设计采纳额定电压为220V 地沟通接触器，驱动方式为电磁式驱动，动作方式为直动式.沟通接触器利用主接点来开闭电路，用帮助接点来导通掌握回路.主接点一般是常开接点，而帮助接点常有两对常开接点和常闭接点，小型地接触器也常常作为中间继电器协作主电路使用.沟通接触器地接点，由银钨合金制成，具有良好地导电性和
31、耐高温烧蚀性.3.1.4 系统主电路图本系统采纳三相沟通电为系统进行供电，三相空气开关QS 掌握整个系统地电源通断，既可完成主电路地短路爱护又可便利日常地爱护.FU1 至 FU4 四个熔断器起过流爱护作用，防止各回路发生短路现象； FR1、FR2、FR3 三个热继电器对负载电机M1 、M2、M3 起过载爱护作用，排除了主要地安全隐患 .三个电流接触器KM0/KM2/KM4分别掌握三个电机地正转，KM1/KM3/KM5分别掌握三个电机地反转.具体电路设计如图3.1所示：欢迎下载精品学习资源图 3.1 系统主电路图3.2 传感器设计3.2.1 传感器地选型本装置中使用地传感器有接近开关和行程开关.
32、机械手地夹紧与放松限位采纳接近开关（金属传感器），通过调整金属块位置置，可以在肯定范畴内转变气夹地张合角度.接近开关地选型对于不同地材质地检测体和不同地检测距离，应选用不同类型地接近开关，以使其在系统中具有高地性能价格比，为此在选型中应遵循以下原就：1）当检测体为金属材料时，应选用高频振荡型接近开关，该类型接近开关对铁镍、A3 钢类检测体检测最灵敏.对铝、黄铜和不锈钢类检测体，其检测灵敏度就低. 2）当检测体为非金属材料时，如；木材、纸张、塑料、玻璃和水等，应选用电容型接近开关 . 3）金属体和非金属要进行远距离检测和掌握时，应选用光电型接近开关或超声波型接近开关 . 4）对于检测体为金属时，
33、如检测灵敏度要求不高时，可选用价格低廉地磁性接近开关或霍尔式接近开关 .本设计选用地是光电型接近开关 .3.2.2 传感器地工作原理利用光电效应做成地开关叫光电开关. 将发光器件与光电器件按肯定方向装在同一个检测头内.欢迎下载精品学习资源当有反光面（被检测物体）接近时，光电器件接收到反射光后便在信号输出，由此便可“感知 ”有物体接近 .传感器工作原理图如下：图 3.2 传感器工作原理图接近开关：接近开关有三根连接线（棕、兰、黑）棕色接电源地正极、蓝色接电源地负极、黑色为输出信号，当与档块接近时输出电平为低电平，否就为高电平.与 PLC 之间地接线图如上，当传感器动作时，输出端对地接通.PLC
34、内部光耦与传感器电源构成回路， PLC 信号输入有效，工作原理如图 3.2 所示.3.3 行程开关地设计3.3.1 行程开关地选型机械手地伸缩、升降均采纳行程开关来限位，并通过转变行程开关位置置来调剂横轴和竖轴地运动范畴 .行程开关按其结构可分为直动式、滚动式、微动式和组合式，本设计选用直动式行程开关 .其结构原理如图 3.3 所示：欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源3.3.2 行程开关地工作原理图 3.3 直动式行程开关1-顶杆 2-弹簧 3 常闭触头 4 触头弹簧 5 常开触头欢迎下载精品学习资源电源外部设备外设I/O接储备器EPROMI/O 扩展接口I/O 扩展单元行程开关又称限位
35、开关，用于掌握机械设备地行程及限位爱护.在实际生产中，将行程开关安装在预先支配位置置，当装于生产机械运动部件上地模块撞击行程开关时，行程开关地触点动作，实现电路地切换 .因此，行程开关是一种依据运动部件地行程位置而切换电路地电器，它地作用原理与按钮类似 .行程开关广泛用于各类机床和起重机械，用以掌握其行程、进行终端限位爱护 .在电梯地掌握电路中，仍利用行程开关来掌握开关轿门地速度、自动开关门地限位，轿厢地上、下限位爱护.3.4 PLC 掌握电路设计3.4.1 PLC 地基本结构PLC 和一般地微型运算机基本相同，也是由硬件系统和软件系统两大部分组成地.PLC 地硬件系统由微处理器 CPU、储备
36、器 EPROM，ROM 、输入输出 I/O 部件、电源部件、编程器、 I/O 扩展单元和其他外围设备组成 .各部分通过总线 电源总线、掌握总线、地址总线、数据总线 连接而成 9. 其结构简图如图 3.4 所示：输输微处理器口受入入输控信号部件运算器出部元件掌握器欢迎下载精品学习资源图 3.4 PLC 硬件结构图PLC 地软件系统是指 PLC 所使用地各种程序地集合，通常可分为系统程序和用户程序两大部分 .系统程序是每一个 PLC 成品必需包括地部分，由 PLC 厂家供应，用于掌握 PLC 本身地运行，系统程序固化在EPROM 中.用户程序是由用户依据掌握需要而编写地程序 .硬件系统和软件系统组
37、成了一个完整地PLC 系统，他们是相辅相成，缺一不行地.3.4.2 PLC 地工作原理可编程序掌握器有两种基本地工作状态，即运行（RUN ）状态与停止（ STOP ）状态.在运行状态，可编程掌握器通过执行反映掌握要求地用户程序来实现掌握功能.为了使可编程序掌握器地输出准时地响应随时可能变化地输入信号，用户程序不是只执行一次，而是反复不断地重复执行，直至可编程序掌握器停机或切换到STOP 工作状态 .除了执行用户程序之外，在每次循环过程中，可编程序掌握器仍要完成，内部处 理、通信处理等工作，一次循环可分为5 个阶段.可编程序掌握器地这种周而复始地循环工作方式称为扫描工作方式 .由于运算机执行指令
38、地速度极高，从外部输入-输出关系来看，处理过程好像是同时完成地 .3.4.3 PLC 地扫描运行方式PLC 一般采纳循环扫描方式工作.当 PLC 加电后，第一进行初始化处理，包括清除I/O 及内部帮助继电器、复位全部定时器、检查I/O 单元地连接等 .开头运行之后，串行地执行存贮器中地程序，这个过程可以分为如下四个阶段.（1） 输入采样阶段在输入采样阶段， PLC 以扫描方式依次读入全部地数据和状态它们存入I/O 映象区地相应单元内 .输入采样终止后，转入用户程序行和输出刷新阶段.在这两个阶段中，即使输入数据和状态发生变化 I/O 映象区地相应单元地数据和状态也不会转变.所以输入 假如是脉冲信
39、号，它地宽度必需大于一个扫描周期，才能保证在任何情形下，该输入均能被读入 .（2） 用户程序执行阶段欢迎下载精品学习资源在用户程序执行阶段， PLC 地 CPU 总是由上而下，从左到右地次序依次地扫描梯形图.并对掌握线路进行规律运算，并以此刷新该规律线圈或输出线圈在系统RAM 储备区中对应位地状态 .或者确定是否要执行该梯形图所规定地特殊功能指令.例如：算术运算、数据处理、数据传达等 .（3） 输出刷新阶段在输出刷新阶段， CPU 依据 I/O 映象区内对应地数据和状态刷新全部地数据锁存电路，再经输出电路驱动响应地外设 .这时才是 PLC 真正地输出 .（4） 输入/输出滞后时间输入/输出滞后
40、时间又称系统响应时间，是指可编程序掌握器地外部输入信号发生变化地时刻至它掌握地有关外部输出信号发生变化地时刻之间地时间间隔，它由输入电路滤波时间、输出电路地滞后时间和因扫描工作方式产生地滞后时间三部分组成.输入模块地 CPU 滤波电路用来滤除由输入端引入地干扰噪声，排除因外接输入触点动作是产生地抖动引起地不良影响，滤波电路地时间常数打算了输入滤波时间地长短，其典型值为 10ms 左右.输出模块地滞后时间与模块地类型有关，继电器型输出电路地滞后时间一般在10ms 左右；双向可空硅型输出电路在负载接通时地滞后时间约为1ms，负载由导通到断开时地最大滞后时间为10ms； 晶体管型输出电路地滞后时间约为1ms.由扫描工作方式引起地滞后时间最长可达到两个多扫描周期.