《最新PLC在机械手控制系统中的应用.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《最新PLC在机械手控制系统中的应用.doc（39页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、精品资料PLC在机械手控制系统中的应用。.目 录1 课程设计题目及要求11.1 题目11.2 控制要求11.3 系统总体方案设计22 设备和元器件选型32.1 电动机、电磁阀32.2 交流接触器、热继电器、控制变压器、可编程控制器52.3 接近开关、限位开关、光电开关、按钮103 PLC的工作原理163.1 PLC工作原理及扫描工作方式163.2 FX2N-48MR型PLC174 控制系统设计194.1 控制系统设计194.2 PLC(I/O)分配214.3 程序设计225 运行调试245.1 调试过程245.2 调试中出现的问题及解决方法255.3 结果分析256 总结267 参考文献27附
2、录一 电气原理图28附录二 PLC接线图291 课程设计题目及要求1.1 题目 PLC在机械手控制系统中的应用。1.2 控制要求 (1) 机械手系统构成: 128753411961012图1-1机械手系统构成图1、机械手上升限位接近开关（SP1） 2、机械手下降限位接近开关（SP2）3、机械手左转限位开关（SL1） 4、机械手右转限位开关（SL2）5、工件检测光电开关（SL3） 6、空气压缩机电动机（M1）7、一号传送带电动机（M2） 8、机械手旋转电动机（M3）9、二号传送带电动机（M4） 10、机械手下降电磁阀（YA1）11、机械手上升电磁阀（YA2） 12、机械手夹紧电磁阀（YA3） (
3、2) 机械手控制系统动作要求:按下工作启动按钮，空气压缩机M1工作，60秒后一号传送带电动机M2工作，一号传送带带动工件运行，当光电开关SL3检测到工件时，一号传送带电动机停止运转，机械手下降电磁阀YA1工作，机械手下降，到达限位接近开关SP2，机械手停止下降, 夹紧电磁阀YA3工作，夹紧工件，2秒钟后机械手上升电磁阀YA2工作，机械手上升，到达限位接近开关SP1，机械手旋转电动机M3左转，将工件运到二号传送带上方，机械手左转压到左转限位开关SL1，机械手旋转电动机M3停止运转，同时机械手下降，到达限位接近开关SP2，机械手停止下降并松开释放工件，2秒钟后机械手上升，到达限位接近开关SP1，二
4、号传送带电动机M4工作，二号传送带带动工件运行，同时机械手旋转电动机M3右转，机械手右转压到右转限位开关SL2，机械手旋转电动机M3和二号传送带电动机M4停止运转，一号传送带电动机M2又开始工作，机械手开始循环工作1.3 系统总体方案设计 首先对系统设定启动与停止的按钮SB1、SB2。SB1控制系统的启动，与输入端子X0相连；SB2控制系统的停止，与输入端子X1相连。对于上升限位SP1、下降限位SP2、左转限位SL1、右转限位SL2、工件检测光电开关SL3。分别于输入端子的X5、X2、X3、X4、X6相连。对于系统的输出有一下几个：机械手下降电磁阀YA1(Y1)、机械手上升电磁阀YA2(Y2)
5、、机械手左转电磁阀YV3(Y3)、机械手右转电磁阀YA4(Y4)、机械手夹紧电磁阀YA5(Y5)、一号传送带电动机YA6(Y6)、二号传送带电动机YA7(Y7)、M10、M11、M12、M13、复位辅助继电器M5，分别由Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7控制。系统还设置了两个计数器C0、C1。C0对下降限位SP2(X2)计数，从而实现机械手到达二号传送带时松开机械手放置物品的控制。C1对上升限位SP1(X5)计数，从而实现机械手在松开机械手放置物品以后上升第二次压到上升限位SP1(X5)的时候实现右转的控制。 2 设备和元器件选型2.1 电动机、电磁阀 (1) 三相鼠笼异步电动机:Y系列
6、、4极作运行的三相异步电机。三相异步电动机的转速低于旋转的转速，因与磁场间存在着相对运动而感生和电流，并与磁场相互作用产生，实现能量变换。与相比，三相异步运行性能好，并可节省各种材料。按结构的不同，三相可分为笼式和绕线式两种。笼式转子的异步电动机结构简单、运行可靠、重量轻、价格便宜，得到了广泛的应用，其主要缺点是调速困难。绕线式三相异步电动机的转子和一样也设置了三相并通过滑环、与外部变阻器连接。调节变阻器可以改善电动机的起动性能和调节电动机的转速。工作原理：当向三相中通入对称的三相交流电时，就产生了一个以同步转速n1沿内圆空间作顺时针方向旋转的。由于旋转磁场以n1转速旋转，转子导体开始时是静止
7、的，故转子导体将切割定子旋转磁场而产生感应电动势（感应电动势的方向用判定）。由于转子导体两端被短路环短接，在感应电动势的作用下，转子导体中将产生与感应电动势方向基本一致的感生电流。转子的载流导体在定子中受到电磁力的作用（力的方向用左手定则判定）。电磁力对转子轴产生，驱动转子沿着旋转磁场方向旋转。通过上述分析可以总结出电动机工作原理为：当电动机的三相定子绕组（各相差120度电角度），通入三相对称后，将产生一个旋转磁场，该旋转磁场切割，从而在转子绕组中产生感应电流（转子绕组是闭合通路），载流的转子导体在定子旋转磁场作用下将产生电磁力，从而在转轴上形成电磁转矩，驱动电动机旋转，并且电机旋转方向与旋转
8、磁场方向相同。铭牌参数:三相异步电动机的额定值刻印在每台电动机的铭牌上,一般包括下列几种：型号 为了适应不同用途和不同工作环境的需要，电动机制成不同的系列，每种系列用各种型号表示，例如 Y132M-4其中：Y 三相异步电动机，其中三相异步电动机的产品名称代号还有：YR为绕线式异步电动机；YB为防爆型异步电动机；YQ为高起动转距异步电动机。132 机座中心高(mm)M 机座长度代号4 磁极数图2-1三相异步电机铭牌参数 (2) 空气压缩机电动机-Y90L-6 选用的Y90L-6系列空气压缩机电动机，参数如下表所示型号功率KW功率HP电流（A）功率因素效 率(%)转 速(r/min)堵转转矩额定值
9、堵转电流额定值最大转矩额定值Y90L-61.11.53.20.7273.591025.52.2图2-2 Y90L-6系列空气压缩机电动机参数 (3) 机械手旋转电动机-Y801-4选用的Y801-4旋转电动机具体参数如下表所示型号 功率 KW功率HP电流（A）功率因素效 率(%)转 速(r/min)堵转转矩额定值堵转电流额定值最大转矩额定值Y801-40.550.751.50.767313902.462.3图2-3 Y801-4旋转电动机参数 (4) 一号传送带电动机-Y6：1.5KW (5) 二号传送带电动机-Y7：1.5KW选用的Y100L-6 Y系列6极电动机具体参数如下表所示型号功率K
10、W功率HP电流（A）功率因素效 率(%)转 速(r/min)堵转转矩额定值堵转电流额定值最大转矩额定值Y100L-61.5240.7477.5940262.2图2-4 Y100L-6 Y系列6极电动机参数(6) 电磁阀：Q22XD-2L系列电磁阀是用来控制流体的自动化基础元件，属于执行器；并不限于液压，气动。电磁阀也用于控制液压流动方向，工厂的机械装置一般都由液压缸控制，所以就会用到电磁阀。在真空、负压、零压时能正常工作，但通径一般不超过25毫米。 在零压差或真空、高压时亦能可动作，但功率较大，要求必须水平安装。流体压力范围上限较高，可任意安装(需定制)但必须满足流体压差条件。气动电磁阀里有密
11、闭的腔，在的不同位置开有通孔，气动电磁阀的每个孔都通向不同的油管，腔中间是阀，两面是两块电磁铁，哪面的磁铁线圈通电阀体就会被吸引到哪边；气动电磁阀通过控制阀体的移动来档住或漏出不同的排油的孔，而进油孔是常开的，液压油就会进入不同的排油管，然后通过气动电磁阀的油的压力来推动油刚的活塞，这样通过控制气动电磁阀的电磁铁的电流就控制了整个电磁阀的机械运动。气动电磁阀是用来控制流体的自动化基础元件，属于执行器；气动电磁阀并不限于液压，气动；气动电磁阀用于控制液压流动方向，工厂的机械装置一般都由液压缸或电磁阀来控制。选用的Q22XD-2L系列电磁阀参数如下表所示型号螺纹尺寸流量孔径使用温度CV值线圈功率型
12、式使用压力电压Q22XD-2LPT1/82.0mm-5850.2315VA立式09DC24V图2-5 Q22XD-2L系列电磁阀参数2.2 交流接触器、热继电器、控制变压器、可编程控制器 (1) 交流接触器CJ2010A / 127V简介交流接触器是广泛用作电力的开断和控制电路。它利用主接点来开闭电路，用辅助接点来执行控制指令，主接点一般只有常开接点，而辅助接点常有两对具有常开和常闭功能的接点，小型的也经常作为中间继电器配合主电路使用，交流接触器的接点，由银钨合金制成，具有良好的导电性和耐高温烧蚀性。 基本组成主要有四部分组成：电磁系统，包括吸引线圈、动铁芯和静铁芯；触头系统，包括三组主触头和
13、一至两组常开、常闭辅助触头，它和动铁芯是连在一起互相联动的；灭弧装置，一般容量较大的都设有灭弧装置，以便迅速切断电弧，免于烧坏主触头；绝缘外壳及附件，各种、传动机构、短路环、接线端等。 工作原理当线圈通电时，静铁芯产生电磁吸力，将动铁芯吸合，由于触头系统是与动铁芯联动的，因此动铁芯带动三条动触片同时运行，触点闭合，从而接通电源，当线圈断电时，吸力消失，动铁芯联动部分依靠弹簧的反作用力而分离，使主触头断开，切断电源。 使用接法：一般三相一共有7对触头，三路输入，三路输出，还有是控制触头四对；输出和输入是对应的，很容易能看出来，如果要加自锁的话，则还需要使用控制触头。 首先应该知道交流接触器的原理
14、，它是用外界电源来加在线圈上，产生电磁场，加电吸合，断电后接触点就断开，知道原理后，你应该弄清楚外加电源的接点，也就是线圈的两个接点，还要注意外加电源的电压是多少（220V或 380V），一般都标得有。交流接触器CJ2010A / 127V相关参数如下表所示型号额定电压Ui(V)额定控制电源电压Ue(V)额定电流Ai(A)CJ20-10A/ 127V 690交流直流交流直流127480.80.63图2-6交流接触器CJ2010A / 127V相关参数 (2) 热继电器JR36-20简介热是由流入热元件的产生热量，使有不同膨胀系数的双金属片发生形变，当形变达到一定距离时，就推动连杆动作，使控制断
15、开，从而使失电，断开，实现的过载保护。作为的过载保护元件，以其体积小，结构简单、成本低等优点在生产中得到了广泛应用。 基本组成由发热元件、双金属片、及一套传动和调整机构组成。发热元件是一段阻值不大的电阻丝，串接在被保护电动机的主电路中。双金属片由两种不同热膨胀系数的金属片辗压而成。图中所示的双金属片，下层一片的热膨胀系数大，上层的小。当电动机过载时，通过发热元件的电流超过整定电流，双金属片受热向上弯曲脱离扣板，使常闭触点断开。由于常闭触点是接在电动机的控制电路中的，它的断开会使得与其相接的接触器线圈断电，从而接触器主触点断开，电动机的主电路断电，实现了过载保护。热继电器动作后，双金属片经过一段
16、时间冷却，按下复位按钮即可复位，也可自复位。 图2-7热继电器结构图 1 热元件 2双金属片 3 导板 4 控制触头图2-8交流接触器电气符号工作原理热继是用于电动机或其它设备、电气线路的过载保护的保护电器。电动机在实际运行中，如拖动生产机械进行工作过程中，若机械出现不正常的情况或电路异常使电动机遇到过载，则电动机转速下降、绕组中的电流将增大，使电动机的绕组温度升高。若过载电流不大且过载的时间较短，电动机绕组不超过允许，这种过载是允许的。但若过载时间长，过载电流大，电动机绕组的就会超过允许值，使电动机绕组老化，缩短电动机的使用寿命，严重时甚至会使电动机绕组烧毁。所以，这种过载是电动机不能承受的
17、。热继电器就是利用原理，在出现电动机不能承受的过载时切断电动机电路，为电动机提供过载保护的保护电器。使用热继电器对电动机进行过载保护时，将热元件与电动机的定子绕组串联，将热继电器的常闭触头串联在交流接触器的的控制中，并调节调节旋钮，使人字形拨杆与推杆相距一适当距离。当正常工作时，通过热元件的即为电动机的，热元件发热，双金属片受热后弯曲，使推杆刚好与人字形拨杆接触，而又不能推动人字形拨杆。常闭触头处于闭合状态，保持吸合，电动机正常运行。若电动机出现过载情况，绕组中电流增大，通过元件中的电流增大使双金属片温度升得更高，弯曲程度加大，推动人字形拨杆，人字形拨杆推动常闭触头，使触头断开而断开交流接触器
18、线圈电路，使接触器释放、切断电动机的电源，电动机停车而得到保护。热继电器其它部分的作用如下：人字形拨杆的左臂也用双金属片制成，当环境温度发生变化时，主电路中的双金属片会产生一定的变形弯曲，这时人字形拨杆的左臂也会发生同方向的变形弯曲，从而使人字形拨杆与推杆之间的距离基本保持不变，保证热继电器动作的准确性。这种作用称温度补偿作用。螺钉是常闭触头复位调节螺钉。当螺钉位置靠左时，电动机过载后，常闭触头断开，电动机停车后，热继电器双金属片冷却复位。常闭触头的动触头在弹簧的作用下会自动复位。此时热继电器为自动复位状态。将螺钉逆时针旋转向右调到一定位置时，若这时电动机过载，热继电器的常闭触头断开。其动触头
19、将摆到右侧一新的平衡位置。电动机断电停车后，动触头不能复位。必须按动复位后动触头方能复位。此时热继电器为手动复位状态。若电动机过载是故障性的，为了避免再次轻易地起动电动机，热继电器宜采用手动复位方式，若要将热继电器由手动复位方式调至自动复位方式，只需将复位调节螺钉顺时针旋进至适当位置即可。 使用接法热继电器主要用于保护电动机的过载，因此选用时必须了解电动机的情况，如工作环境、启动电流、负载性质、工作制、允许过载能力等。原则上应使热继电器的安秒特性尽可能接近甚至重合电动机的过载特性，或者在电动机的过载特性之下，同时在电动机短时过载和启动的瞬间，热继电器应不受影响(不动作)；当热继电器用于保护长期
20、工作制或间断长期工作制的电动机时，一般按电动机的额定电流来选用，例如，热继电器的整定值可等于0.951.05倍的电动机的额定电流，或者取热继电器整定电流的中值等于电动机的额定电流，然后进行调整；当热继电器用于保护反复短时工作制的电动机时，热继电器仅有一定范围的适应性。如果短时间内操作次数很多，就要选用带速饱和的热继电器；对于正反转和通断频繁的特殊工作制电动机，不宜采用热继电器作为过载保护装置，而应使用埋入电动机绕组的或热敏电阻来保护。 型号及其含义热过载继电器（热继电器）适用于交流50HZ，工作电压至660V及一下的电路中，作为三相交流电动机的过载保护和断相保护，并可与相应的交流接触器组成起动
21、器。 JR / 特殊代号 D：有断相保护极数基本规格代号 以额定电流A表示设计序号热继电器图2-9热继电器型号及其含义组成图 热继电器JR36-20的主要参数和技术性能如下表所示参数类型JR36-20额定工作电流A20额定绝缘电压V690断相保护有手动与自动复位有温度补偿有测试按钮有安装方式独立式辅助触头1NO+1NCAC-15 380V 额定电流A0.47DC-15 220V 额定电流A0.15 图2-10热继电器JR36-20的主要参数和技术性能 选用的JR36-20 CJT1-10型号参数如下表所示型号额定电流A熔断器符合IEC60947-4 AJR36-20 CJT1-10系列0.25
22、-0.35“1”型配合“2”型配合631.6图2-11 JR36-20 CJT1-10型号参数(3) 控制变压器BKC150VA 380V / 127V控制变压器BKC150VA具体参数如下表所示控制变压器型号功率（VA）额定电压（V）输出额定电流（A）变压器BKC150VA 150初级二级三级 二级三级380127281.185.36图2-12控制变压器BKC150VA具体参数 (4) 可编程控制器（PLC）：三菱FX2N-48MR PLC 2.3 接近开关、限位开关、光电开关、按钮(1) 接近开关接近开关一种用于工业自动化控制系统中以实现检测、控制并与输出环节全盘无触点化的新型开关元件，当
23、开关接近某一物体时，即发出控制信号。接近开关在航空、以及工业生产中都有广泛的应用；在日常生活中，如宾馆、饭店、车库的自动门，自动热风机上都有应用；在安全防盗方面，如资料档案、财会、金融、博物馆、金库等重地，通常都装有由各种接近开关组成的防盗装置；在中，如长度，位置的测量；在控制技术中，如位移、速度、加速度的测量和控制，也都使用着大量的接近开关。 基本组成 图2-13接近开关组成原理图 工作原理接近开关也叫近接开关，又称无触点，它除可以完成行程控制和限位保护外，还是一种非接触型的检测装置，用作检测零件尺寸和测速等在各类开关中，有一种对接近它物件有“感知”能力的元件位移传感器，利用位移传感器对接近
24、物体的敏感特性达到控制开关通或断的目的，这就是接近开关。当有物体移向接近开关，并接近到一定距离时，位移传感器才有“感知”，开关才会动作。通常把这个距离叫“检出距离”，但不同的接近开关检出距离也不同，有时被检测验物体是按一定的时间间隔，一个接一个地移向接近开关，又一个一个地离开，这样不断地重复，不同的接近开关，对检测对象的响应能力是不同的，这种响应特性被称为“响应频率”。 型号及其含义感应面方向连接方式输出状态检测距离电源电压安装方式外形种类 J 8 M D 1 N K 图2-14接近开关型号及其含义组成图 选用的欧姆龙TL-N5ME1接近开关参数如下表所示型号检测距离（mm）额定电压（V）输出
25、状态尺寸特点欧姆龙TL-N5ME15三线DC24NPN NO25*38.5适用于各种用途上，灵敏度高i，带有动作指示灯，直流三线式图2-15欧姆龙TL-N5ME1接近开关参数 (2) 限位开关简介限位开关又称行程开关，可以安装在相对静止的物体（如固定架、门框等，简称静物）上或者运动的物体（如行车、门等，简称动物）上，当动物接近静物时，开关的连杆驱动开关的接点引起闭合的接点分断或者断开的接点闭合，由开关接点开、合状态的改变去控制电路和机械装置。 工作原理限位开关就是用以限定机械设备的运动极限位置的电气开关，限位开关有接触式的和非接触式的，接触式的比较直观，机械设备的运动部件上，安装上行程开关，与
26、其相对运动的固定点上安装极限位置的挡块，或者是相反安装位置，当行程开关的机械触头碰上挡块时，切断了（或改变了）控制电路，机械就停止运行或改变运行，由于机械的惯性运动，这种行程开关有一定的“超行程”以保护开关不受损坏。限位开关是一种常用的小电流主令电器，利用生产机械运动部件的碰撞使其触头动作来实现接通或分断控制电路，达到一定的控制目的，通常，这类开关被用来限制机械运动的位置或行程，使运动机械按一定位置或行程自动停止、反向运动、变速运动或自动往返运动等。在电气控制系统中，限位开关的作用是实现顺序控制、定位控制和位置状态的检测，用于控制机械设备的行程及限位保护，构造：由操作头、触点系统和外壳组成。限
27、位开关可以安装在相对静止的物体（如固定架、门框等，简称静物）上或者运动的物体（如行车、门等，简称动物）上，当动物接近静物时，开关的连杆驱动开关的接点引起闭合的接点分断或者断开的接点闭合。由开关接点开、合状态的改变去控制电路和机构的动作。 型号及其含义1 能自动复位 2不能自动复位0 仅径向传动杆 1滚轮装在传动杆内侧 2滚轮装在传动杆外侧3 滚轮装在传动杆凹槽内或内外侧0 无滚轮 1 单轮 2 双轮 3 直动不带轮 4 直动带轮设计序号行程开关主令电器 L X 图2-16限位开关型号及其含义组成图 限位开关的技术数据如下表所示： 型号额定电压/V额定电流/A触头数量结构形式个数交流直流常开常闭
28、JLXK1-311500440511直动防护式5图2-17限位开关的技术数据 (3) 光电开关简介光电开关（光电传感器）是光电接近开关的简称，它是利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路选通，从而检测物体有无的，物体不限于金属，所有能反射光线的物体均可被检测。光电开关将输入电流在发射器上转换为光信号射出，接收器再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测，安防系统中常见的光电开关烟雾报警器，工业中经常用它来记数机械臂的运动次数。基本组成光电开关是大家族中的成员，它把发射端和接收端之间光的强弱变化转化为电流的变化以达到探测的目的。由于光电开关输出回路和输入回路是电隔离的（即电缘绝），所以它
29、可以在许多场合得到应用。 图2-18 光电开关原理图工作原理采用集成电路技术和SMT表面安装工艺而制造的新一代光电开关器件，具有延时、展宽、外同步、抗相互干扰、可靠性高、工作区域稳定和自诊断等智能化功能。这种新颖的光电开关是一种采用的主动式光电探测系统型电子开关，它所使用的冷光源有红外光、红色光、绿色光和蓝色光等，可非接触，无损伤地迅速和控制各种、液体、透明体、黑体、柔软体和烟雾等物质的状态和动作。接触式存在响应速度低、精度差、接触检测容易损坏被检测物及寿命短等缺点，而晶体管的作用距离短，不能直接检测非金属材料。但是，新型光电开关则克服了它们的上述缺点，而且体积小、功能多、寿命长、精度高、响应
30、速度快、检测距离远以及抗光、电、磁干扰能力强。这种新型的光电开关已被用作物位检测、液位控制、产品计数、宽度判别、速度检测、定长剪切、孔洞识别、信号延时、自动门传感、色标检出、冲床和剪切机以及安全防护等诸多领域。此外，利用红外线的隐蔽性，还可在银行、仓库、商店、办公室以及其它需要的场合作为防盗警戒之用。常用光电开关的分类方法：按检测方式可分为反射式、对射式和镜面反射式三种类型。 光电开关参数如下表所示型号工作电压输出类型检测方式输出状态检测物体E3TS-DS80光电开关直流：DC636V或 DC12V、DC24V 交流：AC90V250V继电器输出型漫反射型、反馈反射型、 透过型常开、常闭漫反射
31、型：透明和不透明物体直流： DC636V或DC12V、DC24V 交流：AC90V250VNPN,PNP型 交流二线漫反射型 反馈反射型 透过型常开、常闭漫反射型： 透明和不透明物体图2-19光电开关参数（4） 按钮 按钮是最常用的主令电器，在低压控制电路中用于手动发出控制信号。它由按钮帽、复位弹簧、桥式触头和外壳等组成。按用途和结构的不同，分为启动按钮、停止按钮、急停按钮和复合按钮等。 在机械手控制系统的设计中，选用分别选用了一个启动按钮，一个停止按钮，一个急停按钮，其原理分别为：启动按钮带有常开触头，手指按下钮帽，常开触头闭合；手指松开，常开触头复位。停止按钮带有常闭触头，手指按下按钮帽，
32、常闭触头断开；手指松开，常闭触头复位。急停按钮按下之后，机械手移动工件立即停止；急停按钮解除后，所有输出重新开始。一按按钮，机床就能锁住，解除的方法是旋转后解除。型号触头组合按钮颜色LA2510常开绿色LA2501常闭红色KA54211常开常闭灰色 图2-20按钮的技术数据 3 PLC工作原理 图3-1 PLC的工作过程示意图3.1 PLC工作原理及扫描工作方式(1) 可编程控制器简介可编程控制器（简称PLC）：是以一种以微机处理器为核心的自动控制装置，其实质是一种工业控制用的专用计算机。它是采用一种可编程的存储器，用于在其内部存储程序，可以执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用
33、户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械和生产过程。可编程序控制器实施的控制，它的本质就是遵循特定的算法进行输入与输出的转换，并把这个变换与以物理方式实现。输入和输出变换、物理方式的实现其实就是可编程控制器实施控制的两个最重要的基本点，同时物理方式的实现也是可编程控制器与普通微机所不同之处，其需要考虑到实际控制的要求，所以要清除掉扰乱信号适应于操作现场，输出应该扩大到实际控制的水平，能够简捷的在实际控制系统中使用，因此可编程控制器的结构与计算机结构有明显的相同之处，那就是它们的结构都是主要是由存储器、通信接口以及电源、微处理器、输入和输出接口电路这几个部分所组成。 (2) PL
34、C的工作原理可编程控制器使用的按照顺序进行扫描和不断进行循环工作方式。即可编程控制器在其运行时侯，CPU会按照根据用户按控制要求编写好并已经存在于用户存储器中的程序，按照指令的步序号进行周期性的循环扫描，如果没有遇到跳转的指令，就会从首个指令开始按照步序号逐步的执行用户所编写程序，直到整个程序的结束。然后继续回到首个指令，按照顺序开始进行下一轮的扫描。可编程控制器在每一次工作扫描的过程中，都会完成对输入信号进行采样和对输出状态进行刷新等工作。可编程控制器的一个完整的工作流程必需包括对输入的采样、执行程序和刷新输出三个部分。可编程控制器在输入采样阶段：首先以扫描方式按顺序将所有暂存在输入锁存器中
35、的输入端子的通断状态或输入数据读入，并同时将其写入各对应的输入状态寄存器中，即刷新输入。随即关闭输入端口，进入程序执行阶段。可编程控制器在程序执行阶段：按照输入的程序的步序进行扫描，逐步的执行程序，如遇到跳转指令则跳到该指令所指步。经过数据的处理和运算后，将所得到的结果保存到相对应的输出状态寄存器中。经过一定的方式传送到输出锁存器中，驱动相应的设备进行工作。输出刷新阶段：当所有指令执行完毕后，输出状态寄存器的通断状态在输出刷新阶段送至输出锁存器过程中，并通过一定的方式如继电器、晶体管或晶闸管等输出，驱动相应输出设备工作。 (3) PLC的优点可编程逻辑控制器（PLC）具有以下几个突出的特点：
36、PLC构成的系统不是简单的固定的系统，它的可扩展行性十分的高，突出优势是擅长开关量的控制；也能够对进行连续过程的比例，积分，微分回路进行控制；也可以和计算机相连接而构成联合控制，从而完成对工业生产过程中的自动化管理。 使用比较简捷，编程较简单，选用较直观的梯形图、逻辑图或语句表等编程语言，而不需要太多的计算机知识，所以可编程控制系统的开发时间很短，现场调试简单，容易上手和接受。另外，允许在线对程序进行修改，能够改变控制方案而不用检查和拆动硬件设备。 具有较强的抗干扰能力，可以在各种的工作环境下进行正常的工作。因此也具有很高的可靠性。3.2 FX2N-48MR型PLC (1) 三菱FX2N-48
37、MRPLC介绍灵活的配置除了具有满足特殊需求的大量特殊模块外,6个基本单元中的每个单元可扩展至256I/O。高速运算基本指令:0.08us/指令,应用指令:1.52至几百us/指令。突出的寄存器容量FX2N系列包括8K步内置RAM寄存器,用一个寄存器盒可扩展到16RAM或EEPROM。丰富的元件资源3072点辅助继电器,256点计时器,235点计数器,8000数据存储器。FX2N-48ER扩展24入24出继电器FX1S-10MR-001主机6入4出，继电器FX2N-32ER扩展16入16出继电器FX1S-30MR-D主机16入14出，继电器FX2N-16ER扩展16入FX1S-20MR-D主机
38、12入18出，继电器FX2N-16EYR扩展16出继电器FX1S-14MR-D主机8入6出，继电器FX2N特殊扩展模块FX1S-10MR-D主机6入4出，继电器FX2N-CNV-BDFX0N适配器连接用模块FX2N特殊功能单元FX2N-CNV-BC扩展电缆转换器FX2N-2DA2通道模拟量输出块FX2N-CNV-IF扩展电缆转换器FX2N-2AD2通道模拟量输入模块FX2N-8AV-BD8通道模拟量设定模块FX2N-4DA4通道模拟量输出模块FX2N-232-BDRS-232接口1通道FX2N-4AD2通道模拟量输入模块。 (2) 三菱FX2N-48MRPLC技术参数FX2N系列是小型化，高速
39、度，高性能和所有方便都是相当于FX系列中最高档次的超小形程序装置。除输入出16-25点的独立用途外，还可以适用于在多个基本组件间的连接，模拟控制，定位控制等特殊用途，是一套可以满足多样化广泛需要的PLC。系统配置既固定又灵活：在基本单元上连接扩展单元或扩展模块，可进行16-256点的灵活输入输出组合。备有可自由选择，丰富的品种可选用16/32/48/64/80/128点的主机，可以采用最小8点的扩展模块进行扩展。可根据电源及输出形式，自由选择。令人放心的高性能程序容量：内置800步RAM可使用存储盒，最大可扩充至16K步。 (3) 三菱FX2N-48MRPLC开发环境可编程控制器的产生和发展与
40、继电器有很大的的关系。继电器室一种用弱电信号控制强电信号的电磁开关，虽有上百年的历史，但在复杂的继电器控制系统中，故障的查找和排除是非常困难的，可能会花大量时间，严重地影响生产。如果公益要求发生变化，就得衷心设计线路连线安装，不利于产品的更新换代。显然，需要寻求一种新的控制装置来取代老式的继电器控制系统，使电气控制系统的工作更可靠，更容易维护，更能适应经常变动的工艺条件，因此在1969年，美国数字设备公司根据要求研制出世界上第一台可编程控制器。在20世纪70年代后期，随着微电子技术，计算机技术和数字控制技术的迅速发展，人们为了与电脑区分，就把可编程控制器称为PLC。4 控制系统设计4.1 控制
41、系统设计在一条自动生产线上，由机械手将传送带A上的物品传送到传送带B上。机械手的上升、下降、左转、右转、夹紧、放松动作分别由电磁阀控制液压传动系统工作，并用限位开关及光电开关检测机械手动作的状态和物品的位置。传送带A、B均由三相鼠笼型异步电动机驱动。电动机应有相应的保护。程序方框图如下图所示：开始下降抓紧上升左旋下降放松上升右旋 结束原位夹紧原位下降松开上升上升右转左转下降X5X3X2T1X2X0 T0X5X4图4-1程序方框图 程序流程图如下图所示：图4-2程序流程图4.2 PLC(I/O)分配输入元件输入输出元件输出启动开关X0上升电磁阀Y1关闭开关X1下降电磁阀Y2上升限位开关X5左转电
42、磁阀Y3下降限位开关X2右转电磁阀Y4左转限位开关X3夹紧电磁阀Y5右转限位开关X4传送带1电机Y6光电开关X6传送带2电机Y7空气压缩机电动机Y0图4-3 PLC（I/O）分配图4-4硬件连线图4.3 程序设计图4-5程序 这个程序是严格按照设计要求来编的,启动开关是X0,停止开关是X1,程序中还加入了了两个计数器C0、C1。其中计数器C0对下降限位SP2(X2)计数，从而实现机械手到达二号传送带时松开机械手放置物品的控制。计数器C1对上升限位SP1(X5)计数，从而实现机械手在松开机械手放置物品以后上升第二次压到上升限位SP1(X5)的时候实现右转的控制。5 运行调试5.1 调试过程按下启
43、动开关X0以后，观察六秒钟以后，传送带A(Y6)的灯是否亮，如果不亮，说明传送带A的电磁阀Y6没有得电，相关开关没有动作，重新查看程序，修改好；如果灯亮，说明这一步程序正常。接下来按下光电开关(模拟光电开关检测到物品)，观察机械手是否下降(Y2)，如果没有下降，说明这一步程序设计得有问题，修改程序，再监测；如果机械手下降，程序正常，继续下一步程序检查。压下下降限位开关，不要松开，观察机械手的夹紧(Y5)检测灯是否同时亮起来，如果没有，程序错误，修改程序，再作检测；如果灯同时亮了,程序正常，继续下一步检查。看看两秒钟以后机械手是否上升(机械手上升Y1检测灯是否亮)，如果灯没有亮，说明定时器没有起作用，检查修改这一步程序；如果灯亮了，说明程序正常，继续下一步的检查。压下上升限位开关，同时松开之前