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PLC机械手设计 摘要PLC机械手设计 本论文主要论述了日本欧姆龙系统在机械手中的PLC控制，重点介绍了机械手控制系统中的硬件选择方法、软件的设计过程和，以及PLC 控制气动机械手装置的工作原理、运动过程和控制要求等方面机械手是工业自动控制领域中经常用到的一种控制对象，机械手可以完成许多工作，如搬物、装配、切割、喷染等等，应用非常广泛该程序已在工业机械手中获得了应用，具有稳定、可靠的性能，可供同类设计参考应用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，提高劳动生产率关键词： 可编程控制器（PLC）、机械手、控制AbstractThe present paper mainly elaborated the Japanese ohm dragon system in manipulator PLC control, with emphasis introduced in the manipulator control system hardware choice method, the software design process and, as well as PLC control pneumatic motor manipulator aspects and so on installment principle of work, rate process and control request. The manipulator is one kind of controlled member which in the industry automatic control domain uses frequently, the manipulator may complete many work, like moves the thing, the assembly, cutting, spurts dyes and so on, the applications are extremely widespread. This procedure has obtained the application in the industry manipulator, has, the reliable performance stably, may supply the similar design reference. Controls the manipulator using PLC to realize each kind of stipulation working procedure movement, may simplify the control line, saves the cost, enhances the labor productivity. Key word: Programmable controller (PLC), manipulator, control目录1概况 11.1可编程控制器的发展历史 11.2 PLC的定义和特点 21.2.1 PLC的定义 21.2.2 PLC的特点 21.3 PLC应用注意的问题 31.3.1工作环境 31.3.2 安装与布线 41.3.3 I/O端的接线 41.3.4外部安全电路 51.3.5 PLC的接地 51.4 PLC的发展阶段 61.5 PLC的发展趋势 62 可编程序控制结构原理 82.1 PLC的结构 82.2 PLC的工作过程与原理 92.2.1 PLC工作过程 92.2.2 PLC的工作原理 102.3 PLC 的I/O 系统 113 欧姆龙系统机械手控制 133.1 工艺过程与控制要求 133.2 确定输入输出设备及PLC 143.2.1 机械手的动作流程 143.3 PLC选型及其I/O点编号分配 153.3.1 PLC的选型 153.3.2旋转编码器 153.3.3 I/O点编号分配 153.4 PLC梯形图程序设计 183.4.1 机械手工作过程 183.4.2 机械手梯形图 19附 录 23结束语 24参考文献 2525 1概况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，如搬物、装配、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，提高劳动生产率1.1可编程控制器的发展历史 在可编程控制器出现以前，继电器控制在工业控制领域占主导地位，由此构成的控制系统都是按预先设定好的时间或条件顺序地工作，若要改变控制的顺序就必须改变控制系统的硬件接线，因此，其通用性和灵活性较差20 世纪的六十年代，计算机技术开始应用于工业控制领域，由于价格高、输入输出电路不匹配、编程难度大以及难于适应恶劣工业环境等原因，未能在工业控制领域获得推广1968 年，美国最大的汽车制造商——通用汽车公司 (GM) 为了适应生产工艺不断更新的需要，要求寻找一种比继电器更可靠，功能更齐全，响应速度更快的新型工业控制器，并从用户角度提出了新一代控制器应具备的十大条件，立即引起了开发热潮主要内容是：(1)编程方便，可现场修改程序；(2)维修方便，采用插件式结构；(3)可靠性高于继电器控制装置；(4)体积小于继电器控制盘；(5)数据可直接送入管理计算机；(6)成本可与继电器控制盘竞争；(7)输入可为市电；(8)输出可为市电，容量要求在 2A 以上，可直接驱动接触器等；(9)扩展时原系统改变最少；(10)用户存储器大于 4KB 。

这些条件实际上提出将继电器控制的简单易懂、使用方便、价格低的优点与计算机的功能完善、灵活性、通用性好的优点结合起来，将继电接触器控制的硬接线逻辑转变为计算机的软件逻辑编程的设想 1969 年，美国数字设备公司 (DEC 公司 ) 研制出了第一台可编程控制器 PDP—14 ，在美国通用汽车公司的生产线上试用成功，并取得了满意的效果，可编程控制器自此诞生 可编程控制器自问世以来 , 发展极为迅速 1971 年，日本开始生产可编程控制器 1973 年，欧洲开始生产可编程控制器到现在，世界各国的一些著名的电气工厂几乎都在生产可编程控制器装置可编程控制器已作为一个独立的工业设备被列入生产中，成为当代电控装置的主导1.2 PLC的定义和特点1.2.1 PLC的定义PLC问世以来，尽管时间不长，但发展迅速为了使其生产和发展标准化，美国电气制造商协会NEMA（National Electrical Manufactory Association）经过四年的调查工作，于1984年首先将其正式命名为PC（Programmable Controller），并给PC作了如下定义：“PC是一个数字式的电子装置，它使用了可编程序的记忆体储存指令。

用来执行诸如逻辑，顺序，计时，计数与演算等功能，并通过数字或类似的输入/输出模块，以控制各种机械或工作程序一部数字电子计算机若是从事执行PC之功能着，亦被视为PC，但不包括鼓式或类似的机械式顺序控制器  以后国际电工委员会(IEC)又先后颁布了PLC标准的草案第一稿，第二稿,并在1987年2月通过了对它的定义： “可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程可编程控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计 总之，可编程控制器是一台计算机，它是专为工业环境应用而设计制造的计算机它具有丰富的输入/输出接口，并且具有较强的驱动能力但可编程控制器产品并不针对某一具体工业应用，在实际应用时，其硬件需根据实际需要进行选用配置，其软件需根据控制要求进行设计编制1.2.2 PLC的特点1．高可靠性（1）所有的I/O接口电路均采用光电隔离，使工业现场的外电路与PLC内部电路之间电气上隔离。

2）各输入端均采用R-C滤波器，其滤波时间常数一般为10~20ms.（3）各模块均采用屏蔽措施，以防止辐射干扰4）采用性能优良的开关电源5）对采用的器件进行严格的筛选6）良好的自诊断功能，一旦电源或其他软，硬件发生异常情况，CPU立即采用有效措施，以防止故障扩大7）大型PLC还可以采用由双CPU构成冗余系统或有三CPU构成表决系统,使可靠性更进一步提高2．丰富的I/O接口模块PLC针对不同的工业现场信号，如：交流或直流；开关量或模拟量；电压或电流；脉冲或电位； 强电或弱电等有相应的I/O模块与工业现场的器件或设备，如：按钮；行程开关；接近开关；传感器及变送器；电磁线圈；控制阀等直接连接另外为了提高操作性能，它还有多种人-机对话的接口模块; 为了组成工业局部网络，它还有多种通讯联网的接口模块，等等3. 采用模块化结构为了适应各种工业控制需要，除了单元式的小型PLC以外，绝大多数PLC均采用模块化结构PLC的各个部件，包括CPU，电源，I/O等均采用模块化设计，由机架及电缆将各模块连接起来，系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合4. 编程简单易学 PLC的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式，对使用者来说，不需要具备计算机的专门知识，因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握5. 安装简单，维修方便 PLC不需要专门的机房，可以在各种工业环境下直接运行。

使用时只需将现场的各种设备与PLC相应的I/O端相连接，即可投入运行各种模块上均有运行和故障指示装置，便于用户了解运行情况和查找故障 由于采用模块化结构，因此一旦某模块发生故障，用户可以通过更换模块的方法，使系统迅速恢复运行1.3 PLC应用注意的问题1.3.1工作环境1．温度 PLC要求环境温度在0~55℃，安装时不能放在发热量大的元件下面，四周通风散热的空间应足够大，基本单元和扩展单元之间要有30mm以上间隔；开关柜上、下部应有通风的百叶窗，防止太阳光直接照射；如果周围环境超过55℃，要安装电风扇强迫通风2．湿度为了保证PLC的绝缘性能，空气的相对湿度应小于85%（无凝露）3．震动 应使PLC远离强烈的震动源，防止振动频率为10~55Hz的频繁或连续振动当使用环境不可避免震动时，必须采取减震措施，如采用减震胶等4．空气 避免有腐蚀和易燃的气体，例如氯化氢、硫化氢等对于空气中有较多粉尘或腐蚀性气体的环境，可将PLC安装在封闭性较好的控制室或控制柜中，并安装空气净化装置5．电源PLC供电电源为50Hz、220（1±10%）V的交流电，对于电源线来的干扰，PLC本身具有足够的抵制能力对于可靠性要求很高的场合或电源干扰特别严重的环境，可以安装一台带屏蔽层的变比为1：1的隔离变压器，以减少设。