文档介绍：《电气控制与PLC》课程设计评阅书
题目
PLC机械手臂
学生姓名
陈朝
学号
20090212051
指导教师评语及成绩
指导教师签名:
年月日
答辩评语及成绩
答辩教师签名:
年月日
教研室意见
总成绩:
室主任签名:
年月日
目录
绪论
PLC结构、工作原理及系统设计
PLC的结构
PLC的工作原理
PLC控制系统的构成、设计原则及步骤
案机械手臂的设计方
机械手臂的控制内容及要求
设备要求
机械手臂的总体设计
外部接线图
软件设计部分
总结
参考文献
绪论
可编程控制器是在计算机技术、通信技术和继电器控制技术的发展基础上开发起来的,最初叫做可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller),即PLC,现已广泛应用于工业控制的各个领域。
它以微处理器为核心,用编写的程序不仅可以进行逻辑控制,还可以定时、计数和算术运算等,并通过数字量和模拟量的输入/输出来控制机械设备或生产过程。20世纪60年代以前,汽车流水线的自动控制系统基本上都采用传统的继电器控制。在60年代初,美国汽车制造业竞争越发激烈,而汽车的每一次更新的周期越来越短,这样对汽车流水线的自动控制系统更新就越来越频繁,原来的继电器控制就需要经常地重新设计和安装,从而延缓了汽车的更新间。所以人们就想能有一种通用性和灵活性较强的控制系统来替代原有的继电器控制系统。
PLC在制造和冶金等其他工业部门相继得到了应用。1971年,日本引进了这项技术,并开始生产自己的PLC。1973年,欧洲一些国家也研制出了自己的PLC。1974年,我国也开始仿照美国的PLC技术研制自己的PLC,终于在1977年研制出第一台具有实用价值的PLC。
毫无疑问,PLC将在今后的工业生产中起到非常重要的作用。在20世纪80年代,美国的工业市场调查报告和1989年美国的一份分散控制系统(DCS)的调研报告中,都能看出PLC在工业控制中的重要作用。
一、PLC的结构、工作原理及系统设计
1、PLC的结构
PLC实质是一种专用于工业控制的计算机,其硬件结构基本上与微型计算机相同。根据结构形式的不同,PLC的基本结构分为整体式和模块式结构两类。
整体式(又称箱体式)结构的PLC由中央处理器(CPU)、存储器、输入/输出(I/O)单元、电源电路和通信端口等组成,并将这些组装在同一机体内。这种结构的特点是结构简单、体积小、价格低、输入/输出点数固定、实现的功能和控制规模固定,但灵活性较低。其基本结构框图如图1-1所示。
电源
中央
处理器
(CPU)
输入/输出单元
存储器
系统总线
编程器
图1-1 整体式结构
模块式(又称组合式)结构的PLC是将中央处理器(CPU)、存储器、输入/输出(I/O)单元、电源电路和通信端口等分别做成相应的模块,应用时将这些模块根据控制要求插在机架上,各模块间通过机架上的总线相互联系。模块式的PLC安装完成后,需进行登记,以便PLC对安装在总线上的各模块进行地址确认,其特点是系统构成的灵活性较高,可以构成不同控制规模和功能的PLC,但同时价格也较高。基本结构框图如图1-2所示。
机架
编程器
现场设备
其他PLC
或上位机
电源
模块
CPU
模块
通信
模块
输入
模块
输出
模块
特殊功能模块
2、 PLC的工作原理
PLC与继电器构成的控制装置的重要区别之一就是工作方式不同,继电器控制是并行运行方式,即如果输出线圈通电或断电,该线圈的触点立即动作,只要形成电流通路,就有可能有几个电器同时动作。而PLC则不同,它采用循环扫描技术,只有该线圈通电或断电,并且必须当程序扫描到该线圈时,该线圈触点才会动作,而且每次它只能执行一条指令,这也就是说PLC以“串行”方式工作的,这种工作方式可以避免继电器控制的触点竞争和时序失配等问题。也可以说,继电器控制装置是根据输入和逻辑控制结构就可以直接得到输出,而PLC控制则需要输入传送、执行程序指令、输出3个阶段才能完成控制过程。
3、 PLC控制系统的构成、设计原则及步骤
PLC控制系统由硬件部分和软件部分组成。
对于整个PLC控制系统来说,其硬件部分不仅包括选择符合控制要求的PLC机型、存储器容量、电源模块、输入/输出模块、通信模块、模拟量输入/输出模块和特殊功能模块等,还应当包括选择合适的可编程控制器外围装置、设备与接口,如输入设备(控制按钮、开关、传感器等)、执行装置(接触器、继电器等)和由执行装置控制的现场设备(水泵、鼓风机、阀门等)。
软件部分主要包括对PLC进行I/O点地址、内部继电器、定时器、计数器等的分配,PLC控制程序的设计