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河南机电高等专科学校
课程设计报告书
课程名称: 《PLC技术与工程应用》
课题名称: 机械手电气控制系统设计
系部名称: 自动控制系
专业班级: 计控102
姓名:
学号:
2012年 06月20日
目录
目录 I
1、PLC和机械手简介 1
PLC发展 1
基本结构PLC 1
PLC的工作原理 5
PLC的特点 6
机械手的发展 7
机械手的概述 8
输入输出接口电路介绍 9
2 、硬件电路设计 12
有关机械臂的电气原理图 12
有关机械手的I/O分配表及其他必要分配 12
3、软件设计 14
总流程图 14
4、程序调试 15
调试设备 15
遇到的问题与解决方法 15
5、心得体会 16
附录1 参考文献 17
附录2 程序清单 18
1、PLC和机械手简介
PLC发展
可编程控制器(简称PLC):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。
20世纪60年代末期,美国汽车制造工业竞争激烈,为了适应生产工艺不断更新的需要,在1968年美国通用汽车公司(GM)首先公开招标,对控制系统提出的具体要求基本为:a。它的继电控制系统设计周期短,更改容易,接线简单成本低。b。它能把计算机的功能和继电器控制系统结合起来。但编程要比计算机简单易学、操作方便。c。系统通用性强。1969年美国数字设备公司(DEC)根据上述要求,研制出世界上第一台PLC,并在GM公司汽车生产线上首次试用成功,实现了生产的自动化。其后日本、德国等相继引入,可编程序控制器迅速发展起来,但是主要应用于顺序控制,只能进行逻辑运算,故称为可编程逻辑控制器,简称PLC。其定义: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。
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:
  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;、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。
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)EEP