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基于 PLC 机器人 本体 设计 论文 DWG 图纸 外文 翻译 文献 综述 开题 报告

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内容简介：

1引言控制系统是清洗爬壁机器人的核心部分，主要有PC机、PLC两大部分，主要任务是通过PLC完成爬壁机器人在壁面上的吸附使其不能发生滑落或倾覆、移动和清洗作业控制，机器人的爬行状态可以在上位机显示器上实时显示，并通过上位机操作控制。其总体结构如图控制系统要求：1） 控制系统结构小型、轻量化2） 移动功能 由方向键配合加、减速键控制机器人的全方位移动3） 作业功能 由功能按键分别对风机、刷子、喷嘴动装置，实现机器人在壁面上的相应作业4） 显示功能 操作的功能/状态可由上位机实时显示5） 遥控功能 PLC控制，PLC的特点1、 抗干扰能力强，可靠性高PLC是专为工业控制设计的，能适应工业现场的恶劣环境。在PLC的设计和制造过程中，采取了多层次抗干扰以及精选元件等措施，使PLC的平均无故障时间在2万小时以上。而本机器人是为基本放置户外的壁面清洗爬行而设计的，环境较差，因此需要抗干扰能力强，可靠性高，所以PLC比较适合。2、 易于操作和维护PLC的控制程序可通过其专用的编程器输入到PLC的拥护程序存储器中。编程器不仅能对PLC的工作进行监控，使PLC的操作以及维护都很方便。此外，PLC还具有很强大的自我诊断能力，能随时检查自身的故障，并显示给操作远，使得能够迅速检查、判断故障原因，这些特点使机器人对检修作业非常有利。即便除了问题，也能快速找到原因，尽快恢复正常工作。3、 PLC的功能PLC可以在现场的输入信号作用下，按照预先输入的程序，控制现场的执行机构按照一定的规律进行操作，它有多种功能如：逻辑运算、定时器功能、移位、加减运算、条件判别、分支、跳转、暂存、译码、编码、BCD数转换等功能，4、 PLC分类：根据I/O点数分类PLC的输入、输出点数表明PLC可以从外部接收到多少输入量和向外部输出多少个输出量，实际上也就是PLC的输入、输出端子数。一般来说，点数多的PLC功能也相应较强。I/O点数在265点以下的称为小型机，一般只有逻辑运算、定时、计数、位移等功能，适用于开关量的控制，可用它实现条件控制、定时/计数控制、顺序控制等。I/O点数在265点至1024点的称为中型机，它除了具备逻辑运算功能，还增加了模拟量处理、算术运算、数据传送、数据通讯等功能，可以完成既有开关量、又有模拟量的复杂控制。I/O点数在1024点以上的称为中型机，其功能更为完善，具有数据处理、模拟量调节、联网通讯、监视、记录、打印等功能，可以进行中断控制、智能控制、远程控制等，可用于大规模的过程控制，构成分布式系统控制或整个工厂的集散系统。根据结构、形状分类从结构和形状上看，PLC可分为整体式模块式两种。一般的小型机多为整体结构。这种结构的PLC，其电源、CPU、I/O部件等都集中配置在一起，有的甚至都装在一块印刷电路板上，结构紧凑、体积小、重量轻、价格低、容易装配在工业控制设备的内部，比较适合生产设备的单机控制，整体式PLC的缺点是主机的I/O点数固定，使用不够灵活，维修也不方便。模块式结构的PLC各部分以单独的模块分开设置，如电源模块、CPU模块、输入模块、输出模块、以及其他模块等。这种PLC通常由机架底伴联结各模块，底板上有若干插座，使用时，各种模块直接插如机架底板即可。这种PLC配置灵活、装配方便、易于扩展、可根据控制要求灵活配置各种模块、构成功能不同的各种控制系统，一般大型机PLC均采用这种结构。模块式PLC的缺点是结构比较复杂，各种插件比较多，价格也比较高。根据生产厂家分类PLC的生产厂家很多，每家厂家的PLC，其点数、容量、功能各有差异，但都自成系列，指令以及外设上都兼容，因此在选择PLC时若选择同一系列的产品，则可以使系统构成容易、使用方便。比较有代表性的PLC有：日本立石（OMRON）公司的C系列，三菱（MITSUBISHI）公司的F系列、东芝（TOSHIBA）公司的EX系列、富士（FUJI）公司的NB系列、美国哥德（GOULD）公司的M84系列、美国通用电气（GE）公司的GE系列、德国西门子（SIEMENS）公司的S5系列等。通讯：引言PLC与个人计算机之间的通信一般是通过RS232C口进行的，信息交换的方式为字符串方式运用RS232通道，容易配置一个与计算机进行通信的系统。将所有软元件的数据和状态由可编程控制器送入计算机，由计算机采集这些数据，进行分析及运行状态监测。用计算机改变可编程控制器设备的初始值和设定值，从而实现计算机对可编程控制器的直接控制，一旦确定了可编程控制器的控制指令格式，就能方便地与具有RS232C口并能输出字符串的计算机通信。文中所研究的移动机器人是通过采用一台个人Pc+PLC可编程控制器的结构实现机器人控制，可以充分利用PLC的可靠性高、适应性好、接口功能强、体积小以及组态灵活等优点。l 移动机器人控制功能要求控制系统总体框图如图1所示，其结构采用了上下两级计算机系统完成对机器人的控制。机器人控制器采用了模块化的体系结构。整个硬件系统以工业Pc机作为机器人控制系统的硬件平台，通过PLC控制机器人各自由度的动作。上位PC机采用RS232端口PLC采用RS485端口与PLC之间通过端口转换器进行通信，采用主从应答方式。图1 控制系统总体框图上位PC机的主要任务是采集PLC中存储的被控对象运行状态参数，显示被控对象各部分的工作状态，通过AD采集卡采集传感器信号，根据需要向PLC发出读写命令，读数据时上位机通过通信口向PLC发出读数据命令，PLC响应命令并将数据准备好，上位机再次读通信I：1即可读到所需数据。写数据时，上位机通过通信I：1向PLC发布写命令及数据，PLC即可接收。PLC通信模块有多种上位机链接命令代码，微机通过向PLC发出不同的命令，可以灵活地对其位或字软设备以及特殊功能模块的缓冲区进行读写。12 PLC功能要求OMROM系列PLC有用于读写的上位机链接通信的命令，通过执行读写命令，PLC可完成对被控对象各项功能的现场控制，开辟数据缓冲区，实时存储被控对象运行状态，供上位机查询。2 PLC与上位PC机的通信协议OMROM系列PLC的CPU内设有RS一485端口与个人计算机进行上位机链接通信。上位机链接通信是通过在上位机和PLC之间交换命令和应答实现的，在一次交换中传输的命令或应答数据称之为一帧，一个帧最多可包含131个数据字符。上位机程序流程框图如图2所示。21 上位机发送命令格式号置于每个命令的开头，节点号设置在PLC的DM6648中，识别码和正文取决于传输的上位机链接命令。识别码设置2字符的命令代码，正文设置命令参数，终止符设置“ ”和回车(CHR$(13)两字符。表示命令结束。命令帧可以有最多l31个字符长，一个等于或大于132字符的命令必须分成若干帧。为了保证通信的安全性，必须对传送的数据进行校验，采取的主要措施是：增加一个结构检查序列(FCS)字符。FCS是一个转换成2个ASCII字符的8位数据，这8位数据为从帧开始到帧正文结束(即FCS之前)所有数据执行“异或”操作的结果。每次接收到一帧，计算FCS，与帧中所包含的FCS作比较，从而检查帧中间的数据错误。如果两者不相等，则认为传输数据出错。将检验到的出错数据放弃，并立即给上位机发送反馈信号要求重新发送数据。22 来自PLC的应答格式号必须置于每个应答帧的开头，节点号设置在PLC的DM6648中，识别码返回2字符的命令代码，结束码表示命令完成的状态，即是否有错误发生，正文返回命令结果，FCS返回2字符帧检查顺序码，终止符设置“ ”和回车(CHR$(13)两字符，表示应答结束。3 移动机器人运动控制的实现移动机器人运动系统由运动电机（前进，后退）、方向电机（左转，右转）、清洗控制电机（刷毛向上，刷毛向下）组成，采用位控模块C200HWNCA13控制，通过位控模块的参数设置，可设定电机的运行方向、速度、运动距离以及起停加速度。机器人的电机动作命令字存储在DM2001一DM2008中，字的格式如图3所示。Fx( =18)分别对应上述8个电机的运行标志位，通过PLC写DM区wD命令，上位机连续两次给Fx赋0000，0001，使对应的PLC中的继电器IR字位产生上升沿脉冲，启动对应的电机。要停止电机的运动，只需再给相应电机STOP位赋值。此外，增加设置Fx标志位，可要求几个电机联动。31 用VB60编程