可编程控制器（PLC）程序设计师论文.doc

全国可编程控制器 全国可编程控制器 PLC 程序设计师论文 程序设计师论文 题目 题目 基于三菱基于三菱 FX2NFX2N 系列可编程控制器在系列可编程控制器在 机械手控制系统的设计机械手控制系统的设计 学学 校 校 南京化工职业技术学院南京化工职业技术学院 班班 级 级 机电机电 08820882 姓姓 名 名 丁雪峰丁雪峰 指导老师 指导老师 李李 剑剑 20102010 年年 6 6 月月 可编程控制器 PLC 程序设计师论文 目 录 摘 要 I 第 1 章 可编程序控制器的概况 1 1 1 PLC 的概念及发展 1 1 2 可编程序控制器的基本结构及工作原理 2 1 3 PLC 的基础知识 6 1 4 PLC 的分类 6 第 2 章 三菱 FX 系列 PLC 8 2 1 三菱 FX 系列 PLC 简介 8 2 2 编程的基本知识 9 第 3 章 机械手控制系统设计 14 3 1 设计内容 14 3 2 机械手的控制示意图 14 3 2 机械手外部接线图 17 3 3 交通灯控制状态转移 18 3 4 机械手的梯形图 19 3 5 机械手的指令表 20 第 4 章 PLC 系统的程序调试 21 参考文献 25 致谢 24 可编程控制器 PLC 程序设计师论文 I 摘 要 可编程控制器是继电器控制和计算机控制出现后开发的产品 逐渐发展成以微器 处理为核心把自动化技术 计算机技术 通信技术融为一体的新型工业自动控制装置 机械手是在机械化 自动化生产过程中发展起来的一种新型装置 它可在空间抓 放 搬运物体等 动作灵活多样 广泛应用在工业生产和其他领域内 基于 PLC 控制机械 手能实现各种规定的工序动作 不仅可以提高产品的质量与产量 而且对保障人身安 全 改善劳动环境 减轻劳动强度 提高劳动生产率 节约原材料消耗以及降低生产 成本 有着十分重要的意义 本文以日本三菱 FX2N 48MR 型的 PLC 为基础 该程序已 在工业机械手中获得了广泛应用 具有稳定 可靠的性能 工业机械手是近代自动控 制领域中出现的一项新技术 它的发展是由于其积极作用正日益为人们所认识 它能 部分地代替人工操作 能按照生产工艺的要求 遵循一定的程序 时间和位置来完成 工件的传送和装卸 能制作必要的机具进行焊接和装配从而大大改善工人的劳动条件 显著地提高劳动生产率 加快实现工业生产机械化和自动化的步伐 关键词 可编程控制器 机械手 控制系统 可编程控制器 PLC 程序设计师论文 1 第 1 章 可编程序控制器的概况 1 1 PLC 的概念及发展 1 1 1 可编程控制器的定义 可编程控制器 PROGRAMMABLE CONTROLLER 简称 PC 与个人计算机的 PC 相区别 用 PLC 表示 PLC 是在传统的顺序控制器的基础上引入了微电子技术 计算机技术 自 动控制技术和通讯技术而形成的一代新型工业控制装置 目的是用来取代继电器 执 行逻辑 计时 计数等顺序控制功能 建立柔性的程控系统 国际电工委员会 IEC 颁布了对 PLC 的规定 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 境下应用而设计 它采用可编程序的存贮器 用来在其内部存贮执行逻辑运算 顺序 控制 定时 计数和算术运算等操作的指令 并通过数字的 模拟的输入和输出 控 制各种类型的机械或生产过程 可编程序控制器及其有关设备 都应按易于与工业控 制系统形成一个整体 易于扩充其功能的原则设计 PLC 程序既有生产厂家的系统程序 又有用户自己开发的应用程序 系统程序提供 运行平台 同时 还为 PLC 程序可靠运行及信息与信息转换进行必要的公共处理 用 户程序由用户按控制要求设计 1 1 2 可编程控制器的发展 在工业生产过程中 大量的开关量顺序控制 它按照逻辑条件进行顺序动作 并 按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制 及大量离散量的数据采集 传统上 这些功 能是通过气动或电气控制系统来实现的 1968 年美国 GM 通用汽车 公司提出取代继 电气控制装置的要求 第二年 美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控 制装置 首次采用程序化的手段应用于电气控制 这就是第一代可编程序控制器 上世纪 80 年代至 90 年代中期 是 PLC 发展最快的时期 年增长率一直保持为 30 到 40 在这时期 PLC 在处理模拟量能力 数字运算能力 人机接口能力和网络能力 得到大幅度提高 PLC 逐渐进入过程控制领域 PLC 具有通用性强 使用方便 适应面广 可靠性高 抗干扰能力强 编程简单 等特点 PLC 在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位 在可预见的将来 是无法 可编程控制器 PLC 程序设计师论文 2 取代的 可编程控制器 PLC 程序设计师论文 2 1 2 可编程序控制器的基本结构及工作原理 1 2 1 可编程序控制器的基本结构 一般讲 PLC 分为箱体式和模块式两种 但它们的组成是相同的 对箱体式 PLC 有一块 CPU 板 I O 板 显示面板 内存块 电源等 当然按 CPU 性能分成若干型号 并按 I O 点数又有若干规格 对模块式 PLC 有 CPU 模块 I O 模块 内存 电源模块 底板或机架 无论哪种结构类型的 PLC 都属于总线式开放型结构 其 I O 能力可按用 户需要进行扩展与组合 如图 1 1 为 PLC 的基本结构框 图 1 1PLC 的基本结构框 1 CPU 的构成 PLC 中的 CPU 是 PLC 的核心 起神经中枢的作用 每台 PLC 至少有一个 CPU 它按 PLC 的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据 用扫描的方式采集由现场输入 装置送来的状态或数据 并存入规定的寄存器中 同时 诊断电源和 PLC 内部电路的 工作状态和编程过程中的语法错误等 进入运行后 从用户程序存贮器中逐条读取指 令 经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号 去指挥有关的控制电路 可编程控制器 PLC 程序设计师论文 3 CPU 虽然划分了几个部分 但 PLC 中的 CPU 芯片实际上就是微处理器 由于电路的 高度集成 对 CPU 内部的详细分析已无必要 我们只要弄清它在 PLC 中的功能与性能 能正确地使用它就够了 CPU 模块的外部表现就是它的工作状态的种种显示 种种接口及设定或控制开关 一般讲 CPU 模块总要有相应的状态指示灯 如电源显示 运行显示 故障显示等 箱 体式 PLC 的主箱体也有这些显示 它的总线接口 用于接 I O 模板或底板 有内存接 口 用于安装内存 有外设接口 用于接外部设备 有的还有通讯接口 用于进行通 讯 CPU 模块上还有许多设定开关 用以对 PLC 作设定 如设定起始工作方式 内存区 等 2 I O 模块 PLC 的对外功能 主要是通过各种 I O 接口模块与外界联系的 按 I O 点数确定模 块规格及数量 I O 模块可多可少 但其最大数受 CPU 所能管理的基本配置的能力 即 受最大的底板或机架槽数限制 I O 模块集成了 PLC 的 I O 电路 其输入暂存器反映输 入信号状态 输出点反映输出锁存器状态 3 电源模块 电源以其输入类型有 交流电源 加的为交流 220V 或 110V 直流电源 加的为直 流电压 常用的为 24V 小型整体式可编程控制器内部有一个开关式稳压电源 4 底板或机架 电气上 实现各模块间的联系 使 CPU 能访问底板上的所有模块 机械上 实现 各模块间的连接 使各模块构成一个整体 5 PLC 的外部设备 外部设备是 PLC 系统不可分割的一部分 它有四大类 编程设备 监控设备 存 储设备 输入输出设备 6 PLC 的通信联网 PLC 具有通信联网的功能 它使 PLC 与 PLC 之间 PLC 与上位计算机以及其他智能 设备之间能够交换信息 形成一个统一的整体 实现分散集中控制 现在几乎所有的 PLC 新产品都有通信联网功能 它和计算机一样具有 RS 232 接口 通过双绞线 同轴 电缆或光缆 可以在几公里甚至几十公里的范围内交换信息 当然 PLC 之间的通讯网络是各厂家专用的 PLC 与计算机之间的通讯 一些生产 厂家采用工业标准总线 并向标准通讯协议靠拢 这将使不同机型的 PLC 之间 PLC 与 可编程控制器 PLC 程序设计师论文 4 计算机之间可以方便地进行通讯与联网 可编程控制器 PLC 程序设计师论文 5 1 2 2 可编程控制器的工作原理 可编程控制器有两种基本的工作状态 即 RUN 状态与停止 STOP 状态 在运 行状态 可编程控制器通过执行反映控制要老谋深算的用户程序来实现控制功能 为 了使可编程控制器的输出及时的响应随时可能变化的输入信号 用户程序不是只执行 一次 而是反复不断地重复执行 即循环扫描 直到可编程控制器停机或切换一到 STOP 工作状态 除了执行用户程序之外 在每次循环可分为 5 个阶段如图 1 2 可编程控制器的这 种周而复始的循环工作方式称为扫描工作方式 由于计算机执行指令的速度极高 从 外部输入 输出关系来 处理过程似乎是同时完成的 图 1 2 扫描过程 当可编程控制器处于停止 STOP 状态时 只执行以上的操作 即内部处理和通 信服务 可编程控制器处于运行 RUN 状态时 还要完成另外三个阶段的操作 图中 仅画出了与用户程序执行过程有关的三个阶段 在可编程控制器的存储器中设置了一片区域用来存放输入信号和输出信号的状态 它们分别称为输入映像寄存器和输出映像寄存器 可编程控制器梯形图中别的编程元 件也有支应的映像存储器 在输入处理阶段 可编程控制器把所有外部输入伸展路的 接通 断开 ON OFF 状态主动性主输入映像寄存器 外接的输入触点电路接通时 对应的输入映像寄存器为 1 状态 梯形图中对应的输入继电器的常开触点接通 常 闭触点断开 外接的输入触点电路断开时 对应的输入映像寄存器为 0 状态 梯形 图中对应的输入继电器的常开触点断开 常闭触点接通 可编程控制器 PLC 程序设计师论文 6 在程序执行阶段 即使外部输入信号的状态发生了变化 输入映像寄存器的状态 也不会随之而变 输入信号变化了的状态只能在下一个扫描周期的输入处理阶段被子 读入 可编程控制器的用户程序由若干条指令组成 指令在存储器中按步序号顺序排列 在没有跳转指令时 CPU 从第一个条指令开始 逐条顺序执行用户程序 直到用户程序 结束周期的输入处理阶段被子读入 可编程控制器是按图 1 3 所示的运行框图进行工 作的 当 PLC 处于正常运行时 它将不断重复图中的扫描过程 不断循环扫描地工作 下去 分析上述扫描过程 如果我们对远程 I O 特殊模块和其他通信服务暂不考虑 这样扫描过程就只剩下 输入采样 程序执行 输出刷新 三个阶段了 图 1 3 PLC 运行框图 可编程控制器的用户程序由若干条指令组成 指令在存储器中按步序号顺序排行 在没有跳转指令时 CPU 从第一个条指令开始 逐条顺序执行用户程序 直到用户程序 结束之处 在执行指令时从输入映像寄存器或别的元件映像寄存器中将有关编程元件 的 0 1 状态传送到寄存器中 因此 各编程元件的映像寄存器 输入映像寄存 器除外 的内容随着程序的执行而变化 在输出处理阶段 CPU 将输出映像寄存器的 0 1 状态传送到输出锁存器 梯形图中某一输出继电器的线圈 通电 时对应的输出映像寄存器为 1 状态 信号 经输出模块隔离和功率放大后 继电器输出模块中对应的硬件继电器的线圈通电 其 常开触点闭合 使外部负载通电工作 可编程控制器在 RUN 工作状态时 执行一次图 1 3 所示的扫描操作所示的扫描操 作所需的晨间称为扫描周期 其典型值为 1 100ms 以 OMRON 公司 C 系列的 P 型可编 可编程控制器 PLC 程序设计师论文 7 程序控制器为例 其内部处理时间为 1 26ms 执行编程器等外部设备的命令所需的时 间为 1 2ms 可编程序控制器总的响应延迟时间一般只有数十毫秒 对于一般的控制系统是无 关紧要的 要求输入输出信号之间的滞后时间尽量短的系统 可选用扫描速度快的可 编程序控制器 1 3 PLC 的基础知识 1 3 1 PLC 的构成 从结构上分 PLC 分为固定式和组合式 模块式 两种 固定式 PLC 包括 CPU 板 I O 板 显示面板 内存块 电源等 这些元素组合成一个不可拆卸的整体 模块式 PLC 包括 CPU 模块 I O 模块 内存 电源模块 底板或机架 这些模块可以按照一定 规则组合配置 输入模块和输出模块简称为 I O 模块 它们相当于人的眼 耳 手 脚 是联系外部现场设备和 CPU 模块的桥梁 1 3 2 PLC 的功能 1 逻辑控制 2 定时控制 3 计数控制 4 步进 顺序 控制 5 PID 控制 6 数据控制 PLC 具有数据处理能力 7 通信和联网 1 4 PLC 的分类 PLC 产品种类繁多 其规格和性能也各不相同 对 PLC 的分类可以根据结构 功 能的差异等进行大致分类 1 按 I O 点数分类 PLC 按其 I O 点数多少一般可分为以下 4 类 1 微型 PLC I O 点数小于 64 点的 PLC 为超小型或微型 PLC 可编程控制器 PLC 程序设计师论文 8 2 小型 PLC I O 点数为 256 点以下 用户程序存储容量小于 8KB 的为小型 PLC 它可以连接开关量和模拟量 I O 模块以及其他各种特殊功能模块 能执行包括 逻辑运算 计时 计数 算术运算 数据处理和传送 通信联网等功能 3 中型 PLC I O 点数在 512 2048 点 它除了具有小型机所能实现的功能外 还具有更强大的通信联网功能 更丰富的指令系统 更大的内存容量和更快的扫描速 度 4 大型 PLC I O 点数为 2048 点以上 它具有极强的软件和硬件功能 自诊断 功能 通信联网功能 它可以构成三级通信网 实现工厂生产管理自动化 其实 这 个分类界限不是固定不变的 它随 PLC 的发展而变化 2 按结构分类 1 体式 PLC 将 CPU I O 单元 电源 通信等部件集成到一个机壳内的称为 整体式 PLC 整体式 PLC 由不同 I O 点数的基本单元 又称主机 和扩展单元组成 基 本单元内有 CPU I O 接口 与 I O 扩展单元相连的扩展口以及与编程器相连的接 口 扩展单元内只有 I O 接口和电源等 没有 CPU 2 块式 PLC 模块式 PLC 是将 PLC 的每个工作单元都制成独立的模块 如 CPU 模块 I O 模块 电源模块 有的含在 CPU 模块中 以及各种功能模块 模块式 PLC 由母板 或框架 以及各种模块组成 把这些模块按控制系统需要选取后 安插到 母板上 就构成了一个完整的 PLC 系统 模块式由框架或基板和各种模块组成 模块 装在框架或基板的插座上 这种模块式 PLC 的特点是配置灵活 可根据需要选配不同 模块组成一个系统 而且装配方便 便于扩展和维修 大 中型 PLC 一般采用模块式 结构 3 装式 PLC 将整体式和模块式的特点结合起来 构成所谓叠装式 PLC 叠装 式 PLC 将 CPU 模块 电源模块 通信模块和一定数量的 I O 单元集成到一个机壳内 如果集成的 I O 模块不够使用 可以进行模块扩展 叠装式 PLC 其 CPU 电源 I O 接口等也是各自独立的模块 其 CPU 电源 I O 接口等也是各自独立的模块 但它 们之间要靠电缆进行连接 并且各模块可以一层一层地叠装 3 按功能分类 根据 PLC 的功能 可将 PLC 分为低 中 高三档 可编程控制器 PLC 程序设计师论文 9 1 低档 PLC 具有逻辑运算 定时 计数 移位以及自诊断 监控等基本功能 还可有少量模拟量输入 输出 算术运算 数据传送和比较 通信等功能 主要用于逻 辑控制 顺序控制或少量模拟量控制的单机系统 2 中档 PLC 除具有低档 PLC 功能外 还有较强的模拟量输入 输出 算术运算 数据传送和比较 数制转换 远程 I O 子程序 通信联网等功能 有些还增设中断 PID 控制等功能 3 高档 PLC 除具有中档机功能外 增加了带符号算术运算 矩阵运算 位逻辑 运算 平方根运算及其他特殊功能函数运算 制表及表格传送等功能 高档 PLC 机具 有更强的通信联网功能 可用于大规模过程控制或构成分布式网络控制系统 实现工 厂自动化 可编程控制器 PLC 程序设计师论文 10 第 2 章 三菱 FX 系列 PLC 2 1 三菱 FX 系列 PLC 简介 FX 系列 PLC 是由三菱公司近年来推出的高性能小型可编程控制器 以逐步替代三 菱公司原 F F1 F2 系列 PLC 产品 其中 FX2 是 1991 年推出的产品 FX0 是在 FX2 之 后推出的超小型 PLC 近几年来又连续推出了将众多功能凝集在超小型机壳内的 FX0S FX1S FX0N FX1N FX2N FX2NC 等系列 PLC 具有较高的性能价格比 它们采用整 体式和模块式相结合的叠装式结构 FX 系列 PLC 型号的说明 FX 系列 PLC 型号的含义如图 2 1 图 2 1 PLC 型号的含义 其中系列名称 如 0 2 0S 1S ON 1N 2N 2NC 等 1 单元类型 M 基本单元 E 输入输出混合扩展单元 Ex 扩展输入模块 EY 扩展输出模块 2 输出方式 R 继电器输出 S 晶闸管输出 T 晶体管输出 3 特殊品种 D DC 电源 DC 输出 A1 AC 电源 AC AC100 到 120V 输入或 AC 输出模块 V 立式端子排的扩展模块 可编程控制器 PLC 程序设计师论文 11 2 2 编程的基本知识 2 2 1 基本指令系统特点 PLC 的编程语言与一般计算机语言相比 具有明显的特点 它既不同于高级语言 也不同与一般的汇编语言 它既要满足易于编写 又要满足易于调试的要求 目前 还没有一种对各厂家产品都能兼容的编程语言 如三菱公司的产品有它自己的编程语 言 OMRON 公司的产品也有它自己的语言 但不管什么型号的 PLC 其编程语言都具有 以下特点 图形式指令结构 程序由图形方式表达 指令由不同的图形符号组成 易 于理解和记忆 系统的软件开发者已把工业控制中所需的独立运算功能编制成象征性 图形 用户根据自己的需要把这些图形进行组合 并填入适当的参数 在逻辑运算部 分 几乎所有的厂家都采用类似于继电器控制电路的梯形图 很容易接受 如西门子 公司还采用控制系统流程图来表示 它沿用二进制逻辑元件图形符号来表达控制关系 很直观易懂 较复杂的算术运算 定时计数等 一般也参照梯形图或逻辑元件图形给 予表示 虽然象征性不如逻辑运算部分 也受用户欢迎 明确的变量常数 图形符相当于操作码 规定了运算功能 操作数由用户填人 如 K400 T120 等 PLC 中的变量和常数以及其取值范围有明确规定 由产品型号决 定 可查阅产品目录手册 简化的程序结构 PLC 的程序结构通常很简单 典型的为块式结构 不同块完成不 同的功能 使程序的调试者对整个程序的控制功能和控制顺序有清晰的概念 国际电 工委员会 IEC 1994 年 5 月公布的 IEC1131 3 可编程控制器语言标准 详细地说明 了句法 语义和下述 5 种编程语言 功能表图 sequential function chart 梯 形图 Ladder diagram 功能块图 Function black diagram 指令表 Instruction list 结构文本 structured text 简化应用软件生成过程 使用汇编语言和高级语言编写程序 要完成编辑 编译 和连接三个过程 而使用编程语言 只需要编辑一个过程 其余由系统软件自动完成 整个编辑过程都在人机对话下进行的 不要求用户有高深的软件设计能力 强化调试手段 无论是汇编程序 还是高级语言程序调试 都是令编辑人员头疼 的事 而 PLC 的程序调试提供了完备的条件 使用编程器 利用 PLC 和编程器上的按 键 显示和内部编辑 调试 监控等 总之 PLC 的编程语言是面向用户的 对使用者不要求具备高深的知识 需要长时 可编程控制器 PLC 程序设计师论文 12 间的专门训练 2 2 2 编程语言的形式 通常采用最常用的两种编程语言 一是梯形图 二是助记符语言表 采用梯形图 编程 因为它直观易懂 但需要一台个人计算机及相应的编程软件 采用助记符形式 便于实验 因为它只需要一台简易编程器 不必用个人计算机 现在一般采用梯形图 编程 虽然一些高档的 PLC 还具有与计算机兼容的 C 语言 BASIC 语言 专用的高级语言 如西门子公司的 GRAPH5 三菱公司的 MELSAP 还有用布尔逻辑语言 通用计算机 兼容的汇编语言等 不管怎么样 各厂家的编程语言都只能适用于本厂的产品 1 编程指令 指令是 PLC 被告知要做什么 以及怎样去做的代码或符号 从本质上讲 指令只 是一些二进制代码 这点 PLC 与普通的计算机是完全相同的 同时 PLC 也有编译系统 它可以把一些文字符号或图形符号编译成机器码 所以用户看到的 PLC 指令一般不是 机器码而是文字代码 或图形符号 常用的助记符语句用英文文字 可用多国文字 的缩写及数字代表各相应指令 常用的图形符号即梯形图 它类似于电气原理图是符 号 易为电气工作人员所接受 2 指令系统 一个 PLC 所具有的指令的全体称为该 PLC 的指令系统 它包含着指令的多少 各 指令都能干什么事 代表着 PLC 的功能和性能 一般讲 功能强 性能好的 PLC 其指 令系统必然丰富 所能干的事也就多 我们在编程之前必须弄清 PLC 的指令系统 3 程序 PLC 指令的有序集合 PLC 运行它 可进行相应的工作 当然 这里的程序是指 PLC 的用户程序 用户程序一般由用户设计 PLC 的厂家或代销商不提供 用语句表达 的程序不大直观 可读性差 特别是较复杂的程序 更难读 所以多数程序用梯形图 表达 4 梯形图 梯形图是通过连线把 PLC 指令的梯形图符号连接在一起的连通图 用以表达所使 可编程控制器 PLC 程序设计师论文 13 用的 PLC 指令及其前后顺序 它与电气原理图很相似 它的连线有两种 一为母线 另一为内部横竖线 内部横竖线把一个个梯形图符号指令连成一个指令组 这个指令 组一般总是从装载 LD 指令开始 必要时再继以若干个输入指令 含 LD 指令 以 建立逻辑条件 最后为输出类指令 实现输出控制 或为数据控制 流程控制 通讯 处理 监控工作等指令 以进行相应的工作 母线是用来连接指令组的 如图 2 1 是 三菱公司的 FX2N 系列产品的最简单的梯形图例 X000 X001 Y000 X010 图 2 1 最简单的梯形图 5 梯形图与助记符的对应关系 助记符指令与梯形图指令有严格的对应关系 而梯形图的连线又可把指令的顺序 予以体现 一般讲 其顺序为 先输入 后输出 含其他处理 先上 后下 先左 后右 有了梯形图就可将其翻译成助记符程序 如表 2 1 的助记符程序为 反之根据 助记符 也可画出与其对应的梯形图 地址 指令 变量 0000 LD X000 0001 OR X010 0002 AND X001 0003 OUT Y000 0004 END 表 2 1 助记符程序 6 梯形图与电气原理图的关系 如果仅考虑逻辑控制 梯形图与电气原理图也可建立起一定的对应关系 如梯形图 的输出 OUT 指令 对应于继电器的线圈 而输入指令 如 LD AND OR 对应于接 点 互锁指令 IL ILC 可看成总开关 等等 这样 原有的继电控制逻辑 经转换 END 可编程控制器 PLC 程序设计师论文 14 即可变成梯形图 再进一步转换 即可变成语句表程序 2 2 3 编程器件 下面我们着重介绍三菱公司的 FX2N 系列产品的一些编程元件及其功能 FX 系列产品 它内部的编程元件 也就是支持该机型编程语言的软元件 按通俗 叫法分别称为继电器 定时器 计数器等 但它们与真实元件有很大的差别 一般称 它们为 软继电器 这些编程用的继电器 它的工作线圈没有工作电压等级 功耗 大小和电磁惯性等问题 触点没有数量限制 没有机械磨损和电蚀等问题 一般情况 下 X 代表输入继电器 Y 代表输出继电器 M 代表辅助继电器 SPM 代表专用辅助继 电器 T 代表定时器 C 代表计数器 S 代表状态继电器 D 代表数据寄存器 MOV 代表 传输等 2 2 4 FX2N 系列的基本逻辑指令 基本逻辑指令是 PLC 中最基本的编程语言 掌握了它也就初步掌握了 PLC 的 使用方法 各种型号的 PLC 的基本逻辑指令都大同小异 现在我们针对 FX2N 系列 逐条学习其指令的功能和使用方法 1 输入输出指令 LD LDI OUT 如图 2 2 图 2 2 LDI OUT 指令的使用 OUT 指令是线圈的驱动指令 可用于输出继电器 辅助继电器 定时器 计数器 状态寄存器等 但不能用于输入继电器 输出指令用于并行输出 能连续使用多次 可编程控制器 PLC 程序设计师论文 15 2 触点串连指令 AND ANDI 并联指令 OR ORI 图 2 3 AND ANI 指令的应用 AND ANDI 指令用于一个触点的串联 但串联触点的数量不限 这两个指令可连续 使用 OR ORI 是用于一个触点的并联连接指令梯形图和功能块图为图形语言 指令表 和结构文本为文字语言 功能表图是一种结构块控制流程图 如图 2 3 3 电路块的并联和串联指令 ORB ANB 如图 2 4 图 2 4 OR ORI 指令的使用 4 程序结束指令 END 在程序结束处写上 END 指令 PLC 只执行第一步至 END 之间的程序 并立即输 出处理 若不写 END 指令 PLC 将以用户存贮器的第一步执行到最后一步 因此 使用 END 指令可缩短扫描周期 另外 在调试程序时 可以将 END 指令插在各程 序段之后 分段检查各程序段的动作 确认无误后 再依次删去插入的 END 指令 可编程控制器 PLC 程序设计师论文 16 第 3 章 机械手控制系统设计 3 1 设计内容 1 设计任务 本课题主要研究的是基于 PLC 的机械手模型控制系统的设计 包括硬件的设计和 软件的设计 通过设计编制 PLC 程序实现机械手模型控制系统自动控制 1 设计任务 控制要求 按启动按钮 输送带 A 连续运行 机械手上升 到位撞 H1 停止上 升 左旋 到位撞 H3 停止左旋 下降 到位撞 H3 停止下降 接通输送带 B 移动零件 零件通过见车漆 H6 输送带 B 停止 机械手抓零件 抓紧撞 H4 上升 到位撞 H1 停止上升 右旋 到位撞 H5 停止右旋 下降 到位撞 H3 停止下降 将零件放在输送带 A 上延时 5 秒 上升 再次循环 按下停止按钮后 必须等到此次循环结束 将零件放在输送带 A 上延时 5 秒后方 可停止 3 2 机械手的控制示意图 1 如下为机械手的控制结构和输入输出控制图 该机械手为全自动的机械手 运 行稳定 抗干扰能力强 节约了生产成本 避免造成事故 如图 3 1 3 2 3 3 所示 图 3 1 机械手控制示意图 可编程控制器 PLC 程序设计师论文 15 输送带 A 输送带 B 零件零件 图 3 2 机械手的结构图 撞撞H1 左左旋旋 撞撞H2 A运运行行B运运行行 按按钮钮 ON 右右旋旋 撞撞H3测测H6 撞撞H4 图 3 3 机械手的动作流程图 可编程控制器 PLC 程序设计师论文 16 工作要求送料机械手具有三个运动 手指的开合 手臂绕轴的上 下摆动 手臂 在水平面内的回转 通过各部分的协同工作 能使机械手依次完成手指张开 手指夹 料 手臂上摆 手臂回转一定角度 手臂下摆 手指张开放料 手臂再次上摆 反转 下摆 复位等动作 从而代替人完成有用的机械功 2 输入 输出分配 输入输出分配如表 3 1 所示 名称输入口名称输出口 启动 SA1 X0 输送带 A Y0 停止 SA2 X7 上升 G Y1 上限位 H1 X1 左旋 E Y2 左限位 H2 X2 下降 K Y3 下限位 H3 X3 右旋 F Y6 抓紧限位 H4 X4 输送带 B Y4 右限位 H5 X5 抓紧 C 放松 D Y5 零件检测 H6 X6 表 3 1 输入 输出分配表 3 使用设备及元器件 1 三菱 FX2N 48MR 可变控制器 2 KG 50 教学实验箱机械手控制模块 3 个人计算机 PC 一台及通讯数据 4 连接导线若干 5 十字螺丝刀等工具 6 南化院自控系 PLC 实验室 可编程控制器 PLC 程序设计师论文 17 3 2 机械手外部接线图 PLC 系统的接线主要包括电源接线 接地 I O 接线及扩展单元接线等 如图 3 3FX 系列 PLC 使用 DC 24 V AC 100 120 V