PLC在机械手远程控制系统的应用研讨(doc9页)

1、计算机-PLC在机械手远程控制系统中的应用当今社会，科学技术飞速发展，人类活动给世界带来了巨大的改变。在科技进步的 同时，以各种控制器控制的不同类型的机械手以其突出的性能越来越多的被人们所 应用。机械手在不同的作业场合，尤其是在特殊的环境背景下，为人类活动的顺利 快速进行带来了极大的方便和益处，尤为明显的是在工业及军事领域内。工业中大 量的生产活动，存在着很多不便于人类操纵的环节，特别是在工作环境较危险的情 况下，如果使用具有远程控制功能的机械手，则可以增加系统的安全性，大大的节 约损耗，提高效率。可见，在自动化、工业化进程中，在特殊背景环境中使用机械 手已成为一种必然的趋势。2、控制系统组成

2、2.1 系统组成本控制系统中选用三菱公司的 FX2N系列PLG控制结构采用主从式，以一台上 位计算机为主站，实现对远程机械手工作过程的监控；以PLC为从站，作为前端控制器，实现对机械手的现场控制。 将计算机的串口与FX-485PC-IF的RS232C勺接口 连接，FX-485PC-IF 的 RS422/485 的接口与 FX2N-485BO1 接，完成 RS232与 RS485 之间电平转换。FX2N-485BD乍为PLC的通信扩展模块，实现PLC与上位机的串行通 信。PLC将上位机发送过来的控制信息转换成控制命令，驱动机械手动作；PLC再将机械手的工作状态，通过串行通信传递给上位机，由上位机

3、监视机械手的工作过程。 上位机软件以实时动画的形式，向操作人员提供机械手的运动情况，实现操作过程 的可视化。系统组成原理如图 1所示。图1系统组成原理图2.2 控制方式系统设有三种控制方式：远程分步动作控制、远程循环动作控制和现场手动控 制，前两种控制方式在上位机监控界面上进行操作控制，后一种控制方式在工业现 场通过手动实现控制。2.2.1 远程分步动作控制在上位机监控界面分步动作控制区，通过选择“启动”、“停止”、“上升”、“下降”、“左移”、“右移”、“松开”、“夹紧”、“制动”等命令按钮，即 可实现相应的动作。操作人员根据监控软件的实时监视动画，任意组合九种动作， 实现对机械手的远程分步

4、动作控制。2.2.2 远程循环动作控制在上位机监控界面循环动作控制区，选择“启动”按钮，机械手从起始位置开 始，按如图2所示流程自动地、连续不断地循环动作，直到按下“停止”按钮。按 下“停止”按钮后，机械手完成一个周期的动作后，回到起始位置停止。“ =图2循环动作顺序图2.2.3 现场手动控制在工业现场，通过选择机械手控制箱上的各种命令按钮，可实现对机械手的控 制。此项控制主要用于机械手的安装调试，以及远程通信线路出现故障时能够在现 场有效的控制机械手。3、PLC控制系统设计3.1 硬件设计控制系统的PLC选用日本三菱公司的FX2N-48MR该产品具有24点输入，24 点输出，用于对机械手的控

5、制，PLC外部I / 0地址分配如表1所示。表1机械手远程控制系统I/O地址分配表输入端有8个按钮，用于现场手动控制；1个2档选择开关，用于远程/现场 控制选择；4个限位开关，用于控制机械手上、下、左、右的极限位置。输出端有6个电磁阀，控制机械手上升、下降、左移、右移、松开、夹紧。为 避免断开电流时电磁阀会在其两端产生极高的感应电压，在每个电磁阀线圈两端并 联续流二极管。3.2 软件设计按照机械手的动作先后顺序，在远程/现场控制信号的作用下，根据内部状态和时间顺序，机械手内部各执行机构自动地、有序地进行动作。为简化PLC程序、增强程序的可读性，利用控制系统的顺序功能图设计梯形图，系统软件采用模

6、块化 的结构，如图3所示。图3 PLC控制系统软件结构图3.2.1 远程分步动作控制在上位机分步动作控制区选择“启动” / “停止”按钮，上位机远程控制PLC辅助触点M1闭合/断开，决定远程分步动作控制子程序是否执行。PLC根据接收到的不同控制命令，使辅助触点 M10卜M106分另I闭合/断开，从而控制输出继电器 Y0Y5通断，实现机械手的远程分步动作控制。3.2.2 远程循环动作控制只要接收到上位机“循环动作启动”命令（辅助触点 M0闭合），PLC就会根据 机械手的动作顺序，利用4个限位开关的输入信号 X12X15和松开、夹紧定时器的 触点状态依次控制输出继电器 Y0Y5通断，实现机械手的远

7、程循环动作控制。完成一个周期动作，机械手返回起始位置，开始第二个周期动作，直到上位机 向PLC发送“循环动作停止”命令。在循环动作期间，收到“停止”命令，系统将 完成一个完整循环动作后返回起始位置停止。3.2.3 现场手动控制手动控制比较简单，利用X0X7对应的现场手动输入信号， 控制PLC的输出继 电器Y0Y5通断。为保证系统安全运行，在手动控制程序中，设置了必要的互锁， 以防止功能相反的两个输出继电器同时接通。3.3 通信协议设计要实现PLC与上位机之间的通信，首先要对 PLC中D8120进行赋值来设定通信D8120的格式。需要注意，PLC中的通信协议要与上位机的通信协议保持一致。令=H6

8、381,梯形图如图4所7K,通信格式如表2所7K图4 PLC通信格式设定表2 PLC设定的通信格式在FX系列中，PLC的站号是通过特殊数据寄存器 D8121来设定的，其范围是从 00H到0FH本系统中，PLC的站号设定为00H,如图5所示。H图5 PLC站号设定4、上位机软件设计4.1 编程语言Visual Basic 6.0 已成为Windows系统开发的主要语言，以其具有良好的图形 用户接口并支持面向对象的程序设计和具有结构化的事件驱动程序模式，使得编程 效率提高，应用功能增强。因此本文采用Visual Basic 6.0为上位机开发出具有个性的监控软件，实现对PLC的远程通信及监控。在

9、Windows操作系统下，Visual Basic 6.0提供了一个名为 MSComm.ocX!信控件，它具备基本的串行通信能力，如图 6所示。通过该控件可设置串行通信的数 据发送和接收，对串行口状态及串行通信的信息格式和协议进行设置。在通信过程 中，可以触发OnComi#件，用该事件可追踪、处理通信和错误事件的发生。图6 MSComiB信控件4.2 远程控制软件设计在PLC与计算机的链接通讯中，计算机是上位机，PLC是下位机，机械手是被控对象。上位机始终处于主动地位，下位机处于被动地位，当PLC接收到计算机发送的命令后，自动生成应答指令，不需要再对其编写通讯程序。根据控制功能的不同可将远程控

10、制软件分为端口站号设置区、通信回路测试区、实时动画区、分步动作控制区、循环动作控制区。其中，分步动作控制区用于发送 远程分步控制命令，循环动作控制区用于发送远程循环控制命令，上位机主控界面 如图7所示。图7主控界面5、结束语本文利用Visual Basic 6.0开发远程监控软件，应用三菱FX2N系列PLC控制 机械手动作，实现了一种具有可视化功能，适用于工业现场的机械手远程控制系统。该系统可以完成远程手动控制、远程循环控制和现场手动控制，便于扩展，现已成 功应用于我院自动化中心实验室。6、本文创新点1、以计算机为主站，以PLC为控制器，实现了对机械手的远程控制；2、上位机监控软件以实时动画的

11、形式，向操作人员提供机械手的运动情况，实 现了操作过程的可视化；3、设计了计算机与PLC远程通信的协议，开发了通用的串行通信接口程序。读一本好书，就是和许多高尚的人谈话读书时，我愿在每一个美好思想的面前停留，就像在每一条真理面前停留一样。书籍是在时代的波涛中航行的思想之船，它小心翼翼地把珍贵的货物运送给一代又一代。好的书籍是最贵重的珍宝是唯一不死的东西。书籍使人们成为宇宙的主人。书中横卧着整个过去的灵书不仅是生活，而且是现在、过去和未来文化生活的源泉。书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。书籍便是这种改造灵魂的工具。人类所需要的，是富有启发性的养料。而阅读，则正是这种养料。&不敢妄为些子事，只因曾读数行书。陶宗义我并没有什么方法，只是对于一件事情很长时间很热心地去考虑罢了。只要愿意学习，就一定能够学会一个爱书的人，他必定不致缺少一个忠实的朋友一个良好的导师一个可爱