机械手传送带plc课程设计.doc

PLC 技术应用项目设计说明书技术应用项目设计说明书 PLC 在机械手控制系统中的应用在机械手控制系统中的应用 院（系）院（系） 机械工程学院 专专 业业 机械工程及自动化 班班 级级 10 级创新班 学生姓名学生姓名 指导老师指导老师 2011 年 7 月 11 日 课 程 设 计 任 务 书 兹发给 机电创新 班学生 课程设计任务书，内容如下： 设计题目： PLCPLC 在机械手控制系统中的应用在机械手控制系统中的应用 图 1 机械手系统构成图 1、机械手上升限位接近开关（SP1） 2、机械手下降限位接近开关 （SP2） 3、机械手左转限位开关（SL1） 4、机械手右转限位开关 （SL2） 5、工件检测光电开关（SL3） 6、空气压缩机电动机（M1） 7、一号传送带电动机（M2） 8、机械手旋转电动机（M3） 9、二号传送带电动机（M4） 10、机械手下降电磁阀（YA1） 11、机械手上升电磁阀（YA2） 13、机械手夹紧电磁阀（YA3） 2 机械手控制系统动作要求 按下工作启动按钮，空气压缩机 M1 工作，60 秒后一号传送带电动机 M2 工 作，一号传送带带动工件运行，当光电开关 SL3 检测到工件时，一号传送带电 动机停止运转，机械手下降电磁阀 YA1 工作，机械手下降，到达限位接近开关 SP2，机械手停止下降, 夹紧电磁阀 YA3 工作，夹紧工件，2 秒钟后机械手上升 电磁阀 YA2 工作，机械手上升，到达限位接近开关 SP1，机械手旋转电动机 M3 左转，将工件运到二号传送带上方，机械手左转压到左转限位开关 SL1，机械 手旋转电动机 M3 停止运转，同时机械手下降，到达限位接近开关 SP2，机械手 停止下降并松开释放工件，2 秒钟后机械手上升，到达限位接近开关 SP1，二号 1 2 3 7 传送带电动机 M4 工作，二号传送带带动工件运行，同时机械手旋转电动机 M3 右转，机械手右转压到右转限位开关 SL2，二号传送带电动机 M4 停止运转，一 号传送带电动机 M2 又开始工作，机械手开始循环工作 1 应完成的项目： （1）选择元器件的型号和参数； （2） 设计电动机、电磁阀控制原理图 （3） 设计可编程控制器（PLC）外围电路图 （4） 编制可编程控制器（PLC）梯形图 注：标题栏和明细表使用机械设计课程设计的标准。 2 参考资料以及说明： （1）王为,汪建晓.机械设计 M. 武汉：华中科技大学出版社，2009. （2）唐增宝,常建娥. 机械设计课程设计M. 武汉：华中科技大学出版社， 2007 （3） （4） 3 本设计任务书于 2011 年 6 月 27 日发出，应于 2011 年 7 月 7 日前 完成，然后进行答辩。 指导教师 签发 2011 年 6 月 27 日 课程设计评语： 课程设计总评成绩： 指导教师签字： 年 月 日 目 录 摘 要.1 一 绪论.2 二.课程设计题目及要求3 2.1:PLC 在机械手控制系统中的应用.3 2.2 控制要求3 2.3 系统总体方案设计4 三设备和元器件选型.5 3.1 电动机和电磁阀 .5 3.2 交流接触器、热继电器、控制变压器、可编程控制器.7 3.3 接近开关、限位开关、光电开关、按钮8 四PLC 工作原理13 五.基本工作模式15 5.1 PLC 有运行模式和停止模式 .15 5.2 PLC 工作过程.15 5.3 PLC 工作方式与特点 .16 六. FX2N-48MR 型 PLC 介绍.16 七.控制系统设计17 7.1 控制系统设计17 7.2 PLC（I/O）分配.17 7.3 程序设计.18 八运行调试.21 8.1 调试过程.21 8.2 调试中出现的问题及解决方法22 8.3 结果分析22 九总结.23 参考文献.24 摘摘 要要 本课程设计是基于机械手控制系统动作下进行课题研究。本课程机械手 设计主要采用了可编程逻辑控制器，简称 PLC，来实现工业场合的的自动控制， PLC 以微控制器为核心，综合了计算机技术，自动控制技术和通信技术发展起 来的一种新型工业自动控制装置，它具有功能强，可靠性高，配置灵活，使用 方便以及体积小，重量轻等优点。被广泛用于自动化控制的各个领域。 机械手，它能模仿人手和手臂的某些动作功能，用以按照特定的程序设计来抓 取，搬运物体或操作某些工具的自动装置。从而实现了工业场合的机械化和自 动化。因而广泛用于机械制造，冶金，电子，轻工和航空航天领域。控制的方 式基本相同，但复杂度基本不同。 关键词：可编程逻辑控制器、机械手 1 一一 绪论绪论 在发达国家，机械手已广泛地应用于工业、国防、科技、生活等各个 领域。产业部门应用最多的当推汽车工业和电子工业，在金属加工、塑料成 型、机械制造等行业也有普遍应用，并逐渐向纤维加工业、食品工业、家用 产品制造等行业发展。在工业生产和其它应用领域内，由于工作的需要，人 们经常受到高温，腐蚀，有毒气体以及人的有限体能等种种劣势的限制，工 作效率很低。自从机械手问世以来，相应的各种难题应刃而解。机械手由耐 高温，防腐蚀的材料制成，工作效 率极高，而且不受体能的限制，非常方便。 机械手是一种能模拟人的手臂的部分动作，按预定的程序、轨迹及其它 要求，实现抓取、搬运工件或操纵工具的自动化装置；而可编程控制器 (P L c)由于其具有的高可靠性、编程方便、易于使用和修改，易于扩展和 维护，环境要求低、体积 小 巧，安装调试方便，在工业控制中有着 广 泛 的应 用。 2 二二.课程设计题目及要求课程设计题目及要求 2.1:PLC2.1:PLC 在机械手控制系统中的应用在机械手控制系统中的应用 在工业生产和其他领域内，由于工作的需要，人们经常受到高温、腐蚀及 有毒气体等因素的危害，增加了工人的劳动强度，甚至于危及生命。自从机械 手问世以来，相应的各种难题迎刃而解。机械手可在空间抓、放、搬运物体， 动作灵活多样，适用于可变换生产品种的中、小批量自动化生产，广泛应用于 柔性自动线。机械手一般由耐高温，抗腐蚀的材料制成，以适应现场恶劣的环 境，大大降低了工人的劳动强度，提高了工作效率。机械手是工业机器人的重 要组成部分，在很多情况下它就可以称为工业机器人。工业机器人是集机械、 电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的现代制造 业重要的自动化装备。广泛采用工业机器人，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。可编程控制器是继电器 控制和计算机控制出上开发的产品，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。本文应用三菱 公司生产的可编程控制器 FX 系列 PLC，实现机械手搬运控制系统，该系统充分 利用了可编程控制器（PLC）控制功能。使该系统可靠稳定，时期功能范围得到 广泛应用。 本课题要求设计一个由可编程控制器（PLC） 、异步电动机、电磁阀等组成 的机械手控制系统，完成 PLC 接线图和控制梯形图、电动机控制电路的设计， 利用实验室设备完成 PLC 控制梯形图并进行运行调试。 2.22.2 控制要求控制要求 机械手系统构成图 1、机械手上升限位接近开关（SP1） 2、机械手下降限位接近开关 （SP2） 1 2 34 5 10 11 12 6 8 9 7 3 3、机械手左转限位开关（SL1） 4、机械手右转限位开关 （SL2） 5、工件检测光电开关（SL3） 6、空气压缩机电动机（Y0） 7、一号传送带电动机（Y6） 8、机械手旋转电动机 （Y3、Y4） 9、二号传送带电动机（Y7） 10、机械手下降电磁阀（YA2） 11、机械手上升电磁阀（YA1） 13、机械手夹紧电磁阀 （YA5） 按下工作启动按钮，空气压缩机 Y0 工作，60 秒后一号传送带电动机 Y6 工 作，一号传送带带动工件运行，当光电开关 SL3(X6)检测到工件时，一号传送 带电动机停止运转，机械手下降电磁阀 YA1(Y1)工作，机械手下降，到达下降 限位接近开关 SP2（X2） ，机械手停止下降, 夹紧电磁阀 YA5(Y5)工作，夹紧工 件，2 秒钟后机械手上升电磁阀 YA2(Y2)工作，机械手上升，到达上升限位接近 开关 YA1(X5)，机械手旋转电动机 Y3 左转，将工件运到二号传送带上方，机械 手左转压到左转限位开关 SL1(X3)，机械手旋转电动机 Y3 停止运转，同时机械 手下降，到达限位接近开关 SP2(X2)，机械手停止下降并松开释放工件，2 秒钟 后机械手上升，到达限位接近开关 YA1(X5)，二号传送带电动机 Y7 工作，二号 传送带带动工件运行，同时机械手旋转电动机 Y4 右转，机械手右转压到右转限 位开关 SL2(X4)，二号传送带电动机 Y7 停止运转，一号传送带电动机 Y6 又开 始工作，机械手开始循环工作 2.32.3 系统总体方案设计系统总体方案设计 首先对系统设定启动与停止的按钮 SB1、SB2。SB1 控制系统的启动，与输 入端子 X0 相连；SB2 控制系统的停止，与输入端子 X1 相连。对于上升限位 SP1、下降限位 SP2、左转限位 SL1、右转限位 SL2、工件检测光电开关 SL3。分 别于输入端子的 X5、X2、X3、X4、X6 相连。对于系统的输出有一下几个：机械 手下降电磁阀 YA1(Y1)、机械手上升电磁阀 YA2(Y2)、机械手左转电磁阀 YV3(Y3)、机械手右转电磁阀 YA4(Y4)、机械手夹紧电磁阀 YA5(Y5)、一号(A)传 送带电动机 YA6(Y6)、二（B）号传送带电动机 YA7(Y7)、 M10、M11、M12、M13、复位辅助继电器 M5，分别由 Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7 控制。系统还设置了两个计数器 C0、C1。C0 对 下降限位 SP2(X2)计数，从而实现机械手到达二号（B）传送带时松开机械手放 置物品的控制。C1 对上升限位 SP1(X5)计数，从而实现机械手在松开机械手放 4 置物品以后上升第二次压到上升限位 SP1(X5)的时候实现右转的控制。 复位：由辅助继电器 M5 控制，按下停止按钮 X1,所有动作停止（复位） ，手 动使机械手回到原点（左移到位） ，手爪张开。 系统初始时，先将控制字写入连续的数据存储单元 D20 到 D29 中，同时设 定一个变址寄存器 Z0，用于实现数据的顺序读取。每当搬运完一块工件的时候， Z0 加 2。下面为控制字与数据存储单元的对应表。 存储单元 D20 D21 D22 D23 D24 D25 D26 D27 D28 D29 控制字(D) 1 7 14 21 29 37 46 55 65 75 三设备和元器件选型三设备和元器件选型 3.13.1 电动机和电动机和电磁阀 三相鼠笼异步电动机：Y 系列、4 极 空气压缩机电动机-亿万 Y90L-4 选用的亿万 Y90L-4 系列空气压缩机电动机今天参数如下表所示 型号额定功率 （kw） 额定电压 （V） 额定电流 （A） 额定转速 （r/min） 亿万 Y90L-4 空气压缩机电 动机（Y 系列 4 极） 1.53803.951400 机械手旋转电动机-全兴 Y80M2-4 选用的全兴 Y80M2-4 旋转电动机具体参数如下表所示 型号额定功率 （kw） 额定转速 （r/min） 额定电压 （V） 额定电流 （A） 全兴 Y80M2- 4（Y 系列 4 极） 0.7513903801.97 5 一号传送带电动机-Y6：2. . 2KW 二号传送带电动机-Y7：2. . 2KW 选用的正大 Y2-100L1-4 Y 系列 4 极电动机具体参数如下表所示 型号额定电压 （V） 额定电流 （A） 额定功率 （kw） 额定转速 （r/min） Y2-100L1-4 （Y 系列 4 极 电动机） 3805.792.21410 电磁阀：德国 GSR 49 系列 选用的德国 GSR 49 系列电磁阀参数如下表所示 尺寸范围螺纹 G1/4G3 流体性质中性、气态或液态流 体 压力范围 0-40bar 流体温度 -10+80 阀体材料黄铜、不锈钢 型号 德国 GSR 49 系列强制先 导式电磁阀 标准电压（V） DC24V 6 额定功率（VA） 15VA 3.23.2 交流接触器、热继电器、控制变压器、可编程控制器交流接触器、热继电器、控制变压器、可编程控制器 交流接触器 CJ2010A / 127V 交流接触器 CJ2010A / 127V 相关参数如下表所示 型号额定电压 Ui(V)额定控制电源 电压 Ue(V) 额定电流 Ai(A) 交流直流交流直流 CJ2010A / 127V 690 127480.80.63 热继电器 JR36-20 热继电器 JR36-20 的主要参数和技术性能如下表所示 参数类型 JR36-20 额定工作电流 A 20 额定绝缘电压 V 690 断相保护有 手动与自动复位有 温度补偿有 测试按钮有 安装方式独立式 辅助触头 1NO+1NC AC-15 380V 额定电流 A 0.47 DC-15 220V 额定电流 A 0.15 选用的 JR36-20 CJT1-10 型号参数如下表所示 型号额定电流 A熔断器符合 IEC60947-4 A JR36-20 CJT1-10 系列 0.25-0.35 “1”型配合“2”型配合 7 631.6 控制变压器 BKC150VA 380V / 127V 控制变压器 BKC150VA 具体参数如下表所示 控制变压器型号功率（VA）额定电压（V）输出额定电流 （A） 初级二级三级 二级三级变压器 BKC 150VA 150 380127281.185.36 可编程控制器（PLC）：三菱 FX2N-48MR PLC 3.33.3 接近开关、限位开关、光电开关、按钮接近开关、限位开关、光电开关、按钮 接近开关 接近开关一种用于工业自动化控制系统中以实现检测、控制并与输出环节 全盘无触点化的新型开关元件，当开关接近某一物体时，即发出控制信号。 接近开关在航空、航天技术以及工业生产中都有广泛的应用；在日常生活 中，如宾馆、饭店、车库的自动门，自动热风机上都有应用；在安全防盗方面， 如资料档案、财会、金融、博物馆、金库等重地，通常都装有由各种接近开关 组成的防盗装置；在测量技术中，如长度，位置的测量；在控制技术中，如位 移、速度、加速度的测量和控制，也都使用着大量的接近开关。 I 基本组成基本组成 接近开关组成原理图 8 II 工作原理工作原理 接近开关也叫近接开关，又称无触点行程开关，它除可以完成行程控制和 限位保护外，还是一种非接触型的检测装置，用作检测零件尺寸和测速等 在各类开关中，有一种对接近它物件有“感知”能力的元件位移传感 器，利用位移传感器对接近物体的敏感特性达到控制开关通或断的目的，这就 是接近开关。 当有物体移向接近开关，并接近到一定距离时，位移传感器才有“感知”， 开关才会动作。通常把这个距离叫“检出距离”，但不同的接近开关检出距离 也不同，有时被检测验物体是按一定的时间间隔，一个接一个地移向接近开关， 又一个一个地离开，这样不断地重复，不同的接近开关，对检测对象的响应能 力是不同的，这种响应特性被称为“响应频率”。 III 型号及其含义 J 8 M D 1 N K 选用的欧姆龙 TL-N5ME1 接近开关参数如下表所示 型号检测距离 （mm） 额定电压 （V） 输出状态尺寸特点 欧姆龙 TL- N5ME1 5 三线 DC24 NPN NO25*38.5 适用于各种 用途上，灵 敏度高 i， 带有动作指 示灯，直流 三线式 限位开关 1.简介 感应面方向 连接方式 输出状态 检测距离 电源电压 安装方式 外形 种类 9 限位开关又称行程开关，可以安装在相对静止的物体（如固定架、门框等， 简称静物）上或者运动的物体（如行车、门等，简称动物）上，当动物接近静 物时，开关的连杆驱动开关的接点引起闭合的接点分断或者断开的接点闭合， 由开关接点开、合状态的改变去控制电路和机械装置。 2 工作原理 限位开关就是用以限定机械设备的运动极限位置的电气开关，限位开关有 接触式的和非接触式的，接触式的比较直观，机械设备的运动部件上，安装上 行程开关，与其相对运动的固定点上安装极限位置的挡块，或者是相反安装位 置，当行程开关的机械触头碰上挡块时，切断了（或改变了）控制电路，机械 就停止运行或改变运行，由于机械的惯性运动，这种行程开关有一定的“超行 程”以保护开关不受损坏。 限位开关是一种常用的小电流主令电器，利用生产机械运动部件的碰撞使 其触头动作来实现接通或分断控制电路，达到一定的控制目的，通常，这类开 关被用来限制机械运动的位置或行程，使运动机械按一定位置或行程自动停止、 反向运动、变速运动或自动往返运动等。 在电气控制系统中，限位开关的作用是实现顺序控制、定位控制和位置状 态的检测，用于控制机械设备的行程及限位保护，构造：由操作头、触点系统 和外壳组成。 限位开关可以安装在相对静止的物体（如固定架、门框等，简称静物）上 或者运动的物体（如行车、门等，简称动物）上，当动物接近静物时，开关的 连杆驱动开关的接点引起闭合的接点分断或者断开的接点闭合。由开关接点开、 合状态的改变去控制电路和机构的动作。 3 型号及其含义 L X 限位开关的技术数据如下表所示： 型号额定电压/V额定电触头数量结构形个数 1 能自动复位 2 不能自动复位 0 仅径向传动杆 1 滚轮装在传动杆内侧 2 滚轮装在传动杆外侧 3 滚轮装在传动杆凹槽内或内外侧 0 无滚轮 1 单轮 2 双轮 3 直动不带轮 4 直动带轮 设计序号 行程开关 主令电器 10 交流直流 流/A 常开常闭 式 JLXK1-311500440511 直动防 护式 5 光电开关 1 简介 光电开关（光电传感器）是光电接近开关的简称，它是利用被检测物对光 束的遮挡或反射，由同步回路选通电路，从而检测物体有无的，物体不限于金 属，所有能反射光线的物体均可被检测。光电开关将输入电流在发射器上转换 为光信号射出，接收器再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测， 安防系统中常见的光电开关烟雾报警器，工业中经常用它来记数机械臂的运动 次数。 2 基本组成 光电开关是传感器大家族中的成员，它把发射端和接收端之间光的强弱变 化转化为电流的变化以达到探测的目的。由于光电开关输出回路和输入回路是 电隔离的（即电缘绝） ，所以它可以在许多场合得到应用。 图二 光电开关原理图 光电开关原理图 3 工作原理 采用集成电路技术和 SMT 表面安装工艺而制造的新一代光电开关器件，具 11 有延时、展宽、外同步、抗相互干扰、可靠性高、工作区域稳定和自诊断等智 能化功能。这种新颖的光电开关是一种采用脉冲调制的主动式光电探测系统型 电子开关，它所使用的冷光源有红外光、红色光、绿色光和蓝色光等，可非接 触，无损伤地迅速和控制各种固体、液体、透明体、黑体、柔软体和烟雾等物 质的状态和动作。 接触式行程开关存在响应速度低、精度差、接触检测容易损坏被检测物及 寿命短等缺点，而晶体管接近开关的作用距离短，不能直接检测非金属材料。 但是，新型光电开关则克服了它们的上述缺点，而且体积小、功能多、寿命长、 精度高、响应速度快、检测距离远以及抗光、电、磁干扰能力强。 这种新型的光电开关已被用作物位检测、液位控制、产品计数、宽度判别、 速度检测、定长剪切、孔洞识别、信号延时、自动门传感、色标检出、冲床和 剪切机以及安全防护等诸多领域。此外，利用红外线的隐蔽性，还可在银行、 仓库、商店、办公室以及其它需要的场合作为防盗警戒之用。 常用光电开关的分类方法：按检测方式可分为反射式、对射式和镜面反射 式三种类型。 光电开关参数如下表所示 型号工作电压输出类型检测方式输出状态检测物体 E3TS-DS80 光电开关 直流： DC636V 或 DC12V、DC 24V 交流： AC90V25 0V 继电器输 出型 漫反射型、 反馈反射 型、 透过 型 常开、常 闭 漫反射型： 透明和不 透明物体 XL-E3G2XL-E3G2 光光 电开关电开关 直流： DC636V 或 DC12V、DC 24V 交流： AC90V25 0V NPN,PNP 型 交流二线 漫反射型 反馈反射 型 透过 型 常开、常 闭 漫反射型： 透明和不 透明物体 12 按钮 按钮是最常用的主令电器，在低压控制电路中用于手动发出控制信号。它 由按钮帽、复位弹簧、桥式触头和外壳等组成。按用途和结构的不同，分为启 动按钮、停止按钮、急停按钮和复合按钮等。 在机械手控制系统的设计中，选用分别选用了一个启动按钮，一个停止按 钮，一个急停按钮，其原理分别为：启动按钮带有常开触头，手指按下钮帽， 常开触头闭合；手指松开，常开触头复位。停止按钮带有常闭触头，手指按下 按钮帽，常闭触头断开；手指松开，常闭触头复位。急停按钮按下之后，机械 手移动工件立即停止；急停按钮解除后，所有输出重新开始。一按按钮，机床 就能锁住，解除的方法是旋转后解除 按钮的技术数据按钮的技术数据 型号触头组合按钮颜色 LA2510常开绿色 LA2501常闭红色 KA54211常开常闭灰色 四四PLC 工作原理工作原理 PLC 的工作过程示意图 信信信信信信信信信信信信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信信信信信信信信信信信信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 13 CPU 运算和控制中心 起“心脏”作用。 纵：当从编程器输入的程序存入到用户程序存储器中，然后 CPU 根据系统所赋 予的功能（系统程序存储器的解释编译程序） ，把用户程序翻译成 PLC 内部所认 可的用户编译程序。 横：输入状态和输入信息从输入接口输进，CPU 将之存入工作数据存储器中或 输入映象寄存器。然后由 CPU 把数据和程序有机地结合在一起。把结果存入输 出映象寄存器或工作数据存储器中，然后输出到输出接口、控制外部驱动器。 组成：CPU 由控制器、运算器和寄存器组成。这些电路集成在一个芯片上。CPU 通过地址总线、数据总线与 I/O 接口电路相连接。 存储器 具有记忆功能的半导体电路，分为系统程序存储器和用户存储器。 系统程序存储器用以存放系统程序，包括管理程序，监控程序以及对用户程序 做编译处理的解释编译程序。由只读存储器、ROM 组成。厂家使用的，内容不 可更改，断电不消失。 用户存储器：分为用户程序存储区和工作数据存储区。由随机存取存储器 （RAM）组成。用户使用的。断电内容消失。常用高效的锂电池作为后备电源， 寿命一般为 35 年。 输入/输出接口 输入接口： 光电耦合器由两个发光二极度管和光电三极管组成。 发光二级管：在光电耦合器的输入端加上变化的电信号，发光二极管就产生与 输入信号变化规律相同的光信号。 光电三级管：在光信号的照射下导通，导通程度与光信号的强弱有关。在光电 耦合器的线性工作区内，输出信号与输入信号有线性关系。 输入接口电路工作过程：当开关合上，二极管发光，然后三极管在光的照射下 导通，向内部电路输入信号。当开关断开，二极管不发光，三极管不导通。向 内部电路输入信号。也就是通过输入接口电路把外部的开关信号转化成 PLC 内 部所能接受的数字信号。 输出接口 PLC 的继电器输出接口电路 工作过程：当内部电路输出数字信号 1，有电流流过，继电器线圈有电流，然 后常开触点闭合，提供负载导通的电流和电压。当内部电路输出数字信号 0， 则没有电流流过，继电器线圈没有电流，然后常开触点断开，断开负载的电流 14 或电压。也就是通过输出接口电路把内部的数字电路化成一种信号使负载动作 或不动作。 还有特别用来输入/输出模拟电流信号和高速脉冲信号的特殊结构，例如： 模数/数模转换模块、高速计数模块等。 编程器 编程器分为两种，一种是手持编程器，方便，我们实验室使用的就是手持编程 器。二种是通过 PLC 的 RS232 口，与计算机相连，然后敲击键盘，通过 NSTP- GR 软件（或 WINDOWS 下软件）向 PLC 内部输入程序。 五五.基本工作模式基本工作模式 5.15.1 PLCPLC 有运行模式和停止模式有运行模式和停止模式 运行模式：分为内部处理、通信操作、输入处理、程序执行、输出处理五 个阶段。 停止模式：当处于停止工作模式时，PLC 只进行内部处理和通信服务等内 容。 5.25.2 PLCPLC 工作过程工作过程 内部处理阶段： 在此阶段，PLC 检查 CPU 模块的硬件是否正常，复位监视定时器，以及 完成一些其它内部工作。 通信服务阶段 在此阶段，PLC 与一些智能模块通信、响应编程器键入的命令，更新编 程器的显示内容等，当 PLC 处于停状态时，只进行内容处理和通信操作 等内容。 输入处理阶段 输入处理也叫输入采样。在此阶段顺序读取所有输入端子的通断状态， 并将所读取的信息存到输入映象寄存器中，此时，输入映像寄存器被刷 新。 程序处理阶段 按先上后下，先左后右的步序，对梯形图程序进行逐句扫描并根据采样 到输入映像寄存器中的结果进行逻辑运算，运算结果再存入有关映像寄 存器中。但遇到程序跳转指令，则根据跳转条件是否满足来决定程序的 跳转地址。 输出刷新阶段 程序处理完毕后，将所有输出映象寄存器中各点的状态，转存到输出锁 存器中，再通过输出端驱动外部负载。 在运行模式下，PLC 按上述五个阶段进行周而复始的循环工作，称为循 环扫描工作方式。 15 5.35.3 PLCPLC 工作方式与特点工作方式与特点 集中采样、集中输出、周期性循环扫描， “串行”工作方式 扫描周期：PLC 的工作方式是一个不断循环的顺序扫描工作方式。每一 次扫描所用的时间称为扫描周期或工作周期。 PLC 运行正常时，扫描周期的长短与 CPU 的运算速度有关，与 I/O 点的情 况有关，与用户应用程序的长短及编程情况等均有关。通常用 PLC 执行1K 指令所需时间来说明其扫描速度( 一般110ms/K) 。 输出滞后：指从 PLC 的外部输入信号发生变化至它所控制的外部输出信 号发生变化的时间间隔。一般为几十100ms. 引起输出滞后的因素：输入模块的滤波时间、输出模块的滞后时间、扫描 方式引起的滞后。 由于 PLC 是集中采样，在程序处理阶段即使输入发生了变化，输入映象 寄存器中的内容也不会变化，要到下一周期的输入采样阶段才会改变。 由于 PLC 是串行工作，所以 PLC 的运行结果与梯形图程序的顺序有关。 这与继电器控制系统“并行”工作有质的区别。避免了触点的临界竞争， 减少繁琐的联锁电路。 六六. FX2N-48MR 型型 PLC 介绍介绍 灵活的配置 除了具有满足特殊需求的大量特殊模块外,6 个基本单元中的每个单元可扩 展至 256I/O 高速运算 基本指令:0.08us/指令,应用指令:1.52 至几百 us/指令 突出的寄存器容量 FX2N 系列包括 8K 步内置 RAM 寄存器,用一个寄存器盒可扩展到 16RAM 或 EEPROM 丰富的元件资源 3072 点辅助继电器,256 点计时器,235 点计数器,8000 数据存储器 FX2N-48ER 扩展 24 入 24 出继电器 FX1S-10MR-001 主机 6 入 4 出，继电器 FX2N-32ER 扩展 16 入 16 出继电器 FX1S-30MR-D 主机 16 入 14 出，继电器 FX2N- 16ER 扩展 16 入 FX1S-20MR-D 主机 12 入 18 出，继电器 FX2N-16EYR 扩展 16 出继 电器 FX1S-14MR-D 主机 8 入 6 出，继电器 FX2N 特殊扩展模块 FX1S-10MR-D 主机 6 入 4 出，继电器 FX2N-CNV-BDFX0N 适配器连接用模块 FX2N 特殊功能单元 FX2N-CNV-BC 扩展电缆转换器 FX2N-2DA2 通道模拟量输出块 FX2N-CNV-IF 扩展 电缆转换器 FX2N-2AD2 通道模拟量输入模块 FX2N-8AV-BD8 通道模拟量设定模块 FX2N-4DA4 通道模拟量输出模块 FX2N-232-BDRS-232 接口 1 通道 FX2N-4AD2 通道 模拟量输入模块 16 三菱 FX2N-48MR PLC 技术参数 FX2N 系列是小型化，高速度，高性能和所有方便都是相当于 FX 系列中最 高档次的超小形程序装置。除输入出 16-25 点的独立用途外，还可以适用于在 多个基本组件间的连接，模拟控制，定位控制等特殊用途，是一套可以满足多 样化广泛需要的 PLC。系统配置既固定又灵活：在基本单元上连接扩展单元或 扩展模块，可进行 16-256 点的灵活输入输出组合。备有可自由选择，丰富的 品种可选用 16/32/48/64/80/128 点的主机，可以采用最小 8 点的扩展模块进行 扩展。可根据电源及输出形式，自由选择。令人放心的高性能程序容量：内置 800 步 RAM（可输入注释）可使用存储盒，最大可扩充至 16K 步。 三菱 FX2N-48MR PLC 开发环境 可编程控制器的产生和发展与继电器有很大的的关系。继电器室一种用弱 电信号控制强电信号的电磁开关，虽有上百年的历史，但在复杂的继电器控制 系统中，故障的查找和排除是非常困难的，可能会花大量时间，严重地影响生 产。如果公益要求发生变化，就得衷心设计线路连线安装，不利于产品的更新 换代。显然，需要寻求一种新的控制装置来取代老式的继电器控制系统，使电 气控制系统的工作更可靠，更容易维护，更能适应经常变动的工艺条件，因此 在 1969 年，美国数字设备公司根据要求研制出世界上第一台可编程控制器。在 20 世纪 70 年代后期，随着微电子技术，计算机技术和数字控制技术的迅速发 展，人们为了与电脑区分，就把可编程控制器称为 PLC。 七七.控制系统设计控制系统设计 7.17.1 控制系统设计控制系统设计 在一条自动生产线上，由机械手将传送带 A 上的物品传送到传送带 B 上。 机械手的上升、下降、左转、右转、夹紧、放松动作分别由电磁阀控制液压传 动系统工作，并用限位开关及光电开关检测机械手动作的状态和物品的位置。 传送带 A、B 均由三相鼠笼型异步电动机驱动。电动机应有相应的保护。 7.27.2 PLCPLC（I/OI/O）分配）分配 输入元件输入继电器输出元件输出继电器 启动开关 X0 上升电磁阀 Y1 关闭开关 X1 下降电磁阀 Y2 复位开关 M10 左转电磁阀 Y3 上升限位开关 X5 右转电磁阀 Y4 下降限位开关 X2 夹紧电磁阀 Y5 左转限位开关 X3 传送带 A 电机 Y6 17 右转限位开关 X4 传送带 B 电机 Y7 光电开关 X6 复位电磁阀 M4 空气压缩机电 动机 Y0 辅助继电器 M10,M11,M12 7.37.3 程序设计程序设计 程序方框图如下图所示 夹紧原位下降 X0 T0 X5 X4 程序流程图如下图所示 开始开始 下降 抓紧 上升 左旋 下降 放松 上升 右旋 结束结束 原位 18 19 程序如下图所示 20 这个程序是严格按照设计要求来编的,程序中加入的 M4 辅助继电器起到复位作 用,启动开关是 X0,停止开关是 X1,程序中还加入了了两个计数器 C0、C1。其中 计数器 C0 对下降限位 SP2(X2)计数，从而实现机械手到达二号（B）传送带时 松开机械手放置物品的控制。计数器 C1 对上升限位 SP1(X5)计数，从而实现机 械手在松开机械手放置物品以后上升第二次压到上升限位 SP1(X5)的时候实现 右转的控制。 八运行调试八运行调试 8.18.1 调试过程调试过程 按下启动开关 X0 以后,观察六秒钟以后,传送带 A(Y6)的灯是否亮,如果不 亮,说明传送带 A 的电磁阀 Y6 没有得电,相关开关没有动作,重新查看程序,修改 好;如果灯亮,说明这一步程序正常.接下来按下光电开关(模拟光电开关检测到 物品),观察机械手是否下降(Y2),如果没有下降,说明这一步程序设计得有问题, 修改程序,再监测;如果机械手下降,程序正常,继续下一步程序检查. 压下下降限位开关,不要松开,观察机械手的夹紧(Y5)检测灯是否同时亮起 来,如果没有,程序错误,修改程序,再作检测;如果灯同时亮了,程序正常,继续下 一步检查.看看两秒钟以后机械手是否上升(机械手上升Y1检测灯是否亮),如 果灯没有亮,说明定时器没有起作用,检查修改这一步程序;如果灯亮了,说明程 序正常,继续下一步的检查.压下上升限位开关,同时松开之前所压的下降限位开 关,观察机械手是否左转(机械手左转Y3监测灯是否亮),如果没有亮,说明这一 步程序有问题,检查问题然后修改;如果灯亮了,说明程序正常,继续下一步检查. 接下来按下左转限位开关(注:上升限位开关依然被紧压,机械手下降才松开), 观察机械手是否下降,如果不下降,说明程序有问题,检查程序,作相应修改;如果 机械手下降(机械手下降的监测灯亮),松开之前压下的上升限位开关,但左转限 位开关不能松开.按下下降限位开关,刚才机械手是否动作(机械手松开),如果动 作,程序正常,不然就不正常,机械手动作以后,观察两秒钟以后机械手是否上升, 如果不上升,程序有问题;如果上升,松开下降限位开关,此时左转限位开关依然 处于压下状态.继续下一步检查. 按下上升限位开关,观察