实验用JXSA械手电气控制系统设计样本

实验用JXS-A械手电气控制系统设计摘要随着科学技术日新月异，自动化限度规定越来越高，市场竞争激烈，人工成本上涨，以往人工操作搬运和固定输送带为主老式搬运方式，不但占用空间也不容易更变生产线构造，加上需要人力监督操作，更增长生产成本，原有生产装料装置远远不能满足当前高度自动化需要。减轻劳动强度，保障生产可靠性、安全性、减少生产成本，减少环境污染，提高产品质量及经济效益是公司生产所必要面临重大问题。它集成自动控制技术、计量技术于一体机电一体化产品，它利于控制，操作以便等长处。本设计使用步进电机控制机械手横轴，纵轴进给，直流电机控制机械手臂，手抓旋转；通过光栅尺和旋转编码器对机械手进行精准定位；通过接近开关等传感器等实现机械手精准运动。这次设计模仿物料搬运机械手，可在空间抓放物体，动作灵活多样，并可依照运动流程规定随时更改有关参数，代替人工在高温和危险作业区进行作业。核心词PLC机械手目录摘要……………………1引言……………………3绪论…………4实验用JXS-A械手电气控制系统设计目和意义……4机械手发展状况…………4设计原理……………………5电路元器件…………………62.1传感器开关…………………62.2步进电机控制原理…………92.3旋转编码器…………………102.4光栅尺………………………12第三章可编程控制器简介…………143.1PLC简介……………………143.2PLC内部原理………………153.3PLC工作原理………………173.4PLC机型选取办法…………203.5实验用JXS-A械手PLC选取及参数……21实验用JXS-A械手电气控制系统设计……234.1机械手控制方案…………234.2机械手工艺流程…………234.3PLC资源分派……………234.4坐标测量…………………244.5机械手控制系统程序设计………………25致谢………………26参照文献……………27附录一机械构造图………………28附录二操作面板图………………29附录三机械手电路连接图…………30附录四PLC外部电气接线图………34附录五流程图……………………37附录六示例程序……………………38引言在当代工业中，生产过程机械化、自动化已成为突出主题。随着工业当代化进一步发展,自动化已经成为当代公司中重要支柱,无人车间、无人生产流水线等等，已经随处可见。同步，当代生产中，存在着各种各样生产环境，如高温、放射性、有毒气体、有害气体场合以及水下作业等，这些恶劣生产环境不利于人工进行操作。工业机械手是近代自动控制领域中浮现一项新技术，是当代控制理论与工业生产自动化实践相结合产物，并以成为当代机械制造生产系统中一种重要构成某些。工业机械手是提高生产过程自动化、改进劳动条件、提高产品质量和生产效率有效手段之一。特别在高温、高压、粉尘、噪声以及带有放射性和污染场合，应用得更为广泛。在国内，近几年来也有较快发展，并获得一定效果，受到机械工业和铁路工业部门注重。本课题拟开发物料搬运机械手，采用日本三菱公司FX1N系列PLC，对机械手上下、左右以及抓取运动进行控制。该装置机械某些有滚珠丝杠、滑轨、机械抓手等；电气方面由交流电机、变频器、操作台等部件构成。咱们运用可编程技术，结合相应硬件装置，控制机械手完毕各种动作。绪论1.1实验用JXS-A械手电气控制系统设计目和意义机械手是模仿人手某些动作，按给定程序、轨迹和规定实现自动搬运、抓举或操作自动机械装置。生产中应用机械手可以大大提高生产自动化水平和劳动生产率、保证产品质量、实现安全生产；特别在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣环境下，代替人进行正常工作，意义更为重大。机械手重要由执行机构、驱动系统控制系统以及位置检测装置所构成。执行机构为机械手主体某些，重要涉及手部、手腕、手臂、立柱、行走机构和机座等。驱动系统是驱动执行机构运动传动装置。惯用有液压传动、气压传动、电力传动和机械传动等。控制系统是机械手核心某些，它支配机械手按规定程序运营，记忆予以机械手指令信息，同步按其控制系统信息对执行机构发出指令，必要时，对机械手动作进行监视。位置检测装置重要用于控制机械手运动位置，并随时将执行机构实际位置反馈给控制系统，与设定位置进行比较，再通过控制系统进行调节，以达到所需精度控制。学生通过本课题设计，在综合应用机械设计基本、电气控制与PLC、液压与气动传动、传感器技术等专业知识方面能得到很大锻炼，对于提高学生实际动手能力、尽快适应岗位能力规定具备很大协助。1.2机械手发展状况当前工业机械手重要用于工件传送，焊接，装配，铸段，热处里等方面，无论数量，品种和性能方面都能满足工业生产发展需要。在国内重要是发展各方面机械手，逐渐扩大应用范畴，以减轻劳动强度，改进作业条件。在应用专用机械手同步，相应发展通用机械手，有条件还要研制示教机械手，组合式机械手等。将机械手各运动构件，如伸缩，摆动，升降，横移，俯仰等机构，以及用于不同类型夹紧机构，设计成典型通用机构，以便与依照不同作用规定，选用不同典型部件，即可构成不同用途机械手，即便于设计制造，又便于改换工作，扩大了应用范畴。同步提高速度，减少冲击，正拟定位，以更换地发挥机械手作用。此外还应大力研究伺服型，记忆再现型，以及具备触觉，视觉等性能机械手，并考虑与计算机相连，逐渐成为机械制造系统中一种基本单元。在机械制造业中，工业机械手应用较多，发展较较快。当前重要应用于机床。模锻压力机上下料以及点焊，喷漆等作业，它可按照事先编制好程序完毕规定作业。有些还具备有传感反馈能力，能应付外界变化。如果机械手发生某些偏离时，会引起零部件甚至机械手自身损坏，但有了传感反馈能力，机械手可以依照反馈自行调节。1.3设计原理机械手重要有执行机构，驱动机构，和控制系统构成。执行机构涉及手部，手臂和躯干。手部装在手臂前端，可转动，开闭手指。机械手手部构造系模仿人手指，分为无关节，固定关节和自由关节三种。手指数量可分为二指，三指，四指等。其中以二指应用最多。可依照夹持对象形状和大小配备各种形状和尺寸夹头，以适应操作需要。所谓没有手指手部，普通指真空吸盘或磁性吸盘。本设计采用真空吸盘构造。手臂有无关节臂和关于节臂之分。手臂作用是引导手指精确地抓住工件，并运送到所需要位置上。为了使机械手可以对的工作，手臂三个自由度都需要精准定位。总之，机械手运动离不开直线和转动二种，因而它采用执行机构重要是直线液压缸，摆动液压缸，电液脉冲马达，伺服液压马达，交流伺服电机，直流伺服电机和步进电机等。躯干是安装手臂，动力源和各执行机构支架。驱动机构重要有四种：液压驱动、气压驱动、电气驱动和机械驱动。其中以电气、气动用最多占90%以上；液压、机械驱动用至少。液压驱动重要是通过液压缸、阀、液压泵和油箱等实现传动。它运用液压缸、液压马达加齿轮、齿条实现直线运动。液压驱动长处是压力高、体积小、出力大、动作平缓、可无级变速、自锁以便、并能在中间位置停止。缺陷是需配备压力源，系统复杂，成本较高。气压驱动所采用元件为气压缸、气压马达、气阀等。普通采用4~6个大气压（392~588kPa），个别达到8~10个大气压（785~981kPa）。它长处是气源以便，维护简朴，成本低。缺陷是出力小，体积大。由于空气可压缩性大，很难实现中间停止，只能用于点位控制，并且润滑性较差，气压系统容易生锈，本设计手爪、手臂某些采用气压驱动。电气驱动时，直线驱动可采用电动机带动丝杠、螺母机构。通用机械手则考虑采用步进电动机、直流或交流伺服电动机、变速箱等。电气驱动长处是动力源简朴，维护、使用以便。驱动机构和控制系统可以采用同一型式动力，出力比较大。本设计采用步进电动机驱动手臂运动，直流电动机驱动手爪和机械手旋转运动。机械驱动只用于动作固定场合。普通用凸轮连杆机构实现规定动作。它长处是动作的确可靠，工作速度高，成本底；缺陷是不易于调节。机械手控制要素涉及工作顺序、到达位置、动作时间、运动速度和加减速度等。机械手控制分为点位控制和持续轨迹控制两种，当前以点位控制为主，占90%以上。控制系统可依照动作规定，设计采用数字顺序控制，它一方面要编制程序加以存储，然后再依照规定程序，控制机械手进行工作。对动作复杂机械手则采用数字控制系统、小型计算机或微解决机控制系统。本设计控制系统采用小型可编程控制器实现，具备编程简朴，修改容易，可靠性高等长处。电路元器件，机械构造，操作界面简介2.1传感器开关电感式接近开关工作原理电感式接近开关属于一种有开关量输出位置传感器，它由LC高频振荡器和放大解决电路构成，运用金属物体在接近这个能产生电磁场振荡感应头时，使物体内部产生涡流。这个涡流反作用于接近开关，使接近开关振荡能力衰减，内部电路参数发生变化，由此辨认出有无金属物体接近，进而控制开关通或断。这种接近开关所能检测物体必要是金属物体。图2.1-1开关性能：检测距离：1～5毫米工作电压：DC24V工作电流：<5mA响应频率：5000HZ输出驱动电流：100mA，感性负载50mA温度范畴：－10～70℃电容式接近开关工作原理电容式接近开关亦属于一种具备开关量输出位置传感器，它测量头普通是构成电容器一种极板，而另一种极板是物体自身，当物体移向接近开关时，物体和接近开关介电常数发生变化，使得和测量头相连电路状态也随之发生变化，由此便可控制开关接通和关断。这种接近开关检测物体，并不限于金属导体，也可以是绝缘液体或粉状物体,在检测较低介电常数ε物体时，可以顺时针调节多圈电位器（位于开关后部）来增长感应敏捷度，普通调节电位器使电容式接近开关在0.7-0.8Sn位置动作。图2.1-2开关性能：检测距离：1～5毫米工作电压：DC24V工作电流：<5mA响应频率：5000HZ输出驱动电流：100mA，感性负载50mA温度范畴：－10～70℃霍尔开关工作原理

当一块通有电流金属或半导体薄片垂直地放在磁场中时，薄片两端就会产生电位差，这种现象就称为霍尔效应。两端具备电位差值称为霍尔电势U，

其表达式为：[U=K·I·B/d]其中K为霍尔系数，I为薄片中通过电流，B为外加磁场（洛伦慈力Lorrentz）磁感应强度，d是薄片厚度。由此可见，霍尔效应敏捷度高低与外加磁场磁感应强度成正比关系。霍尔开关就属于这种有源磁电转换器件，它是在霍尔效应原理基本上，运用集成封装和组装工艺制作而成，它可以便把磁输入信号转换成实际应用中电信号，同步又具备工业场合实际应用易操作和可靠性规定。

霍尔开关输入端是以磁感应强度B来表征，当B值达到一定限度（如B1）时，霍尔开关内部触发器翻转，霍尔开关输出电平状态也随之翻转。输出端普通采用晶体管输出，和接近开关类似有NPN、PNP、常开型、常闭型、锁存型（双极性）、双信号输出之分。

霍尔开关具备无触电、低功耗、长使用寿命、响应频率高等特点，内部采用环氧树脂封灌成一体化，因此能在各类恶劣环境下可靠工作。霍尔开关可应用于接近开关，压力开关，里程表等，作为一种新型电器配件。

霍尔开关功能类似干簧管磁控开关，但是比它寿命长，响应快无磨损，并且安装时要注意磁铁极性，磁铁极性装反无法工作。

内部原理图及输入/输出转移特性图2.1-3

这是最惯用霍尔开关，它直径为12毫米，固定期只要在设备外壳上打一种12毫米园孔就能轻松固定，长度约30毫米，背后有工作批示灯，当检测到物体时红色LED点亮，平时处在熄灭状态，非常直观，引线长度为100毫米。图2.1-4这种光电开关输出采用NPN型三极管集电极开漏输出模式，也就是说模块黑线就是三极管集电极，如果模块检测到信号，三极管就会导通，将黑线下拉到地电平，黑线和棕线之间就会浮现电源电压，如果电源是12V那么这个电压就是12V，如果电源是24V这个电压就是24V，普通三极管驱动能力约100毫安左右，因此可以直接驱动继电器等小功率负载。如果客户但愿得到是一种电压信号，可以在黑线和棕线之间接一种1K电阻，这时模块没有信号时，黑线就是电源＋电压，模块检测到信号时黑线跳变成电源地（实际是0.2V，三极管导通压降）。工作性能：检测距离：1～10mm工作电压：20～25V直流工作电流：不大于5mA响应频率：5000HZ输出驱动电流：100mA，感性负载50mA温度范畴：－25～70℃2.2步进电机控制原理步进电机是一种电脉冲信号转换成机械角位移机电执行元件。当有脉冲信号输入时，步进电机就一步一步转动，每个输入脉冲相应电机一种固定转角，故称为步进电机。步进电机属于同步电机，多数状况用做伺服电机，且控制简朴，工作可靠，可以得到较高精度。它是唯一可以以开环构造用于数控机床伺服电动机。步进电机按其励磁相数可分为三相、四相、五相、六相等；按其工作原理可分为反映式、永磁式和混合式三大类。步进电机基本特点：步进电机受点脉冲信号控制。每输入一种脉冲信号，就变换一磁绕组通电状态，电机就相应转动一步，因而，电机总回转角和输入脉冲个数严格成正比关系，电机转速则正比于脉冲输入频率。变化步进电机定子绕组通电顺序，可以获得所需要转向。变化输入脉冲频率，则可以得到所需要转速（但是不可以超过极限频率）。当步进电机脉冲输入停止时，只要维持绕组勉励电流不变，电机保持在原固定位置上，因而可以获得较高定位精度，不需要安装机械制动装置从而达到精准制动。误差不长期积累，转角精度高。由于每转过360°后，转子累积误差为零，转角精度较高。反映时间快。缺陷：效率低、没有过载能力。步距角大小和通电方式、转子齿数、定子励磁绕组相数关系：（本实验α=1.8°）α=360°/mZKm——步进电机相数；Z——转子齿数；K——通电方式系数。相邻两次通电，相数目相似K=1；相邻两次通电，相数目不同K=2。2.3旋转编码器普通旋转编码器用于测量转速和转角度，它具备体积小，精度高，抗干扰能力强，使用以便等一系列长处得以广泛应用于现实工业中。旋转编码器大体可分为[增量式]和[绝对值式]编码器.旋转增量式编码器以转动时输出脉冲，通过计数设备来懂得其位置，当编码器不动或停电时，依托计数设备内部记忆来记住位置。这样，当停电后，编码器不能有任何移动，当来电工作时，编码器输出脉冲过程中，也不能有干扰而丢失脉冲，否则，计数设备记忆零点就会偏移，并且这种偏移量是无从懂得，只有错误生产成果浮现后才干懂得。

解决办法是增长参照点，编码器每通过参照点，将参照位置修正进计数设备记忆位置。在参照点此前，是不能保证位置精确性。为此，在工控中就有每次操作先找参照点，开机找零等办法。这样办法对有些工控项目比较麻烦，于是就有了绝对编码器浮现。绝对编码器光码盘上有许多道刻线，每道刻线依次以2线、4线、8线、16线。。。。。。编排，这样，在编码器每一种位置，通过读取每道刻线通、断，获得一组从2零次方到2n-1次方唯一2进制编码（格雷码），这就称为n位绝对编码器。这样编码器是由码盘机械位置决定，它不受停电、干扰影响。绝对编码器由机械位置决定每个位置唯一性，它无需记忆，无需找参照点，并且不用始终计数，什么时候需要懂得位置，什么时候就去读取它位置。这样，编码器抗干扰特性、数据可靠性大大提高了。

由于绝对编码器在位置定位方面明显地优于增量式编码器，已经越来越多地应用于工控定位中。测速度需要可以无限累加测量，当前增量型编码器在测速应用方面仍处在无可取代主流位置。注意：在JXS-A中选用是增量型旋转编码器,在此当中需运用码器脉冲数来定位旋转角度,和开机后自动寻找零位等一系列动作.在JXS-A系统中PLC只接入了编码器[A]项信号,在编程中需要注意只能使用脉冲量来进行一系列定位,配合旁边霍尔开关可以做为一种零点.

编码器内部输出电路图、波形图、外部接线图。

图2.3-1图2.3-22.4光栅尺位移是和物体位置在运动过程中移动关于量，位移测量方式所涉及范畴是相称广泛。小位移通惯用应变式、电感式、差动变压器式、涡流式、霍尔传感器来检测，大位移惯用感应同步器、光栅、容栅、磁栅等传感技术来测量。其中光栅传感器因具备易实现数字化、精度高（当前辨别率最高可达到纳米级）、抗干扰能力强、没有人为读数误差、安装以便、使用可靠等长处，在机床加工、检测仪表等行业中得到日益广泛应用。

原理

计量光栅是运用光栅莫尔条纹现象来测量位移。“莫尔”原出于法文Moire，意思是水波纹。几百年前法国丝绸工人发现，当两层薄丝绸叠在一起时，将产生水波纹状花样；如果薄绸子相对运动，则花样也跟着移动，这种奇怪花纹就是莫尔条纹。普通来说，只要是有一定周期曲线簇重叠起来，便会产生莫尔条纹。计量光栅在实际应用上有透射光栅和反射光栅两种；按其作用原理又可分为幅射光栅和相位光栅；按其用途可分为直线光栅和圆光栅。下面以透射光栅为例加以讨论。

透射光栅尺上均匀地刻有平行刻线即栅线，a为刻线宽，b为两刻线之间缝宽，W=a+b称为光栅栅距。当前国内惯用光栅每毫米刻成10、25、50、100、250条等线条。光栅横向莫尔条纹测位移，需要两块光栅。一块光栅称为主光栅，它大小与测量范畴相一致；另一块是很小一块，称为批示光栅。为了测量位移，必要在主光栅侧加光源，在批示光栅侧加光电接受元件。当主光栅和批示光栅相对移动时，由于光栅遮光作用而使莫尔条纹移动，固定在批示光栅侧光电元件，将光强变化转换成电信号。由于光源大小有限及光栅衍射作用，使得信号为脉动信号。如图1，此信号是始终流信号和近视正弦周期信号叠加，周期信号是位移x函数。每当x变化一种光栅栅距W，信号就变化一种周期，信号由b点变化到b’点。由于bb’=W，故b’点状态与b点状态完全同样，只是在相位上增长了2π。由

u0=U平均+Umsin(π/2+2πX/W)

式中：

u0—光电元件输出电压信号；

U平均—输出信号直流分量；

Um—输出信号中正弦交流分量幅值。

从公式中可见，当光栅位移一种节距W，波形变化一周。这时相应条纹移动一种条纹宽度B。因而，只要记录波形变化周期数即条纹移动数N，就可懂得光栅位移X即X=NW表2.4-1光栅尺9针插头插头脚号123456789信号含义VDD0VABZ空空空空信号线颜色红黑兰绿黄空空空空可编程控制器简介3.1PLC简介自二十世纪六十年代美国推出可编程逻辑控制器（ProgrammableLogicController，PLC）取代老式继电器控制装置以来，PLC得到了迅速发展，在世界各地得到了广泛应用。同步，PLC功能也不断完善。随着计算机技术、信号解决技术、控制技术网络技术不断发展和顾客需求不断提高，PLC在开关量解决基本上增长了模仿量解决和运动控制等功能。今天PLC不再局限于逻辑控制，在运动控制、过程控制等领域也发挥着十分重要作用。作为离散控制首选产品，PLC在二十世纪八十年代至九十年代得到了迅速发展，世界范畴内PLC年增长率保持为20%～30%。随着工厂自动化限度不断提高和PLC市场容量基数不断扩大，近年来PLC在工业发达国家增长速度放缓。但是，在中华人民共和国等发展中华人民共和国家PLC增长十分迅速。综合有关资料，全球PLC销售收入为100亿美元左右，在自动化领域占据着十分重要位置。PLC是由摸仿原继电器控制原理发展起来，二十世纪七十年代PLC只有开关量逻辑控制，一方面应用是汽车制造行业。它以存储执行逻辑运算、顺序控制、定期、计数和运算等操作指令；并通过数字输入和输出操作，来控制各类机械或生产过程。顾客编制控制程序表达了生产过程工艺规定，并事先存入PLC顾客程序存储器中。运营时按存储程序内容逐条执行，以完毕工艺流程规定操作。PLCCPU内有批示程序步存储地址程序计数器，在程序运营过程中，每执行一步该计数器自动加1，程序从起始步（步序号为零）起依次执行到最后步（普通为END指令），然后再返回起始步循环运算。PLC每完毕一次循环操作所需时间称为一种扫描周期。不同型号PLC，循环扫描周期在1微秒到几十微秒之间。PLC用梯形图编程，在解算逻辑方面，体现出迅速长处，在微秒量级，解算1K逻辑程序不到1毫秒。它把所有输入都当成开关量来解决，16位（也有32位）为一种模仿量。大型PLC使用此外一种CPU来完毕模仿量运算。把计算成果送给PLC控制器。相似I/O点数系统，用PLC比用DCS，其成本要低某些（大概能省40%左右）。PLC没有专用操作站，它用软件和硬件都是通用，因此维护成本比DCS要低诸多。一种PLC控制器，可以接受几千个I/O点（最多可达8000各种I/O）。如果被控对象重要是设备连锁、回路很少，采用PLC较为适当。PLC由于采用通用监控软件，在设计公司管理信息系统方面，要容易某些。

近来，随着PLC价格不断减少和顾客需求不断扩大，越来越多中小设备开始采用PLC进行控制，PLC在国内应用增长十分迅速。随着中华人民共和国经济高速发展和基本自动化水平不断提高，此后一段时期内PLC在国内仍将保持高速增长势头。通用PLC应用于专用设备时可以以为它就是一种嵌入式控制器，但PLC相对普通嵌入式控制器而方具备更高可靠性和更好稳定性。实际工作中遇到某些顾客本来采用嵌入式控制器，当前正逐渐用通用PLC或定制PLC取代嵌入式控制器。3.2PLC内部原理PLC实质上是一种被专用于工业控制计算机，其硬件构造和微机是基本同样。如图3.2-1所示，PLC硬件基本构造图所示：编程器中央解决单元编程器中央解决单元（CPU）输入电路输出电路系统程序存储区顾客程序存储区电源图3.2-1PLC硬件基本构造图（1）中央解决单元（CPU）中央解决单元（CPU）是PLC控制中枢。它按照PLC系统程序赋予功能，接受并存储从编程器键入顾客程序和数据，检查电源、存储器、I/O以及警戒定期器状态，并能检查顾客程序语法错误。当PLC投入运营时，一方面它以扫描方式接受现场各输入装置状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从顾客程序存储器中逐条读取顾客程序，通过命令解释后按指令规定执行逻辑或算术运算等任务。并将逻辑或算术运算等成果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有顾客程序执行完毕后来，最后将I/O映象区各输出状态或输出寄存器内数据传送到相应输出装置，如此循环运营，直到停止运营为止。（2）存储器与微型计算机同样，除了硬件以外，还必要有软件。才干构成一台完整PLC。PLC软件分为两某些：系统软件和应用软件。存储系统软件存储器称为系统程序存储器。PLC存储空间分派：虽然大、中、小型PLCCPU最大可寻址存储空间各不相似，但是依照PLC工作原理，其存储空间普通涉及如下三个区域：系统程序存储区，系统RAM存储区（涉及I/O映象区和系统软设备等）和顾客程序存储区。A.系统程序存储区在系统程序存储区中存储着相称于计算机操作系统系统程序。它涉及监控程序、管理程序、命令解释程序、功能子程序、系统诊断程序等。由制造厂商将其固化在EPROM中，顾客不可以直接存取。它和硬件一起决定了该PLC各项功能。B.系统RAM存储区系统RAM存储区涉及I/O映象区以及各类软设备（例如：逻辑线圈、数据寄存器、计时器、计数器、变址寄存器、累加器等）存储区。（A）I/O映象区由于PLC投入运营后，只是在输入采样阶段才依次读入各输入状态和数据，在输出刷新阶段才将输出状态和数据送至相应外设。因而，它需要有一定数量存储单元（RAM）以供存储I/O状态和数据，这些存储单元称作I/O映象区。一种开关量I/O占用存储单元中一种位（bit），一种模仿量I/O占用存储单元中一种字（16个bit)。因而，整个I/O映象区可看作由开关量I/O映象区和模仿量I/O映象区两某些构成。（B）系统软设备存储区除了I/O映象区以外，系统RAM存储区还涉及PLC内部各类软设备（逻辑线圈、数据寄存器、计时器、计数器、变址寄存器、累加器等）存储区。该存储区又分为具备失电保持存储区域和无失电保持存储区域，前者在PLC断电时，由内部锂电子供电。使这某些存储单元内数据得以保存；后者当PLC停止运营时，将这某些存储单元内数据所有置“零”。C．顾客程序存储区顾客程序存储区存储顾客编制顾客程序。不同类型PLC其存储容量各不相似，普通来说，随着PLC机型增大其存储容量也相应增大。但是对于新型PLC，其存储容量可依照顾客需要而变化。D．惯用I/O分类惯用I/O分类如下：开关量：按电压水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔离方式分，有继电器隔离和晶体管隔离。模仿量：按信号类型分，有电流型（4-20mA,0-20mA）、电压型（0-10V,0-5V,-10-10V）等，按精度分，有12bit,14bit,16bit等。除了上述通用I/O外，尚有特殊I/O模块，如热电阻、热电偶、脉冲等模块。按I/O点数拟定模块规格及数量，I/O模块可多可少，但其最大数受CPU所能管理基本配备能力，即受最大底板或机架槽数限制。（3）PLC电源PLC电源在整个系统中起着十分重要作用。无论是小型PLC，还是中、大型PLC，其电源性能都是同样，均能对PLC内部所有器件提供一种稳定可靠直流电源。普通交流电压波动在正负10%（15%）之间，因而可以直接将PLC接入到交流电网上去。可编程序控制器普通使用220V交流电源。可编程序控制器内部直流稳压电源为各模块内元件提供直流电压。某些可编程序控制器可觉得输入电路和少量外部电子检测装置（如接近开关）提供24V直流电源。驱动现场执行机构电源普通由顾客提供。可编程序控制器是从继电器控制系统发展而来，它梯形图程序与继电器系统电路图相似，梯形图中某些编程元件也沿用了继电器这一名称，如输入、输出继电器等。这种计算机程序实现“软继电器”，与继电器系统中物理构造在功能上某些相似之处。图3.2-23.3PLC工作原理可编程序控制器有两种基本工作状态，即运营（RUN）状态与停止（STOP）状态。在运营状态，可编程控制器通过执行反映控制规定顾客程序来实现控制功能。为了使可编程序控制器输出及时地响应随时也许变化输入信号，顾客程序不是只执行一次，而是重复不断地重复执行，直至可编程序控制器停机或切换到STOP工作状态。除了执行顾客程序之外，在每次循环过程中，可如上图编程序控制器还要完毕，内部解决、通信解决等工作，一次循环可分为5个阶段。可编程序控制器这种周而复始循环工作方式称为扫描工作方式。由于计算机执行指令速度极高，从外部输入-输出关系来看，解决过程似乎是同步完毕。在内部解决联合阶段。可编程序控制器检查CPU模块内部硬件与否正常，将监控定期器复位，以及完毕某些别内部工作。在通信服务阶段，可编程序控制器与别带微解决器智能装置通信，响应编程器键入命令，更新编程器显示内容。当可编程序控制器处在停止（STOP）状态时，只执行以上操作。可编程序控制起处在（RUN）状态时，还要完毕此外3个阶段操作。在可编程序控制器存储器中，设立了一片区域用来存储输入信号和输出信号状态，它们分别称为输入映像寄存器和输出映像寄存器。可编程序控制器梯形图中别编程元件也有相应映像存储区，它们统称为元件映像寄存器。在输入解决阶段，可编程序控制器把所有外部输入电路接通/断开（ON/OFF）状态读入输入寄存器。外接输入触点电路接通时，相应输入映像寄存器为“1”状态，梯形图中相应输入继电器常开触点接通，常闭触点断开。外接输入触点电路断开，相应输入映像寄存器为“0”状态，梯形图中相应输入继电器常开触点断开，常闭触点接通。在程序执行阶段，虽然外部输入信号状态发生了变化，输入映像寄存器状态也不会随之而变，输入信号变化了状态只能在下一种扫描周期输入解决阶段被读入。可编程序控制器顾客程序由若干条指令构成，指令在存储器中按步序号顺序排列。在没有跳转指令时，CPU从第一条指令开始，逐条顺序执行顾客程序，直到顾客程序结束之处。在执行指令时，从输入映像寄存器或别元件映像寄存器中将关于编程元件0/1状态读出来，并依照指令规定执行相应逻辑运算，运算成果写入到相应元件映像寄存器中，因而，各编程元件映像寄存器（输入映像寄存器除外）内容随着程序执行而变化。在输出解决阶段，CPU将输出映像寄存器0/1状态传送到输出锁存器。体型图某一输出继电器线圈“通电”时，相应输出映像寄存器为“1”状态。信号经输出模块隔离和功率放大后，继电器型输出模块中相应硬件继电器线圈通电，其常开触点闭合，使外部负载通电工作。若梯形图中输出继电器线圈断电相应输出映像寄存器为“0”状态，在输出解决阶段后，继电器型输出模块中相应硬件继电器线圈断电，其常开触点断开，外部负载断电，停止工作。某一编程元件相应映像寄存器为“1”状态时，称该编程元件为ON，映像寄存器为“0”状态时，称该编程元件为OFF。扫描周期可编程序控制器在RUN工作状态时，执行一次图2.5.1a所示扫描操作所需时间称为扫描周期，其典型值为1~100ms。指令执行所需时间与顾客程序长短、指令种类和CPU执行指令速度有很大关系。当顾客程序较长时，指令执行时间在扫描周期中占相称大比例。但是严格地来说扫描周期还涉及自诊断、通信等。如图3.3-1所示。第(N-1)个扫描周期第(N-1)个扫描周期输出刷新第(N+1)个扫描周期输入采样第N个扫描周期输入采样输出刷新顾客程序执行图3.3-1PLC扫描运营方式（1）输入采样阶段在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次读入所有数据和状态它们存入I/O映象区相应单元内。输入采样结束后，转入顾客程序行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，虽然输入数据和状态发生变化I/O映象区相应单元数据和状态也不会变化。因此输入如果是脉冲信号，它宽度必要不不大于一种扫描周期，才干保证在任何状况下，该输入均能被读入。（2）顾客程序执行阶段在顾客程序执行阶段，PLCCPU总是由上而下，从左到右顺序依次扫描梯形图。并对控制线路进行逻辑运算，并以此刷新该逻辑线圈或输出线圈在系统RAM存储区中相应位状态。或者拟定与否要执行该梯形图所规定特殊功能指令。例如：算术运算、数据解决、数据传达等。（3）输出刷新阶段在输出刷新阶段，CPU按照I/O映象区内相应数据和状态刷新所有数据锁存电路，再经输出电路驱动响应外设。这时才是PLC真正输出。(4)输入/输出滞后时间输入/输出滞后时间又称系统响应时间，是指可编程序控制器外部输入信号发生变化时刻至它控制关于外部输出信号发生变化时刻之间时间间隔，它由输入电路滤波时间、输出电路滞后时间和因扫描工作方式产生滞后时间三某些构成。输入模块CPU滤波电路用来滤除由输入端引入干扰噪声，消除因外接输入触点动作是产生抖动引起不良影响，滤波电路时间常数决定了输入滤波时间长短，其典型值为10ms左右。输出模块滞后时间与模块类型关于，继电器型输出电路滞后时间普通在10ms左右；双向可空硅型输出电路在负载接通时滞后时间约为1ms，负载由导通到断开时最大滞后时间为10ms；晶体管型输出电路滞后时间约为1ms。由扫描工作方式引起滞后时间最长可达到两个多扫描周期。可编程序控制器总响应延迟时间普通只有几十ms，对于普通系统是无关紧要。规定输入—输出信号之间滞后时间尽量短系统，可以选用扫描速度快可编程序控制器或采用其她办法。3.4PLC机型选取办法1．PLC类型

PLC按构造分为整体型和模块型两类，按应用环境分为现场安装和控制室安装两类；按CPU字长分为1位、4位、8位、16位、32位、64位等。从应用角度出发，普通可按控制功能或输入输出点数选型。整体型PLCI/O点数固定，因而顾客选取余地较小，用于小型控制系统；模块型PLC提供各种I/O卡件或插卡，因而顾客可较合理地选取和配备控制系统I/O点数，功能扩展以便灵活，普通用于大中型控制系统。2．输入输出模块选取输入输出模块选取应考虑与应用规定统一。例如对输入模块，应考虑信号电平、信号传播距离、信号隔离、信号供电方式等应用规定。对输出模块，应考虑选用输出模块类型，普通继电器输出模块具备价格低、使用电压范畴广、寿命短、响应时间较长等特点；可控硅输出模块合用于开关频繁，电感性低功率因数负荷场合，但价格较贵，过载能力较差。输出模块尚有直流输出、交流输出和模仿量输出等，与应用规定应一致。可依照应用规定，合理选用智能型输入输出模块，以便提高控制水平和减少应用成本。考虑与否需要扩展机架或远程I/O机架等。3.电源选取PLC供电电源，除了引进设备时同步引进PLC应依照产品阐明书规定设计和选用外，普通PLC供电电源应设计选用220VAC电源，与国内电网电压一致。重要应用场合，应采用不间断电源或稳压电源供电。如果PLC自身带有可使用电源时，应核对提供电流与否满足应用规定，否则应设计外接供电电源。为防止外部高压电源因误操作而引入PLC，对输入和输出信号隔离是必要，有时也可采用简朴二极管或熔丝管隔离。4.存储器选取由于计算机集成芯片技术发展，存储器价格已下降，因而，为保证应用项目正常投运，普通规定PLC存储器容量，按256个I/O点至少选8K存储器选取。需要复杂控制功能时，应选取容量更大，档次更高存储器。

5.冗余功能选取a．控制单元冗余（1）重要过程单元：CPU（涉及存储器）及电源均应1B1冗余。（2）在需要时也可选用PLC硬件与热备软件构成热备冗余系统、2重化或3重化冗余容错系统等。b．I/O接口单元冗余（1）控制回路多点I/O卡应冗余配备。（2）重要检测点多点I/O卡可冗余配备。3）依照需要对重要I/O信号，可选用2重化或3重化I/O接口单元。6.经济性考虑选取PLC时，应考虑性能价格比。考虑经济性时，应同步考虑应用可扩展性、可操作性、投入产出比等因素，进行比较和兼顾，最后选出较满意产品。

输入输出点数对价格有直接影响。每增长一块输入输出卡件就需增长一定费用。当点数增长到某一数值后，相应存储器容量、机架、母板等也要相应增长，估因而，点数增长对CPU选用、存储器容量、控制功能范畴等选取均有影响，在算和选用时应充分考虑，使整个控制系统有较合理性能价格比。3.5实验用JXS-A械手PLC选取及参数综合上述原则机械手控制系统主机为三菱FX1N。1.重要技术数据如下：工作电源：24VDC输入点数：24输出点数：24输入信号类型：直流或开关量输入电流：24VDC5mA模仿输入：-10V～10V（-20mA～+20mA）输出晶体管容许电流0.3A/点（1.2A/COM）输出电压规格：30VDC最大负载：9W输出反映时间：Off→On20μsOn→Off30μs基本指令执行时间：数个μs程序语言：指令+梯形图+SFC程序容量：3792STEPS基本顺序指令：32个（含步进梯形指令）应用指令：100种初始步进点：S0～S9普通步进点：118点，S10～S127辅助继电器：普通用512+232点（M000～M511+M768～M999）停电保持用256点（M512～M767）特殊用280点（M1000～M1279）定期器：100ms时基64点（T0～T63）10ms时基63点（T64～T126，M1028为ON时）1ms时基1点（T127）计数器：普通用112点（C000～C111，16位计数器）停电保持用16点（C112～C127，16位计数器）高速用13点1相5kHz，2相2kHz（C235～C254，所有为停电保持32位计数器）数据寄存器：普通用408点（D000～D407）停电保持用192点（D408～D599）特殊用144点（D1000～D1143）指针/中断：P64点；I4点（P0～P63/I001、I101、I201、I301）串联通信口：程序写入/读出通讯口：RS232普通功能通讯口：RS485主机电源220VAC2.PLC主机构成1、输入单元输入单元由8个按扭、8个开