實(shí)驗(yàn)用JXSA械手電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)樣本

實(shí)驗(yàn)用JXS-A械手電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要隨著科學(xué)技術(shù)日新月異，自動(dòng)化限度規(guī)定越來越高，市場競爭激烈，人工成本上漲，以往人工操作搬運(yùn)和固定輸送帶為主老式搬運(yùn)方式，不但占用空間也不容易更變生產(chǎn)線構(gòu)造，加上需要人力監(jiān)督操作，更增長生產(chǎn)成本，原有生產(chǎn)裝料裝置遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)前高度自動(dòng)化需要。減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，保障生產(chǎn)可靠性、安全性、減少生產(chǎn)成本，減少環(huán)境污染，提高產(chǎn)品質(zhì)量及經(jīng)濟(jì)效益是公司生產(chǎn)所必要面臨重大問題。它集成自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)量技術(shù)于一體機(jī)電一體化產(chǎn)品，它利于控制，操作以便等長處。本設(shè)計(jì)使用步進(jìn)電機(jī)控制機(jī)械手橫軸，縱軸進(jìn)給，直流電機(jī)控制機(jī)械手臂，手抓旋轉(zhuǎn)；通過光柵尺和旋轉(zhuǎn)編碼器對(duì)機(jī)械手進(jìn)行精準(zhǔn)定位；通過接近開關(guān)等傳感器等實(shí)現(xiàn)機(jī)械手精準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)。這次設(shè)計(jì)模仿物料搬運(yùn)機(jī)械手，可在空間抓放物體，動(dòng)作靈活多樣，并可依照運(yùn)動(dòng)流程規(guī)定隨時(shí)更改有關(guān)參數(shù)，代替人工在高溫和危險(xiǎn)作業(yè)區(qū)進(jìn)行作業(yè)。核心詞PLC機(jī)械手目錄摘要……………………1引言……………………3緒論…………4實(shí)驗(yàn)用JXS-A械手電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)目和意義……4機(jī)械手發(fā)展?fàn)顩r…………4設(shè)計(jì)原理……………………5電路元器件…………………62.1傳感器開關(guān)…………………62.2步進(jìn)電機(jī)控制原理…………92.3旋轉(zhuǎn)編碼器…………………102.4光柵尺………………………12第三章可編程控制器簡介…………143.1PLC簡介……………………143.2PLC內(nèi)部原理………………153.3PLC工作原理………………173.4PLC機(jī)型選取辦法…………203.5實(shí)驗(yàn)用JXS-A械手PLC選取及參數(shù)……21實(shí)驗(yàn)用JXS-A械手電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)……234.1機(jī)械手控制方案…………234.2機(jī)械手工藝流程…………234.3PLC資源分派……………234.4坐標(biāo)測量…………………244.5機(jī)械手控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)………………25致謝………………26參照文獻(xiàn)……………27附錄一機(jī)械構(gòu)造圖………………28附錄二操作面板圖………………29附錄三機(jī)械手電路連接圖…………30附錄四PLC外部電氣接線圖………34附錄五流程圖……………………37附錄六示例程序……………………38引言在當(dāng)代工業(yè)中，生產(chǎn)過程機(jī)械化、自動(dòng)化已成為突出主題。隨著工業(yè)當(dāng)代化進(jìn)一步發(fā)展,自動(dòng)化已經(jīng)成為當(dāng)代公司中重要支柱,無人車間、無人生產(chǎn)流水線等等，已經(jīng)隨處可見。同步，當(dāng)代生產(chǎn)中，存在著各種各樣生產(chǎn)環(huán)境，如高溫、放射性、有毒氣體、有害氣體場合以及水下作業(yè)等，這些惡劣生產(chǎn)環(huán)境不利于人工進(jìn)行操作。工業(yè)機(jī)械手是近代自動(dòng)控制領(lǐng)域中浮現(xiàn)一項(xiàng)新技術(shù)，是當(dāng)代控制理論與工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化實(shí)踐相結(jié)合產(chǎn)物，并以成為當(dāng)代機(jī)械制造生產(chǎn)系統(tǒng)中一種重要構(gòu)成某些。工業(yè)機(jī)械手是提高生產(chǎn)過程自動(dòng)化、改進(jìn)勞動(dòng)條件、提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率有效手段之一。特別在高溫、高壓、粉塵、噪聲以及帶有放射性和污染場合，應(yīng)用得更為廣泛。在國內(nèi)，近幾年來也有較快發(fā)展，并獲得一定效果，受到機(jī)械工業(yè)和鐵路工業(yè)部門注重。本課題擬開發(fā)物料搬運(yùn)機(jī)械手，采用日本三菱公司FX1N系列PLC，對(duì)機(jī)械手上下、左右以及抓取運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制。該裝置機(jī)械某些有滾珠絲杠、滑軌、機(jī)械抓手等；電氣方面由交流電機(jī)、變頻器、操作臺(tái)等部件構(gòu)成。咱們運(yùn)用可編程技術(shù)，結(jié)合相應(yīng)硬件裝置，控制機(jī)械手完畢各種動(dòng)作。緒論1.1實(shí)驗(yàn)用JXS-A械手電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)目和意義機(jī)械手是模仿人手某些動(dòng)作，按給定程序、軌跡和規(guī)定實(shí)現(xiàn)自動(dòng)搬運(yùn)、抓舉或操作自動(dòng)機(jī)械裝置。生產(chǎn)中應(yīng)用機(jī)械手可以大大提高生產(chǎn)自動(dòng)化水平和勞動(dòng)生產(chǎn)率、保證產(chǎn)品質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)；特別在高溫、高壓、低溫、低壓、粉塵、易爆、有毒氣體和放射性等惡劣環(huán)境下，代替人進(jìn)行正常工作，意義更為重大。機(jī)械手重要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制系統(tǒng)以及位置檢測裝置所構(gòu)成。執(zhí)行機(jī)構(gòu)為機(jī)械手主體某些，重要涉及手部、手腕、手臂、立柱、行走機(jī)構(gòu)和機(jī)座等。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)裝置。慣用有液壓傳動(dòng)、氣壓傳動(dòng)、電力傳動(dòng)和機(jī)械傳動(dòng)等。控制系統(tǒng)是機(jī)械手核心某些，它支配機(jī)械手按規(guī)定程序運(yùn)營，記憶予以機(jī)械手指令信息，同步按其控制系統(tǒng)信息對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令，必要時(shí)，對(duì)機(jī)械手動(dòng)作進(jìn)行監(jiān)視。位置檢測裝置重要用于控制機(jī)械手運(yùn)動(dòng)位置，并隨時(shí)將執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)際位置反饋給控制系統(tǒng)，與設(shè)定位置進(jìn)行比較，再通過控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，以達(dá)到所需精度控制。學(xué)生通過本課題設(shè)計(jì)，在綜合應(yīng)用機(jī)械設(shè)計(jì)基本、電氣控制與PLC、液壓與氣動(dòng)傳動(dòng)、傳感器技術(shù)等專業(yè)知識(shí)方面能得到很大鍛煉，對(duì)于提高學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力、盡快適應(yīng)崗位能力規(guī)定具備很大協(xié)助。1.2機(jī)械手發(fā)展?fàn)顩r當(dāng)前工業(yè)機(jī)械手重要用于工件傳送，焊接，裝配，鑄段，熱處里等方面，無論數(shù)量，品種和性能方面都能滿足工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展需要。在國內(nèi)重要是發(fā)展各方面機(jī)械手，逐漸擴(kuò)大應(yīng)用范疇，以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，改進(jìn)作業(yè)條件。在應(yīng)用專用機(jī)械手同步，相應(yīng)發(fā)展通用機(jī)械手，有條件還要研制示教機(jī)械手，組合式機(jī)械手等。將機(jī)械手各運(yùn)動(dòng)構(gòu)件，如伸縮，擺動(dòng)，升降，橫移，俯仰等機(jī)構(gòu)，以及用于不同類型夾緊機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)成典型通用機(jī)構(gòu)，以便與依照不同作用規(guī)定，選用不同典型部件，即可構(gòu)成不同用途機(jī)械手，即便于設(shè)計(jì)制造，又便于改換工作，擴(kuò)大了應(yīng)用范疇。同步提高速度，減少?zèng)_擊，正擬定位，以更換地發(fā)揮機(jī)械手作用。此外還應(yīng)大力研究伺服型，記憶再現(xiàn)型，以及具備觸覺，視覺等性能機(jī)械手，并考慮與計(jì)算機(jī)相連，逐漸成為機(jī)械制造系統(tǒng)中一種基本單元。在機(jī)械制造業(yè)中，工業(yè)機(jī)械手應(yīng)用較多，發(fā)展較較快。當(dāng)前重要應(yīng)用于機(jī)床。模鍛壓力機(jī)上下料以及點(diǎn)焊，噴漆等作業(yè)，它可按照事先編制好程序完畢規(guī)定作業(yè)。有些還具備有傳感反饋能力，能應(yīng)付外界變化。如果機(jī)械手發(fā)生某些偏離時(shí)，會(huì)引起零部件甚至機(jī)械手自身損壞，但有了傳感反饋能力，機(jī)械手可以依照反饋?zhàn)孕姓{(diào)節(jié)。1.3設(shè)計(jì)原理機(jī)械手重要有執(zhí)行機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，和控制系統(tǒng)構(gòu)成。執(zhí)行機(jī)構(gòu)涉及手部，手臂和軀干。手部裝在手臂前端，可轉(zhuǎn)動(dòng)，開閉手指。機(jī)械手手部構(gòu)造系模仿人手指，分為無關(guān)節(jié)，固定關(guān)節(jié)和自由關(guān)節(jié)三種。手指數(shù)量可分為二指，三指，四指等。其中以二指應(yīng)用最多?？梢勒諍A持對(duì)象形狀和大小配備各種形狀和尺寸夾頭，以適應(yīng)操作需要。所謂沒有手指手部，普通指真空吸盤或磁性吸盤。本設(shè)計(jì)采用真空吸盤構(gòu)造。手臂有無關(guān)節(jié)臂和關(guān)于節(jié)臂之分。手臂作用是引導(dǎo)手指精確地抓住工件，并運(yùn)送到所需要位置上。為了使機(jī)械手可以對(duì)的工作，手臂三個(gè)自由度都需要精準(zhǔn)定位?？傊?，機(jī)械手運(yùn)動(dòng)離不開直線和轉(zhuǎn)動(dòng)二種，因而它采用執(zhí)行機(jī)構(gòu)重要是直線液壓缸，擺動(dòng)液壓缸，電液脈沖馬達(dá)，伺服液壓馬達(dá)，交流伺服電機(jī)，直流伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)等。軀干是安裝手臂，動(dòng)力源和各執(zhí)行機(jī)構(gòu)支架。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)重要有四種：液壓驅(qū)動(dòng)、氣壓驅(qū)動(dòng)、電氣驅(qū)動(dòng)和機(jī)械驅(qū)動(dòng)。其中以電氣、氣動(dòng)用最多占90%以上；液壓、機(jī)械驅(qū)動(dòng)用至少。液壓驅(qū)動(dòng)重要是通過液壓缸、閥、液壓泵和油箱等實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)。它運(yùn)用液壓缸、液壓馬達(dá)加齒輪、齒條實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)。液壓驅(qū)動(dòng)長處是壓力高、體積小、出力大、動(dòng)作平緩、可無級(jí)變速、自鎖以便、并能在中間位置停止。缺陷是需配備壓力源，系統(tǒng)復(fù)雜，成本較高。氣壓驅(qū)動(dòng)所采用元件為氣壓缸、氣壓馬達(dá)、氣閥等。普通采用4~6個(gè)大氣壓（392~588kPa），個(gè)別達(dá)到8~10個(gè)大氣壓（785~981kPa）。它長處是氣源以便，維護(hù)簡樸，成本低。缺陷是出力小，體積大。由于空氣可壓縮性大，很難實(shí)現(xiàn)中間停止，只能用于點(diǎn)位控制，并且潤滑性較差，氣壓系統(tǒng)容易生銹，本設(shè)計(jì)手爪、手臂某些采用氣壓驅(qū)動(dòng)。電氣驅(qū)動(dòng)時(shí)，直線驅(qū)動(dòng)可采用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)絲杠、螺母機(jī)構(gòu)。通用機(jī)械手則考慮采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、直流或交流伺服電動(dòng)機(jī)、變速箱等。電氣驅(qū)動(dòng)長處是動(dòng)力源簡樸，維護(hù)、使用以便。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)可以采用同一型式動(dòng)力，出力比較大。本設(shè)計(jì)采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)手臂運(yùn)動(dòng)，直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)手爪和機(jī)械手旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。機(jī)械驅(qū)動(dòng)只用于動(dòng)作固定場合。普通用凸輪連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)規(guī)定動(dòng)作。它長處是動(dòng)作的確可靠，工作速度高，成本底；缺陷是不易于調(diào)節(jié)。機(jī)械手控制要素涉及工作順序、到達(dá)位置、動(dòng)作時(shí)間、運(yùn)動(dòng)速度和加減速度等。機(jī)械手控制分為點(diǎn)位控制和持續(xù)軌跡控制兩種，當(dāng)前以點(diǎn)位控制為主，占90%以上?？刂葡到y(tǒng)可依照動(dòng)作規(guī)定，設(shè)計(jì)采用數(shù)字順序控制，它一方面要編制程序加以存儲(chǔ)，然后再依照規(guī)定程序，控制機(jī)械手進(jìn)行工作。對(duì)動(dòng)作復(fù)雜機(jī)械手則采用數(shù)字控制系統(tǒng)、小型計(jì)算機(jī)或微解決機(jī)控制系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)采用小型可編程控制器實(shí)現(xiàn)，具備編程簡樸，修改容易，可靠性高等長處。電路元器件，機(jī)械構(gòu)造，操作界面簡介2.1傳感器開關(guān)電感式接近開關(guān)工作原理電感式接近開關(guān)屬于一種有開關(guān)量輸出位置傳感器，它由LC高頻振蕩器和放大解決電路構(gòu)成，運(yùn)用金屬物體在接近這個(gè)能產(chǎn)生電磁場振蕩感應(yīng)頭時(shí)，使物體內(nèi)部產(chǎn)生渦流。這個(gè)渦流反作用于接近開關(guān)，使接近開關(guān)振蕩能力衰減，內(nèi)部電路參數(shù)發(fā)生變化，由此辨認(rèn)出有無金屬物體接近，進(jìn)而控制開關(guān)通或斷。這種接近開關(guān)所能檢測物體必要是金屬物體。圖2.1-1開關(guān)性能：檢測距離：1～5毫米工作電壓：DC24V工作電流：<5mA響應(yīng)頻率：5000HZ輸出驅(qū)動(dòng)電流：100mA，感性負(fù)載50mA溫度范疇：－10～70℃電容式接近開關(guān)工作原理電容式接近開關(guān)亦屬于一種具備開關(guān)量輸出位置傳感器，它測量頭普通是構(gòu)成電容器一種極板，而另一種極板是物體自身，當(dāng)物體移向接近開關(guān)時(shí)，物體和接近開關(guān)介電常數(shù)發(fā)生變化，使得和測量頭相連電路狀態(tài)也隨之發(fā)生變化，由此便可控制開關(guān)接通和關(guān)斷。這種接近開關(guān)檢測物體，并不限于金屬導(dǎo)體，也可以是絕緣液體或粉狀物體,在檢測較低介電常數(shù)ε物體時(shí)，可以順時(shí)針調(diào)節(jié)多圈電位器（位于開關(guān)后部）來增長感應(yīng)敏捷度，普通調(diào)節(jié)電位器使電容式接近開關(guān)在0.7-0.8Sn位置動(dòng)作。圖2.1-2開關(guān)性能：檢測距離：1～5毫米工作電壓：DC24V工作電流：<5mA響應(yīng)頻率：5000HZ輸出驅(qū)動(dòng)電流：100mA，感性負(fù)載50mA溫度范疇：－10～70℃霍爾開關(guān)工作原理

當(dāng)一塊通有電流金屬或半導(dǎo)體薄片垂直地放在磁場中時(shí)，薄片兩端就會(huì)產(chǎn)生電位差，這種現(xiàn)象就稱為霍爾效應(yīng)。兩端具備電位差值稱為霍爾電勢U，

其表達(dá)式為：[U=K·I·B/d]其中K為霍爾系數(shù)，I為薄片中通過電流，B為外加磁場（洛倫慈力Lorrentz）磁感應(yīng)強(qiáng)度，d是薄片厚度。由此可見，霍爾效應(yīng)敏捷度高低與外加磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比關(guān)系?；魻栭_關(guān)就屬于這種有源磁電轉(zhuǎn)換器件，它是在霍爾效應(yīng)原理基本上，運(yùn)用集成封裝和組裝工藝制作而成，它可以便把磁輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成實(shí)際應(yīng)用中電信號(hào)，同步又具備工業(yè)場合實(shí)際應(yīng)用易操作和可靠性規(guī)定。

霍爾開關(guān)輸入端是以磁感應(yīng)強(qiáng)度B來表征，當(dāng)B值達(dá)到一定限度（如B1）時(shí)，霍爾開關(guān)內(nèi)部觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，霍爾開關(guān)輸出電平狀態(tài)也隨之翻轉(zhuǎn)。輸出端普通采用晶體管輸出，和接近開關(guān)類似有NPN、PNP、常開型、常閉型、鎖存型（雙極性）、雙信號(hào)輸出之分。

霍爾開關(guān)具備無觸電、低功耗、長使用壽命、響應(yīng)頻率高等特點(diǎn)，內(nèi)部采用環(huán)氧樹脂封灌成一體化，因此能在各類惡劣環(huán)境下可靠工作?；魻栭_關(guān)可應(yīng)用于接近開關(guān)，壓力開關(guān)，里程表等，作為一種新型電器配件。

霍爾開關(guān)功能類似干簧管磁控開關(guān)，但是比它壽命長，響應(yīng)快無磨損，并且安裝時(shí)要注意磁鐵極性，磁鐵極性裝反無法工作。

內(nèi)部原理圖及輸入/輸出轉(zhuǎn)移特性圖2.1-3

這是最慣用霍爾開關(guān)，它直徑為12毫米，固定期只要在設(shè)備外殼上打一種12毫米園孔就能輕松固定，長度約30毫米，背后有工作批示燈，當(dāng)檢測到物體時(shí)紅色LED點(diǎn)亮，平時(shí)處在熄滅狀態(tài)，非常直觀，引線長度為100毫米。圖2.1-4這種光電開關(guān)輸出采用NPN型三極管集電極開漏輸出模式，也就是說模塊黑線就是三極管集電極，如果模塊檢測到信號(hào)，三極管就會(huì)導(dǎo)通，將黑線下拉到地電平，黑線和棕線之間就會(huì)浮現(xiàn)電源電壓，如果電源是12V那么這個(gè)電壓就是12V，如果電源是24V這個(gè)電壓就是24V，普通三極管驅(qū)動(dòng)能力約100毫安左右，因此可以直接驅(qū)動(dòng)繼電器等小功率負(fù)載。如果客戶但愿得到是一種電壓信號(hào)，可以在黑線和棕線之間接一種1K電阻，這時(shí)模塊沒有信號(hào)時(shí)，黑線就是電源＋電壓，模塊檢測到信號(hào)時(shí)黑線跳變成電源地（實(shí)際是0.2V，三極管導(dǎo)通壓降）。工作性能：檢測距離：1～10mm工作電壓：20～25V直流工作電流：不大于5mA響應(yīng)頻率：5000HZ輸出驅(qū)動(dòng)電流：100mA，感性負(fù)載50mA溫度范疇：－25～70℃2.2步進(jìn)電機(jī)控制原理步進(jìn)電機(jī)是一種電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成機(jī)械角位移機(jī)電執(zhí)行元件。當(dāng)有脈沖信號(hào)輸入時(shí)，步進(jìn)電機(jī)就一步一步轉(zhuǎn)動(dòng)，每個(gè)輸入脈沖相應(yīng)電機(jī)一種固定轉(zhuǎn)角，故稱為步進(jìn)電機(jī)。步進(jìn)電機(jī)屬于同步電機(jī)，多數(shù)狀況用做伺服電機(jī)，且控制簡樸，工作可靠，可以得到較高精度。它是唯一可以以開環(huán)構(gòu)造用于數(shù)控機(jī)床伺服電動(dòng)機(jī)。步進(jìn)電機(jī)按其勵(lì)磁相數(shù)可分為三相、四相、五相、六相等；按其工作原理可分為反映式、永磁式和混合式三大類。步進(jìn)電機(jī)基本特點(diǎn)：步進(jìn)電機(jī)受點(diǎn)脈沖信號(hào)控制。每輸入一種脈沖信號(hào)，就變換一磁繞組通電狀態(tài)，電機(jī)就相應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)一步，因而，電機(jī)總回轉(zhuǎn)角和輸入脈沖個(gè)數(shù)嚴(yán)格成正比關(guān)系，電機(jī)轉(zhuǎn)速則正比于脈沖輸入頻率。變化步進(jìn)電機(jī)定子繞組通電順序，可以獲得所需要轉(zhuǎn)向。變化輸入脈沖頻率，則可以得到所需要轉(zhuǎn)速（但是不可以超過極限頻率）。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)脈沖輸入停止時(shí)，只要維持繞組勉勵(lì)電流不變，電機(jī)保持在原固定位置上，因而可以獲得較高定位精度，不需要安裝機(jī)械制動(dòng)裝置從而達(dá)到精準(zhǔn)制動(dòng)。誤差不長期積累，轉(zhuǎn)角精度高。由于每轉(zhuǎn)過360°后，轉(zhuǎn)子累積誤差為零，轉(zhuǎn)角精度較高。反映時(shí)間快。缺陷：效率低、沒有過載能力。步距角大小和通電方式、轉(zhuǎn)子齒數(shù)、定子勵(lì)磁繞組相數(shù)關(guān)系：（本實(shí)驗(yàn)α=1.8°）α=360°/mZKm——步進(jìn)電機(jī)相數(shù)；Z——轉(zhuǎn)子齒數(shù)；K——通電方式系數(shù)。相鄰兩次通電，相數(shù)目相似K=1；相鄰兩次通電，相數(shù)目不同K=2。2.3旋轉(zhuǎn)編碼器普通旋轉(zhuǎn)編碼器用于測量轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)角度，它具備體積小，精度高，抗干擾能力強(qiáng)，使用以便等一系列長處得以廣泛應(yīng)用于現(xiàn)實(shí)工業(yè)中。旋轉(zhuǎn)編碼器大體可分為[增量式]和[絕對(duì)值式]編碼器.旋轉(zhuǎn)增量式編碼器以轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)輸出脈沖，通過計(jì)數(shù)設(shè)備來懂得其位置，當(dāng)編碼器不動(dòng)或停電時(shí)，依托計(jì)數(shù)設(shè)備內(nèi)部記憶來記住位置。這樣，當(dāng)停電后，編碼器不能有任何移動(dòng)，當(dāng)來電工作時(shí)，編碼器輸出脈沖過程中，也不能有干擾而丟失脈沖，否則，計(jì)數(shù)設(shè)備記憶零點(diǎn)就會(huì)偏移，并且這種偏移量是無從懂得，只有錯(cuò)誤生產(chǎn)成果浮現(xiàn)后才干懂得。

解決辦法是增長參照點(diǎn)，編碼器每通過參照點(diǎn)，將參照位置修正進(jìn)計(jì)數(shù)設(shè)備記憶位置。在參照點(diǎn)此前，是不能保證位置精確性。為此，在工控中就有每次操作先找參照點(diǎn)，開機(jī)找零等辦法。這樣辦法對(duì)有些工控項(xiàng)目比較麻煩，于是就有了絕對(duì)編碼器浮現(xiàn)。絕對(duì)編碼器光碼盤上有許多道刻線，每道刻線依次以2線、4線、8線、16線。。。。。。編排，這樣，在編碼器每一種位置，通過讀取每道刻線通、斷，獲得一組從2零次方到2n-1次方唯一2進(jìn)制編碼（格雷碼），這就稱為n位絕對(duì)編碼器。這樣編碼器是由碼盤機(jī)械位置決定，它不受停電、干擾影響。絕對(duì)編碼器由機(jī)械位置決定每個(gè)位置唯一性，它無需記憶，無需找參照點(diǎn)，并且不用始終計(jì)數(shù)，什么時(shí)候需要懂得位置，什么時(shí)候就去讀取它位置。這樣，編碼器抗干擾特性、數(shù)據(jù)可靠性大大提高了。

由于絕對(duì)編碼器在位置定位方面明顯地優(yōu)于增量式編碼器，已經(jīng)越來越多地應(yīng)用于工控定位中。測速度需要可以無限累加測量，當(dāng)前增量型編碼器在測速應(yīng)用方面仍處在無可取代主流位置。注意：在JXS-A中選用是增量型旋轉(zhuǎn)編碼器,在此當(dāng)中需運(yùn)用碼器脈沖數(shù)來定位旋轉(zhuǎn)角度,和開機(jī)后自動(dòng)尋找零位等一系列動(dòng)作.在JXS-A系統(tǒng)中PLC只接入了編碼器[A]項(xiàng)信號(hào),在編程中需要注意只能使用脈沖量來進(jìn)行一系列定位,配合旁邊霍爾開關(guān)可以做為一種零點(diǎn).

編碼器內(nèi)部輸出電路圖、波形圖、外部接線圖。

圖2.3-1圖2.3-22.4光柵尺位移是和物體位置在運(yùn)動(dòng)過程中移動(dòng)關(guān)于量，位移測量方式所涉及范疇是相稱廣泛。小位移通慣用應(yīng)變式、電感式、差動(dòng)變壓器式、渦流式、霍爾傳感器來檢測，大位移慣用感應(yīng)同步器、光柵、容柵、磁柵等傳感技術(shù)來測量。其中光柵傳感器因具備易實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、精度高（當(dāng)前辨別率最高可達(dá)到納米級(jí)）、抗干擾能力強(qiáng)、沒有人為讀數(shù)誤差、安裝以便、使用可靠等長處，在機(jī)床加工、檢測儀表等行業(yè)中得到日益廣泛應(yīng)用。

原理

計(jì)量光柵是運(yùn)用光柵莫爾條紋現(xiàn)象來測量位移?！澳獱枴痹鲇诜ㄎ腗oire，意思是水波紋。幾百年前法國絲綢工人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)兩層薄絲綢疊在一起時(shí)，將產(chǎn)生水波紋狀花樣；如果薄綢子相對(duì)運(yùn)動(dòng)，則花樣也跟著移動(dòng)，這種奇怪花紋就是莫爾條紋。普通來說，只要是有一定周期曲線簇重疊起來，便會(huì)產(chǎn)生莫爾條紋。計(jì)量光柵在實(shí)際應(yīng)用上有透射光柵和反射光柵兩種；按其作用原理又可分為幅射光柵和相位光柵；按其用途可分為直線光柵和圓光柵。下面以透射光柵為例加以討論。

透射光柵尺上均勻地刻有平行刻線即柵線，a為刻線寬，b為兩刻線之間縫寬，W=a+b稱為光柵柵距。當(dāng)前國內(nèi)慣用光柵每毫米刻成10、25、50、100、250條等線條。光柵橫向莫爾條紋測位移，需要兩塊光柵。一塊光柵稱為主光柵，它大小與測量范疇相一致；另一塊是很小一塊，稱為批示光柵。為了測量位移，必要在主光柵側(cè)加光源，在批示光柵側(cè)加光電接受元件。當(dāng)主光柵和批示光柵相對(duì)移動(dòng)時(shí)，由于光柵遮光作用而使莫爾條紋移動(dòng)，固定在批示光柵側(cè)光電元件，將光強(qiáng)變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。由于光源大小有限及光柵衍射作用，使得信號(hào)為脈動(dòng)信號(hào)。如圖1，此信號(hào)是始終流信號(hào)和近視正弦周期信號(hào)疊加，周期信號(hào)是位移x函數(shù)。每當(dāng)x變化一種光柵柵距W，信號(hào)就變化一種周期，信號(hào)由b點(diǎn)變化到b’點(diǎn)。由于bb’=W，故b’點(diǎn)狀態(tài)與b點(diǎn)狀態(tài)完全同樣，只是在相位上增長了2π。由

u0=U平均+Umsin(π/2+2πX/W)

式中：

u0—光電元件輸出電壓信號(hào)；

U平均—輸出信號(hào)直流分量；

Um—輸出信號(hào)中正弦交流分量幅值。

從公式中可見，當(dāng)光柵位移一種節(jié)距W，波形變化一周。這時(shí)相應(yīng)條紋移動(dòng)一種條紋寬度B。因而，只要記錄波形變化周期數(shù)即條紋移動(dòng)數(shù)N，就可懂得光柵位移X即X=NW表2.4-1光柵尺9針插頭插頭腳號(hào)123456789信號(hào)含義VDD0VABZ空空空空信號(hào)線顏色紅黑蘭綠黃空空空空可編程控制器簡介3.1PLC簡介自二十世紀(jì)六十年代美國推出可編程邏輯控制器（ProgrammableLogicController，PLC）取代老式繼電器控制裝置以來，PLC得到了迅速發(fā)展，在世界各地得到了廣泛應(yīng)用。同步，PLC功能也不斷完善。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、信號(hào)解決技術(shù)、控制技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不斷發(fā)展和顧客需求不斷提高，PLC在開關(guān)量解決基本上增長了模仿量解決和運(yùn)動(dòng)控制等功能。今天PLC不再局限于邏輯控制，在運(yùn)動(dòng)控制、過程控制等領(lǐng)域也發(fā)揮著十分重要作用。作為離散控制首選產(chǎn)品，PLC在二十世紀(jì)八十年代至九十年代得到了迅速發(fā)展，世界范疇內(nèi)PLC年增長率保持為20%～30%。隨著工廠自動(dòng)化限度不斷提高和PLC市場容量基數(shù)不斷擴(kuò)大，近年來PLC在工業(yè)發(fā)達(dá)國家增長速度放緩。但是，在中華人民共和國等發(fā)展中華人民共和國家PLC增長十分迅速。綜合有關(guān)資料，全球PLC銷售收入為100億美元左右，在自動(dòng)化領(lǐng)域占據(jù)著十分重要位置。PLC是由摸仿原繼電器控制原理發(fā)展起來，二十世紀(jì)七十年代PLC只有開關(guān)量邏輯控制，一方面應(yīng)用是汽車制造行業(yè)。它以存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定期、計(jì)數(shù)和運(yùn)算等操作指令；并通過數(shù)字輸入和輸出操作，來控制各類機(jī)械或生產(chǎn)過程。顧客編制控制程序表達(dá)了生產(chǎn)過程工藝規(guī)定，并事先存入PLC顧客程序存儲(chǔ)器中。運(yùn)營時(shí)按存儲(chǔ)程序內(nèi)容逐條執(zhí)行，以完畢工藝流程規(guī)定操作。PLCCPU內(nèi)有批示程序步存儲(chǔ)地址程序計(jì)數(shù)器，在程序運(yùn)營過程中，每執(zhí)行一步該計(jì)數(shù)器自動(dòng)加1，程序從起始步（步序號(hào)為零）起依次執(zhí)行到最后步（普通為END指令），然后再返回起始步循環(huán)運(yùn)算。PLC每完畢一次循環(huán)操作所需時(shí)間稱為一種掃描周期。不同型號(hào)PLC，循環(huán)掃描周期在1微秒到幾十微秒之間。PLC用梯形圖編程，在解算邏輯方面，體現(xiàn)出迅速長處，在微秒量級(jí)，解算1K邏輯程序不到1毫秒。它把所有輸入都當(dāng)成開關(guān)量來解決，16位（也有32位）為一種模仿量。大型PLC使用此外一種CPU來完畢模仿量運(yùn)算。把計(jì)算成果送給PLC控制器。相似I/O點(diǎn)數(shù)系統(tǒng)，用PLC比用DCS，其成本要低某些（大概能省40%左右）。PLC沒有專用操作站，它用軟件和硬件都是通用，因此維護(hù)成本比DCS要低諸多。一種PLC控制器，可以接受幾千個(gè)I/O點(diǎn)（最多可達(dá)8000各種I/O）。如果被控對(duì)象重要是設(shè)備連鎖、回路很少，采用PLC較為適當(dāng)。PLC由于采用通用監(jiān)控軟件，在設(shè)計(jì)公司管理信息系統(tǒng)方面，要容易某些。

近來，隨著PLC價(jià)格不斷減少和顧客需求不斷擴(kuò)大，越來越多中小設(shè)備開始采用PLC進(jìn)行控制，PLC在國內(nèi)應(yīng)用增長十分迅速。隨著中華人民共和國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展和基本自動(dòng)化水平不斷提高，此后一段時(shí)期內(nèi)PLC在國內(nèi)仍將保持高速增長勢頭。通用PLC應(yīng)用于專用設(shè)備時(shí)可以以為它就是一種嵌入式控制器，但PLC相對(duì)普通嵌入式控制器而方具備更高可靠性和更好穩(wěn)定性。實(shí)際工作中遇到某些顧客本來采用嵌入式控制器，當(dāng)前正逐漸用通用PLC或定制PLC取代嵌入式控制器。3.2PLC內(nèi)部原理PLC實(shí)質(zhì)上是一種被專用于工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，其硬件構(gòu)造和微機(jī)是基本同樣。如圖3.2-1所示，PLC硬件基本構(gòu)造圖所示：編程器中央解決單元編程器中央解決單元（CPU）輸入電路輸出電路系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū)顧客程序存儲(chǔ)區(qū)電源圖3.2-1PLC硬件基本構(gòu)造圖（1）中央解決單元（CPU）中央解決單元（CPU）是PLC控制中樞。它按照PLC系統(tǒng)程序賦予功能，接受并存儲(chǔ)從編程器鍵入顧客程序和數(shù)據(jù)，檢查電源、存儲(chǔ)器、I/O以及警戒定期器狀態(tài)，并能檢查顧客程序語法錯(cuò)誤。當(dāng)PLC投入運(yùn)營時(shí)，一方面它以掃描方式接受現(xiàn)場各輸入裝置狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從顧客程序存儲(chǔ)器中逐條讀取顧客程序，通過命令解釋后按指令規(guī)定執(zhí)行邏輯或算術(shù)運(yùn)算等任務(wù)。并將邏輯或算術(shù)運(yùn)算等成果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有顧客程序執(zhí)行完畢后來，最后將I/O映象區(qū)各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)營，直到停止運(yùn)營為止。（2）存儲(chǔ)器與微型計(jì)算機(jī)同樣，除了硬件以外，還必要有軟件。才干構(gòu)成一臺(tái)完整PLC。PLC軟件分為兩某些：系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。存儲(chǔ)系統(tǒng)軟件存儲(chǔ)器稱為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器。PLC存儲(chǔ)空間分派：雖然大、中、小型PLCCPU最大可尋址存儲(chǔ)空間各不相似，但是依照PLC工作原理，其存儲(chǔ)空間普通涉及如下三個(gè)區(qū)域：系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū)，系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)（涉及I/O映象區(qū)和系統(tǒng)軟設(shè)備等）和顧客程序存儲(chǔ)區(qū)。A.系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū)在系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū)中存儲(chǔ)著相稱于計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)系統(tǒng)程序。它涉及監(jiān)控程序、管理程序、命令解釋程序、功能子程序、系統(tǒng)診斷程序等。由制造廠商將其固化在EPROM中，顧客不可以直接存取。它和硬件一起決定了該P(yáng)LC各項(xiàng)功能。B.系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)涉及I/O映象區(qū)以及各類軟設(shè)備（例如：邏輯線圈、數(shù)據(jù)寄存器、計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器、變址寄存器、累加器等）存儲(chǔ)區(qū)。（A）I/O映象區(qū)由于PLC投入運(yùn)營后，只是在輸入采樣階段才依次讀入各輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，在輸出刷新階段才將輸出狀態(tài)和數(shù)據(jù)送至相應(yīng)外設(shè)。因而，它需要有一定數(shù)量存儲(chǔ)單元（RAM）以供存儲(chǔ)I/O狀態(tài)和數(shù)據(jù)，這些存儲(chǔ)單元稱作I/O映象區(qū)。一種開關(guān)量I/O占用存儲(chǔ)單元中一種位（bit），一種模仿量I/O占用存儲(chǔ)單元中一種字（16個(gè)bit)。因而，整個(gè)I/O映象區(qū)可看作由開關(guān)量I/O映象區(qū)和模仿量I/O映象區(qū)兩某些構(gòu)成。（B）系統(tǒng)軟設(shè)備存儲(chǔ)區(qū)除了I/O映象區(qū)以外，系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)還涉及PLC內(nèi)部各類軟設(shè)備（邏輯線圈、數(shù)據(jù)寄存器、計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器、變址寄存器、累加器等）存儲(chǔ)區(qū)。該存儲(chǔ)區(qū)又分為具備失電保持存儲(chǔ)區(qū)域和無失電保持存儲(chǔ)區(qū)域，前者在PLC斷電時(shí)，由內(nèi)部鋰電子供電。使這某些存儲(chǔ)單元內(nèi)數(shù)據(jù)得以保存；后者當(dāng)PLC停止運(yùn)營時(shí)，將這某些存儲(chǔ)單元內(nèi)數(shù)據(jù)所有置“零”。C．顧客程序存儲(chǔ)區(qū)顧客程序存儲(chǔ)區(qū)存儲(chǔ)顧客編制顧客程序。不同類型PLC其存儲(chǔ)容量各不相似，普通來說，隨著PLC機(jī)型增大其存儲(chǔ)容量也相應(yīng)增大。但是對(duì)于新型PLC，其存儲(chǔ)容量可依照顧客需要而變化。D．慣用I/O分類慣用I/O分類如下：開關(guān)量：按電壓水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔離方式分，有繼電器隔離和晶體管隔離。模仿量：按信號(hào)類型分，有電流型（4-20mA,0-20mA）、電壓型（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模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。按I/O點(diǎn)數(shù)擬定模塊規(guī)格及數(shù)量，I/O模塊可多可少，但其最大數(shù)受CPU所能管理基本配備能力，即受最大底板或機(jī)架槽數(shù)限制。（3）PLC電源PLC電源在整個(gè)系統(tǒng)中起著十分重要作用。無論是小型PLC，還是中、大型PLC，其電源性能都是同樣，均能對(duì)PLC內(nèi)部所有器件提供一種穩(wěn)定可靠直流電源。普通交流電壓波動(dòng)在正負(fù)10%（15%）之間，因而可以直接將PLC接入到交流電網(wǎng)上去?？删幊绦蚩刂破髌胀ㄊ褂?20V交流電源。可編程序控制器內(nèi)部直流穩(wěn)壓電源為各模塊內(nèi)元件提供直流電壓。某些可編程序控制器可覺得輸入電路和少量外部電子檢測裝置（如接近開關(guān)）提供24V直流電源。驅(qū)動(dòng)現(xiàn)場執(zhí)行機(jī)構(gòu)電源普通由顧客提供?？删幊绦蚩刂破魇菑睦^電器控制系統(tǒng)發(fā)展而來，它梯形圖程序與繼電器系統(tǒng)電路圖相似，梯形圖中某些編程元件也沿用了繼電器這一名稱，如輸入、輸出繼電器等。這種計(jì)算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)“軟繼電器”，與繼電器系統(tǒng)中物理構(gòu)造在功能上某些相似之處。圖3.2-23.3PLC工作原理可編程序控制器有兩種基本工作狀態(tài)，即運(yùn)營（RUN）狀態(tài)與停止（STOP）狀態(tài)。在運(yùn)營狀態(tài)，可編程控制器通過執(zhí)行反映控制規(guī)定顧客程序來實(shí)現(xiàn)控制功能。為了使可編程序控制器輸出及時(shí)地響應(yīng)隨時(shí)也許變化輸入信號(hào)，顧客程序不是只執(zhí)行一次，而是重復(fù)不斷地重復(fù)執(zhí)行，直至可編程序控制器停機(jī)或切換到STOP工作狀態(tài)。除了執(zhí)行顧客程序之外，在每次循環(huán)過程中，可如上圖編程序控制器還要完畢，內(nèi)部解決、通信解決等工作，一次循環(huán)可分為5個(gè)階段?？删幊绦蚩刂破鬟@種周而復(fù)始循環(huán)工作方式稱為掃描工作方式。由于計(jì)算機(jī)執(zhí)行指令速度極高，從外部輸入-輸出關(guān)系來看，解決過程似乎是同步完畢。在內(nèi)部解決聯(lián)合階段。可編程序控制器檢查CPU模塊內(nèi)部硬件與否正常，將監(jiān)控定期器復(fù)位，以及完畢某些別內(nèi)部工作。在通信服務(wù)階段，可編程序控制器與別帶微解決器智能裝置通信，響應(yīng)編程器鍵入命令，更新編程器顯示內(nèi)容。當(dāng)可編程序控制器處在停止（STOP）狀態(tài)時(shí)，只執(zhí)行以上操作?？删幊绦蚩刂破鹛幵冢≧UN）狀態(tài)時(shí)，還要完畢此外3個(gè)階段操作。在可編程序控制器存儲(chǔ)器中，設(shè)立了一片區(qū)域用來存儲(chǔ)輸入信號(hào)和輸出信號(hào)狀態(tài)，它們分別稱為輸入映像寄存器和輸出映像寄存器。可編程序控制器梯形圖中別編程元件也有相應(yīng)映像存儲(chǔ)區(qū)，它們統(tǒng)稱為元件映像寄存器。在輸入解決階段，可編程序控制器把所有外部輸入電路接通/斷開（ON/OFF）狀態(tài)讀入輸入寄存器。外接輸入觸點(diǎn)電路接通時(shí)，相應(yīng)輸入映像寄存器為“1”狀態(tài)，梯形圖中相應(yīng)輸入繼電器常開觸點(diǎn)接通，常閉觸點(diǎn)斷開。外接輸入觸點(diǎn)電路斷開，相應(yīng)輸入映像寄存器為“0”狀態(tài)，梯形圖中相應(yīng)輸入繼電器常開觸點(diǎn)斷開，常閉觸點(diǎn)接通。在程序執(zhí)行階段，雖然外部輸入信號(hào)狀態(tài)發(fā)生了變化，輸入映像寄存器狀態(tài)也不會(huì)隨之而變，輸入信號(hào)變化了狀態(tài)只能在下一種掃描周期輸入解決階段被讀入?？删幊绦蚩刂破黝櫩统绦蛴扇舾蓷l指令構(gòu)成，指令在存儲(chǔ)器中按步序號(hào)順序排列。在沒有跳轉(zhuǎn)指令時(shí)，CPU從第一條指令開始，逐條順序執(zhí)行顧客程序，直到顧客程序結(jié)束之處。在執(zhí)行指令時(shí)，從輸入映像寄存器或別元件映像寄存器中將關(guān)于編程元件0/1狀態(tài)讀出來，并依照指令規(guī)定執(zhí)行相應(yīng)邏輯運(yùn)算，運(yùn)算成果寫入到相應(yīng)元件映像寄存器中，因而，各編程元件映像寄存器（輸入映像寄存器除外）內(nèi)容隨著程序執(zhí)行而變化。在輸出解決階段，CPU將輸出映像寄存器0/1狀態(tài)傳送到輸出鎖存器。體型圖某一輸出繼電器線圈“通電”時(shí)，相應(yīng)輸出映像寄存器為“1”狀態(tài)。信號(hào)經(jīng)輸出模塊隔離和功率放大后，繼電器型輸出模塊中相應(yīng)硬件繼電器線圈通電，其常開觸點(diǎn)閉合，使外部負(fù)載通電工作。若梯形圖中輸出繼電器線圈斷電相應(yīng)輸出映像寄存器為“0”狀態(tài)，在輸出解決階段后，繼電器型輸出模塊中相應(yīng)硬件繼電器線圈斷電，其常開觸點(diǎn)斷開，外部負(fù)載斷電，停止工作。某一編程元件相應(yīng)映像寄存器為“1”狀態(tài)時(shí)，稱該編程元件為ON，映像寄存器為“0”狀態(tài)時(shí)，稱該編程元件為OFF。掃描周期可編程序控制器在RUN工作狀態(tài)時(shí)，執(zhí)行一次圖2.5.1a所示掃描操作所需時(shí)間稱為掃描周期，其典型值為1~100ms。指令執(zhí)行所需時(shí)間與顧客程序長短、指令種類和CPU執(zhí)行指令速度有很大關(guān)系。當(dāng)顧客程序較長時(shí)，指令執(zhí)行時(shí)間在掃描周期中占相稱大比例。但是嚴(yán)格地來說掃描周期還涉及自診斷、通信等。如圖3.3-1所示。第(N-1)個(gè)掃描周期第(N-1)個(gè)掃描周期輸出刷新第(N+1)個(gè)掃描周期輸入采樣第N個(gè)掃描周期輸入采樣輸出刷新顧客程序執(zhí)行圖3.3-1PLC掃描運(yùn)營方式（1）輸入采樣階段在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次讀入所有數(shù)據(jù)和狀態(tài)它們存入I/O映象區(qū)相應(yīng)單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入顧客程序行和輸出刷新階段。在這兩個(gè)階段中，雖然輸入數(shù)據(jù)和狀態(tài)發(fā)生變化I/O映象區(qū)相應(yīng)單元數(shù)據(jù)和狀態(tài)也不會(huì)變化。因此輸入如果是脈沖信號(hào)，它寬度必要不不大于一種掃描周期，才干保證在任何狀況下，該輸入均能被讀入。（2）顧客程序執(zhí)行階段在顧客程序執(zhí)行階段，PLCCPU總是由上而下，從左到右順序依次掃描梯形圖。并對(duì)控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，并以此刷新該邏輯線圈或輸出線圈在系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)中相應(yīng)位狀態(tài)。或者擬定與否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定特殊功能指令。例如：算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)解決、數(shù)據(jù)傳達(dá)等。（3）輸出刷新階段在輸出刷新階段，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)相應(yīng)數(shù)據(jù)和狀態(tài)刷新所有數(shù)據(jù)鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)響應(yīng)外設(shè)。這時(shí)才是PLC真正輸出。(4)輸入/輸出滯后時(shí)間輸入/輸出滯后時(shí)間又稱系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間，是指可編程序控制器外部輸入信號(hào)發(fā)生變化時(shí)刻至它控制關(guān)于外部輸出信號(hào)發(fā)生變化時(shí)刻之間時(shí)間間隔，它由輸入電路濾波時(shí)間、輸出電路滯后時(shí)間和因掃描工作方式產(chǎn)生滯后時(shí)間三某些構(gòu)成。輸入模塊CPU濾波電路用來濾除由輸入端引入干擾噪聲，消除因外接輸入觸點(diǎn)動(dòng)作是產(chǎn)生抖動(dòng)引起不良影響，濾波電路時(shí)間常數(shù)決定了輸入濾波時(shí)間長短，其典型值為10ms左右。輸出模塊滯后時(shí)間與模塊類型關(guān)于，繼電器型輸出電路滯后時(shí)間普通在10ms左右；雙向可空硅型輸出電路在負(fù)載接通時(shí)滯后時(shí)間約為1ms，負(fù)載由導(dǎo)通到斷開時(shí)最大滯后時(shí)間為10ms；晶體管型輸出電路滯后時(shí)間約為1ms。由掃描工作方式引起滯后時(shí)間最長可達(dá)到兩個(gè)多掃描周期?？删幊绦蚩刂破骺傢憫?yīng)延遲時(shí)間普通只有幾十ms，對(duì)于普通系統(tǒng)是無關(guān)緊要。規(guī)定輸入—輸出信號(hào)之間滯后時(shí)間盡量短系統(tǒng)，可以選用掃描速度快可編程序控制器或采用其她辦法。3.4PLC機(jī)型選取辦法1．PLC類型

PLC按構(gòu)造分為整體型和模塊型兩類，按應(yīng)用環(huán)境分為現(xiàn)場安裝和控制室安裝兩類；按CPU字長分為1位、4位、8位、16位、32位、64位等。從應(yīng)用角度出發(fā)，普通可按控制功能或輸入輸出點(diǎn)數(shù)選型。整體型PLCI/O點(diǎn)數(shù)固定，因而顧客選取余地較小，用于小型控制系統(tǒng)；模塊型PLC提供各種I/O卡件或插卡，因而顧客可較合理地選取和配備控制系統(tǒng)I/O點(diǎn)數(shù)，功能擴(kuò)展以便靈活，普通用于大中型控制系統(tǒng)。2．輸入輸出模塊選取輸入輸出模塊選取應(yīng)考慮與應(yīng)用規(guī)定統(tǒng)一。例如對(duì)輸入模塊，應(yīng)考慮信號(hào)電平、信號(hào)傳播距離、信號(hào)隔離、信號(hào)供電方式等應(yīng)用規(guī)定。對(duì)輸出模塊，應(yīng)考慮選用輸出模塊類型，普通繼電器輸出模塊具備價(jià)格低、使用電壓范疇廣、壽命短、響應(yīng)時(shí)間較長等特點(diǎn)；可控硅輸出模塊合用于開關(guān)頻繁，電感性低功率因數(shù)負(fù)荷場合，但價(jià)格較貴，過載能力較差。輸出模塊尚有直流輸出、交流輸出和模仿量輸出等，與應(yīng)用規(guī)定應(yīng)一致?？梢勒諔?yīng)用規(guī)定，合理選用智能型輸入輸出模塊，以便提高控制水平和減少應(yīng)用成本?？紤]與否需要擴(kuò)展機(jī)架或遠(yuǎn)程I/O機(jī)架等。3.電源選取PLC供電電源，除了引進(jìn)設(shè)備時(shí)同步引進(jìn)PLC應(yīng)依照產(chǎn)品闡明書規(guī)定設(shè)計(jì)和選用外，普通PLC供電電源應(yīng)設(shè)計(jì)選用220VAC電源，與國內(nèi)電網(wǎng)電壓一致。重要應(yīng)用場合，應(yīng)采用不間斷電源或穩(wěn)壓電源供電。如果PLC自身帶有可使用電源時(shí)，應(yīng)核對(duì)提供電流與否滿足應(yīng)用規(guī)定，否則應(yīng)設(shè)計(jì)外接供電電源。為防止外部高壓電源因誤操作而引入PLC，對(duì)輸入和輸出信號(hào)隔離是必要，有時(shí)也可采用簡樸二極管或熔絲管隔離。4.存儲(chǔ)器選取由于計(jì)算機(jī)集成芯片技術(shù)發(fā)展，存儲(chǔ)器價(jià)格已下降，因而，為保證應(yīng)用項(xiàng)目正常投運(yùn)，普通規(guī)定PLC存儲(chǔ)器容量，按256個(gè)I/O點(diǎn)至少選8K存儲(chǔ)器選取。需要復(fù)雜控制功能時(shí)，應(yīng)選取容量更大，檔次更高存儲(chǔ)器。

5.冗余功能選取a．控制單元冗余（1）重要過程單元：CPU（涉及存儲(chǔ)器）及電源均應(yīng)1B1冗余。（2）在需要時(shí)也可選用PLC硬件與熱備軟件構(gòu)成熱備冗余系統(tǒng)、2重化或3重化冗余容錯(cuò)系統(tǒng)等。b．I/O接口單元冗余（1）控制回路多點(diǎn)I/O卡應(yīng)冗余配備。（2）重要檢測點(diǎn)多點(diǎn)I/O卡可冗余配備。3）依照需要對(duì)重要I/O信號(hào)，可選用2重化或3重化I/O接口單元。6.經(jīng)濟(jì)性考慮選取PLC時(shí)，應(yīng)考慮性能價(jià)格比?？紤]經(jīng)濟(jì)性時(shí)，應(yīng)同步考慮應(yīng)用可擴(kuò)展性、可操作性、投入產(chǎn)出比等因素，進(jìn)行比較和兼顧，最后選出較滿意產(chǎn)品。

輸入輸出點(diǎn)數(shù)對(duì)價(jià)格有直接影響。每增長一塊輸入輸出卡件就需增長一定費(fèi)用。當(dāng)點(diǎn)數(shù)增長到某一數(shù)值后，相應(yīng)存儲(chǔ)器容量、機(jī)架、母板等也要相應(yīng)增長，估因而，點(diǎn)數(shù)增長對(duì)CPU選用、存儲(chǔ)器容量、控制功能范疇等選取均有影響，在算和選用時(shí)應(yīng)充分考慮，使整個(gè)控制系統(tǒng)有較合理性能價(jià)格比。3.5實(shí)驗(yàn)用JXS-A械手PLC選取及參數(shù)綜合上述原則機(jī)械手控制系統(tǒng)主機(jī)為三菱FX1N。1.重要技術(shù)數(shù)據(jù)如下：工作電源：24VDC輸入點(diǎn)數(shù)：24輸出點(diǎn)數(shù)：24輸入信號(hào)類型：直流或開關(guān)量輸入電流：24VDC5mA模仿輸入：-10V～10V（-20mA～+20mA）輸出晶體管容許電流0.3A/點(diǎn)（1.2A/COM）輸出電壓規(guī)格：30VDC最大負(fù)載：9W輸出反映時(shí)間：Off→On20μsOn→Off30μs基本指令執(zhí)行時(shí)間：數(shù)個(gè)μs程序語言：指令+梯形圖+SFC程序容量：3792STEPS基本順序指令：32個(gè)（含步進(jìn)梯形指令）應(yīng)用指令：100種初始步進(jìn)點(diǎn)：S0～S9普通步進(jìn)點(diǎn)：118點(diǎn)，S10～S127輔助繼電器：普通用512+232點(diǎn)（M000～M511+M768～M999）停電保持用256點(diǎn)（M512～M767）特殊用280點(diǎn)（M1000～M1279）定期器：100ms時(shí)基64點(diǎn)（T0～T63）10ms時(shí)基63點(diǎn)（T64～T126，M1028為ON時(shí)）1ms時(shí)基1點(diǎn)（T127）計(jì)數(shù)器：普通用112點(diǎn)（C000～C111，16位計(jì)數(shù)器）停電保持用16點(diǎn)（C112～C127，16位計(jì)數(shù)器）高速用13點(diǎn)1相5kHz，2相2kHz（C235～C254，所有為停電保持32位計(jì)數(shù)器）數(shù)據(jù)寄存器：普通用408點(diǎn)（D000～D407）停電保持用192點(diǎn)（D408～D599）特殊用144點(diǎn)（D1000～D1143）指針/中斷：P64點(diǎn)；I4點(diǎn)（P0～P63/I001、I101、I201、I301）串聯(lián)通信口：程序?qū)懭?讀出通訊口：RS232普通功能通訊口：RS485主機(jī)電源220VAC2.PLC主機(jī)構(gòu)成1、輸入單元輸入單元由8個(gè)按扭、8個(gè)開