青岛科技大学本科毕业设计论文

（2）编程简单，易于掌握 PLC采用梯形图方式编写程序，与继电器控制逻辑的设计相似，具有直观、简单、容易掌握等优点。

（3）功能完善，灵活方便 随着PLC技术的不断发展，其功能更加完善，不仅具有开关量逻辑控制功能和步进、计算功能，而且还具有模拟量处理、温度控制、位置控制、网络通信等功能。既可以单机使用、也可联网运行，既可集中控制、也可分布控制或者集散控制。而且在运行过程中，可随时修改控制逻辑，增减系统的功能。

（4）体积小、质量轻、功耗低 由于采用了单片机等集成芯片，体积小、质量轻、机构紧凑、功耗低。

2.3可编程控制器的主要性能指标

可编程控制器的性能指标有很多，主要有以下几项指标。

（1）输入/输出点数(I/O) I/O点数是指可编程控制器外部输入、输出端子数的总和。它标志着可以接多少个开关按钮和可以控制多少个负载。

（2）存储容量 存储容量是指可编程控制器内部用于存放用户程序的存储容量。

（3）扫描速度 一般以执行1000步指令所需的时间来衡量，单位为ms/千步，也有以执行一步指令所需来计算，单位us/步。

（4）功能扩展能力 可编程控制器除了主模板块之外，通常都可配备一些可扩展模块，以适应各种特殊功能应用的需要。如A/D模块、D/A模块、位置控制模块等。

（5）指令系统 指令系统是指一台可编程控制器指令的总和，它是衡量可编程控制器功能强弱的主要指标。

2.4可编程控制器的分类

通常PLC产品可按结构形式、控制规模等进行分类。

（1）按结构形式分类 按结构形式不同，可分为整体式和模块式两类。整体式的PLC是将电源、CPU、存储器、输入/输出单元等各个功能部件集成在一个机壳内，从而具有结构经凑、体积小、价格低等优点，许多小型PLC多采用这种机构。模块式的PLC将各个功能部件做成独立模块，如电源模块、CPU模块、I/O模块等，然后进行组合。

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基于PLC的机械手控制系统设计

（2）按控制规模分类 按控制规模大小，可分为小型、中型和大型PLC三种类型。

1）小型PLC。 小型PLC的I/O点数在256点以下，存储容量在2KB以内，其中输入输出点数小于64点的PLC又称为超小型或微型PLC，具有逻辑运算、定时、计数、移位及自诊断、监控等基本功能。

2）中型PLC。 中型PLC的开关量I/O点数通常在256-2048点之间，用户程序存储器的容量为2-8KB，除具有小型机的功能外，还具有较强的模拟量I/O、数字计算、过程参数调节，如比例、积分、微分（PID）调节、数据传送与比较、数制转换、中断控制、远程I/O及通信联网功能。

3）大型PLC。 大型PLC也称为高档PLC，I/O点数在2048点以上，用户程序存储容量在8KB以上，其中I/O点数大于8192点的又称为超大型PLC，除具有中型机的功能外，还具有较强的数据处理、模拟调节、特殊功能函数运算、监视、记录、打印等功能，以及强大的通信联网、中断控制、智能控制和远程控制等功能。

2.5 PLC系统的组成

PLC是一种以微处理器为核心的工业通用自动控制装置，其结构与微型计算机控制系统相似，也是有硬件系统和软件系统两大部分组成。 2.5.1 PLC的硬件结构

一套PLC系统在硬件上由以下几部分组成：

(1)中央处理器(CPU) 与计算机一样，是PLC的核心部件。 (2)存储器 PLC配有两种存储器：系统存储器和用户存储器。 (3)输入/输出（I/O）接口电路。 (4)电源。 (5)扩展单元。 (6)外部设备。

其中，各部分通过总线(电源总线、控制总线、地址总线、数据总线)连接而成。其结构简图如下：

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图2-1 PLC硬件结构图 Fig. 2-1 PLC hardware structure

2.5.2 PLC的软件

PLC的软件是指PLC所使用的各种程序的集合。它由系统程序（系统软件）和用户程序（用户软件）组成。

（1）系统程序 系统程序包括监控程序，输入译码程序及诊断程序等。 （2）用户程序 用户程序是用户根据控制要求，用PLC的编程语言（如梯形图）编制的应用程序。

2.6可编程控制器的工作方式

可编程控制器在进入RUN状态之后，采用循环扫描方式工作。从第一条指令开始，在无中断或跳转控制的情况下，按程序存储的地址号递增的循序逐条执行程序，即按顺序逐条执行程序直到程序结束。然后再从头开始扫描，并周而复始地重复进行。

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基于PLC的机械手控制系统设计

图2-2 PLC工作方式图 Fig. 2-2 PLC work way figure

可编程控制器工作的扫描过程包括五个阶段：内部处理、通信处理、输入扫描、程序执行、输出处理。PLC完成一次扫描过程所需的时间成为扫描周期。扫描周期的长短与用户程序的长度和扫描速度有关。

2.7 PLC的编程语言

PLC的编程语言有梯形图语言、助记符语言、顺序功能图语言等。其中前两种语言用的较多，流程图语言也在许多场合被采用。

1.梯形图语言

（1）梯形图从上至下编写，每一行从左至右顺序编写。PLC程序执行顺序与梯形图的编写顺序一致。

（2）图左、右边垂直线称为起始母线、终止母线。每一逻辑行必须从起始母线开始画起，终止母线可以省略。

（3）梯形图中的触点有两种，即动合触点和动断触点。 （4）梯形图的最右端必须连接输出元素。

（5）梯形图中的触点可以任意串、并联，而输出线圈只能并联，不能串联。 2.助记符语言

助记符语言是PLC命令的语言表达式。用梯形图编程虽然直观、简便，但要求PLC配置较大的显示器时可输入图形符号，这在有些小型机上常难以满足，所以助记符语言也是一种较常用的一种编程方式。不同型号的PLC，其助记符语言也不同，但其基本原理是相近的。编程时，一般先跟据要求编制梯形图语言，然后再根据梯形图转换成助记符语言。

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