齐齐哈尔大学毕业设计（论文）
在电工学上，因为可快速切断交流与直流主回路和可频繁地接通与大电流控制（某些型别可达800安培）电路的装置，所以经常运用于电动机做为控制对象﹐也可用作控制工厂设备﹑电热器﹑工作母机和各样电力机组等电力负载，接触器不仅能接通和切断电路，而且还具有低电压释放保护作用。接触器控制容量大，适用于频繁操作和远距离控制。是自动控制系统中的重要元件之一。交流接触器利用主接点来开闭电路，用辅助接点来导通控制回路。本设计选用CJX1系列交流接触器。其主要用于交流50Hz(或60Hz)、额定工作电压至1000V，在AC-3使用类别下额定工作电压为380V时额定工作电流至475A的电路中，供远距离接通和分断电路或频繁起动和控制交流电动机，并可与适当的热过载继电器组成电磁起动器，以保护可能发生过载的电路。继电器型号为与PLC配套使用的CPU 226XM AC/DC继电器。
25
齐齐哈尔大学毕业设计（论文）
第3章 系统的软件设计及智能算法的研究
3.1 PLC的选型与端口设计
PLC具有通用性强，使用方便，适应面广可靠性高，抗干扰能力强、编程简单等特点。随着PLC的发展，出现了更多的功能强大的指令，这些指令本身在单操作的意义上提供了更强的计算力，特别是运动控制指令和在网络通讯方面功能更加强大，命令支持各种运动功能，实现多轴协调控制、高度的集成操作及位置环的闭环控制，能够满足高性能工业机械手位置和运动精度要求。
本章对于PLC的选型和I/O端口的分配进行了设计，充分体现了CPU226 PLC的优越性。而且应用伺服电机自带的编码器时刻反馈位置等信息给驱动器和PLC，通过 PID 控制算法，使控制更加准确、稳定、快速。为了克服系统的非线性特性，智能算法也进行了优化，加入了模糊智能算法。利用PLC编程逻辑控制器中的PID控制指令模块，实现了对系统采集数据的比较，使系统对控制响应快速准确。
3.1.1 PLC型号的选择
一般情况下，PLC是按照集中输入与输出，周期性循环扫描的方式进行工作的，其中心内容就是“输入采样”、“程序执行”和“输出刷新”三个阶段。为了使码垛机械手实现自动化控制，使机械手臂能够按照轨迹规划的路线进行运动，本设计采用PLC来实现码垛机械手的自动控制。
PLC在对机械手的关节控制的时候，一般情况下是采用编程的方式产生脉冲输出来实现控制，这种方法产生的最大脉冲频率不能超过600Hz。经分析研究，该设计需要17个输入点，15个输出点，为完成控制系统所需工艺流程，需要控制器能有较强的浮点运算能力和掉电保持的能力，根据需要控制的开关、设备，并考虑10%-15%的裕量，本系统采用S7-200系列CPU 226 可编程控制器，此PLC有24个输入，16个输出，6个30kHz时钟速率的高速计数器，4个20kHz时钟速率的脉冲输出。CPU最长处理时间0.22μs，256个计数器，计数范围为0-32767，并具有广泛的扩展功能，和丰富的通信网络功能。可以通过脉冲输入输出插卡，看使用高速计数器和脉冲输出功率，完全满足控制要求[9]。
3.1.2 PLC输入输出端口的设置
根据控制原理和智能码垛机械手的工作要求和I/O分配如下表3-1：
26
齐齐哈尔大学毕业设计（论文）
表3-1 I/O端口分配表
名称 手动操作 连续操作 单周期操作 单步操作 回原点操作 启动 停止 手指加紧 手指放松 代号 SA1 SA2 SA3 SA4 SA5 SB1 SB2 SQ1 SQ2 输入号 I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 I1.0 I1.1 I1.2 I1.3 I1.4 I1.5 I1.6 I1.7 I2.0 启动指示 停止指示 警示灯 手指继电器 大臂继电器 小臂继电器 底座继电器 底座驱动器 小臂驱动器 大臂驱动器