论文正文--搬运机械手的PLC控制系统设计egoq.docx

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1、搬运机械械手的PPLC控控制系统统设计摘 要要随着工业业自动化化的普及及和发展展，控制制器的需需求量逐逐年增大大，搬运运机械手手的应用用也逐渐渐普及。其主要在在汽车，电电子，机机械加工工、食品品、医药药等领域域的生产产流水线线或货物物装卸调调运,可可以更好好地节约约能源和和提高运运输设备备或产品品的效率率，以降降低其他他搬运方方式的限限制和不不足，满满足现代代经济发发展的要要求。首先研究究机械手手组成结结构、工工作原理理和控制制要求。机械手主要由两个步进电机来实现机械手的左移右移和上升下降运动，一个交流电动机控制搬运机械手的正反转运动。搬运机械手的动作转换主要由设置在各个不同部位的行程开关产生

2、的通断信号传输到PLC中进行控制，从而实现本机械手的精确定位。其动作过程包括：下降、夹紧、上升、正转、右移、下降、放松、上升、左移、逆转；其操作方式包括：回原点、手动、单周期、连续四种方式来满足生产中的各种操作要求。其次确定了机械手运动形式，设计了机械手主要的组成机构，对搬运机械手运动控制进行了总体方案设计。提出了机械手的PLC控制系统，并选取了合适的PLC、扩展模块型号，绘制了搬运机械手输入输出接线图、电气接线图。根据机械械手的工工作流程程制定了了可编程程序控制制器的控控制方案案，设计计了机械械手工作作时的梯梯形图,在实验验室进行行了程序序的调试试、运行行。关键词：搬运机机械手，可可编程逻逻

3、辑控制制器，步步进电机机Handdlinng MManiipullatoorss PLLC CConttroll Systtem DesiignABSTTRACCTWithh thhe ppopuularrizaatioon aand devveloopmeent of inddusttriaal aautoomattionn, tthe conntroolleer ddemaand is inccreaasinng yyearr byy yeear, annd tthe hanndliing robbot apppliccatiionss arre bbecoominng mmoree co

4、ommoon. Itss maain in thee auutommotiive, ellecttronnicss, mmachhiniing, foood, meediccinee annd ootheer aareaas oof pprodducttionn liiness orr caargoo trranssporrtedd, ccan be bettterr too saave eneergyy annd tto iimprrovee thhe eeffiicieencyy off thhe ttrannspoort equuipmmentt orr prroduuctss, inn

5、 orrderr too reeducce tthe limmitaatioons andd shhorttcomminggs oof tthe othher hanndliing metthodds,mmeett mooderrn tthe reqquirremeentss off ecconoomicc deevellopmmentt.Firsst, we stuudy thee roobott sttruccturre, worrkinngprrincciplle aand conntrool rrequuireemennts. Maanippulaatorr byy twwo sste

6、ppperr mootorrs tto tthe robbots lleftt riightt annd uup aand dowwn mmoveemennt, an AC mottor conntrool hhanddlinng rroboot rreveersiing movvemeent. Haandllingg roobott acctioon cconvverssionn seet iin ddifffereent parrts of thee trrip swiitchh offf ssignnalss trranssmitttedd too thhe PPLC conntrool

7、, in ordder to achhievve tthe preecisse pposiitiooninng oof tthe robbot. Itts ccourrse of acttionn, iinclludiing: drrop, cllamppingg, rrisee, tturnningg, moovess riightt, ddropp, rrelaax, risse, moovess leeft, reeverrse; itts mmodee off opperaatiooninncluudinng: hommingg, mmanuual, siinglle ccyclle,

8、 conntinnuouus ffourr waays to meeet tthe prooducctioon aa vaarieety of opeerattingg reequiiremmentts. Seccondd, ddeteermiinetthe forrm oof mmoveemennt oof tthe robbot, deesiggn tthe robbot maiin cconsstittuennt bbodiies, annd ddesiign thee haandllingg roobott mootioon cconttroll off thhe ooverralll

9、 prrogrram. Puut fforwwardd thhe mmaniipullatoor oof PPLC conntrool ssysttem, annd sseleect thee appproopriiatee PLLC eexpaansiion moddulee moodell, ddraww a hanndliing robbot inpput andd ouutpuut wwiriing diaagraam, eleectrricaal wwiriing diaagraam.Baseed oon tthe worrkfllow of thee roobott coontrr

10、ol proograam oof tthe proograammaablee loogicc coontrrolller, wee deesiggn aa roobott woork laddderr, aand debbug runn inn thhe llaboorattoryy.Key worrds：Hanndliing mannipuulattor,proograammaablee loogicc coontrrolller, stteppper mottor目 录录摘要IABSTTRACCTII第1章绪绪论11.1 题目的的背景和和意义111.2 题目研研究现状状概述111.3 本论

11、文文研究内内容3第2章搬搬运机械械手工作作原理552.1 搬运机机械手的的组成552.2 搬运机机械手的的动作流流程62.3 搬运机机械手结结构与驱驱动72.3.1 搬搬运机械械手结构构82.3.2 搬搬运机械械手驱动动9第3章搬搬运机械械手整体体方案设设计1113.1 搬运机机械手执执行机构构设计1123.1.1 手手爪结构构设计1123.1.2 臂臂部结构构设计1123.1.3 底底盘结构构设计1133.1.4 整整体结构构设计1143.2 搬运机机械手驱驱动系统统设计1143.2.1 步步进电机机的特点点153.2.2 步步进电机机及驱动动器的选选取1663.2.3 步步进电机机驱动器器

12、接线图图163.3 搬运机机械手控控制系统统设计1173.3.1 PPLC的的工作过过程1773.3.2 PPLC的的工作方方式1883.3.3 PPLC的的选型1193.3.4 II/0点点分配2213.4 PLCC控制系系统硬件件233.4.1 主主电路接接线图2233.4.2 PPLC I/OO接线图图24第4章搬搬运机械械手软件件设计2254.1 PLCC编程软软件STTEP77-Miicroo/Wiin322简介2554.2 梯形图图的总体体设计2264.3 PLCC程序模模块介绍绍274.3.1 公公用部分分程序2274.3.2 自自动操作作程序2294.3.3 手手动操作作程序3

13、304.3.4 回回原点程程序3004.4 控制步步进电机机脉冲产产生子程程序3004.5 对旋转转编码盘盘计数子子程序和和中断程程序3114.6 程序调调试333第5章结结论36参考文献献37谢辞388第一章绪绪论1.1题题目的背背景和意意义机械手臂臂（robbotiic aarm）是是具有模模仿人类类手臂功能能并可完完成各种种作业的的自动控控制设备备，这种种机器人人系统有有多关节节连结并并节允许许在平面面或三度度空间进进行运动动或使用用线性位位移移动动。构造造上由机机械主体体、控制制器、伺服机机构和感应器器所组成成，并由由程式根根据作业业需求设设定其一一定的指指定动作作。机器器人的运运作由

14、电电动机驱驱动移动动一只手手臂，张张开或关关闭一个个夹子的的动作，并并精确的的回馈至至可编程程逻辑的的控制器器（PLCC）。这种种自动装装置机械械以完成成“腕部以以及手部部”的动作作为主要要素求，可可以由熟熟练的操操作者将将作业顺顺序输入入后，就就能依样样照作并并且反复复完成无无数次的的的正确确规律运运作。在工业生生产和其其他领域域内，由由于工作作的需要要，人们们经常受受到高温温.腐蚀蚀及有毒毒气体等等因素的的危害，增增加了工工作人员员的劳动动强度，甚甚至威胁胁到健康康和生命命安全。由于以上上问题，人人们需要要一种可可以替代代人类在在恶劣的的环境中中进行作作业的装装置，同同时随着着社会的的进步

15、，工工业自动动化产品品的性能能日益提提高，而而电子元元器件也也因技术术的迅速速发展而而大幅减减低，因因此机械械手这种种装置便便应运而而生了，它它可以在在一定程程度上替替代人员员在恶劣劣环境中中工作，不但减轻了工人的劳动强度，还大大提高了劳动生产率。自从机器器手臂技技术开始始发展，在在19880年代代机器手手臂已成成功的应应用于汽汽车制造造业等产产业，在在机械人人技术领领域是应应用范围围最广泛泛的自动动化机械械装置，而而许多工工业危险险之组装装、喷漆漆、焊接接、高温温铸锻等等繁重工工作，皆皆能以机机器手臂臂取代人人工作业业。44目前前机械手手臂在机机器人技技术领域域中得到到最广泛泛实际应应用的自

16、自动化机机械装置置，除了了主要用用于工业业制造上， 商业农业业、医疗救援援、娱乐乐服务、军事安保甚至在太空探索等领域都可以发现其应用装置。机械手是是在第二二次世界界大战期期间发展展起来的的，始于于40年年代的美美国橡树树领国家家实验室室的搬运运核原料料的遥控控机械手手的研究究，它是是一种主主从性的的控制系系统。119588年美国国联合控控制公司司研制出出第一台台机械手手。它的的结构是是：机体体上安装装一个回回转长机机械臂，在在其端部部装有电电磁铁的的工件抓抓防机构构，控制制系统是是示教型型的；119622年美国国联合控控制公司司在上述述方案的的基础上上，又试试制成一一台数控控式再现现型机械械手

17、。运运动系统统仿照坦坦克炮塔塔，机械械臂可以以回转俯俯仰伸缩缩，有液液压驱动动；控制制系统用用磁鼓做做存储装装置。许许多球面面坐标机机械手就就是在各各基础上上发展起起来的。第一台专门应用于产业生产使用的机械手臂则是由具有“机械手臂之父”之称的约瑟夫恩格伯格（Joseph F. Engelberger）所发明的。他创立了Unimation有限公司，在1956年利用乔治迪沃尔（George Devol）所授权的专利技术，研发出第一台工业用机械手臂，名为“Unimate”。而这台机械手臂第一次应用则是在美国通用汽车的新新泽西州厂的压铸作业上。 其实在这个时期世界各国的机械手臂也正在萌芽发展阶段，例如

18、日本不二输送机工业株式会社（Fuji Yusoki Kogyo Co. Ltd.）就在1963年制造出专门使用在栈板装载（Palletizing）的机械手臂，研发出针对栈板专用的搬运工具，此时已经从简单重复的加工动作更扩大到减轻人力负担的搬运机械上。这个时期所研发出来的机械手臂多为3个关节轴，而且直到目前为止依然被产业界广泛应用，尤其对于简单的加工、夹持与搬运，成为自动化生产制造必备的好伙伴。 然而随着加工方式的多元与复杂化，机械手臂也开始朝着更多关节轴的技术发展，在1973年德国库卡机器人集团（KUKA Robot Group）就研发出第一台采用机电驱动的6轴机械手臂。 从此开始随着驱动与控

19、制技术的不断进步，产业用机械手臂也从单点加工，发展到多点同时加工、搬运，这对于生产线的自动化，乃至于整厂自动化的影响都非常大。德国普曼公司专门生产机械手联邦德国机械制造业是从1970年开始应用机械手，主要用于起重运输 焊接和设备上下料作业；联邦德国K公司还生产了一种点焊机械手，采用关节式结构和程序控制；日本是工业机器人发展最快应用最多的国家，自1969年从美国引进两种典型机械手后开始大力从事机械手的研究，目前已成为世界上机械手应用最多的国家之一。前苏联自60年代开始应用发展机械手，主要用于机械化自动化程序较低的繁重及有害健康的辅助性工作。我国工业机械手的研究开始于20世纪70年代。1972年我

20、国第一台机械手开发与上海，随后我国开始全面研究和应用机械手。自第七个五年计划开始，我国已经研究开发了一系列的工业机器人，例如有由北京机械自动化研究所设计制造的喷涂机机器人，广州机床研究所与北京机床研究所合作开发的点焊机器人等等。而这些机器人的控制器是由沈阳自动化研究所开发的，同时一系列的机器人的关键部件也被开发出来。1.2题题目研究究现状概概述目前产业业所使用用的机器器人大多多以机械械手臂的的型式为为主，机机械手臂臂又以各各种形状状与大小小而有所所不同，常常见的型型式有线线性手臂臂、SCCARAA手臂、关关节多轴轴机械手手臂等。 从关节节构造上上，可分分为三轴轴（含）以以下（简简称三轴轴）与四

21、四轴（含含）以上上（简称称多轴）两两大类。之之所以要要进行分分类，是是因为这这两方面面使用的的市场、厂厂商并不不冲突。虽虽然在应应用上的的原理类类似但是是两者的的技术并并不相同同，也因因为使用用者的需需求不同同自然在在功能区区隔上就就会非常常明显。机机械手部部会根据据工作种种类附加加各式的的夹持或或加工工工具，设设计上是是模仿人人类手部部机能为为主。从机械手手臂行走走运动原原理，可可分为直直角座标标型、圆圆柱座标标型、极极座标型型、关节节型座标标种类。 所谓直直角座标标就是移移动方式式与前一一臂件分分成900度角，计计算用XX、Y、ZZ 等作作为代表表座标，在在各座标标的长度度范围内内进行工工

22、作或运运动。 圆柱座座标手臂臂包含有有三个关关节，主主要的结结构是环环绕基底底主体作作轴承旋旋转执行行动作，其其上方有有两个可可直线滑滑动的手手臂沿着着水平方方向运动动和仰俯俯角垂直直方向运运动控制制，另外外一各所所能涵盖盖的体积积为一圆圆柱型旋旋转，所所以手臂臂的端点点能扫过过两个圆圆柱间所所有点。 极座标标有一手手臂由另另两个旋旋转轴所所支撑，一一个是围围绕着基基座转动动，能做做线性运运动的收收入伸出出，另一一个是由由基座绕绕垂直做做出垂直直线性的的转动。 关节型旋旋转座标标上有三三个以上上的转动动轴，其其中一个个连杆是是装在基基座上能能绕基座座旋转，另另两个连连杆的运运动型态态就如同同铰

23、链间间两工件件能做相相对的转转动，其其转动轴轴在水平平和垂直直都有。机械手臂臂在产业业自动化化的应用用已经相相当广泛泛，因为为各个国国家产业业分布的的不同，以以及各产产业对于于机械手手臂的需需求量也也有差异异。主要要是使用用于人工工无法进进行或者者会耗费费较多时时间来做做的工作作，机械械手臂在在精度与与耐用性性上可以以减少许许人为的的不可预预知问题题。自从从第一台台产业用用机器人人发明以以来，机机械手臂臂的应用用也从原原本的汽汽车工业业、模具具制造、电电子制程程等相关关产业，更更拓展到到农业、医医疗、服服务业等等。多轴机械械手臂研研发方面面，多轴轴式机械械手臂广广泛应用用于汽车车制造商商、汽车

24、车零组件件与电子子相关产产业。机机械手臂臂可以提提升产品品技术与与品质，而而这些初初期工作作大多可可以借由由机械手手臂来完完成。机机械手臂臂的精准准、零误误差，对对于产品品的品质质掌握自自然拥有有其优势势，减少少品管所花花费的时时间与人人力。 工业应应用上，以以装配、加加工、熔熔接、切切削、加加压、货货物搬运运、检测测等，全全球目前前产业使使用量是是以汽车车、汽车车零组件件、化工工、橡胶胶和塑料料等最大大。现在，RROBOOT的应应用已越越来越多多元化，依依据国际际机器人人协会（IIFR）的的统计，至至20007年底底机械手手臂除了了工业以以外，最最多应用用于救援援、保全全与野地地（田野野、牧

25、场场等），近近年来，各各先进国国家为了了提升台台机器人人的技术术水平，都都会推广广机器人人产业与与创立相相关联盟盟，并且且特别针针对工业业以外的的领域进进行推广广，例如如：医疗疗、服务务、生活活方面等。以以医疗为为例，有有许多大大型医学学中心使使用以手手动操控控方式之之机械手手臂，结结合显微微影像显显示系统统所结合合的手术术型机器器人。 机械手手臂的研研发也朝朝向节省省人力、减减少人类类暴露在在危险的的工作环环境、甚甚至进行行更加精精密的工工作或是是辅助操操作。机机械手臂臂的技术术发展都都是为了了让人类类在工作作与生活活中更加加便利。但是机械械手通常常工作在恶劣劣环境下下，所以以需要它它具有极

26、极为耐用用可靠的的性能。而而PLCC因其可可靠性高高而PLLC以其其可靠性性高、抗抗干扰能能力强，统统构成简简单、通通用性强强，编程程简单、使使用、维维护方便便，组合合方便、功功能强、应应用广，体体积小、重重量轻、功功耗低等等优点被被广泛应应用于控控制复杂杂动作的的场合，比比如用于于我们的的机械手手控制。可编程逻逻辑控制制器（PProggrammmabble Loggic Conntroolleer，简简称PLLC），一一种具有有微处理理机的数数字电子子设备，用用于自动动化控制制的数字逻逻辑控制制器，可可以将控控制指令令随时加加载内存存内储存存与执行行。可编编程控制制器由内内部CPPU，指指令

27、及资资料内存存、输入入输出单单元、电电源模组组、数字字模拟等等单元所所模组化化组合成成。广泛应用用于目前前的工业业控制领领域。在在可编程程逻辑控控制器出出现之前前，一般般要使用用成百上上千的继继电器以以及计数数器才能能组成具具有相同同功能的的自动化化系统，而而现在，经经过编程程的简单单的可编编程逻辑辑控制器器模块基基本上已已经代替替了这些些大型装装置。可可编程逻逻辑控制制器的系系统程序序一般在在出厂前前已经初初始化完完毕，用用户可以以根据自自己的需需要自行行编辑相相应的用用户程序序来满足足不同的的自动化化生产要要求。最初的可可编程逻逻辑控制制器只有有电路逻逻辑控制制的功能能，所以以被命名名为可

28、编编程逻辑辑控制器器，后来来随着不不断的发发展，这这些当初初功能简简单的计计算机模模块已经经有了包包括逻辑辑控制，时序控控制、模拟控控制、多多机通信信等许多多的功能能，名称称也改为为可编程程控制器器（Prrogrrammmablle CConttrolllerr），但但是由于于它的简简写也是是PC与与个人电电脑（PPerssonaal CCompputeer ）的的简写相相冲突，也也由于多多年来的的使用习习惯，人人们还是是经常使使用可编编程逻辑辑控制器器这一称称呼，并并在术语语中仍沿沿用PLLC这一一缩写。现在工业业上使用用可编程程逻辑控控制器已已经相当当接近于于一台轻轻巧型电电脑所构构成，甚

29、甚至已经经出现整整合个人人电脑（采采用嵌入入式操作作系统）与与PLCC架构的的PC-BASSE控制制器，能能透过数数字或模模拟输入入/输出出模组控控制机器器设备、制制造处理理流程、及及其它控控制模组组的电子子系统。PPLC可可接收（输输入）及及发送（输输出）多多种型态态的电气气或电子子信号，并并使用他他们来控控制或监监督几乎乎所有种种类的机机械与电气系统统。PLLC综合合了计算算机、半半导体、自自动控制制、通信信网络等等各方技技术，以以微处理理器为基基础成立立发展而而来的一一种工业业通用的的自动控控制装置置，并以以其显著著的优势势活跃在在冶金、交交通、电电力、化化工等领领域，成成为了现现代工业

30、业不可或或缺的重重要组成成部分。国际电工工委员会会（IEEC）在在其标准准中将PPLC定定义为:“可编程程逻辑控控制器是是一种数数字运算算操作的的电子系系统，专专为在工工业环境境应用而而设计的的。 它它采用一一类可编编程的存存储器，用用于其内内部存储储程序，执执行逻辑辑运算、顺顺序控制制、定时时、计数数与算术术操作等等面向用用户的指指令，并并通过数数字或模模拟式输输入/输输出控制制各种类类型的机机械或生生产过程程。可编编程逻辑辑控制器器及其有有关外部部设备，都都按易于于与工业业控制系系统联成成一个整整体，易易于扩充充其功能能的原则则设计。”美国通用用汽车公公司在119688年提出出了著名名的“

31、通用十十条”招标指指标，也也是目前前PLCC的特点点：1. 编程方便便，现场场可修改改程序；2. 维修方便便，采用用模块化化结构；3. 可靠性高高于继电电器控制制装置；4. 体积小于于继电器器控制装装置；5. 数据可直直接送入入计算机机；6. 成本可与与继电器器控制装装置竞争争；7. 输入可以以是交流流1155V；8. 输出为交交流1115V，22A以上上，能直直接驱动动电磁阀阀，接触器器等；9. 在扩展时时，原系系统只要要很小变变更；10. 用户程序序存储器器容量能能扩展。可编程控控制器的的兴起与与美国现代代工业自自动化生生产发展展的要求求密不可可分的。PPLC 源起于于19660 年年代，

32、当当时美国国通用汽汽车公司司，为解解决工厂厂生产线线调整时时，继电电器顺序序控制系系统之电电路修改改耗时，平平时检修修与维护护不易等等问题。在在可编程程逻辑控控制器出出现之前前，汽车车制造业业中的一一般控制制、顺序序控制以以及安全全互锁逻逻辑控制制必须完完全依靠靠众多的的继电器器、定时器器以及专专门的闭闭回路控控制器来来实现。它它们体积积庞大、有有着严重重的噪音音，不但但每年的的维护工工作要耗耗费大量量的人力力物力，而而且继电电器-接触器器系统的的排线检检修等工工作对维维护人员员的熟练练度也有有着很高高的要求求。针对这些些问题，美国通用汽车公司在1968年向社会公开招标，要求设计一种新的系统来

33、替换继电器系统，并提出了著名的“通用十条”招标指标。随后，美国数字设备公司（DEC）根据这一设想，于1969年研制成功了第一台PDP-14控制器，并在汽车自动装配线上使用并获得成功。由于当时系统主要用于顺序控制、职能进行逻辑运算，所以被命名为可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）。最早期的PLC只具有简易之逻辑开/关（on/off）功能，但比起传统继电器之控制方式，已具有容易修改、安装、诊断与不占空间等优点。19700 年代代初期，PPLC引引进微处处理机技技术，使使得PLLC具有有算术运运算功能能与多比比特之数数字信号号输出/输入功功能，并并且

34、能直直接以阶阶梯图符符号进行行程序之之编写。这这项新技技术的使使用，在在工业界界产生了了巨大的的反响。日本在1971年从美国引进了这项技术，并很快研制成功了自己的DCS-8可编程逻辑控制器，德、法在1973年至1974年间也相继有了自己的该项技术。中国则于1977年研制成功自己的第一台可编程逻辑控制器，但是使用的微处理器核心为MC14500。1970 年代中期，PLC功能加入远距通讯、模拟输出输入、NC 伺服控制等技术。1980 年代以后更引进PLC 高速通讯网络功能，同时加入一些特殊输出/输入界面、人机界面、高功能函数指令、资料收集与分析能力等功能。PLC的的功能早早已不止止当初数数字逻辑辑

35、之运算算功能，因因此近年年来PLLC常以以可编程程控制器器（Prrogrrammmablle CConttrolllerr）简称称之。pplc自自19666年美美国数据据设备公公司（DDEC）研研制出现现，现行行美国，日日本，德德国的可可编程序序控制器器质量优优良，功功能强大大。一般讲，PPLC分分为箱体体式和模模组式两两种。但但它们的的组成是是相同的的，对箱箱体式PPLC，有有一块CCPU板板、I/O板、显显示面板板、内存存块、电电源等，当当然按CCPU性性能分成成若干型型号，并并按I/O点数数又有若若干规格格。对模模组式PPLC，有有CPUU模组、II/O模模组、内内存、电电源模组组、底板

36、板或机架架。无论论哪种结结构类型型的PLLC，都都属于总总线式开开放型结结构，其其I/OO能力可可按用户户需要进进行扩展展与组合合。PLLC实质质是一种种专用于于工业控控制的计计算机，其其硬件结结构基本本上与微微型计算算机相同同。PLC的的基本构构成为如如下： a、 电源：PPLC的的电源在在整个系系统中起起着十分分重要的的作用。如如果没有有一个良良好的、可可靠的电电源系统统是无法法正常工工作的，因因此PLLC的制制造商对对电源的的设计和和制造也也十分重重视。有有些PLLC中的的电源，是是与CPPU模组组合二为为一的，有有些是分分开的，其其主要用用途是为为PLCC各模组组的集成成电路提提供工作

37、作电源。同同时，有有的还为为输入电电路提供供24VV的工作作电源。电电源如果果为交流流电源通通常为2220VVAC或或1100VACC，若为为直流电电源常用用的为224V。一一般交流流电压波波动在+10%(+115%)范围内内，可以以不采取取其它措措施而将将PLCC直接连连接到交交流电网网上去 b、 中央处理理单元(CPUU)：中央处处理单元元(CPPU)是是PLCC的控制制中枢是是PLCC的核心心。它按按照PLLC系统统程序赋赋予的功功能接收收并存储储从编程程器键入入的用户户程序和和数据；检查电电源、存存储器、II/O以以及警戒戒定时器器的状态态，并能能诊断用用户程序序中的语语法错误误。当P

38、PLC投投入运行行时，首首先它以以扫描的的方式接接收现场场各输入入装置的的状态和和数据，并并分别存存入I/O映象象区，然然后从用用户程序序存储器器中逐条条读取用用户程序序，经过过命令解解释后按按指令的的规定执执行逻辑辑或算数数运算的的结果送送入I/O映象象区或数数据寄存存器内。等等所有的的用户程程序执行行完毕之之后，最最后将II/O映映象区的的各输出出状态或或输出寄寄存器内内的数据据传送到到相应的的输出装装置，如如此循环环运行，直直到停止止运行。与与个人电电脑一样样，主要要由运算算器、控控制器、寄寄存器及及实现它它们之间间联系的的资料、控控制及状状态总线线构成，还还有周边边芯片、总总线界面面及

39、有关关电路。它它确定了了进行控控制的规规模、工工作速度度、内存存容量等等。为了了进一步步提高PPLC的的可靠性性，近年年来对大大型PLLC还采采用双CCPU构构成冗余余系统，或或采用三三CPUU的表决决式系统统。这样样，即使使某个CCPU出出现故障障，整个个系统仍仍能正常常运行。c、 存储器：内存主主要用于于存储程程序及资资料，是是PLCC不可缺缺少的组组成单元元。PLLC内部部会存放放撰写完完成编辑辑的程序序指令及及资料，通通常也可可使用RRAM或或EEPPROMM等专用用内存卡卡片方式式扩充，但但扩充能能力得依依各厂牌牌与型号号有所不不同。存存放系统统软件的的存储器器称为系系统程序序存储器

40、器。存放放应用软软件的存存储器称称为用户户程序存存储器。 d、 输入输出出接口电电路：1、现现场输入入接口电电路由光光耦合电电路和微微机的输输入接口口电路，作作用是PPLC与与现场控控制的接接口界面面的输入入通道。 2、现现场输出出接口电电路由输输出数据据寄存器器、选通通电路和和中断请请求电路路集成，作作用PLLC通过过现场输输出接口口电路向向现场的的执行部部件输出出相应的的控制信信号。 e、 输入/输输出单元元：PLLC的对对外功能能，主要要是通过过各种输输入/输输出模组组与外界界联系的的，按II/O点点数确定定模组规规格及数数量，II/O模模组可多多可少，但但其最大大数受CCPU所所能管理

41、理的基本本配置的的能力，即即受最大大的底板板或机架架槽数限限制。II/O模模组集成成了PLLC的II/O电电路，其其输入暂暂存器反反映输入入信号状状态，输输出点反反映输出出锁存器器状态。输输入单元元是用来来连结撷撷取输入入元件的的信号动动作并透透过内部部总线将将资料送送进内存存由CPPU处理理驱动程程序指令令部分。PPLC输输入模组组PLCC系统的的架构和和输入模模组产品品的选择择端视需需要被监监测的输输入信号号位准而而定。来来自不同同类型被被监测的的传感器器与流程程控制之之变量信信号，可可以涵盖盖从10mmV至10VV的输入入信号范范围。输输出单元元是用来来驱动外外部负载载的接口口，主要要原

42、理是是由CPPU处理理以书写写在PLLC里的的程序指指令，判判断驱动动输出单单元在进进而控制制外部负负载，如如指示灯灯、电磁磁接触器器、继电电器、气气（油）压压阀等。PPLC输输出模组组在工业业环境中中用来控控制制动动器、气气阀及马马达等的的PLCC系统模模拟输出出范围包包括5V、10VV、0VV到5VV、0VV到100V、44到200mA、或或0到220mAA等。 f、 通信：现现在PLLC大多多具有可可扩充通通信网络络模组的的功能，简简单的PPLC以以BUSS缆线或或RS-2322方式通通讯连结结，较高高阶的PPLC会会采用UUSB或或以太网网路方式式做通讯讯连结。它它使PLLC与PPLC

43、 之间、PPLC与与个人电电脑以及及其他智智慧设备备之间能能够交换换资讯，形形成一个个统一的的整体，实实现分散散集中控控制。现现在几乎乎所有的的PLCC新产品品都有通通信网络络功能，它它和电脑脑一样具具有RSS-2332接口口，通过过双绞线线、同轴轴电缆或或光缆，可可以在几几公里甚甚至几十十公里的的范围内内交换资资讯。当当然，PPLC之之间的通通讯网络络是各厂厂家专用用的，PPLC与与电脑之之间的通通讯，一一些生产产厂家采采用工业业标准总总线，并并向标准准通讯协协定靠近近，这将将使不同同机型的的PLCC之间、PPLC与与电脑之之间可以以方便地地进行通通讯与网网络。PPLC通通讯协定定规格可可分

44、为RRS-2232、RS-4222、RS-4322、RS-4855、IEEEE 113944、IEEEE-4488（GGPIBB），其其中RSS-4332最为为少见。目目前国际际中最常常用的通通信协定定为MOODBUUS-AASIII模式及及MODDBUSS-RTTU模式式，此为为MODDCONN公司所所制定的的通讯协协定。PROOFIBBUS则则为西门门子公司司所制定定。日本本三菱公公司则推推出CCC-LIINK通通信协定定。由于具有有使用容容易，节节省配线线人力，设设计弹性性等优点点，已广广泛的应应用于各各种控制制系统中中，在工工厂自动动化控制制中担任任核心控控制任务务。目前前市面上上之P

45、LLC种类类繁多，依依照制造造厂商及及适用场场所的不不同而有有所差异异，但是是每种厂厂牌可依依机组复复杂度分分为大、中中、小型型;而一一般工厂厂及学校校通常使使用小型型PLCC，在工工业用途途通常使使用大型型PLCC。目前虽最最大规模模和超大大规模集集成电路路和微电电子技术术的发展展，PLLC已由由最初的的1位机机发展到到现在的的以166位和332位微微处理器器构成的的微机化化PC，而而且实现现了多处处理器的的多通道道处理，如如今，PPLC技技术已经经非常成成熟，不不仅控制制功能增增强，功功耗和体体积减小小，成本本下降，可可靠性提提高，变变成和故故障检测测更为灵灵活方便便，而且且随着远远程I/

46、O和通通信网络络、数据据处理及及图像显显示的发发展，使使PLCC向用于于连续生生产过程程控制的的方向发发展，成成为实现现工业生生产纸动动画的一一大支柱柱。现在，世世界上有有2000多家PPLC生生产厂家家，4000多品品种的PPLC产产品，按按地域可可分成美美国、欧欧洲、和和日本等等三个流流派产品品，各流流派PLLC产品品都有各各自的特特色。其其中，美美国是生生产PLLC的大大国，有有1000多家PPLC厂厂商，比比如著名名的A-B公司司、通用用电气公公司、莫莫迪康公公司。欧欧洲PLLC产品品主要制制造商有有德国的的西门子子公司、AAEG公公司。法法国的TTE公司司。日本本也有许许多PLLC制

47、造造商，如如三菱、欧欧姆龙、松松下、富富士等。而而韩国有有三星、LLG等。以以上这些些厂家的的产品占占有800%以上上的PLLC市场场份额。经经过多年年的发展展，国内内PLCC生产厂厂家约有有30家家，但国国内PLLC应用用市场仍仍然以国国外产品品为主。随着PLLC应用用领域日日益扩大大，PLLC技术术及其产产品结构构都在不不断的改改进，功功能日益益强大，性性价比越越来越高高。PLC将将会有以以下几个个发展方方向：在产品规规模方面面，向两两级发展展。一方方面，大大力发展展速度更更快、性性价比更更高的小小型和超超小型PPLC。以以适应单单机及小小型自动动控制的的需要。另另一方面面，向高高速度、大

48、大容量、技技术完善善的大型型PLCC方向发发展。随随着复杂杂控制系系统的要要求越来来越高和和微处理理器与计计算机技技术的不不断发展展，人们们对PLLC的信信息处理理速度要要求也越越来越高高，要求求用户存存储器的的容量也也越来越越大。向通信网网络化发发展。PPLC网网络控制制是当前前控制系系统和PPLC技技术发展展的潮流流。PLLC与PPLC之之间的联联网通信信、PLLC与上上位计算算机的联联网通信信已得到到广泛应应用。目目前，PPLC制制造商都都在发展展自己的的专用通通信模块块和通信信软件以以增强PPLC的的联网能能力。各各PLCC制造商商之间也也在协商商制定通通用的通通信标准准，以构构成更大大的网络络系统。PPLC已已成为集集散控制制系统（DDCS）不不可缺少少的组成成部分。向模块化化、智能能化发展展。为满满足自动动化各种种控制系系统的需需要，近近年来，PPLC厂厂家先后后开发了了许多新新器件和和模块，如如智能II/O模模块、温温度控制制模