第5章 工业机器人PLC控制.ppt

机械职业教育教学指导委员会推荐教材全国高等职业教育“十二五”规划教材全国工业机器人技能培养系列精品教材;第5章 工业机器人PLC控制;5.1.1 可编程逻辑控制器（PLC)的定义 1．PLC定义 可编程逻辑控制器简称PLC（英文全称：Programmable Logic Controller）。1987年国际电工委员会（IEC）颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义：“PLC是一种数字运算操作的电子的电子系统，专门在工业环境下应用而设计。它采用可以编制程序的存储器，用来在执行存储逻辑运算和顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字或模拟的输入(I)和输出(O)接口，控制各种类型的机械设备或生产过程。” ;该定义强调了可编程控制器是“数字运算操作的电子系统”，是一种计算机。它是“专为工业环境下应用而设计”的工业计算机，是一种用程序改变控制功能的设备，该种设备采用“面向用户的指令”，因此编程方便，可完成逻辑运算、顺序控制、定时计数和数学运算操作，还具有数字量与模拟量的输入输出能力。 可编程控制器是应用面广、功能强大、使用方便的通用工业控制设备，已经成为当代工业自动化的主要支柱之一。;2．PLC的应用范围。 PLC的应用范围极其广阔，经过30多年的发展，目前PLC已经广泛应用于冶金、石油、化工、建材、电力、矿山、机械制造、汽车、交通运输、轻纺、环保等各行各业。几乎可以说，凡是有控制系统存在的地方就有PLC。 概括起来，PLC的应用主要有以下5个方面。;（1）开关量控制 这是PLC最基本的应用领域，可用PLC取代传统的继电器控制系统，实现逻辑控制和顺序控制。在单机控制、多机群控和自动生产线控制方面都有很多成功的应用实例。如机床电气控制、起重机、皮带运输机和包装机械的控制、注塑机的控制、电梯的控制、饮料灌装生产线、家用电器（电视机、冰箱、洗衣机等）自动装配线的控制、汽车、化工、造纸、轧钢自动生产线的控制等。;（2）模拟量控制 目前，很多PLC都具有模拟量处理功能，通过模拟量I/O模块可对温度、压力、速度、流量等连续变化的模拟量进行控制，而且编程和使用都很方便。大、中型的PLC还具有PID闭环控制功能，运用PID子程序或使用专用的智能PID模块，可以实现对模拟量的闭环过程控制。随着PLC规模的扩大，控制的回路已从几个增加到几十个甚至上百个，可以组成较复杂的闭环控制系统。PLC的模拟量控制功能己广泛应用于工业生产各个行业，例如自动焊机控制、锅炉运行控制等都是典型的闭环过程控制的应用场合。;（3）运动控制 运动控制是指PLC对直线运动或圆周运动的控制，也称为位置控制。早期PLC通过开关量I/O模块与位置传感器和执行机构的连接来实现这一功能，现在一般都使用专用的运动控制模块来完成。目前，PLC的运动控制功能广泛应用在金属切削机床、电梯、机器人等各种机械设备上，典型的如PLC和计算机数控装置(CNC)组合成一体，构成先进的数控机床。;（4）数据处理 现代PLC都具有不同程度的数据处理功能，能够完成数学运算（函数运算、矩阵运算、逻辑运算）、数据的移位、比较、传递、数值的转换和查表等操作，对数捃进行采集、分析和处理。数据处理通常用在大、中型控制系统中，如柔性制造系统、机器人的控制系统等。 ; （5）通信联网 通信联网是指PLC与PLC之间、PLC与上位计算机或其他智能设备间的通信，利用PLC和计算机的RS-232或RS-422接口、PLC的专用通信模块，用双绞线和同轴电缆或光缆将它们联成网络，可实现相互间的信息交换，构成“集中管理、分散控制” 的多级分布式控制系统，建立工厂的自动化网络。;5.1.2 PLC的特点 1．可靠性高，抗干扰能力强 现代PLC采用了集成度很高的微电子器件，大量的开关动作由无触点的半导体电路来完成，其可靠程度是使用机械触点的继电器所无法比拟的。为了保证PLC能在恶劣的工业环境下可靠工作，在其设计和制造过程中采取了一系列硬件和软件方面的抗干扰措施。;在硬件方面采取的主要措施有： （1）隔离 PLC的输入、输出接口电路一般都采用光电耦合器来传递信号，这种光电隔离措施使外部电路与PLC内部之间完全避免了联，有效的抑制了系部干扰源对PLC的影响，还可防止外部强电窜入内部CPU。 （2）滤波 在PLC电路电源和输入、输出(I/O)电路中设置多种滤波电路，可有效抑制高频干扰信号。 ; （3）在PLC内部对CPU供电电源采取屏蔽、稳压、保护等措施，防止干扰信号通过供电电源进入PLC内部，另外各个输入／输出(I/O)接口电路的电源彼此独立，以避免电源之间的互相干扰。 （4）内部设置连锁、环境检测与诊断等电路，一旦发生故障，立即报警。 （5）外部采用密封、防尘、抗振的外壳