摘 要：美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）研制成功世界上第一臺(tái)可編程控制器（Programmable logic Controller ，PLC）。并在GM公司的生產(chǎn)線上首次應(yīng)用成功。到現(xiàn)在，可編程控制器的技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，廣泛的應(yīng)用在機(jī)械制造，冶金，化工，輕工，電力，建筑，交通的等各行各業(yè)，在單機(jī)或多機(jī)控制，生產(chǎn)自動(dòng)線控制以及對傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的技術(shù)改造等方面。PLC的編程語言簡單，大多數(shù)人使用梯形圖。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，安裝，調(diào)試方便，尤其是它的可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)使用了大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器。

關(guān)鍵詞：PLC；機(jī)械；控制系統(tǒng)；

文章編號(hào)：1674-3520（2015）-12-00-01

一、可編程控制器

國際電工委員會(huì)（IBC）在1985年的標(biāo)準(zhǔn)草案第3稿中，對PLC作了如下定義：可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字式，模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。

（一）可編程控制器的工作原理。PLC的工作一般分為三個(gè)主要階段：輸入采樣階段、程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段。

（二）可編程控制器的性能。1、編程方法簡單易學(xué)。2、功能強(qiáng)，性能價(jià)格比高：與功能相同的繼電器相比，具有很高的性能價(jià)格比。3、硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強(qiáng)。4、可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。5、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少。

二、PLC應(yīng)用中需要注意的問題

當(dāng)生產(chǎn)環(huán)境過于惡劣，電磁干擾特別強(qiáng)烈，或安裝使用不當(dāng)，就可能造成程序錯(cuò)誤或運(yùn)算錯(cuò)誤，從而產(chǎn)生誤輸入并引起誤輸出，這將會(huì)造成設(shè)備的失控和誤動(dòng)作，從而不能保證PLC的正常運(yùn)行，要提高PLC控制系統(tǒng)可靠性。因此在使用中應(yīng)注意以下問題：

（一）工作環(huán)境。1、溫度。PLC要求環(huán)境溫度在0～55℃。2、濕度。空氣的相對濕度應(yīng)小于85%（無凝露）。3、震動(dòng)。應(yīng)使PLC遠(yuǎn)離強(qiáng)烈的震動(dòng)源，防止振動(dòng)頻率為10～55Hz的頻繁或連續(xù)振動(dòng)4、空氣。對于空氣中有較多粉塵或腐蝕性氣體的環(huán)境，可將PLC安裝在封閉性較好的控制室或控制柜中。5、電源。一般PLC都有直流24V輸出提供給輸入端，當(dāng)輸入端使用外接直流電源時(shí)，應(yīng)選用直流穩(wěn)壓電源。因?yàn)槠胀ǖ恼鳛V波電源，由于紋波的影響，容易使PLC接收到錯(cuò)誤信息。

（二）主要抗干擾措施。1、電源的合理處理，抑制電網(wǎng)引入的干擾。2、安裝與布線。將PLC的IO線和大功率線分開走線，如必須在同一線槽內(nèi)，分開捆扎交流線、直流線，分槽走線最好。3、I/O端的接線。輸入接線：輸入接線一般不要太長。4、正確選擇接地點(diǎn)，完善接地系統(tǒng)，可以避免偶然發(fā)生的電壓沖擊危害。

三、機(jī)械手控制系統(tǒng)的PLC選擇及其供電保護(hù)

（一）控制系統(tǒng)的供電。PLC是專門為工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境設(shè)計(jì)的控制裝置，一般不需要采取什么特殊措施，就可以直接在工業(yè)環(huán)境中使用。1、供電系統(tǒng)的保護(hù)措施?？删幊炭刂破魇褂檬须姡娋W(wǎng)的沖擊、頻率的波動(dòng)將直接影響到實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的精度和可靠性。有時(shí)電網(wǎng)的沖擊也將給整個(gè)系統(tǒng)帶來毀滅性的破壞。所以在整個(gè)系統(tǒng)供電電源設(shè)計(jì)中不考慮加晶體管開關(guān)電源，只考慮PLC電源模板對外加電源的要求。2、供電系統(tǒng)的安全設(shè)計(jì)。該供電系統(tǒng)總電源來自三相交流電源，經(jīng)過系統(tǒng)供電總開關(guān)送入系統(tǒng)。PLC組成的控制系統(tǒng)都是以交流220V為基本工作電源，所以由三相交流電源引出的相電壓并通過電源開關(guān)為PLC系統(tǒng)供電，電源開關(guān)選擇二相刀閘開關(guān)。3、S7-200的接線。在設(shè)計(jì)S7-200的接線時(shí)，交流電源系統(tǒng)外部電路，用單刀開關(guān)與PLC將電源與PLC隔開，用過流保護(hù)設(shè)備保護(hù)CPU電源和I/O電路，也可以為輸出點(diǎn)分組或分點(diǎn)設(shè)置。4、S7-200的接地。在實(shí)際控制系統(tǒng)中，接地是抑制干擾、使系統(tǒng)可靠工作的主要方法。將S7-200及其相關(guān)設(shè)備的所有地線端子集中到一起后，在最近的接地點(diǎn)用1.5mm的導(dǎo)線一點(diǎn)接地。

（二）PLC的選擇。1、CPU型號(hào)的選擇。由于I/O點(diǎn)數(shù)不多，所以本系統(tǒng)選用西門子公司的SIMATIC S7-200 系列PLC ，采用一臺(tái)CPU 226實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制[13]。2、I/O模塊的選型。PLC數(shù)字量的輸出采用輸出繼電器來接通和斷開。

（三）輸入和輸出元件地址。PLC的輸入點(diǎn)數(shù)，包括方式選擇開關(guān)、點(diǎn)動(dòng)按鈕、啟動(dòng)按鈕、限位開關(guān)一共17點(diǎn)；輸出點(diǎn)包括旋轉(zhuǎn)電機(jī)接觸器電磁閥的線圈，共9點(diǎn)。

（四）PLC的外部接線。兩端并聯(lián)RC電路，電容選0.1μF，電阻選100～120Ω，也可用壓敏電阻來限制尖峰電壓。

四、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

（一）需求分析。在工業(yè)生產(chǎn)和其它領(lǐng)域內(nèi) ，人們經(jīng)常受到高溫、腐蝕及有毒氣體等因素的危害 ，增加了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度 ，甚至于危及生命。自從機(jī)械手問世以來 ，相應(yīng)的各種難題迎刃而解。機(jī)械手一般由耐高溫 ，抗腐蝕的材料制成 ，以適應(yīng)現(xiàn)場惡劣的環(huán)境 ，大大降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度 ，提高了工作效率。

PLC是80年代發(fā)展起來的一種新型的電器控制裝置，它將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)融為一體，目前正以功能強(qiáng)、體積小、成本低、編程簡單、修改方便等顯著優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制中。因此采用可編程控制器（PLC）的控制系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)已是必然的趨勢。

（二）控制系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)。a）硬件的可靠性高。在硬件設(shè)計(jì)方面，首先是選用優(yōu)質(zhì)器件，再就是采用合理的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使它容易抗振動(dòng)沖擊，對印制電路板的設(shè)計(jì)、加工及焊接都采用了極為嚴(yán)格的工藝措施，而且在電路、結(jié)構(gòu)及工藝上采取了一些獨(dú)特的方式。b）編程簡單，使用方便。PLC采用面向控制過程、面向問題的“自然語言”編程，容易掌握。c）接線簡單，通用性好。d）可連接為控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 。e）易于安裝，便于維護(hù)

五、結(jié)論

應(yīng)用可編程序控制器的最大的一個(gè)好處在于它是通過編輯程序來完成控制要求的，輯不同的控制程序。在系統(tǒng)接線不變更的情況下，只需要適當(dāng)改變控制程序，就能滿足新的要求。而且系統(tǒng)的動(dòng)作嚴(yán)格按照程序執(zhí)行，減少了誤動(dòng)作。在人力、物力、財(cái)力上都得到了節(jié)余。

因此，在機(jī)械手自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，采用技術(shù)先進(jìn)，可靠性非常高的可編程控制器，這使得機(jī)械設(shè)備更靈活有效，動(dòng)作準(zhǔn)確，易于維護(hù)，勞動(dòng)生產(chǎn)率大大提高，各種操作方式的自由切換，滿足了各種生產(chǎn)需求。