可编程控制器的不同应用外文翻译资料

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本科生毕业论文(设计)

可编程控制器的不同应用

摘要：早期编程逻辑控制（PLC）被设计用来替换逻辑系统。这些PLC是在“梯形逻辑”中编程的，非常类似于继电器逻辑的原理图。可编程逻辑控制具有防尘、防热、防冷等功能。PLC还具有安排输入输出的能力。与微控制器相比，它具有低成本，因为在不同应用中使用PLC仅需要为每个应用改变软件，但是在使用微控制器的情况下，硬件组件本身必须用不同的应用来改变。

本文解释了编程逻辑控制的两个重要作用以及解救人类生命的工程解决方案，一个应用是用于有毒化学物质喷洒的机器人，另一个应用是用于清洗摩天大楼表面玻璃的机器人。这些移动机器人使用PLC作为其运动和液体流速的受控工具。

关键词：PLC特点-PLCs的应用-移动机器人。

1.介绍

PLC是一种基于微处理器的特殊控制器。它包括一个可编程存储器，用于存储指令和实现逻辑，排序，定时，计数和算数等功能，如图一所示。为了控制机器和过程，PLC设计为由工程师操作，即使是对计算机和计算语言只有有限的认识[1]。它具有很大的优势，可以在PLC梯形图构建或工作后更改它，这样就可以在每次擦除后使用相同的PLC单元来控制不同的系统。

图1：可编程逻辑控制器

DOI : 10.5121/ijcseit.2014.4103

PLC可以被视为工业用的特殊计算机。它不受振动，温度，湿度和噪音的影响，这意味着它是一个开放区域控制器。它可以通过使用主要涉及逻辑和开关操作的简单编程语言轻松编程。PLC包含用于单输入/或输出或多输入/输出模块化系统的硬件和软件系统。PLC还用于模拟或数字控制器系统

1. 编程逻辑控制结构

PLC的结构由两个系统组成，即硬件和软件系统。

2.1.PLC硬件

通常PLC系统具有处理器单元，存储器，电源单元，输入/输出接口部分，通常接口和编程设备的基本功能组件，如[6]中所述。图2显示了PLC硬件组件的基本配置。此外，每个组件的主要任务可以描述性地如下面的[6]所示；

图2：PLC系统

1.存储程序以解释输入信号并在此输入和输出决策之间进行通信，已执行在中央处理单元（CPU）中完成的控制动作。

2.电源将AC电压转化为处理器和输入和输出接口模块中的电路所需的DC电压。

3.程序通过编程设备进入处理器的存储器，然后传送到PLC的存储器单元。

4.程序存储在存储器单元中，用于由微处理器执行的控制动作，数据存储在输入端用于编程在输出端用于输出。

5.输入和输出部分是处理器从外部设备接受信息并将信息传递给外部设备的地方。

6.最后，通信接口用于通过通信网络从其他远程PLC接受和发送数据

1. 编程PLC

[3]中的编程设备可以是手持设备，台式控制台或计算机。程序设计在编程设备上，然后传送到PLC的存储单元。

1. 手持编程设备通常包含足够的内存以允许设备保留程序。
2. 桌面控制台可能具有带有全键盘和屏幕显示的可视显示单元。

III.个人计算机被广泛配置为程序开发工作站。

4.PLC软件准备

如[5]中的解释，PLC程序作为重复过程的一部分执行，称为扫描。PLC扫描从CPU读取输入状态开始。然后使用输入的状态执行应用程序。最后，当程序完成时，CPU执行内部诊断和通信任务。扫描周期通过更新输出结束，然后重新开始。扫描周期时间取决于程序的大小，输入/输出的数量以及所需的通信量。此外，控制程序由称为指令的东西构成。指令是很少的计算机代码，使输入和输出完成编程想要得到结果的需要。有许多类型的PLC程序，如功能图快（FBD），语句表（STL）和梯形逻辑图（LAD）。LAD是最著名的PLC编程语言。梯形逻辑图使用线图格式中使用的元素等组件来描述硬联线控制。LAD的左垂直线表示电源导体。输出元素表示电路的返回路径。

5.PLC的应用领域

PLC代表这种通用控制器。它可以如[1]中所示用于不同的应用程序，并通过安装在其内存中的程序，为用户提供更改，扩展和优化控制过程的简单方法。原始PLC的任务涉及根据指定程序互连输入信号，如果“真”则切换相应的输出。[2]中解释的布尔代数形成了这个操作的数学基础。它精确地识别出一个变量“0”和“1”的定义状态，因此输出只能假设这两个状态。定时器和计数器功能，存储器设置和重置，数学计算操作都代表功能，几乎可以由任何PLC执行。编程逻辑控制使用如[4]所述的工业领域，如自动机器，汽车和机器人。

这里讨论的PLC的应用是有毒化学物质喷涂机器人，另一个是玻璃清洗机器人。PLC用于控制机器人的运动，以及机器人中使用的不同液体的流量（数量和时间）。

1. 有毒化学物质喷涂机器人

该机器人通过在农业领域喷洒可能有毒的化学物质，为人类健康危害提供了解决方案。这是一个带有四个轮子的机器人，可以承受农田或者任何其他地方的因素。机器人由四个系统组成，如图3所示

图3：喷涂机器人

第一个是负责后轮驱动，称为驱动系统，就像汽车中的驱动器，它形成齿轮系统，齿轮电机和轴。第二个是使用它的转向系统。泵送系统用于将化学液体从罐泵送到喷射位置。它由罐，泵，臂机构和喷涂过程中使用的喷嘴组成。第四个是由PLC代表的控制系统，用于制作用户名令机器人完成所需任务的程序。已使用的PLC单元是DVP14SS11R2 Delta型。具有8个输入/输出。打开/关闭按钮时，机器人的驱动电机开始工作，机器人开始以直线向前运动3秒钟内以45度角向右转向。在这个位置机器人停止移动并开始喷射液体5秒钟。完成此过程后，机器人的车轮在3秒钟内以45度角回到原点方向。机器人向左重复该过程。完成此过程后，机器人的车轮在三秒钟内45度角回到原点方向，因此机器人开始以直线再次向前移动三秒钟。很明显，完整的循环需要25秒，如图4所示。

图4：喷雾机器人的定时循环图

重复上述所有步骤，直到农业领域的终点。图5显示了PLC单元的梯形图，它代表了运动机器人的步骤。

图5：喷涂机器人的PLC梯形图

1. 摩天大楼的玻璃洗涤机器人

这个机器人用于清洗任何建筑物的外部玻璃窗。机器人由两辆车组成，如图6所示，第一辆车用于水平运动，第二辆车用于垂直运动。垂直电动车由四个电机组成：电刷电机，水泵电机，肥皂电机和干燥机电机。前三个电机同时工作，第四个电机相对于它们三个有延迟时间。水平运动的汽车由两个电动机组成，一个电动机用于水平方向运动，另一个用于承载在垂直方向上移动的汽车。水平车在向前方向上在建筑物的顶部边缘移动并且还承载垂直车，该垂直车负责洗涤过程以使其从上到下移动以清洁建筑物的窗户。

图6：洗涤玻璃机器人

机器人通过使用带有9个输入/输出的PLC单元类型GE-Fanuc从建筑物的屋顶开始运动。当PLC单元的开关打开然后垂直车辆从建筑物顶部开始时，机器人开始运动。刷子，水泵和干燥器的马达开始工作。此外，负责将该车从上到下移动的电动机开始工作。垂直运动的持续时间（从上到下）需要28秒。垂直运动后跟5秒钟（从下到上）。为了开始第二个循环，水平车水平移动5秒钟，因此很明显整个循环需要38秒钟。重复上述所有步骤，直到建筑物的窗户完成。摩天大楼的玻璃清洗机器人已经在2x1.5米的玻璃窗上进行了测试。完成清洁过程需要4.5分钟的8个循环。图7显示了玻璃晶须机器人运动的梯形图。

图7：玻璃晶须机器人的梯形图

1. 结论

本文讨论了可编程逻辑控制器的概念及应用。PLC应用程序通常是高度定制的系统，因此与特定定制控制器设计的成本相比，封装PLC的成本较低。用于这两种应用中使用的PLC单元的梯形图编程方法已经引入了两种应用PLC作为该控制系统的新应用，在喷涂机器人和玻璃清洗机器人中取得了良好的效果。PLC最容易和安全的控制系统，适用于机器人等工业应用。

9.参考文献

[1]Sanjeev Gupta and S C Sharma “Selection and Application of advance control System: PLC, DCS and PC Based System” Journal of Scientific and Industrial research, April 2005, Vol.64, pp.249-225.

[2]Sadegh Vosough and Amir Vosough “PLC and its Applications” International Journal of Multidisciplinary Sciences and Engineering, November 2011, Vol.2, No.8.

[3]w. Bolton “ Programmable Logic Controllers” ELSEVIER, Fourth Edition, 2006.

[4]Hug Jack “Automating Manufacturing Systems with PLCs” April 2005, version4.7.

[5]Gordon Macomb “the Robot Builderrsquo;s Bonanza” McGraw-Hill professional publishing, Third Edition, 2006.

[6]Jorge Angeles “ Fundamentals of Robotic Mechanical Systems : Theory, Methods, and Algorithms” Springer,Third Edition, 2007.

[7]L.A.Bryan and E.A.Bryan “Programmable Controller: Theory and Implementation” An Industrial Text Company Publication, USA, Second edition, 1997.

[8]Prudential PLC–Contact Jackson National Life Insurance Company. Retrieved 18April,2011.

[9]Liptak B G “ Instrumentation Engineerrsquo;s HandBook: Process Controll” Chilton Book Company I Radnor, PennSylvania, 1999.

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