PLC及其在机器人和自动化领域的应用综述外文翻译资料

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本科生毕业论文(设计)

PLC及其在机器人和自动化领域的应用综述

摘要：在传统的工业控制系统中，整个系统的运行都是通过硬件直接互相连接在一起的。但主要控制在人的手中，这带来了许多缺点，比如：需要更多的有线连接，就可能导致大量的机械故障并带来故障排除的困难。针对这些缺点，提出了基于PLC的自动化控制系统，本文重点介绍了利用软硬件单元对各种过程控制系统进行控制。

关键词：控制系统，PLC，机器人，应用

1.绪论

从本质上讲，可编程逻辑控制器由计算机硬件组成，计算机硬件被编程来模拟可能包含在继电器、定时器、计数器和其他硬连线组件中的单个逻辑和序列元素的操作。

PLC是在1969年左右推出的，主要是根据通用汽车公司的要求编写。传统上，汽车工业是机电继电器的大买家和用户，用于控制传输线、机械化生产线和其他自动化系统。为了降低每年购买新继电器的成本，通用汽车在1968年为可编程逻辑控制器制定了规格。要求包括:

1.设备必须可编程和可再编程。

2.它必须设计成在工业环境中运行。

3.它必须接受来自标准按钮和限位开关的120伏交流信号。

4.它的输出必须设计成开关和连续操作负载，如2-A额定值的电动机和继电器。

可编程逻辑控制器(PLC)是一种用于工业中各种机电过程自动化的数字计算机。这些控制器是专为在恶劣环境中生存而设计的，并且具有防热、防冷、防尘、防潮等功能。

程序写在计算机上，通过电缆下载到PLC上。这些加载的程序存储在PLC的非易失性存储器中。在继电器控制面板向PLC过渡的过程中，将硬线继电器逻辑交换给用户输入的程序。创建了一种称为梯形逻辑的可视化编程语言来对PLC进行编程。

2.阐述

2.1.PLC的硬件

输出、电源单元、编程装置。下面是PLC的系统概述图。

图1.PLC系统概述图

1. 处理器是可编程控制器的中央处理器。它通过对PLC输入进行操作来确定适当的输出信号，从而执行前几节所述的各种逻辑和顺序功能。
2. 输出操作。可编程逻辑控制器的存储器的制定方法与计算机相同，其存储容量可从1k到48k以上。115v交流电源是专门用来驱动PLC的，即使被调节的工业过程的组件可能比控制器本身具有更高的电压和功率额定值。
3. I/O截面输入来自传感器，传感器将物理的菲诺曼纳转换成电信号。传感器的典型例子有:

接近开关使用电感、电容或光逻辑地探测物体。

开关的机械装置会开启或关闭逻辑信号的电触点。

电位计利用电阻连续测量角度位置。

LVDT(线性可变差动变压器)使用磁力联轴器连续测量线性位移。

1. O/P部分——PLC的输出通常是继电器，但也可以是固态电子产品，如用于直流输出的晶体管或用于交流输出的双向晶闸管。连续输出要求特殊的输出卡与数字到模拟转换器，或可以使用另一个模块的PLC模拟o/p。
2. I/O端口基于精简指令集计算机(RISC)。
3. 电源-某些PLC有一个独立的电源。但是，大多数PLC程序首先被送入编程设备，然后被传送到PLC的存储器。
4. 系统总线——总线是数字信号在PLC内部流动的路径。四个系统总线有：

数据总线被CPU用来在不同元素之间传输数据。

控制总线传输与内部控制的动作相关的信号。

地址总线发送地址的地址来访问数据。

系统总线帮助I/O端口和I/O单元相互通信。

2.2.PLC编程

随着plc的发展和扩展，编程语言也随之发展起来。编程语言允许用户使用已建立的语法将控制程序输入PLC。今天的高级语言有新的、更多功能的指令，这些指令可以启动控制程序的动作。这些新的指令为指令本身执行的单个操作提供了更多的计算能力。例如，plc现在可以将数据块从一个内存位置传输到另一个内存位置，同时对另一个块执行逻辑或算术操作。由于这些新的扩展指令，控制程序现在可以更容易地处理数据。除了新的编程指令，强大的I/O模块的开发也改变了现有的指令。这些更改包括通过寻址模块位置向模块发送数据和从模块获取数据的能力。例如，plc现在可以读写模拟模块中的数据。plc中使用的三种编程语言是:

梯形

布尔

嫁接

该可编程控制器是为了便于编程使用现有的继电器梯形符号和表达式来表示控制机器或过程所需的程序逻辑。由此产生的编程语言，使用这些原始的基本继电器梯形符号，被命名为梯形语言。

梯形逻辑是当今工业自动化中应用最广泛的编程语言。它的易用性、可追溯性和物理组件的可视化表示使其成为许多工程师喜欢的编程方法。

今天的梯形逻辑程序设计已经发展到不仅包括简单的接触和线圈，但同样的基本原则是正确的。一个横档中每个输入元素的真或假状态，以及它是如何连接的，将决定输出的状态。因此，让我们看看当前plc中可用的一些指令。为此，我们将使用CLICK PLC，因为它有一个简单、易于使用的指令集。下表包含CLICK编程软件中所有可用的梯形逻辑元素及其功能描述。

图2.遗传算法流程图

3．PLC应用程序

3.1.有毒化学物质喷洒机器人

该机器人解决了在农业领域喷洒潜在有毒化学品对人体健康造成的危害。这是一个有四个轮子的移动机器人，可以承受农田或任何其他地方的因素。

图3.喷洒机器人

3.2.摩天大楼的玻璃清洗机器人

这个机器人用于清洗任何建筑物的外玻璃窗。该机器人由两辆车组成，第一辆车用于水平运动，第二辆车用于垂直运动。立式运动车由四个电机组成，分别是:电刷电机、电机、水泵电机、肥皂电机和烘干机电机。前三台电机同时工作，后三台电机延时。卧式汽车由两个电机组成，一个电机用于水平方向的运动，另一个电机用于承载在垂直方向上运动的汽车。卧式小车在建筑顶部边缘向前移动，同时也带动负责清洗过程的立式小车上下移动，清洁建筑窗户。

图4.玻璃清洗机器人

3.3.基于plc的感应电动机监控系统

它通过模拟和数字输入和输出来控制异步电动机的变负载恒速运行。同时，PLC根据控制程序对输入进行连续监控，激活输出。这种PLC系统是模块化的，由特定的硬件模块（模块）组成，直接插入。进入专用总线：中央处理器单元（CPU）、电源单元、输入输出模块I/O和程序终端。这种模块化方法的优点是，初始配置可以扩展到其他应用程序，如计算机链接。

图5.感应电机控制

3.4.PLC在玻璃工业中的应用

在玻璃生产中，利用总线技术构建了具有分布式控制系统的PLC控制模式。该控制系统主要进行模拟控制和数据记录;PLC还可用于数字质量控制和位置控制。

1. 总结

可编程控制器提供的软接线优势是巨大的。事实上，它是plc最重要的特性之一。软接线使控制系统的改变容易和便宜。如果它想要PLC系统中的一个设备有不同的表现或控制不同的过程元素，所有要做的就是改变控制程序。在传统系统中，进行这种类型的更改需要物理地更改设备之间的连接，这是一项昂贵且耗时的工作。在未来，PLC肯定会在所有其他控制方法上占据主导地位。

1. 参考文献

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