侵权投诉

基于PLC控制与无线遥控的手持操作器设计

电子设计 2018-08-31 08:30 次阅读

可编程序逻辑控制器(ProgrammableLogicController,PLC)是一种适用性强的工业用控制器,广泛应用于各类工业生产线,移动机械设备的控制等环境较恶劣的工业场合。其工作性能稳定,可扩展性强,应用简便。根据不同的模块配置,可以进行逻辑及算数运算,对数字开关量、模拟量等进行控制和采集,同时具有丰富的总线接口形式,可以利用公开的协议与不同设备构成复杂的系统。在我们所研制的工业机械手中,各关节由比例阀或开关阀构成开环液压控制回路,实现比例调速或开关动作,因此我们选用了西门子的S7-200系列PLC作为其控制器。

在一些环境复杂的应用场合,尤其是对于移动机械设备,控制系统的布线受到诸多限制,操作人员与控制系统的位置安排不方便。因此,具有高度灵活性的无线遥控操作系统的应用得到了推广。目前工业上应用的无线遥控操作系统一般采用无线电数字传输方式。一些芯片厂商如Infineon、Micrel、RFMonolithics、Melexis、CML、ATMEL等也都推出了各种适应于不同场合和要求的RF芯片[3》。

基于PLC控制与无线遥控的手持操作器设计

无线数传模块是一种集成式的专用于无线数据收发的模块,可直接通过数据总线与其它控制、采集等模块连接完成无线数据收发功能,广泛应用于工业遥控、遥测,无线抄表,自动化数据采集等场合。具有可靠性高,功耗低,协议透明使用方便等优点。传输距离可以达到几十至上百米,有些甚至可以到上千米的距离。目前很多厂商推出了工业化、系列化的产品,可以根据不同的使用场合和要求选择合适的产品。

目前一些厂家推出了专用的基于嵌入式处理器的工业用无线遥控器,其性能优异,集成度高。如HBC、JAY等,应用于混凝土泵车、装载机等场合。但由于其一般针对专用工程设备,不具有较好的通用性及可扩展性,且主要是国外厂家,价格高昂,其应用推广受到限制。

在我们研制的多关节工业机械手中,采用PLC作为其主控制器,完成对液压泵站和各关节液压阀的开关及比例控制,实现机械手的基本功能。采用无线数传模块通过无线通信方式收发数字信号,实现远程无线遥控功能,所设计的手持遥控器的输入开关量及模拟量由16位单片机采集并编码输出。

总体方案

该机械手用于巷道内进行混凝土喷浆作业,有自动和手动操作两种模式。自动模式下,PLC控制机械手各关节按程序预定的轨迹运动,调整机械手末端的方位与角度,使喷浆喷头按设定轨迹运动,且始终垂直于受喷的巷道面,完成巷道表面的喷浆作业。手动模式下,由操作员分别采用按钮和比例摇杆对开关阀和比例阀进行控制,驱动各关节运动,控制混凝土喷头的方位及角度。其中按钮控制泵站的启停及开关阀的方向切换,比例摇杆则根据操作人员的控制,形成一个±10V范围内的模拟量,比例阀根据模拟量的大小及方向,控制关节运动速度的大小及方向。

手持操作器的设计

手持操作器的功能为通过处理器的数字IO及AD功能检测按钮及摇杆上的操作输入,并将转换后的数字信号进行编码后形成控制指令,通过无线数传模块发出。

XC166系列单片机是英飞凌科技(Infineon)的16位微控制器产品,其优异的内核结构,高效的指令集,以及不断扩充更新的产品线,使其广泛应用于汽车电子、工业控制和信息技术领域。该系列单片机具有丰富的接口模式,如14通道10位AD变换器,同步/异步串行通道USART,高速同步串行通道SPICAN模块,79个IO引脚等,并可与各种设备组成通讯网络。同时,该系列单片机适应于恶劣的工业环境,工作温度可在-40~125°C。[6》针对我们所设计的手持操作器的功能,我们选择了XC166系列中的XC164CS型单片机。这样只需附加极少的外围硬件,就可以实现所需的功能,同时,使该遥控器具有工作性能稳定和易于进行功能扩展的优点。

手持操作器的功能模块主要包括AD采样功能,即采集摇杆操作产生的比例控制电压;数字IO功能,即采集按钮操作状态和进行一些功能状态显示;通讯功能,即定时地将采集到的控制指令按规定的格式编码后通过串口以无线的方式发送。

手持操作器由电池供电,XC166系列单片机及无线数传模块可以满足低功耗的要求。

数据可靠性

无线遥控操作系统必须保证数据传输的高可靠性和控制的安全性,避免发生失控和错误控制指令现象,本系统主要通过以下几方面来保证:

无线数传模块的高抗干扰能力和低误码率,高效前向纠错信道编码技术;

串行通讯协议校验,一般采用奇偶校验;

软件协议校验;通过软件编程,对发送的数据进行校验,可采用CRC校验、交互确认或多次发送对比的方式。在我们的程序中采用同一动作指令重复发送的方式,只有命令指令与确认指令完全相同,PLC才接受指令,否则忽略此指令。这样就完全避免了通信所产生的错误指令;

PLC的“软件看门狗”;在PLC程序中设置定时程序,当超时未收到无线指令时,停止机械手动作,防止由于通讯中断而使机械手失控;

通过以上四个措施,可以有效地保证无线遥控的可靠性,防止产生错误操作指令或机械手失控。

5.结论

通过试验证明,这种采用PLC和无线数传模块的遥控方式简单可行,由于PLC及数传模块都有成熟的工业化产品,可靠性高,成本低,扩展性好,因此本方案具有较高的实用价值,简化了设计过程。但手持操作器中的单片机模块尚需进一步的工业化设计,以达到更高的工业可靠性要求,并实现总线通信、自检验等更多功能。

本文作者创新点:通过设计一种新的架构体系,利用工业化的无线数传模块,将PLC控制与无线遥控结合起来,使机械手控制系统能够兼具二者的优点,降低了成本、满足了控制系统稳定性、兼容性及无线控制的要求。

收藏 人收藏
分享:

评论

相关推荐

如何使用单片机模拟PT2262软件解码的方法说明

在无线遥控领域,PT2262/2272是目前最常用的芯片之一,但由于芯片要求配对使用,在很大程度上影....
的头像 Wildesbeast 发表于 01-21 09:05 97次 阅读
如何使用单片机模拟PT2262软件解码的方法说明

可编程控制器(PLC)为何会如此的受欢迎

可编程控制器又称为PLC,是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置,其具有编程简单....
发表于 01-09 15:30 299次 阅读
可编程控制器(PLC)为何会如此的受欢迎

可编程控制器plc在污水净化系统中的应用

在现代工业生产的过程中,通常都会需要大量的开关量顺序控制以及大量的离散量的数据采集。这些信号需要按照....
发表于 12-27 15:51 427次 阅读
可编程控制器plc在污水净化系统中的应用

简析可编程控制器的工作原理

可编程逻辑控制器,其英文全称为Programmable Logic Controller,简称PLC....
发表于 12-27 15:39 338次 阅读
简析可编程控制器的工作原理

2.4G 6路开关量模块

2.4G 无线遥控模块规格书 产品型号:DL-BK24K6 RX/TX 文件版本:V1.1 使用本模块产品前,注意以下重要事项: 本...
发表于 12-21 10:58 737次 阅读
2.4G  6路开关量模块

可编程控制器的基本指令_可编程控制器的组成

可编程控制器的指令系统由基本指令和高级指令组成,有160多条,常用的基本指令见表10-19。
发表于 12-04 14:07 481次 阅读
可编程控制器的基本指令_可编程控制器的组成

变频器的多速控制硬件组成_变频器的多速控制参数的设定

对于输送机、辊道、送料平台车等转动负载,其负载转矩与转速关系不大,对于此类恒转矩负载,采用变频器调速....
发表于 11-29 14:58 156次 阅读
变频器的多速控制硬件组成_变频器的多速控制参数的设定

可编程控制器的功能_可编程控制器的技术指标

PLC中的用户存储器由用户程序存储器和数据存储器组成,该存储器的容量大,就可以编制出复杂的程序,一般....
的头像 陈翠 发表于 11-29 09:59 1049次 阅读
可编程控制器的功能_可编程控制器的技术指标

什么是可编程控制器,它的作用是什么

可编程控制器(PLC),或可编程控制器是一种工业数字计算机,它已经过了坚固和适应,以控制生产过程,如....
发表于 11-28 11:14 382次 阅读
什么是可编程控制器,它的作用是什么

PS2无线遥控手柄的使用说明书免费下载

ps2手柄兼容索尼的PlayStation2游戏机的遥控手柄。索尼的psx系列游戏主机在全球很是畅销....
发表于 11-21 11:29 144次 阅读
PS2无线遥控手柄的使用说明书免费下载

海思PLC-IOT电力线载波通讯方案介绍

8月9日,华为开发者大会盛大开幕,华为各类产品及应用精彩亮相。其中海思Hi3921电力线载波方案的展示也吸引了
的头像 物联网方案解决 发表于 11-06 11:36 1573次 阅读
海思PLC-IOT电力线载波通讯方案介绍

PS2无线遥控手柄控制器的使用说明

1,数据:控制器- 》 PlayStation游戏机。这是一个集电极开路输出,需要一个上拉电阻(10....
发表于 10-30 17:44 139次 阅读
PS2无线遥控手柄控制器的使用说明

可编程控制器与单片机的区别

本文主要介绍了可编程控制器与单片机的区别。
的头像 电子魔法师 发表于 10-25 09:09 1527次 阅读
可编程控制器与单片机的区别

PLC外围线路和控制线路的故障查找及解决

本文主要介绍了PLC外围线路和控制线路的故障查找及解决方法。
的头像 电子魔法师 发表于 10-18 11:22 1278次 阅读
PLC外围线路和控制线路的故障查找及解决

需要做一款类似翻页笔的遥控器 nRF2401 的

需要做一款类似翻页笔的遥控器 nRF2401 的 可以根据市场上的翻页笔,进行改装调整。 有偿合作,大神请联系我 ...
发表于 10-15 11:53 345次 阅读
需要做一款类似翻页笔的遥控器 nRF2401 的

海思PLC-IOT电力线载波通讯方案

8月9日,华为开发者大会盛大开幕,华为各类产品及应用精彩亮相。其中海思Hi3921电力线载波方案的展示也吸引了
的头像 物联网方案解决 发表于 10-12 23:08 2170次 阅读
海思PLC-IOT电力线载波通讯方案

机器人无线遥控发射接收电路

无线遥控对操作设备的要求较高,本节以遥控距离为1000m的三通道IC型无线遥控器为例,对无线遥控收发....
的头像 陈翠 发表于 10-08 16:47 1115次 阅读
机器人无线遥控发射接收电路

关于消防机器人的分析和介绍

这台消防机器人重达500千克。消防官兵告诉记者,别看它是个不折不扣的 “小胖子”,但它的行走高度超过....
的头像 优必选科技 发表于 09-21 10:24 774次 阅读
关于消防机器人的分析和介绍

以ARM为核心的嵌入式体感遥控器该怎么设计?

服务机器人作为多种高新技术发展成果的集成,为实现服务的目的,需要通过人性化、简便、自然的方式进行人机交互,传统的按键式遥...
发表于 08-28 06:37 440次 阅读
以ARM为核心的嵌入式体感遥控器该怎么设计?

机架式风扇托架由可编程控制器管理,该控制器将风扇运行限制在半温

配置三或六个风扇,Verotec的1U智能风扇托盘可根据温度降低或提高风扇速度。 19英寸机架式风扇....
的头像 PCB线路板打样 发表于 08-12 08:57 700次 阅读
机架式风扇托架由可编程控制器管理,该控制器将风扇运行限制在半温

DL-BK24K6无线遥控模块的数据手册免费下载

DL-BK24K6 TX/RX 无线遥控模块是我司开发的一款内含 MCU 及遥控程序, 不需要再编程....
发表于 08-12 08:00 342次 阅读
DL-BK24K6无线遥控模块的数据手册免费下载

遥控飞机的控制原理是什么

直升机主要由机体和升力(含旋翼和尾桨)、动力、传动三大系统以及机载飞行设备等组成。旋翼一般由涡轮轴发....
的头像 牵手一起梦 发表于 08-09 15:27 2821次 阅读
遥控飞机的控制原理是什么

超小型可编程控制器它指的是什么

LOGO!是SIEMENS公司生产的通用逻辑控制模块,实际上是一种自带编程器的超小型可编程序控制器(....
发表于 08-06 14:56 328次 阅读
超小型可编程控制器它指的是什么

可编程逻辑控制器是什么_可编程逻辑控制器原理

可编程逻辑控制器是种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统。它采用一种可编程的存储器,在....
发表于 07-31 11:50 996次 阅读
可编程逻辑控制器是什么_可编程逻辑控制器原理

赛灵思公司在闪存峰会上展示了可重配置存储加速解决方案

赛灵思单芯片存储解决方案将NVMe-over-Fabric、目标 RDMA 卸载和处理子系统完美集成....
的头像 赛灵思 发表于 07-29 16:37 662次 阅读
赛灵思公司在闪存峰会上展示了可重配置存储加速解决方案

可编程控制器plc的结构组成

CPU模块又叫中央处理单元或控制器,它主要由微处理器(CPU)和存储器组成。它用以运行用户程序、监控....
的头像 发烧友学院 发表于 07-26 14:33 1497次 阅读
可编程控制器plc的结构组成

plc可编程控制器品牌

西门子是全球领先的电子电气工程企业之一,总部位于柏林和慕尼黑,业务遍及全球190多个国家,在全世界拥....
的头像 发烧友学院 发表于 07-26 14:29 1350次 阅读
plc可编程控制器品牌

plc可编程控制器的工作原理

可编程控制器有两种基本的工作状态,即运行(RUN)状态与停止(STOP)状态。在运行状态,可编程序控....
的头像 发烧友学院 发表于 07-26 14:25 1756次 阅读
plc可编程控制器的工作原理

plc可编程控制器的工作阶段

输入处理也叫输入采样。在此阶段顺序读入所有输入端子的通断状态,并将读入的信息存入内存中所对应的映象寄....
的头像 发烧友学院 发表于 07-26 14:22 1016次 阅读
plc可编程控制器的工作阶段

plc可编程控制器的工作方式

plc采用“顺序扫描、不断循环”的工作方式,这个过程可分为输入采样,程序执行、输出刷新三个阶段,整个....
的头像 发烧友学院 发表于 07-26 14:19 1208次 阅读
plc可编程控制器的工作方式

新手贴:STM32无线遥控问题

请问大佬,用STM32做无线遥控接收和发送程序要一样吗? ...
发表于 07-18 13:30 599次 阅读
新手贴:STM32无线遥控问题

无线遥控开关电路原理是怎样的

日常比较常用的无线遥控开关由发射和接收两个部分组成,其无线遥控开关的原理也按照发射和接受来分析。
发表于 07-15 15:20 513次 阅读
无线遥控开关电路原理是怎样的

PLC控制伺服 如何实现暂停功能?

plc控制伺服,如何实现暂停功能,基本可以从硬件和软件的方面去实现伺服电机的暂停功能。硬件方面就是断....
的头像 工控云学堂 发表于 07-02 15:43 1558次 阅读
PLC控制伺服 如何实现暂停功能?

一个无线遥控接收器的好坏

对超再升电路的检修,可以先检查晶体管的直流电压,如不正常,检查直流偏置电路或晶体管本身。直流偏置电压....
发表于 05-23 09:08 751次 阅读
一个无线遥控接收器的好坏

无线遥控行车工作原理

现代的遥控器,主要是由集成电路板和用来生产不同讯息的按钮所组成。无线遥控技术原理就是发射机把控制的电....
的头像 发烧友学院 发表于 04-30 14:01 3483次 阅读
无线遥控行车工作原理

科普关于5G应用的无人机

无人机,其实就是无人驾驶飞行器(UAV,Unmanned Aerial Vehicle)的简称。更准....
的头像 电子发烧友网工程师 发表于 04-29 15:55 2294次 阅读
科普关于5G应用的无人机

信捷电气2018年实现营业总收入5.9亿,同比增长22.1%

PLC、人机界面、伺服系统、控制系统等产品获得稳步发展,营收分别同比增长21.78%/12.37%/....
的头像 工控头条 发表于 04-18 11:09 1616次 阅读
信捷电气2018年实现营业总收入5.9亿,同比增长22.1%

PLC控制系统梯形图的特点及结构分析

继电器电路图中的交流接触器和电磁阀等执行机构用PLC的输出继电器来控制,它们的线圈接在PLC的输出端....
的头像 工控资料窝 发表于 03-23 09:41 1827次 阅读
PLC控制系统梯形图的特点及结构分析

四路无线遥控开关的设计方案

鉴于市场上很多遥控产品质量参差不齐、性能不好,我们设计了性能稳定、价格便宜的无线遥控器。该遥控器发射....
发表于 03-19 10:51 1461次 阅读
四路无线遥控开关的设计方案

DL-BK24K6 2.4G无线遥控模块规格数据手册免费下载

DL-BK24K6 TX/RX 无线遥控模块是我司开发的一款内含MCU 及遥控程序 不需要再编程的学....
发表于 03-18 11:28 354次 阅读
DL-BK24K6 2.4G无线遥控模块规格数据手册免费下载

2.4G无线遥控,芯片内置匹配电容,12M晶振,测偏振太高,对遥控器有什么影响吗

2.4G无线遥控器,芯片内置匹配电容,12M晶振,测偏振太高,对遥控器有什么影响吗 ...
发表于 02-16 14:20 338次 阅读
2.4G无线遥控,芯片内置匹配电容,12M晶振,测偏振太高,对遥控器有什么影响吗

DL-BK24K6 TX和RX无线遥控模块规格数据手册免费下载

DL-BK24K6 TX/RX 无线遥控模块是我司开发的一款内含MCU 及遥控程序 不需要再编程的学....
发表于 01-28 08:00 476次 阅读
DL-BK24K6 TX和RX无线遥控模块规格数据手册免费下载

无线遥控多功能防盗器

无线电遥控多功能防盗器的电路如下图所示。A1为新型微波探测器,其内部控制处理芯片采用了先进的模糊检测....
的头像 电子设计 发表于 01-20 10:39 1155次 阅读
无线遥控多功能防盗器

经济而实用的无线遥控门铃

单曲无线音乐电路采用了目前市面上最为通用的BJ-15型,有些厂家的型号是:9300,都可以通用。
的头像 电子设计 发表于 01-20 09:48 1132次 阅读
经济而实用的无线遥控门铃

可编程控制器的特点

本视频主要详细介绍了可编程控制器的特点,分别是可靠性高,抗干扰能力强、硬件配套齐全,功能完善,适用性....
的头像 发烧友学院 发表于 12-16 09:55 3990次 阅读
可编程控制器的特点

全套成熟无线遥控汽车防盗器设计资料合集免费下载

本文档的主要内容详细介绍的是全套成熟无线遥控汽车防盗器设计资料合集免费下载主要内容包括了:C语言程序....
发表于 12-13 16:05 619次 阅读
全套成熟无线遥控汽车防盗器设计资料合集免费下载

学PLC编程 这些指令都了解吗

怎么样快速入门学PLC?PLC编程都需要学习哪些知识?有什么重点需要学习的吗?
的头像 工控资料窝 发表于 12-05 16:10 1719次 阅读
学PLC编程 这些指令都了解吗

DGUS II与欧姆龙PLC连接详细说明

        PLC本质上是一种专用于工业控制的计算机,使用可编程存储器储存指令,并通过模拟或数字I/O组件
的头像 DGUS II 发表于 11-22 16:41 3388次 阅读
DGUS II与欧姆龙PLC连接详细说明

315MHZ遥控电路简易无线遥控发射接收设计的详细资料免费下载

OOK 调制尽管性能较差,然而其电路简单容易实现,工作稳定,因此得到了广泛的应用,在汽车、摩托车报警....
发表于 11-21 08:00 900次 阅读
315MHZ遥控电路简易无线遥控发射接收设计的详细资料免费下载

plc是什么

PLC即可编程控制器,(ProgrammablelogicController),是指以计算机技术为....
的头像 发烧友学院 发表于 11-18 10:22 20202次 阅读
plc是什么

S7-200可编程控制器的系统手册详细资料免费下载

 S7--200的用户程序中包括了位逻辑、计数器、定时器、复杂数学运算以及与其它智能模块通讯等指令内....
发表于 11-16 08:00 1284次 阅读
S7-200可编程控制器的系统手册详细资料免费下载

无线遥控门铃的工作原理及制作

在学校的电子科技兴趣小组活动和义务家电维修活动中,我们接触到大量损坏的遥控门铃,发现几乎都是门铃接收....
的头像 39度创意研究所 发表于 09-26 09:06 10365次 阅读
无线遥控门铃的工作原理及制作

袖珍多用途无线遥控门铃的制作及原理

该遥控门铃由发射器和接收器组成。
的头像 39度创意研究所 发表于 09-26 09:06 2250次 阅读
袖珍多用途无线遥控门铃的制作及原理

可数码显示多路无线遥控电路的工作原理

本文介绍的多路无线遥控电路采用专用解码集成电路,使整个接收处理电路大为简化,它广泛应用在需要多路防范....
的头像 39度创意研究所 发表于 09-26 09:06 1952次 阅读
可数码显示多路无线遥控电路的工作原理

89C2051单片机无线遥控电铃的工作原理

如电路图所示。AC220V市电经降压、整流、滤波后,得到12V直流电压,再经稳压得到Sv直流电压,分....
的头像 39度创意研究所 发表于 09-25 14:07 2635次 阅读
89C2051单片机无线遥控电铃的工作原理

请问怎么做一个跑马灯有十种模式,第十种模式有三种音乐,可加速减速和无线遥控?

[table] [tr][td] 我现在想做一个跑马灯,这个跑马灯有十种模式,第十种模式要求有三种音乐。,还得有数码管显示第几种模式。可...
发表于 07-19 04:49 795次 阅读
请问怎么做一个跑马灯有十种模式,第十种模式有三种音乐,可加速减速和无线遥控?

如何通过硬件电路设计实现无线遥控

想自制一个多通道的无线遥控装置,实现对电机的正反转控制,不想通过单片机编程实现,仅仅想通过硬件实现请问可信吗?可行的话能...
发表于 01-10 09:39 1063次 阅读
如何通过硬件电路设计实现无线遥控

labview与PLC控制的问题

利用labview做了个PLC控制程序,PLC控制程序是做为子程序被动态加载到子面板的,问题是,我光打开PLC这个子程序来进行控...
发表于 07-17 22:16 2788次 阅读
labview与PLC控制的问题