发烧友10周年庆典,全网超值优惠来袭!千元现金券,下单抽奖赶紧参与》》

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

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 06:37 265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 08:57 159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 08:00 123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 15:27 960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 96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 11:50 204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 16:37 263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 14:33 410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 14:29 435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 14:25 460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 14:22 334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 14:19 320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 13:30 503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 15:20 177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 15:43 793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 09:08 305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 1324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 1316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 11:09 891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 1298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 10:51 728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 11:28 227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 14:20 256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 08:00 336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 10:39 703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 09:48 672次 阅读
经济而实用的无线遥控门铃

基于三菱F1-60MR控制器的球面轴承外滚道超精机设计

以往深沟球面内外套精磨床是采用继电器进行控制的,控制部分体积庞大,响应时间长,且可靠性不高,经常出现....
的头像 电子设计 发表于 12-29 09:33 509次 阅读
基于三菱F1-60MR控制器的球面轴承外滚道超精机设计

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 2578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 16:05 452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 1323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 2377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 08:00 745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 9104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 08:00 628次 阅读
S7-200可编程控制器的系统手册详细资料免费下载

一文了解PLC的工业控制系统

PLC问世以来,尽管时间不长,但发展迅速。为了使其生产和发展标准化,美国电气制造商协会NEMA(Na....
的头像 电子设计 发表于 11-12 16:48 1346次 阅读
一文了解PLC的工业控制系统

一文了解现代工业控制的发展

控制系统的第一代产生于1930年到1940年,主要代表是以基地式仪表为代表的机械控制技术。第二代产生....
的头像 电子设计 发表于 11-12 11:33 969次 阅读
一文了解现代工业控制的发展

关于红绿灯当中使用PLC的控制方法

随着社会的发展和进步。上路的车辆越来越多。而道路建设却往往跟不上城市发展的速度。因此城市交通的问题日....
的头像 电子设计 发表于 11-12 11:05 2353次 阅读
关于红绿灯当中使用PLC的控制方法

分析PLC在使用中存在的问题

多年来,可编程控制器(以下简称PLC)从其产生到现在,实现了接线逻辑到存储逻辑的飞跃;其功能从弱到强....
的头像 电子设计 发表于 10-08 09:21 1537次 阅读
分析PLC在使用中存在的问题

由可编程控制器、人机界面与伺服控制器改造的卷烟系统

选用富士UG220H-LC4,5.7寸STN单色八级灰度,可以与26个厂家的PLC直接通讯(正是由于....
的头像 电子设计 发表于 10-02 06:29 1067次 阅读
由可编程控制器、人机界面与伺服控制器改造的卷烟系统

VxWorks技术下对MB系列智能可编程控制器设计分析

可编程控制器在PLC长期的使用过程中也逐渐暴露出了诸如开出回路简单;通信扩展能力差;梯形图语言编程烦....
的头像 电子设计 发表于 09-30 09:06 2147次 阅读
VxWorks技术下对MB系列智能可编程控制器设计分析

实用PLC对恒压供水系统进行运用

随着控制技术的发展与完善,变频器及PLC在各个行业的应用愈来愈广,PLC与变频器的可靠性与灵活性得到....
的头像 电子设计 发表于 09-27 10:43 1037次 阅读
实用PLC对恒压供水系统进行运用

分析机械电子式软起动装置的控制系统 并进行实践操作设计

控制系统在结构上为主从式二级控制,其中计算机为主,PLC为从。在完成控制系统的软件设计后,计算机通过....
的头像 电子设计 发表于 09-26 10:17 1405次 阅读
分析机械电子式软起动装置的控制系统 并进行实践操作设计

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 6956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 1582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 1483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 1971次 阅读
89C2051单片机无线遥控电铃的工作原理

PLC的发展状况!PLC的结构及各部分的作用

“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器,用....
的头像 传感器技术 发表于 09-04 16:23 1950次 阅读
PLC的发展状况!PLC的结构及各部分的作用

美高森美推出企业级Gen 4 PCIe控制器样品——全NVMe 3016器件

美高森美公司推全新NVMe 3016器件是用于企业和云工作负载的最灵活可编程控制器。
的头像 人间烟火123 发表于 08-27 14:43 2069次 阅读
美高森美推出企业级Gen 4 PCIe控制器样品——全NVMe 3016器件

大型PLC市场格局可能产生较大波动

几乎不可能,纵观美资自动化公司在华策略,销售积极而本地化缓慢。在这样的激烈贸易争端中,罗克韦尔更不可....
的头像 工控头条 发表于 08-16 16:05 5571次 阅读
大型PLC市场格局可能产生较大波动

汽车生产实现无PC化设计方案

可以利用GOT,简单构建装置的显示、操作部。因此,无需在现场设置电脑和机架,便可确保所需的作业空间。
发表于 08-15 09:25 385次 阅读
汽车生产实现无PC化设计方案

汽车自动生产实现无风险节电的三大设计方案

可以通过电力测量单元即时察觉发生了电源异常的生产线区间,因此可防止质量异常车的后工序流出和出货前的线....
发表于 08-15 09:20 706次 阅读
汽车自动生产实现无风险节电的三大设计方案

缩短统一备份汽车生产线维护时间周期的两大方案设计

事先将现场设备的程序备份到GOT中后,因发生异常而更换可编程控制器CPU时,无需使用电脑,也可简单地....
发表于 08-15 09:14 606次 阅读
缩短统一备份汽车生产线维护时间周期的两大方案设计

通过远程监视液体补充生产线的控制两大解决方案

通过绝缘监视单元的长期监视功能,检测能源异常征兆,在发生故障前把握异常,通过维护/翻修,提前处理事故....
发表于 08-15 09:09 386次 阅读
通过远程监视液体补充生产线的控制两大解决方案

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 04:49 568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 09:39 945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 2714次 阅读
labview与PLC控制的问题