专用铣床PLC控制系统设计.doc

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1、江 西 理 工 大 学本 科 毕 业 设 计（论文）题 目：专用铣床PLC控制系统设计(软件)学 院：电气工程与自动化专 业：电气工程及其自动化班 级:电气101学 号：20106092学 生：周晓改指导教师： 张文汉 职称：副教授时间：2014年6月1日江西理工大学 电气工程与自动化 学院本科毕业设计(论文）选题申请表指导教师张汉文职称副教授性别男专业、方向电气工程及其自动化学生姓名周晓改专业电气工程及其自动化班级电气101班申请设计（论文）题目专用铣床PLC控制系统设计（软件设计)课题性质ABCDE来源ABCDE课题简介针对专用铣床的控制系统进行软件设计.从研究铣床和PLC的背景和意义入手

2、,介绍铣床和PLC的现状以及铣床的结构，工作原理，再根据实际情况对铣床进行控制，实现专用铣床的自动控制.课题要求（包括应具备的条件）在PLC控制系统的硬件设计过程中应包括PLC机型的选择、输入/输出模块的选择、编制PLC的输入/输出分配表,设计出控制系统的控制电路图、顺序功能图以及梯形图。然后通过实验模拟结合理论指导,对专用铣床PLC控制系统进行模拟。预计工作量大小大适中小预计难易程度难一般易申请学生意见:所选课题符合本人所学专业要求，有利于自身知识的巩固与发展，愿意选此课题。 学生(签名）： 年 月 日注：1、本表为学生选择本科毕业设计（论文）题目时专用，由指导教师填写前面内容，学生签名后生

3、效；2、有关内容的填写见背面的填表说明，并在表中相应栏内打“”；3、各学院可根据具体情况在此表格基础上扩展；4、本表正反面打印,一式二份，指导教师存一份,学生放入毕业设计资料袋中一份。江 西 理 工 大 学本 科 毕 业 设 计（论文）任 务 书电气工程与自动化学院 电气工程及其自动化专业 10级(14届）1班 学号20106092 学生周晓改题 目：专用铣床PLC控制系统设计（软件）专题题目（若无专题则不填）：原始依据（包括设计（论文)的工作基础、研究条件、应用环境、工作目的等)：工作基础：仪表车床用的夹头有一道开十字槽的工序，但在工业生产中没有专用的开十字槽的设备，由于仪表车床用夹头需求量

4、大,而在实际工业生产中，都使用通用机床加工，效率低下，精度不高，如果能设计一种专用的十字槽开槽铣床可以很好地解决这个生产难题。近年来，随着计算机和电力电子技术的发展，PLC在人们现代生产生活中起着越来越重要的作用。小到人们的衣食住行，大到航天军事工业，都有PLC的身影，因此将PLC应用于实现十字槽开槽专用铣床的控制系统具有很大的便捷性和经济性，为快速实现生产自动提供了快速可行的道路。本课题主要关于应用PLC 来实现十字槽开槽专用铣床的控制系统，充分运用PLC的可靠性,可操作性.运用新器件、新技术、新材料，使专用铣床更具使用价值。研究条件：具有西门子S7200 CPU226核心控制器， STEP

5、 7Micro/WIN编程与仿真软件：Auto CAD软件，电气PLC试验台，OFFIC办公软件等。应用环境：主要用于实现仪表车床十字槽开槽的专用铣床的控制系统。工作目的：设计一个可靠性高，操作性强，运行稳定,维修便捷，能高效便捷地进行仪表车用夹头十字槽开槽的专用铣床设备，能够更好的实现生产自动化，提高零件加工精度和速度,从而实现经济价值和社会价值。主要内容和要求：（包括设计（研究）内容、主要指标与技术参数，并根据课题性质对学生提出具体要求):设计内容：1、简单介绍PLC的发展背景、工作原理、组成以及工业应用。2、简单介绍仪表车床用的夹头的加工技术和方法，专用铣床的应用背景、工作原理、组成、工

6、业应用，以及发展前景。3、采用PLC来实现专用铣床的控制系统，使专用铣床控制系统的实现更具便捷性和经济性，为快速实现生产自动提供了快速可行的道路.4、进行PLC的软件编程。5、最后进行调试、仿真，分析结果。技术要求：1、采用西门子S7-200的CPU226作为专用铣床控制系统的控制核心。2、系统的初始化，在PLC开始工作时,对其计数器、计时器、存储器、寄存器等进行初始化.3、铣床X轴、Y轴滑台回机械原点。4、机械结构上设计一个零件的专用夹具，使用气动夹头和一个90的旋转气缸装置来实现工件的装夹和90的旋转.5、保护设置，为了使铣床安全、可靠、稳定地运行,必须对铣床进行相关的保护措施。可设置电机

7、过压、过流、过载、接地、冷却等保护措施。课题性质要求:课题设计中，有机床主要机械结构图，工艺流程图,控制系统部分有主电路原理图、控制回路原理图,元器件表，PLC程序梯形图等.另附相关的多篇文献。日程安排：2014.03.1303.23,根据各自的设计题目及任务要求，填写好自己的选题申请表，任务书，开题报告.2014。03.2304。03,程序框图设计、PLC机型选择，I/O编号分配及等。2014.04.03-04.23,编写程序及程序调试，画出各硬件设备的明细表、电路图、接线图及装配图等，迎接学院、学校开展本科毕业设计（论文）中期检查工作。2014.04。2305.10，程序调试及编写程序说明

8、书，选择人机接口单元、画出I/O编号分配表和I/O硬件接线图等。2014.05。1005.20，按照本科学位论文统一格式的规定准备好初稿。2014.05。2005。31，成毕业论文,准备毕业答辩，教师完成对本科毕业设计(论文）的评阅工作。主要参考文献和书目：1 朱文杰S7-200PLC编程设计与案例分析M机械工业出版社，2010。2 于海生计算机控制技术M机械工业出版社，2007。3 王永华现代电气控制及PLC应用技术(第2版)M北京航天航空大学出版社，2008.4 吴春诚电气控制与PLC应用M科学出版社，2011.5 陈立定,吴玉香，苏开才电气控制与可编程控制器M华南理工大学出版社，2004

9、.6 廖常初S7-200 PLC编程及应用M机械工业出版社，2011。7 西门子(中国）有限公司，自动化与驱动集团深入浅出西门子人机界面M北京航空航天大学出版社出版,2009。8 祝福,陈贵银西门子S7200系列PLC应用技术M电子工业出版社，2011。9 郑萍现代电气控制技术M重庆大学出版社,2001.10 （美)MENG KING 李幼涵运动控制技术与应用M机械工业出版社，2012。11 曹祥电动机原理、维修及控制电路M.电子工业出版社,2010.指导教师(签字）： 年 月 日注:本表可自主延伸，各专业根据需要调整。江 西 理 工 大 学本 科 毕 业 设 计（论文）开 题 报 告电气工程

10、与自动化学院 电气工程及其自动化专业 10级（14届)1 班 学号20106092 学生周晓改题 目：专用铣床PLC控制系统设计（软件)专题题目(若无专题则不填)：本课题来源及研究现状：仪表车床用的夹头有一道开十字槽的工序，但在工业生产中没有专用的开十字槽的设备,由于仪表车床用夹头需求量大，而在实际工业生产中，都使用通用机床加工，效率低下,精度不高，如果能设计一种专用的十字槽开槽铣床可以很好地解决这个生产难题。近年来,随着计算机和电力电子技术的发展，PLC在人们现代生产生活中起着越来越重要的作用。小到人们的衣食住行，大到航天军事工业，都有PLC的身影，因此将PLC应用于实现十字槽开槽专用铣床的

11、控制系统具有很大的便捷性和经济性,为快速实现生产自动提供了快速可行的道路。本课题主要关于应用PLC 来实现十字槽开槽专用铣床的控制系统，充分运用PLC的可靠性,可操作性.运用新器件、新技术、新材料，使专用铣床更具使用价值。课题研究目标、内容、方法和手段:本课题要求设计一个可靠性高，操作性强，运行稳定，维修便捷，能高效便捷地进行仪表车用夹头十字槽的加工的专用铣床设备，能够更好的实现生产自动化，提高零件加工精度和速度，从而实现经济价值和社会价值。课题内容有专用铣床的主要机械结构的设计,传送机构的设计、电机的选型、PLC的选型、工艺流程的编制、软件模块设计、软件的调试和文献参考等.本课题来自于工业生

12、产实践，采用理论研究的方法与软件仿真的方法相结合，通过搜集和分析研究各种现存的有关文献资料，结合生产一线的相关经验,应用电气工程及其自动化相关领域的先进技术，综合设计出一套完整的可行性的专用铣床PLC控制系统。结合计算机仿真模拟系统运行，分析结果。设计（论文）提纲及进度安排:2014.03。1003.23 第一章：绪论。并根据各自的设计题目及任务要求，填写好自己的选题申请表，任务书，开题报告; 2014。03。2304.03 第二章：PLC概述。并完成PLC机型的选择；2014。04.0304.20 第三章：设计方案的确立。设计方案流程图;2014.04.2005.01 第四章：专用铣床控制系

13、统。专用铣床的总体部件组成和元件清单介绍；2014.05.01-05.10 第五章：专用铣床软件设计.进行PLC相关的软件设计;2014。05.1005。14 第六章：程序的编程。编写程序，进行仿真；2014.05.1405。22 第七章:专用铣床常见故障及排除方法。2014.05。2205.31 结论、致谢、小论文。主要参考文献和书目:1 朱文杰S7200PLC编程设计与案例分析M机械工业出版社,2010。2 于海生计算机控制技术M机械工业出版社,2007。3 王永华现代电气控制及PLC应用技术（第2版）M北京航天航空大学出版社，2008.4 吴春诚电气控制与PLC应用M科学出版社，2011

14、.5 陈立定，吴玉香，苏开才电气控制与可编程控制器M华南理工大学出版社，2004。6 廖常初S7-200 PLC编程及应用M机械工业出版社,2011。7 西门子（中国)有限公司,自动化与驱动集团深入浅出西门子人机界面M北京航空航天大学出版社出版，2009。8 祝福，陈贵银西门子S7200系列PLC应用技术M电子工业出版社，2011。9 郑萍现代电气控制技术M重庆大学出版社,2001。10 （美）MENG KING 李幼涵运动控制技术与应用M机械工业出版社，2012.11 曹祥电动机原理、维修及控制电路M电子工业出版社，2010.指导教师审核意见:指导教师（签字）： 年 月 日注：本表可自主延伸

15、摘 要PLC是以微处理器为基础，综合了计算机技术、半导体集成技术、自动控制技术、数字技术和通信技术而发展起来的一种通用的工业自动化装置，具有适应性强、接口功能强等一系列优点。其中西门子S7-200 PLC 是一种深受市场欢迎的小型模块化PLC，该系列PLC主要由CPU模块和丰富的扩展模块组成.可以根据实际需要，灵活配置,再加上其强大的指令系统可以近乎完美地满足小规模系统的控制要求。所以，把S7-200用在专用的铣床控制系统上，可以取得较好经济效益。早期的铣床都是采用传统的继电器控制，而其接触器触点受机械运动的影响,触点的寿命会受到很大的影响，故障率也很高，可靠性远不及PLC控制.同时,由于专用

16、铣床的专机专用性，其控制系统用PLC实现，较为简易,能在工业生产上更好的实现生产过程自动化。本文系统地介绍利用西门子S7200对专用铣床进行控制的方法和方案。其中主要进行专用机床原理图的设计，梯形图编写与调试，是一套完整的专用铣床电气控制系统设计方案.关键词：专用铣床;电气控制；PLC；梯形图ABSTRACTPLC is based on microprocessor， combining of computer technology， semiconductor integration technology， automatic control technology and communic

17、ation technology, digital technology and developed a kind of general industrial automation equipment, what has strong adaptability, strong interface and a series of advantages and the like. With Siemens S7-200 PLC is a welcome by the market small modular PLC， which is mainly consists of CPU module a

18、nd the rich extension module. According to actual needs， flexible configuration, coupled with its powerful command system can almost perfectly meet the control requirements of small-scale system。 So the S7-200 is used in controlling system of milling machine, which can achieve better economic benefi

19、t。Early milling machine are controlled by traditional relay, and the contactor contacts life of the contact will be a lot of affected and failure rate is also high because of the influence of mechanical movement， so Relay controlling much less reliability than PLC controlling。 At the same time， beca

20、use of the special plane specificity of special milling machine, and the control system with PLC, is relatively simple， and can better realize the production process in the production of industrial automation。 This paper systematically introduces the special milling machine to make use of Siemens S7

21、200 control method and scheme。 Mainly for special machine schematic diagram design, the writing of the ladder diagram and the program debugging， what is a complete set of special milling machine electrical control system design.Key words: Special milling machine； Electrical control； PLC; Ladder diag

22、ram目 录第一章 绪论11。1课题研究背景和意义11。2研究现状11。3论文结构2第二章 PLC概述32.1 PLC的基本结构32.2 PLC工作原理42.3可编程序控制器PLC的优点62.4 PLC的选型标准62。5 PLC编程语言82。6 S7-200的程序结构92.7 PLC应用领域9第三章 设计方案的确立113.1设计方案的设计1132操作面板的设计11第四章 专用铣床控制系统134.1铣床的分类134。2专用铣床的介绍134.3专用铣床的结构144.4电气原理图164。5专用铣床元件介绍17第五章 专用铣床软件设计225.1系统控制回路的设计225.2专用铣床的工作过程分析255。

23、3短路过载电路保护255。4软件的设计26第六章 程序的编写306.1编程软件的介绍306。2 PLC梯形图316。3 PLC语句表406.4 PLC软件仿真44第七章 专用铣床常见故障及排除方法46结 论48致 谢49参考文献50江西理工大学2014届本科生毕业设计（论文）第一章 绪论1.1课题研究背景和意义1969年第一台可编程控制器在美国出现以后，PLC在工业控制中得到了广泛的应用。近些年来，我国在石油、机械、化工、电子、橡胶、塑料加工等行业工艺设备的电气控制中，越来越地采用PC机进行控制,并取得了显著的成果，受到各行各业的欢迎.铣床是以各类电动机为动力的传动装置和控制的对象,以实现生产

24、过程的自动化.随着电子技术的发展，可编程控制器越来越普遍地应用于机械、电子加工与电气设备设备中。机床是现代机械加工中必不可少的设备，且加工精度要求高。仪表车用夹头有一道开十字槽的工序，但在工业生产中没有专用的开十字槽的设备,而且仪表车用夹头需求量大，用传统的设备加工，精度不高，生产量也有限，满足不了使用的需求。设计仪表车用夹头的专用铣床，具有较高的意义。不仅可以大量生产仪表车用夹头，同时可以提高夹头的精度,具有很大的便捷性、可靠性。在此，我们以仪表车夹头的专用铣床，设计专用铣床的PLC控制系统.利用PLC对专用铣床进行控制，可以取得较好经济效益。早期的铣床都是采用传统的继电器控制，而其接触器触

25、点受机械运动的影响,触点的寿命会受到很大的影响,故障率也很高,可靠性远不及PLC控制。同时，由于专用铣床的专机专用性，其控制系统用PLC实现，较为简易，能在工业生产上更好的实现生产过程的自动化.充分地运用PLC的性能来控制专用铣床，提高零件加工精度和速度，从而实现经济价值和社会价值。PLC是专门为工业环境地应用而设计的，其显著的特点是可靠性高，抗干扰能力强，将其应用于专用铣床的控制系统中，不仅仅是提高整个电气控制系统的工作性能,减少其维护，维修的工作量，由于是以弱电控制强电,减少了控制继电器的使用,运行成本大大降低，并且提高了铣床的工作效率、质量.专用铣床采用PLC控制，也是随着PLC在铣床上

26、的快速发展步伐而做的设计。我相信PLC以后会在铣床上有更好更全面的使用。1.2研究现状仪表车床用的夹头有一道开十字槽的工序,但在工业生产中没有专用的开十字槽的设备,由于仪表车床用夹头需求量大,而在实际工业生产中，都使用通用机床加工，效率低下,精度不高，如果能设计一种专用的十字槽开槽铣床可以很好地解决这个生产难题。近年来，随着计算机和电力电子技术的发展,PLC在人们现代生产生活中起着越来越重要的作用。小到人们的衣食住行，大到航天军事工业，都有PLC的身影，因此将PLC应用于实现十字槽开槽专用铣床的控制系统具有很大的便捷性和经济性，为快速实现生产自动提供了快速可行的道路。本课题主要关于应用PLC

27、来实现十字槽开槽专用铣床的控制系统，充分运用PLC的可靠性,可操作性。运用新器件、新技术、新材料，使专用铣床更具使用价值。1。3论文结构第一章：绪论。第二章:PLC概述.并完成PLC机型的选择；第三章：设计方案的确立。设计方案流程图,控制面板的设计；第四章：专用铣床控制系统.专用铣床的总体部件组成和元件清单介绍；第五章：专用铣床软件设计。进行PLC相关的软件设计；第六章：程序的编程。编写程序，进行仿真；第七章:专用铣床常见故障及排除方法。结论.致谢。参考文献.第二章 PLC概述可编程序控制器(Programmable Logic Controller)简称PLC。所谓可编程序控制器，就是一种专

28、为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子系统，它采用一种可编程序的存储器，在其内部存储并执行逻辑运算、顺序控制、定时、记数和算术操作的指令，通过数字量或模拟量的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程。随着PLC的发展,它不仅能完成编辑、运算、控制，而且能实现模拟量、数字量的算术运算。2.1 PLC的基本结构可编程逻辑控制器实质是一种专用于工业控制的计算机，除了完成各种各样的控制功能外，还有与其他计算机通信联网的功能。PLC主要由CPU模块、输入模块、输出模块和编程器组成(如图2-1所示)。PLC的特殊功能模块用来完成某些特殊的任务。图21 PLC控制系示意图1、CPU模块CPU模块主要

29、由微处理器（CPU芯片）和存储器组成。在PLC控制系统中,CPU模块相当于人的大脑和心脏，他不断的采集输入信号，执行用户程序，刷新系统的输出；存储器用来储存程序和数据。S7200将CPU模块简称为CPU。2、I/0模块输入（Input）模块和输出（Output)模块简称为I/0模块,是外部现场设备和CPU模块的桥梁。输入模块是用来接受和采集输入信号，开关量输入模块用来接受从按钮开关、选择开关、数字拨码开关、限位开关、接近开关、光电开关、压力继电器等来的开关量输入信号；模拟量输入模块用来接收电位器、测速发电机和各种变送器提供的连续变化的模拟量电流、电压信号。开关量输出模块用来控制接触器、电磁阀、

30、电磁铁、指示灯、数字显示装置和报警装置等输出设备；模拟量输出模块用来控制调节阀、变频器等执行装置。CPU模块的工作电压一般是5V，而PLC的输入/输出信号电压一般较高.从外部引入的尖峰电压和干扰噪声可能会损坏CPU模块中的元器件，导致PLC不能正常工作。在I/O模块中，大部分采用光耦合器、光电晶闸管、小型继电器等元器件来隔离PLC的内部电路和外部I/O电路,I/O模块有传递信号的作用，还有电平转换及隔离的作用。3、编程器编程器是PLC必不少的重要外部设备。编程器将用户所希望的功能通过编程语言送到PLC的用户程序存储器中,并用它来编辑、检查、修改用户程序，监视用户程序的执行情况。手持式编程器不能

31、直接输入和编辑梯形图,只能输入和编辑指令表程序，因此又叫做指令编辑器。它的体积小,价格便宜,一般用来给小型PLC编程，或者用于现场调试和维护。编程器软件可以在计算机的屏幕上直接生成和编辑梯形图、指令表、功能块图和顺序功能图程序,并可以实现不同编程语言的相互转换。程序被编译后下载到PLC，也可以将PLC中的程序上传到计算机.程序可以存盘或打印，通过网络，还可以实现远程编程和传送。4、电源PLC一般使用220V交流电源或24V直流电源.内部的开光电源为各模块提供DC 5V，12V，24V等等直流电源。小型PLC一般都可以为输入电路和外部的电子传感器（如接近开关)提供24 V直流电源，驱动PLC负载

32、的直流电源一般由用户提供.2.2 PLC工作原理当PLC投入运行后,其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。1、输入采样在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入输入/输出（I/O）映像寄存器区中的相应的单元内.输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化,输入/输出(I/O）映像寄存器区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号,则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周

33、期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入.2、用户程序执行在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图）。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应的位的状态；或者刷新该输出线圈在输入/输出（I/O）映像寄存器中对应的位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。即,在用户程序执行过程中,只有输入点在输入/输出(I/O）映像寄存器内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在输入/输出（I/O)映

34、像寄存器或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用.3、输出刷新当扫描用户程序结束后,PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照输入/输出（I/O)映像寄存器内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是PLC的真正输出.同样的若干条梯形图,其排列次序不同,执行的结果也不同.另外，采用扫描用户程序的运行结果与继电器控制装置的硬逻辑并行运行的结果有所区别。当然，如

35、果扫描周期所占用的时间对整个运行来说可以忽略，那么二者之间就没有什么区别了。输入/输出滞后时间又称为系统响应时间，是指PLC的外部输入信号发生变化的时刻至它控制的有关外部输入信号发生变化的时刻之间的时间间隔，它由输入电路滤波时间、输出电路滞后时间和也因扫描工作方式产生的滞后时间三部分组成。数字量输入点的滤波器用来滤除由输入端引入的干扰噪声，消除因外界输入触点动作时产生的抖动引起的不良影响，CPU模块集成的输入点的输入滤波器的延迟时间可以用系统块来设置。输出模块的滞后时间与模块的类型有光，继电器输出电路的滞后时间一般在10ms左右；场效应晶体管型输出电路的滞后时间最短为微秒级，最长的为100多微

36、秒。由扫描工作方式引起的滞后时间最长可达两三个扫描周期。PLC总的响应时间一般只有几毫秒至几十毫秒，对于一般的系统来说是无关紧要的。如果系统要求输入/输出滞后时间尽量的短,就要选用扫描速度快的PLC或采取其他措施。2。3可编程序控制器PLC的优点1、可靠性高 所有的I/O接口电路均采用光电隔离，使工业现场的外围电路与PLC内部电路之间电气隔离。2、丰富的I/O接口模块 PLC针对不同的工业现场信号，如交流或直流、电压或电流、脉冲或电位、开关量或模拟量等，设计了相应的FO模块与工业现场的器件或设备匹配连接,如与按钮、行程开关、接近开关、传感器及变送器、电磁线圈、控制阀等直接连接。另外，为了提高操

37、作性能，还设计了人机对话的接口模块以及各种通信联网的接口模块，以满足网络通信的要求。3、采用模块化结构 为了适应各种工业控制需要，除了单元式的小型PLC以外，绝大多数PLC均采用模块化结构。PLC的各个部件,包括CPU、电源、I/O等均采用模块化设计，由机架及电缆将各模块连接起来组成模块化PLC，适应不同的系统规模要求和功能，用户根据系统项目的规模大小来自由地组合。4、编程简单易学 PLC采用的编程语言有梯形图、助记符、功能表图、功能模块和语句描述编程语言。编程方法的多样性使编程简单、应用而拓展。操作十分灵活方便,监视和控制变量十分容易.对于使用者来说，不需要具备计算机的专门知识。一般的工程技

38、术人员都能理解和掌握，实现控制要求.5、安装简单、维修方便 PLC不需要专门的机房，可以在各种工业环境下直接运行。使用时只需将现场的各种设备与PLC相应的1/0端相连接，即可投入运行。各种模块上均有运行和故障指示装置，便于用户了解运行情况和查找故障。由于采用模块化结构,因此一旦某模块发生故障，用户可以通过更换模块的方法，使系统迅速恢复运行。2。4 PLC的选型标准世界上有很多厂商生产PLC,如德国的西门子、日本的三菱、松下，美国GE公司等完成系统的设计主要是选型和程序设计.但是由于PLC应用在不同场合，有不同的工艺流程，对控制功能有不同的要求,各程序难易程度不一样,选择PLC有一定的选择标准:

39、1、PLC机型的选择主要考虑输入/输出(I/O）点数。根据控制系统所需要的输入设备（如按钮、限位开关、感应开关等）、输出设备（如接触器、信号指示灯等)的个数。确定I/O的点数。一般要留有一定裕量（约占10），满足生产发展和工艺的改进。2、随着PLC功能日益完善,很多小型机也具有中、大型机的功能。对于PLC功能地选择，一般只要满足I/O点数，大多数机型都能满足控制需求。目前大多数PLC机型都具有I/O扩展模块、A/D转换模块、D/A转换模块，以及高级指令、中断能力、通信功能、编程功能、诊断功能。3、PLC一般根据I/O点数的不同，内存容量会有相应的差别.但在选择内存容量时同样应留有一定余量,一般

40、为实际程序的25%。不应该单纯追求大容量，以足够使用为原则.4、在PLC机型选取上要充分地考虑控制系统与PLC结构功能的合理性。如果是单机系统控制，I/O点数不多，不涉及PLC之间的通信，但又要求功能更强，且要求有处理模拟信号的能力，则可选择整体式机，如松下FP0、FP1、FPM系列，以及OMRON C200H系列等.如果仅有开关量控制，可选择OMRON C系列P型机、西门子S7-200、三菱F1、FX系列等。由于西门子S7200系列的强大功能使得其无论在独立运行中,还是相连成网络后，皆能实现复杂控制功能.并且具有紧凑的结构设计、良好的扩展性、低廉的价格、丰富的功能模块以及强大的指令系统，使得

41、S7-200 PLC可以近乎完美地满足小规模的控制要求，所以本次设计选用S7200系列PLC.S7-200系列PLC主机的型号和规格较多,可以适应不同需求的控制场合。目前，该系列中主流的主机模块有CPU221、CPU222、CPU224、CPU224XP/CPU224XPsi、CPU226等模块。CPU224X系列产品指令丰富、速度快、具有较强的通信能力。该系列主机模块的主要性能指标如表2-1所示.表2-1 主机模块的主要性能指标CPU型号CPU221CPU222CPU224CPU224XP/CPU224XPsiCPU226本机数字量I/O6 DI/4 DO8 DI/6 DO14 DI/10

42、DO24 DI/16 DO24 DI/16 DO本机模拟量I/O-2 AI/1 A0-最大数字量I/O6 DI/4 DO40 DI/38 DO94 DI/82 DO94 DI/82 DO128 DI/120 DO最大模拟量I/O16444544程序存储器容量（B）40964096122881228816384数据存储器容量（B)204820488192819210240高速计数器通道4（30kHz）4（30kHz)6 (30kHz）2(200kHz)+4(30kHz）6（30kHz)脉冲输出2（20kHz）2（20kHz)2（20kHz)2（100kHz）2（20kHz）最大I/O模块数-27

43、72最大智能模块数2772在考虑上述性能后，结合实际应用，再考虑PLC性能价格比，再加上本设计设备的要求，考虑输入/输出（I/O）的点数的使用情况，本设计选用西门子S7200系列的CPU 226 PLC.2.5 PLC编程语言IEC（国际电工委员会）是为电子技术的所有领域制定全球标准的世界组织。IEC与1945年5月公布了PLC标准（IEC 61131），它有以下5个部分组成：通用信息、设备与测试要求、编程语言、用户指南和通信.第三部分是PLC的编程语言标准。IEC 61131详细地说明了句法、语义和下述5种编程语言（见图23）:1）顺序功能图2）梯形图3）功能块图4）指令表5）结构文本图23

44、 PLC的编程语言梯形图和功能块图是图形语言，指令表和结构文本是文字语言，顺序功能图可认为是一种结构块控制程序流程图.顺序功能图是一种位于其他编程语言之上的图形语言，用来编制顺序控制程序.顺序功能图提供了一种组织程序的图形方法,顺序功能图中的三个主要元件是步、转换和动作。在PLC中使用最多的编程语言是梯形图。梯形图语言具有直观易懂的优点,很容易被熟悉继电器控制的技术人员掌握，特别适用与数字量逻辑控制。有时把梯形图称为电路或程序。梯形图是由触点、线圈和用方框表示的功能块三部分组成的。触点代表逻辑输入条件,线圈通常代表逻辑输出结果，功能块用来表示定时器、计数器或者数学运算等指令。在分析梯形图中的逻

45、辑关系时，为了借用继电器电路的分析方法，可以想象梯形图左右两侧垂直“电源线”之间有一个正负的直流电源电压，S7200的梯形图中省略了右侧的垂直电源线。在梯形图中能流只能从左向右流动。触点和线圈等组成独立电路称为网络，用编程软件生成的梯形图和语句表 程序中有网络编号，允许以网络为单位，还可以给梯形图加注释。在网络中，程序的逻辑运算按从左到右的方向执行，与能流流动方向一致。各网络按从上到下的顺序执行,执行完所有的网络后,下一个扫描周期返回最上面的网络重新执行。功能块图是一种类似于数字逻辑电路的编程语言，用类似于门、或门的方框来表示逻辑运算关系，方框的左侧围逻辑运算的输入变量,右侧为输出变量，输入输

46、出端的小圆圈表示“非”运算,方框被“导线”连接在一起，信号从左向右流动。语句表是S7系列PLC中的指令表。PLC的指令时一种与微机的汇编语言中的指令相似的助记符表达式，由指令组成指令表程序和语句表程序.语句表比较适合熟悉PLC和程序设计经验比较丰富的程序员使用。结构文本是为IEC 611313标准创建的一种专用的高级编程语言。与梯形图相比，它能实现复杂的数学运算,编写的程序非常简洁和紧凑。在S7200的编程软件中，用户可以选用梯形图、功能块图和语句表来编程，编程软件可以自动切换用户程序使用的编程语言.2。6 S7200的程序结构西门子S7-200 CPU的控制程序由主程序、子程序和中断程序组成。主程序（OB1)是程序的主体,每一个项目都必须并且只能执行一个主程序。在主程序中可以调用子程序和中断程序.子程序是可选择的，仅在被其他程序调用时执行。同一个子程序可以在不同的地方被