基于PLC控制的机械手设计毕业论文PLC控制流程图设计

第三章 PLC控制流程图设计

3.1 PLC 选型及I/O分配点

基于PLC的机械手运动控制设计中所用到17个输入点，6个输出点分别对机械手的各种动作进行控制，其I/O分配表如下:

输入输出

SQ1 下限位I0.1 YV1 下降Q0.0

SQ2 上限位I0.2 YV2 上升Q0.2

SQ2 右限位I0.3 YV3 右移Q0.3

SQ4 左限位I0.4 YV4 左移Q0.4

SB1 上升I0.5 YV5 夹紧Q0.1

SB2 左移I0.6 YV5 原味指示灯Q0.5

SB3 松开I0.7 M1.4 回原点开始步第一种情况

SB4 下降I1.0 M12.2 回原点开始步第二种情况

SB5 右移I1.1 M1.0 回原点开始步第三种情况

SB6 夹紧I1.2 M0.5 原点标志

T37 2秒I1.3 M0.0 初始步

T38 2秒I1.4 M0.6 转换标志

T39 2秒I1.5 SM0.0 启动步

SA1 手动I2.0

SA2 回原点I2.1

SA3 单步I2.2

SA4 单周期I2.3

SA5 连续I2.4

SB7 启动I2.6

SB8 停止I1.7

表3-1

3.2 PLC选型

介于I/O分配点为17个输入6个输出点，I/O点数估算时应考虑适当的余量，通常根据统计的输入输出点数，再增加10%～20%的可扩展余量后，作为输入输出点数估算数据，选用西门子S7-200 PLC，S7系列PLC分为S7-200小型机、 S7-300中型机、S7-400大型机。S7-200系列PLC是西门子公司20世纪90年代推出的整体式小型机，其结构紧凑、功能强，具有很高的性能价格比，在中小规模控制系统中应用广泛。S7-200 CPU的类型发展至今，大致经历了两代，第一代产品，其CPU模块为CPU 21X，主机都可进行扩展，它具有四种不同配置的CPU单元：CPU 212，CPU 214，CPU 215和CPU 216，本书不介绍该产品。第二代产品，其CPU模块为CPU 22X，主机都可进行扩展，它具有五种不同配置的CPU单元：CPU 221，CPU 222，CPU 224和CPU 226和CPU226XM，除CPU 221之外，其它都可加扩展模块，是目前小型PLC的主流产品。该实验我们采用的是CPU226型PLC，其增加了通信口的数量，通信能力大大增强，可用于点数较多、要求较高的小型或中型控制系统。CPU 226具备了24个输入点和16个输出点，能够满足设计需求。设计中的选用的电源为交流220V输入，而输出为直流24VDC晶体管型。为保证PLC安全，在安装和拆除S7-200之前，必须确认该设备的电源已断开。

3.3 PLC S7-200的工作方式和工作过程

S7-200有两种操作模式：停止模式和运行模式。CPU面板上的LED状态灯可以显示当前的操作模式。在停止模式下，S7--200不执行程序，可以下载程序和CPU组态。在运行模式下，S7-200将运行程序。S7-200提供一个方式开关来改变操作模式，可以用方式开关（位于S7-200前盖下面）手动选择操作模式：当方式开关拨在停止模式，停止程序执行；当方式开关拨在运行模式，启动程序的执行；也可以将方式开关拨在TERM（终端）（暂态）模式，允许通过编程软件来切换CPU的工作模式，即停止模式或运行模式。如果方式开关打在STOP或者TERM模式，且电源状态发生变化，则当电源恢复时，CPU会自动进入STOP模式。如果方式开关打在RUN模式，且电源状态发生变化，则当电源恢复时，CPU会进入RUN模式。

3.4 PLC接线图

设计中选用的S7-200 CPU226型PLC的接线图如下图（3-1)所示

图3-1

3.5 PLC 顺序功能图

设计中一共用到三个顺序功能图，分别是单步顺序功能图；连续顺序功能图；自动回原点序顺功能图

①单步顺序功能图

下降

夹紧

上升

右行

下降

松开

上升

左行

图3-2

②连续和单周期顺序功能图

下降

夹紧

上升

右行

下降

松开

上升

左行

连续与左限位单周期与左限位

③自动回原点顺序功能图

左行

右行

下降

松开

上升

左行

3.6 PLC 工作过程简介

S7-200PLC 工作过程为扫描循环完成一系列任务。任务循环执行一次称为一个扫描周期。在一个扫描周期中，S7-200主要执行下列五个部分的操作： ①读输入：S7-200从输入单元读取输入状态，并存入输入映像寄存器中。 ②执行程序：CPU 根据这些输入信号控制相应逻辑，当程序执行时刷新相关数据。程序执行后，S7-200将程序逻辑结果写到输出映像寄存器中。 ③处理通讯请求：S7-200执行通讯处理。

④执行CPU 自诊断：S7-200检查固件、程序存储器和扩展模块是否工作正常 ⑤写输出：在程序结束时，S7-200将数据从输出映像寄存器中写入把输出锁存器，最后复制到物理输出点，驱动外部负载。

3.7 PLC 接线示意图

电脑

+-

电源24

开关

图3-5