基于PLC控制的机械手设计(毕业论文)第三章-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:

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

松开

图3-2

②连续和单周期顺序功能图

连续与左限位单周期与左限位

③自动回原点顺序功能图

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