半精镗专用机床自动控制系统设计 论文

PAGEPAGE37半精镗专用机床自动控制系统设计摘要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。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类。这是PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。半精镗专用机床是加工汽车连杆的专用设备,自动化程度和设备运行可靠性要求较高,将PLC的高可靠性和程序编制的柔性运用于专用机床电控系统的设计,极大提高了镗床系统的可靠性和镗床的工作效率,减少了维修、维护的工作量,提高发动机及汽车的性能指标。本文详细介绍半精镗专用机床的PLC控制系统,其中包括可编程控制器的机型选择、输入/输出地址分配、可编程控制器梯形图程序设计;并指出应注意的一些问题。关键词：半精镗专用机床；PLC；自动控制SemiprecisionboringmachineautomaticcontrolsystemdesignAbstractPLCisaspecificallyforapplicationsintheindustrialdesignenvironmentofelectronicdigitalcomputingoperatingdevice.Itcanbeprogrammedusingthememoryusedinitsinternalmemory,performsalogicoperation,operationsequence,timing,countingandarithmeticoperationssuchasoperatinginstructions,andthroughdigitaloranaloginputandoutput,thecontrolofvarioustypesofmachineryorproductionprocess.PLCandrelatedperipheralequipmentshouldbeeasyandindustrialcontrolsystemtoformawhole,easytoexpanditsfunctionprincipleanddesign.Atpresent,PLCathomeandabroadhasbeenwidelyusedinironandsteel,petroleum,chemical,electricpower,buildingmaterials,machinerymanufacturing,automotive,textile,transport,environmentalprotectionandculturalandentertainmentindustries,usecanbesummarizedasfollows.ThisisPLCmostbasic,awiderangeofapplications,itreplacestraditionalrelaycircuit,logiccontrol,sequencecontrol,whichcanbeusedforsingleequipmentcontrol,canalsobeusedforcontrolandautomationassemblyline.Suchasinjectionmoldingmachine,printingmachine,staplermachine,combinedmachine,grindingmachine,packagingproductionline,platinglineandsoon.Semiprecisionboringmachineisspecialequipmentforprocessingautomobileconnectingrod,thedegreeofautomationandreliabilityofequipmentoperationrequirementsofhighPLC,highreliabilityandflexibleapplicationprogramofspecialmachinecontrolsystemdesign,greatlyimprovesthesystemreliabilityandtheboringmachineboringmachinetheworkefficiency,reducetherepair,maintenanceworkload,improveengineandautomotiveperformanceindex.ThispaperintroducesaprecisionboringmachinePLCcontrolsystem,whichincludesaprogrammablecontrollerofchoiceofmodels,theinput/outputaddressallocation,PLCladderdiagramprogramming;andpointsoutsomeproblemswhichshouldbepaidattention.Keywords:Semiprecisionboringmachine;PLC;Auto-control目录摘要 IAbstract II第1章引言 11.1题目的背景和意义 11.2题目相关领域的研究现状 11.3主要完成的任务及本人所做工作 2第2章半精镗专用机床自动控制系统工艺流程 32.1自控系统的设计原则 32.2半精镗专用机床工艺流程简述 3第3章半精镗专用机床自动控制系统总体设计 63.1半精镗专用机床自动控制系统方案选择 63.2可编程控制器简介 63.2.1PLC产生与发展 63.2.2PLC的发展趋势 73.2.3PLC的应用领域 8第4章半精镗专用机床自动控制系统硬件设计 104.1半精镗专用机床自动控制及电磁阀工作原理 104.1.1自动控制系统 104.1.2电磁阀工作原理 114.2PlC的选型 124.2.1S7-200可编程控制器简介 124.2.2S7-200可编程控制器的硬件 124.2.3S7-200可编程控制器的软件 144.2.4S7-200可编程控制器的技术规范 164.2.5PLC的基本组件及外部接线图 16第5章半精镗专用机床自动控制系统软件设计 195.1系统的软件设计方法 195.1.1顺序功能图 195.1.2顺序功能图中转换实现的基本原则 205.2I/O端地址分配表 225.2.1使用起保停电路的编程方法 235.3系统的软件设计 24第6章结论 26参考文献 27谢辞 28附录 29第1章引言1.1题目的背景和意义半精镗专用机床是应用于加工汽车连杆的专用设备,汽车连杆是发动机的重要组成部件,它直接影响到发动机及汽车的性能指标。如果机床电控系统采用继电接触器控制,由于使用了大量的机械触点,导致设备的响应速度慢、可靠性差、故障率高、接线复杂、不便于调整和维修,加工产品的质量无法得到可靠保证。可编程序控制器具有通用性好、抗干扰能力强、性价比高等特点,运用其控制逻辑的软件设计功能可在很大程度上改善机床电控系统的柔性;同时,其可靠性得到明显增强,具有很好的社会和经济效益。我国可编程控制器的引进、应用、研制、生产是伴随着改革开放开始的。最初是在引进设备中大量使用了可编程控制器。接下来在各种企业的生产设备及产品中不断扩大了PLC的应用。目前，我国自己已可以生产中小型可编程控制器。上海东屋电气有限公司生产的CF系列、杭州机床电器厂生产的DKK及D系列、大连组合机床研究所生产的S系列、苏州电子计算机厂生产的YZ系列等多种产品已具备了一定的规模并在工业产品中获得了应用。此外，无锡华光公司、上海乡岛公司等中外合资企业也是我国比较著名的PLC生产厂家。可以预期，随着我国现代化进程的深入，PLC在我国将有更广阔的应用天地。1.2题目相关领域的研究现状可编程控制器PLC，是20世纪70年代以来，在集成电路、计算机技术基础上发展起来的一种新型工业控制设备。随着现代科学技术的不断完善和发展，其具有功能强、可靠性高、配置灵活、使用方便以及体积小、重量轻、抗干扰等优点，现在已经广泛应用于自动化的各个领域，并成为实现工业生产自动化控制系统的核心产品。PLC有着广泛的工作领域，主要用于顺序控制，运动控制，闭环过程控制，数据处理，通讯和联网。PLC可分为整体式和组合式两类，一般结构有中央处理器、存储器、输入输出接口、电源、扩展接口、通讯接口、智能I/O接口、编程工具和智能单元组成。随着科学技术的日新月异，自动化程度要求越来越高，市场竞争激烈、人工成本上涨，以往人工操作的搬运和固定式输送带为主的传统物件搬运方式，不空间也不容易更变生产线结构，加上需要人力监督操作，更增加生产成本，原有生产装料装置远远不能满足当前高度自动化的需要。减轻劳动强度，保障生产的可靠性，降低生产成本，减少环境污染，提高产品的质量及经济效益是企业生成所必须面临的重大问题。自动化技术广泛用于工业、农业、军事、科学研究、交通运输、商业、医疗和家庭等方面。采用自动化技术不仅可以把人从繁重的体力劳动、部分脑力劳动以及危险的工作环境中解放出来，极大地提高劳动生产率，增强人类认识世界和改造世界的能力。因此，自动化是工业、农业、国防和科学技术现代化的重要条件和显著标志。1.3主要完成的任务及本人所做工作通过三个月的看书学习本人对整个系统进行了整体设计，并绘制出电气原理图，另外针对半精镗专用机床的工艺特点统计出了输入/输出点数，根据输入输出点数选择了电器元件和PLC机型及功能模块配置；列出了PLC中所用元件的地址表，绘制出了用户顺序功能图；编写、调试、修改PLC用户程序。完成了预先设计的控制目标，实现了按操作人员及工厂的需求控制。同时通过电气原理图及PLC外部接线图的手工绘制大大增强了手动制图的能力，也锻炼了耐性，作为大学生涯的最后阶段我的收获颇多，各方面的能力都有所增强，毕业设计的内容也对我未来的工作提供了经验基础。第2章半精镗专用机床自动控制系统工艺流程2.1自控系统的设计原则在设计自控系统时，应遵循以下基本原则，它们包括：1.最大限度地满足被控对象的控制要求。设计前，应深入现场进行调查研究，搜集资料，并与机械部分的设计人员和实际操作人员密切配合，共同拟定电器控制方案，协同解决设计中出现的各种问题。2.在满足控制要求的前提下，力求使控制系统简单、经济，使用及维修方便。3.保证控制系统的安全、可靠。4.考虑到生产的发展和工艺的改进，在选择P比容量时，应适当留有裕量。2.2半精镗专用机床工艺流程简述半精镗专用机床是由左/右滑台、左／右动力头、工件定位夹具、液压站、左／右主轴电动机等组成。左／右滑台及工件的夹紧和放松动作都由液压提供动力。汽车连杆的加工要求精度高。在加工时，要一面两销定位，同时装卡两个工件，使两个工一件一起加工。其自动加工工艺过程如下：1.在机床的初始状态（左／右滑台停在原位、左／右主轴停转）时，同时装卡两个工件，人工认销后，启动机床并开始夹紧两工件。2.当工件夹紧到位，且压力继电器动作时，开始自动拔销。3.拔销完毕，右动力头在右滑台的带动下快速前进（下称快进），同时右主轴启动。4.当右滑块快进到位时，压迫液压行程调速阀，自动转为工进速度，开始对工件右面的两个大孔和两个小孔进行加工。工进速度行进到终点,4孔同时倒角。5.倒角延时完毕，右滑台快退回原位自停，同时右主轴停转。6.左动力头在左滑台的带动下快进，同时左主轴启动。7.当左滑台快进到位时，压迫液压行程调速阀，自动转为工进速度，开始对工件左面的两个大孔和两个小孔进行加工。工进速度行进到终点，4孔同时倒角。8.撞死铁且保压达到压力后，左滑台快退回原位自停，同时左主轴停转。9.接着进行自动插销的操作，当插销到位时自动开始放松工件。10.工件放松到位时，人工取下工件，一次加工过程结束。此时，机床处于初始状态。欲进行下一次加工，要重复上述过程。自动加工工艺过程可用图2.1的流程图表示。图2.1半精镗专用机床工艺流程图第3章半精镗专用机床自动控制系统总体设计3.1半精镗专用机床自动控制系统方案选择工业自动控制中使用的可编程控制器种类繁多，不同厂家的产品各有特点，目前比较著名的生产厂家有美国的MODICON，日本的OMRON,三菱，德国的SIEMENS和法国的SCHNEIDER公司等。这些公司的系列产品被广泛应用于现代自动控制系统中。以下主要介绍德国西门子公司一系列产品的技术指标：德国西门子公司的主要产品有S5系列及S7系列产品，其中S7-200系列PLC是该公司新推出的一种小型PLC，它以紧凑的结构、良好的扩展性、强大的指令功能、低廉的价格，已经成为当代各种小型控制工程的理想控制器。因此总体考虑本设计方案准备采用S7-200系列PLC作为半精镗专用机床自动控制系统的控制器，同时对成型机I/O点的统计分析，最后决定本设计应用CPU226型PLC，其主要的功能及技术指标将在第四章硬件设计中详细介绍。3.2可编程控制器简介3.2.1PLC产生与发展第一台PLC诞生后不久，DickMorley(被誉为可编程控制器之父)的MODICON公司也推出了084控制器。这种控制器的核心思想就是采用软件编程方法代替电气控制系统的硬件接线方式，并有大量的输入传感器和输出执行器的的接口，可以方便在工业生产现场直接使用。而这种能取代继电控制柜的设备就是Morly等人提议开发的ModularDigitalControl-ler(MODICON)。随后，1971年日本推出了DSC-80控制器，1973年西欧国家的各种PLC业研制成功。虽然这些PLC饿功能还不大强大，但他们开启了工业自动化应用技术新时代的大门。PLC诞生不久即显示出了其在工业控制中的重要性，在许多领域得到了广泛应用。PLC技术随着计算机和微电子技术的发展而迅速发展，由最初的一位机发展为8位机。随着微处理器CPU和微型计算机技术在PLC中的应用，形成了现代意义上的PLC。进入20世纪80年代以来，随着大规模和超大规模集成电路等微电子技术的迅猛发展，以16位和32位微处理器构成的微机化PLC得到了惊人的发展，使PLC在概念、设计、性能价格比以及应用等方面都有了新的突破。不仅控制功能增强，功耗、体积减小、成本下降，可靠性提高，编程和故障检测更为灵活方便，而且远程I/O和通信网络、数据处理以及人机界面(HMI)也有了长足的发展现在PLC不仅能得心应手地应用于制造业自动化，而且还可以应用于连续生产的过程控制系统，所有这些已经使之成为自动化技术领域的三大支柱之一，即使在现场总线技术成为自动化技术应用热点的今天，PLC仍然是现场总线控制系统中不可缺少的控制器。3.2.2PLC的发展趋势PLC总的发展趋势是向高集成度、小体积、大容量、高速度、易使用、高性能、信息化、软PLC、标准化、与现场总线技术紧密结合等方向发展。1.向小型化、专用化、低成本方向发展随着微电子技术的发展，新型器件性能的大幅度提高，价格却大幅度降低，使得PLC结构更为紧凑，操作使用十分简便。从体积上讲，有些专用的微型PLC仅有一个香皂大小。PLC的功能不断增加，将原来大、中型PLC才有的功能部分地移植到小型PLC上，模拟量处理、复杂的功能指令和网络通信等。PLC的价格也不断下降，真正成为现代电气控制系统中不可代替的控制装置。据统计，小型和微型PLC的市场份额一直保持在70%~80%之间，所以对PLC小型化的追求不会停止。2.向大容量、高速度、信息化方向发展现在大中型PLC采用多微处理器系统，有的采用了32位微处理器，并集成了通信联网功能，可同时进行多任务操作，运算速度、数据交换速度及外设响应速度都有了大幅度提高，存储容量大大增加，特别是增强了过程控制和数据处理的功能。为了适应工厂控制系统和企业信息管理系统日益有机结合的要求，信息技术也渗透到了PLC中，如设置开放的网络环境、支持OPC技术，等等。3.智能化模块的发展为了实现某些特殊功能，PLC制造商开发出了许多智能化I/O模块。这些模块本身带有CPU，使得占用主CPU的时间很少，减少了对PLC扫描速度的影响，提高了整个 PLC控制系统的性能。它本身有很强的信息处理能力和控制功能，可以完成PLC的主CPU难以兼顾的功能。由于在硬件和软件方面都采取了可靠性和便利化的措施，所以简化了某些控制系统的系统时机和编程。典型的智能化模块主要有高速计数模块、定位控制模块、温度控制模块、闭环控制模块、以太网通信模块和各种现场总线协议通信模块等。3.2.3PLC的应用领域1.中小型单机电气控制系统这是PLC应用最广泛的领域，例如塑料机械、印刷机械、订书机械、包装机械、切纸机械、组合机床、磨床、电镀流水线及电梯控制等。这些设备对控制系统的要求大都属于逻辑顺序控制，所以这也是最适合PLC使用的领域。在这里PLC用来取代传统的继电器顺序控制，应用于单片机控制、多机群控制。2.制造业自动化制造业是典型的工业类型之一，在该领域主要对物体进行尽心品质处理、形状加工、组装，以位置、形状、力、速度等机械量和逻辑控制为主。其电气自动控制系统中的开关两站绝大多数，有些场合，数十台、上百台单机控制设备组合在一起形成大规模的生产流水线。由于PLC性能的提高和通讯功能的增强，使得它在制造业领域中的大中型控制系统中占绝对主导的地位。3.运动控制为提高精度的位置控制，现在的PLC制造商为用户提供了功能完善的运动控制功能。这一方面体现在功能强大的主机可以完成多路高速计数器的脉冲采集和大量数据处理的功能；另一方面还提供了专门的单轴或多轴的控制步进电动机和伺服电动机的位置控制模块，这些智能化的模块可以实现对任何位置控制的任务要求。现在工业自动化领域基于PLC的运动控制系统和其它的控制手段相比，功能更强、装置体积更小、价格更低、速度更快、操作更方便。4.流程工业自动化流程工业是工业类型中的重要分支，如电力、石油、化工、造纸等，其特点是对流体进行连续加工。过程控制系统中的压力、流量、温度、物位等参数进行自动调节为主，大部分场合还有防爆要求。从20世纪90年代以后，PLC具有了控制大量的过程参数的能力，对多路参数进行PID调节也便得非常容易和方便。和传统的分布式控制系统DCS相比，其价格方面也具有较大的优势，再加上在人机界面和联网通讯性能方面的完善和提高，PLC控制系统在过程控制领域也占据了相当大的市场份额。第4章半精镗专用机床自动控制系统硬件设计4.1半精镗专用机床自动控制及电磁阀工作原理4.1.1自动控制系统控制系统的核心是PLC，系统的输入指令按用途分成三种：运行方式令、限位指令、手动开关指令。运行方式指令就是当试验、手动、单循环、自动循环等不同运行方式时，输入相应指令；限位指令就是用接近开关对工作油缸伸缩的位置进行限制；手动开关指令就是在试验、手动运行方式下，完成各个动作输入的指令。当三种指令输入PLC后，按照预先编制好的程序，PLC输出相应信号启闭液压回路的电磁阀，使成型机按工艺完成各个动作。PLC硬件配置图4.1如下。图4.1PLC硬件配置图4.1.2电磁阀工作原理电磁阀是用来控制流体的自动化基础元件，属于执行器；并不限于液压，气动。电磁阀用于控制液压流动方向，工厂的机械装置一般都由液压钢控制，所以就会用到电磁阀。电磁阀的工作原理：电磁阀里有密闭的腔，在的不同位置开有通孔，每个孔都通向不同的油管，腔中间是阀，两面是两块电磁铁，哪面的磁铁线圈通电阀体就会被吸引到哪边，通过控制阀体的移动来档住或漏出不同的排油的孔，而进油孔是常开的，液压油就会进入不同的排油管，然后通过油的压力来推动油刚的活塞，活塞又带动活塞杆，活塞竿带动机械装置动。这样通过控制电磁铁的电流就控制了机械运动。上面说得是电磁阀的普通原理实际上，根据流过介质的温度，压力等情况，比如管道有压力和自流状态无压力。电磁阀的工作原理是不同的。比如在自流状态下需要零压启动的，就是通电后，线圈整个把闸体吸起来。而有压力状态的电磁阀，则是线圈通电后吸出插在闸体上的一个销子，用流体自身的压力把闸体顶起来。这两种方式的不同之处是，自流状态的电磁阀，因为线圈要吸起整个闸体，所以体积较大而带压状态的电磁阀，只需要吸起销子，所以体积可以做的比较小。电磁阀在液路系统中用来实现液路的通断或液流方向的改变，它一般具有一个可以在线圈电磁力驱动下滑动的阀芯，阀芯在不同的位置时，电磁阀的通路也就不同。阀芯的工作位置有几个，该电磁阀就叫几位电磁阀：阀体上的接口，也就是电磁阀的通路数，有几个通路口，该电磁阀就叫几通电磁阀。电磁阀安装后，一般所有接口都应该是连接好了的，所谓工作位置指的是阀芯的位置。阀芯在线圈不通电时处在甲位置，在线圈通电时处在乙位置，阀芯在不同位置时，对各接口起到或接通或封闭的作用。4.2PlC的选型在第三章中，我们给出了本次课题所需要用的PLC，即西门子公司的S7-200系列。下面将给与简要介绍。4.2.1S7-200可编程控制器简介德国西门子（SIEMENS）公司作为世界上最大的PLC供应商，继SIEMENSS5系列后，再创自控领域的新高峰，推出了S7-200微型PLC，它系统组合扩展方便，设计新颖，将一体化PLC和模块式PLC的有点巧妙而完美的结合在一起。SIEMENSS7-200，用途多样，功能齐全；模拟量处理功能，灵活便捷的通讯，诊断系统及中断处理，告诉技术等多功能的组合，使SIEMENSS7-200能够满足用户的多种需求。不仅如此，SIEMENSS7-200特有的应用软件加密系统使用户的智力投资得到了应有的保护。总之，SIEMENSS7-200可编程控制器，在目前是一种性能优越、价格更便宜的机种。4.2.2S7-200可编程控制器的硬件硬件即指实际的设备，包括基本单元、扩展单元、特殊功能模块和相关设备。详细介绍如下：状态指示灯(LED)CPU所处的工作状态。存储卡接口可以插入存储卡。通讯接口可以连接RS-485总线的通讯电缆。顶部端子盖下边为输出端子和PLC供电电源端子。输出端子的运行状态可以由顶部端子盖下方一排指示灯显示，ON状态对应指示灯亮。底部端子盖下边的输入端子和传感器电源端子。输入端子的运行状态可以由底部端子盖上方一排指示灯显示，ON状态对应指示灯亮。前盖下面有运行、停止开关和接口模块插座。将开关拨向停止位置时，PLC处于停止状态，此时可以对其编写程序。将开关拨向运行位置时，PLC处于运行状态，此时不能对其编写程序。将开关拨向监控状态，可以运行程序，同时还可以监视程序运行的状态。接口插座用于连接扩展模块，实现I/O扩展。目前S7-200系列PLC主要有CPU221、CPU222、CPU224和CPU226四种CPU。档次最低的是CPU221，其数字量输入点数有6点，数字输出点数有4点，是控制规模最小的PLC。档次最高的应属CPU226，它集成了24点输入/16点输出，共有40点数字量I/O，可连接7个扩展模块，最大扩展至数字量I/O248路和模拟量I/O35路。S7-200的4种PLC均由晶体管和继电器输出类型，具有不同的电源电压和控制电压。S7-200PLC的CPU类型如表4.1所示。在了解PLC的输入输出类型后，可以在使用时，根据输入输出点数的要求，正确的选择各种CPU型号。如果需要大电流输出，则应选择继电器型。一般型号为DC24V/AC220V/2A电流。如果电路需要快速开断或频繁的运作组合、则应选择晶体管型。表4.1S7-200型PLC的CPU类型CPU类型电源电压输入电压输出电压输出电流CPU221DC输入DC输出24V直流24V直流24V直流0.75A，晶体管DC输出继电器输出85~264V交流24V直流24V直流24~230V交流2A,继电器CUP222CPU224CPU226DC输出24V直流24V直流24V直流0.75A，晶体管继电器输出85~264V交流24V直流24V直流2A,继电器4.2.3S7-200可编程控制器的软件我们把存放应用软件的存储器设为用户程序存储器。由于可编程控制器的软件有系统软软件和应用软件构成，因此PLC的存储器可分为系统程序存储器和用户程序存储器。不同类型的可编程控制器，其容量各不相同，但根据其工作原理，其存储空间一般包括一下3个区域：1.系统程序存储区。在系统程序存储区中，存放着相当于计算机操作系统的系统程序，它包括监视程序、管理程序、命令解释程序、功能子程序、系统诊断程序等。由制造商固化在EPROM或ROM中，用户不能直接存取。2.系统RAM存储区。系统RAM存储区包括I/O映像区以及各类软设备（如：各种逻辑线圈、数据存储器、计时器、累加器、编制寄存器等）存储器。3.用户程序存储区。用户程序存储区存放用户编制的应用控制序，不同类型的可编程控制器存储容量各不相同。有些可编程控制器的存储容量可以根据用户的需要加以改变。S7-200系列的存储系统有RAM和EEPROM两种类型存储器构成，CPU模块内配置一定容量的RAM和EEPROM存储卡。S7-200的程序从广义上看，由三部分构成：用户程序、数据块V、和系统参数块。用户程序是必选部分，数据块和系统参数是可选部分。系统参数块主要是指CPU的组态数据，数据块主要是用户程序执行过程中所用道德和生成的数据。用户程序的编制需要STEP7-MICRO/WIN32编程软件，该软件提供PLC主机和计算机之间的程序、数据和参数的上装、下装，可使用户直接在软件环境下调试并监视用户程序的执行。上装用户程序是将PLC中的程序通过通讯设备上传到计算机中进行程序的检查和维修。当从可编程控制器上装了一个程序时，如果RAM中相对EEPROM有剩余的数据块，用户程序和组态配置RAM中上装到计算机，存于EEPROM中的永久数据块将同存于RAM中剩余的数据块中，然后把完整的数据块传到计算机上。下装用户程序是将编号的程序、数据、和组态配置参数通过通讯设备下装到PLC中进行运行调试。下装时，用户程序、数据、和组态配置参数存在于主机的存储器的RAM中，将永远保留，主机会自动把这些内容装入EEPROM已永远保留。4.2.4S7-200可编程控制器的技术规范可编程控制器的技术规范PLC设计及生产的技术标准。S7-200系列PLC系统手册上给出的技术规范主要有一般积水规范及CPU规范。其中一般技术规范主要有以下能容：1.环境条件——运输和存储：含温度、湿度、跌落等运输及存储标准。2.环境条件——工作：含机械振动、正弦波振动、机械保护等工作条件。3.电磁兼容量——抗干扰：含PLC对静电、辐射式电磁场、传导干扰、瞬间电压、电流冲击及周期过电压的抗御能力标准等。CPU规范含CPU规范、CPU电源规范、CPU输入规范及CPU输出规范等项。其中CPU规范含CPU存储空间的大小、输入输出的数量、机内编程元器件的种类及数量配置、运算速度、通讯口的功能等内容。CPU的电源规范含交流输入电源的电压范围及电流额定，对于用24V传感电源的规格也作了规定。CPU的输入规范输入口所应接入的电压值及输入口置1即置0时的电压及电流标准。CPU的输出规范含输出口的电压、电流负载能力、脉冲能力及机械寿命等。这些规范是正确使用PLC的重要技术指标。4.2.5PLC的基本组件及外部接线图根据半精镗专用机床自动控制的工艺要求及PLC输入/输出点数，留有余地的，我们选用西门子公司的S7-200系列CPU226。S7-200系列的不同CPU模块的性能有较大的差别，在选择CPU模块式，应考虑CPU集成的I/O点的点数和模块的扩展能力、程序存储器与数据的容量和通信接口的个数。在满足要求的前提下，尽量降低硬件成本。本机集成了24输入/16输出共40个数字量I/O点。可连接7个扩展模块，最大扩展至数字量I/O248路和模拟量I/O35路。26K字节程序和数据存储空间。6个独立的30kHz高速计数器，2路独立的20kHz高速脉冲输出，具有PID控制器。2个RS485通讯/编程口，就有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。I/O端子排可以很容易的整体拆卸。用于较高要求的控制系统，具有更多的输入/输出点，更强的扩展能力更快的运行速度和功能更强的内部集成特殊功能。可完全适应于一些复杂的中小型控制系统。所以我们选用西门子公司的S7-200系列CPU226。根据半精镗专用机床自动控制的工艺要求，我们采用SIEMENSS7-200系列CPU226外部接线图如图4.3所示。CPU226CPU226PLCPLC拔销阀YV2夹紧阀YV1200.02200.01单周期控制SA2手动控制SA10.010.00拔销阀YV2夹紧阀YV1200.02200.01单周期控制SA2手动控制SA10.010.00右滑台快进YV3200.03连续控制SA30.02右滑台快进YV3200.03连续控制SA30.02右滑台快退YV4200.04停止SB2启动SB10.040.03右滑台快退YV4200.04停止SB2启动SB10.040.03200.06左滑台快退YV6左滑台快进YV5200.05左限位SQ10.05PLplCc200.06左滑台快退YV6左滑台快进YV5200.05左限位SQ10.05PLplCc插销阀YV7200.07右限位SQ20.06PLplCc插销阀YV7200.07右限位SQ20.06PLplCc松开阀YV8200.08松开阀YV8200.08左动力头线圈KM2右动力头线圈KM1201.02201.01左动力头线圈KM2右动力头线圈KM1201.02201.01声报警HA201.03声报警HA201.03光报警HI201.04光报警HI201.04AC220VDC24VAC220VDC24V图4.3CPU226外部接线图第5章半精镗专用机床自动控制系统软件设计5.1系统的软件设计方法5.1.1顺序功能图顺序功能图（Sequentialfunctiaonchart）简称为SFC，是描述控制系统的过程控制、功能和特性的一种图形，是设计PLC顺序控制程序的有力工具。顺序功能图不涉及所描述的控制功能的具体技术，它是一种通用的技术语言，可以供进一步设计和不同专业人员之间进行技术交流之用。顺序功能图主要由步，有向连线，转换，转换条件和动作（或命令）组成。1.步顺序控制设计方法最基本的思想是将系统的一个工作周期划分为若干个顺序相连的阶段，这些阶段称为步（step）,可以用编程组件（例如辅助继电器M和顺序控制继电器S）来代表各步。步是根据输出量的状态变化来划分的，在任意一步之内，各输出量的ON/OFF状态不变，但是相邻两步输出量总的状态是不同的，步的这种划分方法使代表各步的编程组件的状态与各输出量的状态之间有着极为简单的逻辑关系。在顺序功能图中用矩形方块表示步，一般用代表该步的编程组件的组件号作为步的代号，如SO、MO等，这样设计梯形图时比较方便2.初始步与系统的初始状态相对应的步称为初始步，初始状态一般是系统等待起动命令的相对静止的状态。初始步用双线方框表示，每一个顺序功能图至少应该有一个初始步。3.活动步当系统正处于某一步所在的阶段时，该步处于活动状态，称该步为“活动步”。步处于活动状态时，相应的动作被执行；处于不活动状态时，相应的非存储型动作被停止执行。4.有向连线在画顺序功能图时，将代表各步的方框按它们成为活动步的先后次序顺序排列，并用又向线将它们连接起来。步的活动状态习惯的进展方向是从事从上到下或从左到右，在两个方向有向连线上的箭头可以省略。5.转换转换用有向连线上与有向连线垂直的短划线来表示，转换将相邻两步分隔开。步的活动状态的进展是有转换的实现来完成的，并与控制过程的发展相适应。6.转换条件是系统由当前步进入下一步的信号称为转换条件，转换条件可以是外部的输入信号；也可以是PLC内部产生的信号，如计时器、计数器常开触点地接同等，转换条件还可能是若干个信号的与、或、非逻辑组合。顺序控制设计法用转换条件控制代表各步的编程组件，让它们的状态按一定的顺序变化，然后用代表各步的编程组件控制PLC的歌输入继电器。5.1.2顺序功能图中转换实现的基本原则1．转换实现的条件在顺序功能图中。步的活动状态的进展是由转换的实现来完成的。转换实现必须同时满足两个条件：（1）该转换所有的前级步都是活动步。（2）相应的转换条件得到满足。2．转换实现应完成的操作（1）使所有由有向连线与相应转换符号相连的后续步都变为活动步。（2）使所有由有向连线与相应转换符号相连的前级步都变为不活动步。转换实现的基本规则是根据顺序功能图设计梯形图的基础。在梯形图中，用编程组件代表步，当某步为活动步时，该步对应的编程组件为1状态。5.2I/O端地址分配表PLC输入输出端地址分配情况如表5.1所示。表5.1I/O分配表输入输出功能地址功能地址手动控制开关SA10.00夹紧阀YV1200.01单周期控制开关SA20.01拔销阀YV2200.02连续控制开关SA30.02右滑台快进YV3200.03启动按钮SB10.03右滑台快退YV4200.04停止按钮SB20.04左滑台快进YV5200.05左限位SQ10.05左滑台快退YV6200.06右限位SQ20.06插销阀YV7200.07松开阀YV8200.08右动力头线圈KM1201.01左动力头线圈KM2201.02声报警HA201.03光报警HI201.045.2.1使用起保停电路的编程方法图5.1中的步M1、M2和M3是顺序功能图中顺序相连的3步，X1是步M1之前的转换条件。M1对应的步为活动步时，M1为ON。该步之后的转换条件X1满足时，X1的常开触点接通，因此可以将M