PAGEPAGE37半精鏜專用機床自動控制系統設計摘要PLC是一種專門為在工業環境下應用而設計的數字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內部存儲執行邏輯運算、順序運算、計時、計數和算術運算等操作的指令，并能通過數字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。PLC及其有關的外圍設備都應該按易于與工業控制系統形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設計。目前，PLC在國內外已廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環保及文化娛樂等各個行業，使用情況大致可歸納為如下幾類。這是PLC最基本、最廣泛的應用領域，它取代傳統的繼電器電路，實現邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設備的控制，也可用于多機群控及自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產線、電鍍流水線等。半精鏜專用機床是加工汽車連桿的專用設備,自動化程度和設備運行可靠性要求較高,將PLC的高可靠性和程序編制的柔性運用于專用機床電控系統的設計,極大提高了鏜床系統的可靠性和鏜床的工作效率,減少了維修、維護的工作量,提高發動機及汽車的性能指標。本文詳細介紹半精鏜專用機床的PLC控制系統,其中包括可編程控制器的機型選擇、輸入/輸出地址分配、可編程控制器梯形圖程序設計;并指出應注意的一些問題。關鍵詞：半精鏜專用機床；PLC；自動控制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目錄摘要 IAbstract II第1章引言 11.1題目的背景和意義 11.2題目相關領域的研究現狀 11.3主要完成的任務及本人所做工作 2第2章半精鏜專用機床自動控制系統工藝流程 32.1自控系統的設計原則 32.2半精鏜專用機床工藝流程簡述 3第3章半精鏜專用機床自動控制系統總體設計 63.1半精鏜專用機床自動控制系統方案選擇 63.2可編程控制器簡介 63.2.1PLC產生與發展 63.2.2PLC的發展趨勢 73.2.3PLC的應用領域 8第4章半精鏜專用機床自動控制系統硬件設計 104.1半精鏜專用機床自動控制及電磁閥工作原理 104.1.1自動控制系統 104.1.2電磁閥工作原理 114.2PlC的選型 124.2.1S7-200可編程控制器簡介 124.2.2S7-200可編程控制器的硬件 124.2.3S7-200可編程控制器的軟件 144.2.4S7-200可編程控制器的技術規范 164.2.5PLC的基本組件及外部接線圖 16第5章半精鏜專用機床自動控制系統軟件設計 195.1系統的軟件設計方法 195.1.1順序功能圖 195.1.2順序功能圖中轉換實現的基本原則 205.2I/O端地址分配表 225.2.1使用起保停電路的編程方法 235.3系統的軟件設計 24第6章結論 26參考文獻 27謝辭 28附錄 29第1章引言1.1題目的背景和意義半精鏜專用機床是應用于加工汽車連桿的專用設備,汽車連桿是發動機的重要組成部件,它直接影響到發動機及汽車的性能指標。如果機床電控系統采用繼電接觸器控制,由于使用了大量的機械觸點,導致設備的響應速度慢、可靠性差、故障率高、接線復雜、不便于調整和維修,加工產品的質量無法得到可靠保證?？删幊绦蚩刂破骶哂型ㄓ眯院?、抗干擾能力強、性價比高等特點,運用其控制邏輯的軟件設計功能可在很大程度上改善機床電控系統的柔性;同時,其可靠性得到明顯增強,具有很好的社會和經濟效益。我國可編程控制器的引進、應用、研制、生產是伴隨著改革開放開始的。最初是在引進設備中大量使用了可編程控制器。接下來在各種企業的生產設備及產品中不斷擴大了PLC的應用。目前，我國自己已可以生產中小型可編程控制器。上海東屋電氣有限公司生產的CF系列、杭州機床電器廠生產的DKK及D系列、大連組合機床研究所生產的S系列、蘇州電子計算機廠生產的YZ系列等多種產品已具備了一定的規模并在工業產品中獲得了應用。此外，無錫華光公司、上海鄉島公司等中外合資企業也是我國比較著名的PLC生產廠家。可以預期，隨著我國現代化進程的深入，PLC在我國將有更廣闊的應用天地。1.2題目相關領域的研究現狀可編程控制器PLC，是20世紀70年代以來，在集成電路、計算機技術基礎上發展起來的一種新型工業控制設備。隨著現代科學技術的不斷完善和發展，其具有功能強、可靠性高、配置靈活、使用方便以及體積小、重量輕、抗干擾等優點，現在已經廣泛應用于自動化的各個領域，并成為實現工業生產自動化控制系統的核心產品。PLC有著廣泛的工作領域，主要用于順序控制，運動控制，閉環過程控制，數據處理，通訊和聯網。PLC可分為整體式和組合式兩類，一般結構有中央處理器、存儲器、輸入輸出接口、電源、擴展接口、通訊接口、智能I/O接口、編程工具和智能單元組成。隨著科學技術的日新月異，自動化程度要求越來越高，市場競爭激烈、人工成本上漲，以往人工操作的搬運和固定式輸送帶為主的傳統物件搬運方式，不空間也不容易更變生產線結構，加上需要人力監督操作，更增加生產成本，原有生產裝料裝置遠遠不能滿足當前高度自動化的需要。減輕勞動強度，保障生產的可靠性，降低生產成本，減少環境污染，提高產品的質量及經濟效益是企業生成所必須面臨的重大問題。自動化技術廣泛用于工業、農業、軍事、科學研究、交通運輸、商業、醫療和家庭等方面。采用自動化技術不僅可以把人從繁重的體力勞動、部分腦力勞動以及危險的工作環境中解放出來，極大地提高勞動生產率，增強人類認識世界和改造世界的能力。因此，自動化是工業、農業、國防和科學技術現代化的重要條件和顯著標志。1.3主要完成的任務及本人所做工作通過三個月的看書學習本人對整個系統進行了整體設計，并繪制出電氣原理圖，另外針對半精鏜專用機床的工藝特點統計出了輸入/輸出點數，根據輸入輸出點數選擇了電器元件和PLC機型及功能模塊配置；列出了PLC中所用元件的地址表，繪制出了用戶順序功能圖；編寫、調試、修改PLC用戶程序。完成了預先設計的控制目標，實現了按操作人員及工廠的需求控制。同時通過電氣原理圖及PLC外部接線圖的手工繪制大大增強了手動制圖的能力，也鍛煉了耐性，作為大學生涯的最后階段我的收獲頗多，各方面的能力都有所增強，畢業設計的內容也對我未來的工作提供了經驗基礎。第2章半精鏜專用機床自動控制系統工藝流程2.1自控系統的設計原則在設計自控系統時，應遵循以下基本原則，它們包括：1.最大限度地滿足被控對象的控制要求。設計前，應深入現場進行調查研究，搜集資料，并與機械部分的設計人員和實際操作人員密切配合，共同擬定電器控制方案，協同解決設計中出現的各種問題。2.在滿足控制要求的前提下，力求使控制系統簡單、經濟，使用及維修方便。3.保證控制系統的安全、可靠。4.考慮到生產的發展和工藝的改進，在選擇P比容量時，應適當留有裕量。2.2半精鏜專用機床工藝流程簡述半精鏜專用機床是由左/右滑臺、左／右動力頭、工件定位夾具、液壓站、左／右主軸電動機等組成。左／右滑臺及工件的夾緊和放松動作都由液壓提供動力。汽車連桿的加工要求精度高。在加工時，要一面兩銷定位，同時裝卡兩個工件，使兩個工一件一起加工。其自動加工工藝過程如下：1.在機床的初始狀態（左／右滑臺停在原位、左／右主軸停轉）時，同時裝卡兩個工件，人工認銷后，啟動機床并開始夾緊兩工件。2.當工件夾緊到位，且壓力繼電器動作時，開始自動拔銷。3.拔銷完畢，右動力頭在右滑臺的帶動下快速前進（下稱快進），同時右主軸啟動。4.當右滑塊快進到位時，壓迫液壓行程調速閥，自動轉為工進速度，開始對工件右面的兩個大孔和兩個小孔進行加工。工進速度行進到終點,4孔同時倒角。5.倒角延時完畢，右滑臺快退回原位自停，同時右主軸停轉。6.左動力頭在左滑臺的帶動下快進，同時左主軸啟動。7.當左滑臺快進到位時，壓迫液壓行程調速閥，自動轉為工進速度，開始對工件左面的兩個大孔和兩個小孔進行加工。工進速度行進到終點，4孔同時倒角。8.撞死鐵且保壓達到壓力后，左滑臺快退回原位自停，同時左主軸停轉。9.接著進行自動插銷的操作，當插銷到位時自動開始放松工件。10.工件放松到位時，人工取下工件，一次加工過程結束。此時，機床處于初始狀態。欲進行下一次加工，要重復上述過程。自動加工工藝過程可用圖2.1的流程圖表示。圖2.1半精鏜專用機床工藝流程圖第3章半精鏜專用機床自動控制系統總體設計3.1半精鏜專用機床自動控制系統方案選擇工業自動控制中使用的可編程控制器種類繁多，不同廠家的產品各有特點，目前比較著名的生產廠家有美國的MODICON，日本的OMRON,三菱，德國的SIEMENS和法國的SCHNEIDER公司等。這些公司的系列產品被廣泛應用于現代自動控制系統中。以下主要介紹德國西門子公司一系列產品的技術指標：德國西門子公司的主要產品有S5系列及S7系列產品，其中S7-200系列PLC是該公司新推出的一種小型PLC，它以緊湊的結構、良好的擴展性、強大的指令功能、低廉的價格，已經成為當代各種小型控制工程的理想控制器。因此總體考慮本設計方案準備采用S7-200系列PLC作為半精鏜專用機床自動控制系統的控制器，同時對成型機I/O點的統計分析，最后決定本設計應用CPU226型PLC，其主要的功能及技術指標將在第四章硬件設計中詳細介紹。3.2可編程控制器簡介3.2.1PLC產生與發展第一臺PLC誕生后不久，DickMorley(被譽為可編程控制器之父)的MODICON公司也推出了084控制器。這種控制器的核心思想就是采用軟件編程方法代替電氣控制系統的硬件接線方式，并有大量的輸入傳感器和輸出執行器的的接口，可以方便在工業生產現場直接使用。而這種能取代繼電控制柜的設備就是Morly等人提議開發的ModularDigitalControl-ler(MODICON)。隨后，1971年日本推出了DSC-80控制器，1973年西歐國家的各種PLC業研制成功。雖然這些PLC餓功能還不大強大，但他們開啟了工業自動化應用技術新時代的大門。PLC誕生不久即顯示出了其在工業控制中的重要性，在許多領域得到了廣泛應用。PLC技術隨著計算機和微電子技術的發展而迅速發展，由最初的一位機發展為8位機。隨著微處理器CPU和微型計算機技術在PLC中的應用，形成了現代意義上的PLC。進入20世紀80年代以來，隨著大規模和超大規模集成電路等微電子技術的迅猛發展，以16位和32位微處理器構成的微機化PLC得到了驚人的發展，使PLC在概念、設計、性能價格比以及應用等方面都有了新的突破。不僅控制功能增強，功耗、體積減小、成本下降，可靠性提高，編程和故障檢測更為靈活方便，而且遠程I/O和通信網絡、數據處理以及人機界面(HMI)也有了長足的發展現在PLC不僅能得心應手地應用于制造業自動化，而且還可以應用于連續生產的過程控制系統，所有這些已經使之成為自動化技術領域的三大支柱之一，即使在現場總線技術成為自動化技術應用熱點的今天，PLC仍然是現場總線控制系統中不可缺少的控制器。3.2.2PLC的發展趨勢PLC總的發展趨勢是向高集成度、小體積、大容量、高速度、易使用、高性能、信息化、軟PLC、標準化、與現場總線技術緊密結合等方向發展。1.向小型化、專用化、低成本方向發展隨著微電子技術的發展，新型器件性能的大幅度提高，價格卻大幅度降低，使得PLC結構更為緊湊，操作使用十分簡便。從體積上講，有些專用的微型PLC僅有一個香皂大小。PLC的功能不斷增加，將原來大、中型PLC才有的功能部分地移植到小型PLC上，模擬量處理、復雜的功能指令和網絡通信等。PLC的價格也不斷下降，真正成為現代電氣控制系統中不可代替的控制裝置。據統計，小型和微型PLC的市場份額一直保持在70%~80%之間，所以對PLC小型化的追求不會停止。2.向大容量、高速度、信息化方向發展現在大中型PLC采用多微處理器系統，有的采用了32位微處理器，并集成了通信聯網功能，可同時進行多任務操作，運算速度、數據交換速度及外設響應速度都有了大幅度提高，存儲容量大大增加，特別是增強了過程控制和數據處理的功能。為了適應工廠控制系統和企業信息管理系統日益有機結合的要求，信息技術也滲透到了PLC中，如設置開放的網絡環境、支持OPC技術，等等。3.智能化模塊的發展為了實現某些特殊功能，PLC制造商開發出了許多智能化I/O模塊。這些模塊本身帶有CPU，使得占用主CPU的時間很少，減少了對PLC掃描速度的影響，提高了整個 PLC控制系統的性能。它本身有很強的信息處理能力和控制功能，可以完成PLC的主CPU難以兼顧的功能。由于在硬件和軟件方面都采取了可靠性和便利化的措施，所以簡化了某些控制系統的系統時機和編程。典型的智能化模塊主要有高速計數模塊、定位控制模塊、溫度控制模塊、閉環控制模塊、以太網通信模塊和各種現場總線協議通信模塊等。3.2.3PLC的應用領域1.中小型單機電氣控制系統這是PLC應用最廣泛的領域，例如塑料機械、印刷機械、訂書機械、包裝機械、切紙機械、組合機床、磨床、電鍍流水線及電梯控制等。這些設備對控制系統的要求大都屬于邏輯順序控制，所以這也是最適合PLC使用的領域。在這里PLC用來取代傳統的繼電器順序控制，應用于單片機控制、多機群控制。2.制造業自動化制造業是典型的工業類型之一，在該領域主要對物體進行盡心品質處理、形狀加工、組裝，以位置、形狀、力、速度等機械量和邏輯控制為主。其電氣自動控制系統中的開關兩站絕大多數，有些場合，數十臺、上百臺單機控制設備組合在一起形成大規模的生產流水線。由于PLC性能的提高和通訊功能的增強，使得它在制造業領域中的大中型控制系統中占絕對主導的地位。3.運動控制為提高精度的位置控制，現在的PLC制造商為用戶提供了功能完善的運動控制功能。這一方面體現在功能強大的主機可以完成多路高速計數器的脈沖采集和大量數據處理的功能；另一方面還提供了專門的單軸或多軸的控制步進電動機和伺服電動機的位置控制模塊，這些智能化的模塊可以實現對任何位置控制的任務要求?，F在工業自動化領域基于PLC的運動控制系統和其它的控制手段相比，功能更強、裝置體積更小、價格更低、速度更快、操作更方便。4.流程工業自動化流程工業是工業類型中的重要分支，如電力、石油、化工、造紙等，其特點是對流體進行連續加工。過程控制系統中的壓力、流量、溫度、物位等參數進行自動調節為主，大部分場合還有防爆要求。從20世紀90年代以后，PLC具有了控制大量的過程參數的能力，對多路參數進行PID調節也便得非常容易和方便。和傳統的分布式控制系統DCS相比，其價格方面也具有較大的優勢，再加上在人機界面和聯網通訊性能方面的完善和提高，PLC控制系統在過程控制領域也占據了相當大的市場份額。第4章半精鏜專用機床自動控制系統硬件設計4.1半精鏜專用機床自動控制及電磁閥工作原理4.1.1自動控制系統控制系統的核心是PLC，系統的輸入指令按用途分成三種：運行方式令、限位指令、手動開關指令。運行方式指令就是當試驗、手動、單循環、自動循環等不同運行方式時，輸入相應指令；限位指令就是用接近開關對工作油缸伸縮的位置進行限制；手動開關指令就是在試驗、手動運行方式下，完成各個動作輸入的指令。當三種指令輸入PLC后，按照預先編制好的程序，PLC輸出相應信號啟閉液壓回路的電磁閥，使成型機按工藝完成各個動作。PLC硬件配置圖4.1如下。圖4.1PLC硬件配置圖4.1.2電磁閥工作原理電磁閥是用來控制流體的自動化基礎元件，屬于執行器；并不限于液壓，氣動。電磁閥用于控制液壓流動方向，工廠的機械裝置一般都由液壓鋼控制，所以就會用到電磁閥。電磁閥的工作原理：電磁閥里有密閉的腔，在的不同位置開有通孔，每個孔都通向不同的油管，腔中間是閥，兩面是兩塊電磁鐵，哪面的磁鐵線圈通電閥體就會被吸引到哪邊，通過控制閥體的移動來檔住或漏出不同的排油的孔，而進油孔是常開的，液壓油就會進入不同的排油管，然后通過油的壓力來推動油剛的活塞，活塞又帶動活塞桿，活塞竿帶動機械裝置動。這樣通過控制電磁鐵的電流就控制了機械運動。上面說得是電磁閥的普通原理實際上，根據流過介質的溫度，壓力等情況，比如管道有壓力和自流狀態無壓力。電磁閥的工作原理是不同的。比如在自流狀態下需要零壓啟動的，就是通電后，線圈整個把閘體吸起來。而有壓力狀態的電磁閥，則是線圈通電后吸出插在閘體上的一個銷子，用流體自身的壓力把閘體頂起來。這兩種方式的不同之處是，自流狀態的電磁閥，因為線圈要吸起整個閘體，所以體積較大而帶壓狀態的電磁閥，只需要吸起銷子，所以體積可以做的比較小。電磁閥在液路系統中用來實現液路的通斷或液流方向的改變，它一般具有一個可以在線圈電磁力驅動下滑動的閥芯，閥芯在不同的位置時，電磁閥的通路也就不同。閥芯的工作位置有幾個，該電磁閥就叫幾位電磁閥：閥體上的接口，也就是電磁閥的通路數，有幾個通路口，該電磁閥就叫幾通電磁閥。電磁閥安裝后，一般所有接口都應該是連接好了的，所謂工作位置指的是閥芯的位置。閥芯在線圈不通電時處在甲位置，在線圈通電時處在乙位置，閥芯在不同位置時，對各接口起到或接通或封閉的作用。4.2PlC的選型在第三章中，我們給出了本次課題所需要用的PLC，即西門子公司的S7-200系列。下面將給與簡要介紹。4.2.1S7-200可編程控制器簡介德國西門子（SIEMENS）公司作為世界上最大的PLC供應商，繼SIEMENSS5系列后，再創自控領域的新高峰，推出了S7-200微型PLC，它系統組合擴展方便，設計新穎，將一體化PLC和模塊式PLC的有點巧妙而完美的結合在一起。SIEMENSS7-200，用途多樣，功能齊全；模擬量處理功能，靈活便捷的通訊，診斷系統及中斷處理，告訴技術等多功能的組合，使SIEMENSS7-200能夠滿足用戶的多種需求。不僅如此，SIEMENSS7-200特有的應用軟件加密系統使用戶的智力投資得到了應有的保護。總之，SIEMENSS7-200可編程控制器，在目前是一種性能優越、價格更便宜的機種。4.2.2S7-200可編程控制器的硬件硬件即指實際的設備，包括基本單元、擴展單元、特殊功能模塊和相關設備。詳細介紹如下：狀態指示燈(LED)CPU所處的工作狀態。存儲卡接口可以插入存儲卡。通訊接口可以連接RS-485總線的通訊電纜。頂部端子蓋下邊為輸出端子和PLC供電電源端子。輸出端子的運行狀態可以由頂部端子蓋下方一排指示燈顯示，ON狀態對應指示燈亮。底部端子蓋下邊的輸入端子和傳感器電源端子。輸入端子的運行狀態可以由底部端子蓋上方一排指示燈顯示，ON狀態對應指示燈亮。前蓋下面有運行、停止開關和接口模塊插座。將開關撥向停止位置時，PLC處于停止狀態，此時可以對其編寫程序。將開關撥向運行位置時，PLC處于運行狀態，此時不能對其編寫程序。將開關撥向監控狀態，可以運行程序，同時還可以監視程序運行的狀態。接口插座用于連接擴展模塊，實現I/O擴展。目前S7-200系列PLC主要有CPU221、CPU222、CPU224和CPU226四種CPU。檔次最低的是CPU221，其數字量輸入點數有6點，數字輸出點數有4點，是控制規模最小的PLC。檔次最高的應屬CPU226，它集成了24點輸入/16點輸出，共有40點數字量I/O，可連接7個擴展模塊，最大擴展至數字量I/O248路和模擬量I/O35路。S7-200的4種PLC均由晶體管和繼電器輸出類型，具有不同的電源電壓和控制電壓。S7-200PLC的CPU類型如表4.1所示。在了解PLC的輸入輸出類型后，可以在使用時，根據輸入輸出點數的要求，正確的選擇各種CPU型號。如果需要大電流輸出，則應選擇繼電器型。一般型號為DC24V/AC220V/2A電流。如果電路需要快速開斷或頻繁的運作組合、則應選擇晶體管型。表4.1S7-200型PLC的CPU類型CPU類型電源電壓輸入電壓輸出電壓輸出電流CPU221DC輸入DC輸出24V直流24V直流24V直流0.75A，晶體管DC輸出繼電器輸出85~264V交流24V直流24V直流24~230V交流2A,繼電器CUP222CPU224CPU226DC輸出24V直流24V直流24V直流0.75A，晶體管繼電器輸出85~264V交流24V直流24V直流2A,繼電器4.2.3S7-200可編程控制器的軟件我們把存放應用軟件的存儲器設為用戶程序存儲器。由于可編程控制器的軟件有系統軟軟件和應用軟件構成，因此PLC的存儲器可分為系統程序存儲器和用戶程序存儲器。不同類型的可編程控制器，其容量各不相同，但根據其工作原理，其存儲空間一般包括一下3個區域：1.系統程序存儲區。在系統程序存儲區中，存放著相當于計算機操作系統的系統程序，它包括監視程序、管理程序、命令解釋程序、功能子程序、系統診斷程序等。由制造商固化在EPROM或ROM中，用戶不能直接存取。2.系統RAM存儲區。系統RAM存儲區包括I/O映像區以及各類軟設備（如：各種邏輯線圈、數據存儲器、計時器、累加器、編制寄存器等）存儲器。3.用戶程序存儲區。用戶程序存儲區存放用戶編制的應用控制序，不同類型的可編程控制器存儲容量各不相同。有些可編程控制器的存儲容量可以根據用戶的需要加以改變。S7-200系列的存儲系統有RAM和EEPROM兩種類型存儲器構成，CPU模塊內配置一定容量的RAM和EEPROM存儲卡。S7-200的程序從廣義上看，由三部分構成：用戶程序、數據塊V、和系統參數塊。用戶程序是必選部分，數據塊和系統參數是可選部分。系統參數塊主要是指CPU的組態數據，數據塊主要是用戶程序執行過程中所用道德和生成的數據。用戶程序的編制需要STEP7-MICRO/WIN32編程軟件，該軟件提供PLC主機和計算機之間的程序、數據和參數的上裝、下裝，可使用戶直接在軟件環境下調試并監視用戶程序的執行。上裝用戶程序是將PLC中的程序通過通訊設備上傳到計算機中進行程序的檢查和維修。當從可編程控制器上裝了一個程序時，如果RAM中相對EEPROM有剩余的數據塊，用戶程序和組態配置RAM中上裝到計算機，存于EEPROM中的永久數據塊將同存于RAM中剩余的數據塊中，然后把完整的數據塊傳到計算機上。下裝用戶程序是將編號的程序、數據、和組態配置參數通過通訊設備下裝到PLC中進行運行調試。下裝時，用戶程序、數據、和組態配置參數存在于主機的存儲器的RAM中，將永遠保留，主機會自動把這些內容裝入EEPROM已永遠保留。4.2.4S7-200可編程控制器的技術規范可編程控制器的技術規范PLC設計及生產的技術標準。S7-200系列PLC系統手冊上給出的技術規范主要有一般積水規范及CPU規范。其中一般技術規范主要有以下能容：1.環境條件——運輸和存儲：含溫度、濕度、跌落等運輸及存儲標準。2.環境條件——工作：含機械振動、正弦波振動、機械保護等工作條件。3.電磁兼容量——抗干擾：含PLC對靜電、輻射式電磁場、傳導干擾、瞬間電壓、電流沖擊及周期過電壓的抗御能力標準等。CPU規范含CPU規范、CPU電源規范、CPU輸入規范及CPU輸出規范等項。其中CPU規范含CPU存儲空間的大小、輸入輸出的數量、機內編程元器件的種類及數量配置、運算速度、通訊口的功能等內容。CPU的電源規范含交流輸入電源的電壓范圍及電流額定，對于用24V傳感電源的規格也作了規定。CPU的輸入規范輸入口所應接入的電壓值及輸入口置1即置0時的電壓及電流標準。CPU的輸出規范含輸出口的電壓、電流負載能力、脈沖能力及機械壽命等。這些規范是正確使用PLC的重要技術指標。4.2.5PLC的基本組件及外部接線圖根據半精鏜專用機床自動控制的工藝要求及PLC輸入/輸出點數，留有余地的，我們選用西門子公司的S7-200系列CPU226。S7-200系列的不同CPU模塊的性能有較大的差別，在選擇CPU模塊式，應考慮CPU集成的I/O點的點數和模塊的擴展能力、程序存儲器與數據的容量和通信接口的個數。在滿足要求的前提下，盡量降低硬件成本。本機集成了24輸入/16輸出共40個數字量I/O點?？蛇B接7個擴展模塊，最大擴展至數字量I/O248路和模擬量I/O35路。26K字節程序和數據存儲空間。6個獨立的30kHz高速計數器，2路獨立的20kHz高速脈沖輸出，具有PID控制器。2個RS485通訊/編程口，就有PPI通訊協議、MPI通訊協議和自由方式通訊能力。I/O端子排可以很容易的整體拆卸。用于較高要求的控制系統，具有更多的輸入/輸出點，更強的擴展能力更快的運行速度和功能更強的內部集成特殊功能?？赏耆m應于一些復雜的中小型控制系統。所以我們選用西門子公司的S7-200系列CPU226。根據半精鏜專用機床自動控制的工藝要求，我們采用SIEMENSS7-200系列CPU226外部接線圖如圖4.3所示。CPU226CPU226PLCPLC拔銷閥YV2夾緊閥YV1200.02200.01單周期控制SA2手動控制SA10.010.00拔銷閥YV2夾緊閥YV1200.02200.01單周期控制SA2手動控制SA10.010.00右滑臺快進YV3200.03連續控制SA30.02右滑臺快進YV3200.03連續控制SA30.02右滑臺快退YV4200.04停止SB2啟動SB10.040.03右滑臺快退YV4200.04停止SB2啟動SB10.040.03200.06左滑臺快退YV6左滑臺快進YV5200.05左限位SQ10.05PLplCc200.06左滑臺快退YV6左滑臺快進YV5200.05左限位SQ10.05PLplCc插銷閥YV7200.07右限位SQ20.06PLplCc插銷閥YV7200.07右限位SQ20.06PLplCc松開閥YV8200.08松開閥YV8200.08左動力頭線圈KM2右動力頭線圈KM1201.02201.01左動力頭線圈KM2右動力頭線圈KM1201.02201.01聲報警HA201.03聲報警HA201.03光報警HI201.04光報警HI201.04AC220VDC24VAC220VDC24V圖4.3CPU226外部接線圖第5章半精鏜專用機床自動控制系統軟件設計5.1系統的軟件設計方法5.1.1順序功能圖順序功能圖（Sequentialfunctiaonchart）簡稱為SFC，是描述控制系統的過程控制、功能和特性的一種圖形，是設計PLC順序控制程序的有力工具。順序功能圖不涉及所描述的控制功能的具體技術，它是一種通用的技術語言，可以供進一步設計和不同專業人員之間進行技術交流之用。順序功能圖主要由步，有向連線，轉換，轉換條件和動作（或命令）組成。1.步順序控制設計方法最基本的思想是將系統的一個工作周期劃分為若干個順序相連的階段，這些階段稱為步（step）,可以用編程組件（例如輔助繼電器M和順序控制繼電器S）來代表各步。步是根據輸出量的狀態變化來劃分的，在任意一步之內，各輸出量的ON/OFF狀態不變，但是相鄰兩步輸出量總的狀態是不同的，步的這種劃分方法使代表各步的編程組件的狀態與各輸出量的狀態之間有著極為簡單的邏輯關系。在順序功能圖中用矩形方塊表示步，一般用代表該步的編程組件的組件號作為步的代號，如SO、MO等，這樣設計梯形圖時比較方便2.初始步與系統的初始狀態相對應的步稱為初始步，初始狀態一般是系統等待起動命令的相對靜止的狀態。初始步用雙線方框表示，每一個順序功能圖至少應該有一個初始步。3.活動步當系統正處于某一步所在的階段時，該步處于活動狀態，稱該步為“活動步”。步處于活動狀態時，相應的動作被執行；處于不活動狀態時，相應的非存儲型動作被停止執行。4.有向連線在畫順序功能圖時，將代表各步的方框按它們成為活動步的先后次序順序排列，并用又向線將它們連接起來。步的活動狀態習慣的進展方向是從事從上到下或從左到右，在兩個方向有向連線上的箭頭可以省略。5.轉換轉換用有向連線上與有向連線垂直的短劃線來表示，轉換將相鄰兩步分隔開。步的活動狀態的進展是有轉換的實現來完成的，并與控制過程的發展相適應。6.轉換條件是系統由當前步進入下一步的信號稱為轉換條件，轉換條件可以是外部的輸入信號；也可以是PLC內部產生的信號，如計時器、計數器常開觸點地接同等，轉換條件還可能是若干個信號的與、或、非邏輯組合。順序控制設計法用轉換條件控制代表各步的編程組件，讓它們的狀態按一定的順序變化，然后用代表各步的編程組件控制PLC的歌輸入繼電器。5.1.2順序功能圖中轉換實現的基本原則1．轉換實現的條件在順序功能圖中。步的活動狀態的進展是由轉換的實現來完成的。轉換實現必須同時滿足兩個條件：（1）該轉換所有的前級步都是活動步。（2）相應的轉換條件得到滿足。2．轉換實現應完成的操作（1）使所有由有向連線與相應轉換符號相連的后續步都變為活動步。（2）使所有由有向連線與相應轉換符號相連的前級步都變為不活動步。轉換實現的基本規則是根據順序功能圖設計梯形圖的基礎。在梯形圖中，用編程組件代表步，當某步為活動步時，該步對應的編程組件為1狀態。5.2I/O端地址分配表PLC輸入輸出端地址分配情況如表5.1所示。表5.1I/O分配表輸入輸出功能地址功能地址手動控制開關SA10.00夾緊閥YV1200.01單周期控制開關SA20.01拔銷閥YV2200.02連續控制開關SA30.02右滑臺快進YV3200.03啟動按鈕SB10.03右滑臺快退YV4200.04停止按鈕SB20.04左滑臺快進YV5200.05左限位SQ10.05左滑臺快退YV6200.06右限位SQ20.06插銷閥YV7200.07松開閥YV8200.08右動力頭線圈KM1201.01左動力頭線圈KM2201.02聲報警HA201.03光報警HI201.045.2.1使用起保停電路的編程方法圖5.1中的步M1、M2和M3是順序功能圖中順序相連的3步，X1是步M1之前的轉換條件。M1對應的步為活動步時，M1為ON。該步之后的轉換條件X1滿足時，X1的常開觸點接通，因此可以將M