【正文】 傳送帶啟動信號 九江學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 17 PLC 的硬件設(shè)計(jì) PLC 的選型 目前，世界 上有 200 多個廠家生產(chǎn)可編程控制器產(chǎn)品，比較著名的 PLC 生產(chǎn)廠家主要有美國的 AB、通用（ GE）、日本的三菱（ MITSBISHI）、歐姆龍（ OMRON）、德國的西門子（ SIMENS）、法國的 TE、韓國的三星（ SUMSUNG）、 LG 等。 本文選擇的是德國的西門子公司生產(chǎn)的 S7–200PLC。 S7– 200 系列 PLC 是西門子公司生產(chǎn)的一種小型 PLC，其許多功能達(dá)到大、中型 PLC 的水平，而價(jià)格卻和小型 PLC的一樣，因此它一經(jīng)推出，即受到了廣泛的關(guān)注。特別是 S7– 200CPU22*系列 PLC，由于它具有多種功能模塊和人 機(jī)界面（ HMI）可供選擇，所以系統(tǒng)的集成非常方便，并且可以很容易地組成 PLC 網(wǎng)絡(luò)。同時它具有功能齊全的編程和工業(yè)控制組態(tài)軟件，使得在完成控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時更加簡單，其速度快，具有極強(qiáng)的通信能力，幾乎可以完成任何功能的控制任務(wù)。 CPU22*系列 PLC 它有如下五種不同結(jié)構(gòu)的配置單元： CPU221，它具有 6 輸入 /4 輸出， I/O 共計(jì) 10 點(diǎn)，無擴(kuò)展能力； CPU222，它具有 8 輸入 /6 輸出， I/O 共計(jì) 14 點(diǎn)，并可以進(jìn)行一定的模擬量控制和 2 個模塊的擴(kuò)展； CPU224，它具有 14 點(diǎn)輸入 /10 點(diǎn)輸出， I/O 點(diǎn)數(shù)共計(jì) 24 點(diǎn)，它有七個擴(kuò)展模塊，有內(nèi)置時鐘； CPU226，它具有 24 輸入 /16 輸出， I/O 共計(jì) 40 點(diǎn)，與 CPU224 相比，它增加了通信口的數(shù)量，通信能力大大增強(qiáng)； CPU226XM，這是西門子公司后推出的一種增強(qiáng)型主機(jī)，它在用戶程序存儲容量和數(shù)據(jù)存儲容量上進(jìn)行了擴(kuò)展，其他指標(biāo)和 CPU226 相同。 當(dāng) CPU 的 I/O 點(diǎn)數(shù)不夠用或需要進(jìn)行特殊功能的控制時，就要進(jìn)行 I/O 的擴(kuò)展。 I/O擴(kuò)展包括 I/O 點(diǎn)數(shù)的擴(kuò)展和功能模塊的擴(kuò)展。不同的 CPU 有不同的擴(kuò)展規(guī)范，它主要受CPU 的功能限制。 典型的數(shù)字量輸入 /輸 出擴(kuò)展模塊有： 輸入擴(kuò)展模塊 EM221 有兩種： 8 點(diǎn) DC 輸入、 8 點(diǎn) AC 輸入。 輸出擴(kuò)展模塊 EM222 有三種： 8 點(diǎn) DC 晶體管輸出、 8 點(diǎn) AC 輸出、 8 點(diǎn)繼電器輸出。 輸入 /輸出混合擴(kuò)展模塊 EM223 有六種：分別為 4 點(diǎn)（ 8 點(diǎn)、 16 點(diǎn)） DC 輸入 /4 點(diǎn)（ 8 點(diǎn)、 16 點(diǎn)） DC 輸出、 4 點(diǎn)（ 8 點(diǎn)、 16 點(diǎn)） DC 輸入 /4 點(diǎn)（ 8 點(diǎn)、 16 點(diǎn)）繼電器輸出。 工業(yè)機(jī)械手的 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 18 本次設(shè)計(jì)中共 18 個輸入量，共 8 個輸出量，共計(jì) 26 點(diǎn)，因此選用了采用 西門子CPU226CN AC/DC 繼電器型 PLC， CPU226CN 具有 24 點(diǎn)輸入 /16 點(diǎn)輸出， I/O 點(diǎn)數(shù)共計(jì) 40 點(diǎn)， 它可以有七個擴(kuò)展模塊，有內(nèi)置時鐘，它有更強(qiáng)的模擬量和高速計(jì)數(shù)的處理能力。 I/O 的資源配置 根據(jù)控制系統(tǒng)的功能要求，對 PLC 進(jìn)行 I/O 及其他資源的分配，具體分配如下圖36 及表 37 所示。 圖 36 PLC 的 I/O 配置表 編號 意義 備注 原點(diǎn)標(biāo)志 on 有效 轉(zhuǎn)換允許標(biāo)志 on 有效 連續(xù)標(biāo)志 on 有效 傳送帶啟動與自動右轉(zhuǎn)標(biāo)志 on 有效 傳送帶 A 啟動標(biāo)志 on 有效 九江學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 19 自動下降標(biāo)志 on 有效 自動夾緊標(biāo)志 on 有效 自動上升標(biāo)志 on 有效 自動左轉(zhuǎn)標(biāo)志 on 有效 自動下降標(biāo)志 on 有效 自動松開標(biāo)志 on 有效 自動上升標(biāo)志 on 有效 初始化標(biāo)志 on 有效 回原點(diǎn)上升標(biāo)志 on 有效 回原點(diǎn)左轉(zhuǎn)標(biāo)志 on 有效 回原點(diǎn)下降標(biāo)志 on 有效 回原點(diǎn)松開標(biāo)志 on 有效 回原點(diǎn)上升標(biāo)志 on 有效 回原點(diǎn)右轉(zhuǎn) /傳送帶 B 標(biāo)志 on 有效 回原點(diǎn)原位指示標(biāo)志 on 有效 表 37 機(jī)內(nèi)元件表 工業(yè)機(jī)械手的 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 20 PLC 的接線圖 圖 38 PLC 的 I/O 接線圖 九江學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 21 操作面板 圖 39 操作面板 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 工業(yè)機(jī)械手的 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 22 順序功能圖 圖 310 自動程序順序功能圖 九江學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 23 圖 311 回原點(diǎn)順序功能圖 全程序 OB1 工業(yè)機(jī)械手的 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 24 九江學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 25 公用程序 工業(yè)機(jī)械手的 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 26 手動程序 自動程序 九江學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 27 工業(yè)機(jī)械手的 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 28 九江學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 29 工業(yè)機(jī)械手的 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 30 九江學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 31 工業(yè)機(jī)械手的 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 32 回原點(diǎn)程序 九江學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 33 工業(yè)機(jī)械手的 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 34 九江學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 35 第 4 章 系統(tǒng) 程序 調(diào)試 控制系統(tǒng)的程序調(diào)試步驟 （ 1）對于比較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，需要繪制系統(tǒng)流程圖，用以清楚的表明順序和條件。 （ 2）設(shè)計(jì)梯形圖，這是程序設(shè)計(jì)的關(guān)鍵一步，也是比較困難的一步，要設(shè)計(jì)好梯形圖，首先十分熟悉控制要求，同時還要有一定的電氣設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)。 （ 3） 將程序輸入到 PLC 的用戶存儲器，并查找程序是否正確。 （ 4）對程序進(jìn)行調(diào)試和修改，直到滿意為止。 42 調(diào)試過程中注意的事項(xiàng) （ 1）數(shù)據(jù)線與計(jì)算機(jī)的接口必須要與軟件的端口保持一致，否則運(yùn)行會產(chǎn)生通信錯誤問題。 （ 2）連接 PLC 上的輸出端口對應(yīng)的動作必須與程序中的輸入輸出點(diǎn)的定義動作保持一致。 （ 3） PLC 上的輸入輸出點(diǎn)都必須接入電源，連接的外部模塊也必須接通電源與接地線 （ 4）由于條件有限，外部接線模塊中部分用開關(guān)代替按鈕，在執(zhí)行點(diǎn)動程序注意執(zhí)行完應(yīng)該將開關(guān)撥回到停止?fàn)顟B(tài)。對于限位開關(guān)也用普通開關(guān)代替，當(dāng)執(zhí)行完該步程序后， 進(jìn)入下一個步，需要將限位開關(guān)撥回 OFF 狀態(tài)?？蓞⒄請D 41 所示，該圖為機(jī)械手處于夾緊左轉(zhuǎn)的一個狀態(tài)。 工業(yè)機(jī)械手的 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 36 圖 41 plc 硬件的實(shí)物接線圖 43 系統(tǒng)中調(diào)試結(jié)果 整個系統(tǒng)要求實(shí)現(xiàn)的功能有兩項(xiàng)：自動運(yùn)行與手動運(yùn)行。 其中，手動功能基本是實(shí)現(xiàn)了，自動功能出現(xiàn)程序設(shè)計(jì)基本上沒有什么問題，部分功能運(yùn)行起來，有些功能在實(shí)現(xiàn)上還需做些優(yōu)化改進(jìn)，部分功能實(shí)現(xiàn)參見以下相關(guān)圖。 九江學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 37 圖 42 手動程序中下降運(yùn)行 工業(yè)機(jī)械手的 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 38 圖 43 自動程序中下降運(yùn)行 九江學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 39 圖 44 自動程序中的傳送帶 A 啟動工業(yè)機(jī)械手的 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 40 第五章 結(jié)束語 機(jī)械手的控制對于很多場合需求很大，不論是機(jī)床使用的小型系統(tǒng)還是流水線上的這類設(shè)備，其基本動作要求類似，所以控制的實(shí)現(xiàn)也可以相互借鑒。 在本篇論文中，機(jī)械手控制系統(tǒng)采用 PLC 進(jìn)行控制，大大提高了該系統(tǒng)的自動化程度，減少了大量中間繼電器、時間繼電器和硬件的接線，提高系統(tǒng)的可靠性。同時，使用 PLC 進(jìn)行控制可以方便更改生產(chǎn)流程，增強(qiáng)控制功能。通過本次設(shè)計(jì)，可以根據(jù)工件的變化及運(yùn)動流程的要求隨時更改相關(guān)參數(shù)。另外，在實(shí)際的生產(chǎn)中，可以設(shè)置遠(yuǎn)程控制，可以利用監(jiān)控軟件對控制系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時控制，以提 供較為直觀、清晰、準(zhǔn)確的機(jī)械手運(yùn)行狀態(tài)。也為維修、故障診斷提供多方面的可能性。 在此次畢業(yè)論文的設(shè)計(jì)過程中，對以前的理論知識有了更加進(jìn)一步的理解與認(rèn)識，對自己的對自己的專業(yè)知識及應(yīng)用能力有了一定的提升與檢測，其中也發(fā)現(xiàn)了很多不足。因?yàn)橛辛舜舜卧O(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)，我相信在今后工作中我能夠給予更加嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)的態(tài)度對待，相信以后的設(shè)計(jì)中我的設(shè)計(jì)會更加的完美。由于本人能力尚未達(dá)到火候，本次設(shè)計(jì)的機(jī)械手控制系統(tǒng)跟實(shí)際生產(chǎn)中的機(jī)械手控制系統(tǒng)之間還有很大差距，系統(tǒng)中也還存在很多的缺陷，還需要不斷改進(jìn)和加強(qiáng)。 九江學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 41 參考文獻(xiàn) [1]鄭鳳翼，金沙 .圖解西門子 S7200 系列 .北京 :電子工業(yè)出版社出版社 ,2021. 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