【正文】 定位氣缸 、 伸出到位→鎖緊氣缸 、 收縮到位 設(shè)計任務(wù)內(nèi)容及要求 (1)根據(jù)原始數(shù)據(jù)、系統(tǒng)工作流程要求進(jìn)行控制系統(tǒng)工況分析和方案設(shè)計； (2)根據(jù) 工況分析及其控制方案設(shè)計結(jié)果進(jìn)行 PLC 等控制系統(tǒng)硬件選型； (3)根據(jù)系統(tǒng)工作要求進(jìn)行軟件設(shè)計編制 PLC 控制程序； (4)撰寫設(shè)計說明書。 畢設(shè)設(shè)計工作步驟 1. 熟悉系統(tǒng)工作流程和要求； 2. 根據(jù)系統(tǒng)工作要求和原始數(shù)據(jù)進(jìn)行計算并進(jìn)行電控系統(tǒng)硬件設(shè)計； 包括氣缸磁性開關(guān)選型（每個氣缸 2 個，共計 36 個），液壓缸接近開關(guān)或行程開關(guān)選型（每個液壓缸 4 個，共計 16 個），工作位置負(fù)載檢測接近開關(guān)或行程開關(guān)選型（一個位置 2 個，共計 10 個）， PLC 系統(tǒng)組件選型（包括 PLC 電源模塊， CPU 模塊，數(shù)字量輸入模塊，數(shù) 字量輸出模塊等）； 3. 編制 PLC 輸入 /輸出分配表； 其中數(shù)字量輸入 62 個（包括 18 個氣缸的 36 個磁性開關(guān)， 4 個液壓缸的 16個接近或行程開關(guān)， 5 個工作位置負(fù)載檢測的 10 個接近或行程開關(guān)，共計 36＋16＋ 10＝ 62 個），數(shù)字量輸出 17 個（即控制 9 對氣缸的 9 個電磁閥及每個液壓缸包括前進(jìn)和后退兩種狀態(tài)， 4 個液壓缸共需要 8 個數(shù)字量輸出） 4. 編制梯形圖程序； 其中系統(tǒng)裝箱全部工作狀態(tài)可以分成以下幾個子任務(wù)來完成： （ 1） . 將 III 號位負(fù)載運(yùn)至 V 號位 （ 2） . 將 I 號位負(fù)載運(yùn)至 III 號位 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 16 （ 3） . 將 II 號位 負(fù)載運(yùn)至 I 號位 （ 4） . 將 IV 號位負(fù)載運(yùn)至 II 號位 針對以上個子任務(wù)進(jìn)行程序設(shè)計，即進(jìn)行子程序設(shè)計，然后設(shè)計主程序調(diào)用子程序（滿足調(diào)用條件時）可完成裝箱全部工作狀態(tài)。退箱同理可以完成。 5. 進(jìn)行軟件測試； 本章小結(jié) 本章對課題作了詳細(xì)的介紹，對輸運(yùn)機(jī)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行了說明和參數(shù)的分析，另外，更詳細(xì)的描述了輸運(yùn)機(jī)構(gòu)的工作流程，從中可以鮮明的看出，此輸運(yùn)機(jī)構(gòu)的工作流程具有很強(qiáng)的聯(lián)系性和循環(huán)性。最后對課題任務(wù)要求進(jìn)行了闡述并給出了具體的設(shè)計工作步驟。 第三章 硬件設(shè) 計 CPU 模塊選型 S7200 CPU 將一個微處理器、一個集成電源和數(shù)字量 I/O 點集成在一個緊常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 17 湊的封裝中，從而形成了一個功能強(qiáng)大的微型 PLC，參見圖 ，在下載了程序之后， S720 將保留所需的邏輯，用于監(jiān)控應(yīng)用程序中的輸人輸出設(shè)備。 圖 S7200 微型 PLC Siemens 公司提供多種類型的 CPU 以適應(yīng)各種應(yīng)用， S7200 有 5 種 CPU 模塊， CPU 的主機(jī)及 I/O 特性見表 ， CPU 電源規(guī)范見表 ， CPU 的用戶存儲器使用 EEPROM(電可擦寫可編程只讀存儲器 )，后備電池可使用 200 天，布爾量運(yùn)算執(zhí)行時間為 ，內(nèi)部標(biāo)志位（ M）、順序控制繼電器各有 256 點，計數(shù)器和定時器各有 256 點；有兩點定時中斷，最大時間間隔為 255ms；有 4 點外部硬件輸入中斷。 表 I/O特性 型號 主機(jī)輸出類型 主機(jī)輸入點數(shù) 主機(jī)輸出點數(shù) 可擴(kuò)展模塊數(shù) CPU221 DC/繼電器 6 4 無 CPU222 DC/繼電器 8 6 2 CPU224 DC/繼電器 14 10 7 CPU226 DC/繼電器 24 16 7 表 CPU 電源規(guī)范 CPU 類型 電源電壓 輸入 電壓 輸出電壓 輸出電流 CPU221 DC 輸出 DC 輸入 24VDC 24VDC 24VDC ， 晶體管 繼電器輸出 DC 輸入 85~264VAC 24VDC 24VDC 24~230VAC 2A， 繼電器 CPU222 CPU224 DC 輸出 24VDC 24VDC 24VDC ， 晶體管 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 18 CPU226 繼電器輸出 85~264VAC 24VDC 24VDC 24~230VAC 2A， 繼電器 下面對各種 CPU 的特性作一簡單比較， S7200 系列可編程 控制器有CPU21X 系列和 CPU22X 系列。 CPU22X 系列有 4 個不同的基本型號： CPU221 無擴(kuò)展功能，適用作小點數(shù)的微型控制器。 CPU222 有擴(kuò)展模塊， CPU224 是具有較強(qiáng)控制功能的控制器。CPU226 適用于復(fù)雜的中小型控制系統(tǒng)，可擴(kuò)展到 248 點數(shù)字量和 35 路模擬量，有兩個 RS485 通信接口。 分析此輸運(yùn)機(jī)構(gòu)含有五個工作位置，輸入點較多，屬于中小型控制系統(tǒng)，要求控制性較強(qiáng)，再比較各個型號 CPU 的規(guī)格參數(shù)，本系統(tǒng)選用 CPU226 型號較合適，其性能規(guī)格見表 ： 表 CPU226 性能規(guī)格表 特 性 CPU226 尺寸（ mm mm mm） 190 80 62 質(zhì)量（ g） 550（ DC） 660 (繼電器 ) 功耗（ W） 11（ DC） 17（繼電器） 程序存儲區(qū) （字節(jié)） 使用運(yùn)行編程模式 16384 非運(yùn)行編程模式 24576 數(shù)據(jù)存儲區(qū)（字節(jié)） 10240 掉電數(shù)據(jù)保 存時間（ h） 內(nèi)置超級電容 100 外插電池卡 連續(xù)使用 200 天 本機(jī) I/O 數(shù)字量 24 入 /16 出 模擬量 無 I/O 映像區(qū) 數(shù)字量 256（ 128 入 /128 出） 模擬量 64（ 32 入 /32 出） 最 大擴(kuò)展模塊數(shù)量 7 高速計數(shù)器 總數(shù) 6 單相（ kHz） 30 6 雙相（ kHz） 20 4 高速脈沖輸出（ DC） /（ kHz） 20 2 定時器 256（ 1ms 4,10ms 4,100ms 236） 計數(shù)器 256 中間存儲器（位） 256（其中， 118 位可存入 EEPROM） 時間中斷 特殊存儲器中斷 2（精度 1ms） +定時器中斷 2 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 19 數(shù)字量輸入硬件中斷 4 上升沿和 /或 4 下降沿 模擬電位器 2（ 8 位精度） 實時時鐘 內(nèi)置 可配外插卡 存儲卡、電池卡 布爾指令運(yùn)算速度（ us） 本機(jī)通信口 RS485 2 PPI、 DP/T 通信速率（ Kbit / s） 、 、 自由口通信速率（ Kbit/s） ~ 供電能 力（ m A） 5VDC 1000 24VDC 400 輸入輸出擴(kuò)展模塊選型 在對該控制系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)分析時要注意 CPU 模塊本身所帶的 I/O 端子數(shù)。本系統(tǒng)中 CPU226 本身帶有 24 個輸入和 16 個輸出數(shù)字量端子。當(dāng)主機(jī)單元模板上的 I/O 點數(shù)不夠時 ,或者涉及到模擬量控制時 ,除了 CPU221 以外 ,都可以通過增加擴(kuò)展單元模塊 的方法 ,對輸入 /輸出點數(shù)進(jìn)行擴(kuò)展。 對于本次設(shè)計，需要 70 個輸入和 17 個輸出，因此數(shù)字量端子需要擴(kuò)展 46個輸入，數(shù)字量端子需要擴(kuò)展 1 個輸出，所以擴(kuò)展模塊可以選擇 EM221 16DI24VDC 模塊 2 塊（一塊含有 16 個輸入端）和 EM223 24V DC16 輸入 /繼電器 16 輸出 1 塊。組態(tài)上從左至右依次為 CPU22 EM22 EM22 EM223，各模塊 I/O 端口對應(yīng)的地址如表 ： 表 PLC 各模塊 I/O 編址 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 20 （ 1）數(shù)字量輸入地址的分配： CPU 模塊集成的輸入端子數(shù)位 24 端子，占用三個字節(jié)。其中， ~ 都為物理輸入，可以連接外部輸入信號，無多余輸入。 從 CPU 模塊向右， PLC 安裝的第一個和第二個具有輸入端子的擴(kuò)展模塊都為 16 端子輸入模塊，都需要占用 2 個字節(jié)的輸入地址，每一個地址都為物理輸入，可以連接外部輸入信號；無多余輸入，第三個具有輸入 /輸出端子的模塊為16 端子輸入 /16 端子輸出混合模塊，需占用 4 個字節(jié)的輸入 /輸出地址，且此地址為物理輸入。 （ 2）數(shù)字量輸出地址的分配： CPU 模塊集成的輸出端子為 16 端子，占用兩個字節(jié)。其中， ~ 都為物理輸出，可以連接外部輸出信號，無多余輸出端子。 CPU224 EM221 EM221 EM223 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 21 本章小結(jié) 本章通過對 CPU 各種型號的 I/O 特性及電源 規(guī)范進(jìn)行比較后，聯(lián)系循環(huán)輸運(yùn)機(jī)構(gòu)的輸入輸出信號點數(shù)，對其進(jìn)行了 CPU 模塊的選型及輸入輸出擴(kuò)展模塊的選型，緊接著對所選 CPU226 的性能規(guī)格用圖表進(jìn)行了說明。另外，還對 CPU模塊和擴(kuò)展模塊進(jìn)行了 I/O 編址，并對輸入輸出地址的分配進(jìn)行了闡述?？偟膩碚f，就是對電氣控制硬件做了初步選型，為下一章的軟件設(shè)計打下了基礎(chǔ)。 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 22 第四章 PLC 軟件設(shè)計 系統(tǒng)流程圖 本次畢業(yè)設(shè)計是對循環(huán)輸運(yùn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行電氣控制編程，即 PLC 程序編程，而在編程之前要先對總體結(jié)構(gòu)和流程進(jìn)行分析，然后結(jié)合西門子編程控制思想，對所編程序?qū)懗鲎?基本的設(shè)計思想。 此次循環(huán)輸運(yùn)機(jī)構(gòu)包括裝箱和退箱兩大部分，有一定的順序關(guān)系，而且要考慮到在裝箱之前五個工位上是否有由于某種特殊原因而遺留在位置上的箱體，有的話就先對遺留箱體進(jìn)行移除，也就是都進(jìn)行退箱，然后再從裝箱開始，裝完之后進(jìn)行退箱，依次循環(huán)下去，完成設(shè)計要求。設(shè)計思路見圖 。 圖 系統(tǒng)流程圖 編寫輸入輸出分配表 編寫 PLC 程序，在編程界面輸入一些開關(guān)后，我們可以右鍵進(jìn)行定義開關(guān)常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 23 符號和地址，但是對于某些系統(tǒng)比較大控制項目，一個一個的定義務(wù)必會浪費很多時間，導(dǎo)致工作效率下降，這樣 我們可以打開符號表進(jìn)行先定義，也就說先編寫輸入輸出分配表，然后再進(jìn)行編程，在編程過程中我們可以直接從符號表進(jìn)行調(diào)用我們所需要的符號，既節(jié)約了大量時間，又提高了工作效率。 從上一章的工況分析中我們可以得知此次編程需要 70 個數(shù)字量輸入， 17 個數(shù)字量輸出，結(jié)合循環(huán)輸運(yùn)機(jī)構(gòu)，分配符號如下表 ： 表 輸入輸出信號符號表 數(shù)字量輸入信號 序號 地址號 輸入信號說明 1 啟動 1 2 V 左檢測 3 V 右檢測 4 3 1 氣缸伸出到位 5 3 1 氣缸收縮到 位 6 3 2 氣缸伸出到位 7 3 2 氣缸收縮到位 8 4 1 氣缸伸出到位 9 4 1 氣缸收縮到位 10 4 2 氣缸伸出到位 11 4 2 氣缸收縮到位 12 4 3 氣缸伸出到位 13 4 3 氣缸收縮到位 14 4 4 氣缸伸出到位 15 4 4 氣缸收縮到位 16 2 1 油缸伸出減速 17 2 1 油缸伸出到位 18 2 1 油缸收縮減速 19 2 1 油缸收縮到位 20 啟動 2 21 III 左檢測 22 III 右檢測 23 2 2 油缸伸出減速 24 2 2 油缸伸出到位 25 2 2 油缸收縮減速 26 2 2 油缸收縮到位 27 3 3 氣缸伸出到位 28 3 3 氣缸收縮到位 29 3 4 氣缸伸出到位 30 3 4 氣缸收縮到位 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 24 31 4 5 氣缸伸出到位 32 4 5 氣缸收縮到位 33 4 6 氣 缸伸出到位 34 4 6 氣缸收縮到位 35 啟動 3 36 I 左檢測 37 I 右檢測 38 4 7 氣缸伸出到位 39 4 7 氣缸收縮到位 40 4 8 氣缸伸出到位 41 4 8 氣缸收縮到位 42 1 油缸伸出減速 43 1 油缸伸出到位 44 1 油缸收縮減速