哈尔滨石油学院本科生毕业设计（论文） 5.2 可编程序控制器的组成
可编程序控制器主要由CPU模块、输入模块、输出模块和编程装置组成。
可编程序控制器按纽选择开关限位开关电源输入模块CPU模 块输出模块接触器电磁阀指示灯电源编程装置
图5-2 PLC控制系统示意图
1. CPU模块
可编程序控制器系统中，CPU模块相当于人的大脑，他不断地采集输入信号，执行用户程序，刷新系统的输出。
2. I/O模块
输入模块和输出模块简称I/O模块，他们是系统的眼、耳、手、脚，是联系外部现场和CPU模块的桥梁。
输入模块用来接收和采集输入信号。数字量输入模块用来解释从按钮、选择开关、数字拨码开关、限位开关、接近开关、压力继电器等来的数字量输入信号；模拟量输入模块用来接收电位器、测速发电机和各种变送器提供的连续变化的模拟量电流电压信号。数字量输出模块用来控制接触器、电磁阀、电磁铁、指示灯、数字显示装置和报警装置等输出设备，模拟量输出模块用来控制调节阀、变频器等执行装置。 3. 编程装置
编程装置用来生产用户程序，并对它进行编辑、检查和修改。手持式编程器不能直接输入和编辑梯形图，只能输入和编辑指令表程序，因此又叫做指令编程器。它的体积小，价格便宜，一般用来给小型可编程序控制器编程，或者用于现场调试和维修。
使用编程软件可以在屏幕上直接生产和编辑梯形图、指令表、功能块图和顺序功能图程序，并可以实现不同程序语言的相互转换。
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哈尔滨石油学院本科生毕业设计（论文） 4. 电源
可编程序控制器使用220V交流电源或24V直流电源。内部的开关电源为各模块提供DC5V、±12V、24V等直流电源。
5.3 可编程序控制器的特点
1. 编程方法简单易学
梯形图是使用得最多的可编程序控制器的编程语言，其电路符号和表达式方式与继电器电路原理图相似。梯形图语言形象直观，易学易懂，熟悉继电器电路图的电气技术人员只要花几天时间就可以熟悉梯形图语言，并用来编制用户程序。
2. 功能强，性能价格比高
一台小型可编程序控制器内有成百上千个可供用户使用的编程元件，有很强的功能，可以实现非常复杂的控制功能。与相同功能的继电器系统相比，具有很高的性能价格比。可编程控制器可以通过通信联网，实现分散控制，集中管理。
3. 硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强
可编程序控制器产品已经标准化、系列化、模块化，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用，用户能灵活方便的进行系统配置，组成不同功能、不同规模的系统。可编程序控制器的安装接线也很方便，一般用接线端子连接外部接线。可编程控制器有较强的带负载能力、可以直接驱动一般的电磁阀和交流接触器。 4. 可靠性高，抗干扰能力强
可编程序控制器采用了一系列硬件和软件干扰措施，具有很强的抗干扰能力，平均无故障时间达到数万小时以上，可以直接用于有强烈干扰的工业生产现场，可编程序控制器已被广大用户公认为最可靠的工业控制设备之一。 5. 维修工作量小，维修方便
可编程序控制器的故障很低，且有完善的自诊断和显示功能。可编程序控制器或外部的输入装置和执行机构发生故障时，可以根据可编程序控制器上的发光二极管或编程器提供的信息迅速的查明故障的原因，用更换模块的方法可以迅速的排除故障。
6. 系统的设计、安装、调试工作量少
可编程序控制器用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数继电器等软件，使控制柜的设计、安装、接线工作量大大减少。
可编程序控制器的梯形图程序一般采用顺序控制设计法，这种编程方法很有
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哈尔滨石油学院本科生毕业设计（论文） 规律，很容易掌握，对于复杂的控制系统，梯形图的设计时间比设计继电器系统电路图的时间要少得多。 7. 体积小，能耗低
可编程序控制器的配线比继电器控制系统的配线少得多，故可以省下大量的配线和附件，减少大量的安装接线工时，加上开关柜体积的缩小，可以节省大量的费用。
5.4 PLC型号的选择
首先应估计需要的PLC规模的大小，选择功能和容量满足要求的PLC。 1.PLC规模的估算
为完成预定的控制任务所需要的PLC规模，主要取决于设备对输入输出点的需求量和控制过程的难易程度。因此估计PLC需要的各种类型的输入、输出点数，并据此估算出用户的存储容量是系统设计的重要环节。
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2.输入、输出点数的估算
为了准确的统计出被控设备对输入、输出点的总需求量，把被控设备的信号源一一列出，并分析输入、输出点的信号类型。
表5-1 输入输出设备及I/O点数
输入设备 按钮（启动、停止、点动、松紧）
点数 4
压力开关
2
输入设备 限位开关
点数 6
输出设备 电磁铁
点数 11
输入点数共12个，输出点数共计11个。
本次设计输入为开关量处理，PLC对于这类型的输入处理简单方便，而且十分可靠。 1) 存储容量的计算
微小型的PLC的用户存储器是固定的，不能随意扩充选择。因此，选择PLC时，要计算它的用户存储容量是否够用。估算工式：指令条数=（输入点数+输出点数）×（10~12）经过一般估算方法大约为254条，再按上述数据估算后，通常在增加15%~20%的备用量，作为选择PLC内存的依据。 2) PLC的选择
PLC产品的种类，型号很多，他们的功能，价格，使用条件各不相同。选用
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哈尔滨石油学院本科生毕业设计（论文） 时，除输入点、输出点外，一般应考虑价格，扩展，执行速度等方面的内容。 综合各方面因素，采用西门子公司的SIMATIC S7-200系列中的226XM型。该型号属于小型可编程序控制器，可用于代替镗床继电器的控制场合，对其进行自动化控制。
变速箱镗床组合机床的自动控制属于简单的逻辑、顺序控制，只要选用具有逻辑运算、定时器、计数器、状态器等基本功能的微小型PLC就可以了。S7-206的可靠性高，可用梯形图、STL、FBD等语言来编程。它的指令丰富，指令功能强，易于掌握，操作方便。
具体技术指标见下表：
表5-2（a） S7-226XM的主要技术指标
特性 本机数字量I/O 最大数字量I/O 最大模拟量I/O 程序空间 用户数据存储器
扩展模块 数字量I/O镜像区
CPU226XM 24入/16出 256入/256出 32入/32出 8129字 5120字 7个 256
特性 模拟量调节电位器
脉冲捕捉 实时时钟 RS-485通信口 模拟量I/O镜像区 内置高速计数器 高速脉冲输出
CPU226XM 2个8位分辨率
14个 有 2 32AI/2AO 6个 2个
表5-2（b） S7-226XM的电源指标
特性 电源电压允许范围
隔离 断电保持时间 24V传感器输出
CPU226XM 85~264V 耐压1500V 80ms,240V 不隔离
特性 电压范围 纹波噪声 电源的内部熔断器
冲击电流
CPU226XM 20.4~28.8V 峰值<1V 2A 250V慢速 20A，254V
5.5 编制I/O地址号分配对照表
一般的工业现场，各输入节点和输出设备都有各自的代号，PLC内的I/O继电器也有地址编号，为使程序设计，现场调试和查找故障方便，要编制一个已确定下来的输入输出信号和分配到PLC内与其相连的输入/输出继电器或器件号的对照表，简称I/O分配表。
同时还要确定需要的定时器、计数器、内部继电器、状态继电器等的数量及其编号。作为硬件设计和绘制梯形图的主要依据。
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表5-3（a）I/O可编程序控制器输入信号分配表
输入 I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 I1.0 I1.1
符号 SA1 1YJ 2YJ SQ1 SQ2 SQ3 SQ4 SQ5 SQ6 SA2
功能 启动 插销压力继电器 夹紧压力继电器 中限位开关 下限位开关 上限位开关 中限位开关 下限位开关 上限位开关
卸载
备注
插销完成时作用 夹紧完成时作用 左动力头 左动力头 左动力头 右动力头 右动力头 右动力头
表5-3（b） I/O可编程序控制器输出信号分配表
输出 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q0.7 Q1.0 Q1.1 Q1.2
符号 1DT 2DT 3DT 4DT 8DT 5DT 6DT 9DT 7DT 10DT 11DT
功能 工作 定位 夹紧 快进 工进 快退 快进 工进 快退 拔销 松开
备注 左动力头 左动力头 左动力头 右动力头 右动力头 右动力头
5.6 组合机床控制系统程序设计
该组合机床的顺序功能图采用起保停电路控制。当操作人员放好工件时，按下启动按钮SA1（I0.0），此时电磁铁1DT、2DT（Q0.0、Q0.1）得电，进行插销定位，完成时，压力继电器1YJ（I0.1）作用，使得电磁铁3DT（Q0.2）得电，开始夹紧，当工件夹紧时，压力继电器2YJ（I0.2）作用，使得电磁铁4DT、7DT（Q0.3、Q1.0）得电，左右动力头开始快进，左动力头达到中限位开关SQ1（I0.3）时，8DT（Q0.4）得电，左动力头工进，工件加工完后，左动力头遇到下限位开关SQ2（I0.4），开始快退动作，直到遇到上限位开关SQ3（I0.5）。（右动力头与左动力头相似，只
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