本科生毕业设计（论文）
电源ON 内部处理 输入处理(输入传送\\远程I/O) 通信服务(外设、CPU、总线服务) 更新时钟、特殊寄存器 CPU运行方式 STOP RUN 执行程序 输出处理 执行自诊断 PLC正常否 Y N 存放自诊断错误结果 致命错误 N Y CPU强制为STOP 图3.2 PLC运行框图
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3.2 输入/输出信号
本控制系统有27个输入开关量，分别为：
系统启动按钮1个 负责整个系统的启动； 系统停止按钮1个 负责整个系统的停止；
选择按钮1个 负责机械手自动控制和检测的切换； 机械手的启动按钮3个 负责检测时每个机械手的启动； 机械手的停止按钮3个 负责检测时每个机械手的停止； 物品检测开关3个 负责检测工作台上是否有物品； 下降限位开关3个 负责检测机械手到达最低位置； 夹放检测开关3个 负责机械手夹放物品的检测； 上升限位开关3个 负责检测机械手到达最高位置； 右旋限位开关3个 负责检测机械手是否右旋转180°； 左旋限位开关3个 负责检测机械手是否左旋转180°； 建立输入信号名称与电气符号表3.1。
表3.1 输入信号名称与电气符号表
序号 名称 总启动按钮 总停止按钮 自动/手动选择按钮 机械手1启动按钮 机械手1停止按钮 机械手2启动按钮 机械手2停止按钮 机械手3启动按钮 机械手3停止按钮 工作台A物品检测开关 工作台B物品检测开关 工作台C物品检测开关 电气符号 SB1 SB2 SB3 SB4 SB5 SB6 SB7 SB8 SB9 SQ1 SQ2 SQ3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
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续表3.1
13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 机械手1下降限位开关 机械手1夹紧检测开关 机械手1上升限位开关 机械手1左旋限位开关 机械手1右旋限位开关 机械手2下降限位开关 机械手2夹紧检测开关 机械手2上升限位开关 机械手2左旋限位开关 机械手2右旋限位开关 机械手3下降限位开关 机械手3夹紧检测开关 机械手3上升限位开关 机械手3左旋限位开关 机械手3右旋限位开关 SQ4 SQ5 SQ6 SQ7 SQ8 SQ9 SQ10 SQ11 SQ12 SQ13 SQ14 SQ15 SQ16 SQ17 SQ18
本控制系统由15个输出电磁阀，分别为：
机械手下降电磁阀3个 负责启动机械手的下降； 机械手夹放电磁阀3个 负责启动机械手夹放物品； 机械手上升电磁阀3个 负责启动机械手的上升； 机械手右旋电磁阀3个 负责启动机械手的右旋； 机械手左旋电磁阀3个 负责启动机械手的左旋。 建立输出信号名称与电气符号表3.2。
表3.2 输出信号名称与电气符号表 序号 1 2 3 名称 机械手1下降电磁阀 机械手1夹放电磁阀 机械手1上升电磁阀 电气符号 YV1 YV 2 YV 3 14
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续表3.2
4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 机械手1左旋电磁阀 机械手1右旋电磁阀 机械手2下降电磁阀 机械手2夹放电磁阀 机械手2上升电磁阀 机械手2左旋电磁阀 机械手2右旋电磁阀 机械手3下降电磁阀 机械手3夹放电磁阀 机械手3上升电磁阀 机械手3左旋电磁阀 机械手3右旋电磁阀 YV 4 YV 5 YV 6 YV 7 YV 8 YV 9 YV 10 YV 11 YV 12 YV 13 YV 14 YV 15
3.3 PLC的选型
目前，世界上有200多个厂家生产可编程控制器产品，比较著名的PLC生产厂家主要有美国的AB、通用（GE）、日本的三菱（MITSBISHI）、欧姆龙（OMRON）、德国的西门子（SIMENS）、法国的TE、韩国的三星（SUMSUNG）、LG等。
本文选择的是德国的西门子公司生产的S7–200PLC。S7–200系列PLC是西门子公司生产的一种小型PLC，其许多功能达到大、中型PLC的水平，而价格却和小型PLC的一样，因此它一经推出，即受到了广泛的关注。特别是S7–200CPU22*系列PLC，由于它具有多种功能模块和人机界面（HMI）可供选择，所以系统的集成非常方便，并且可以很容易地组成PLC网络。同时它具有功能齐全的编程和工业控制组态软件，使得在完成控制系统的设计时更加简单，其速度快，具有极强的通信能力，几乎可以完成任何功能的控制任务。
CPU22*系列PLC它有如下五种不同结构的配置单元：
1、CPU221，它具有6输入/4输出，I/O共计10点，无扩展能力；
2、CPU222，它具有8输入/6输出，I/O共计14点，并可以进行一定的模拟量控制和2个模块的扩展；
3、CPU224，它具有14点输入/10点输出，I/O点数共计24点，它有七个扩展
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模块，有内置时钟；
4、CPU226，它具有24输入/16输出，I/O共计40点，与CPU224相比，它增加了通信口的数量，通信能力大大增强；
5、CPU226XM，这是西门子公司后推出的一种增强型主机，它在用户程序存储容量和数据存储容量上进行了扩展，其他指标和CPU226相同。
当CPU的I/O点数不够用或需要进行特殊功能的控制时，就要进行I/O的扩展。I/O扩展包括I/O点数的扩展和功能模块的扩展。不同的CPU有不同的扩展规范，它主要受CPU的功能限制。
典型的数字量输入/输出扩展模块有：
输入扩展模块EM221有两种：8点DC输入、8点AC输入。
输出扩展模块EM222有三种：8点DC晶体管输出、8点AC输出、8点继电器输出。
输入/输出混合扩展模块EM223有六种：分别为4点（8点、16点）DC输入/4点（8点、16点）DC输出、4点（8点、16点）DC输入/4点（8点、16点）继电器输出。
本次设计中共27个输入量，共15个输出量，共计32点，因此选用了S7–200系列CPU224，CPU224具有14点输入/10点输出，I/O点数共计24点，它可以有七个扩展模块，有内置时钟，它有更强的模拟量和高速计数的处理能力，是使用最多的S7–200产品。
由于本系统的具有27点输入/15点输出，CPU224不能满足本系统的要求，所以扩展8点DC输入EM221两个，用于数字开关量的输入，扩展8点继电器输出EM222一个，用于继电器的输出。
由CPU224、两个EM221和一个EM222组成了PLC控制系统框图如图3.3所示。
图3.3 控制系统框图
EM221（2） EM221（1） CPU 2 2 4 EM222
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