毕业设计（论文）-基于PLC的C616车床控制系统设计（全套图纸）.pdf

哈尔滨理工大学学士学位论文 - 1 - 大大 学学 毕毕 业业 设设 计计 题题 目：目： 基于基于 PLC 的的 C616 车床控制系统设计车床控制系统设计 院、院、 系：系： 姓姓 名：名： 指导教师：指导教师： 系系 主主 任：任： 年年 月月 日日 哈尔滨理工大学学士学位论文 - 2 - 摘摘 要要 车床是机械加工中使用最广泛的机床，它可以用于切削各种工件的外圆、内孔、端 面及螺纹等。现代生产机械多采用机械、电气、液压、气动相结合的控制技术。电气控 制技术起联接中枢作用，应用最为广泛。用普通机床加工出来的产品普遍存在质量差、 品种少、档次低、成本高、供货期长，所以本次设计以普通车床为对象，设计了一套 综合、高效的 PLC 控制系统，提高普通车床的生产效率、控制精度和产品质 量。PLC（可编程控制器）作为一种工业控制微型计算机，它以其编程方便、 操作简单尤其是它的高可控性等优点，在工业生产过程中得到了广泛的应用。 本次设计就是以 PLC 控制系统取代传统的继电器-接触器控制系统。 文章首先介绍了普通车床的结构以及电气控制系统，然后介绍了 PLC 控制系统的 硬件结构、工作原理以及设计 PLC 控制系统的基本原则和步骤，根据任务要求设计了 PLC 控制系统，其中包括 PLC 的选型、硬件设计以及软件设计等。最后连接西门子触 摸屏KTP1000 装置，实现监控和控制操作。 本设计的关键就是要在原继电器控制电路的基础上，经过合理的转换，从而设计出 具有相同功能的PLC 控制程序。 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 哈尔滨理工大学学士学位论文 - 3 - Abstract Machining lathe is the most widely used tool, it can be used to cut various parts of the cylindrical, bore, thread end, and so on. The modern production machinery uses the control technology which the machinery, the electricity, the hydraulic pressure, air operated unify. The electric control technology plays the joint main center role, the application is most widespread. Out of the ordinary machining prevalence of poor quality products, variety of small, low grade, high cost, delivery and long, so this design object is an ordinary lathe, designed a comprehensive and efficient PLC control system, improved lathe productivity, control accuracy and product quality. PLC (programmable controller) as an industrial control micro- computer, with its easy programming, simple operation, especially its high controllability, etc., in the industrial production process has been widely used. The PLC control system design is to replace traditional Relay - contact device control system. The article first introduces the lathe, and electrical control systems, PLC control system and then introduces the hardware structure, operation principle and design of the basic principles of PLC control systems and procedures, according to the task to design a PLC control system, including the PLC elections type, hardware design and software design. Finally, Siemens touch screen TP177B connected devices, monitoring and control operations to achieve. The key originally designed is that should be on the basis of control circuit of original relay, through rational conversion , thus design PLC control procedure with same function. 哈尔滨理工大学学士学位论文 - 4 - 目目 录录 摘 要 . 2 Abstract . 3 目 录 . 4 引 言 . 6 1 C616 型普通车床概述 . 7 1.1 C616 型车床的主要结构 . 7 1.1.1 C616 车床的主要运动车床的主要运动 . 7 1.2 C616 型普通车床技术参数表 . 8 2 车床电气控制系统分析及总体设计 . 8 2.1 车床的电气控制电路原理图 . 8 2.2 车床电路分析和电气控制要求 . 9 2.2.1 主电路分析 . 9 2.2.2 控制电路分析 . 9 2.2.3 信号及照明电路 . 10 2.3 电器元件明细表 . 10 2.4 电气控制系统总体设计思路 . 11 3 系统硬件设计及PLC 概况和应用 . 11 3.1 PLC 的概况 . 12 3.2 PLC 的特点 . 12 3.3 PLC 的应用 . 13 4 PLC 系统构成 . 13 4.1 PLC 的工作原理 . 13 哈尔滨理工大学学士学位论文 - 5 - 4.2 PLC 的选用 . 15 5 C616 普通车床电气控制系统PLC 软件设计 . 16 5.1 PLC 软件设计 . 16 5.2 STEP- Micro/WIN32 . 17 5.3 S7-200 编程软件及编程系统 . 17 5.4 STEP7 的特点 . 17 5.5 STEP-Micro/WIN32 编程软件的主要功能 . 17 5.6 STEP7 的硬件接口 . 18 5.7 I/O 地址分布 . 18 5.8 C616 电路PLC 外部接线图 . 19 5.9 程序设计 . 19 6 触摸屏编程 . 21 6.1 触控屏装置的介绍与功能 . 21 6.2 触摸屏程序的建立 . 23 6.2.1 创建设备 . 23 6.2.2 变量的建立 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 6.2.3 组态界面的建立 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 结 论 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 参 考 文 献 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 哈尔滨理工大学学士学位论文 - 6 - 引引 言言 在机床工业的发展过程中，加工速度和加工精度作为提高机床效率的问题，是工程 师们一直要解决的相互制约的两个问题，关于这两个问题的研究是机床电气控制系统发 展的方向。在应用学科里，电力电子学，电机拖动控制学，计算机控制，可编程控制器 的控制研究都为机床电气提供了必要的手段，可以通过这些学科来解决或改进上面两大 问题，使机床的加工速度和加工精度同时提高。 在上个世纪，对机床的控制研究主要是使用接触器-继电器的控制系统。由于交流 电动机调速问题未得到解决，在实际应用中只能通过皮带传动和齿轮传动等机械结构来 实现机床的有级调速，这样使机床的机械结构过于繁琐复杂，也严重限制了加工工件的 加工精度。接触器-继电器控制系统可以实现机床所需的动作要求控制，比如启动停 止，正转和反转等，包括各种逻辑控制，连锁控制，异地控制等，但无法做到电动机调 速。这样的接触器-继电器控制系统技术很简单，不难掌握，到现在仍然使用在实际 中。 接触器-继电器系统有各种各样的低压电器元件组成，由于触点是机械动作，所以 这些低压电器元件的寿命有限，容易损坏，所以要经常更换。根据机床加工的工艺要 求，需要改变逻辑控制关系，就必须重新修改线路，这对机床控制工艺要求很不适应。 随着社会科技的发展，在机床的控制方面，可编程控制器越来越多的应用在低压电 器控制系统中，可编程控制器可以根据具体的工艺流程和逻辑控制条件进行编程，其编 程方便，体积小，可靠性高等特点，越来越受到欢迎，所以可编程控制器也将越来越应 用广泛，有取代接触器-继电器控制系统的趋势。 本文就是以普通车床为对象，基于PLC进行电气控制系统设计。一共分为几个部 分： 第一章为概述，对普通车床的结构、主要运动以及技术参数做了简要介绍。 第二章为普通车床的电气控制系统分析，对于车床的主电路、控制电路和照明电路 进行分析，说明了电气控制要求和总体设计。 第三章介绍了系统的硬件和 PLC 的概况、特点以及应用，并且针对本次设计介绍了 PLC 在车床方面的实际应用。 第四章详细的分析了 PLC 的工作原理、工作过程、组成部分通信联网以及编程语 言。并且对于各个部分进行了详细的分析。 第五章则是 PLC 的软件设计，Step7 分析，并且做出了 I/O 端口、PLC 外部接线 图、梯形图以及设计分析。 第六章为触摸屏装置的链接与调试，来实现机器操作和监控。 最后为结论部分。通过学习大量参考文献和在现场对各种实际情况的研究和分析, 得出结论。 哈尔滨理工大学学士学位论文 - 7 - 1 C616 型普通车床概述型普通车床概述 1.1 C616型车床的主要结构 C616 型车床的主要结构见图 1.1，主要有主轴变速箱、挂轮箱、进给箱、溜板 箱、溜板与刀架、尾架、床身等。主轴变速箱的功能是支承主轴和传动其旋转，包含 主轴及其轴承、传动机构、起停及换向装置、制动装置、操纵机构及滑润装置。 进给箱的作用是变换被加工螺纹的种类和导程，以及获得所需的各种进给量。它通 常由变换螺纹导程和进给量的变速机构、变换螺纹种类的移换机构、丝杠和光杠转换机 构以及操纵机构等组成。 溜板箱的作用是将丝杠或光杠传来的旋转运动转变为直线运动并带动刀架进给，控 制刀架运动的接通、断开和换向等。刀架则用来安装车刀并带动其作纵向、横向和斜向 进给运动。 图 1.1 C616 型普通车床的主要结构 1.1.1 C616 车床的主要运动车床的主要运动 车床的主运动是工件的旋转运动，它是由主轴通过卡盘或顶尖带动工件旋转。 电动机的动力通过主轴箱传给主轴，主轴一般只要单方向的旋转运动，只有在车螺 纹时才需要用反转来退刀。 车床的另一个运动则是进给运动，进给运动由溜板带动刀架的直线移动。车床还有 辅助运动，如溜板和刀架的快速移动、尾架的移动以及工件的夹紧与放松等。 哈尔滨理工大学学士学位论文 - 8 - 1.2 C616型普通车床技术参数表 表表 1.1 技术参数表技术参数表 类型 参数及单位 主电机功率 4（kw） 外形尺寸 2340 900 1190（mm） 净重 1.6(t) 床身上最大回转直径 320(mm） 刀架上最大回转直径 175(mm) 最大车削长度 700/1000/1500(mm) 螺纹车削范围 公制 0.5-9（mm）英制 2-38(tpi) 主轴转速级数 12 转速范围 45-1980（r/min） 主轴通孔直径 30（mm） 小刀架 175（mm） 横滑板 180（mm） 孔径 52(mm) 内锥孔 M T 5 # 2 车床电气控制系统分析及总体设计车床电气控制系统分析及总体设计 2.1 车床的电气控制电路原理图 C616 型普通车床电气控制电路原理图如下图所示。 哈尔滨理工大学学士学位论文 - 9 - 图2.1 C616 车床电气原理图 2.2 车床电路分析和电气控制要求 2.2.1 主电路分析 C616 型普通车床共由两台电动机拖动。图 2 为该车床的电气主电路图。在主电路 中 M1 为主轴电动机，拖动主轴的旋转并通过传动机构实现车刀的进给。M2 为冷却泵 电动机。KM1KM3 为交流接触器，FR1 为热继电器的热元件，做 M1 的过载保护。 FUFU4 为熔断器。按钮 SB1 为急停按钮，SA1 为主轴电动机的旋钮，可以控制主轴电 动机正转、反转和停止，手动开关 SA2 为冷却泵电动机 M2 的启动按钮。QS 为电源总 开关。 2.2.2 控制电路分析 控制变压器 TC 二次分别输出 6V、24V 和 220V， 其中 6V 作为电源指示灯的电 源，24V 作为照明灯的电源，而220V 为控制回路的工作电源。控制变压器的一次侧由 FU1 做短路保护。 （1）主轴电动机 M1 通常选用笼型异步电动机， 完成主轴主运动和刀具给进运 动的驱动。 电动机采用直接起动的方式起动。主轴电动机 M1 的控制要求：将 SA1 打 哈尔滨理工大学学士学位论文 - 10 - 向正转方向，接触器 KM1 闭合，主轴电动机 M1 正向运转；将 SA1 打向反转方向，接 触器KM2 闭合，主轴电动机 M1 反响运转，当SA1 打向停止方向，电机停转。 ( 2) 车削加工中， 为防止刀具和工件的温度过高、 延长刀具使用寿命、 提高加 工质量， 车床附有一台单方向旋转的冷泵电动机 M2 ， 提供冷却液。冷却泵电动机 M2 的控制要求：主轴电动机 M1 启动后（M1 电动机未启动之前，M2 电动机是不能启 动的），将手动开关 SA2 扳置闭合位置，接触器 KM2 闭合，冷却泵 M2 启动运转；将 SA2 扳置断开的位置，接触器KM2 断开，冷却泵电动机 M2 停转。 ( 3) 当热继电器 FR1 常闭触点断开时，接触器 KM1、KM2、KM3 断电，电动机 M1、M2 停止运转。熔断器 FU1FU4 分别对主电路、控制电路和辅助电路实行短路保 护。因此，电路具有短路及过载保护。 2.2.3 信号及照明电路 控制变压器 TC 的二次侧分别输出 24V 和 6V 电压，作为机床照明灯和信号灯的电 源。EL 为机床的低压照明灯，由开关 SA3 控制；HL 为电源的信号灯。合上电源开关 QS，指示灯HL亮，表示控制电路有电。 2.3 电器元件明细表 表2.1 电器元件明细表 符号 元件名称 型号 规格 件 数 作用 M1 主轴电动机 Y132M-4-B3 4KW1450r/mi n 1 工件的旋转和刀具 的进给 M2 冷却泵电动机 AOB-25 90W3000r/mi n 1 供给冷却液 KM1 交流接触器 CJO-10A 127V10A 1 控制主轴电动机M1 KM2 交流接触器 CJO-10A 127V10A 1 控制主轴电动机M1 KM3 交流接触器 CJO-10A 127V10A 1 冷却泵电动机M2 QS 低压断路器 DZ5-20 380V20A 1 电源总开关 SB1 按钮 LA2型 500V5A 1 急停 SA1 转换开关 HZ2-10/3 10A,三极 1 控制主轴电动机 SA2 转换开关 HZ2-10/3 10A,三极 1 控制冷却泵电动机 SA3 转换开关 HZ2-10/3 10A，三极 1 照明灯开关 钥匙式电源开关 1 开关 哈尔滨理工大学学士学位论文 - 11 - FR1 热继电器 JR16-20/3D 15.4A 1 M1过载保护 TC 变压器 BK-200 380/127、 366.3 1 控制与照明用变压 器 FU 熔断器 RL1 40A 1 全电路的短路保护 FU1 熔断器 RL1 4A 1 TC一次侧的短路保 护 FU2 熔断器 RL1 2A 1 控制电路的短路保 护 FU3 熔断器 RL1 1A 1 信号灯的短路保护 FU4 熔断器 RL1 1A 1 照明灯的短路保护 EL 照明灯 K-1,螺口 40W36V 1 机床局部照明 HL 指示灯 DX1-0 白色，配 6V0.15灯 1 电源指示灯 2.4 电气控制系统总体设计思路 本设计主要是采用西门子 S7-200PLC 及 KTP1000 触摸屏装置对普通车床电气控 制系统进行控制的，采用西门子的可编程控制器对车床运动进行控制和调节。具体 实际操作有： （1）对原有车床的工艺和控制流程不变； （2）维持原有操作习惯，只保留主电路部分，控制部分将由可编程控制器取 代。 （3）低压主令元件包括按钮，行程开关，热继电器，接触器等作用不便，保持 原有功能。 （4）主轴的启动，正转反转，停止等操作方法不变； （5）改造原继电器控制中的硬件接线，改为PLC编程实现； （6）在普通车床电气控制系统中加入触控屏监控系统设计。 3 系统硬件设计及系统硬件设计及PLC 概况和应用概况和应用 本控制系统硬件设计由 PLC 控制系统硬件、触摸屏系统硬件以及其他辅助硬件 设计组成。在设计中应考虑以下原则: 1.可靠性。在系统的设计中，要选择尽可靠的电气元件，虽然初期投资较多， 但是考虑到可编程控制器的优越性能，后期维护较低，投资值得。 2.功能完善。在满足机床控制工艺要求的基础上，对系统尽量完善，提高安全 性能。 3.经济性。在可靠性和功能方面保证的情况下，考虑经济性。 4.在保证前三条的基础上，考虑系统的先进性和可扩展性。 哈尔滨理工大学学士学位论文 - 12 - 3.1 PLC的概况 1969 世界第一台PLC 在美国数据设备公司诞生。1975-1976 年,德国、日本、美国 等将微处理器作为控制器的中央处理单元应用到PLC 中，并且去掉磁心存储器改用了集 成电路的存储器，结合了微型计算机的技术与电控制器技术，从而实现了可编程控制器 的规模集成化，使得处理器更能适用工业环境，更加的可靠，功能也更加强大，更加的 灵活，成本却大大下降，从而使得PLC 进入了实用阶段。 随着科技的不断进步，PLC 的性能也飞速增强，其应用和研究现状主要在以下方面 体现: 1.控制规模的扩大，控制大型机的规模越变越大，开关量高的达到了几万。 2.组成模块的增多，现在 PLC 己经新增了很多模块，如PDI 控制、温度以及运动模 块等等。 3.开放性和互操作性大大发展，在 PLC 的发展过程中，制造商为了垄断和扩大各自 市场，都各自发展自己的标准，开放是发展的一个趋势，各厂商都意识到这一点，并形 成了长时期的妥协与竞争，这一过程还将继续。 4.工作速度的提高可以对系统实现实时控制。 5.联网的能力增强，由于通信、信息及控制技术的大力发展，联网也得到了的发 展，己经可以实现的远程控制。 正是由于这些性能、使得工业系统可以实现远程化、自动化、控制信息化及智能 化。现在应用在不断前进,尤其在运动控制、模拟量控制及驱动控制上广泛使用，已经 成为现在系统工作自动化中最有效的工具之一。 我国可编程控制器的引进、应用、研制、生产是伴随着改革开放开始的。最初 是在引进设备中大量使用了可编程控制器。接下来在各种企业的生产设备及产品中 不断扩大了 PLC 的应用。目前，我国自己已可以生产中小型可编程控制器。可以预 期，随着我国现代化进程的深入，PLC 在我国将有更广阔的应用天地。 3.2 PLC的特点 1)可靠性高，抗干扰能力强 高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC 由于采用现代大规模集成电路技 术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可 靠性。 2)配套齐全，功能完善，适用性强 PLC 发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各 种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代 PLC 大多具有完善的数据运 算能力，可用于各种数字控制领域。近年来 PLC 的功能单元大量涌现，使 PLC 渗 透到了位置控制、温度控制、CNC 等各种工业控制中。加上 PLC 通信能力的增强 及人机界面技术的发展，使用 PLC 组成各种控制系统变得非常容易。 3)体积小，重量轻，能耗低 以超小型 PLC 为例，新近出产的品种底部尺寸小于 100mm，重量小于 150g， 功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设 备。 哈尔滨理工大学学士学位论文 - 13 - 3.3 PLC的应用 1)PLC 开关量的逻辑控制 这是 PLC 开关量的逻辑控制是基本的控制方法。它可以实现各种逻辑控制工 艺，顺序控制工艺以及其他自动化生产线控制工艺等。PLC 的开关量逻辑控制基本 取代了接触器- 继电器电路，广泛应用于各行各业，如注塑机、订书机械、机床、仓 库生产线、灌装流水线等。 2)PLC 模拟量控制 由于自然界存在许多连续变化的物理量，比如压力、温度、流量、液位等都是 模拟量。要将模拟量转换为数字量，才能在程序中进行计算和处理，将处理的结果 转换为模拟量。 3)PLC 数据处理 可编程控制器具有各种各样的计算方法，便于完成实际数据处理，数据传送和 转换等，可以对数据进行采集和分析处理，具有很明显优势。 4)PLC 过程控制 过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算 机，PLC 能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。PID 调节是模拟量闭环 控制系统中，使用很频繁的调节方法。可编程控制器具有专用的 PID 子程序。 5)PLC 通信及联网 PLC 通信含 PLC 间的通信及 PLC 与其它智能设备间的通信。随着计算机控制 的发展，工厂自动化网络发展得很快，各 PLC 厂商都十分重视 PLC 的通信功能， 纷纷推出各自的网络系统。新近生产的 PLC 都具有通信接口，通信非常方便。 4 PLC 系统构成系统构成 4.1 PLC的工作原理 PLC 由三个基本部分组成：外部输入采样单元、内部逻辑计算处理单元、处理结 果输出执行单元。可编程控制器的结构框图如图 4-1 可知。 可编程控制器的I/O 输入单元包含主令按钮、限位开关、检测器等外部输入主令接 口， 可编程控制器在对外部I/O 输入单元收集的各种逻辑信号和模拟量采样数据，以及 主令台的各种命令等信息进行储存和处理。可编程控制器根据所设计的程序对这些输入 信号进行处理计算，并将结果通过输出单元进行输出。通常下都是输出给继电器，继电 器通过动作来控制外面的执行单元。可编程控制器可根据外部工程需要建立通讯控制， 逻 出 接 入 接 图4- 1 PLC 基本组成框 K R H K 哈尔滨理工大学学士学位论文 - 14 - 通过通讯可以将某执行机构的具体数据进行采样和监控，并计算和输出。如图 2-2 所 示，可编程控制器的原理框图。由图可知，外部输入变量都有开关量，模拟量，通讯接 口传送的变量数据，以及编程执行器等。 编程工具一般就是电脑设计的编程软件，我门可以根据编程软件对可编程控制器进 行硬件组态设计，输入输出点的分配设计，程序编写设计，可以通过在线连接进行监 控，通过监控可以调试程序，并修改程序。当可编程控制器启动运行后，我们可以根据 外部动作情况来判断程序的错误和需要完善的地方。这也是现场调试工程师必须具备的 技能。可编程控制器编程软件都是各自厂家自主研发的，对这些软件必须学习，了解指 令含义和编程原则，技巧等。我们在编程时，一般要对系统进行总体设计，总体设计可 以保证编程的思路清晰，明朗。总体设计完后进行分布设计，对各种功能实现进行单独 编程，有必要的时候对程序进行模块化设计，节省编程空间和时间。分布设计完毕后， 就进行系统的调试阶段，在调试时，首先必须对系统调试步骤进行了解，对系统工艺进 行了解，以免调试时出现差错。 1简易编程器 简易编程器就是很简单的编程工具，在编程工具上我们可以看到功能输入键，各 种指令输入键，各种指令地址数字输入键，还有显示屏显示当前编程的具体情况。在编 程时首先简易编程器就可以直接接在可编程控制器的端口上，用专用的通讯电缆与可编 程控制器进行连接，通过设置可以对可编程控制器进行程序设计调试工作。在编程时， 首先对各种按键进行熟悉，在编程过程中必须进行记录，以便后面的调试修改。在编程 的时候必须对输入输出点的地址分配进行详细说明，以免编写程序过程中，思路混乱。 在编写程序结束后，就要对系统进行调试，调试的时候，必须判断系统功能实现是否准 确，如果不准确，对相应部分进行修改。使其准确。如果修改完毕，程序运行正常，就 可以将简易编程器拔下，保存。 2图形编程器 常用的图形编程器是液晶显示图形编程器(手持式的)，它有一个大型的点阵式液 晶显示屏。除具有简易型的功能外，还具有可以直接打入和编辑梯形图程序，使用起来 C PU 开关量I/O 接 口 RAM 、 ROM 模拟量I/O 接 口 EPROM/E2ROM 通迅 接口 编程 器 图4- 2 可编程控制器原理框图 哈尔滨理工大学学士学位论文 - 15 - 更方便，直观。但它的价格较高，操作也较复杂。也有用CRT 作显示器的台式图形编程 器，它实质是一台专用计算机，它的功能更强，使用更方便，但价格也十分昂贵。 3用专用编程软件在个人计算机(PC)上实现编程功能 随着PC 的日益普及，最新发展趋势是使用专用的编程软件，在通用的PC 上实现图 形编程器的功能。这一编程方法的最大特点是：充分利用PC 机的软、硬件资源(如：硬 盘、打印及各种功能软件)，大大降低了编程器的成本，同时也大大增强了编程器的功 能，使用十分方便。一般的PC 添置一套专用的“编程软件”后就可进行编制、修改 PLC 的梯形图程序，存贮、打印程序文件(清单)，与PLC 联机调试及系统仿真等。并且 用户程序可在PC、PLC 之间互传。具有以上功能后，PLC 的程序(特别是大型程序)编 程、调试就显得十分方便和轻松。 输入输出 数字输入 624 数字输出416 模拟输入 1632 模拟输出828 输入输出映像 （可扩展） 128 输入 128 输出 硬件扩展 最多 7 台扩展模块 中断输入 4 脉冲数出 2（20k100k） CPU 特性 8 个PID 控制器 最多2 个串行端口 实时时钟 运行中编辑 浮点运算 状态LED 指示 CPU 处理时间 位处理：0.22us 程序存储器 425k 数据存储器 210k 定时器 256 温度模块 16 位分辨率 网络扩展 串行通讯 AS-interface MPI Profibus-DP 从站 Modbus 主站/从站 通讯速率 PPI/MPI：187.5kbps 自由口：115.2kbps 编程软件 Step7-MicroWIN 安装方式 IEC 导轨 工作电压 DC24V/AC220V 根据本系统控制要求，选用S7-200CPU226CN 可编程控制器。24 个DC 输入点，16 个 DC 晶体管输出点。订货号：6ES7 216-2AD23-0XB0。使用Step7 Micro/WIN V4.0软件 进行编程。 4.2 PLC的选用 我国市场上流行的有如下几家PLC 产品： 施耐德公司，目前有Quantum、Momentum、Premium 等产品； 罗克韦尔公司PLC 产品，目前有SLC、Control Logix、 Micro Logix 等产品； 哈尔滨理工大学学士学位论文 - 16 - 西门子公司的产品，目前有 SIMATIC S7-400/300/200 系列产品； GE 公司的产品；日本欧姆龙、三菱、富士、松下等公司产品。 本次设计选用西门子 S7-200 型 PLC。车床电气控制系统只需要逻辑运算等简单功 能，西门子 S7-200 系列 PLC 非常适用于单机自动化控制系统。现选择西门子 S7- 200 CPU226 型 PLC 控制，AC220V 供电，DC24V 6 点输入，继电器型交流 3 点输出。 图图 4.3 西门子西门子 S7- 200 型型PLC S7- 200 可编程控制器是小型化的 PLC，对于社会各种行业，各种场合的逻 辑控制，自动检测和运算功能都适用。S7- 200 可编程控制器具有强大的运算功 能和通讯功能，能使用在比较复杂的自动化控制场合。S7- 200 可编程控制器提 供了 4 个不同的型号，8 中 CPU 类型可以选择使用。本次设计选择的是采用 CPU226 类型可编程控制器。CPU226 类型的可编程控制器可以集成 24 输入和 16 输出共计 40 个 I/O 点。可以扩展 7 个模块，最大扩展至 248 路数字量 I/O 或者 35 路模拟量 I/O 点。26K 字节程序和数据存储空间，6 个独立的 30KHz 高速计数器，具有 PID 控制器，具有 2 路独立的 20KHz 高速计数器输出。 RS485 通讯编程口共有两个，具有 PPI 和 MPI 通讯协议，I/O 端子很容易地整 体拆卸。用于较高要求的控制系统。共有更多的输入/输出点，更强的模块扩展 能力，更快的运行速度和功能的更强的内部集成特殊功能，可完全适应于一些 复杂的中小型控制系统。 5 C616 普通车床电气控制系统普通车床电气控制系统PLC 软件设计软件设计 5.1 PLC软件设计 PLC 软件既有制造厂家提供的系统程序，又有用户根据实际应用自行研发的应 用程序。可编程控制器的系统程序为研发者提供了开发用户程序的平台，对实际应 用中的信号和信息转换进行了可靠运行的处理，以满足现场工艺要求。用户程序需 要研发者根据现场具体逻辑控制要求和运算要求进行设计和研发，所以我们经常讲 哈尔滨理工大学学士学位论文 - 17 - 的可编程控制器软件设计就是研发者根据现场情况进行研发的可供实际应用的程 序。PLC 的软件为 Siemens 公司的 Step7-MicroWIN 软件进行编程。 5.2 STEP- Micro/WIN32 在可编程控制器的使用过程中，编程软件是非常重要的工具，用户只能利用这个工 具来进行PLC 软件编程。西门子 S7- 200 系列可编程控制器使用的STEP- Micro/WIN32 编程软件，具有编程及程序调试等多种功能，是PLC 用户不可缺少的开发工具。 5.3 S7-200编程软件及编程系统 STEP- Micro/WIN32 编程软件是基于Windows 的应用软件，由西门子公司专门为 S7- 200 系列可编程逻辑控制器设计开发。现在加上汉化程序后，可在全汉化的界面下进行 操作，是中国的用户使用起来更加方便与实用。 STEP- Micro/WIN32PLC 的编程系统包括以下几个部分。 1) 装有编程软件STEP- Micro/WIN32 的计算机。 2) S7- 200CPU。 3) 一根连接电缆。 5.4 STEP7的特点 STEP 7 编程软件较为强大，功能齐全，可供研发者使用，STEP7 软件的硬件设计功 能和通讯组态、测试、参数设置、编程、文件建档、启动和维护、运行和诊断功能等。 STEP 7 的在线帮助，可以提供所有功能的查询和学习，可以选定软件中某一功能，按 F1 可以得到功能的相关帮助。在STEP 7 中，可以用项目来管理整个用户程序的硬件和 软件。STEP 7 用SIMATIC 管理器对项目进行集中管理，它可以方便地浏览 SIMATIC S7、M7、C7 和WinAC 的数据。实现STEP 7 各种功能所需的SIMATIC 软件工具都集 成在STEP 7 中。 5.5 STEP-Micro/WIN32编程软件的主要功能 1）基本功能 STEP7- Micro/WIN32 编程软件就是提供给程序研发者一个平台，协助研发者完 成实际应用中的程序研发，它具有如下功能。 a) 在离线情况下可以创建研发者需要的程序，在此情况下可以对用户程序进行修 改。离线方式情况下，可编程控制器和编程电脑断开通讯，可以在变成电脑上 完成许多基本控制的功能，也可以对系统进行组态和修改，所有的程序都存在 编程电脑上。 b) 在联机（在线）方式下编程电脑和可编程控制器进行在线通讯，此情况下就可以 下载程序，上传程序，在线监控程序等。可以通过监控程序查看程序中存在的 错误和问题，可以进行在线修改。 c) 当研发者对一段程序进行编译，可以通过软件进行语法检查，如果程序中存在 错误，经过语法检查就能标识出来，研发者可根据标识出来的错误进行修改， 这样大大提高了研发效率，节省了研发时间。对用户程序进行文档管理，加密 处理等。 哈尔滨理工大学学士学位论文 - 18 - d) 设置PLC 的工作方式、运行参数和监控程序等。 2）主界面各部分功能 界面一般可以分成以下几个区：菜单条（包含8 个主菜单项）、标题栏、工具条 （快捷按钮）、指令树（快捷操作窗口）、引导条（快捷操作窗口）、状态条和用户窗 口（可同时或分别打开5 个用户窗口）输出窗口、。 除菜单条外，用户可以根据需要决定其他窗口的取舍和样式。 5.6 STEP7的硬件接口 PC/MPI适配器用于连接安装了