洛阳理工学院毕业设计（论文）
3.2.2 PLC控制系统设计的内容
分析控制对象，明确设计任务和要求；选定PLC的型号，对控制系统的硬件进行配置；选择所需的输入/输出模块，编制PLC的输入/输出分配表和输入/输出端子接线图；根据系统设计要求编写程序规格要求说明书，再利用相应的编程语言进行程序设计；设计操作台、电气柜、选择所需的电气元件；编写设计说明书和操作使用说明书。
3.2.3 PLC系统设计的一般步骤
PLC控制系统设计包括硬件设计和软件设计两大部分，所谓的硬件设计，是指PLC本身及外部设备的设计，而软件设计即PLC应用程序的设计，整个系统的设计分以下5步进行。
1．熟悉被控制的对象
深入了解被控制的对象是设计控制系统的最基本的前提。要全面了解所以功能，对其的各种动作及动作的时序、动作的转换指令、必要的互锁保护与电路接线保护，与相关技术人员和操作人员分析讨论生产工艺特点，相互配合共同解决设计中的各种问题。
2．硬件的选择
系统I/O设备的选择：输入设备包括按钮、位置开关、转换开关及各种传感器等；输出设备包括继电器、接触器、电磁阀、信号指示灯及其它执行器等。选择PLC的型号和配套CPU：PLC的选择包括对PLC的系列、机型、容量、I/O模块、电源等方面的选择，CPU则根据点数进行选择[15]。绘制PLC外围硬件线路图：画出系统其它部分的电气线路图，包括主电路和未进入PLC的控制电路，由PLC的I/O连接图和PLC外围电气线路图组成系统的电气原理图。
3．PLC应用程序的编写
根据控制系统的工艺要求，采用合适的设计方法来设计PLC程序。程序要以满足系统控制要求为最主要的原则，逐一编写实现各控制功能或各子任务的程序，逐步完善系统功能之间的相互关系。
程序设计部分通常还应有初始化程序，在PLC上电以后，为启动作必要的前期准备，避免系统发生误动作导致故障。检测、故障诊断和显示程
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序，这些程序相对独立，一般在程序设计基本完成后需要时再另行添加[16]。保护和连锁程序，保护和连锁是程序中不可缺少的部分，有些操作不可颠倒次序，要加入保护，它可以避免由于非法操作而引起的控制逻辑混乱。
4．程序调试
程序调试可分为2个阶段，第一个阶段是模拟调试，第二个阶段是现场调试。程序模拟调试是以方便的形式模拟产生现场实际状态，主要是对其功能能否实现进行调试，为程序的运行创造必要的环境条件，而根据产生现场信号的方式不同，模拟调试有硬件模拟法和软件模拟法两种形式。
当控制台及现场施工完毕后，程序模拟调试也已经进行过，就可以实施现场的调试，如不能满足要求或另有要求，须重新检查程序和接线，及时更正软和修改硬件方面的问题。
5．编写技术文件
技术文件包括设计的说明书、硬件的原理图、安装的接线图、电气元件明细表、PLC程序以及使用说明书等。
综合以上叙述，PLC设计的一般步骤其流程图如图3-1所示。
分析评估控制对象PLC机器选型和I/O设备选择I/O地址分配编制程序电气系统安装连机测试现场安装调试用户使用
图3-1 PLC控制系统设计步骤
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3.3 PLC的选型
西门子公司的S7-200系列PLC可以满足各种各样的自动化控制要求，具有紧凑的设计、良好的扩展性、相对低廉的价格和极其强大的指令系统，使得S7-200可以近乎完美地完成中小规模的控制任务，此外丰富的CPU类型及电压的等级使其在解决工业自动化问题时，具有很强的适应性和可选择性，给用户带来极大的方便。
S7-200 CPU22X系列的PLC，是S7-200 CPU21X系统的替代产品，由于它具有多种功能模块和人机界面可供选择，容易组成网络，而它的硬件系统的组成采用整体式加积木式，即主机中包括一定数量的I/O端口，同时还可以扩展各种功能模块。
S7-200 PLC由基本单元、扩展单元、个人计算机或编程器、STEP 7-Micro/WIN32编程软件及通信电缆组成[17]。
由于此系列的良好性能和多种可选的模块，以及容易组能PLC网络的特点，结合本设计的控制要求和经济成本，选择使用西门子S7-200系列的产品。在模块方面选择使用CPU226模块，它的I/O总数为40点，其中输入点为24点，输出点为16点；可带7个额外的扩展模块；用户程序储存器容量为8KB；内置高速计数器，具有PID控制器的功能；有2个高速脉冲输出端和2个RS-485通信口；具有PPI通信协议、MPI通信协议和自由协议的通信能力；运行速度快、功能强，适用于要求较高的中小型控制系统。
3.4 I/O地址分配表及接线图
双面钻孔组合机床控制系统的PLC的输入、输出点数的确定是根据控制系统设计的要求和所需控制的现场设备数量加以确定的。
PLC的输入端口包括：急停按钮、启动按钮、定位按钮、行程开关、夹紧信号、钮子开关，还包括电动机的热保护继电器输入，输入形式是热继电器的常开触点。PLC的输出端口包括：电磁阀、交流接触器等，在输出端也可以连接指示灯和一些保护触点，形成触点互锁保护。
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本次设计的输入端有：3个按钮，机床启动、工件定位和机台急停；1个钮子开关，实现切削液电动机的手动启动；1个夹紧信号开关，传输夹紧信号；9个行程开关，负责机台定位、夹紧、进给的不同状态的切换，输入点数一共14点。本次时间的输出端有：4个交流继电器，分别控制液压电动机、左右刀具动力电动机和切削液电动机的启动和停止；10个电磁阀，用来实现机床的定位、夹紧、刀架滑动等动作，输出点数也是14点。
在进行I/O地址分配时最好把I/O点的名称、代码和地址以表格的形式列写出来，这样不仅编程时方便，在调试程序时也容易看出其功能，对后期的维护和故障的排除都能起到辅助的作用。
双面钻孔组合机床PLC的I/O分配表如表3-1所示。
表3-1双面钻孔组合机床PLC的I/O分配表 输入信号 急停按钮 定位行程开关SQ1 夹紧行程开关SQ2 左侧工进行程开关SQ3 左侧快退行程开关SQ4 左侧松开工件行程开关SQ5 右侧工进行程开关SQ6 右侧快退行程开关SQ7 右侧松开工件行程开关SQ8 拔定位销行程开关SQ9 工件夹紧信号 切削液钮子开关 工件定位按钮 机床启动按钮 SB1 ST1 ST2 ST3 ST4 ST5 ST6 ST7 ST8 ST9 KP SA SB2 SB3 I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 I1.0 I1.1 I1.2 I1.3 I1.4 I1.5
输出信号 液压泵电机M1 工件定位电磁阀 拔定位销电磁阀 夹紧电磁阀 放松电磁阀 左机滑台电磁阀 左机滑台快退电磁阀 左机滑台电磁阀 右机滑台电磁阀 右机滑台快退电磁阀 右机滑台电磁阀 左动力电机M2 右动力电机M3 切削液电机M4 KM1 YV1 YV2 YV3 YV4 YV5 YV6 YV7 YV8 YV9 YV10 KM2 KM3 KM4 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q0.7 Q1.0 Q1.1 Q1.2 Q1.3 Q1.4 Q1.5 输入/输出信号在PLC端子上的地址分配是进行PLC控制系统设计的基础，对软件设计来说，I/O地址分配后才可以进行编程；对控制柜及PLC
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