【正文】 可編程控制器的發(fā)展特點是更加適應(yīng)于現(xiàn)代工業(yè)的需要。從控制規(guī)模上來說，這個時期發(fā)展了大型機和超小型機；從控制能力上來說，誕生了各種各樣的特殊功能單元，用于壓力、溫度、轉(zhuǎn)速、位移等各式各樣的控制場合；從產(chǎn)品的配套能力來說，生產(chǎn)了各種人機界面單元、通信單元，使應(yīng)用可編程控制器的工業(yè)控制設(shè)備的配套更加容易。目前，可編程控制器在機械制造、石油化工、冶金、汽車、輕工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用都得到了長足的發(fā)展。小型PLC從產(chǎn)生到現(xiàn)在，實現(xiàn)了接線邏輯到存儲邏輯的飛躍；其功能從弱到強，實現(xiàn)了邏輯控制到數(shù)字控制的進步；如今的小型PLC在編程，I/O擴展，通訊接口，開關(guān)量和模擬量的調(diào)節(jié)以及一些特殊功能模塊如高速計數(shù)輸入和脈沖輸出的應(yīng)用上已經(jīng)基本滿足用戶的需求了。但隨著應(yīng)用需求及關(guān)聯(lián)產(chǎn)品技術(shù)性能的提升（如步進驅(qū)動的脈沖響應(yīng)頻率及精度，HMI及關(guān)聯(lián)系統(tǒng)的通訊功能），PLC將繼續(xù)得已完善和發(fā)展。我國可編程控制器的引進、應(yīng)用、研制、生產(chǎn)是伴隨著改革開放開始的。最初是在引進設(shè)備中大量使用了可編程控制器。接下來在各種企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備及產(chǎn)品中不斷擴大了PLC的應(yīng)用。目前，我國自己已可以生產(chǎn)中小型可編程控制器。可以預(yù)期，隨著我國現(xiàn)代化進程的深入，PLC在我國將有更廣闊的應(yīng)用天地。 論文的主要研究工作掌握步進電機的原理及其驅(qū)動方法，掌握西門子S7200 PLC的原理與程序設(shè)計方法。掌握步進電機的電氣控制試驗系統(tǒng)的工作原理，基于該系統(tǒng)設(shè)計S7200 PLC程序，實現(xiàn)主站PLC對步進電機的控制。第二章 西門子 S7200 PLC PLC的產(chǎn)生傳統(tǒng)的繼電器控制具有結(jié)構(gòu)簡單、易于掌握、價格便宜等優(yōu)點，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用甚廣。但是，這些控制裝置體積大、動作速度較慢、耗電較多、功能少，特別是接線復雜、排除故障非常困難而且要花費大量的時間。如果工藝要求發(fā)生變化，控制柜內(nèi)的元件和接線也需要作相應(yīng)的變動，改造的工期長、費用高，通用性和靈活性較差。1968年，美國最大的汽車制造商通用汽車公司（GM），為了適應(yīng)汽車型號的不斷翻新，想尋找一種方法，以盡可能減少重新設(shè)計繼電器控制系統(tǒng)和接線、降低成本、縮短時間，而考慮把計算機的功能完善、通用靈活等優(yōu)點與繼電器控制的簡單易懂、操作方便、價格便宜等優(yōu)點結(jié)合起來，制成一種通用控制裝置，提出了研制PLC的基本設(shè)想：，可在現(xiàn)場修改程序；，最好是插件式結(jié)構(gòu)；；；；；；，2A以上，能直接驅(qū)動電磁閥；，原有系統(tǒng)只需做很小的改動；。根據(jù)以上設(shè)想和要求，1969年美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）研制出世界上第一臺可編程控制器，并在通用汽車公司的汽車生產(chǎn)線上試用成功，從而開創(chuàng)了工業(yè)控制的新局面。從此，這一更新技術(shù)就以很快的速度發(fā)展起來，現(xiàn)代的PLC已成為現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱（PLC，機器人和CAD／CAM）之一。 PLC的特點 編程方法簡單易學 考慮到企業(yè)中一般電氣技術(shù)人員和技術(shù)工人的傳統(tǒng)讀圖習慣和應(yīng)用微機的實際水平，PLC配備有他們最容易接受和掌握的梯形圖語言。梯形圖語言的電路符號和表達方式與繼電器電路原理圖非常接近。而且某些僅有開關(guān)量邏輯控制功能的PLC只有十幾條指令。通過閱讀PLC的使用手冊或短期培訓，電氣技術(shù)人員或技術(shù)工人只要幾天的時間就可以熟悉梯形圖語言，并用來編制用戶程序。 硬件配套齊全，用戶使用方便 PLC配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，用戶不必自己設(shè)計和制作硬件裝置。用戶在硬件方面的設(shè)計工作只是確定PLC的硬件配置和外部接線。PLC的安裝接線也很方便。 通用性強，適應(yīng)性強 PLC的生產(chǎn)具有系列化和模塊化特點，硬件配置相當靈活，可以很方便地組成能滿足各種控制要求的控制系統(tǒng)。組成系統(tǒng)后，如果工藝變化，可以通過修改用戶程序，方便快速地適應(yīng)變化。 可靠性高，抗干擾能力強 絕大多數(shù)用戶都將可靠性作為選擇控制裝置的首要條件。PLC采取了一系列硬件和軟件抗干擾措施，可以直接用于有強烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場。PLC的平均無故障間隔時間高，如日本三菱公司的FF2系列PLC的平均無故障間隔時間長達30萬小時，這是一般微機所不能比擬的。 系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試工作量少PLC用軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時間繼電器、計數(shù)器等器件，控制柜的設(shè)計、安裝、接線工作量大大減少。PLC的梯形圖程序很容易掌握，設(shè)計和調(diào)試梯形圖所花的時間比設(shè)計繼電器系統(tǒng)電路圖花的時間要少得多。 維修工作量小，維修方便PLC的故障率很低，并且有完善的診斷和顯示功能。PLC或外部的輸入裝置和執(zhí)行機構(gòu)發(fā)生故障時，可以根據(jù)PLC上的指示燈或編程器提供的信息迅速地查明故障的原因。用更換模塊的方法可以迅速地排除PLC的故障。 體積小，能耗低以F1意40M型PLC為例，其外形尺寸為305ll0110mm，功耗小于25VA。由于體積小，PLC很容易裝入機械設(shè)備內(nèi)部，是實現(xiàn)機電一體化的理想的控制設(shè)備。 PLC的系統(tǒng)構(gòu)成PLC實際上是一種工業(yè)控制計算機。它的硬件結(jié)構(gòu)與一般微機相似，主要由主機、I/O擴展機、外圍設(shè)備三部分組成， 主機主機由CPU（微處理器）、存儲器、輸入／輸出單元、電源等部分組成。CPU是PLC的核心，其作用類似于人的大腦。它能夠識別用戶按特定格式輸入的指令，并按照指令完成預(yù)定的控制任務(wù)。另外，它還能識別用戶所輸入的指令序列的格式和語法錯誤，還具有系統(tǒng)測試與診斷功能。PLC的存儲器有兩種：系統(tǒng)程序存儲器和用戶程序存儲器。系統(tǒng)程序存儲器主要用于存放系統(tǒng)正常工作所必須的程序，如系統(tǒng)診斷程序、鍵盤輸入處理程序、指令解釋程序、監(jiān)控程序等。這些程序與用戶無直接關(guān)系，已由廠家直接固化進EPROM中，不能由用戶直接存取、修改。用戶程序存儲器主要存放用戶程序（用戶利用PLC的編程語言按不同控制要求所編制的控制程序或數(shù)據(jù)，這相當于設(shè)計繼電器控制系統(tǒng)硬接線的控制電路圖），可通過編程器進行修改。輸入輸出（I／O）單元是PLC與輸入控制信號和被控制設(shè)備連接起來的部件，輸入單元接收從開關(guān)、按鈕、繼電器觸點和傳感器等輸入的現(xiàn)場控制信號，并將這些信號轉(zhuǎn)換成CPU能接收和處理的數(shù)字信號。輸出單元接收經(jīng)過CPU處理過的輸出數(shù)字信號，并把它轉(zhuǎn)換成被控制設(shè)備或顯示裝置所能接收的電壓或電流信號，以驅(qū)動接觸器、電磁閥和指示器件等。電源部件是把交流電轉(zhuǎn)換成直流電的裝置，它向PLC提供所需要的直流電源。電源組件具有很高的抗干擾能力，適合工業(yè)現(xiàn)場使用，供電穩(wěn)定、安全可靠。電源組件內(nèi)還裝有備用鋰電池，以保證在斷電時保存必要的信息。PLC還有各種接口，PLC通過這些接口可與監(jiān)視器、打印機、其它的PLC或計算機等相連。 I/O擴展機每種PLC都有與主機相配的擴展模塊，用來擴展輸入、輸出點數(shù)，以便根據(jù)控制要求靈活組合系統(tǒng)。PLC擴展模塊內(nèi)不設(shè)CPU，僅對I/O通道進行擴展，不能脫離主機獨立實現(xiàn)系統(tǒng)的控制要求。 外部設(shè)備外部設(shè)備包括編程器、盒式磁帶機、打印機、EPROM寫入器、圖形監(jiān)控系統(tǒng)等。其中編程器是PLC必不可少的重要外圍設(shè)備，由鍵盤、顯示器、工作方式選擇開關(guān)和外存儲器接插口等部件組成，主要用于對用戶程序進行輸入、檢查、調(diào)試和修改，并用來監(jiān)視PLC的工作狀態(tài)。編程器有簡易型和智能型兩類。簡易型編程器只能聯(lián)機編程，且需將梯形圖轉(zhuǎn)化為助記符后才能送入。智能型編程器又稱圖形編程器，它既可聯(lián)機編程，又可脫機編程，具有圖形顯示功能，可直接輸入梯形圖和通過屏幕對話，但價格較貴?，F(xiàn)在也可在個人計算機上填加適當?shù)挠布涌?，利用生產(chǎn)廠家提供的編程軟件包就可將計算機作為編程器使用，而且還可以在計算機上實現(xiàn)模擬調(diào)試。PLC與打印機相連可將過程信息，系統(tǒng)參數(shù)等輸出打印。當與監(jiān)視器相連時可將控制過程圖象顯示出來。當PLC與PLC相連時，可組成多機系統(tǒng)或連成網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)更大規(guī)?？刂?。當PLC與計算機相連時，可組成多級控制系統(tǒng)，實現(xiàn)控制與管理相結(jié)合的綜合系統(tǒng)。脈沖輸出（PLS）指令功能為：使能有效時，檢查用于脈沖輸出（）的特殊存儲器位（SM），然后執(zhí)行特殊存儲器位定義的脈沖操作。指令格式如表21所示。表21 脈沖輸出（PLS）指令格式LADSTL操作數(shù)及數(shù)據(jù)類型PLS ：常量（0或1）數(shù)據(jù)類型 字（）的特殊存儲器（1）控制字節(jié)和參數(shù)的特殊存儲器每個PTO/PWM發(fā)生器都有：一個控制字節(jié)（8位）、一個脈沖計數(shù)值（無符號的32位數(shù)值）和一個周期時間和脈寬值（無符號的16位數(shù)值）。這些值都放在特定的特殊存儲區(qū)（SM），如表4所示。執(zhí)行PLS指令時，S7200讀這些特殊存儲器位（SM），然后執(zhí)行特殊存儲器位定義的脈沖操作，即對相應(yīng)的PTO/PWM發(fā)生器進行編程。表22 脈沖輸出（）的特殊存儲器