【正文】 控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的。 可編程控制器簡(jiǎn)稱 PC（英文全稱： Programmable Controller），它經(jīng)歷了可編程序矩陣控制器 PMC、可編程序順序控制器 PSC、可編程序邏輯控制器 PLC（英文全稱： Programmable Logic Controller）和可編程序控制器 PC 幾個(gè)不同時(shí)期。 PLC 及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。然后，根據(jù)控制原理設(shè)計(jì)順序功能圖，根據(jù)順序功能圖畫(huà)出梯形圖，然后進(jìn)行上機(jī)調(diào)試，直到調(diào)試成 功。 可編程控制器自問(wèn)世以來(lái)，發(fā)展極為迅速?？删幊炭刂破饕炎鳛橐粋€(gè)獨(dú)立的工業(yè)設(shè)備被列入生產(chǎn)中，成為當(dāng)代電控裝置的主導(dǎo)。近來(lái)，可編程控制器的發(fā)展更為迅速，更新?lián)Q代周期大約為 3 年左右，其結(jié)構(gòu)不斷改進(jìn)，功能日益增強(qiáng)，性能價(jià)格比越來(lái)越高。近幾年來(lái)國(guó)外 PLC 產(chǎn)品大量進(jìn)入我國(guó)市場(chǎng)，我國(guó)已有許多單位在消化吸收引進(jìn) PLC的技術(shù)的基礎(chǔ)上，仿制或研制了 PLC 產(chǎn)品。從近幾年召開(kāi)的學(xué)術(shù)會(huì)議及有關(guān)文獻(xiàn)介紹可見(jiàn)，我國(guó)研制尤其是應(yīng)用 PLC 技術(shù)日益廣泛，更加成熟。據(jù)統(tǒng)計(jì) ， 當(dāng)今世界 PLC 生產(chǎn)廠家約 150 家，生產(chǎn) 300 多個(gè)品種。但 PLC 也面臨著其它行業(yè)工控產(chǎn)品的挑戰(zhàn)，各廠家正采取措施不斷改進(jìn)產(chǎn)品，主要表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面 ： (1) 微型、小型 PLC 功能明顯增強(qiáng) 很多有名的 PLC 廠家相繼推出高速、高性能、小型、特別是微型的 PLC。以 PC 機(jī)為基的控制容易編程和維護(hù)用戶的利益，開(kāi)放的體系結(jié)構(gòu)提供靈活性，最終降低成本和提高生產(chǎn)率。 PLC 主要廠家及產(chǎn)品介紹 在全球 PLC 制造商中，根據(jù)美國(guó) Automation Research Corp(ARC)調(diào)查，世界PLC 領(lǐng)導(dǎo)廠家的五霸分別為 Siemens(西門(mén)子 )公司、 AllenBradley(AB)公司、Schneider(施耐德 )公司、 Mitsubishi(三菱 )公司、 Omrom(歐姆龍 )公司，他們的銷(xiāo)售額約占全球總銷(xiāo)售額的三分之二。國(guó)內(nèi) PLC 形成產(chǎn)品化的生產(chǎn)企業(yè)約 30 多家，國(guó)內(nèi)產(chǎn)品市場(chǎng)占有率不超過(guò) 10%，主要生產(chǎn)單位有：蘇州電子計(jì)算機(jī)廠、蘇州機(jī)床電 器廠、上海蘭星電氣有限公司、天津市自動(dòng)化儀表廠、杭州通靈控制電腦公司、北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化所和江蘇嘉華實(shí)業(yè)有限公司等。 PLC 也由最初的只能處理開(kāi)關(guān)量而發(fā)展到可以處理模擬量和數(shù)據(jù)，加之與 DCS、 PID 調(diào)節(jié)器、工業(yè) PC 等技術(shù)相結(jié)合，使之不再是一種簡(jiǎn)單的控制設(shè)備，而且必將隨著自動(dòng)控制技術(shù)的不斷發(fā)展而發(fā)展生存下去。這個(gè)課題涉及了 PID 模塊控制，應(yīng)用組態(tài)軟件進(jìn)行監(jiān)控和 報(bào)警系統(tǒng)，使整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制技術(shù)。 I/O 的處理方式除了采用一般 PLC 通用的掃描處理方式外，還能采用直接處理方式，即在掃描用戶程序的過(guò) 程中，直接讀輸入，刷新輸出。具有極強(qiáng)的自診斷功能。它按照 PLC 系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲(chǔ)器、 I/O 以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語(yǔ)法錯(cuò)誤 。存放應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)器稱為用戶程序存儲(chǔ)器。 PLC 交通燈畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 1） I/O 映象區(qū)：由于 PLC 投入運(yùn)行后，只是在輸入采樣階段才依次讀入各輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，在輸出刷新階段才將輸出的狀態(tài)和數(shù)據(jù)送至相應(yīng)的外設(shè)。 （ 2）系統(tǒng)軟設(shè)備存儲(chǔ)區(qū) ：除了 I/O 映象區(qū)區(qū)以外，系統(tǒng) RAM 存儲(chǔ)區(qū)還包括 PLC 內(nèi)部各類(lèi)軟設(shè)備（邏輯線圈、計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù)寄存器和累加器等）的存儲(chǔ)區(qū)。 2）數(shù)據(jù)寄存器 與模擬量 I/O 一樣，每個(gè)數(shù)據(jù)寄存器占用系統(tǒng) RAM 存儲(chǔ)區(qū)中的一個(gè)字 (16 bits)。 電源 PLC 的電源在整個(gè)系統(tǒng)中起著十分重要得作用。 PLC 交通燈畢業(yè)設(shè)計(jì) 表 21 S7200CN CPU 主要技術(shù)規(guī)范 S7200 PLC 系統(tǒng)是緊湊型可編程序控制器。如沖壓機(jī)床、印刷機(jī)械、中央空調(diào)、電梯控制、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)等等。 CPU226 的操作系統(tǒng)是事件驅(qū)動(dòng)的用戶程序掃描過(guò)程。 I/O 擴(kuò)展模塊 S7 200 有多種型號(hào) I/O 模塊用來(lái)進(jìn)行擴(kuò)展。它能夠不用外放大器而與傳 感器直接相連，可根據(jù)輸出模擬量的大小，通過(guò)其外置的 DIP 開(kāi)關(guān)選擇不同的檔位及分辨率，且模擬量的輸出可作為測(cè)量傳感器的恒流源使用。 擴(kuò)展模塊 擴(kuò)展單元沒(méi)有 CPU，作為基本單元輸入 /輸出點(diǎn)數(shù)的擴(kuò)充，只能與基本單元連接使用，不能單獨(dú)使用。 表 22 模擬量擴(kuò)展模塊 型號(hào) 點(diǎn)數(shù) EM231 4 路模擬量輸入 EM232 2 路模擬量輸出 EM235 4 路模擬量輸入， 1 路模擬量輸出 PLC 交通燈畢業(yè)設(shè)計(jì) 表 23 數(shù)字量擴(kuò)展模塊 類(lèi)型 型號(hào) 各組輸入點(diǎn)數(shù) 各組輸出點(diǎn)數(shù) 輸入擴(kuò)展模塊 EM221 EM221 24V DC 輸入 4， 4 —— EM221 230V AC 輸入 8 點(diǎn)相互獨(dú)立 —— 輸出擴(kuò)展模塊 EM222 EM222 24V DC 輸出 —— 4， 4 EM222 繼電器輸出 —— 4， 4 EM222 230V AC 雙向晶閘管輸出 —— 8 點(diǎn)相互獨(dú)立 輸入 /輸出 擴(kuò)展模塊 EM223 EM223 24V DC 輸入 繼電器輸出 4 4 EM223 24V DC 輸入 24VDC 輸出 4， 4 4， 4 EM223 24V DC 輸入 24VDC 輸出 8， 8 4， 4， 8 EM223 24V DC 輸入 繼電器輸出 8， 8 4， 4， 4， 4 PLC 交通燈畢業(yè)設(shè)計(jì) PLC 的結(jié)構(gòu)及各部分 PLC 的類(lèi)型繁多，功能和指令系統(tǒng)也不盡相同，但結(jié)構(gòu)與工作原理則大同小異，通常由主機(jī)、輸入 /輸出接口、電源、編程器擴(kuò)展器接口和外部設(shè)備接口等幾個(gè)主要部分組成。在每次掃描過(guò)程中，還要完成對(duì)輸入信號(hào)的采樣和對(duì)輸出狀態(tài)的刷新等工作。 PLC 在程序執(zhí)行階段：按用戶程序指令存放的先后順序掃描執(zhí)行每條指令，執(zhí)行的結(jié)果再寫(xiě)入輸出狀態(tài)寄存器中 ，輸出狀態(tài)寄存器中所有的內(nèi)容隨著程序的執(zhí)行而改變。 ②梯形圖中只能出現(xiàn)輸入繼電器的觸點(diǎn)，而不能出現(xiàn)輸入繼電器的線圈。 ②可提供無(wú)數(shù)對(duì)常開(kāi)、常閉觸點(diǎn)供內(nèi)部使用。 定時(shí)時(shí)間： 定時(shí)時(shí)間 =預(yù)置值時(shí)基 4. 位存儲(chǔ)器（中間繼電器） M 位存儲(chǔ)器用來(lái)保存中間操作狀態(tài)和控制信息，其作用相當(dāng)于繼電器控制電路中的中間繼電器。 計(jì)數(shù)器的編號(hào)： C0C255。 7. 幾個(gè)常用的特殊存儲(chǔ)器 SM ：運(yùn)行監(jiān)視繼電器 當(dāng) PLC 運(yùn)行時(shí)， 自動(dòng)處于接通狀態(tài)，當(dāng) PLC 停止運(yùn)行時(shí)， 處于斷開(kāi)狀態(tài)。 8．順序控制繼電器 S 順序控制繼電器是專(zhuān)門(mén)用于編制順序控制程序的，通常與順序控制繼電器指令一起使用以實(shí)現(xiàn)順序功能圖的編程。 2. S7200 的編址方式 位編址：區(qū)域標(biāo)志符 +字節(jié)號(hào) .位號(hào)，如 、 、 等。 PLC 交通燈畢業(yè)設(shè)計(jì) 模塊及功能概述 S7200 PLC 系統(tǒng)是緊湊型 可編程序控制器。如沖壓機(jī)床、印刷機(jī)械、中央空調(diào)、電梯控制、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)等等。 CPU226 的操作系統(tǒng)是事件驅(qū)動(dòng)的用戶程序掃描過(guò)程。 I/O 擴(kuò)展模塊 S7 200 有多種型號(hào) I/O 模塊用來(lái)進(jìn)行擴(kuò)展。它能夠不用外放大器而與傳感器直接相連，可根據(jù)輸出模擬量的大小，通過(guò)其外置的 DIP 開(kāi)關(guān)選擇不同的檔位及分辨率，且模擬量的輸出可作為測(cè)量傳感器的恒流源使用。 顯示面板 PLC 的人機(jī)接口功能較差， SP200 有多種配套的顯示面板，以增強(qiáng)系統(tǒng)的人際接口功能 。使用 版編程軟件的鍵盤(pán)設(shè)計(jì)工具，用戶可以設(shè)計(jì)鍵盤(pán)的布局，選擇多達(dá) 20 種不同形狀、顏色和字體的按鍵。 DC 24V 電源的額定電流為25Ma，通信接口均為 RS485。 西門(mén)子 S7200 PLC 的工作模式 S7200PLC 具有兩種工作模式，分別是：運(yùn)行 （ RUN） 模式和停止 （ STOP）模式。開(kāi)關(guān)撥到 RUN 位置時(shí)， CPU 運(yùn)行，啟動(dòng)用戶程序的運(yùn)行：當(dāng)開(kāi)關(guān)撥到 STOP 位置時(shí)， CPU 停止，用戶程序的運(yùn)行也相繼停止；開(kāi)關(guān)撥到 TERM 位置時(shí)，不改變當(dāng)前工作模式。為了使 PLC 的輸出及時(shí)地響應(yīng)各種輸入信號(hào)。在一個(gè)掃描周期內(nèi)， CPU 工作流程如圖 。 PPI， MPI， Profibus協(xié)議在 OSI 七層模式通信結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，通過(guò)令牌環(huán)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)，令牌環(huán)網(wǎng)遵守歐洲標(biāo)準(zhǔn) EN50170 中的過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)總線 (Profibus)標(biāo)準(zhǔn)。 PLC 交通燈畢業(yè)設(shè)計(jì) 圖 S7200 CPU 的掃描過(guò)程示意圖 （ 1） PPI 協(xié)議 PPI 通信協(xié)議是西門(mén)子專(zhuān)為 S7200 系列 PLC 開(kāi)發(fā)的通信協(xié)議，主要用與S7200 的編程、 S7200 系列 PLC 之間的通信以及與 HMI 產(chǎn)品的通信，可通過(guò)普通的兩芯屏蔽雙絞電纜進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)。如果將 S7200 設(shè)置為 PPI 主站模式（可以由 SMB30 設(shè)置），則這個(gè) S7200 CPU 在 RUN 模式下可以作為主站，可以利用網(wǎng)絡(luò)讀寫(xiě)指令（ NETR、 NETW）來(lái)讀寫(xiě)另一個(gè) S7200 的數(shù)據(jù)。應(yīng)用 MPI 協(xié)議組成的網(wǎng)絡(luò)，通信支持的波特率為。如果設(shè)備PLC 交通燈畢業(yè)設(shè)計(jì) 是一個(gè)主站與 S7200 CPU 通信，那么，就建立主 /從連接，因?yàn)?S7200 CPU 是從站。主站通過(guò)配置可以知道所連接的 I/O 從站的型號(hào)和地址。 （ 4） 自由口通信（用戶自定義協(xié)議） 自由通信口 （ Freeport Mode） 模式是 S7200 PLC 一個(gè)特有功能。該通信方式使可通信的范圍大大增大，使控制系統(tǒng)配置更加靈活、方便。用戶使用這些指令可以方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻器的控制。 顯示面板 PLC 的人機(jī)接口功能較差， S7200 有多種配套的顯示面板，以增強(qiáng)系統(tǒng)的人機(jī)接口功能。使用 版編程軟件的鍵盤(pán)設(shè)計(jì)工具，用戶可以設(shè)計(jì)按鍵的布局，選擇多達(dá) 20 種不同形狀，顏色和字體的按鍵。 DC 24V 電源的額定電流為240Ma,通信接口均為 、圖標(biāo)和背景圖片。 2．梯形圖中不能出現(xiàn)輸入繼電器的線圈。 6．地址編號(hào)中不可以出現(xiàn) 和 。 PLC 交通燈畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 硬件設(shè)計(jì) PLC 選型 在 PLC 系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)確定 控制方案，下一步工作就是 PLC 工程設(shè)計(jì)選型。 綜合了輸入輸出（ I/O）點(diǎn)數(shù)、存儲(chǔ)器容量、各項(xiàng)控制功能和機(jī)型的考慮以及性價(jià)比等各方面的因素，在此我為該系統(tǒng)設(shè)計(jì)選擇了 S7200 PLC 一臺(tái)。最重要的是它還提供了完善的的網(wǎng)上支持。 PLC 交通燈畢業(yè)設(shè)計(jì) 十字路口交通燈控制實(shí)驗(yàn) 圖