【正文】 .............................. 26 附錄３ S7200PLC 的 CPU 的輸出規(guī)范 ................................................................................... 27 1 第 1 章 緒論 課題 背景 1858 年，在英國(guó)倫敦主要街頭安裝了以燃煤氣為光源的紅，藍(lán)兩色的機(jī)械扳手式信號(hào)燈，用以指揮馬車通行。 1869 年 1 月 2 日，煤氣 燈爆炸，使警察受傷，遂被取消。 1918 年，又出現(xiàn)了帶控制的紅綠燈和紅外線紅綠燈。信號(hào)燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對(duì)于疏導(dǎo)交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。紅燈是禁行信號(hào)，面對(duì)紅燈的車輛必須在交叉路口的停車線后停車。如何改善交通燈控制系統(tǒng)，使其適應(yīng)現(xiàn)在的交通狀況，成為研究的課題。這種流量變化的偶然性是無法建立準(zhǔn)確模型的，統(tǒng)計(jì)的方法已不能適應(yīng)迅猛發(fā)展的交通現(xiàn)狀，更為現(xiàn)實(shí)的需要是能有一種能夠根據(jù)流量變化情況自適應(yīng)控制的交通燈。另外隨著眾 2 多高科技技術(shù)在日常生活的普遍應(yīng)用，城市空中各種電磁干擾日益嚴(yán)重，為保證交通控制的可靠、穩(wěn)定，選擇了能夠在惡劣的電磁干擾環(huán)境下正常工作的 PLC 是必要的。 近年來 PLC 的性能價(jià)格比有較大幅度的提高，使得實(shí) 際應(yīng)用成為可能。本系統(tǒng)就是應(yīng)用可編程序控制器 (PLC)對(duì)十字路口交通控制燈實(shí)現(xiàn)控制。 第四章，通過對(duì)系統(tǒng)的調(diào)試和檢測(cè)，再進(jìn)行系統(tǒng) 性 梳理，將隱藏的不足之處加以修正和完善，確保系統(tǒng)能順利運(yùn)行。有人將它與數(shù)控技術(shù)、 CAD/CAM 技術(shù)工業(yè)機(jī)械人技術(shù)并稱為現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的四大支柱。但是電器控制系統(tǒng)存在體積大、可靠性低、查找和排除故障困難等缺點(diǎn)，特別是其接線復(fù)雜、不易更改，對(duì)生產(chǎn)工藝變化的適應(yīng)性差。從此這項(xiàng)技術(shù)迅速發(fā)展起來。 PLC 不僅控制功能增強(qiáng)，同時(shí)可靠性提高，功耗、體積減小，成本降低，編程和故障檢測(cè)更加靈活方便，而且具有通信和聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)處理和圖象顯示等功能，使 PLC 真正成為具有邏輯控制、過程控制、運(yùn)動(dòng)控制、數(shù)據(jù)處理、聯(lián)網(wǎng)通信等功能的名符其實(shí)的多功能控制器。 PLC 的原理、結(jié)構(gòu)、軟件、硬件趨向統(tǒng)一與成熟， PLC 的應(yīng)用領(lǐng)域由最初的小范圍、有選擇使用、逐步向機(jī)床、生產(chǎn)線擴(kuò)展。 PLC 的應(yīng)用范圍開始向順序控制的全部領(lǐng)域擴(kuò)展。此外， PLC 的體積大幅度縮小，出現(xiàn)了各類微型化 PLC。一方面， PLC 在繼續(xù)提高 CPU 運(yùn)算速度，位數(shù)的同時(shí)，開發(fā)了適用于過程控制，運(yùn)動(dòng)控制的特殊功能與模塊，使 PLC 的應(yīng)用范圍開始涉及工業(yè)自動(dòng)化的全部領(lǐng)域。 ①體積小型化。 PLC 的性能主要包括 CPU性能與 I/O 性能兩大方面。繼寶鋼一期工程后，國(guó)內(nèi)許多廠家陸續(xù)引進(jìn)的設(shè)備和生產(chǎn)線大都配備了可編程序控制器，其應(yīng)用范圍包括電站、石油化工、汽車制造、港口和碼頭等各領(lǐng)域。 ③ 可編程序控制器的廣泛發(fā)展階段（ 90 年代初期到現(xiàn)在） 進(jìn)入 90 年代，我國(guó)的可編程序控制器進(jìn)入了廣泛發(fā)展階段，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： (2) 政府重視 可編程序控制器的發(fā)展得到了政府的高度重視，在當(dāng)時(shí)機(jī)械電子工業(yè)部的領(lǐng)導(dǎo)下，于 1991 年成立了可編程序控制器行業(yè)協(xié)會(huì)。但最近十多年來，PLC 的應(yīng)用面越來越廣，其主要原因是：一方面由于微處理器芯片幾有關(guān)元件的價(jià)格大大下降，使得 PLC 的成本下降；另一方面 PLC 的功能大大增強(qiáng)，它也能解決復(fù)雜的計(jì)算和通信問題。 PLC 應(yīng)用于單機(jī)控制、多機(jī)群控、生產(chǎn)自動(dòng)線控制等。 （ 3）過程控制 PLC 還能控制大量的過程參數(shù)，例如：溫度、流量、壓力、液位和速度。 （ 5）通信網(wǎng)絡(luò) PLC 的通信包括主機(jī)與遠(yuǎn)程 I/O 之間的通信、多臺(tái) PLC 之間的通信、PLC 和其他智能控制設(shè)備（如計(jì)算機(jī)、變頻器、數(shù)控裝置）之間的通信。 PLC 的 硬件 結(jié)構(gòu) PLC 實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)其 硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)從結(jié)構(gòu)上分， PLC 分為固定式和組合式（模塊式）兩種。 中央處理單元 (CPU)是 PLC 的控制中樞，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法錯(cuò)誤。這樣在對(duì)于 I/O 響應(yīng)要求不高的場(chǎng)合， PLC 與繼電器控制裝置的處理結(jié)果上就沒有什么區(qū)別了。 1 輸入采樣階段 在輸入采樣階段， PLC 以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入 I/O映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。 2 用戶程序執(zhí)行階段 在用戶程序執(zhí)行階段， PLC 總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序 (梯形圖 )。 PLC 的掃描工作過程 如圖 2圖 23所示 圖 22 PLC 的 掃描 工作 過程 圖 圖 23 PLC 的 掃描周期 圖 本章小結(jié) 本 章 介紹的是 PLC 的 產(chǎn)生、發(fā)展及應(yīng)用，通過這 些基礎(chǔ)知識(shí)， 希望能給 PLC 初學(xué)者經(jīng)常會(huì)遇到的疑惑 有 一些幫助 ， 更好地理解 PLC 的控制 ， 基于 PLC 在交通燈 控制系統(tǒng) 上應(yīng)用 這一范疇 ，使下一步 PLC 的程序設(shè)計(jì)開發(fā) 和實(shí)際需要有機(jī)地融合在一起 。 3 南北紅燈亮維持 25S。到 2S 時(shí)，東西黃燈熄，東西紅燈亮。然后閃爍 3S，熄滅。 設(shè)計(jì)思想分析如下： 給一個(gè)啟動(dòng)的輸入信號(hào)， 要配合一個(gè) SB1 的按鈕，當(dāng) SB1 啟動(dòng) 按鈕動(dòng)作 ，系統(tǒng)工作。 東西方向道 路亮 紅 燈 狀態(tài)過程中 ， 東西紅燈亮 30S,需計(jì)時(shí)器設(shè)定延時(shí) 30 秒，才會(huì)轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)東西綠燈亮；同時(shí)，南北方向道 路 也一起 亮 綠 燈 25S,需計(jì)時(shí)器設(shè)定延時(shí) 25 秒，才會(huì)轉(zhuǎn)下一狀態(tài)南北綠燈閃爍 ； 南北綠燈閃爍 3S，需振蕩器 或脈沖 源 （秒 /次）動(dòng)作使南北綠燈閃爍，還要需計(jì)時(shí)器設(shè)定延時(shí) 3 秒，才會(huì)轉(zhuǎn)下一狀態(tài)南北黃燈亮 ； 南北黃燈亮 2S,需計(jì)時(shí)器設(shè)定延時(shí) 2 秒，才會(huì)轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)南北紅燈亮。可編程控制器要輸出一個(gè)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)一個(gè)報(bào)警燈。 狀態(tài) 2： 南北 紅燈（ 7） 繼續(xù) 亮， 東西 綠燈（ 12） 閃 。 狀態(tài) 6： 東西 紅燈（ 7） 繼續(xù) 亮， 南北黃燈 （ 8） 亮 。 CPU224 另有 24V、 280mA 電源供 PLC 輸入點(diǎn)使用。 SB1 COM COM L0 L1 L2 L3 L4 L5 L6 P L C 15 系統(tǒng) 程序設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的梯形圖 16 17 18 19 語句表 步序 指 令 步序 指 令 0 LD 啟動(dòng) 18 LD T35 1 AN 19 TON T36, +200 南北黃燈 2S 2 AN T97 20 LDN T33 3 TON T33, +2500 南北紅燈25S 21 AN 4 LD T33 22 A 5 TON T97, +3000 東西紅燈30S 23 = 南北紅燈工作 6 LDN 24 LD T33 7 A 25 = 東西紅燈工作 8 AN T33 26 LD 9 TON T98, +2021 東西綠燈20S 27 AN T98 10 LD T98 28 LD T98 11 TON T99, +300 東西綠燈 閃爍3S 29 AN T99 12 LD T99 30 A T32 13 TON T100, +200 東西黃 燈2S 31 OLD 14 LD T33 32 = 東西綠燈工作 15 TON T34, +2500 南北綠燈 25S 33 LD T99 16 LD T34 34 AN T100 17 TON T35, +300 南北綠燈閃爍 3S 35 = 東西黃燈工作 20 步序 指 令 步序 指 令 36 LD 45 = 南北黃燈工作 37 AN T34 46 LD 38 LD T34 47 A 39 AN T35 48 = 報(bào)警 燈工作 40 A T32 49 LD 41 OLD 50 AN T96 42 = 南北綠燈工作 51 TON T32, +500 43 LD T35 52 LD T32 44 AN T36 53 TON T96, +500 系統(tǒng)程序分析 當(dāng)開關(guān) SB1 合上時(shí)， 觸點(diǎn)接通， T33 通電待 25 秒后動(dòng)作 （南北紅燈熄滅） ， T98通電待 20 秒后動(dòng)作 （東西綠燈閃爍） ， 得電，南北紅燈亮；同時(shí) 的動(dòng)合觸點(diǎn)閉合， 線圈得電，東西綠燈亮。 此時(shí) 自開關(guān)閉合南北紅燈亮起 累計(jì)時(shí)間達(dá) 25 秒， T33 的動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開， 線圈失電，南北紅燈滅 ； T33 的動(dòng)合觸點(diǎn)閉合， T97 通電待 30 秒后動(dòng)作（東西紅燈熄滅）， T34通電待 25 秒后動(dòng)作（南北綠燈閃爍）， 線圈得電，東西紅燈亮， 的動(dòng)合觸點(diǎn)閉合， 線圈得電，南北綠燈亮。 自南北紅燈滅及東西紅燈亮 累計(jì)時(shí)間達(dá) 30 秒鐘， T97 的動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開， T33 動(dòng)斷觸點(diǎn)復(fù)位， 線圈失電，即維持了 30 秒的東西紅燈滅。在滿足控制要求、環(huán)境要求和性價(jià)比等條件下，合理選擇 PLC 的機(jī)型和硬件配置，正確地進(jìn)行估算，合理選擇輸入 /輸出模塊，完成 PLC 的硬件與軟件的設(shè)計(jì)。 系統(tǒng)結(jié)合 ，要軟硬兼施，才能 具備一個(gè) 工程師 綜合素質(zhì)。 第一步：目測(cè)。 第三步：加電檢測(cè)。動(dòng)態(tài)調(diào)試的一般方法是由近及遠(yuǎn)、由分到合。 由近 及遠(yuǎn)是將信號(hào)流經(jīng)的各器件按照距離 可編程控制器 的邏輯距離進(jìn)行由近及遠(yuǎn)的分層，然后分層調(diào)試。如果出現(xiàn)故障，應(yīng)返回編程環(huán)境，檢查梯形圖的錯(cuò)誤并修改程序再進(jìn)行調(diào)試，如此反復(fù)直到調(diào)試成功。就如畫電氣原理圖吧，整體的構(gòu)造腦海里都有一個(gè)整體的概念。這個(gè)只有你自己投入進(jìn)去你 才 23 能發(fā)現(xiàn)自己知識(shí)點(diǎn)的欠缺。 在程序設(shè)計(jì)過程中，我對(duì)以前的編程方法做了歸納，之前我習(xí)慣用功能流程寫程序，遇到難點(diǎn)的時(shí)候習(xí)慣翻書，對(duì)照例子提取點(diǎn)精華。只要你能熟悉掌握，靈活應(yīng)用的話，那么編程對(duì)你來說將變的非常容易。但結(jié)構(gòu)多。 這次的課程設(shè)計(jì)使我把 可編程控制器 的理論知識(shí)用在實(shí)踐中，實(shí)現(xiàn)了理論和實(shí)踐相結(jié)合，從中更懂得理論是實(shí)踐的基礎(chǔ)，實(shí)踐又能檢驗(yàn)理論的正確性，讓我受益非淺， 對(duì)我以后工作 中遇到問題 或者繼續(xù)學(xué)習(xí)將會(huì)產(chǎn)生巨大的幫助和影響。老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從 選題 到查閱資料， 方案可行 的確定和 論文 綱領(lǐng) 細(xì)節(jié)的 修改，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計(jì)等整個(gè)過程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。 在研究設(shè)計(jì)與方法上必須采用實(shí)證研究范式，即相關(guān)設(shè)計(jì)或因果實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，具體收集數(shù)據(jù)方法可用實(shí)驗(yàn)法、測(cè)驗(yàn)法、問卷法、訪談法、觀察 法。 （二）目錄 目錄需 通過 WORD 定義三級(jí)大綱形式自動(dòng)生成目錄。中英文摘要頁(yè)單獨(dú)編排頁(yè)碼，頁(yè)碼居中采用羅馬數(shù)字排序。注意將所要研究的問題界定清楚，題目不要過大或含糊不清。 英文題目表達(dá)可以不與中文題目完全一致，但要求與中文題目?jī)?nèi)容要對(duì)應(yīng)。 英文摘要 (Abstracts)，主要內(nèi)容包括： Objective。其表達(dá)可以不與中文摘要完全一致，但要求與中文摘要內(nèi)容要對(duì)應(yīng)。避免選用一些外延較廣的詞作為關(guān)鍵詞，應(yīng)從《漢語主題詞 表》和專業(yè)主題詞表中選用。指出本研究問題的重要性及其應(yīng)用價(jià)值，即作者對(duì)這一問題進(jìn)行研究的原因。正文內(nèi)容應(yīng)該觀點(diǎn)突出，言之有物，邏輯清晰，層次分明，結(jié)構(gòu)完整，方法得當(dāng)，論證嚴(yán)謹(jǐn)，資 料真實(shí)，行文流暢，用語規(guī)范。 國(guó)內(nèi)外研究概況 ： 是對(duì) 國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究的歷史回顧與現(xiàn)狀分析 。 研究方法 內(nèi)容包括 ：被試、研究工具、 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、 研究程序、數(shù)據(jù) 管理與分析 等 。 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)： 如果是實(shí)驗(yàn)研究，還應(yīng)該在研究工具與研究程序兩部分之間加入實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 。如果是描述性或相關(guān)研究，則要說明訪談的程序、觀察的過程、編碼記分方法、問卷的編制過程、問卷的施測(cè)過程等。 選擇正確的統(tǒng)計(jì)分析方法，按合理的邏輯順序報(bào)告結(jié)果。 常用的統(tǒng)計(jì)學(xué)符號(hào)規(guī)定如 下：樣本代表的總體數(shù) 為 N， 樣本數(shù)為 n，平均數(shù)為 M，標(biāo)準(zhǔn)差為 SD， t 檢驗(yàn)為 t， F 檢驗(yàn)為 F，卡方檢驗(yàn)為 χ２ ，相關(guān)系數(shù)為 r，顯著性為 p。表和圖不要重復(fù)表達(dá)同一內(nèi)容。 表格要有表頭（即表的標(biāo)題），置于表格之上，標(biāo)明表格序號(hào)，表格內(nèi)的統(tǒng)計(jì)符號(hào)用斜體，數(shù)字采用5 號(hào) Times New Roman 字體編排。同一個(gè)表格或插圖不能分兩頁(yè)