【正文】 持功能的編程元件代表各步，進入RUN工作方式時，它們均處于OFF狀態(tài)，必須用初始化脈沖M8002的動合觸點作為轉換條件，將初始步預置位活動步，否則，因順序功能圖中沒有活動步，系統(tǒng)將無法工作。轉換條件：與轉換相關的邏輯命題?？梢杂庙樞蚬δ軋D來描述系統(tǒng)的功能，根據它可以很容易地畫出梯形圖程序。它由以下五個部分組成：通用信息、設備與測試要求、編程語言、用戶指南和通信。中斷程序的執(zhí)行，增加了CPU的掃描周期，并且使掃描周期變得不固定。RUN方式：在RUN方式下，CPU執(zhí)行用戶程序；STOP方式：在STOP方式下，不能運行用戶程序，可以向CPU裝載用戶程序或進行CPU的設置；TERM方式：在TERM方式下，允許使用工業(yè)編程軟件STEP7Micro/WIN32來控制CPU的工作方式(2)掃描周期在RUN方式下，系統(tǒng)周期性地循環(huán)執(zhí)行用戶程序。圖212 S7200系列CPU單元的結構圖（4） 前蓋：前蓋下面有模式選擇開關（運行/終端/停止）、模擬電位器和擴展端口。在需要進行系統(tǒng)擴展時，系統(tǒng)組成中還可以包括：數字量擴展單元模塊、模擬量擴展單元模塊、通信模塊、網絡設備、人機界面（HMI）等。54第2章 基于PLC的電子鐘控制系統(tǒng)的硬件分析本章主要是立足于本課題的具體要求，對西門子S7200PLC作了主要的概述，分析了主機單元的CPU22數字量擴展模塊EM222以及LED數碼管的技術指標等。（1）輸入采樣階段 CPU將全部現(xiàn)場輸入信號，如按鈕、限位開關、速度繼電器的通斷狀態(tài)經PLC的輸入接口讀入映像寄存器，這一過程稱為輸入采樣。（1）上電初始化 PLC上電后，首先對系統(tǒng)進行初始化，包括硬件初始化，I/O模塊配置檢查、停電保持范圍設定及清除內部繼電器、復位定時器等。而電氣元件線圈、觸頭進行動合或動斷切換時，必定有時間延時，且一般要經過先斷開后閉合的操作過程。用戶程序通過個人計算機通信或編程器輸入等方式，把程序語句全部寫到PLC的用戶程序存儲器中。（1）PLC控制系統(tǒng)構成 電動機全壓起動的PLC控制系統(tǒng)可分成輸入電路、輸出電路和內部控制電路三個部分。PLC工作時，將采集到的輸入信號狀態(tài)存放在輸入映像區(qū)對應的位上，運算結果存放到輸出映像區(qū)對應的位上，PLC在執(zhí)行用戶程序時所需描述輸入繼電器的等效觸頭或輸出繼電器的等效觸頭、等效線圈狀態(tài)的數據取用于I/O映像區(qū)，而不直接與外部設備發(fā)生關系。在選擇PLC時，經常需要考慮PLC的可擴展能力。一般以掃描1K字用戶程序所需的時間來衡量掃描速度，通常以ms/K字為單位。 PLC的性能指標性能指標是用戶評價和選購機型的依據。PLC還常配置連接各種外圍設備的接口，可通過電纜實現(xiàn)串行通信、EPROM寫入等功能。 濾波電路用以消除輸入觸頭的抖動，光電耦合電路可防止現(xiàn)場的強電干擾進入PLC。晶體管和晶閘管輸出為無觸點輸出型電路，晶體管輸出型用于高頻小功率負載、晶閘管輸出型用于高頻大功率負載；繼電器輸出為有觸點輸出型電路，用于低頻負載。ROM是只讀存儲器，該存儲器只能讀出內容，不能寫入內容，ROM具有非易失性，即電源斷開后仍能保存已存儲的內容。（1）中央處理器 中央處理器（CPU）由控制器、運算器和寄存器組成并集成在一個芯片內。低檔PLC具有邏輯運算、定時、計數、移位以及自診斷、監(jiān)控等基本功能，還可有少量模擬量輸入／輸出、算術運算、數據傳送和比較、通信等功能。整體式結構的PLC體積小，成本底，安裝方便。大型PLC的性能已經與大型PLC的輸入、輸出工業(yè)控制計算機相當，它具有計算、控制和調節(jié)的能力，還具有強大的網絡結構和通信聯(lián)網能力，有些PLC還具有冗余能力。小型機小型機PLC的功能一般以開關量控制為主，小型PLC輸入、輸出點數一般在256點以下，用戶程序存儲器容量在4K左右。這也是區(qū)別于一般微機控制系統(tǒng)的一個重要特征。為此要尋求一種比繼電器更可靠、響應速度更快、功能更強大的通用工業(yè)控制器。這些器件組成的控制系統(tǒng)需要大量的導線，大量的控制柜，占據大量的空間。本系統(tǒng)由七段LED數碼管來顯示可編程控制器（PLC）所輸出的信號。從古代的水漏、十二天干地支，到后來的機械鐘表以及當今的石英鐘，都充分顯現(xiàn)出了時間的重要，同時也代表著科技的進步。其中主體模塊完成電子鐘的顯示時位功能,擴展模塊完成電子鐘的顯示分位功能。檢查和排除故障又是非常困難的，現(xiàn)場電氣技術人員的技術水平也直接影響設備恢復運行的速度。之后，可編程序控制器很快在世界各國的工業(yè)領域推廣應用。PLC產品并不針對某一具體工業(yè)應用，在實際應用時，其硬件要根據實際需要進行選用配置，其軟件要根據用戶的控制要求進行設計。典型的小型機有SIEMENS公司的S7200系列、OMRON公司的CPM2A系列、MITUBISH公司的FX系列和AB公司的SLC500系列等整體式PLC產品。大型機適用于設備自動化控制、過程自動化控制和過程監(jiān)控系統(tǒng)。各個模塊功能是獨立的，外型尺寸是統(tǒng)一的，可根據需要靈活配置。有些還可增設中斷控制、PID控制等功能，適用于復雜控制系統(tǒng)。 CPU按照PLC內系統(tǒng)程序賦予的功能指揮PLC控制系統(tǒng)完成各項工作任務。 　　通過修改與調試后的程序稱為用戶執(zhí)行程序，由于不需要再作修改與調試，所以用戶執(zhí)行程序就被固化到EPROM內長期使用。 　　1）輸入接口 　　輸入接口用于接收和采集兩種類型的輸入信號，一類是由按鈕、轉換開關、行程開關、繼電器觸頭等開關量輸入信號；另一類是由電位器、測速發(fā)電機和各種變換器提供的連續(xù)變化的模擬量輸入信號。 　　2）輸出接口 　　輸出接口電路向被控對象的各種執(zhí)行元件輸出控制信號。簡易編程器體積小，攜帶方便，但只能用語句形式進行聯(lián)機編程，適合小型PLC的編程及現(xiàn)場調試。用戶程序存儲器的容量大，可以編制出復雜的程序。編程指令的功能越強、數量越多，PLC的處理能力和控制能力也越強，用戶編程也越簡單和方便，越容易完成復雜的控制任務。 a)主電路 b)I/O實際接線圖圖132 電動機全壓起動PLC控制接線圖圖132是采用西門子的一款S7系列PLC實現(xiàn)電動機全壓起動控制的外部接線圖。3）內部等效電路 圖133 PLC內部等效電路圖圖133是PLC的內部等效電路，以其中的起動按鈕SB1為例，當SB1接通時，“1”狀態(tài)，而這個“1”，則SB1接通，“1”，反之SB1斷開，“0”，（或稱為動合觸頭）。 b、輸出電路輸出電路的作用是將PLC的輸出控制信號轉換為能夠驅動KM線圈和HL1指示燈的信號。 a、梯形圖中繼電器元件物理結構不同于電氣元件PLC梯形圖中的線圈、觸頭只是功能上與電氣元件的線圈、觸頭等效。但是PLC內部的線圈通常只能引用一次，如需重復使用同一地址編號的線圈應慎之又慎。（3）與外部設備通信 與外部設備通信階段，PLC與其他智能裝置、編程器、終端設備、彩色圖形顯示器、其他PLC等進行信息交換，然后進行PLC工作狀態(tài)的判斷。 （2）程序執(zhí)行階段 PLC在程序執(zhí)行階段，若不出現(xiàn)中斷或跳轉指令，就根據梯形圖程序從首地址開始按自上而下、從左往右的順序進行逐條掃描執(zhí)行，掃描過程中分別從輸入映像寄存器、輸出映像寄存器以及輔助繼電器中將有關編程元件的狀態(tài)數據“0”或“1”讀出，并根據梯形圖規(guī)定的邏輯關系執(zhí)行相應的運算，運算結果寫入對應的元件映像寄存器中保存。S7200是西門子公司前幾年投入市場的小型可編程控制器，可以單機控制，也可以進行輸入/輸出和功能模塊的擴展。其外部結構大體相同[5]。 （5）頂部端子蓋下邊為輸出端子和PLC供電電源端子。如果輸入量是數字量，則在每個掃描周期的開始，先進行輸入采樣，將數字量輸入點的當前值，寫到輸入映像寄存器中。（4）CPU自診斷階段在CPU自診斷階段，CPU檢測主機硬件，同時監(jiān)察所有的I/O模塊的狀態(tài)。IEC611313詳細地說明了句法、語義和下述五種編程語言的表達方式如圖214所示。初始狀態(tài)一般是系統(tǒng)等待啟動命令的相對靜止的狀態(tài)。順序功能圖繪制的注意事項a. 兩個步絕對不能直接相連，必須用一個轉換將它們隔開。梯形圖與繼電器控制系統(tǒng)的電路圖很相似，具有直觀、易懂的優(yōu)點，很容易被工廠熟悉繼電器控制的電氣人員掌握，特別適用于數字量邏輯控制。利用能流這一概念，可以幫助我們更好地理解和分析梯形圖，能流只能從左向右流動。該編程語言用類似與門、或門的方框來表示邏輯關系，方框的左側為邏輯運算的輸入變量，右側為輸出變量，輸入、輸出端的小圓圈表示“非”運算，方框被“導線”連接在一起，信號自左向右流動。 S7200PLC的程序結構S7200PLC的程序結構屬于線性化編程，其用戶程序一般由3部分構成：用戶程序、數據塊和參數表。（3）參數塊在S7200PLC中，參數塊中存放的是CPU組態(tài)數據，如果在編程軟件或其他編程工具上未進行CPU的組態(tài)，則系統(tǒng)以默許值進行自動配置。 CPU224的技術參數CPU224本機集成了14點輸入點，10點輸出點， 共有24個數字量I/O。 CPU224的接線DC輸入：DC輸入端由1M、…，2M、…，1M、2M分別為各組的公共端。DC輸入、繼電器輸出：DC輸入端與CPU224的DC輸入DC輸出相同；繼電器輸出端由3組構成，其中N()、1L、…，N()、2L、… 組，N()、3L、…。也就是說你可以使用CPU自帶的電源，也可以使用外部提供的DC24V電源，而且是部分正反的。 LED數碼管的結構LED數碼管（LED Segment Displays）是由多個發(fā)光二極管封裝在一起組成“8”字型的器件，引線已在內部連接完成，只需引出它們的各個筆劃、公共電極。 西門子EM222的技術參數根據設計要求：電子鐘顯示控制器為一西門子主機模塊CPU224，另加一I/O擴展模塊EM222等。C時，最大 20 A8 A A最高40 176。調節(jié)時鐘或分鐘時，當時鐘或分鐘的個位上的數字為10時，個位上的數字歸0；當時分鐘的十位上的數字為6時，分鐘十位上的數字歸0；當時鐘的十位上的數字為2時，時鐘十位上的數字歸0。圖311 基于PLC電子鐘控制系統(tǒng)的梯形程序圖圖311（續(xù)）圖311（續(xù)）圖311（續(xù)）圖311（續(xù)）圖311（續(xù)）圖311（續(xù)）圖311（續(xù)）圖311（續(xù)）圖311（續(xù))圖311（續(xù)）圖311（續(xù)）第4章 總結過去人們應用時鐘僅僅是為了明確當前時間。參考文獻[1],王兆義,《可編程序控制器教程》,機械工業(yè)出版社，2004,336 [2],張運波,《工廠電氣控制技術》,高等教育出版社，2001,53[3],史國生,《電氣控制與可編程序控制器技術》,化學工業(yè)出版社，2004,66[4],張桂香,《電氣控制與PLC應用》,化學工業(yè)出版社，2003,24[5],李艷霞,《數控機床及應用技術》,人民郵電出版社，2009,376[6],劉祖潤、胡俊達,《畢業(yè)設計指導（電氣類專業(yè)適用）》,機械工業(yè)出版社，1996,52[7],袁任光,《可編程序控制器（PC）應用技術與實例》,化南理工大學出版社，2001,18[8],汪曉平,《PLC可編程序控制器系統(tǒng)開發(fā)實例導航》,人民郵電出版社，2004，47致 謝首先我要感謝王冬梅老師給予我的大力支持和辛勤輔導，在她的關懷與指導下，為期近半年的論文寫作即將畫上一個圓滿的句號