【正文】 參考文獻(xiàn)[1],王兆義,《可編程序控制器教程》,機(jī)械工業(yè)出版社，2004,336 [2],張運(yùn)波,《工廠電氣控制技術(shù)》,高等教育出版社，2001,53[3],史國(guó)生,《電氣控制與可編程序控制器技術(shù)》,化學(xué)工業(yè)出版社，2004,66[4],張桂香,《電氣控制與PLC應(yīng)用》,化學(xué)工業(yè)出版社，2003,24[5],李艷霞,《數(shù)控機(jī)床及應(yīng)用技術(shù)》,人民郵電出版社，2009,376[6],劉祖潤(rùn)、胡俊達(dá),《畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)（電氣類專業(yè)適用）》,機(jī)械工業(yè)出版社，1996,52[7],袁任光,《可編程序控制器（PC）應(yīng)用技術(shù)與實(shí)例》,化南理工大學(xué)出版社，2001,18[8],汪曉平,《PLC可編程序控制器系統(tǒng)開(kāi)發(fā)實(shí)例導(dǎo)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(dǎo)，在她的關(guān)懷與指導(dǎo)下，為期近半年的論文寫(xiě)作即將畫(huà)上一個(gè)圓滿的句號(hào)。調(diào)節(jié)時(shí)鐘或分鐘時(shí)，當(dāng)時(shí)鐘或分鐘的個(gè)位上的數(shù)字為10時(shí)，個(gè)位上的數(shù)字歸0；當(dāng)時(shí)分鐘的十位上的數(shù)字為6時(shí)，分鐘十位上的數(shù)字歸0；當(dāng)時(shí)鐘的十位上的數(shù)字為2時(shí)，時(shí)鐘十位上的數(shù)字歸0。 西門(mén)子EM222的技術(shù)參數(shù)根據(jù)設(shè)計(jì)要求：電子鐘顯示控制器為一西門(mén)子主機(jī)模塊CPU224，另加一I/O擴(kuò)展模塊EM222等。也就是說(shuō)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。 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。（3）參數(shù)塊在S7200PLC中，參數(shù)塊中存放的是CPU組態(tài)數(shù)據(jù)，如果在編程軟件或其他編程工具上未進(jìn)行CPU的組態(tài)，則系統(tǒng)以默許值進(jìn)行自動(dòng)配置。該編程語(yǔ)言用類似與門(mén)、或門(mén)的方框來(lái)表示邏輯關(guān)系，方框的左側(cè)為邏輯運(yùn)算的輸入變量，右側(cè)為輸出變量，輸入、輸出端的小圓圈表示“非”運(yùn)算，方框被“導(dǎo)線”連接在一起，信號(hào)自左向右流動(dòng)。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(diǎn)，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(shù)字量邏輯控制。初始狀態(tài)一般是系統(tǒng)等待啟動(dòng)命令的相對(duì)靜止的狀態(tài)。（4）CPU自診斷階段在CPU自診斷階段，CPU檢測(cè)主機(jī)硬件，同時(shí)監(jiān)察所有的I/O模塊的狀態(tài)。 （5）頂部端子蓋下邊為輸出端子和PLC供電電源端子。S7200是西門(mén)子公司前幾年投入市場(chǎng)的小型可編程控制器，可以單機(jī)控制，也可以進(jìn)行輸入/輸出和功能模塊的擴(kuò)展。（3）與外部設(shè)備通信 與外部設(shè)備通信階段，PLC與其他智能裝置、編程器、終端設(shè)備、彩色圖形顯示器、其他PLC等進(jìn)行信息交換，然后進(jìn)行PLC工作狀態(tài)的判斷。 a、梯形圖中繼電器元件物理結(jié)構(gòu)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。3）內(nèi)部等效電路 圖133 PLC內(nèi)部等效電路圖圖133是PLC的內(nèi)部等效電路，以其中的起動(dòng)按鈕SB1為例，當(dāng)SB1接通時(shí)，“1”狀態(tài)，而這個(gè)“1”，則SB1接通，“1”，反之SB1斷開(kāi)，“0”，（或稱為動(dòng)合觸頭）。編程指令的功能越強(qiáng)、數(shù)量越多，PLC的處理能力和控制能力也越強(qiáng)，用戶編程也越簡(jiǎn)單和方便，越容易完成復(fù)雜的控制任務(wù)。簡(jiǎn)易編程器體積小，攜帶方便，但只能用語(yǔ)句形式進(jìn)行聯(lián)機(jī)編程，適合小型PLC的編程及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。 　　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(hào)，一類是由按鈕、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、行程開(kāi)關(guān)、繼電器觸頭等開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)；另一類是由電位器、測(cè)速發(fā)電機(jī)和各種變換器提供的連續(xù)變化的模擬量輸入信號(hào)。 CPU按照PLC內(nèi)系統(tǒng)程序賦予的功能指揮PLC控制系統(tǒng)完成各項(xiàng)工作任務(wù)。各個(gè)模塊功能是獨(dú)立的，外型尺寸是統(tǒng)一的，可根據(jù)需要靈活配置。典型的小型機(jī)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(chǎn)品。之后，可編程序控制器很快在世界各國(guó)的工業(yè)領(lǐng)域推廣應(yīng)用。其中主體模塊完成電子鐘的顯示時(shí)位功能,擴(kuò)展模塊完成電子鐘的顯示分位功能。本系統(tǒng)由七段LED數(shù)碼管來(lái)顯示可編程控制器（PLC）所輸出的信號(hào)。為此要尋求一種比繼電器更可靠、響應(yīng)速度更快、功能更強(qiáng)大的通用工業(yè)控制器。小型機(jī)小型機(jī)PLC的功能一般以開(kāi)關(guān)量控制為主，小型PLC輸入、輸出點(diǎn)數(shù)一般在256點(diǎn)以下，用戶程序存儲(chǔ)器容量在4K左右。整體式結(jié)構(gòu)的PLC體積小，成本底，安裝方便。（1）中央處理器 中央處理器（CPU）由控制器、運(yùn)算器和寄存器組成并集成在一個(gè)芯片內(nèi)。晶體管和晶閘管輸出為無(wú)觸點(diǎn)輸出型電路，晶體管輸出型用于高頻小功率負(fù)載、晶閘管輸出型用于高頻大功率負(fù)載；繼電器輸出為有觸點(diǎn)輸出型電路，用于低頻負(fù)載。PLC還常配置連接各種外圍設(shè)備的接口，可通過(guò)電纜實(shí)現(xiàn)串行通信、EPROM寫(xiě)入等功能。一般以掃描1K字用戶程序所需的時(shí)間來(lái)衡量掃描速度，通常以ms/K字為單位。PLC工作時(shí)，將采集到的輸入信號(hào)狀態(tài)存放在輸入映像區(qū)對(duì)應(yīng)的位上，運(yùn)算結(jié)果存放到輸出映像區(qū)對(duì)應(yīng)的位上，PLC在執(zhí)行用戶程序時(shí)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(shù)據(jù)取用于I/O映像區(qū)，而不直接與外部設(shè)備發(fā)生關(guān)系。用戶程序通過(guò)個(gè)人計(jì)算機(jī)通信或編程器輸入等方式，把程序語(yǔ)句全部寫(xiě)到PLC的用戶程序存儲(chǔ)器中。（1）上電初始化 PLC上電后，首先對(duì)系統(tǒng)進(jìn)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(shè)定及清除內(nèi)部繼電器、復(fù)位定時(shí)器等。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(duì)西門(mén)子S7200PLC作了主要的概述，分析了主機(jī)單元的CPU22數(shù)字量擴(kuò)展模塊EM222以及LED數(shù)碼管的技術(shù)指標(biāo)等。圖212 S7200系列CPU單元的結(jié)構(gòu)圖（4） 前蓋：前蓋下面有模式選擇開(kāi)關(guān)（運(yùn)行/終端/停止）、模擬電位器和擴(kuò)展端口。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?？梢杂庙樞蚬δ軋D來(lái)描述系統(tǒng)的功能，根據(jù)它可以很容易地畫(huà)出梯形圖程序。如果用沒(méi)有斷電保持功能的編程元件代表各步，進(jìn)入RUN工作方式時(shí)，它們均處于OFF狀態(tài)，必須用初始化脈沖M8002的動(dòng)合觸點(diǎn)作為轉(zhuǎn)換條件，將初始步預(yù)置位活動(dòng)步，否則，因順序功能圖中沒(méi)有活動(dòng)步，系統(tǒng)將無(wú)法工作。梯形圖的優(yōu)缺點(diǎn)a. 梯形圖編程語(yǔ)言形象直觀，類似電氣控制系統(tǒng)中繼電器控制電路圖。另一種方法是只進(jìn)入主程序窗口，將主程序、子程序和中斷程序按順序依次安排在主程序窗口。(3) 系統(tǒng)I/O：本機(jī)I/O是14點(diǎn)輸入點(diǎn)／10點(diǎn)輸出點(diǎn)，可以鏈接擴(kuò)展模塊7個(gè)，模塊數(shù)字量I/O映像區(qū)256（128個(gè)輸入點(diǎn)／128個(gè)輸出點(diǎn)）點(diǎn)，數(shù)字量I/O物理區(qū)168（94個(gè)輸入點(diǎn)／74個(gè)輸出點(diǎn)）點(diǎn) ，模擬量I/O映像區(qū)32個(gè)輸入點(diǎn)／32個(gè)輸出點(diǎn)，模擬量I/O物理區(qū)35（28個(gè)輸入點(diǎn)／7或14個(gè)輸出點(diǎn)）或42點(diǎn)。M字母代表的是母線的意思，就是英文 Mother的縮寫(xiě)（意思就是公共線的意思），L+是CPU本身輸出的電源標(biāo)號(hào)，M 是24V的正極，L+是24V的負(fù)極，而輸入端上有兩個(gè)公共端，他們分別是1M和2M 。顏色有紅、綠、藍(lán)、黃等幾種。 200 W AC60 W阻性負(fù)載，最大 10 A2 A A隔離 電隔離，數(shù)字量輸出 √；繼電器√；繼電器√，光電耦合通道間每組點(diǎn)數(shù) 1；4 組41；8 組尺寸和重量 寬 45 mm45 mm mm高 80 mm80 mm80 mm深 62 mm62 mm62 mm重量，約 150 g170 g170 g 基于PLC電子鐘控制系統(tǒng)的I/O分配與硬件接線圖 電子鐘控制系統(tǒng)的I/O分配基于PLC電子鐘控制系統(tǒng)的I/O分配（見(jiàn)表3）。所以多功能電子時(shí)鐘有多種實(shí)現(xiàn)方案，能夠?qū)崿F(xiàn)的功能也很多。她淵博的學(xué)識(shí)，敏銳的學(xué)術(shù)洞察力，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，一絲不茍的負(fù)責(zé)精神，以及對(duì)學(xué)生孜孜不倦的教誨都給予了我極其深刻的印象，讓我受益匪淺。在本控制系統(tǒng)中，數(shù)碼管LED1和數(shù)碼管LED2共用一個(gè)陽(yáng)極公共端子；LED3和LED4共用一個(gè)陽(yáng)極公共端子。C 時(shí)“1”信號(hào)允許范圍，最大 5 A750 mA“0”信號(hào)殘余電流，最大 30 μA10 μA2 輸出并聯(lián)切換用于提高功率 √輸出總電流(每組)水平安裝 最高55 176。其他公共端和輸入端與上面介紹的一樣，包括擴(kuò)展模塊上的數(shù)字輸入端也是一樣。DC輸出端由1M、1Ｌ+、…，2M、2Ｌ+、…。主程序通過(guò)指令控制整個(gè)應(yīng)用程序的執(zhí)行，每次CPU掃描都要執(zhí)行一次主程序。圖216 功能塊圖 （4）語(yǔ)句表（STL）S7系列PLC將指令表稱為語(yǔ)句表。觸點(diǎn)代表邏輯輸入條件，例如外部圖215 梯形圖與語(yǔ)句表圖的開(kāi)關(guān)、按鈕和內(nèi)部條件等。步處于活動(dòng)狀態(tài)時(shí)，相應(yīng)的動(dòng)作被執(zhí)行；步處于不活動(dòng)狀態(tài)時(shí)，相應(yīng)的非存儲(chǔ)型命令被停止執(zhí)行。各廠家的PLC編程語(yǔ)言和指令系統(tǒng)的功能和表達(dá)方式也不一致，有的甚至有相當(dāng)大的差異，因此各廠家的PLC互不兼容。輸入端子的運(yùn)行狀態(tài)可以由底部端子蓋上方一排指示燈顯示，ON狀態(tài)對(duì)應(yīng)指示燈亮。除了CPU221以外，其他CPU主機(jī)均可進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)展，在規(guī)模不太大的控制領(lǐng)域是較為理想的控制設(shè)備。PLC上電后周而復(fù)始地執(zhí)行上述工作過(guò)程，直至斷電停機(jī)。與電氣元件實(shí)際的通斷狀態(tài)不同。PLC輸出端有輸出電源用的公共接口COM。（6）特殊功能單元特殊功能單元種類的多少與功能的強(qiáng)弱是衡量PLC產(chǎn)品的一個(gè)重要指標(biāo)。（5）電源PLC的電源將外部供給的交流電轉(zhuǎn)換成供CPU、存儲(chǔ)器等所需的直流電，是整個(gè)PLC的能源供給中心。當(dāng)輸入端的按鈕SB接通時(shí)，光耦合器T導(dǎo)通，直流輸入信號(hào)被轉(zhuǎn)換成PLC能處理的5V標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)電平（簡(jiǎn)稱TTL），同時(shí)LED輸入指示燈亮，表示信號(hào)接通。　　系統(tǒng)管理程序主要控制PLC的運(yùn)行，使PLC按正確的次序工作；用戶指令解釋程序?qū)LC的用戶指令轉(zhuǎn)換為機(jī)器語(yǔ)言指令，傳輸?shù)紺PU內(nèi)執(zhí)行；功能程序與系統(tǒng)程序調(diào)用則負(fù)責(zé)調(diào)用不同的功能子程序及其管理程序。分散式結(jié)構(gòu)所謂分散式的結(jié)構(gòu)就是將PLC的電源、CPU、存儲(chǔ)器集中放置在控制室，而將各I/O模板分散放置在各個(gè)工作站，由通信接口進(jìn)行通信連接，由CPU集中指揮。典型的中型機(jī)有SIEMENS公司的S7300系列、OMRON公司的C200H系列、AB公司的SLC500系列等模塊式PLC產(chǎn)品。可編程序控制器及其有關(guān)外圍設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)連成一個(gè)整體、易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。隨著現(xiàn)代社會(huì)生產(chǎn)的發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步，現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化水平的日益提高及微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，當(dāng)今的PLC已將3C（Computer、Control、Communication）技術(shù)，即微型計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)及通信技術(shù)融為一體，在控制系統(tǒng)中又能起到“3電”控制作用，即電控、電儀、電信這三個(gè)不同作用的一種可靠性控制器，是當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的重要支柱。在其推動(dòng)下，電子鐘的性能也得到了極大的改善，具有走時(shí)準(zhǔn)確性能穩(wěn)定、攜帶方便等優(yōu)點(diǎn)。面對(duì)這種局面，人們迫切需要一種新的工業(yè)控制裝置來(lái)取代傳統(tǒng)的繼電氣控制系統(tǒng)，使電氣控制系統(tǒng)工作更可靠、更容易維修、更能適應(yīng)經(jīng)常變化的生產(chǎn)工藝的要求。分類時(shí)，一般按以下原則來(lái)考慮[1]。（2）按結(jié)構(gòu)形式分類根據(jù)PLC結(jié)構(gòu)形式的不同，PLC主要可分為整體式和模塊式以及分散式三類。高檔PLC機(jī)具有更強(qiáng)的通信聯(lián)網(wǎng)功能，可用于大規(guī)模過(guò)程控制或構(gòu)成分布式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化。 　　RAM是一種高密度、低功耗的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，可用鋰電池作為備用電源，一旦斷電就可通過(guò)鋰電池供電，保持RAM中的內(nèi)容。輸出接口電