【正文】 系統(tǒng)運(yùn)行階段，把設(shè)計(jì)好 的程序和硬件系統(tǒng)相結(jié)合。 根據(jù) S7200 PLC 的順序編程控制設(shè)計(jì) 方法，設(shè)計(jì)順序功能圖，運(yùn)用起保停電路和接通延時(shí)定時(shí)器控制交通信號(hào)燈的信號(hào)，利用 控制綠燈的閃爍，同時(shí)加入了置位復(fù)位電路，對(duì)活動(dòng)步進(jìn)行控制。當(dāng)前值為－ 32767 時(shí)，下一個(gè) CD輸入的上升沿使當(dāng)前值減 1，變?yōu)樽畲笾?32767。（達(dá)到設(shè)定值后，當(dāng)前值仍繼續(xù)增大，直到最大值 32767）。當(dāng)前值和設(shè)定值均為 16 位有符號(hào)整數(shù) (INT)。第 2~9層的數(shù)據(jù)不變，但原棧頂值丟失。常閉觸點(diǎn)的連接指令有： (4) LDN：用于梯形圖電路的起始常閉觸點(diǎn)的連接，即將指令指定的存儲(chǔ)位狀態(tài)取反后載入棧頂，棧中值順序下移一層，最底層數(shù)據(jù)溢出丟失。 (6) I/O 狀態(tài)表： RAM 中存放 I/O 接口的狀態(tài)，供用戶程序執(zhí)行時(shí)使用。 是程序主體，每個(gè)項(xiàng)目都必須并且只能用一個(gè)主程序。 梯形圖與語句表 功能塊圖 指令是程序的最小獨(dú)立單位，用戶程序是由若干條順序排列的指令構(gòu)成的。 由于 PLC在一個(gè)掃描工作周期的各個(gè)階段采用分時(shí)操作的工作方式，引起的滯后時(shí)間最長可達(dá)兩三個(gè)掃描周期。 用觸點(diǎn)和線圈 實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算 例如圖 4所示的交流接觸器控制異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng) 保持 停止電路。 PLC用軟件代替了繼電器系統(tǒng)中容易出現(xiàn)故障的大量觸點(diǎn)和接線，外部僅剩下輸入和輸出相關(guān)的少量硬件元件，接線大量減少，因觸點(diǎn)接觸不良的故障大為減少。小型 PLC可以為輸入電流或外部電子傳感器提供 DC24V直流電源。 ① 開關(guān)量輸入模塊用來接收從按鈕、選擇開關(guān)、限位開關(guān)、接近開關(guān)、光電開關(guān)、壓力繼電器等來的開關(guān)量輸入信號(hào)。 輸入采樣 程序執(zhí) 行 輸出刷新 系統(tǒng)程序相當(dāng)于個(gè)人計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)，它使 PLC具有基本 的智能，能夠完成 PLC設(shè)計(jì)者規(guī)定的各項(xiàng)工作。 PLC的應(yīng)用面廣、功能強(qiáng)大、使用方便，已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在各種機(jī)械設(shè)備和生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制系統(tǒng)中，是其他計(jì)算控制設(shè)備無法比擬的。 21 八、項(xiàng)目開發(fā)總結(jié) 18 順序功能圖 12 S7200 的控制程序 本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留 并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。7 四、 PLC 工作原理 23 附錄二 國際電工委員會(huì)（ IEC）對(duì) PLC的定義： PLC是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。系統(tǒng)程序由 PLC生產(chǎn)廠家固化在 ROM中，用戶不能直接存取。 ② 模擬量輸入模塊用來接收電位器、測速發(fā)電機(jī)和各種變送器提供的連續(xù)變化的模擬量電流或電壓信號(hào)。驅(qū)動(dòng)PLC負(fù)載（現(xiàn)場執(zhí)行機(jī)構(gòu)）的直 流電源一般由用戶提供。 （ 5） 系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少 PLC用軟件代替了繼電器系統(tǒng)中容易出現(xiàn)故障的大量觸點(diǎn)和接線，外部僅剩下輸入和輸出相關(guān)的少量硬件元件，接線大量減少，因觸點(diǎn)接觸不良的故障大為減少。 圖 4 起動(dòng) 保持 停止電路 .KM ―接觸器（大功率繼電器或電磁閥） .SB1―啟動(dòng)按鈕 .SB2―停止按鈕 .M ―三相電動(dòng)機(jī) 邏輯表達(dá)式： PLC 的操作模式 PLC 有兩種基本的工作狀態(tài) : RUN / STOP, 通過模式開關(guān)進(jìn)行選擇、運(yùn)行狀態(tài)通過面板上的 LED 指示燈顯示。 圖 6 掃描過程示意圖 五、 PLC 編程語言 PLC 中的程序由兩部分組成： ① 操作系統(tǒng)：由 PLC 的生產(chǎn)廠家提供，它支持用戶程序的運(yùn)行； ② 用戶程序： 是用戶為完成特定的控制任務(wù)而編寫的應(yīng)用程序。一條指令由一個(gè)操作碼和一個(gè)操作數(shù)組成，操作數(shù)由標(biāo)識(shí)符和參數(shù)組成。在主程序中可以調(diào)用子程序和中斷程序。 (7) 數(shù)據(jù)處理指令：如 MOVB、 SLB、 ADD、 MUL 等。 (5) AN：用于單個(gè)常閉觸點(diǎn)與其它觸點(diǎn)的串聯(lián)連接；即讀出該存儲(chǔ)器狀態(tài)后取反，再與棧頂值相與，得到的結(jié)果存入棧頂。 .邏輯出棧（ Logic Pop， LPP）指令：使棧中各層的數(shù)據(jù)向上移動(dòng)一層，第二層數(shù)據(jù)成為棧頂值，棧頂原來的數(shù)據(jù)丟失。當(dāng)前值大于等于預(yù)置時(shí)間 (PT— Preset Time)端指定的設(shè)定值 (1~32767)時(shí)，定時(shí)器位變?yōu)?ON，梯形圖中該定時(shí)器的常開觸點(diǎn)接通，常閉觸點(diǎn)斷開。可以用 TONR 來累計(jì)輸入電路接通的若干個(gè)時(shí)間間隔。 七、十字路口交通信號(hào)燈系統(tǒng) PLC 控制應(yīng)用 模型介紹及控制過程分析 十字路口交通信號(hào)燈系統(tǒng)的特點(diǎn)是能夠交替控制東西和南北兩個(gè)通行道的信號(hào)燈，并且具有自動(dòng)循環(huán)功能，在十字路口的東西、南北主干道上裝設(shè)主干道紅燈、人行道紅燈、綠左轉(zhuǎn)、綠直行和黃燈。經(jīng)過編程和調(diào)試完成十字路口交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 開始 調(diào)試時(shí)， 由于輸出量設(shè)置出了問題，沒能達(dá)到預(yù)期的信號(hào)燈交替亮起效果，在請(qǐng)教老師和查閱資料之后， 我 找到了錯(cuò)誤并重新設(shè)置了輸出量，最終系統(tǒng)運(yùn)行成功。程序編譯時(shí)，由 于定時(shí)器設(shè)置錯(cuò)誤而導(dǎo)致編譯失敗，通過請(qǐng)教老師 和同學(xué) 把定時(shí)器設(shè)置漏洞改正后，得到正確結(jié)果。同樣，當(dāng)東西通行時(shí)，那么南北主干道紅燈和人行道紅燈亮，就以這樣的方式連續(xù)周期執(zhí)行，達(dá)到控制十字路口車輛與行人的流動(dòng)，保障城市的交通安全。當(dāng)前值為最大值 32767(十六進(jìn)制數(shù) 16＃ 7FFF)時(shí)，下一個(gè) CU輸入的上升沿使當(dāng)前值加 1，變?yōu)樽钚≈担?32768(十六進(jìn)制數(shù) 16＃ 8000)。當(dāng)前值大于等于 PT 端的設(shè)定值時(shí)，定時(shí)器位變?yōu)?ON。 定時(shí)器與計(jì)數(shù)器指令 1. 接通延時(shí)定時(shí)器 接通延時(shí)定時(shí)器 (TON)在使能輸入端 (IN)的輸入電路接通時(shí)開始定時(shí)。 .邏輯讀棧（ Logic Read， LRD）指令：將棧中第二層數(shù)據(jù)復(fù)制到棧頂。常閉觸點(diǎn)對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)地址位為 0 狀態(tài)時(shí)，該軟繼電器線圈失電該觸點(diǎn)閉合。 (5) 獨(dú)立使用的指令：如 OLD、 ALD、 NOT、 EU、 ED、 END 等 該類指令后面無需操作數(shù)，可獨(dú)立使用。 六、 S7200 PLC 編程元件及指令系統(tǒng)介紹 S7200 的控制程序 S7200 的控制程序由主程序、子程序和中斷程序組成。該編程語言使用類似于與門、或門的方框來表示邏輯運(yùn)算關(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。 輸出模塊 的滯后時(shí)間與模塊的類型有關(guān)，繼電器輸出電路的滯后時(shí)間一般在 10ms左右，場效應(yīng)晶體管輸出電路的滯后時(shí)間為數(shù) us至 100多 us，雙向可控硅輸出負(fù)載接通時(shí)滯后約 1ms，導(dǎo)通到斷開的最大滯后時(shí)間為 10ms。 ② 線圈失電狀態(tài) 磁場消失，銜鐵在拉力彈簧作用下復(fù)位，常開觸點(diǎn)斷開，常閉觸點(diǎn)接通。由于觸點(diǎn)接觸不良，容易出現(xiàn)故障。內(nèi)部的開關(guān)電源為各模塊提供不同電壓等級(jí)的直流電源。 PLC 輸入模塊按工作分為開關(guān)輸入模塊和模擬輸入模塊。 （ 2） 存儲(chǔ)器 存儲(chǔ)器的作用是存儲(chǔ)系統(tǒng)程序、用戶程序和各種數(shù)據(jù)。 26 1 一、 PLC概述 PLC即可編程控制器，由傳統(tǒng)的工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng) —— 電磁繼電器控制發(fā)展而來，為了順應(yīng)制造業(yè)對(duì)市場需求做出迅速反應(yīng)這樣現(xiàn)代社會(huì)要求而出現(xiàn)的，它是以微處理器為基礎(chǔ)的通用工業(yè)控制設(shè)備。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。8 電磁繼電器基本結(jié)構(gòu)及工作原理 12 S7200 指令系統(tǒng) 它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來在其 內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。 用戶程序由用戶設(shè)計(jì)，它決定了 PLC的輸入信號(hào)與輸出信號(hào)之間的具體關(guān)系。圖 3為開關(guān)量輸入模塊電路： 模擬量 I/O模塊 傳遞信號(hào) I/O模塊分類 數(shù)字量 I/O模塊 I/O模塊的三大作用 電平變換 特殊 I/O模塊 噪聲隔離 圖 3 開關(guān)量輸入模塊電路 示意圖 輸入電路中有 RC 濾波電路，以防止由于輸入觸點(diǎn)抖動(dòng)或外部干擾脈沖引起錯(cuò)誤的輸入信號(hào)。 三、 PLC的特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域 PLC的特點(diǎn) （ 1）編程方法簡單易學(xué) 程序結(jié)構(gòu)使用企業(yè)中電氣技術(shù)人員熟悉并易于掌握的梯形圖語言。 大多數(shù) PLC用戶程序采用順序控制設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)，編程方法規(guī)律性強(qiáng)，容易掌握，程序設(shè)計(jì)時(shí)間較繼電器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)短。 （ 1） RUN 模式： CPU 通過執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來實(shí)現(xiàn)控制功能。 要開發(fā)應(yīng)用程序，就要用到 PLC 的編程語言和指令系統(tǒng) 為了方便 PLC 的開發(fā)和使用， IEC（國際電工委員會(huì)）制定了 PLC 的全球標(biāo)準(zhǔn) (IEC61131)。操作碼定義要執(zhí)行的功能，它告訴 CPU 該執(zhí)行什么操作；操作數(shù)為執(zhí)行該操作所需要的信息，它告訴 CPU 用什么去做。 子程序是可選的，僅在被其它程序調(diào)用時(shí)執(zhí)行。 (8) 指令操作相關(guān)的三種內(nèi)部寄存器： (9) 結(jié)果寄存器（ R）：位于棧頂，用于存貯邏輯運(yùn)算的結(jié)果。 (6) ON：用于單個(gè)常閉觸點(diǎn)與其它觸點(diǎn)的并聯(lián)連接；即讀出該存儲(chǔ)器狀態(tài)后取反，再與棧頂值相或，得到的結(jié)果存入棧頂。 .裝載堆棧（ Load Stack， n=1~8， LDS n）指令：復(fù)制棧內(nèi)第 n層的數(shù)據(jù)到棧頂，棧中原來的數(shù)據(jù)依次下移一層，棧底值被推出丟失。 (達(dá)到設(shè)定值后，當(dāng)前值仍繼續(xù)增大，直到最大值32767) 輸入電路斷開時(shí)，定時(shí)器自動(dòng)復(fù)位，當(dāng)前 值被清零，定時(shí)器位變?yōu)?OFF。 只能用復(fù)位指令 (R)來復(fù)位 TONR。模型示意圖如下圖 7 所示。 2. I/O 接口資源分配及 I/O 接口電路 PLC 控制系統(tǒng)的 I/O 地址定義如表 2所示。在這個(gè)過程中 我意識(shí)到 做任何事情總會(huì)遇到困難，而堅(jiān)持不懈解決困難的過程才是最值得收獲的。 程序設(shè)計(jì)階段， 在 確定選題為 十字路口交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)時(shí)，不知道從何開始，在老師的幫助下，我知道了首先要根據(jù)控制要求畫出順序功能圖，然后按照順序功能圖一步步的設(shè)計(jì)梯形圖。所以，當(dāng)南北直行綠燈、左轉(zhuǎn)綠燈及黃燈亮?xí)r，東西主干道紅燈和人行道紅燈一起亮，表示東西方向禁止通行。若復(fù)位輸入 R為 ON，或?qū)τ?jì)數(shù)器執(zhí)行復(fù)位操作時(shí)，計(jì)數(shù)器被復(fù)位 。 3. 保持型接通延時(shí)定時(shí)器 (Retentive OnDelay Timer， TONR) 當(dāng)輸入電路接通時(shí)開始定時(shí)，輸入電路斷開時(shí)，當(dāng)前值保持不變。該指令只能用于輸出量（ Q），新值被同時(shí)寫入對(duì)應(yīng)的物理輸出點(diǎn)和輸出映像寄存器。 5. 其它堆棧操作指令 .邏輯入棧（ Logic Push， LPS）指令：復(fù)制棧頂值并將其壓入下一層，棧原來的數(shù)據(jù)依次向下一層推移，棧低值被推出丟失（漏底堆棧）。 (2) A：用于單個(gè)常開觸點(diǎn)與其它觸點(diǎn)的串聯(lián)連接，即讀出該存儲(chǔ)器狀態(tài)后與棧頂值相“與”，其結(jié)果存入棧頂； (3) O：用于單個(gè)常開觸點(diǎn)與其它觸點(diǎn)的并聯(lián)連接，即讀出該存儲(chǔ)器狀態(tài)后與棧頂 值相“或”，其結(jié)果存入棧頂。 (4) 作用于觸點(diǎn)的指令：如 LD、 A、 AN、 O、 ON。梯形圖程序一定能轉(zhuǎn)換為指令表。 是一種類似于數(shù)字邏輯電路的一種編程語言，有數(shù)字電路基礎(chǔ)的人很容易掌握。 數(shù)字量輸入模塊的 RC濾波器用來濾除由輸入端引入的干擾噪聲，濾波電路的時(shí)間常數(shù)決定了輸入濾波時(shí)間的長短，其典型值為 10ms左右。 四、 PLC工作原理 電磁繼電器基本結(jié)構(gòu)及工作原理 電磁繼電器工作狀態(tài)： ① 線圈得電狀態(tài) 產(chǎn)生磁場，銜鐵受力，常開觸點(diǎn)閉