【文章內(nèi)容簡介】 PU 出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)仍能正常運行。 存儲器 存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器。存放應用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。 PLC 存儲空間的分配 雖然各種 PLC 的 CPU 的最大尋址空間各不相同，但是 根據(jù) PLC 的工作原理，其存儲空間一般包括以下三個區(qū)域： （ 1）系統(tǒng)程序存儲區(qū) （ 2）系統(tǒng) RAM 存儲區(qū)（包括 I/O 映象區(qū)和系統(tǒng)軟設備等） （ 3）用戶程序存儲區(qū) 系統(tǒng)程序存儲區(qū)：在系統(tǒng)程序存儲區(qū)中存放著相當于計算機操作系統(tǒng)的系統(tǒng)程序。包括監(jiān)控程序、管理程序、命令解釋程序、功能子程序、系統(tǒng)診斷子程序等。系統(tǒng) RAM 存儲區(qū)：系統(tǒng) RAM 存儲區(qū)包括 I/O 映象區(qū)以及各類軟設備 。 PLC 交通燈畢業(yè)設計 （ 1） I/O 映象區(qū)：由于 PLC 投入運行后，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)送至相應的外設。因此，它 需要一定數(shù)量的存儲單元 (RAM)以存放 I/O 的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，這些單元稱作 I/O映象區(qū)。一個開關量 I/O 占用存儲單元中的一個位（ bit），一個模擬量 I/O 占用存儲單元中的一個字（ 16 個 bit）。因此整個 I/O 映象區(qū)可看作兩個部分組成：開關量 I/O 映象區(qū)；模擬量 I/O 映象區(qū)。 （ 2）系統(tǒng)軟設備存儲區(qū) ：除了 I/O 映象區(qū)區(qū)以外，系統(tǒng) RAM 存儲區(qū)還包括 PLC 內(nèi)部各類軟設備（邏輯線圈、計時器、計數(shù)器、數(shù)據(jù)寄存器和累加器等）的存儲區(qū)。該存儲區(qū)又分為具有失電保持的存儲區(qū)域和無失電保持的存儲區(qū)域，前者在 PLC 斷電時，由內(nèi)部的 鋰電池供電，數(shù)據(jù)不會遺失；后者當 PLC 斷電時，數(shù)據(jù)被清零。 1）邏輯線圈 與開關輸出一樣，每個邏輯線圈占用系統(tǒng) RAM 存儲區(qū)中的一個位，但不能直接驅(qū)動外設，只供用戶在編程中使用，其作用類似于電器控制線路中的繼電器。 另外，不同的 PLC 還提供數(shù)量不等的特殊邏輯線圈，具有不同的功能。 2）數(shù)據(jù)寄存器 與模擬量 I/O 一樣，每個數(shù)據(jù)寄存器占用系統(tǒng) RAM 存儲區(qū)中的一個字 (16 bits)。 另外， PLC 還提供數(shù)量不等的特殊數(shù)據(jù)寄存器，具有不同的功能。 3）計時器 4）計數(shù)器 用戶程序存儲區(qū) 用戶程序存儲區(qū)存放用戶編制的 用戶程序。不同類型的 PLC，其存儲容量各不相同。 電源 PLC 的電源在整個系統(tǒng)中起著十分重要得作用。如果沒有一個良好的、可靠得電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此 PLC 的制造商對電源的設計和制造也十分重視。一般交流電壓波動在 +10%(+15%)范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將 PLC 直接連接到交流電網(wǎng)上去。 S7200 系列 PLC 概述 西門子 S7200 系列可編程控制器有 CPU21X 系列和 CPU22X 系列，其中CPU22X 型可編程控制器提供了 4 個不同的基本型號，常見的有 CPU221，CPU222， CPU224 和 CPU226 四種基本型號 ，其主要技術規(guī)范如表 21 所示。 PLC 交通燈畢業(yè)設計 表 21 S7200CN CPU 主要技術規(guī)范 S7200 PLC 系統(tǒng)是緊湊型可編程序控制器。系統(tǒng)的硬件構架是由成系統(tǒng)的CPU 模塊和豐富的功能擴展模塊組成。它能夠滿足各種設備的自動化控制需求。應用領域極為廣泛，覆蓋所有與自動檢測、自動化控制相關的工業(yè)及民用領域，包括各種機床、機械、電力設施、民用設施、環(huán)境保護設備、汽車、機器人等等。如沖壓機床、印刷機械、中央空調(diào)、電梯控制、運動系統(tǒng)等等。 S7200 系列除了具有 PLC 的基本控 制功能以外，還有以下三個方面特點：（ 1）功能強大的指令集；（ 2）豐富強大的通信功能；（ 3）編程軟件的易用性。 CPU 模塊 CPU226 具有 24KB RAM， 40KB(RAM)的裝載存儲器，可用存儲卡裝載存儲器容量最大到 512KB，最大可擴充到 512 點數(shù)字量 I/O 或 54 路模擬量通道。CPU226 內(nèi)裝硬件實時時鐘，自帶后備電源，在正常電源被關掉的情況下， CPU的時鐘仍能正常工作。 CPU226 的操作系統(tǒng)是事件驅(qū)動的用戶程序掃描過程。 CPU響應那些事件，操作系統(tǒng)就會去調(diào)用相應的該事件的組織塊 OB。 ePu226 可調(diào)用125 個功能塊 FB(0127):125 個功能調(diào)用 Fe(0127):227 個數(shù)據(jù)塊 DB(l 一 127):OB、FB、 FC、 DB 的容量均不大于 8KB。另外 ，有 34 個系統(tǒng)功能 SFC 集成在操作系統(tǒng)中。 I/O 擴展模塊 S7 200 有多種型號 I/O 模塊用來進行擴展。在這里主要介紹模擬量輸出模塊EM232 和模擬量輸入模塊 EM231。 EM232 模塊提供了有 2 輸出模擬量通道，具有 12 位的分辨率，且具有多種輸入、輸出信號范圍。其內(nèi)部集成了 D/A 轉(zhuǎn)換器、放大器等多種功能的電路，可用于復雜的控制場合。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，通過其外置的 DIP 開關選擇不同的檔位及分辨率，且模擬量的輸出可作為測量傳感器的恒流源使用。 EM231 模擬量輸入擴展模塊提供了 4X12 位模擬量輸入的功能。其內(nèi)部集成了 A/D 轉(zhuǎn)換器、放大器等多種功能的電路，有很強的抗干擾性，可用于復雜的控PLC 交通燈畢業(yè)設計 制場合。它能夠不用外放大器而與傳感器直接相連，有 4 輸入模擬量通道，具有12 位的分辨率，且具有多種輸入、輸出信號范圍。 擴展模塊 擴展單元沒有 CPU，作為基本單元輸入 /輸出點數(shù)的擴充，只能與基本單元連接使用，不能單獨使用。 連接時 CPU 模塊放在最左側(cè) 。 S7200 的擴展模塊包括數(shù)字量擴展模塊，模擬量擴展模塊，熱電偶、熱電阻擴展模塊，通信模塊，稱重模塊，位置控制模塊等。模擬量、數(shù)字量擴展模塊分別如表 2表 23 所示。 表 22 模擬量擴展模塊 型號 點數(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)設計 表 23 數(shù)字量擴展模塊 類型 型號 各組輸入點數(shù) 各組輸出點數(shù) 輸入擴展模塊 EM221 EM221 24V DC 輸入 4， 4 —— EM221 230V AC 輸入 8 點相互獨立 —— 輸出擴展模塊 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 點相互獨立 輸入 /輸出 擴展模塊 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)設計 PLC 的結構及各部分 PLC 的類型繁多，功能和指令系統(tǒng)也不盡相同，但結構與工作原理則大同小異，通常由主機、輸入 /輸出接口、電源、編程器擴展器接口和外部設備接口等幾個主要部分組成。 PLC 的硬件系統(tǒng)結構如下圖所示： PLC 的工作原理 PLC 是采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的方式進行工作的。即在 PLC 運行時， CPU 根據(jù)用戶按控制要求編制好并存于用戶存儲器中的程序，按指令步序號（或地址號）作周期性循環(huán)掃描，如無跳轉(zhuǎn)指令，則從第一條指 令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至程序結束。然后重新返回第一條指令，開始下一輪新的掃描。在每次掃描過程中，還要完成對輸入信號的采樣和對輸出狀態(tài)的刷新等工作。 PLC的掃描一個周期必經(jīng)輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。 PLC 在輸入采樣階段：首先以掃描方式按順序?qū)⑺袝捍嬖谳斎腈i存器中的輸入端子的通斷狀態(tài)或輸入數(shù)據(jù)讀入，并將其寫入各對應的輸入狀態(tài)寄存器中，即刷新輸入。隨即關閉輸入端口，進入程序執(zhí)行階段 。 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)行的結果再寫入輸出狀態(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。輸出刷新階段：當所有指令執(zhí)行完畢，輸出狀態(tài)寄存器的通斷狀態(tài)在輸出刷新階段送至輸出鎖存器中，并通過一定的方式（繼電器、晶體管或晶閘管）輸出，驅(qū)動相應輸出設備工作。 S7200 的編程元件 1. 輸入過程映像寄存器（輸入繼電器） I 編號范圍： 功能：專門用來接收從外部開關發(fā)來的信號。 幾點說明： 輸入模塊C P U模塊輸出模塊可編程序控制器編程裝置接觸器電磁閥指示燈電源 電源 限位開關選擇開關按鈕 PLC 交通燈畢業(yè)設計 ①只能由外部信號所驅(qū)動，不能在內(nèi)部由程序指令來驅(qū)動。 ②梯形圖中只能出現(xiàn)輸入繼電器的觸點，而不能出現(xiàn)輸入繼電器的線圈。 ③可提 供無數(shù)對常開、常閉觸點供內(nèi)部使用。 2. 輸出映像寄存器（輸出繼電器） Q 編號范圍： 功能：專門用來將輸出信號傳送給外部負載。 幾點說明： ①一個輸出繼電器僅有一對常開觸點供外部使用。 ②可提供無數(shù)對常開、常閉觸點供內(nèi)部使用。 ③輸出繼電器線圈的通斷狀態(tài)只能在程序內(nèi)部用指令驅(qū)動。 3. 定時器 T 定時器的分類 按分辨率來分，有 1ms、 10ms、 100ms 三種定時器。按工作方式來分，有通電延時定時器（ TON）、斷電延時型定時器（ TOF）和保持型通電延時定時器（ TONR）三種。 定時時間： 定時時間 =預置值時基 4. 位存儲器（中間繼電器） M 位存儲器用來保存中間操作狀態(tài)和控制信息，其作用相當于繼電器控制電路中的中間繼電器。地址編號范圍為 共 256 點。 位存儲器在 PLC 中沒有輸入 /輸出端與之對應，其線圈的通斷狀態(tài)只能在程序內(nèi)部用指令驅(qū)動，其觸點不能直接驅(qū)動外部負載，只能在程序內(nèi)部驅(qū)動輸出繼電器的線圈，再用輸出繼電器的觸點去驅(qū)動外部負載。 5. 計數(shù)器 C 計數(shù)器的功能：用于累計計數(shù)輸入端接收到的由斷開到接通的脈沖個 數(shù)。 計數(shù)器的編號： C0C255。 計數(shù)器的分類：①加計數(shù)器 ②減計數(shù)器 ③加 /減計數(shù)器 6． 累加器 AC 累加器是用來暫存數(shù)據(jù)的寄存器，它可以用來存放運算數(shù)據(jù)、中間數(shù)據(jù)和結果。 CPU 提供了 4 個 32 位的累加器，其地址編號為 AC0AC3。累加器的可用長度為 32 位，可采用字節(jié)、字、雙字的存取方式，按字節(jié)、字只能存取累加器的低 8 位或低 16 位，雙字可以存取累加器全部的 3