【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 可以認(rèn)為采樣是連續(xù)的。同樣，在一個(gè)掃描周期內(nèi)，執(zhí)行到輸出刷新程序時(shí)，只在輸出刷新階段才將輸出狀態(tài)從輸出映像寄存器中輸出，對(duì)輸出接口進(jìn)行刷新。在其他階段里輸出狀態(tài)一直保存在輸出映像寄存器中，這種方式稱為集中輸出。 一個(gè)掃描周期中，系統(tǒng)執(zhí)行完輸入采樣程序后，執(zhí)行用戶程序和通信處理程序等。用戶程序主要是工程設(shè)計(jì)人員根據(jù) PLC 被控系統(tǒng)的功能二編制的程序，以實(shí)現(xiàn)對(duì)象控制等功能。通信處理程序則主要是完成 PLC 與其他職能模塊或編程器件的通信功能。 由上分析可得，當(dāng) PLC 的輸入端和輸入信號(hào)發(fā)生變化 到 PLC 輸出端對(duì)該輸入變化作出反應(yīng)需要一段時(shí)間，這種現(xiàn)象叫做 PLC 輸入 /輸出響應(yīng)滯后。對(duì)一般的工業(yè)控制而言。對(duì)一般的工業(yè)控制而言。這種滯后是允許的。該響應(yīng)滯后不僅源于 PLC 掃描工作方式，主要是由 PLC 輸入接口的濾波環(huán)節(jié)帶來(lái)輸入延遲輸出接口中驅(qū)動(dòng)器件的動(dòng)作時(shí)間帶來(lái)輸出延遲，同時(shí)還與程序設(shè)計(jì)有關(guān)。滯后時(shí)間則是設(shè)計(jì) PLC 的應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)候應(yīng)注意把握的參數(shù)。 而對(duì)小型 PLC 而言，他的 I/O 點(diǎn)數(shù)較少，用戶程序比較短，一般是采用集中采樣，集中輸出的方式，雖然這在一定的程度上降低了系統(tǒng)響應(yīng)速度，但 PLC 工作的時(shí)候大多 時(shí)間都與外部的輸入 /輸出設(shè)備隔離，從而在根本上提高系統(tǒng)的抗干擾能力，也增強(qiáng)了系統(tǒng)可靠性。 對(duì)大中型 PLC，其 I/O 點(diǎn)數(shù)比較多，控制能力也強(qiáng)，用戶程度比較長(zhǎng)，為提高系統(tǒng)響應(yīng)速度可以采用定期采樣，定期輸出的方式，或中斷輸入，輸出方式以及采用智能 I/O 接口等方式。 歐陽(yáng)瀟然：有時(shí) 間顯示的十字路口交通燈系統(tǒng)開(kāi)發(fā) 8 第 3 章 硬件設(shè)計(jì) PLC 的選擇 S7200 型號(hào) PLC 的說(shuō)明 西門(mén)子 S7200 型號(hào) PLC 是一種疊裝式的小型 PLC，它具有指令豐富，功能強(qiáng)大，可靠性好，適應(yīng)性強(qiáng)，結(jié)構(gòu)緊湊，便于擴(kuò)展 和性能的提高，此外它價(jià)格低廉，能夠近乎完美的滿足小規(guī)模的控制要求。同時(shí)，豐富的 CPU 類型和電壓等級(jí)使其在解決用戶自動(dòng)化問(wèn)題的時(shí)候具有極強(qiáng)的適應(yīng)能力，這使得它在各種工業(yè)的領(lǐng)域中實(shí)施控制任務(wù)時(shí)，成為一種既經(jīng)濟(jì)而切合實(shí)際的解決方案。而對(duì)于城市交通系統(tǒng)來(lái)說(shuō)因?yàn)榻煌ňW(wǎng)絡(luò)龐大，交通狀況復(fù)雜，用于設(shè)計(jì)交通燈控制系統(tǒng)的 PLC 需要經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)單，便于城市大規(guī)模安裝，同時(shí)能夠滿足其功能需求。西門(mén)子 S7200PLC 正好能夠滿足這一特性。 S7200 型號(hào) PLC 的硬件配置 PLC 的主機(jī) 包括了一個(gè)中央處理單元，存儲(chǔ)器，電源以及 I/O 點(diǎn)，他們被集成在一個(gè)獨(dú)立的設(shè)備中。而在其中的 CPU 模塊相當(dāng)于人的大腦，不斷的采集輸入信號(hào)，執(zhí)行著用戶程序，刷新系統(tǒng)輸出。 CPU 模塊按照 I/O 點(diǎn)數(shù)和功能不同劃分為 5 個(gè)品種，即 CPU221， CPU222， CPU224，CPU224XP 和 CPU226，每個(gè)品種又有兩個(gè)類型：一個(gè)是 DC24V 供電 /晶體管輸出；另外一種是 AC220V 供電 /繼電器輸出，因此一共有 10 中 CPU 模塊。 CPU22*系列的模塊具有以下特征： CPU 供電電壓有兩種，包括直流 24V 和交流 220V 供電 。輸出的方式有兩種，包括晶體管輸出方式與繼電器輸出。 (1)集成電源。主機(jī)集成有 24V 直流電源，可以直接的用于傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)供電。 (2)高級(jí)脈沖計(jì)數(shù)。可累計(jì)從普通輸入端子輸入的高級(jí)脈沖，其高級(jí)脈沖的頻率比 CPU掃描頻率高得多，可達(dá) 200kHz (3)高速脈沖。 (4)集成模擬電位器。模塊上集成有模擬電位器，使用它可以改變其對(duì)應(yīng)的特殊寄存器中的數(shù)值，從而實(shí)現(xiàn)即時(shí)改變程序運(yùn)行中的一些參數(shù)。 9 表 31 S7200 系 列 PLC 各種型號(hào) CPU 的 I/P 及擴(kuò)展功能等特性 (1)保持型數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 ` 可以在斷電的情況下保護(hù)數(shù)據(jù)的完整性，如果需要長(zhǎng)時(shí)間的保護(hù)，可以采用電池卡保護(hù)。 (2)永久存儲(chǔ)器。用戶程序，數(shù)據(jù)塊，系統(tǒng)塊，強(qiáng)制設(shè)定值等等經(jīng) 過(guò)組態(tài)可以成為斷電保護(hù)的 M 存儲(chǔ)器和在用戶程序控制下所寫(xiě)入的指定值能永久儲(chǔ)存，而用戶不必?fù)?dān)心這些數(shù)據(jù)由于斷電而丟失。 (3)存儲(chǔ)卡。是一種可以移動(dòng)的存儲(chǔ)卡，用來(lái)存儲(chǔ)用戶數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)塊等用戶數(shù)據(jù)，也可以吧文檔或文件存在存儲(chǔ)卡上。因此移動(dòng)存儲(chǔ)卡可以作為主機(jī)單元擴(kuò)展的存儲(chǔ)卡。 I/O 擴(kuò)展模塊： (1)輸入擴(kuò)展模塊 EM221。共有 3 種產(chǎn)品， 8 點(diǎn)和 16 點(diǎn) DC，點(diǎn) AC。 (2)輸出擴(kuò)展模塊 EM222。共有 5 種產(chǎn)品， 8 點(diǎn) DC， 4 點(diǎn) DC(5A),8 點(diǎn) AC,8 點(diǎn)繼電器和4 點(diǎn)繼電器（ 10A)。 (1)輸入 /輸出混合擴(kuò)展模塊 EM223。共 6 種產(chǎn)品，其中 DC 輸入 /DC 輸出的有 3 種， DC輸入 /繼電器輸出有 3 種，他們對(duì)應(yīng)的 I/O 點(diǎn)數(shù)分別為 4， 8,16 點(diǎn)。 (2)模擬量輸入擴(kuò)展模塊 EM231。共有 3 種產(chǎn)品， 4 點(diǎn) AI，兩路熱電阻輸入和 4 路熱電偶輸入。 (1)模擬量輸出擴(kuò)展模塊 。 (2)模擬量輸入 /輸出擴(kuò)展模塊 路 AI 和一路 AO 的擴(kuò)展模塊。 特殊功能擴(kuò)展模塊：幫助 PLC 完成某些特殊功能的控制任務(wù)，進(jìn)一步增強(qiáng) PLC 的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。典型的特殊模塊有： 機(jī) 型 I/O 點(diǎn)數(shù) 存儲(chǔ)容量 擴(kuò)展功能 適用范圍 CPU221 6 輸入 /4 輸出 較小 具有一定高速計(jì)數(shù)和通信功能 點(diǎn)數(shù)少或特定控制系統(tǒng) CPU222 8 輸入 /6 輸出 一般 可以最多擴(kuò)展兩個(gè)模塊 可以作為全功能控制器，應(yīng)用范圍較小 CPU224XP 14 輸入 /10 輸出 較大 可擴(kuò)展 7 個(gè)模 塊，具有更強(qiáng)的模擬量和計(jì)數(shù)處理能力 使用廣泛 CPU224XP 14 輸入 /10 輸出 較大 主機(jī)增加了模擬量單元和一個(gè)通信口 有少量模擬量信號(hào)的系統(tǒng)和復(fù)雜通信要求的場(chǎng)合 CPU226 24 輸入 /16 輸出 可達(dá) 10KB 具有兩個(gè)通信口和多鐘模塊 點(diǎn)數(shù)多，要求高的小型或中型控制系統(tǒng) 歐陽(yáng)瀟然：有時(shí) 間顯示的十字路口交通燈系統(tǒng)開(kāi)發(fā) 10 (1)PROFIBUSDP 模塊 EM277。使用該模塊可吧 S7200PLC 連接到 PROFIBUSDP 網(wǎng)絡(luò)中，使 S7200PLC 作為 DP 網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)從站。 (2)ASi 接口模塊 CP2432。該模塊可以吧 S7200 連接到 ASi 網(wǎng)絡(luò)中，使其作為 ASi網(wǎng)絡(luò)中的主站。 (3)以太網(wǎng)模塊 CP2431IT。用該模塊可以吧 S7200 連接到工業(yè)以太網(wǎng)中。 (4)以太網(wǎng)模塊 CP2431IT?？砂?S7200 連接到工業(yè)以太網(wǎng)中，另外該模塊支持諸如FTP 客戶端 /服務(wù)器， Email 和 HTML 頁(yè)面等功能。 (5)定位模塊 EM253。用于實(shí)現(xiàn)高精度的運(yùn)動(dòng)控制?？刂品秶鷱奈⑿筒竭M(jìn)電動(dòng)機(jī)到智能伺服系統(tǒng)。 (6)稱重模塊 SIWAREX MS。用于所有簡(jiǎn)單稱重和測(cè)力需要，其功能是測(cè)量傳感器電壓，并且將電壓值轉(zhuǎn)換成重量值。 (7)調(diào)制解調(diào)器模塊 CPU 通信口的外部 MODEM 功能。 (8)調(diào)制解調(diào)器 SINAUT MS7203。其用于基于 S7200PLC 和 WinCC flexible 的移動(dòng)無(wú)線通信，通過(guò) GSM 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行基于 IP 的數(shù)據(jù)傳輸，可自動(dòng)建立 GPRS 連接，可以切換到 CSD方式。 PLC 內(nèi)部資源分配 軟元件或軟繼電器是指 CPU 內(nèi)部具有一定功能的存儲(chǔ)單元。不同的軟元件有不同的功能，每一個(gè)軟元件的地址是唯一的。軟元件的數(shù)量決定了 PLC 的規(guī)模和數(shù)據(jù)處理能力，每一種 PLC 的軟元件的種類和數(shù)量是有限的。 軟元件是 PLC 內(nèi)部有一定功能的器件，這些器件實(shí)際上市由電子電路和寄存器以及存儲(chǔ)單元等組成。它們都具有繼電器特性，但是沒(méi)有機(jī)械特性的觸點(diǎn)。為了吧這些元器件和傳統(tǒng)電氣控制電路中的繼電器區(qū)分開(kāi)來(lái)，通常吧他們稱為軟元件或軟繼電器。它們最大的特點(diǎn)是： （ 1） 軟元件是看不見(jiàn)，摸不到的，也不存在物理特性的觸點(diǎn)。 （ 2） 每個(gè)軟元件可提供無(wú)限 多個(gè)常開(kāi)觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn) （ 3） 體積小，功耗低，壽命長(zhǎng)。 （ 4） 編程時(shí)，用戶只需要記住軟元件的地址就可以。 交通燈 PLC 的型號(hào)選擇 由于控制交通燈明暗時(shí)系統(tǒng)的輸入，輸出信號(hào)較少，選用 S7200 CPU224 或 CPU222便可以達(dá)到既經(jīng)濟(jì)而又能夠滿足控制的要求。本次設(shè)計(jì)選用 CPU222PLC。 PLC 輸入輸出分配 根據(jù)十字路口交通信號(hào)燈的控制要求可知，該系統(tǒng)輸入信號(hào)有兩個(gè)：選擇開(kāi)關(guān) SA 的常開(kāi)點(diǎn)和常閉點(diǎn)。系統(tǒng)共有 12 個(gè)信號(hào)燈需要同時(shí)控制，將南北方向的綠燈 HL1， HL2；南北 方向的黃燈 HL3， HL4。南北方向的紅燈 HL5， HL6；東西方向黃燈 HL9， HL10；東西方向紅燈 HL11， HL12 均并聯(lián)之后共用一個(gè)輸出點(diǎn)，這樣系統(tǒng)的輸出信號(hào)僅需要 6 個(gè)，其I/O 地址分配表為： 11 表 32 I/O 地址分配表 PLC 外部接線圖 選用 S7200 CPU224，根據(jù) I/O 地址分配表，進(jìn)行 PLC 與輸入 /輸出信號(hào)的外部連接 圖 31 PLC 外部接線圖 在這之中 ,S7200 CPU222 系統(tǒng)有 8 個(gè)輸入信號(hào)和 6 個(gè)輸出信號(hào)。 1 個(gè)模擬量電位器，最多可以擴(kuò)展 10AI/AO 點(diǎn)。 4KB 用戶程序區(qū)與 2KB 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)。有 4 路高速計(jì)數(shù)器（ 30KHZ）和 2 路高速脈沖輸出， 1 個(gè) RS485 通信 /編程口， 2 個(gè)獨(dú)立的輸入端可以同時(shí)做加 、 減計(jì)數(shù)，可以連接 2 個(gè)相位差為 90 度的 A/B 相增量編碼器。可以進(jìn)行一定模擬量的控制以及 2 個(gè)模塊的擴(kuò)展，比較適合小型的控制 系統(tǒng)。所以選用了 S7200 CPU222。 在硬件接線圖之中，輸入口 接收起動(dòng)按鈕 SB1 的輸入，輸入口 接收關(guān)閉按鈕SB2 的輸入 ； 輸出口 接收南方綠燈 (HL11)和北方綠燈 (HL12) ， 輸出口 接收南方黃燈 (HL21)和北方黃燈 (HL22) ， 輸出口 接收南方紅燈 (HL31)和北方紅燈(HL32) ，而輸出口 接收?qǐng)?bào)警燈 (HL4)， 輸出口 則接收東方綠燈 (HL51)和西方綠燈 (HL52) ， 輸出口 接收東方黃燈 (HL61)和西方 黃燈 (HL62) ， 輸出口 接收東方紅燈 (HL71)和西方紅燈 (HL72)。通過(guò)這樣的運(yùn)行方式達(dá)到控制整個(gè)城市交通燈自動(dòng)控制的目的。