【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 試與查錯(cuò)也都很方便。用戶在購(gòu)到所需的PLC后，只需按說(shuō)明書的提示，做少量的接線和簡(jiǎn)易的用戶程序的編制工作，就可靈活方便地將PLC應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐。PLC的類型繁多，功能和指令系統(tǒng)也不盡相同，但結(jié)構(gòu)與工作原理則大同小異，通常由主機(jī)、輸入/輸出接口、電源、編程器擴(kuò)展器接口和外部設(shè)備接口等幾個(gè)主要部分組成。PLC的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖22所示：圖22 PLC的硬件結(jié)構(gòu)圖 PLC是采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的方式進(jìn)行工作的。即在PLC運(yùn)行時(shí)，CPU根據(jù)用戶按控制要求編制好并存于用戶存儲(chǔ)器中的程序，按指令步序號(hào)（或地址號(hào)）作周期性循環(huán)掃描，如無(wú)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(jié)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(guò)程中，還要完成對(duì)輸入信號(hào)的采樣和對(duì)輸出狀態(tài)的刷新等工作。 PLC的掃描一個(gè)周期必經(jīng)輸入采樣、：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(duì)應(yīng)的輸入狀態(tài)寄存器中，即刷新輸入。隨即關(guān)閉輸入端口，進(jìn)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(jié)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(dāng)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(guò)一定的方式（繼電器、晶體管或晶閘管）輸出，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)輸出設(shè)備工作。第3章 方案設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)要求 交通燈控制系統(tǒng)的控制要求如下：1:信號(hào)燈受一個(gè)起動(dòng)開關(guān)控制，當(dāng)起動(dòng)開關(guān)接通時(shí)，信號(hào)系統(tǒng)開始工作，且先南北紅燈亮，東西綠燈亮。當(dāng)起動(dòng)開關(guān)斷開時(shí)，所有信號(hào)燈都熄滅。 2:南北綠燈和東西綠燈不能同時(shí)亮，如果同時(shí)亮?xí)r應(yīng)關(guān)閉信號(hào)燈系統(tǒng)，并報(bào)警。 3:南北紅燈亮維持25S。在南北紅燈亮的同時(shí)東西綠燈也亮，并維持20S。到20S時(shí)，東西綠燈閃爍，閃爍3S后熄滅。在東西綠燈熄滅時(shí)，東西黃燈亮，并維持2S。到2S時(shí)，東西黃燈熄，東西紅燈亮。同時(shí)，南北紅燈熄滅，南北綠燈亮。 4:東西紅燈亮維持30S。南北綠燈亮維持25S。然后閃爍3S，熄滅。同時(shí)南北黃燈亮，維持2S后熄滅，這時(shí)南北紅燈亮，東西綠燈亮。 5：周而復(fù)始。如圖31所示：圖31 交通信號(hào)圖 十字路口交通燈狀態(tài)的分析： 十字路口交通燈如下圖31所示，將12個(gè)交通燈進(jìn)行編號(hào) 這12個(gè)交通燈共有四個(gè)狀態(tài)： 狀態(tài)1：南北紅燈（7）亮，東西綠燈（12）亮。狀態(tài)2：南北紅燈（7）繼續(xù)亮，東西綠燈（12）閃。狀態(tài)3：南北紅燈（7）繼續(xù)亮，東西黃燈（11）亮。 狀態(tài)4：東西紅燈（10）亮，南北綠燈（9）亮。狀態(tài)5：東西紅燈（10）繼續(xù)亮，南北綠燈（9）閃。 狀態(tài)6：東西紅燈（7）繼續(xù)亮，南北黃燈（8）亮。 如圖32所示 :圖32 交通紅綠燈分布圖 交通指揮信號(hào)燈控制系統(tǒng)工作時(shí)，對(duì)指揮燈的控制要求按一定時(shí)序進(jìn)行，如圖33所示:啟動(dòng)/停止南北紅燈東西綠燈東西黃燈東西紅燈南北綠燈南北黃燈圖33 交通信號(hào)燈時(shí)序狀態(tài)示意圖　　 PLC選型S7300 PLC的選型原則是據(jù)生產(chǎn)工藝所需的功能和容量進(jìn)行選型，并考慮維護(hù)的方便性、備件的通用性，以及是否易于擴(kuò)展和有無(wú)特殊功能等要求。選型時(shí)具體注意以下幾方面：(1)有關(guān)參數(shù)確定。一是輸入/輸出點(diǎn)數(shù)(I/O點(diǎn)數(shù))確定。這是確定PLC規(guī)模的一個(gè)重要依據(jù)，一定要根據(jù)實(shí)際情況留出適當(dāng)余量和擴(kuò)展余地。二是PLC存儲(chǔ)容量確定。注意當(dāng)系統(tǒng)有模擬量信號(hào)存在或要進(jìn)行大量數(shù)據(jù)處理時(shí)，其存儲(chǔ)容量應(yīng)選大一些。(2)系統(tǒng)軟硬件選擇。一是擴(kuò)展方式選擇，S7300 PLC有多種擴(kuò)展方式，實(shí)際選用時(shí)，可通過(guò)控制系統(tǒng)接口模塊擴(kuò)展機(jī)架、ProfibusDP現(xiàn)場(chǎng)總線、通信模塊、運(yùn)程I/O及PLC子站等多種方式來(lái)擴(kuò)展PLC或預(yù)留擴(kuò)展口；二是PLC的聯(lián)網(wǎng)，包括PLC與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)和PLC之間相互聯(lián)網(wǎng)兩種方式。因S7300 PLC的工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)淡化了PLC與DCS的界限，聯(lián)網(wǎng)的解決方案很多，用戶可根據(jù)企業(yè)的要求選用；三是CPU的選擇，CPU的選型是合理配置系統(tǒng)資源的關(guān)鍵，選擇時(shí)必須根據(jù)控制系統(tǒng)對(duì)CPU的要求包括系統(tǒng)集成功能、程序塊數(shù)量限制、各種位資源、MPI接口能力等。 （3）PROFIBUSDP主從接口、RAM容量、溫度范圍等，并最好在西門子公司的技術(shù)支持下進(jìn)行，以獲得合理的選型；四是編程軟件的選擇，這主要考慮對(duì)CPU的支持狀況，我們的體會(huì)是：STEP7 ，硬件組態(tài)時(shí)會(huì)發(fā)生故障出錯(cuò)。第4章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)原則 (1) 滿足被控設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程的控制要求； (2) 在滿足控制要求的前提下，力求簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，操作方便； (3) 保證控制系統(tǒng)工作安全可靠； (4) 考慮到今后的發(fā)展改進(jìn)，應(yīng)適當(dāng)留有進(jìn)一步擴(kuò)展的余地。 PLC外部連接設(shè)計(jì) 交通燈的硬件設(shè)計(jì)包括輸入/輸出PLC地址編號(hào)、輸入/輸出分配。根據(jù)交通燈的控制要求，該系統(tǒng)要求有一個(gè)啟動(dòng)開關(guān)，1個(gè)停止開關(guān)，共兩個(gè)輸入點(diǎn)，12盞燈，東西方向、南北方向的同一類燈可以共用1個(gè)點(diǎn)，故用6個(gè)輸出就可以。交通輸入/輸出信號(hào)與PLC地址編號(hào)對(duì)照表如34所示，輸入/輸出分配線圖如圖35所示。表41 輸入/輸出信號(hào)與PLC地址編號(hào)對(duì)照表輸入信號(hào)輸出信號(hào)名稱編號(hào)南北綠燈啟動(dòng)開關(guān)南北紅燈停止開關(guān)南北黃燈東西綠燈東西紅燈東西黃燈圖42 交通燈輸入/輸出接線圖 設(shè)計(jì)要點(diǎn)及注意事項(xiàng)1. 設(shè)計(jì)要點(diǎn) (1)抗干擾設(shè)計(jì)。來(lái)自電源線的雜波，能造成系統(tǒng)電壓畸變，導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)電氣設(shè)備的過(guò)電壓、過(guò)負(fù)荷、過(guò)熱甚至燒毀元器件，造成PLC等控制設(shè)備誤動(dòng)作。所以，在電源入口處最好應(yīng)設(shè)置屏蔽變壓器或電源濾波等防干擾設(shè)施。其中，電源濾波器的地要以最短線路接到中央保護(hù)地。對(duì)于直流電源，則可加裝微分電容加以干擾抑制。 應(yīng)合理配置PLC的使用環(huán)境，提高系統(tǒng)抗干擾能力。具體采取的措施有：遠(yuǎn)離高壓柜、高頻設(shè)備、動(dòng)力屏以及高壓線或大電流動(dòng)力裝置；通信電纜和模擬信號(hào)電纜盡量不與其他屏(盤)或設(shè)備共用電纜溝；PLC柜內(nèi)不用熒光燈等。另外，PLC雖適合工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，但使用中也應(yīng)盡量避免直接震動(dòng)和沖擊、陽(yáng)光直射、油霧、雨淋等；不要在有腐蝕性氣體、灰塵過(guò)多、發(fā)熱體附近應(yīng)用；避免導(dǎo)電性雜物進(jìn)入控制器。 (2)保護(hù)接地設(shè)計(jì)。可采取用不小于10mm2的保護(hù)導(dǎo)線接好配電板的保護(hù)地；相鄰的控制柜也應(yīng)良好接觸并與地可靠連接。同時(shí)要做好防雷保護(hù)接地，通?？刹扇】偩€電纜使用屏蔽電纜且屏蔽層兩