【文章內(nèi)容簡介】 6點的占31%，合計占整個PLC銷售額的78%。 PLC的硬件結(jié)構(gòu) PLC 實質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計算機其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計算機從結(jié)構(gòu)上分，PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。其結(jié)構(gòu)如圖21所示。 中央處理單元(CPU)是PLC 的控制中樞，它按照PLC 系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)、檢查電源、存儲器I/O以及警戒定時器的狀態(tài)；并能診斷用戶程序中的語法錯誤。當PLC 投入運行時，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O 映象區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后，按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運算的結(jié)果送入I/O 映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)，等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O 映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運行直到停止運行。圖21 PLC的結(jié)構(gòu)圖 圖21 PLC的結(jié)構(gòu)圖 PLC的工作原理 PLC的CPU則采用順序邏輯掃描用戶程序的運行方式，即如果一個輸出線圈或邏輯線圈被接通或斷開，該線圈的所有觸點(包括其常開或常閉觸點)不會立即動作，必須等掃描到該觸點時才會動作。 考慮到繼電器控制裝置各類觸點的動作時間一般在100ms以上，而PLC掃描用戶程序的時間一般均小于100ms，因此，PLC采用了一種不同于一般微型計算機的運行方式掃描技術(shù)。這樣在對于I/O響應(yīng)要求不高的場合，PLC與繼電器控制裝置的處理結(jié)果上就沒有什么區(qū)別了。 當PLC投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復執(zhí)行上述三個階段。 1輸入采樣階段 在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。 2用戶程序執(zhí)行階段 在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在 包頭鋼鐵職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)實踐任務(wù)書 8 掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點構(gòu)成的控制線路進行邏輯運算，然后根據(jù)邏輯運算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。 3輸出刷新階段 當掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就進入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應(yīng)的外設(shè)。 PLC的掃描工作過程如圖2圖23所示 圖23 PLC的掃描周期圖 本章介紹的是PLC的產(chǎn)生、發(fā)展及應(yīng)用，通過這些基礎(chǔ)知識，更好地理解PLC的控制， 基于PLC在交通燈控制系統(tǒng)上應(yīng)用這一范疇，使下一步PLC的程序設(shè)計開發(fā)和實際需要有機地融合在一起。第3章 系統(tǒng)設(shè)計 控制要求 交通燈控制系統(tǒng)的控制要求如下： 1 信號燈受一個起動開關(guān)控制，當起動開關(guān)接通時，信號系統(tǒng)開始工作，且先南北紅燈亮，東西綠燈亮。當起動開關(guān)斷開時，所有信號燈都熄滅。 2 南北綠燈和東西綠燈不能同時亮，如果同時亮時應(yīng)關(guān)閉信號燈系統(tǒng)，并報警。 3 南北紅燈亮維持25S。在南北紅燈亮的同時東西綠燈也亮，并維持20S。到20S時，東西綠燈閃爍，閃爍3S后熄滅。在東西綠燈熄滅時，東西黃燈亮，并維持2S。到2S時，東西黃燈熄，東西紅燈亮。同時，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。同時南北黃燈亮，維持2S后熄滅，這時南北紅燈亮，東西綠燈亮。 5 周而復始。 按照交通燈系統(tǒng)控制要求下，結(jié)合西門子S7200系列可編程控制器的特性（見附錄），選擇適合的型號。設(shè)計思想分析如下：給一個啟動的輸入信號，要配合一個SB1的按鈕，當SB1啟動按鈕動作，系統(tǒng)工作。 首先，南北方向道路處于禁止通行的狀態(tài)，東西方向道路處于允許通行的狀態(tài)。 南北方向道路亮紅燈狀態(tài)過程中，南北紅燈亮25S,需計時器設(shè)定延時25秒，才會轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)南北綠燈亮；同時，東西方向道路也一起亮綠燈20S,需計時器設(shè)定延時20秒，才會轉(zhuǎn)下一狀態(tài)東西綠燈閃爍；東西綠燈閃爍3S，需振蕩器或脈沖源（秒/次）動作使東西綠燈閃爍，還要需計時器設(shè)定延時3秒，才會轉(zhuǎn)下一狀態(tài)東西黃燈亮；東西黃燈亮2S,需計時器設(shè)定延時2秒，才會轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)東西紅燈亮。 其次，東西方向道路處于禁止通行的狀態(tài)，南北方向道路處于允許通行的狀態(tài)。 東西方向道路亮紅燈狀態(tài)過程中，東西紅燈亮30S,需計時器設(shè)定延時30秒，才會轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)東西綠燈亮；同時，南北方向道路也一起亮綠燈25S,需計時器設(shè)定延時25秒，才會轉(zhuǎn)下一狀態(tài)南北綠燈閃爍；南北綠燈閃爍3S，需振蕩器或脈沖源（秒/次）動作使南北綠燈閃爍，還要需計時器設(shè)定延時3秒，才會轉(zhuǎn)下一狀態(tài)南北黃燈亮；南北黃燈亮2S,需計時器設(shè)定延時2秒，才會轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)南北紅燈亮。 如此循環(huán)下去。 另外，當斷開系統(tǒng)，所有信號燈熄滅；需要按鈕SB1動作斷開系統(tǒng)，停此輸入信號入可編程控制器，而最快的方法，是使可編程控制器不動作，那么肯定無信號輸出。而且，南北、東西綠燈同時亮，報警?？删幊炭刂破饕敵鲆粋€信號，驅(qū)動一個報警燈。 綜上所述，可編程控制器要滿足一個信號輸入（作系統(tǒng)接通、斷開作用），七個信號 輸出，十字路口有十二個交通信號燈，但南北、東西兩個為一組用一個輸出信號控制，再加上一個報警信號驅(qū)動的報警燈。通過如下的十字路口交通燈狀態(tài)分析表、主流程圖、十字路口交通燈時序圖一一展開，將十字路口交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計思路逐漸脈絡(luò)清晰。 表31 十字路口交通燈狀態(tài)分析表 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個交通燈進行編號。 圖31 十字路口交通燈狀態(tài)圖 這12個交通燈共有四個狀態(tài)： 狀態(tài)1：南北