【導讀】文中基于西門子OP77B6AV6641-0CA01-0AX0型觸摸屏和西門子S7-200. 型PLC，提出了八路搶答器控制系統(tǒng)。根據(jù)觸摸屏和PLC的工作原理及特點，闡述了控制系統(tǒng)硬件與軟件設計方案，實現(xiàn)了對八路搶答器的監(jiān)控。計包括觸摸屏端的畫面運行系統(tǒng)的設計和基于梯形圖的PLC控制程序設計。際應用表明，該系統(tǒng)具有運行穩(wěn)定、可靠性高、實用性強等特點。

　　

【正文】 描述 ALD 棧裝棧與，電路串聯(lián)連接 LRD 邏輯讀棧 OLD 棧裝?；?，電路串聯(lián)連接 LPP 邏輯出棧 LPS 邏輯入棧 LDS N 裝載堆棧 立即觸點 立即觸點指令只能用于輸入量 I，執(zhí)行立即觸點指令時，立即讀入物理輸入點的值，根據(jù)該值決定觸點的接通 /斷開狀態(tài)，但是并不更新該物理輸入點對應的輸入過程 映像寄存器。在語句中，分別用 LDI、 AI、 OI 來表示開始、串聯(lián)和并聯(lián)的常開立即觸點（見表 53）。用 LDNI、 ANI、 ONI 來表示開始、串聯(lián)和并聯(lián)的第 5 章 系統(tǒng)軟件設計 28 常閉立即觸點。觸點符號中間的“ I”和“ /I”用來表示立即常開觸點和立即常閉觸點。 表 53 立即觸點指令 語句 描述 LDI bit 立即裝載，電路開始的常開觸點 AI bit 立即與，串聯(lián)的常開觸點 OI bit 立即或，并聯(lián)的常開觸點 LDNI bit 取反后立即裝載，電路開始的常閉觸點 ANI bit 取反后立即與，串聯(lián)的常閉觸點 ONI bit 取反后立即或，并聯(lián)的常閉觸點 二、 輸出指令與其它指令 輸出指令與立即輸出指令 輸出指令（ =）與線圈相對應，驅動線圈的觸點電路接通時，線圈流過“能流”，指定位對應的映像寄存器為 1，反之則取 0。執(zhí)行輸出指令時，將棧頂值復制到對應的映像寄存器。表 44 中的輸出類指令應放在梯形圖的最右邊，指令中的變量 bit 為 BOOL 型。 執(zhí) 行立即輸出指令時，將棧頂值立即寫入指定的物理輸出位和對應的輸出過程映像寄存器。該指令只能用于輸出位（ Q） ,線圈符號中的“ I”用來表示立即輸出，見表 54。 表 54 輸出類指令 語句 描述 = bit 輸出 =I bit 立即輸出 S bit,N 置位 SI bit,N 立即置位 R bit,N 復位 RI bit,N 立即復位 置位、復位指令與立即指令 S(set)是置位指令， R(reset)是復位指令。執(zhí)行置位或復位指令時，從指定的位地址開始的 N 個連續(xù)的位地址都被置位（變?yōu)?1）或復位（變?yōu)?0）， N=1～四川理工學院畢 業(yè)設計 (論文 ) 29 255。 置位指令與復位指令最主要的特點是有記憶和保持功能。如果被指定復位的是定時器（ T）或計數(shù)器（ C），將清除定時器 /計數(shù)器的當前值，它們的位變?yōu)?0狀態(tài)。 執(zhí)行立即置位（ Set Immediate,SI）或立即復位（ Reset Immediate,RI）指令時，從指定地址開始的 N個連續(xù)的物理輸出點將被立即 置位或復位， N=1～ 128.線圈中的 I表示立即。該指令只能用于輸出量（ Q） ,新值被同時寫入對應的物理輸出點和輸出過程映像寄存器。 RS 觸發(fā)器指令 RS 觸發(fā)器的基本功能與置位指令 S和復位指令 R的功能相同。 置位優(yōu)先（ SR）觸發(fā)器的置位信號 SI 和復位信號 R同時為 1 時，輸出信號OUT 為 1。復位優(yōu)先（ RS）觸發(fā)器的置位信號 S 和復位信號 RI 同時為 1時，輸出信號 OUT 為 0。 其它指令 1）、取反指令 取反（ NOT）觸點將存放在堆棧頂部的左邊電路的邏輯運算結果取反，運算結果若為 1則變?yōu)?0，為 0 則變?yōu)?1，該指令沒有 操作數(shù)。在梯形圖中，能流到達該觸點時停止；若能流未到達該觸點，該觸點給右側供給能流。見表 55 表 55 其它指令 語句 描述 NOT 取反 EU 正跳變 ED 負跳變 NOP N 空操作 第 5 章 系統(tǒng)軟件設計 30 2)、跳變觸點指令 正跳變觸點檢測到一次正跳變（觸點的輸入信號由 0變?yōu)?1）時，或負跳變觸點檢測到一次負跳變（觸點的輸入信號由 1 變?yōu)?0）時，觸點接通一個掃描周期。正 /負跳變指令助記符分別為 EU（ Edge Up,上升沿）和 EU (Edge Down, 下降沿 )，它們沒有操作數(shù)，觸點符號中間的“ P”和“ N”分別表示正跳變和負跳變。 3）、空操作指令 空操作指令（ NOP N）不影響程序的執(zhí)行，操作數(shù) N=0～ 55[1] （ 3） 定時器與計數(shù)器指令 一、 定時器指令 接通延時定時器 定時器、計數(shù)器的當前值、設定值均為 16 位有符號整數(shù)（ INT） ,允許的最大值為 （ TON）的使能輸入端（ IN）的輸入電路接通時開始定時。當前值大于等于預置時間（ Preset Time,PT）端指定的設 定值（ 1～ 32767）時，定時器位變?yōu)?ON，梯形圖中該定時器的常開觸點閉合，常閉觸點斷開。達到設定值后，當前值仍然繼續(xù)增大，直到最大值 32767。 輸入電路斷開時，定時器自動復位，當前值被清零，定時器為變?yōu)?OFF。 CPU第一次掃描時，定時器位被清零。 定時器有 1ms、 10ms 和 100ms 三種分辨率，分辨率與定時器的編號有關。見表 56。定時器的設定時間等于設定值與分辨率的乘積。 表 56 定時器的分類 類型 分辨率 定時范圍 定時型號 1ms T0和 T64 TONR 10ms T1～ T4和 T65～ T68 100ms T5～ T31和 T69～ T95 TON 1ms T32和 T69 TOF 10ms T33～ T36和 T97～ T100 100ms T37～ T63和 T101～ T255 四川理工學院畢 業(yè)設計 (論文 ) 31 定時器和計數(shù)器的設定值的數(shù)據(jù)類型均為 INT(整數(shù) )，除了常數(shù)外，還可以用 VW、 IW 等作為它們的設定值。定時器和計數(shù)器指令見表 57。 表 57 定時器與計數(shù)器指令 語句 描述 語句 描述 TON Txxx,PT 接通延時定時器 CITIM IN,OUT 計算時間間隔 TOF Txxx,PT 斷開延時定時器 CTU Cxxx,PV 加計數(shù)器 TONR Txxx,PT 保持型接通延時定時器 CTD Cxxx,PV 減計數(shù)器 BITIM OUT 觸發(fā)時間間隔 CTUD Cxxx,PV 加減計數(shù)器 斷開延時定時器指令 接在斷開延時定時器 (TOF)IN 輸 入端的輸入電路接通時，定時器位變?yōu)?ON，當前值被清零，輸入電路斷開后，開始定時，當前值從 0開始增大。當前值等于設定值時，輸出位變?yōu)?OFF，當前值保持不變，直到輸入電路接通。斷開延時定時器用于設備停機后的延時。 TOF 和 TON 不能共享相同的定時器號，可以用（ R）指令復位定時器。復位指令使定時器位變?yōu)?OFF，定時器當前值被清零。在第一個掃描周期，非保持定時器 TON 和 TOF 被自動復位，當前值和定時器位均被清零。 保持型接通延時定時器 保持型接通延時定時器（ Retentive OnDelay Timer,TONR）的輸入電路接通時，開始定時。當前值大于等于 PT 端指定的設定值時，定時器位變?yōu)?ON。達到設定值后，當前值仍然繼續(xù)計數(shù)，直到最大值 32767。 輸入電路斷開時，當前值保持不變?？梢杂?TONR 來累計輸入電路接通的若干個時間間隔。只能用復位指令 (R)來復位 TONR，使它的當前值表為 0，同時使定時器位 OFF。在第一個掃描周期，所有的定時器位被清零，可以在系統(tǒng)塊中設置 TONR 的當前值是否有斷電保持功能。 分辨率對定時器的影響 1ms 分辨率的定時器的定時器位和當前值的更新與掃描周期不同步。掃描周期大于 1ms 時， 定時器位和當前值字啊一個掃描周期內被多次刷新。 10ms 分辨率的定時器的定時器位和當前值在每個掃描周期開始時被刷新。定時器位和當前值在整個掃描周期過程中不變。在每個掃描周期開始時將一個賽馬周期累計的時間間隔加到定時器當前值上。 第 5 章 系統(tǒng)軟件設計 32 100ms 分辨率的定時器的定時器位和當前值在執(zhí)行該定時器指令時被刷新。位了使定時器正確地定時，要確保在一個掃描周期中只執(zhí)行一次 100ms 定時器指令。 時間間隔定時器 計算時間間隔指令 CITIM 計算當前時間與 IN 輸入端中的時間之差并將該時間差存儲在 OUT 端中。雙字毫秒計數(shù)器的最大定 時時間間隔為 天。 CITIM指令將自動處理計算時間間隔期間發(fā)生的 1ms 定時器的翻轉，即定時器的值由最大變?yōu)?0。 二、 計數(shù)器指令 加計數(shù)器 (CTU) 當接在 R 輸入端的復位輸入電路斷開時，接在 CU 輸入端的加計數(shù)（ Count Up,CU）脈沖輸入電路由斷開變?yōu)榻油ǎ丛?CU 信號的上升沿），計數(shù)器的當前值加 1，直至計數(shù)最大值 PV時，計數(shù)器位被置 1。當復位輸入 R 為 ON 或執(zhí)行復位命令指令時，計數(shù)器被復位，計數(shù)器位變?yōu)?OFF，當前值被清零。計數(shù)器的編號范圍為 C0～ C255。不同類 型的計數(shù)器不能共用同一繼電器號。 在語句表，棧頂值是復位輸入 R，加計數(shù)脈沖輸入 CU放在棧頂下面一層。 減計數(shù)器（ CTD） 在減計數(shù)（ Count Down,CD）脈沖輸入信號的上升沿（從 OFF 到 ON），從設定值開始，計數(shù)器的當前值減 1，減至 0 時，停止計數(shù)，計數(shù)器位被置 1。裝載輸入 LD 為 ON 時，計數(shù)器位被復位，計數(shù)器位變?yōu)?0，并把設定值裝入當前值寄存器。 在語句表中，棧頂值是裝載輸入 LD，減計數(shù)輸入 CD 放在棧頂下面一層。 加減計數(shù)器（ CTUD） 在加計數(shù)輸入脈沖 CU 的上升沿，計數(shù)器的當前值加 1，在減計數(shù) 輸入脈沖CD的上升沿，計數(shù)器的當前值減 1，當前值大于等于設定值 (PV)時，計數(shù)器位被置位。若復位輸入 (R)為 ON，或對計數(shù)器執(zhí)行復位 (R)指令時，計數(shù)器被復位。當前值為最大值 32767 時，下一個 CU 輸入的上升沿使當前值加 1，變?yōu)樽钚≈?2768。當前值為 32768 時，下一個 CD 輸入的上升沿使當前值減 1，變?yōu)樽畲笾?32767。 四川理工學院畢 業(yè)設計 (論文 ) 33 在語句表中，棧頂值是復位輸入 R，減計數(shù)輸入 CD 在堆棧的第二層，加計數(shù)輸入 CU 在堆棧的第三層 [1]。 梯形圖程序設計方法 （ 1） 數(shù)字量控制系統(tǒng)梯形圖程序設計方法 一、 梯形 圖的經(jīng)驗設計法 數(shù)字量控制系統(tǒng) 又稱開關量控制系統(tǒng)，繼電器控制系統(tǒng)就是典型的數(shù)字量控制系統(tǒng)?？梢杂迷O計繼電器電路圖的方法來設計比較簡單的數(shù)字量控制系統(tǒng)的梯形圖，即在一些典型電路的基礎上，根據(jù)被控對象對控制系統(tǒng)的具體要求，不斷地修改和完善梯形圖。有時需要多次反復地調試和修改梯形圖，增加一些中間元件和觸點，最后得到一個教為滿意的結果。 這種方法沒有普遍的規(guī)律可以遵循，具有很大的試探性和隨意性，最后結果不是惟一的，設計所用的時間、設計的質量與設計者的經(jīng)驗有很大的關系，所以有人把這種設計方法叫做經(jīng)驗 設計法，它可以用于較簡單的梯形圖的設計。 二、 根據(jù)繼電器電路圖設計梯形圖的方法 基本方法 PLC 使用與繼電器電路圖極為相似的梯形圖語言，如果用 PLC 改造繼電器控制系統(tǒng)，根據(jù)繼電器電路圖來設計梯形圖是一條捷徑。這種設計方法一般不需要改動控制面板，保持了系統(tǒng)原有的外部特性，操作人員不用改變長期形成的操作習慣。 將繼電器電路圖轉換為功能相同的 PLC 的外部接線圖和梯形圖的步驟如下： 1）、了解和熟悉被控設備的工藝過程和機械的動作情況，根據(jù)繼電器電路圖分析和掌握控制系統(tǒng)的工作原理，這樣才能做到在設計和調試控制系統(tǒng) 時心中有數(shù)。 2）、確定 PLC 的輸入信號和輸出負載，以及與它們對應的梯形圖中輸入位和輸出位的地址，畫出 PLC 的外部接線圖。 3）、確定與繼電器電路圖的中間繼電器、時間繼電器對應的梯形圖中的為存儲器 (M)和定時器 (T)的地址。