【正文】 最為感謝的是我們的輔導(dǎo)員李響老師，不僅生活上細(xì)心的呵護，同時思想上時刻鞭策著我們，一定認(rèn)真完成大學(xué)四年學(xué)習(xí)中的最后一門功課，正因為有他的鼓勵和支持，我才堅定不移的一心投入到整個畢業(yè)設(shè)計過程中，順利的達到了預(yù)期要求。本設(shè)計主要涉及到PLC的相關(guān)知識，特別感謝那些在網(wǎng)絡(luò)上和我共同解決難題，共同探討的網(wǎng)絡(luò)朋友，沒有他們的幫助，設(shè)計不會有如此完善的功能。in railwaythe advantages ofRailway[未解決]本設(shè)計也有一些創(chuàng)新的部分，出站變軌器的輸入點，是以同軌道南北信號燈的色種信號作為輸入源，即觸點控制信號燈，信號燈控制變軌器，因此，減少了系統(tǒng)的輸入點，降低了成本，系統(tǒng)中用到斷電延時定時器對變軌器進行復(fù)位，設(shè)置變軌時間段絕對安全，使系統(tǒng)更加合理有效，更加智能的對火車進出站信號進行控制。設(shè)計部分主要包括程序的編程，硬件的組建，綜合的調(diào)試，力求系統(tǒng)在完成控制任務(wù)的情況下，達到操作最簡單，投入成本最低廉，可靠性最高。在調(diào)試的過程中，必須仔細(xì)檢查每一個細(xì)節(jié)，完善系統(tǒng)的功能以及可操作性，這就要求我們充分利用大學(xué)課程中所熟悉的基本電路，了解設(shè)計的原理和方法步驟，重點學(xué)習(xí)掌握中心元件PLC的工作原理，性能參數(shù)以及編程的操作流程。只要在系統(tǒng)程序無程序性錯誤的情況下，仿真才能順利的進行，否則，PLC中的CUP將會一直處于停止?fàn)顟B(tài)，顯示仿真無法正常進行。（5）仿真實例對比 圖 46系統(tǒng)編譯結(jié)果圖 47仿真比較在線\離線伙伴（注：綠色電流表示電路為通路，藍色虛線則表示電路為斷路。IB模塊：此模塊控制組態(tài)中的輸入點，地址與系統(tǒng)想匹配。 這種編程方式，在編程軟件中編寫程序，調(diào)試結(jié)束以后，將程序通過編程線纜寫入PLC中。軟件編程軟件的功能比較強大，完善，監(jiān)視功能可以隨便警告提醒程序中的程序性錯誤，同時，所配套的仿真軟件能在仿真過程中，提供可靠的論證方法，引導(dǎo)程序的創(chuàng)新和進一步差錯。在工程項目中，手持式編輯器能及時的更改系統(tǒng)中一些細(xì)微的錯誤，讓PLC的功能更加完善，滿足于目標(biāo)要求，大大加快了工程的進度，創(chuàng)造了價值。（a）專用編程器：此類編程器主要用于現(xiàn)場作業(yè)。各種編程軟件不同，所用到的編程電纜也不同。一切準(zhǔn)備工作完成以后，仿真才能進行。然后打開PLCSIM軟件，連接好相應(yīng)的MPI接口，然后配置系統(tǒng)所需要的I\O接口，以及相關(guān)的模塊，與編程軟件中的系統(tǒng)相匹配[10]。選擇仿真PLC的工作方式為RUN狀態(tài)，,主機開始運行,自動升速,速度值送到MW20。用STEP7軟件SIMITIC 管理器菜單命令PLCDownload,把程序下載到中仿真PLC中。選擇仿真PLC的工作方式為STOP狀態(tài)。三．S7pcsim仿真流程：(1) 首先用STEP7軟件對系統(tǒng)進行硬件組態(tài)，然后再用STEP7軟件編程，允許結(jié)構(gòu)化你的程序，也就是說可以將程序分解為單個的、自成體系的程序，最后通過系統(tǒng)組織塊OB1編寫程序再用STEP7軟件SIMITIC 管理器菜單OPTION中選擇Simulating Modules為ON狀態(tài)，表示選擇仿真調(diào)試在S7PLCSIM軟件中新建PLC文檔。斷點用箭頭標(biāo)志。語句行用空心圓圈標(biāo)記；（5）使用菜單命令調(diào)試 斷點激活來激活斷點。當(dāng)分配CPU參數(shù)時，如果設(shè)置操作模式，只能通過改變參數(shù)來改變模式。二．PLC Simulation軟件強大的斷電測試功能操作 在開始測試前，請確保CPU處于RUN模式或RUNP模式，并且要測試的塊已被保存和下載到CPU。此外，數(shù)字仿真還具有高效率、高精度等優(yōu)點。隨著計算機技術(shù)的高速發(fā)展，仿真技術(shù)在自動控制、電氣傳動、機械制造等工程技術(shù)領(lǐng)域也得到了廣泛應(yīng)用。當(dāng)程序由模擬CPU處理時，也可以在STEP 7軟件中使用各種應(yīng)用程序。使用模擬S7 CPU，可以測試和維護S7300和S7400 CPU的程序。輸入端S的信號狀態(tài)再次從1變?yōu)?后，定時器才能重新啟動[12]。如果S輸入端的信號狀態(tài)為1，或定時器正在運行，則輸出端Q的信號狀態(tài)為 圖 1。（8）S_OFFDT斷開延時S5定時器如果啟動(S)輸入端只有一個下降沿，S_OFFDT(即斷開延時S5定時器)將啟動指定的定 時器。在激活的MCR區(qū)內(nèi)，如果MCR處于接通狀態(tài)并且輸出線圈有能流通過，將把尋址位設(shè)置為能流的當(dāng)前狀態(tài)。使用 |NOT| (能流取反)單元可以創(chuàng)建取反輸出。只能將輸出線圈置于梯級的右端。如果有能流通過線圈(RLO = 1)，將置位地址位置的位為1。指令執(zhí)行前的RLO狀態(tài)存儲在地址中。將RLO中的當(dāng)前信號狀態(tài)與地址的信號狀態(tài)(邊沿存儲位)進行比較。指令執(zhí)行前的RLO狀態(tài)存儲在地址中。將RLO中的當(dāng)前信號狀態(tài)與地址的信號狀態(tài)(邊沿存儲位)進行比較。如果MCR處于斷開狀態(tài)，則無論能流狀態(tài)如何，單元指定地址的當(dāng)前狀態(tài)均保持不變。只有將置位線圈置于激活的MCR區(qū)內(nèi)時，才會激活MCR依存關(guān)系。如果RLO為1，將把單元的指定地址置位為1。如果MCR處于斷開狀態(tài)，則無論能流狀態(tài)如何，單元指定地址的當(dāng)前狀態(tài)均保持不變。只有將復(fù)位線圈置于激活的MCR區(qū)內(nèi)時，才會激活MCR依存。RLO為0(沒有能流通過線圈)將不起作用，單元指定地址的狀態(tài)將保持不變。（3）復(fù)位線圈 ( R )只有在前面指令的RLO為1(能流通過線圈)時，才會執(zhí)行 ( R ) (復(fù)位線圈)。串聯(lián)使用時，通過AND邏輯將 | / | 與RLO位進行鏈接。否則，如果指定地址的信號狀態(tài)為1，將斷開觸點。（2）常閉觸點 | / | 存儲在指定地址的位值為0時，(常閉觸點)處于閉合狀態(tài)。串聯(lián)使用時，通過AND邏輯將| | 與RLO位進行鏈接。否則，如果指定地址的信號狀態(tài)為0，觸點將處于斷開狀態(tài)。第4章 軟件編程和系統(tǒng)仿真 梯形程序圖編程 （注：以上程序為主控制程序、一號軌道和二號軌道的控制子程序，三號軌道至五號軌道的控制程序與二號軌道的控制程序完全一樣，其功能也一樣，在此不一一列舉，詳細(xì)的程序?qū)⒃诟戒浿畜w現(xiàn)） 梯形圖符號說明編程所用到的梯形圖符號說明（1）常開觸點 | | 存儲在指定地址的位值為1時，(常開觸點)處于閉合狀態(tài)。數(shù)字輸入模塊（DI） 1個 16輸入口；電源：24 V；分成 16 組，不能和主站總線的子模塊進行組態(tài)。CPU（CPU 312） 1個 16 KB 工作內(nèi)存； ms/1000 條指令；MPI 連接。仿真時，方便查錯，同時所給出的參數(shù)清晰，明確，有利于計算I\O接口的計算。所選CPU 312自帶10輸入口，6輸出口，擴展輸入模塊（DI）自帶16輸入口，擴展輸出模塊（DO）自帶16輸出口，完全滿足設(shè)計I\O口數(shù)量；電源（PS 307）負(fù)載電源為常規(guī)市電，輸出電壓電流提供各模塊征程工作。SIMATIC管理器中的基本操作步驟為：設(shè)置項目對程序進行調(diào)試配置硬件并為其分配參數(shù)系統(tǒng)仿真組建組態(tài)硬件網(wǎng)絡(luò)分配程序塊編寫主程序和程序塊程序圖 33 STEP7 基本操作步驟 硬件配置本設(shè)計所采用的是模塊式PLC的結(jié)構(gòu)，以最優(yōu)、最合理的硬件組態(tài)構(gòu)成滿足設(shè)計所需的的硬件配置。也可對使用參數(shù)對模塊的屬性進行設(shè)置；（4）組態(tài)網(wǎng)絡(luò)和通訊連接通訊的基礎(chǔ)是預(yù)先組態(tài)的網(wǎng)絡(luò)。它具有更廣泛的功能：（1）可作為SIMATIC工業(yè)軟件的軟件產(chǎn)品中的一個擴展選項包；（2）為功能模塊和通訊處理器分配參數(shù)的時機；（3）強制模式與多值計算模式；（4）全局?jǐn)?shù)據(jù)通訊；（5）使用通訊功能塊進行的事件驅(qū)動數(shù)據(jù)傳送；（6）組態(tài)連接 ；SIMATIC管理器是用于組態(tài)和編程的基本應(yīng)用程序，主要包括：（1）創(chuàng)建項目結(jié)構(gòu)項目類似一個文件夾，所有的數(shù)據(jù)均可按照一種體系化的結(jié)構(gòu)存儲在其中，并可供隨時使用。 軟件配置本設(shè)計主要基于STEP7 。 設(shè)計目標(biāo)在PLC統(tǒng)一控制下，軌道閑置時，綠色信號燈點亮；軌道繁忙時，紅色信號燈點亮；一號軌道閑置時，進站變軌器不工作，出站變軌器工作；一號軌道繁忙時，進\出站變軌器工作，變軌原則遵循一號至五號軌道依次選擇閑置軌道變軌?；疖囘M站的原則遵循由一號至五號軌道順序的選擇空閑的軌道完成作業(yè)任務(wù)。當(dāng)火車駛離車站時，信號燈復(fù)位響應(yīng)，同時觸發(fā)出站變軌器，變軌至一號軌道，完成作業(yè)任務(wù)。直至該火車完成作業(yè)任務(wù)離開此車站時，下降沿觸發(fā)使信號燈復(fù)位，綠色信號燈持續(xù)點亮，紅色信號燈熄滅。 設(shè)計方案(1) 預(yù)想背景為此車站有5條軌道，主行軌道為一號，其余為輔助軌道；當(dāng)系統(tǒng)上電時，車站軌道為空閑狀態(tài)，各軌道南北綠色信號燈點亮；(2) 以一號軌道為例，火車從南邊駛?cè)耄ū边咇側(cè)胪恚皇莾蓚€觸點的上升沿和下降沿互換），首先觸發(fā)南方選擇變軌器的行程開關(guān)，當(dāng)一號軌道空閑時，軌道變軌器不做響應(yīng)，火車直接運行在一號軌道進入車站。若所有軌道都被占用，一號軌道南北軌道全忙，藍色信號燈點亮圖31 設(shè)計控制框圖 軌道 五 號 四 號 三 號 二 號 一號.南北13579108642A12B11站 臺PLC控制臺圖32 設(shè)計背景圖示附注：背景注釋說明，二號至五號為車站的輔助軌道。此外，開放式通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也得到了突破，其結(jié)果是將PLC融入更加開放的工業(yè)控制行業(yè)[3]。隨著軟PLC(Soft PLC)控制組態(tài)軟件技術(shù)的誕生與進一步完善和發(fā)展，安裝有Soft PLC組態(tài)軟件和基于工業(yè)PC控制系統(tǒng)的市場份額正在逐步得到增長，這些事實使傳統(tǒng)PLC供應(yīng)商在思想上已經(jīng)發(fā)生了戲劇性的變化，他們必須面對現(xiàn)實，在傳統(tǒng)PLC的技術(shù)發(fā)展與提高方面作出更加開放的高姿態(tài)。這種構(gòu)架將完全取代PLC 和 DCS 成為主流形式。比較典型的應(yīng)用方案是：組態(tài)王軟邏輯通過串行通訊（現(xiàn)在也可用以太網(wǎng)）掛接研華的亞當(dāng)模塊。運行軟件PLC的計算機可以充分應(yīng)用計算機的開放性接口和通訊速度，兼容性好。這種嵌入式的PLC使得工業(yè)控制可以應(yīng)用各個領(lǐng)域的先進技術(shù)，突破了禁錮瓶頸，典型的軟邏輯PLC結(jié)構(gòu)為 ARM嵌入Linux然后安裝PLC解釋程序。因此出現(xiàn)了軟PLC的概念，又稱為軟邏輯。由于個人計算機的飛速發(fā)展，PC機變得穩(wěn)定而可靠。從PLC主站CPU的運行方式上又分為冷備、熱備和同步熱備。 西門子S7300PLC的發(fā)展前景隨著個人計算(PC機)和通訊技術(shù)的發(fā)展,，主站通過現(xiàn)場總線接從站。 具體實現(xiàn)時，通常採用模板式結(jié)構(gòu)，以便用戶根據(jù)實際應(yīng)用需求進行配置。目前PLC的發(fā)展非常迅速，型號眾多，各種特殊功能模板不斷涌現(xiàn)。[1] （5）特殊功能模板特殊功能模板一般都自帶CPU和系統(tǒng)軟件，與PLC的CPU模板并行工作，并通過PLC系統(tǒng)總線與CPU模板接口?？紤]到系統(tǒng)的可靠性以及光電隔離器的使用，不同類型的電源其地線也不同。PLC電源一般有三類： +5V、177。對電網(wǎng)提供的電源穩(wěn)定要求不高，一般允許電源電壓在額定值177。（4）電源 但模擬訊號的隔離比數(shù)字訊號要復(fù)雜得多。其輸出部分主要實現(xiàn)阻抗匹配、功率放大、波形校正等功能。數(shù)字I/O訊號常來自按鈕、開關(guān)和繼電器觸點等實際開關(guān)量，以及其它外設(shè)或受控對象送來的數(shù)字量。（2）數(shù)字I/O接口 用作CPU模板與外部開關(guān)量訊號之間的接口。在PLC中，CPU指的不是一塊集成電路，而是一個模板，其上不僅包括CPU芯片，還有RAM和ROM或者EPROM。CPU速度和內(nèi)存容量是PLC的重要參數(shù)，它們決定著PLC的工作速度，IO數(shù)量及軟件容量等，因此限制著控制規(guī)模。運算器用于進行數(shù)字或邏輯運算，在控制器指揮下工作。CPU的控制器控制CPU工作，由它讀取指令、解釋指令及執(zhí)行指令。內(nèi)存主要用于存儲程序及數(shù)據(jù)，是PLC不可缺少的組成單元。進入運行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，去指揮有關(guān)的控制電路。 圖23 整體式PLC組成框圖[9] 圖24 模塊式PLC組成框圖 西門子s7300PLC的基本組成部分（1）CPU PLC由框架和各模塊組成，各模塊插在相應(yīng)的插槽上，通過總線相連接。一般小型 PLC 采用整體式結(jié)構(gòu)。 西門子s7300 PLC的分類（1）整體式PLC各個硬件組成部 分集裝在一個機殼內(nèi)，輸入、輸 出和接線端子及電源的進線分別 在機箱的上下兩側(cè)，并有相應(yīng)的 發(fā)光二級管顯示輸入、輸出狀態(tài)。其它可選部件包括編程器、外存儲器、模擬I/O、通訊接口、擴展接口以及測試設(shè)備等，主要用于系統(tǒng)的編程組態(tài)、程序存儲、通訊網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)擴展和系統(tǒng)測試等。一般的，PLC由四大部分組成：CPU、存儲器、I/O系統(tǒng)以及其它可選部件。 西門子