【正文】 2 . 0? ?連 續(xù) 循 環(huán) 控 制M 2 . 0I 0 . 0 I 0 . 1 M 2 . 0繪 圖 ： 王 菡 苑圖 10 順序功能圖 梯形圖程序編制方法介紹及程序 根據(jù)順序功能圖設計梯形圖程序。經(jīng)過編程和調(diào)試完成十字路口交通信號燈控制系統(tǒng)的設計。同樣，當東西通行時，那么南北主干道紅燈和人行道紅燈亮，就以這樣的方式連續(xù)周期執(zhí)行，達到控制十字路口車輛與行人的流動，保障城市的交通安全。本控制系統(tǒng)的設計以南北直行綠燈亮為系統(tǒng)的周期開始。另外它的編程語言也相對簡單。它是整體模塊，集中了驅(qū)動電路、檢測電路和保護電路以及通訊聯(lián)網(wǎng)功能。 在十字路口交通信號燈系統(tǒng)工作時，對指揮燈的控制按一定的時序要求進行，如圖 8 所示。 在直行綠燈亮時，人行道允許行人通過，其余時段禁止行人通行。 圖 7 十字路口交通信號燈系統(tǒng)模型示意圖 根據(jù)控制系統(tǒng)的要求，控制過程如下： (1) 南北方向主干道處于直行或左轉(zhuǎn)時，東西主干道的紅燈處于點亮狀態(tài)，反之東西方向主干道處于直行或左轉(zhuǎn)時，南北主干道的紅燈處于點亮狀態(tài)。 七、十字路口交通信號燈系統(tǒng) PLC 控制應用 模型介紹及控制過程分析 十字路口交通信號燈系統(tǒng)的特點是能夠交替控制東西和南北兩個通行道的信號燈，并且具有自動循環(huán)功能，在十字路口的東西、南北主干道上裝設主干道紅燈、人行道紅燈、綠左轉(zhuǎn)、綠直行和黃燈。當前值為最大值 32767(十六進制數(shù) 16＃ 7FFF)時，下一個 CU輸入的上升沿使當前值加 1，變?yōu)樽钚≈担?32768(十六進制數(shù) 16＃ 8000)。當前值大于等于設定值 PV 時，計數(shù)器被置位。當裝載輸入端（ LD）復位輸入為 ON或執(zhí)行復位指令時，計數(shù)器被復位，計數(shù)器位變?yōu)?OFF，并把設定值裝入當前值寄存器。不同類型的計數(shù)器不能使用相同編號。當復位輸入 R 為 ON或執(zhí)行復位指令時，計數(shù)器被復位計數(shù)器位變?yōu)?OFF，當前值被清零。 計數(shù)器指令 （ CTU—— Count Up） 當復位端（ R）斷開（無復位信號）時，加計數(shù)器對來自計數(shù)輸入端（ CU）的脈沖信號上升沿進行計數(shù)，直至計數(shù)最大值 32767。在第一 個掃描周期，所有的定時器位被清零。可以用 TONR 來累計輸入電路接通的若干個時間間隔。當前值大于等于 PT 端的設定值時，定時器位變?yōu)?ON。在第一個掃描周期非保持型定時器TON 和 TOF 被自動復位，當前值和定時器位均被清零。 TON 和 TOF 不能共享相同 的定時器號。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。 2. 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。定時器的設定時間等于設定值與分辨率的乘積。CPU 第一次掃描時，定時器被清零。當前值大于等于預置時間 (PT— Preset Time)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接通，常閉觸點斷開。 定時器與計數(shù)器指令 1. 接通延時定時器 接通延時定時器 (TON)在使能輸入端 (IN)的輸入電路接通時開始定時。 4. 立即置位與復位指令 .SI(Set Immediate)—— 立即置位指令 SI bit， N (N=1~255) .RI(Reset Immediate)—— 立即復位指令 RI bit， N (N=1~255) 執(zhí)行 SI/RI 指令時，從指定的位地址開始的 N個連 續(xù)的位地址將立即被置位或復位。 S/R 指令有記憶和保持功能。該指令只能用于輸出位（ Q）。輸出類指令應放在梯形圖程序的最右邊。 輸出指令與其它指令 1. 輸出指令（＝） 輸出指令與線圈對應，當驅(qū)動線圈的邏輯電路接通時，線圈流過“能流”，對應的映像寄存器（即軟繼電器）為 1,反之則為 0。 6. 立即觸點 立即（ Immediate）觸點指令只能用于輸入量 I。 .邏輯出棧（ Logic Pop， LPP）指令：使棧中各層的數(shù)據(jù)向上移動一層，第二層數(shù)據(jù)成為棧頂值，棧頂原來的數(shù)據(jù)丟失。 .邏輯讀棧（ Logic Read， LRD）指令：將棧中第二層數(shù)據(jù)復制到棧頂。 ALD 指令單獨使用，不需要操作數(shù)（地址），相當于需要串聯(lián)的 兩塊電路之間的一段水平連線。 ALD 指令實現(xiàn)的操作：取出棧頂?shù)谝粚雍偷诙拥臄?shù)據(jù)進行“與”操作，得到的結(jié)果再存入棧頂。 4. 裝載與 (ALD， And Load)指令 —— 電路塊串聯(lián)連接 .兩個以上觸點并聯(lián)連接而 成的電路塊稱為“并聯(lián)電路塊”。執(zhí)行完后，棧深度減 1。 .將串聯(lián)電路塊并聯(lián)時要使用裝載或 (OLD)指令 .電路塊的起始觸點要使用 LD或 LDN 指令。 具體指令及對應描述如下表 1 所示。 (5) AN：用于單個常閉觸點與其它觸點的串聯(lián)連接；即讀出該存儲器狀態(tài)后取反，再與棧頂值相與，得到的結(jié)果存入棧頂。常閉觸點對應的存儲地址位為 0 狀態(tài)時，該軟繼電器線圈失電該觸點閉合。常開觸點的連接指令有： (1) LD：用于梯形圖中起始常開觸點的連接，即將指令指定的常開觸點（存儲位）狀態(tài)值取進棧頂，棧中值順序下移一層，最底層數(shù)據(jù)溢出丟失。故在編程時要注意有用的信息要在被漏出堆棧前使用，否則會出現(xiàn)信息丟失的錯誤，應該很好地安排好梯形圖 程序的圖形結(jié)構(gòu)，正確處理好塊操作中的 ALD、 OLD等指令在梯形圖中的適當位置，才能得到正確的執(zhí)行結(jié)果。但在程序執(zhí)行過程中，壓入堆棧中的內(nèi)容最終不一定會彈出來使用。數(shù)據(jù)按“先進后出”的原則存放。故需要有一組先進后出的堆棧。 (10) 堆棧（ S）：用于梯形圖中電路塊的串、并聯(lián)時的情況。 (7) 數(shù)據(jù)處理指令：如 MOVB、 SLB、 ADD、 MUL 等。 (5) 獨立使用的指令：如 OLD、 ALD、 NOT、 EU、 ED、 END 等 該類指令后面無需操作數(shù)，可獨立使用。 (3) 作用于線圈的指令：如 =、 S、 R。 (2) 功能指令：用于編制特殊程序，如高速 I/O 處理、數(shù)據(jù)傳輸和處理、計數(shù)器特殊用法、算術運算和模擬運算等。操作碼定義要執(zhí)行的功能，它告訴 CPU 該執(zhí)行什么操作 ；操作數(shù)為執(zhí)行該操作所需要的信息，它告訴 CPU 用什么去做，一般情況下，指令的操作數(shù)在 PLC 的存貯器中。中斷程序由用戶編寫。 用來及時處理與用戶程序的執(zhí)行時序無關的操作，或者不能事先預測何時發(fā)生的中斷事件。同一個子程序可以在不同地方被多次調(diào)用。在主程序中可以調(diào)用子程序和中斷程序。 六、 S7200 PLC 編程元件及指令系統(tǒng)介紹 S7200 的控制程序 S7200 的控制程序由主程序、子程序和中斷程序組成。語句表中，幾塊獨立電路對應的語句可以放在一個網(wǎng)絡中，但是這種網(wǎng)絡不能轉(zhuǎn)換為梯形圖。在設計通信、數(shù)學運算等高級應用程序是時可以采用。在設計復雜程序時建議使用梯形 圖編程。 梯形圖程序與繼電器電路圖的表達方式極為相似，梯形圖中輸入信號與輸出信號之間的邏輯關系一目了然，易于理解，程序可讀性強。與梯形圖相比，它能實現(xiàn)復雜的數(shù)學運算，編寫程序非常簡潔和緊湊。一般情況下，指令的 操作數(shù)在 PLC 的存貯器中。一條指令由一個操作碼和一個操作數(shù)組成，操作數(shù)由標識符和參數(shù)組成。該編程語言使用類似于與門、或門的方框來表示邏輯運算關系，方框的左側(cè)為邏輯運算的輸入變量，右側(cè)為輸出變量。梯形圖與工廠的繼電器控制系統(tǒng)的電路圖相似，具有直觀易懂的優(yōu)點，很容易被工廠熟悉繼電器控制的技術人員掌握，特別 適合于開關量邏輯控制。因此，通常只是將順序功能圖作為 PLC 的輔助編程工具，而不是一種獨立的編程語言 梯形圖程序設計語言是用梯形圖的圖形符號來描述程序的一種程序設計語言。有三種基本結(jié)構(gòu)：順序結(jié)構(gòu)（單系列）、選擇系列和并行系列。 標準中有兩種圖形語言 —— 梯形圖和功能塊圖； 標準中有兩種文字語言 —— 指令表和結(jié)構(gòu)文本 是一種位于其它編程語言之上的圖形語言，用來編制順序控制程序。 目前已有越來越多的 PLC 生產(chǎn)廠家提供了符合 IEC 611313 標準的產(chǎn)品。該標準包含了如下五個組成部分：通用信息、設備與測試要求、編程語言、用戶指南和通信。 圖 6 掃描過程示意圖 五、 PLC 編程語言 PLC 中的程序由兩部分組成： ① 操作系統(tǒng)：由 PLC 的生產(chǎn)廠家提供，它支持用戶程序的運行； ② 用戶程序： 是用戶為完成特定的控制任務而編寫的應用程序。 輸出模塊 的滯后時間與模塊的類型有關，繼電器輸出電路的滯后時間一般在 10ms左右，場效應晶體管輸出電路的滯后時間為數(shù) us至 100多 us，雙向可控硅輸出負載接通時滯后約 1ms，導通到斷開的最大滯后時間為 10ms。其掃描 過程圖 5所示： 圖 5 掃描過程示意圖 PLC 的輸入 /輸出滯后時間 輸入 /輸出滯后時間又稱系統(tǒng)響應時間，是指 PLC 的外部輸入信號發(fā)生變化的時刻至它控制的有關外部輸出信號發(fā)生變化的時刻之間的時間間隔，它由輸入電路濾波時間、輸出電路滯后時間和因掃描工作方式產(chǎn)生的滯后時間三部分組成。 PLC 在 RUN 工作模式下，采用周期性循環(huán)掃描、分時操作的工作方式，不斷地采集輸入信號，執(zhí)行用戶程序，刷 新系統(tǒng)輸出。 PLC 的工作原理 PLC 通電后，需要對硬件和軟件進行初始化 ，為使 PLC 的輸出及時地響應隨時可能變化的輸入信號，用戶程序不只是執(zhí)行一次，而是反復不斷地重復執(zhí)行，直到 PLC 停機或切換到 STOP 狀態(tài)。 PLC PLC 之間建立起通信連接后，若模式開關在 RUN 或 TERM 位置 , 可用編程軟件中的命令改變 CPU 的工作模式。 CPU 模塊上的模式開關在 STOP 位置時，將停止用戶程序的運行， 在 RUN 位置時，將啟動用戶程序的運行。“ RUN” LED 亮。 圖 4 起動 保持 停止電路 .KM ―接觸器（大功率繼電器或電磁閥） .SB1―啟動按鈕 .SB2―停止按鈕 .M ―三相電動機 邏輯表達式： PLC 的操作模式 PLC 有兩種基本的工作狀態(tài) : RUN / STOP, 通過模式開關進行選擇、運行狀態(tài)通過面板上的 LED 指示燈顯示。 ② 線圈失電狀態(tài) 磁場消失，銜鐵在拉力彈簧作用下復位，常開觸點斷開，常閉觸點接通。 （ 5）通信聯(lián)網(wǎng) 經(jīng)通訊 端口，可以實現(xiàn) PLC之間、 PLC與其它智能設備 (如計算機、變頻器、數(shù)控裝置等 )之間通信，組成功能強大的“分散控制、集中管理”的分布式自動控制系統(tǒng) (DCS 系統(tǒng) )，為現(xiàn)代工業(yè)自動化生產(chǎn)提供強有力的控制支持。廣泛應用于塑料加工、鍋爐控制等設備控制。 （ 2）運動控制 使用專用的運動控制模塊，實現(xiàn)直線運動、圓周運動等場合的位置、速度等過程控制，廣泛應 用于各種機械的加工場合。其輸入輸出均為 開關量信號，控制過程與繼電器控制系統(tǒng)最為接 近，控制成本低廉，可靠性極高。 （ 7）體積小，能耗低，易于集成 PLC用軟件替代了大量中間繼電器和時間繼電器，節(jié)省大量配件和接線，減少大量安裝接線工作量，控制柜體積小，能耗低，易于同被控設備集成，實現(xiàn)機電一體化。 PLC的用戶程序可在實驗室開發(fā)和模擬調(diào)試，大大縮短現(xiàn)場調(diào)試時間和工作量，系統(tǒng)調(diào)試時間較繼電器控制系統(tǒng)少得多。 （ 5） 系統(tǒng)設計、安裝、調(diào)試工作量少 PLC用軟件代替了繼電器系統(tǒng)中容易出現(xiàn)故障的大量觸點和接線，外部僅剩下輸入和輸出相關的少量硬件元件，接線大量減少，因觸點接觸不良的故障大為減少。由于觸點接觸不良，容易出現(xiàn)故障。是用戶選擇自動控制裝置的首要條件。 PLC的硬件配置確定后，可以通過修改用戶程序，方便 快速地適應工藝條件的變化。 PLC的安裝接線方便，一般用接線端子連接外 部接線。 （ 3）硬件配套齊全、用戶使用方便、適應性強 PLC產(chǎn)品已經(jīng)標準化、系列化、模塊化，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，用戶能靈活方便地進行系統(tǒng)配置，組成不同功能、不同規(guī)模的系統(tǒng)。與相同功能的繼電器