【正文】 控制器標(biāo)準(zhǔn)化技 術(shù)委員會(huì)，為我國(guó)可編程序控制器的進(jìn)一步發(fā)展打下了基礎(chǔ)。但最近十多年來(lái)，PLC 的應(yīng)用面越來(lái)越廣，其主要原因是：一方面由于微處理器芯片幾有關(guān)元件的價(jià)格大大下降，使得 PLC 的成本下降；另一方面 PLC 的功能大大增強(qiáng)，它也能解決復(fù)雜的計(jì)算和通信問(wèn)題。 PLC 的應(yīng)用范圍通?？煞殖梢韵?5 種類型： （ 1）順序控制 這是 PLC 應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域，也是最適合 PLC 使用的領(lǐng)域。 PLC 應(yīng)用于單機(jī)控制、多機(jī)群控、生產(chǎn)自動(dòng)線控制等。 (2)運(yùn)動(dòng)控制 PLC 制造商目前已提供了拖動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊，在多數(shù)情況下， PLC 把描述目標(biāo)位置的數(shù)據(jù)送給模塊，其輸出移動(dòng)一軸或數(shù)據(jù)到目標(biāo)位置。 （ 3）過(guò)程控制 PLC 還能控制大量的過(guò)程參數(shù)，例如：溫度、流量、壓力、液位和速度。當(dāng)過(guò)程控制中某個(gè)變量出現(xiàn)偏差時(shí)， PID 控制算法會(huì)計(jì)算出正確的輸出，把變 6 量保持在設(shè)定植上。 （ 5）通信網(wǎng)絡(luò) PLC 的通信包括主機(jī)與遠(yuǎn)程 I/O 之間的通信、多臺(tái) PLC 之間的通信、PLC 和其他智能控制設(shè)備（如計(jì)算機(jī)、變頻器、數(shù)控裝置）之間的通信。 2 PLC 在我國(guó)的應(yīng)用 雖然我國(guó)在 PLC生產(chǎn)方面比較弱，但在 PLC應(yīng)用方面，我國(guó)是很活躍的，近年來(lái)每年約新投入 10 萬(wàn) 臺(tái)套 PLC 產(chǎn)品，年銷售額 30多億人民幣，應(yīng)用的行業(yè)也很廣。 PLC 的硬件結(jié)構(gòu) PLC 實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)從結(jié) 構(gòu)上分， PLC 分為固定式和組合式（模塊式）兩種。模塊式 PLC包括 CPU 模塊、I/O 模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。 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(chǔ)從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)、檢查電源、存儲(chǔ)器 I/O 以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)；并能診斷用戶程序中的語(yǔ)法錯(cuò)誤。 7 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(yùn)行方式，即如果一個(gè)輸出線圈或邏輯線圈被接通或斷開(kāi)，該線圈的所有觸點(diǎn) (包括 其常開(kāi)或常閉觸點(diǎn) )不會(huì)立即動(dòng)作，必須等掃描到該觸點(diǎn)時(shí)才會(huì)動(dòng)作。這樣在對(duì)于 I/O 響應(yīng)要求不高的場(chǎng)合， PLC 與繼電器控制裝置的處理結(jié)果上就沒(méi)有什么區(qū)別了。完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。 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)。在這兩個(gè)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(huì)改變。 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 )。 3輸出刷新階段 當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后， PLC 就進(jìn)入輸出刷新階段。 PLC 的掃描工作過(guò)程如圖 2圖 23 所示 圖 22 PLC 的掃描工作過(guò)程圖 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(guò)這些基礎(chǔ)知識(shí)，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(jì)開(kāi)發(fā)和實(shí)際需要有機(jī)地融合在一起 。當(dāng)起動(dòng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，所有信號(hào)燈都熄滅。 3 南北紅燈亮維持 25S。到 20S 時(shí)，東西綠燈閃爍，閃爍 3S 后熄滅。到 2S 時(shí)，東西黃燈熄，東西紅燈亮。 4東西紅燈亮維持 30S。然后閃爍 3S， 熄滅。 5 周而復(fù)始。設(shè)計(jì)思想分析如下：給一個(gè)啟動(dòng)的輸入信號(hào)，要配合一個(gè) SB1 的按鈕，當(dāng) SB1 啟動(dòng)按鈕動(dòng)作，系統(tǒng)工作。 南北方向道 路亮 紅 燈 狀態(tài)過(guò)程中 ， 南北紅燈亮 25S,需計(jì)時(shí)器設(shè)定延時(shí) 25 秒，才會(huì)轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)南北綠燈亮；同時(shí)，東西方向道 路 也一起 亮 綠 燈 20S,需計(jì)時(shí)器設(shè)定延時(shí) 20 秒，才會(huì)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(dòng)作使東西綠燈閃爍，還要需計(jì)時(shí)器設(shè)定延時(shí) 3 秒，才會(huì)轉(zhuǎn)下一狀態(tài)東西黃燈亮 ； 東西黃燈亮 2S,需計(jì)時(shí)器設(shè)定延時(shí) 2秒，才會(huì)轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)東西紅燈亮。 東西方向道 路亮 紅 燈 狀態(tài)過(guò)程中 ， 東西紅燈亮 30S,需計(jì)時(shí)器設(shè)定延時(shí) 30 秒，才會(huì)轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)東西綠燈亮；同時(shí)，南北方向道 路 也一起 亮 綠 燈 25S,需計(jì)時(shí)器設(shè)定延時(shí) 25 秒，才會(huì)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(dòng)作使南北綠燈閃爍，還要需計(jì)時(shí)器設(shè)定延時(shí) 3 秒，才會(huì)轉(zhuǎn)下一狀態(tài)南北黃燈亮 ； 南北黃燈亮 2S,需計(jì)時(shí)器設(shè)定延時(shí) 2秒，才會(huì)轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)南北紅燈亮。 另外，當(dāng)斷開(kāi)系統(tǒng)，所有信號(hào)燈熄滅；需要按鈕 SB1 動(dòng)作斷開(kāi)系統(tǒng)，停此輸入信號(hào)入可編程控制器，而最快的方法，是使可編程控制器不動(dòng)作，那么肯定無(wú)信號(hào)輸出。可編程控制器要輸出一個(gè)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)一個(gè)報(bào)警燈。通過(guò)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(shí)序圖一一展開(kāi)，將 十字路口交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路逐漸脈絡(luò)清晰。 狀態(tài) 2：南北紅燈（ 7）繼續(xù)亮，東西綠燈（ 12）閃。 狀態(tài) 4：東西紅燈（ 10）亮，南北綠燈（ 9）亮。 狀態(tài) 6：東西紅燈（ 7）繼續(xù)亮，南北黃燈（ 8）亮。 其外形圖 34如下： 圖 34 CPU224外形圖 輸入電路采用了雙向光電耦合器， 24V DC 極性可任意選擇， 1M、 2M為輸入端子的公共端。 CPU224 另有 24V、 280mA 電源供 PLC 輸入點(diǎn)使用 。 定時(shí)器 T=PT S。 SB1 COM COM L0 L1 L2 L3 L4 L5 L6 P L C 15 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的梯形圖 16 17 18 步序 指 令 步序 指 令 0 LD 啟動(dòng) 27 AN T98 1 AN 28 LD T98 2 AN T97 29 AN T99 3 TON T33, +2500 南北紅燈 25S 30 A T32 4 LD T33 31 OLD 5 TON T97, +3000 東西紅燈 30S 32 = 東西綠燈工作 6 LDN 33 LD T99 7 A 34 AN T100 8 AN T33 35 = 東西黃燈工作 9 TON T98, +2021 東西綠燈 20S 36 LD 10 LD T98 37 AN T34 11 TON T99, +300東西綠燈 閃 爍 3S 38 LD T34 12 LD T99 39 AN T35 13 TON T100, +200 東西黃燈 2S 40 A T32 14 LD T33 41 OLD 15 TON T34, +2500 南北綠燈 25S 42 = 南北綠燈工作 16 LD T34 43 LD T35 17 TON T35, +300 南北綠燈閃爍 3S 44 AN T36 18 LD T35 45 = 南北黃燈工作 19 TON T36, +200 南北黃燈 2S 46 LD 20 LDN T33 47 A 21 AN 48 = 報(bào)警 燈工作 22 A 49 LD 23 = 南北紅燈工作 50 AN T96 24 LD T33 51 TON T32, +500 25 = 東西紅燈工作 52 LD T32 26 LD 53 TON T96, +500 19 系統(tǒng)程序分析 當(dāng)開(kāi)關(guān) SB1 合上時(shí)， 觸點(diǎn)接通， T33通電待 25 秒后動(dòng)作（南北紅燈熄滅）， T98通電待 20 秒后動(dòng)作（東西綠燈閃爍）， 得電，南北紅燈亮；同時(shí) 的動(dòng)合觸點(diǎn)閉合， 線圈得電，東西綠燈亮。 又過(guò) 3秒， T100 通電待 2秒后動(dòng)作（東西 黃燈滅）， T99 的動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開(kāi)， 線圈失電，東西綠燈滅；此時(shí) T99 的動(dòng)合觸點(diǎn)閉合， 線圈得電，東西黃燈亮。 此時(shí)自開(kāi)關(guān)閉合南北紅燈亮起累計(jì)時(shí)間達(dá) 25 秒， T33 的動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開(kāi)， 線圈失電，南北紅燈滅； T33 的動(dòng)合觸點(diǎn)閉合， T97 通電待 30 秒后動(dòng)作（東西紅燈熄滅）， T34通電待 25 秒后動(dòng)作（南北綠燈閃爍）， 線圈得電，東西紅燈亮， 的動(dòng)合觸點(diǎn)閉合， 線圈得電，南北綠燈亮。 閃爍 3秒， T34 動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開(kāi)， 線圈失電，南北綠燈滅；此時(shí) T35 的動(dòng)合觸點(diǎn)閉合， 線圈得電，南北黃燈亮。 自南北紅燈滅及東西紅燈亮累計(jì)時(shí)間達(dá) 30 秒鐘， T97 的動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開(kāi)， T33 動(dòng)斷觸點(diǎn)復(fù)位， 線圈失電，即維持了 30秒的東西紅燈滅。 本章小結(jié) 本章介紹 S7200 系列 PLC 交通燈控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì) ,關(guān)鍵是系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) ,核心則是控制程序設(shè)計(jì)。在滿足控制要求、環(huán)境要求和性價(jià)比等條件下，合理選擇 PLC 的機(jī)型和硬件配置，正確地進(jìn)行估算，合理選擇輸入 /輸出模塊，完成 PLC 的硬件與軟件的設(shè)計(jì)。以前單方面的學(xué)習(xí)了電子硬件知識(shí)和軟件知識(shí)。系統(tǒng)結(jié)合，要軟硬兼施，才能具備一個(gè)工程師綜合素質(zhì)。硬件調(diào)試可分為靜態(tài)調(diào)試與動(dòng)態(tài)調(diào)試兩步進(jìn)行。 第一步：目測(cè)。 第二步：用萬(wàn)用表測(cè)試。 第三步：加電檢測(cè) 。因?yàn)橹挥杏每删幊炭刂破鏖_(kāi)發(fā)系統(tǒng)才能完成對(duì)用戶系統(tǒng)的調(diào)試。動(dòng)態(tài)調(diào)試的一般方法是由近及遠(yuǎn)、由分到合。當(dāng)各塊電路無(wú)故障后，將各電路逐塊加入系統(tǒng)中，在對(duì) 各塊電路功能及各電路間可能存在的相互聯(lián)系進(jìn)行調(diào)試。 由近及遠(yuǎn)是將信號(hào)流經(jīng)的各器件按照距離可編程控制器的邏輯距離進(jìn)行由近及遠(yuǎn)的分層，然后分層調(diào)試。 軟件調(diào)試： 軟件調(diào)試是通過(guò)對(duì)擁護(hù)程序的匯編、連接、執(zhí)行來(lái)發(fā)現(xiàn)程序中存在的語(yǔ)法錯(cuò)誤與邏輯錯(cuò)誤并加以排除糾正的過(guò)程。如果出現(xiàn)故障，應(yīng)返回編程環(huán)境，檢查梯形圖的錯(cuò)誤并修改程序再進(jìn)行調(diào)試，如此反復(fù)直到調(diào)試成功。 21 結(jié) 論 交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ,我 們以前學(xué)過(guò)，我 想這個(gè)課題是很容易的。就如畫(huà)電氣原理圖吧，整體的構(gòu)造腦海里都有一個(gè)整體的概念。遇到這些問(wèn)題的時(shí)候都能讓你主動(dòng)去翻書(shū)，復(fù)習(xí)這些陌生的知識(shí)。這個(gè)只有你自己投入進(jìn)去你才能發(fā)現(xiàn)自己知識(shí)點(diǎn)的欠缺。要能看的懂，給你一張電氣原理圖，你要能夠?qū)懗鎏菪螆D。 在程序設(shè)計(jì)過(guò)程中，我對(duì)以前的編程方法做了歸納，之前我習(xí)慣用功能流程寫程序，遇到難點(diǎn)的時(shí)候習(xí)慣翻書(shū)，對(duì)照例子提取點(diǎn)精華。特別多順 序控制設(shè)計(jì)有了一定的了解。只要你能熟悉掌握，靈活應(yīng)用的話，那么編程對(duì)你來(lái)說(shuō)將變的非常容易。當(dāng)然對(duì)于簡(jiǎn)單的流程也可以用順序設(shè)計(jì)。但結(jié)構(gòu)多。 更加體會(huì)到 PLC 的 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) ， .通用性強(qiáng)，控制程序可變，使用方便等優(yōu)點(diǎn)。 這次的課程設(shè)計(jì)使我把可編程控制器的理論知識(shí)用在實(shí)踐中，實(shí)現(xiàn)了理論和實(shí)踐相結(jié)合，從中更懂得理論是實(shí)踐的基礎(chǔ)，實(shí)踐又能檢驗(yàn)理論的正確性，讓我受益非淺， 對(duì)我以后工作中遇到問(wèn)題或者繼續(xù)學(xué)習(xí)將會(huì)產(chǎn)生巨大的幫助和影響。在整個(gè)過(guò) 程當(dāng)中，有許多人給了我啟發(fā)和幫助，在畢業(yè)論文完成之際，我要在此表達(dá)對(duì)他們最誠(chéng)摯的感謝。老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從選題到查閱資料，方案可行的確定和論文綱領(lǐng)細(xì)節(jié)的修改，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計(jì)等整個(gè)過(guò)程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。 23 參考文獻(xiàn) 1 王曙光 . S7200PLC 應(yīng)用基礎(chǔ)與實(shí)例 . 人民郵電出版社 , 2021 2 嚴(yán)盈富 .西門子 S7200PLC 入門 .人民郵電出版社 , 2021 3 龍志文 .SIMATIC 子 S7200PLC 原理及應(yīng)用 .機(jī)械工業(yè)出版社 , 2021 4 劉永華 .電氣控制與 PLC，北京航空航天大學(xué)出版社 , 2021 5 羅宇航 .流行 PLC 實(shí)用程序及設(shè)計(jì)（西門子 S7200PLC 系列） .西安電子科技大學(xué)出版社 , 2021 6 伊宏業(yè) . PLC 可 編程 控制器教程 . 航空工業(yè)出版社 , 1997 7 劉洪濤 ，黃海編 . PLC 應(yīng)用開(kāi)發(fā)從基礎(chǔ)到實(shí)踐 .電子工業(yè)出版社 , 2021 24 附錄 １ S7200PLC的 CPU的 I/O規(guī)范 CPU221 CP