PLC控制跑馬燈系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院1河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院20122013 學(xué)年第一學(xué)期畢業(yè)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)課題名稱：課題名稱： PLC 控制跑馬燈系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)時(shí)間：設(shè)計(jì)時(shí)間： 20012.9.2520012.10.21 系系 部：部： 機(jī)電工程系 班班 級(jí)：級(jí)： 機(jī)電 1003 姓姓 名：名： 楊 杰 指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師： 朱 文 琦 河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院2目目 錄錄前 言.3第 1 章 概 論.51.1 跑馬燈系統(tǒng)的意義、現(xiàn)狀及要求.51.1.2 技術(shù)現(xiàn)狀.51.2 彩燈的發(fā)展.61.2.1 彩燈的最初來源.61.2.2 彩燈給城市帶來的五彩繽紛.6

2、1.3 PLC 的發(fā)展前景及趨勢(shì).71.4 PLC 的定義及特點(diǎn).11第 2 章 硬件電路的設(shè)計(jì).132.1 跑馬燈電路的設(shè)計(jì) .132.2 開關(guān)電路的設(shè)計(jì) .14第 3 章 軟件設(shè)計(jì).153.1 軟件設(shè)計(jì)的方案 .113.2 PLC 結(jié)構(gòu).113.3 工作原理.153.4 編程語言.163.5 S7-200 的指令系統(tǒng) .183.6 跑馬燈的工作要求.183.7 梯形圖.20結(jié)束語.26致 謝.27參考文獻(xiàn).28附 圖.29河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院3PLCPLC 控制跑馬燈系統(tǒng)的設(shè)計(jì)控制跑馬燈系統(tǒng)的設(shè)計(jì)摘 要 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是應(yīng)用 S7-200 PLC 跑馬燈設(shè)計(jì)的硬件電路，并利

3、用 OB1的梯形圖控制程序設(shè)計(jì)。通過控制 S7200 PLC 的定時(shí)繼電器的功能來實(shí)現(xiàn)各彩燈按一定的規(guī)律點(diǎn)亮和熄滅。接通延遲定時(shí)器 SD 的特點(diǎn)（如果 RLO 有正跳沿，則接通延遲定時(shí)器啟動(dòng)指令，以設(shè)定的時(shí)間值啟動(dòng)指令的定時(shí)器）。這種控制電路結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，應(yīng)用性強(qiáng)；軟件程序適應(yīng)范圍廣，對(duì)各彩燈按一定的規(guī)律點(diǎn)亮和熄滅的控制，只需要改變相應(yīng)的定時(shí)器的時(shí)間接通即可。關(guān)鍵詞 PLC 彩燈 梯形圖；河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院4前前 言言隨著科技的飛速發(fā)展，無論在日常生活中，還是在工農(nóng)業(yè)發(fā)展中，PLC 具有廣泛的應(yīng)用。PLC 的一般特點(diǎn)：抗干擾能力強(qiáng)，可靠性極高、編程簡單方便、使用方便、

4、維護(hù)方便、設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試周期短、易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。PLC總的發(fā)展趨勢(shì)是：高功能、高速度、高集成度、大容量、小體積、低成本、通信組網(wǎng)能力強(qiáng)。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是應(yīng)用 S7-200 PLC 跑馬燈設(shè)計(jì)的硬件電路，并利用 OB1 的梯形圖控制程序設(shè)計(jì)。通過控制 S7200 PLC 的定時(shí)繼電器的功能來實(shí)現(xiàn)各彩燈按一定的規(guī)律點(diǎn)亮和熄滅。接通延遲定時(shí)器 SD 的特點(diǎn)（如果 RLO 有正跳沿，則接通延遲定時(shí)器啟動(dòng)指令，以設(shè)定的時(shí)間值啟動(dòng)指令的定時(shí)器） 。這種控制電路結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，應(yīng)用性強(qiáng)；軟件程序適應(yīng)范圍廣，對(duì)各彩燈按一定的規(guī)律點(diǎn)亮和熄滅的控制，只需要改變相應(yīng)的定時(shí)器的時(shí)間接通即可。河 南 工 業(yè) 職

5、 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院5第第 1 1 章章 概概 論論本篇概述跑馬燈系統(tǒng)有關(guān)的一些基本知識(shí)，為對(duì)該彩燈系統(tǒng)的了解做一個(gè)基礎(chǔ)。首先要說明彩燈系統(tǒng)的意義、要求及本設(shè)計(jì)的任務(wù)，然后介紹跑馬燈系統(tǒng)的基本組成單元及功能原理；接著講述元器件的選擇與參數(shù)設(shè)置要求，最后講述軟件的調(diào)試和硬件的調(diào)試。1.11.1 跑馬燈系統(tǒng)的意義、現(xiàn)狀及要求跑馬燈系統(tǒng)的意義、現(xiàn)狀及要求1.1.1 課題背景及目的隨著科學(xué)技術(shù)的的不斷提高，社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們對(duì)城市的裝束有了很大的變化。在城市的夜晚，大街小巷都布滿了五顏六色的彩燈，給原來蕭條的城市帶來了氣息和活力，給人們的視覺很大的沖擊，有的地方將彩燈很好的配置安裝在城市主要建筑

6、物上，使之絢麗多彩，更加吸引人的眼球，有的則利用彩燈裝扮城市，給當(dāng)?shù)氐某鞘袔砹素S富的旅游資源。1.1.2 技術(shù)現(xiàn)狀本課題與同類相比，優(yōu)越性更大，不過各有各的特點(diǎn)，市場上大部分是單片機(jī)做的，而本設(shè)計(jì)是用 S7200 PLC 做的，是用 S7-200 PLC 的硬件和軟件結(jié)合起來。這樣的設(shè)計(jì)可以控制和設(shè)定不同的彩燈變化方式，相比之下，實(shí)用性和操作性更高一些，易學(xué)易懂，深受工程技術(shù)人員的歡迎。河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院61.21.2 彩燈的發(fā)展彩燈的發(fā)展1.2.1 彩燈的最初來源1879 年，美國著名的科學(xué)家愛迪生發(fā)明了白熾燈，結(jié)束了人類“黑暗”的歷史。然而白熾燈只是給人類為以后各種各

7、樣彩燈的發(fā)展埋下了伏筆。1902 年，黑維特發(fā)明了水銀燈。這種水銀燈是在真空的燈管中充入水銀和少量氬氣。通電后，水銀蒸發(fā)，受電子激發(fā)而發(fā)光。水銀燈會(huì)輻射出大量紫外線，而紫外線是對(duì)人體有害的，且水銀燈光線太亮，太刺眼，因此它不能得到廣泛應(yīng)用。又經(jīng)過了很長一段時(shí)間的發(fā)展，最值得一提的就是美國通用電子公司的研究員伊曼，與其他科學(xué)家一樣，從霓虹燈的亮光中，看到了光明的前途。他加快了研究的步伐。終于在 1938 年，突破了啟動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)與制作大關(guān)，制作了與水銀等性能截然不同的熒光燈。這種熒光燈是在一根玻璃管內(nèi)，充進(jìn)一定量的水銀，管的內(nèi)壁涂有熒光粉，管的兩端各有一個(gè)燈絲做電極。它的工作原理是：通電后，水銀

8、蒸氣放電，同時(shí)產(chǎn)生紫外線，紫外線激發(fā)管內(nèi)壁的熒光物質(zhì)而發(fā)出可見光。顯然，熒光燈沒有水銀燈的弊端，它比白熾燈更亮，且電能利用率高，省電。因此，它一誕生，便很快進(jìn)入了一般家庭和公司。 1.2.2 彩燈給城市帶來的五彩繽紛隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，越來越多的城市大街小巷都布滿了彩燈，這給原來并不怎么好看很單調(diào)的城市帶來了朝氣，隨著城市里彩燈的不斷增加，光效的不同，給了人們視覺很大的享受和沖擊，給原本蕭條的城市帶來了繁榮的景象。河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院71.31.3 PLCPLC 的發(fā)展的發(fā)展前景及趨勢(shì)前景及趨勢(shì)PLC 發(fā)展至今，已有 30 余年的歷史，隨著半導(dǎo)體技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)

9、展，工業(yè)控制領(lǐng)域已有翻天復(fù)地的變化，PLC 亦在不斷的發(fā)展變化之中，PLC 正朝著新的技術(shù)發(fā)展。向高性能、高速度、大容量發(fā)展向高性能、高速度、大容量發(fā)展大型 PLC 大多采用多 CPU 結(jié)構(gòu)，不斷向高性能、高速度和大容量方向發(fā)展。三菱的 AnA 系列 PLC 使用了世界上第一個(gè)在一塊芯片上實(shí)現(xiàn) PLC 全部功能的 32位微處理器，即順序控制專用芯片，其掃描時(shí)間為每條基本指令 0.15s。松下公司的 FP10SH 系列 PLC 采用 32 位 5 級(jí)流水線 RISC 結(jié)構(gòu)的 CPU，可以同時(shí)處理 5 條指令，順序指令的執(zhí)行速度高達(dá) 0.04s/步，高級(jí)功能指令的執(zhí)行速度也有很大的提高。在有 2

10、個(gè)通信接口、256 個(gè) I/O 點(diǎn)的情況下，F(xiàn)P10SH 總的掃描時(shí)間為 0.270.42ms。在模擬量控制方面，除了專門用于模擬量閉環(huán)控制的PID 指令和智能 PID 模塊，某些 PLC 還具有模擬量模糊控制、自適應(yīng)、參數(shù)自整定功能，使調(diào)試時(shí)間減少，控制精度提高。增強(qiáng)小型 PLC 的功能小型 PLC 一般指 I/O 點(diǎn)數(shù)小于等于 256 的 PLC，大多采用整體式結(jié)構(gòu)。小型 PLC 的價(jià)格便宜，性能價(jià)格比不斷提高，很適合于單機(jī)自動(dòng)化或組成分布式控制系統(tǒng)。近年來，PLC 生產(chǎn)廠商不斷推出功能更強(qiáng)的小型 PLC，更新?lián)Q代的周期越來越短。如三菱公司的小型 PLCFX 系列先后推出了FX、2FX、F

11、X、FX、FX、FX、FX0SN 2C C 1S 和 FX 等系列，它們的性能價(jià)格比1N 越來越高。除了開關(guān)量邏輯控制功能外，現(xiàn)代的小型 PLC 一般具有以下功能：(1)多種工作模式的 32 位高速計(jì)數(shù)器，當(dāng)計(jì)數(shù)值達(dá)到預(yù)置值時(shí)，用中斷方式改變 PLC 的輸出。高速計(jì)數(shù)功能是用中斷方式實(shí)現(xiàn)的，因此其計(jì)數(shù)頻率受到限制。三菱的 FX1S 和 FX 的計(jì)數(shù)頻率可達(dá) 100kHz。1N(2)包括脈沖列輸出(PTO)和脈寬調(diào)制(PWM)的高速輸出功能 FX、FX 的輸出脈沖頻率可達(dá) 1S 1N100kHz。(3)中斷功能，包括開關(guān)量輸入中斷、定時(shí)中斷、高速計(jì)數(shù)輸入中斷、高速脈沖輸出中斷和通信中斷等。(4)

12、脈沖捕獲功能，可捕獲脈寬為數(shù)十 s 的輸入脈沖。(5)內(nèi)置的實(shí)時(shí)鐘，或可以選配實(shí)時(shí)鐘模塊。河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院8(6)內(nèi)置的 1 個(gè)或 2 個(gè)模擬量輸入電位器，可用于調(diào)節(jié)控制參數(shù)，如修改定時(shí)器的設(shè)定值。FX 可選配 有 8 個(gè)模擬量輸入電位器的功能擴(kuò)展板。(7)整數(shù)運(yùn)算、浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算和函數(shù)運(yùn)算功能。(8)用 EEPROM 代替 RAM 和鋰電池，使 PLC 成為完全免維護(hù)的設(shè)備。(9)用戶程序可用密碼保護(hù)，有的可設(shè)多級(jí)密碼。(10)將過去許多需要特殊功能模塊完成的功能軟件化，如用 PID 指令實(shí)現(xiàn)PID 控制，用定位控制指令實(shí)現(xiàn)位置控制。有的小型 PLC 具有超高速的運(yùn)算速度,

13、 如 FX 執(zhí)行基本指令的時(shí) 間僅 0.08s，運(yùn)算速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于某些大中型 PLC 的運(yùn)算速度。小型 PLC 不斷增加特殊功能模塊的品種，一般有下列特殊模塊：模擬量輸入輸出模塊、熱電阻/熱電偶溫度傳感器模塊、溫度調(diào)節(jié)模塊、高速計(jì)數(shù)模塊、脈沖輸出模塊、位置控制模塊、可編程凸輪開關(guān)模塊和多種通信模塊等。FX 系列 PLC 的功能擴(kuò)展板體積小巧，價(jià)格便宜，可安裝在基本單元內(nèi)。FX系列有下述功能擴(kuò)展板：4 點(diǎn)開關(guān)量輸入板、2 點(diǎn)開關(guān)量輸出板、2 路模擬量輸入板、1 路模擬量輸出板、8 點(diǎn)模擬量調(diào)整板，RS232C、RS485 和 RS422通信板。各 PLC 廠家近年來推出了一些價(jià)格便宜的專用人機(jī)接口

14、裝置，用來監(jiān)視 PLC 的內(nèi)部變量和修改控制參數(shù)。與西門子 S7200 配套的 TD200 文本顯示器可顯示兩行字符，每行 10 個(gè)漢字或 20 個(gè)字符，可用 S7200 的編程軟件設(shè)置 TD 200 的顯示內(nèi)容。與三菱公司的 FX 系列配套的 FX1N5DM 微型顯示模塊的體積小巧，正面尺寸僅為32mm40mm，直接安裝在三菱 FX/FX1S 1N 系列 PLC 基本單元的頂部，無需連線；配有帶背光的 LED，可以監(jiān)視和修改 PLC 的內(nèi)部數(shù)據(jù)，可與功能擴(kuò)展板一起使用，網(wǎng)上報(bào)價(jià)僅 300多元。2003 年初松下電工推出了面板安裝型 PLCFPe，它有 2 行顯示，每行顯示 5 個(gè)字符，每行可

15、單獨(dú)變換 3 種顏色，同時(shí)帶有相應(yīng)的提示符號(hào)；有8 點(diǎn)輸入和 5 點(diǎn)晶體管、1 點(diǎn)繼電器輸出；面板有 6 個(gè)操作按鍵，可用于改變?cè)O(shè)定值和作為操作開關(guān)輸入，不占用外部 I/O 點(diǎn)；除編程口外，還有 RS232C 通信端口，功能增強(qiáng)型的 FPe 可支持日歷時(shí)鐘功能及熱電偶輸入。不斷提高編程軟件的功能編程軟件日益普及 PLC 的手持式編程器編程功能有限，使用不便。隨著計(jì)算機(jī)的迅速普及、升級(jí)以及編程軟件性能的不斷提高，使用編程軟件的人越來越多，筆記本電腦的大幅度降價(jià)解決了計(jì)算機(jī)編程的現(xiàn)場調(diào)試問題大多數(shù) PLC 廠家都向用戶提供免費(fèi)使用的演示版編程軟件，正版編程軟件的價(jià)格也在不斷降低。編程軟件可以對(duì) P

16、LC 控制系統(tǒng)的硬件組態(tài)，在屏幕上可以直接生成和編輯梯形圖、指令表、功能塊圖和順序功能圖程序，并可以實(shí)現(xiàn)不同編程語言的相互轉(zhuǎn)換。程序可以下載、存盤和打印，通過網(wǎng)絡(luò)或電話線，還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程編程。現(xiàn)在有的 PLC(如西門子的 S7200 系列)用基于 PC 的編程軟件來編程，已沒有配置手持式編程器。編程軟件的功能不斷提高 PLC 的編程軟件升級(jí)更新非?？?，如三菱先后推出了 MEDOC、SWOPCFXGP/WIN、GPPW 編程軟件和河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院9LLT 模擬仿真軟件。大多數(shù)廠家的編程軟件都有漢化版，方便了英語水平較差的國內(nèi)用戶。編程語言的標(biāo)準(zhǔn)化 PLC 的編程語言標(biāo)準(zhǔn) I

17、EC611311 已公布了多年，歐美的 PLC 廠家的編程語言基本上符合 IEC 標(biāo)準(zhǔn)。某些“軟 PLC”(即在 PC 上運(yùn)行的可實(shí)現(xiàn) PLC 功能的軟件包)幾乎都是按 IEC 標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的。隨著時(shí)間的推移，IEC 標(biāo)準(zhǔn)會(huì)得到越來越廣的使用。使用編程向?qū)Ш喕幊踢^程使用編程向?qū)Ш喕幊踢^程S7200 的編程軟件 STEP 7MicroWIN32 配備了大量的編程向?qū)В鏟ID、網(wǎng)絡(luò)讀寫、高速計(jì)數(shù)器和高速輸出指令的編程向?qū)?，位置控制模塊、文本顯示器 TD200、調(diào)制解調(diào)器模塊、以太網(wǎng)模塊、互聯(lián)網(wǎng)模塊、ASi 通信模塊等的編程向?qū)?。使用這些編程向?qū)r(shí)，只需要輸入要求的數(shù)據(jù)或確定選項(xiàng)，編程軟件就可以自

18、動(dòng)地生成用戶程序。編程軟件配備仿真功能有的 PLC 生產(chǎn)廠家提供了在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，可以用來代替 PLC 的硬件調(diào)試用戶程序的仿真軟件，例如西門子公司與 STEP 7 編程軟件配套使用的S7PLCSIM 仿真軟件、三菱公司與 SW3D5CGPPWC 編程軟件配套的 SW3D5CLLTC 仿真軟件，歐姆龍公司與 CXProgrammer 編程軟件配套的仿真軟件 CXSimulator 等，西門子的“LOGO！”可編程邏輯模塊的編程軟件也有仿真功能。PLC 的仿真軟件也是初學(xué)者學(xué)習(xí)編程和程序調(diào)試方法的很好的學(xué)習(xí)工具。通信功能的增強(qiáng)和標(biāo)準(zhǔn)化不斷增強(qiáng)通信功能隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信在控制系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，通信

19、功能受到越來越高的重視，因此小型 PLC 的通信功能在不斷擴(kuò)展和增強(qiáng)。以三菱的 FX 系列為例，它可以接入開放式通信網(wǎng)絡(luò)，為此提供了 CCLink 系統(tǒng)主站模塊、CCLink 接口模塊、ASi 主站模塊、DeviceNet 接口模塊和 Profibus 接口模塊。使用 MELSEC 遠(yuǎn)程 I/O 鏈接系統(tǒng)主站模塊可組成遠(yuǎn)程 I/O 網(wǎng)絡(luò)。RS232C 通信接口模塊、RS232C 適配器、RS485 通信板適配器、RS232C/RS485 轉(zhuǎn)換接口等提供了標(biāo)準(zhǔn)的串行通信接口。在軟件方面 FX 提供了一些專用的通信協(xié)議，如并行鏈接、N：N 鏈接、計(jì)算機(jī)鏈接和 I/O 鏈接。計(jì)算機(jī)鏈接協(xié)議基本上符合

20、 Modbus 通信協(xié)議中的ASCII 傳輸模式，PLC 與 PC 通信時(shí)，PLC 一側(cè)不需要用戶編程。其余的幾種鏈接的通信是周期性地自動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，用戶只需要作一些簡單的設(shè)置。GEFanuc公司的 Versa Max 系列 PLC 可與現(xiàn)場總線 Device Net、ProfibusDP 和Genius 鏈接。用戶可使用 Modbus RTU 從站、ASCII 讀寫和 SNP 等通信協(xié)議。Micro Logix 系列 PLC 可選擇對(duì)等通信、Device Net 和 SCADA/RTU 網(wǎng)絡(luò)通信。河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院10提高通信的開放程度提高通信的開放程度早期的 PLC 基本上

21、采用廠家專用的通信協(xié)議，給不同廠家的產(chǎn)品互聯(lián)互通和用戶的使用帶來了很大的困難?，F(xiàn)在的發(fā)展趨勢(shì)是盡可能地采用符合國際標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議，如符合現(xiàn)場總線國際標(biāo)準(zhǔn) IEC 61158 和 IEC 62026 中的某些總線標(biāo)準(zhǔn)。值得一提的是 Modbus 通信協(xié)議，該協(xié)議包括兩種傳輸模式(ASCII 和RTU)，它們?cè)?PLC 的通信中得到了廣泛的使用，Modbus 協(xié)議已經(jīng)成為事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)。有的廠家對(duì) Modbus 協(xié)議作了一些改動(dòng)?，F(xiàn)場總線與 PLC 緊密結(jié)合現(xiàn)場總線與 PLC 有著天然的聯(lián)系，因?yàn)楹芏喱F(xiàn)場總線都是 PLC 生產(chǎn)廠家開發(fā)出來的，如 Rockwell 的 Control Net 和 De

22、vice Net，西門子的 Profibus 等，現(xiàn)在已經(jīng)有相當(dāng)多的 PLC 有現(xiàn)場總線通信功能。值得關(guān)注的是已進(jìn)入國際標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場總線，在 PLC 中使用得較多的現(xiàn)場總線有 ProfibusDeviceNet 和 ASi(執(zhí)行器、傳感器接口)等。簡化通信程序的設(shè)計(jì)實(shí)際中用得較多的是計(jì)算機(jī)與 PLC 之間的通信。有的通信協(xié)議只需要編寫計(jì)算機(jī)一側(cè)的通信程序，PLC 接收和發(fā)送通信幀是自動(dòng)完成的。為了減少用戶編寫計(jì)算機(jī)通信程序的工作量，不少廠家設(shè)計(jì)了計(jì)算機(jī)與 PLC 通信的接口軟件，如 Prodave 是西門子公司為解決計(jì)算機(jī)與PLC 進(jìn)行數(shù)據(jù)交換而設(shè)計(jì)的動(dòng)態(tài)鏈接庫，使用 VB、VC 和 Delph

23、i 等編程語言均可以用其中的函數(shù)，計(jì)算機(jī)可以很方便地讀寫西門子 PLC(S7200/300/400)的存儲(chǔ)區(qū)。在 GEFanuc 公司的 RTU 協(xié)議中，計(jì)算機(jī)作主站，PLC 作從站，只有計(jì)算機(jī)能主動(dòng)發(fā)送命令幀，PLC 收到后返回響應(yīng)幀。響應(yīng)幀(包括其中的 CRC 校驗(yàn)字)是自動(dòng)生成的，計(jì)算機(jī)發(fā)出的命令幀則需要用戶編程。西門子最近推出的EM241 Mo-dem 模塊可用 STEP 7Micro/WIN 編程軟件中的調(diào)制解調(diào)器組態(tài)向?qū)碓O(shè)置程序中需要的參數(shù)，完成設(shè)置后，向?qū)檫x擇的組態(tài)生成程序塊和數(shù)據(jù)塊。PLC 的軟件化與 PC 化個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)的價(jià)格便宜，有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理、通信

24、和人機(jī)交互的功能。過去個(gè)人計(jì)算機(jī)主要用作 PLC 的編程器、操作站或人/機(jī)接口終端，如果用于工業(yè)控制現(xiàn)場，必須使用加固型的工業(yè)個(gè)人計(jì)算機(jī)，一般稱為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。目前已有多家廠商推出了在 PC 機(jī)上運(yùn)行的可實(shí)現(xiàn) PLC 功能的軟件包，如北京同拓公司等的推出的 eMbiz 低成本開放式控制與自動(dòng)化方案套裝軟件，包含通用及嵌入式人機(jī)界面、符合 IEC11313 標(biāo)準(zhǔn)的軟邏輯控制及 Internet 功能。北京俄華通儀表技術(shù)有限公司的 TRANCE MODE 工控組態(tài)軟件的邏輯控制(即開關(guān)量控制)部分、亞控公司的 King PLC、研華公司的基于 PC 的軟邏輯控制器 ADAM5501/P31，均是

25、按 IEC11313 標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的軟件 PLC，后者可在 PC 上用梯形圖、順序功能圖和功能塊圖這 3 種 IEC11313標(biāo)準(zhǔn)的圖形語言來編程河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院111.41.4 PLCPLC 的定義的定義及特點(diǎn)及特點(diǎn)（1）可編程控制器，簡稱 PLC（Programmable logic Controller）,是指以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。 “PLC 是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置” 。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型

26、的機(jī)械或生產(chǎn)過程。（2） PLC 的特點(diǎn)：a.可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)；b.配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)；c.易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎；d.系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造；e.體積小，重量輕，能耗低。河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院12第第 2 2 章章 硬件電路的設(shè)計(jì)硬件電路的設(shè)計(jì)2.12.1 跑馬燈電路的設(shè)計(jì)跑馬燈電路的設(shè)計(jì)PLC 工作的時(shí)間基準(zhǔn)是由跑馬燈電路提供的。在 PLC 的輸出的端部，接一只電阻和一個(gè)發(fā)光二極管或接一只電阻并聯(lián)兩個(gè)發(fā)光二極管就構(gòu)成了 PLC 的跑馬燈電路，如圖 2-1 所示。圖 2-1 跑馬燈硬件電路的設(shè)計(jì)圖電路中的器件選擇可以通過計(jì)算和實(shí)驗(yàn)

27、確定，也可以參考一些典型電路的河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院13參數(shù)。電路中，電阻有分壓作用，電阻值大概在 13K，一個(gè)及兩個(gè)并聯(lián)發(fā)光二極管所承受的電壓在 3V 左右，PLC 的工作電壓在+24V，這樣可以使跑馬燈正常工作。2.22.2 開關(guān)電路的設(shè)計(jì)開關(guān)電路的設(shè)計(jì)開關(guān)是 PLC 的信號(hào)輸入端口。輸入端的開關(guān)是來控制輸出端的運(yùn)行和關(guān)閉交通燈的運(yùn)行，啟動(dòng)開關(guān) sd1,I0.0 得電（“1”狀態(tài)） ，交通燈按照設(shè)計(jì)好的程序運(yùn)行，sd2 閉合，I0.1 斷電（“0”狀態(tài)）系統(tǒng)停止工作，如圖 2-2 所示。圖 2-2 跑馬燈開關(guān)電路的設(shè)計(jì)圖說明：Sd1 閉合系統(tǒng)得電運(yùn)行，Sd2 閉合系統(tǒng)停止運(yùn)

28、行。河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院14第第 3 3 章章 軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)3.13.1 軟件設(shè)計(jì)的方案軟件設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)時(shí)可采用模塊化程序設(shè)計(jì)方法，其優(yōu)點(diǎn)是：跑馬燈控制采用 PLC 比傳統(tǒng)的采用電子線路和繼電器具有可靠性高、維護(hù)方便、使用簡單、通用性強(qiáng)等特點(diǎn)，PLC 還可以聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)需要控制城市里的各個(gè)景點(diǎn)的燈光配置和各道路的路燈控制，有效的減輕了人類的體力活動(dòng)。3.23.2 PLCPLC 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)從可編程控制器的定義可知，PLC 也是一種計(jì)算機(jī)，它有著與通用計(jì)算機(jī)相類似的結(jié)構(gòu)，即可編程控制器也是由中央處理器（CPU） 、存儲(chǔ)器、輸入/輸出（I/O）接口及電源組成的。只

29、不過它比一般的通用計(jì)算機(jī)具有更強(qiáng)的工業(yè)過程相連的接口能力和更直接的適應(yīng)控制要求的編程語言。圖 3-1 PLC 的基本機(jī)構(gòu)用可編程控制器作為控制器的自動(dòng)控制系統(tǒng)，就是工業(yè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它即河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院15可進(jìn)行開關(guān)量的控制，也可實(shí)現(xiàn)模擬量的控制。3.33.3 工作原理工作原理可編程控制器是一種專業(yè)的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，因此，其工作原理建立在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)工作原理的基礎(chǔ)上。但為了可靠地應(yīng)用在工業(yè)環(huán)境下，便于電氣技術(shù)人員的使用和維護(hù)，它有著大量的接口器件、特定的監(jiān)控軟件、專用的編輯器件。所以，不但其外觀不像計(jì)算機(jī)，它的操作使用方法、編程語言及工作過程與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)也是有區(qū)別的。

30、PLC 的控制系統(tǒng)的等效工作電路分為 3 個(gè)部分，即輸入部分、內(nèi)部控制電路和輸出部分。輸入部分就是采集輸入信號(hào)，輸出部分就是系統(tǒng)的執(zhí)行部件，這兩部分與繼電器控制電路相同。內(nèi)部控制電路是通過編程方法實(shí)現(xiàn)的控制邏輯，用軟件編程代替繼電器電路的功能。（1）輸入部分輸入部分由外部輸入電路、PLC 輸入接線端子和輸入繼電器組成。外部輸入信號(hào)經(jīng) PLC 輸入接線端子去驅(qū)動(dòng)輸入繼電器的線圈。每個(gè)輸入端子與其相同編號(hào)的輸入繼電器有著唯一確定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，當(dāng)外部的輸入元件處于接通狀態(tài)時(shí)，對(duì)應(yīng)的輸入繼電器線圈“得電” 。（2）內(nèi)部控制電路所謂內(nèi)部控制電路是由用戶程序形成的用“軟繼電器”來代替硬繼電器的控制邏輯。它的

31、作用是按照用戶程序規(guī)定的邏輯關(guān)系，對(duì)輸入信號(hào)的狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)、判斷、運(yùn)算和處理，然后得到相應(yīng)的輸出。（3）輸出部分輸出部分是由在 PLC 內(nèi)部且與內(nèi)部控制電路隔離的輸出繼電器的外部常開點(diǎn)、輸出接線端子和外部驅(qū)動(dòng)電路組成，用來驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。PLC 的內(nèi)部控制電路中有許多輸出繼電器，每個(gè)輸出繼電器除了有為內(nèi)部控制提供編程用的任意多個(gè)常開、常閉接點(diǎn)外，還為外部輸出電路提供了一個(gè)實(shí)際的常開接點(diǎn)與輸出接線端子相連。綜上所述，可對(duì) PLC 的等效電路作進(jìn)一步簡化而深刻的理解，即將輸入等效為一個(gè)繼電器的線圈，將輸出等效為繼電器的一個(gè)常開接點(diǎn)河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院163.43.4 編程語言編程語

32、言可編程控制器的應(yīng)用軟件是指用戶根據(jù)自己的控制要求編寫的用戶程序。由于可編程控制器的應(yīng)用場合是工業(yè)現(xiàn)場，它的主要用戶是電氣技術(shù)人員，所以其編程語言與通用的計(jì)算機(jī)編程語言相比，具有明顯的特點(diǎn)，它既不同于高級(jí)語言，又不同于匯編語言，它要滿足易于編寫和易于調(diào)試的要求，還要考慮現(xiàn)場電氣技術(shù)人員的接受水平和應(yīng)用習(xí)慣。因此，可編程控制器通常使用梯形圖語言，又稱繼電器語言，更有人稱之為電工語言。另外，為滿足各種不同形式的編程需要，根據(jù)不同的編程器和支持軟件，還可以采用指令語句表、邏輯功能圖、順序功能圖、流程圖及高級(jí)語言進(jìn)行編程。梯形圖是一種圖形編程語言，是面向控制過程的一種“自然語言” ，它沿用繼電器的觸點(diǎn)

33、（觸點(diǎn)在梯形圖中又常稱為接點(diǎn)） 、線圈、串并聯(lián)等術(shù)語和圖形符號(hào)，同時(shí)也增加了一些繼電器控制系統(tǒng)中所沒有的特殊功能符號(hào)。梯形圖語言比較形象、直觀，對(duì)于熟悉繼電器控制線路的電氣技術(shù)人員來說，很容易被接受，且不需要學(xué)習(xí)專門的計(jì)算機(jī)知識(shí)，因此，在 PLC 應(yīng)用中，梯形圖是使用得最基本、最普遍的編程語言。但這種編程方式只能用圖形編程器直接編程。PLC 的梯形圖雖然是從繼電器控制線路圖發(fā)展而來的，但與其又有一些本質(zhì)的區(qū)別：（1）PLC 梯形圖中的某些編程元件沿用了繼電器這一名稱，如輸入繼電器、輸出繼電器、保持繼電器、中間繼電器等。但是，這些繼電器并不是真實(shí)的物理繼電器，而是“軟繼電器” 。這些繼電器中的每

34、一個(gè)，都與 PLC 用戶程序存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)中的元件映像寄存器的一個(gè)具體基本單元相對(duì)應(yīng)。如果某個(gè)基本單元為“1”狀態(tài)，則表示與這個(gè)基本單元相對(duì)應(yīng)的那個(gè)繼電器的“線圈得電” 。反之，如果某個(gè)基本單元為“0”狀態(tài)，則表示與這個(gè)基本單元相對(duì)應(yīng)的那個(gè)繼電器的“線圈斷電” 。這樣，就能根據(jù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)中某個(gè)基本單元的狀態(tài)是“1”還是“0” ，判斷與之對(duì)應(yīng)的那個(gè)繼電器的線圈是否“得電” 。河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院17（2）PLC 梯形圖中仍然保留了常開接點(diǎn)和常閉接點(diǎn)的名稱，這些接點(diǎn)的接通或斷開，取決于其線圈是否得電（這對(duì)于熟練繼電器控制線路的電氣技術(shù)人員來說，是最基本的概念） 。（3）PL

35、C 梯形圖中的各種繼電器接點(diǎn)的串、并聯(lián)連接，實(shí)質(zhì)上是將對(duì)應(yīng)這些基本單元的狀態(tài)依次取出來，進(jìn)行“邏輯與” 、 “邏輯或”等邏輯運(yùn)算。而計(jì)算機(jī)對(duì)進(jìn)行這些邏輯運(yùn)算的次數(shù)是沒有限制的，因此，可在編制程序時(shí)無限次地使用各種繼電器的接點(diǎn)，且可根據(jù)需要采用常開（動(dòng)合）或常閉（動(dòng)斷）的形式。注意，在梯形圖程序中，同一個(gè)繼電器的線圈一般只能使用一次。（4）在繼電器控制線路圖中，左、右兩側(cè)的母線為電源線，在電源線中間的各個(gè)支路上都加有電壓，當(dāng)某個(gè)或某些支路滿足接通條件時(shí)，就會(huì)有電流流過接點(diǎn)和線圈。（5）在繼電器控制線路圖中，各個(gè)并聯(lián)電路是同時(shí)加電壓并行工作的，由于實(shí)際元件動(dòng)作的機(jī)械慣性，可能會(huì)發(fā)生接點(diǎn)競爭現(xiàn)象。（

36、6）PLC 梯形圖中的輸出線圈只對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)器中的輸出映像區(qū)的相應(yīng)位，不能用必須通過指定的輸出繼電器，經(jīng) I/O 接口上對(duì)應(yīng)的輸出單元（或輸出端子）才能驅(qū)動(dòng)現(xiàn)場執(zhí)行機(jī)構(gòu)。d. 各種信號(hào)模板 SM，安裝在 4 號(hào)11 號(hào)槽位上。從 4 號(hào)槽位開始，CPU為信號(hào)模板分配 I/O 地址，且根據(jù)信號(hào)模板的類型遞增 I/O 地址。河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院183.53.5 S7-200S7-200 的指令系統(tǒng)的指令系統(tǒng)接通延遲定時(shí)器 SD，如果 RLO 有正跳沿，則接通延遲定時(shí)器啟動(dòng)，以設(shè)定的時(shí)間值啟動(dòng)指定的定時(shí)器。達(dá)到設(shè)定時(shí)間后，定時(shí)器的動(dòng)合觸點(diǎn)閉合并保持，直到 RLO 變?yōu)?0 時(shí)，定時(shí)器被

37、復(fù)位。如果定時(shí)器運(yùn)行時(shí)間（RLO 為 1 時(shí)）少于定時(shí)器時(shí)間設(shè)定值，則當(dāng) RLO 由 1 變到 0 時(shí)，定時(shí)器也被復(fù)位。3.63.6 跑馬燈的工作要求跑馬燈的工作要求跑馬燈的走勢(shì)如下：當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕時(shí)，L0、L1、L2、L3 先亮； 0.5s 后，L0、L3、L4、L5 亮；0.5s 后，L0、L5、L6、L7 亮；0.5s 后 L0、L1、L7、L8 亮，0.5s 后L0、L1、L2、L3 亮，如此循環(huán) 50 次后自動(dòng)停止；如需急停可按下停止按鈕。河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院19（1） 本設(shè)計(jì)的系統(tǒng)配置及輸入/輸出繼電器地址分配如下：編程元件編程元件I/0I/0 端子端子電路器件電

38、路器件作用作用輸入繼電器I0.0I0.1SD1SD2啟動(dòng)關(guān)閉輸出繼電器Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5Q0.6Q0.7Q1.0L1L2 L3L4L5L6L7L8L9定時(shí)器T1T2T3T4定時(shí)器 T1定時(shí)器 T2定時(shí)器 T3定時(shí)器 T4控制燈的點(diǎn)亮?xí)r間控制燈的點(diǎn)亮?xí)r間控制燈的點(diǎn)亮?xí)r間控制燈的點(diǎn)亮?xí)r間河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院203.73.7 梯形圖梯形圖 當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕或 T40 得電時(shí)： 紅燈 0 亮黃燈 1 亮綠燈 2 亮黃燈 3 亮綠燈 4 不亮黃燈 5 不亮綠燈 6 不亮黃燈 7 不亮綠燈 8 不亮T37 得電河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院21延時(shí) 0

39、.5s 后 T37 接通時(shí)： 黃燈 1 滅綠燈 2 滅綠燈 4 亮黃燈 5 亮?xí)r間繼電器 T38 得電河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院22延時(shí) 0.5s 后 T38 接通時(shí)： 黃燈 3 滅綠燈 4 滅綠燈 6 亮黃燈 7 亮?xí)r間繼電器 T38 得電河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院23延時(shí) 0.5s 后 T39 接通時(shí)： 黃燈 5 滅綠燈 6 滅綠燈 7 亮黃燈 8 亮?xí)r間繼電器 T38 得電河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院24T40 每接通一計(jì)數(shù)器就會(huì)減一當(dāng)接通 50 次時(shí)，計(jì)數(shù)器得電，當(dāng)停止按鈕接通時(shí)計(jì)數(shù)器復(fù)位通時(shí)跑馬燈停止。河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院25當(dāng)計(jì)數(shù)器達(dá)到 50 次時(shí)，計(jì)數(shù)器常開閉合，常閉斷開跑馬燈停止運(yùn)行；當(dāng)按下停止按鈕是常開閉合，常閉斷開跑馬燈停止運(yùn)行。即彩燈全部熄滅。河 南 工