畢業(yè)設(shè)計---plc交通燈控制器

1、<p>　　畢 業(yè) 設(shè) 計</p><p>　題目PLC交通燈控制器 </p><p>　系別電氣工程系 </p><p>　專業(yè)應(yīng)用電子技術(shù) </p><p><b>　　設(shè)計任務(wù)書</b>

2、;</p><p><b>　　設(shè)計題目：</b></p><p><b>　　PLC交通燈控制器</b></p><p><b>　　設(shè)計要求：</b></p><p>　　按下啟動開關(guān)后，南北方向紅燈亮20S后，綠燈接著點亮15S后再閃爍3S后，黃燈再亮2S……循環(huán)，相對應(yīng)

3、的東西方向綠燈亮15S后再閃爍3S后，黃燈接著亮2S后，紅燈再亮20S……循環(huán)。當(dāng)按下停止按鈕，所有的燈熄滅。</p><p><b>　　設(shè)計進度要求：</b></p><p>　　第一周：確定題目,查閱相關(guān)資料</p><p>　　第二周：根據(jù)設(shè)計要求分析基于PLC交通燈的程序設(shè)計</p><p>　　第三周：根據(jù)基

4、于PLC交通燈的設(shè)計的工作原理畫出流程圖并編譯成PLC梯形圖</p><p>　　第四周：收集基于PLC交通燈設(shè)計的資料，對硬件進行設(shè)計</p><p>　　第五周：對軟件進行設(shè)計</p><p>　　第六周：進行上機調(diào)試,找出問題,進行修改,并改進設(shè)計</p><p>　　第七、八周：撰寫論文,畢業(yè)答辯</p><p&g

5、t;　　指導(dǎo)教師（簽名）： </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　交通信號燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對于疏導(dǎo)交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。因此，本人選擇制作十字路口交通燈。傳統(tǒng)的交通燈使用的是繼電器控制，其缺點十分明顯，線路復(fù)雜，維護繁瑣，而且穩(wěn)定性差易受外界影響，而選用可編程控制器

6、（PLC）就可以提高效率和穩(wěn)定性，且操作簡單，易維護。本設(shè)計中，由于我的這次設(shè)計使用的輸入為兩個，輸出為六個，輸入和輸出相對較少，經(jīng)過比較，我設(shè)計的交通燈可選用CPU222的PLC主機，其輸入和輸出可滿足本設(shè)計的使用要求，而且從經(jīng)濟角度考慮也是適合的。本次設(shè)計的利用定時器分時段定時，設(shè)定了8個定時網(wǎng)絡(luò)，定時為20S,15S,18S,2S,15S,18S,2S，20S定時器控制著了燈的亮滅。。我相信本設(shè)計一定能夠滿足當(dāng)前的交通需求。<

7、;/p><p>　　關(guān)鍵詞：控制系統(tǒng),交通燈，PLC</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘　 要II</b></p><p><b>　　1 PLC概述1</b></p><p>　　1.1可編程控制器(PLC)

8、的定義1</p><p>　　1.2 PLC的基本結(jié)構(gòu)1</p><p>　　1.3 PLC工作原理5</p><p>　　1.4 PLC的編程語言6</p><p>　　1.5 PLC的分類及性能指標7</p><p>　　1.6 PLC的特點8</p><p>　　1.7 PLC

9、定時器指令的介紹9</p><p>　　2 S7-200編程軟件STEP 7 - Micro/WIN3.211</p><p>　　2.1 如何控制程序作業(yè)11</p><p>　　2.2 STEP7程序的使用11</p><p>　　2.3 Step 7 MicroWin V3.2文件的新建12</p><p&

10、gt;　　2.4 PLC程序的下載13</p><p>　　3 程序的設(shè)計15</p><p>　　3.1交通燈時序圖15</p><p>　　3.2 I/O分配表與外部接線圖15</p><p>　　3.3 PLC主機的選擇16</p><p>　　3.4 本設(shè)計流程圖18</p><

11、p>　　3.5程序梯形圖19</p><p>　　3.6 程序的調(diào)試和檢測中遇到的問題23</p><p><b>　　4 總結(jié)25</b></p><p><b>　　參考文獻27</b></p><p><b>　　1 PLC概述</b></p>

12、<p>　　1.1可編程控制器(PLC)的定義</p><p>　　PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設(shè)計。</

13、p><p>　　1.2 PLC的基本結(jié)構(gòu)</p><p>　　PLC的硬件系統(tǒng)：主機、I/O擴展模塊及各種外部設(shè)備組成；PLC的軟件系統(tǒng)：系統(tǒng)程序和用戶程序（如圖1.1）</p><p>　　1、中央處理單元(CPU)</p><p>　　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從編程器鍵入的用戶程序

14、和數(shù)據(jù)、檢查電源、存儲器I/O以及警戒定時器的狀態(tài)；并能診斷用戶程序中的語法錯誤。當(dāng)PLC 投入運行時，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O 映象區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后，按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運算的結(jié)果送入I/O 映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)，等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O 映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運行直到停止運行。&l

15、t;/p><p>　　為了進一步提高PLC 的可靠性近年來對大型PLC 還采用雙CPU 構(gòu)成冗余系統(tǒng)或采用三CPU 的表決式系統(tǒng)，這樣即使某個CPU 出現(xiàn)故障整個系統(tǒng)仍能正常運行。</p><p>　　CPU是PLC的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每套PLC至少有一個CPU，它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，

16、同時，診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等。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。 </p><p>　　CPU主要由運算器、控制器、寄存器及實現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成，CPU單元還包括外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。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。 </p><

17、;p>　　在使用者看來，不必要詳細分析CPU的內(nèi)部電路，但對各部分的工作機制還是應(yīng)有足夠的理解。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。但工作節(jié)奏由震蕩信號控制。運算器用于進行數(shù)字或邏輯運算，在控制器指揮下工作。寄存器參與運算，并存儲運算的中間結(jié)果，它也是在控制器指揮下工作。 </p><p>　　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

18、等，因此限制著控制規(guī)模。</p><p><b>　　存儲器</b></p><p>　　存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器；存放應(yīng)用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。</p><p>　　PLC 常用的存儲器類型為：</p><p>　?。?） RAM (Random Assess Memory)，這是一種讀/寫存儲

19、器(隨機存儲器) ，其存取速度最快，由鋰電池支持。</p><p>　?。?） EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory)，這是一種可擦除的只讀存儲器，在斷電情況下存儲器內(nèi)的所有內(nèi)容保持不變(在紫外線連續(xù)照射下可擦除存儲器內(nèi)容)。</p><p>　　（3） EEPROM(Electrical Erasable Programmable R

20、ead Only Memory)，這是一種電可擦除的只讀存儲器，使用編程器就能很容易地對其所存儲的內(nèi)容進行修改。</p><p>　　2、 PLC 存儲空間的分配</p><p>　　雖然各種PLC 的CPU 的最大尋址空間各不相同，但是根據(jù)PLC 的工作原理其存儲空間一般包括以下三個區(qū)域：</p><p><b>　　系統(tǒng)程序存儲區(qū)</b>&

21、lt;/p><p>　　系統(tǒng)RAM 存儲區(qū)(包括I/O 映象區(qū)和系統(tǒng)軟設(shè)備等)；</p><p><b>　　用戶程序存儲區(qū)</b></p><p>　　(1)系統(tǒng)程序存儲區(qū)</p><p>　　在系統(tǒng)程序存儲區(qū)中存放著相當(dāng)于計算機操作系統(tǒng)的系統(tǒng)程序，包括監(jiān)控程序、管理程序、命令解釋程序、功能子程序、系統(tǒng)診斷子程序、等由制造

22、廠商將其固化在EPROM 中，用戶不能直接存取，它和硬件一起決定了該PLC 的性能。</p><p>　　(2)系統(tǒng)RAM 存儲區(qū)</p><p>　　系統(tǒng)RAM 存儲區(qū)包括I/O 映象區(qū)以及各類軟設(shè)備如：邏輯線圈、數(shù)據(jù)寄存器、計時器、計數(shù)器、變址寄存器、累加器、等存儲器。</p><p>　　I/O 映象區(qū)，由于PLC 投入運行后只是在輸入采樣階段才依次讀入各輸入

23、狀態(tài)和數(shù)據(jù)在輸出刷新階段才將輸出的狀態(tài)和數(shù)據(jù)送至相應(yīng)的外設(shè)，因此它需要一定數(shù)量的存儲單元(RAM)以存放I/O 的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，這些單元稱作I/O 映象區(qū)，一個開關(guān)量I/O 占用存儲單元中的一個位(bit)，一個模擬量I/O 占用存儲單元中的一個字(16 個bit)， 因此整個I/O 映象區(qū)可看作兩個部分組成：開關(guān)量I/O 映象區(qū)，模擬量I/O 映象區(qū)。</p><p>　　1）系統(tǒng)軟設(shè)備存儲區(qū)</p>

24、<p>　　除了I/O 映象區(qū)區(qū)以外，系統(tǒng)RAM 存儲區(qū)還包括PLC 內(nèi)部各類軟設(shè)備(邏輯線圈、計時器、計數(shù)器、數(shù)據(jù)寄存器和累加器等)的存儲區(qū)，該存儲區(qū)又分為具有失電保持的存儲區(qū)域和無失電保持的存儲區(qū)域，前者在PLC 斷電時由內(nèi)部的鋰電池供電，數(shù)據(jù)不會遺失，后者當(dāng)PLC 斷電時數(shù)據(jù)被清零1) 邏輯線圈。</p><p>　　與開關(guān)輸出一樣，每個邏輯線圈占用系統(tǒng)RAM 存儲區(qū)中的一個位，但不能直接驅(qū)動

25、外設(shè)，只供用戶在編程中使用，其作用類似于電器控制線路中的繼電器，另外不同的PLC 還提供數(shù)量不等的特殊邏輯線圈，具有不同的功能。</p><p><b>　　2) 數(shù)據(jù)寄存器</b></p><p>　　與模擬量I/O 一樣，每個數(shù)據(jù)寄存器占用系統(tǒng)RAM 存儲區(qū)中的一個字(16bits) ，另外PLC 還提供數(shù)量不的特殊數(shù)據(jù)寄存器，具有不同的功能。</p>

26、<p><b>　　3) 計時器</b></p><p><b>　　4) 計數(shù)器</b></p><p>　　(3) 用戶程序存儲區(qū) 用戶程序存儲區(qū)存放用戶編制的用戶程序，不同類型的PLC 其存儲容量各不相同。</p><p><b>　　3、 電源</b></p>&l

27、t;p>　　PLC 的電源在整個系統(tǒng)中起著十分重要得作用。如果沒有一個良好的可靠得電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此PLC 的制造商對電源的設(shè)計和制造也十分重視，一般交流電壓波動在+10%(+15%)范圍內(nèi)可以不采取其它措施，而將PLC 直接連接到交流電網(wǎng)上去。</p><p><b>　　4、 I/O 模塊</b></p><p>　　PLC與電氣回路的接口，是通

28、過輸入輸出部分（I/O）完成的。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài)，輸出點反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號變換成數(shù)字信號進入PLC系統(tǒng)，輸出模塊相反。I/O分為開關(guān)量輸入（DI），開關(guān)量輸出（DO），模擬量輸入（AI），模擬量輸出（AO）等模塊。</p><p>　　常用的I/O分類如下： </p><p>　　開關(guān)量：按電壓水平分，有220VAC、110

29、VAC、24VDC，按隔離方式分，有繼電器隔離和晶體管隔離。 </p><p>　　模擬量：按信號類型分，有電流型（4-20mA,0-20mA）、電壓型（0-10V,0-5V,-10-10V）等，按精度分，有12bit,14bit,16bit等。 </p><p>　　除了上述通用IO外，還有特殊IO模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。 </p><p>　　按I/

30、O點數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量，I/O模塊可多可少，但其最大數(shù)受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或機架槽數(shù)限制。 </p><p>　　5、 PLC系統(tǒng)的其它設(shè)備 </p><p>　　編程設(shè)備：編程器是PLC開發(fā)應(yīng)用、監(jiān)測運行、檢查維護不可缺少的器件，用于編程、對系統(tǒng)作一些設(shè)定、監(jiān)控PLC及PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況，但它不直接參與現(xiàn)場控制運行。小編程器PLC一般有手持型編程器

31、，目前一般由計算機（運行編程軟件）充當(dāng)編程器。也就是我們系統(tǒng)的上位機。 </p><p>　　人機界面：最簡單的人機界面是指示燈和按鈕，目前液晶屏（或觸摸屏）式的一體式操作員終端應(yīng)用越來越廣泛，由計算機（運行組態(tài)軟件）充當(dāng)人機界面非常普及。 </p><p>　　6、PLC的通信聯(lián)網(wǎng) </p><p>　　依靠先進的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以迅速有效地收集、傳送生產(chǎn)和管理數(shù)據(jù)

32、。因此，網(wǎng)絡(luò)在自動化系統(tǒng)集成工程中的重要性越來越顯著，甚至有人提出"網(wǎng)絡(luò)就是控制器"的觀點說法。</p><p>　　PLC具有通信聯(lián)網(wǎng)的功能，它使PLC與PLC 之間、PLC與上位計算機以及其他智能設(shè)備之間能夠交換信息，形成一個統(tǒng)一的整體，實現(xiàn)分散集中控制。現(xiàn)在幾乎所有的PLC新產(chǎn)品都有通信聯(lián)網(wǎng)功能，它和計算機一樣具有RS-232接口，通過雙絞線、同軸電纜或光纜，可以在幾公里甚至幾十公里的范

33、圍內(nèi)交換信息。 </p><p>　　當(dāng)然，PLC之間的通訊網(wǎng)絡(luò)是各廠家專用的，PLC與計算機之間的通訊，一些生產(chǎn)廠家采用工業(yè)標準總線，并向標準通訊協(xié)議靠攏，這將使不同機型的PLC之間、PLC與計算機之間可以方便地進行通訊與聯(lián)網(wǎng)。 </p><p><b>　　7、 外部設(shè)備</b></p><p>　　外部設(shè)備是PLC系統(tǒng)不可分割的一部分，它

34、有四大類 </p><p>　?。?） 編程設(shè)備：有簡易編程器和智能圖形編程器，用于編程、對系統(tǒng)作一些設(shè)定、監(jiān)控PLC及PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況。編程器是PLC開發(fā)應(yīng)用、監(jiān)測運行、檢查維護不可缺少的器件，但它不直接參與現(xiàn)場控制運行。 </p><p>　　（2） 監(jiān)控設(shè)備：有數(shù)據(jù)監(jiān)視器和圖形監(jiān)視器。直接監(jiān)視數(shù)據(jù)或通過畫面監(jiān)視數(shù)據(jù)。 </p><p>　

35、?。?） 存儲設(shè)備：有存儲卡、存儲磁帶、軟磁盤或只讀存儲器，用于永久性地存儲用戶數(shù)據(jù)，使用戶程序不丟失，如EPROM、EEPROM寫入器等。 </p><p>　?。?） 入輸出設(shè)備：用于接收信號或輸出信號，一般有條碼讀人器，輸入模擬量的電位器，打印機等。 </p><p>　　了解了PLC的基本結(jié)構(gòu)，我們在購買程控器時就有了一個基本配置的概念，做到既經(jīng)濟又合理，盡可能

36、發(fā)揮PLC所提供的最佳。</p><p>　　1.3 PLC工作原理</p><p><b>　　循環(huán)掃描的特點</b></p><p>　　1、輸入映像寄存器的內(nèi)容是由設(shè)備驅(qū)動的，在程序執(zhí)行過程中的一個周期內(nèi)輸入映像寄存器的值保持不變，CPU采用集中輸入的控制思想，只能使用輸入映像寄存器的值來控制程序的執(zhí)行。</p><p

37、>　　2、掃描周期周而復(fù)始地進行，讀輸入、輸出和用戶程序是否執(zhí)行是可控的。</p><p>　　3、對同一個輸出單元的多次使用、修改次序會造成不同的執(zhí)行結(jié)果。</p><p>　　4、各個電路和不同掃描階段會造成輸入和輸出延遲，這是PLC的主要缺點。</p><p>　　在讀輸入階段，CPU對各個輸入端子進行掃描，通過輸入電路將各輸入點的狀態(tài)鎖入映象寄存器中。

38、緊接著轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行階段，CPU按照先左后右、先上后下的順序?qū)γ織l指令進行掃描，根據(jù)輸入映象寄存器和輸出映象寄存器的狀態(tài)執(zhí)行用戶程序，同時將執(zhí)行結(jié)果寫入輸出映象寄存器。</p><p><b>　　PLC中的存儲器</b></p><p>　　PLC中的存儲器按用途分為系統(tǒng)程序存儲器、用戶程序存儲器以及工作數(shù)據(jù)存儲器。</p><p>　　1

39、、用戶程序存儲器用來存儲根據(jù)控制要求而編制的用戶應(yīng)用程序。</p><p>　　2、用來存儲工作數(shù)據(jù)的區(qū)域稱為工作數(shù)據(jù)區(qū)。</p><p>　　3、系統(tǒng)程序存儲器中存放的是廠家根據(jù)其選用的PLC的指令的系統(tǒng)編寫的系統(tǒng)程序，它決定了PLC的功能，用戶不能更改其內(nèi)容。</p><p>　　1.4 PLC的編程語言</p><p>　　PLC為用戶

40、提供了完整的編程語言，以適應(yīng)編制用戶程序的需要。PLC提供的編程語言通常有以下幾種：梯形圖、指令表、功能圖和功能塊圖。</p><p>　?。?）梯形圖(LAD)</p><p>　　梯形圖(LAD)編程語言是從繼電器控制系統(tǒng)原理圖的基礎(chǔ)上演變而來的。PLC梯形圖與繼電器控制系統(tǒng)的基本思想是一致的，只是在使用符號和表達方式上有一定區(qū)別。梯形圖的一個關(guān)鍵概念是“能流”(Power Flow)

41、。如果有“能流”從左至右流向線圈，則線圈被激勵。如沒有，則線圈未被激勵。“能流”以通過被激勵(ON)的常開接點和未被激勵(OFF)的常閉接點自左向右流。“能流”在任何時候都不會通過接點自右向左流。</p><p>　　在梯形圖中，觸點代表邏輯“輸入”條件，如開關(guān)、按鈕、內(nèi)部條件等；線圈通常代表邏輯“輸出”結(jié)果，如燈、電機接觸器、中間繼電器等。對S7—200 的PLC來說，還有一種輸出“盒”，它代表附加的指令，如定

42、時器、計數(shù)器和功能指令等。</p><p>　　梯形圖語言簡單明了，易于理解，是所有編程語言的首選。</p><p>　　（2）指令表(STL)</p><p>　　指令表(STL)編程語言類似于計算機中的助記符語言，它是可編程控制器最基礎(chǔ)的編程語言。所謂指令表編程，是用一個或幾個容易記憶的字符來代表可編程控制器的某種操作功能。</p><p&g

43、t;　?。?）順序功能流程圖(SFC)</p><p>　　順序功能流程圖(SFC)編程是一種圖形化的編程方法，亦稱功能圖。使用它可以對具有選擇等復(fù)雜結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)進行編程，許多PLC都提供了用于SFC編程的指令。</p><p>　?。?）功能塊圖(FBD)</p><p>　　S7—200的PLC專門提供了FBD編程語言，利用FBD可以查看到像普通邏輯門圖形的邏輯盒

44、指令。它沒有梯形圖編程器中的觸點和線圈，但有與之等價的指令，這些指令是作為盒指令出現(xiàn)的，程序邏輯由這些盒指令之間的連接決定。也就是說，一個指令(例如AND盒)的輸出可以允許另一條指令(例如定時器)，這樣可以建立所需要的控制邏輯。這樣的連接思想可以解決范圍廣泛的邏輯問題。FBD編程語言有利于程序流的跟蹤，但在目前使用較少。</p><p>　　在編程語言的選擇上，具體是用梯形圖編程還是語句表編程或使用功能圖編程，這

45、主要取決于以下幾點： </p><p>　?。?）有些PLC使用梯形圖編程不是很方便，則可用語句表編程，但梯形圖比語句表直觀。</p><p>　?。?）經(jīng)驗豐富的人員可用語句表直接編程，就像使用匯編語言一樣。</p><p>　　本設(shè)計中，選擇用梯形圖作為編程語言。</p><p>　　1.5 PLC的分類及性能指標</p>

46、<p>　　按I/O點數(shù)容量分類</p><p>　　1、小型機（I/O點數(shù)小于256點）</p><p>　　典型的小型機有SIEMENS公司的S7-200系列。</p><p>　　2、中型機（I/O點數(shù)在256—1024之間）</p><p>　　典型的中型機有SIEMENS公司的S7-300系列、OMRON公司的C200H系

47、列。</p><p>　　3、大型機（I/O點數(shù)在1024點以上）</p><p>　　典型的大型PLC有SIEMENS公司的S7-400、OMRON公司的CVM1和CS1系列。</p><p>　　根據(jù)PLC結(jié)構(gòu)形式的不同，PLC主要可分為整體式和模塊式兩類：</p><p><b>　　1、整體式結(jié)構(gòu)</b><

48、/p><p>　　微型和小型PLC一般為整體式結(jié)構(gòu)。如西門子的S7-200。</p><p><b>　　2、模塊式結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　目前大、中型PLC都采用這種方式。如西門子的S7-300和S7-400系列。</p><p><b>　　PLC的性能指標</b></p>

49、<p><b>　　1、I/O點數(shù)</b></p><p>　　I/O點數(shù)，即PLC面板上的I/O端子的個數(shù)。I/O點數(shù)越多，外部可以連接</p><p>　　的I/O器件就越多，控制規(guī)模就越大。它是衡量PLC性能的重要指標之一。</p><p><b>　　2、存儲容量</b></p><p

50、>　　這里專指用戶存儲器的存儲容量，它決定了用戶所編程序的長短。大、中、小型PLC的存儲容量變化范圍一般為2KB～2MB。</p><p><b>　　3、掃描速度</b></p><p>　　掃描速度是指PLC執(zhí)行程序的快慢，是一個重要的性能指標，體現(xiàn)了計算機控制取代繼電器控制的穩(wěn)合程度?？删幊炭刂破鞑捎醚h(huán)掃描的工作方式。</p><p&

51、gt;<b>　　4、指令系統(tǒng)</b></p><p>　　它是衡量PLC能力強弱的標志，決定了PLC的處理能力、控制能力的強弱。限定了計算機發(fā)揮運算功能、完成復(fù)雜控制的能力。</p><p><b>　　5、通信功能</b></p><p>　　通信有PLC之間的通信和PLC與計算機或其它設(shè)備之間的通信。主要涉及通信模塊

52、、通信接口、通信協(xié)議、通信指令等。</p><p><b>　　6、擴展能力</b></p><p>　　擴展能力包括I/O點數(shù)的擴展和PLC功能的擴展兩方面的內(nèi)容。</p><p><b>　　7、特殊功能單元</b></p><p>　　特殊功能單元種類多，也可以說PLC的功能多。典型的特殊功能

53、單元有模擬量、模糊控制連網(wǎng)等功能。</p><p>　　1.6 PLC的特點</p><p>　　PLC是面向用戶轉(zhuǎn)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的專用的計算。他具有以下幾個顯著特點。</p><p>　　1.可靠性高，抗干擾能力強</p><p>　　PLC是為工業(yè)控制而設(shè)計的，要能適應(yīng)這樣一個具有很強的電噪聲、電磁干擾、機械振動、極端溫度和濕度

54、很大的工業(yè)環(huán)境中，那么，在PLC硬件設(shè)計方面，首先應(yīng)對器件嚴格篩選和優(yōu)化，而且在電路結(jié)構(gòu)及工藝上采取了一些獨特的方式。</p><p><b>　　2．編程簡單、直觀</b></p><p>　　PLC是面向用戶、現(xiàn)場，考慮到大多數(shù)電氣技術(shù)人員熟悉繼電器控制線路的特點，在PLC的設(shè)計上，沒有采用微機控制中常采用的匯編語言，而是采用一種面向控制過程的梯形語言。梯形圖語言

55、與繼電器原理類似，形象直觀、易學(xué)易懂。電氣工程師和傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)的優(yōu)點，使用起來靈活方便。</p><p><b>　　3.控制功能強</b></p><p>　　PLC除具有基本的邏輯控制、定時、計數(shù)、算術(shù)運算等功能外，配上特殊的功能模塊還可實現(xiàn)位控制、PID運算、過程控制、數(shù)字控制等功能。</p><p>　　PLC可連接成為功能很強

56、的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，低速網(wǎng)絡(luò)的傳輸距離達500到2500m，高速傳輸距離為500到1000m，網(wǎng)上結(jié)點可達1024個，并且高速網(wǎng)絡(luò)和低速網(wǎng)絡(luò)可以級連，兼容性好。</p><p>　　4.易于安裝，便于維護</p><p>　　PLC安裝簡單，其相對小的體積使之能安裝在通常繼電器控制所需空間的一半的地方。在從繼電器控制系統(tǒng)改造到PLC系統(tǒng)的情況下，PLC小的模塊結(jié)構(gòu)使之能安裝在繼電器箱附近并將連線接

57、向已有接線端，而且改換很方便，只要將PLC的輸入/輸出端子連向已有的接線端子排即可。</p><p>　　1.7 PLC定時器指令的介紹</p><p><b>　　定時器指令：</b></p><p>　　定時器是PLC中最常用的元器件之一，掌握它的工作原理對PLC的程序設(shè)計非常重要。S7-200系列的PLC為用戶提供了三種類型的定時器：通電

58、延時型（TON）、有記憶的通電延時型，又叫保持型（TONR）、斷電延時型（TOF）,共計256個定時器（T0~T255）并且都為增量型定時器。</p><p>　　定時器的定時精度即分辨率（S）可分為1ms、10ms、100ms三個等級，詳細分類方法和定時范圍見下表1.3所示。</p><p>　　表1.3 分類方法和定時范圍表</p><p>　　定時器的定時時間

59、計算公式為T=PT*S(秒)。其中：T為實際定時時間，PT為設(shè)定值，S為分辨率。</p><p>　　注意：不能把一個定時器號同時作用TON和TOF，例如：不能有TON32又有TOF32。</p><p>　　定時器指令格式見表1.4所示。</p><p>　　表1.4 定時器指令格式</p><p>　　2 S7-200編程軟件STEP 7

60、 - Micro/WIN3.2</p><p>　　2.1 如何控制程序作業(yè)</p><p>　　S7-200在程序的控制邏輯中不斷循環(huán)，讀取和寫入數(shù)據(jù)。當(dāng)您將程序下載至PLC并將PLC放置在RUN（運行）模式時，PLC的中央處理器（CPU）按下列順序執(zhí)行程序：</p><p>　　· S7-200讀取輸入狀態(tài)。</p><p>　

61、　· 存儲在S7-200中的程序使用這些輸入評估（或執(zhí)行）控制邏輯。</p><p>　　· 當(dāng)程序經(jīng)過評估，S7-200將程序邏輯結(jié)果存儲在稱作進程圖像輸出寄存器的輸出內(nèi)存區(qū)中。</p><p>　　· 在程序結(jié)束時，S7-200將數(shù)據(jù)從進程圖像輸出寄存器寫入至域輸出。</p><p><b>　　· 重復(fù)任務(wù)循環(huán)

62、。</b></p><p>　　S7-200反復(fù)執(zhí)行一系列任務(wù)。該循環(huán)執(zhí)行任務(wù)被稱作掃描循環(huán)。如下所示，S7-</p><p>　　200在掃描循環(huán)過程中執(zhí)行大多數(shù)或全部下列任務(wù)：</p><p>　　1、 讀取輸入：S7-200將實際輸入狀態(tài)復(fù)制至進程圖像輸入寄存器。</p><p>　　2、 在程序中執(zhí)行控制邏輯：S7-200

63、執(zhí)行程序的指令，并將數(shù)值存儲在不同的內(nèi)存區(qū)。</p><p>　　3、 處理所有通訊請求：S7-200執(zhí)行點至點或網(wǎng)絡(luò)通訊要求的所有任務(wù)。</p><p>　　4、 執(zhí)行CPU自測試診斷程序：S7-200保證固件、程序內(nèi)存和所有擴充模塊均正常作業(yè)。</p><p>　　5、 向輸出寫入：存儲在進程圖像輸出寄存器中的數(shù)值被寫入實際輸出。</p><

64、p>　　掃描循環(huán)的執(zhí)行取決于S7-200是位于STOP（停止）模式還是RUN（運行）模式。在RUN（運行）模式中，程序被執(zhí)行；在STOP（停止）模式中，程序不被執(zhí)行。</p><p>　　在程序執(zhí)行過程中，最好使用進程圖像寄存器，而不要直接存取輸入或輸出。使用圖像寄存器共同掃描開始的所有輸入取樣會使掃描循環(huán)的程序執(zhí)行階段的輸入數(shù)值同步化，并凍結(jié)這些數(shù)值。</p><p>　　2.2

65、STEP7程序的使用 </p><p>　　1、 創(chuàng)建一個項目結(jié)構(gòu)，項目就象一個文件夾，所有數(shù)據(jù)都以分層的結(jié)構(gòu)存在于其中，任何時候你都可以使用。在創(chuàng)建一個項目之后，所有其他任務(wù)都在這個項目下執(zhí)行。 </p><p>　　2、 組態(tài)一個站，組態(tài)一個站就是指定你要使用的可編程控制器，例如S7300、S7400等。 </p><p>　　3、 組態(tài)硬件，組態(tài)硬件就是在組態(tài)

66、表中指定你的控制方案所要使用的模板以及在用戶程序中以什么樣的地址來訪問這些模板，地址一般不用修改由程序自動生成。模板的特性也可以用參數(shù)進行賦值。 </p><p>　　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)網(wǎng)絡(luò)，也就是要創(chuàng)建一個滿足你的控制方案的子網(wǎng)，設(shè)置網(wǎng)絡(luò)特性、設(shè)置網(wǎng)絡(luò)連接特性以及任何聯(lián)網(wǎng)的站所需要的連接。網(wǎng)絡(luò)地址也是程序自動生成如果沒有更改經(jīng)驗一定不要修改。 </p><p>

67、;　　5、 定義符號，可以在符號表中定義局部或共享符號，在你的用戶程序中用這些更具描述性的符號名替代絕對地址。符號的命名一般用字母編寫不超過8個字節(jié)，最好不要使用很長的漢字進行描述，否則對程序的執(zhí)行有很大的影響。 </p><p>　　6、 創(chuàng)建程序，用梯形圖編程語言創(chuàng)建一個與模板相連結(jié)或與模板無關(guān)的程序并存儲。創(chuàng)建程序是我們控制工程的重要工作之一，一般可以采用線形編程（基于一個塊內(nèi)，OB1）、分布編程（編寫功能

68、塊FB,OB1組織調(diào)用）、結(jié)構(gòu)化編程（編寫通用塊）。我們最常采用的是結(jié)構(gòu)化編程和分布編程配合使用，很少采用線形編程。 </p><p>　　7、 下載程序到可編程控制器，完成所有的組態(tài)、參數(shù)賦值和編程任務(wù)之后，可以下載整個用戶程序到可編程控制器。在下載程序時可編程控制器必須在允許下載的工作模式下（STOP或RUN-P）,RUN-P模式表示，這個程序?qū)⒁淮蜗螺d一個塊，如果重寫一個舊的CPU程序就可能出現(xiàn)沖突，所以一

69、般在下載前將CPU切換到STOP模式。（</p><p>　　PLC 與計算機連接示意圖如圖2.1）</p><p>　　2.3 Step 7 MicroWin V3.2文件的新建</p><p>　　1、在 Step 7 MicroWin V3.2 中新建一個項目。（軟件界面如圖2.2）</p><p>　　2、輸入程序，編譯正確后在文件菜

70、單中導(dǎo)出為 AWL 文件。</p><p>　　3、打開仿真軟件，點“配置”-“CPU 型號”(或在已有的CPU圖案上雙擊)。</p><p>　　4、在彈出的對話框中選擇CPU型號，要與你項目中的型號相同。</p><p>　　5、點擊“程序”-“載入程序”(或工具條中的第2個按鈕)。</p><p>　　6、會有個對話框，只選擇“邏輯塊（

71、L）”并選擇Step 7 MicroWin V3.2 的版本，點擊“確定”。</p><p>　　7、將先前導(dǎo)出的 AWL 文件打開。</p><p>　　若第6步選擇全部，則此時會提示無法打開文件，這里出現(xiàn)錯誤的原因是無法打數(shù)據(jù)塊和CPU配置文件，不要管它，直接確定。</p><p>　　8、點擊“查看（E）”－“內(nèi)存監(jiān)視（M）”(或工具條中的第12個按鈕)輸入想

72、要監(jiān)視的地址。</p><p>　　9、點“PLC”-“運行”(或工具欄上的綠色三角按鈕)，程序已經(jīng)開始模擬運行</p><p>　　2.4 PLC程序的下載</p><p>　　如果您已經(jīng)成功地在運行STEP 7-Micro/WIN的個人計算機和PLC之間建立通訊，可以將程序下載至該PLC。請遵循下列步驟。</p><p>　　1、下載至P

73、LC之前，必須核實PLC位于“停止”模式。檢查PLC上的模式指示燈。如果PLC未設(shè)為“停止”模式，單擊工具條中的“停止” 按鈕，或選擇PLC > 停止。 </p><p>　　2、單擊工具條中的“下載” 按鈕，或選擇文件 > 下載。出現(xiàn)“下載”對話框.</p><p>　　3、根據(jù)默認值，在初次發(fā)出下載命令時，“程序代碼塊”、“數(shù)據(jù)塊”和“CPU配置”（系統(tǒng)塊）復(fù)選框被選擇。如

74、果不需要下載某一特定的塊，清除該復(fù)選框。</p><p>　　4、單擊“確定”，開始下載程序。</p><p>　　5、如果下載成功，一個確認框會顯示以下訊息：下載成功。</p><p>　　6、如果STEP 7-Micro/WIN中用于的PLC類型的數(shù)值與實際使用的PLC不匹配，會顯示以下警告訊息：</p><p>　　“為項目所選的PLC

75、類型與遠程PLC類型不匹配。繼續(xù)下載嗎？”</p><p>　　7、欲糾正PLC類型選項，選擇“否”，終止下載程序。</p><p>　　8、從菜單條選擇PLC > 類型，調(diào)出“PLC類型”對話框。</p><p>　　9、可以從下拉列表方框選擇糾正類型，或單擊“讀取PLC”按鈕，由STEP 7-Micro/WIN自動讀取正確的數(shù)值。</p>&

76、lt;p>　　10、單擊“確定”，確認PLC類型，并清除對話框。</p><p>　　11、單擊工具條中的“下載” 按鈕，重新開始下載程序，或從菜單條選擇文件 > 下載。</p><p>　　12、一旦下載成功，在PLC中運行程序之前，必須將PLC從STOP（停止）模式轉(zhuǎn)換回RUN（運行）模式。單擊工具條中的“運行” 按鈕，或選擇PLC > 運行，轉(zhuǎn)換回RUN（運行）模式

77、。</p><p>　　圖2.1 PLC 與計算機連接示意圖</p><p>　　圖2.2 PLC Step 7 MicroWin 軟件界面</p><p><b>　　3 程序的設(shè)計</b></p><p><b>　　3.1交通燈時序圖</b></p><p>　　圖3.

78、1交通燈時序圖</p><p>　　3.2 I/O分配表與外部接線圖</p><p>　　圖3.2 PLC的I/O分配圖</p><p>　　圖3.3 外部接線圖</p><p>　　3.3 PLC主機的選擇</p><p>　　S7-200系列PLC可提供4種不同的基本單元和6種型號的擴展單元。</p>

79、<p>　　S7-200系列PLC中可提供4種不同的基本型號的8種CPU供選擇使用，（其輸入輸出點數(shù)的分配見表3.3 S7-200系列PLC中CPU22X的基本單元）：</p><p>　　表3.4  S7-200系列PLC中CPU22X的基本單元</p><p>　　這次設(shè)計中，我使用了兩個開關(guān)，且輸出只有六個，對于這個設(shè)計而言，輸入和輸出較為簡單，并且不需要擴展

80、模塊，對比了表3.3中各CPU的輸入和輸出可知，選用CPU222的PLC的主機比較適合本人的設(shè)計。</p><p>　　3.4 本設(shè)計流程圖</p><p>　　圖3.5 PLC流程圖</p><p><b>　　3.5程序梯形圖</b></p><p>　　3.6 程序的調(diào)試和檢測中遇到的問題</p>

81、<p>　　本設(shè)計中，我并不是一切都十分順利，其中我遇到了很多比較麻煩的問題，在老師和同學(xué)們的幫助下，自己也盡心解決了這些問題。</p><p>　　1、在設(shè)計驗證階段，當(dāng)程序下載到PLC主機后，啟動程序后，我發(fā)現(xiàn)程序無法正常運行，按下停止按鈕運行后，檢查了主機端口發(fā)現(xiàn)，主機輸入電壓過低，無法實現(xiàn)響應(yīng)的操作。</p><p>　　2、調(diào)試過程中，曾經(jīng)出現(xiàn)過，程序中東西和南北方向的

82、交通燈，點亮順序剛好相反，經(jīng)過排查，發(fā)現(xiàn)問題出在，輸出的接線剛好接反了，導(dǎo)致了錯誤的點亮過程。</p><p>　　3、程序驗證過程中有過，啟動后程序中的某個燈出現(xiàn)一閃及滅，檢查了輸出，排除了燈本身的問題，又對整個程序進行全面檢查，發(fā)現(xiàn)問題出在，選用的定時器，由于疏忽，輸入程序時自己數(shù)錯了，導(dǎo)致選用的定時器定時精度發(fā)生改變，原有的需要用200ms，猶豫疏忽選用了20ms，所以定時時長出錯，燈才會出現(xiàn)一閃而滅的情況

83、。</p><p><b>　　總 結(jié)</b></p><p>　　此設(shè)計主要以PLC為核心，利用PLC的強大的控制功能，實現(xiàn)了對十字路口交通燈的控制。</p><p>　　利用梯形圖可以很直觀的看出交通燈運行過程。利用可編程控制器控制交通燈亮滅，具有接線簡單、編程直觀、擴展容易等特點。調(diào)試結(jié)果表明，在適應(yīng)性、精確性和可靠性方面，到達到了設(shè)計

84、的要求，表明該設(shè)計方案是可行的。</p><p>　　通過本次設(shè)計，我受益匪淺，無論在學(xué)習(xí)還是生活中都保持認真的態(tài)度。更重要的是，我更了解了有關(guān)可編程控制器的功能。我選擇這個設(shè)計，也是為了能更深刻的了解PLC。做設(shè)計就要到現(xiàn)場調(diào)查研究收集資料，閱讀文獻，分析對比，設(shè)計計算，對每一個數(shù)據(jù)都要細心琢磨，理論和實踐相結(jié)合，思考的越多，得到越多，不懂的問題也就解決了，獨立工作能力逐漸增強，業(yè)務(wù)技術(shù)能力逐漸增強。</

85、p><p>　　雖然我們在實踐中遇到了很多意想不到的問題，但是我在同學(xué)們的幫助下，查閱資料，運用以前所學(xué)的各種知識將這些問題一一解決。而且，在這次畢業(yè)設(shè)計中，我不僅溫習(xí)了舊知識，還學(xué)習(xí)了一些新的知識。讓我真正了解到學(xué)這門課還是很實用的，為我以后的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　短短幾周的畢業(yè)設(shè)計結(jié)

86、束了，但留給我思考的東西卻很多。我深刻地理解了“學(xué)無至盡”，“溫故而知新”這些古語。</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計不但是一個對過去所學(xué)知識進行綜合運用地過程，更是一個學(xué)習(xí)新知識的過程。透過這的畢業(yè)設(shè)計，我對大專3年所學(xué)過的許多知識進行了實際應(yīng)用，同時，學(xué)到了許多新的知識。而且，我將以前所學(xué)的知識與新知識很快地融會貫通，并將其應(yīng)用到實際中，使理論與實際真正地掛上鉤。對開發(fā)一個實際的技能和經(jīng)驗有了進一步地了解，這些對

87、于我以后地工作是極其有幫助的。</p><p>　　透過本畢業(yè)設(shè)計，我不但鞏固了以前學(xué)過地知識，同時，在*老師辛苦指導(dǎo)下，我也學(xué)會了面對自己陌生知識時，仔細去研究，清理它的思路、掌握它的脈絡(luò)，并根據(jù)這些去學(xué)習(xí)相關(guān)的知識。</p><p>　　在此我再一次真誠地感謝*老師的精心指導(dǎo)和幫助，以及3年來辛勤教育我的老師們，我還要感謝在一起愉快的度過大學(xué)生活的機電系全體老師和同學(xué)們，正是由于你們的

88、幫助和支持，我才能克服一個一個的困難和疑惑，直至本文的順利完成。 在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意!最后我還要感謝含辛茹苦培養(yǎng)我長大的父母，謝謝你們在學(xué)習(xí)生活中激勵我進步。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]廖常初.

89、 PLC基礎(chǔ)及應(yīng)用.北京.機械工業(yè)出版社，2000</p><p>　　[2]史國生. 電氣控制與可編程控制器技術(shù).北京.化學(xué)工業(yè)出版社，2003</p><p>　　[3]孫振強. 可編程控制器原理及應(yīng)用教程.北京.清華大學(xué)出版社，2001</p><p>　　[4]阮友德. 電氣控制與PLC實訓(xùn)教程.北京.人民郵電出版社，2006</p><