天塔之光畢業(yè)設(shè)計(jì).pdf

山東華宇職業(yè)技術(shù)學(xué)院山東華宇職業(yè)技術(shù)學(xué)院 高職畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）高職畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 課題名稱基于 PLC 的天塔之光設(shè)計(jì) 專業(yè)機(jī)電一體化 班級(jí)13 機(jī)電一體化一班 學(xué)號(hào)20132080114 姓名常晶晶 指導(dǎo)教師趙英花 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （ 論 文 ） 任 務(wù) 書畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （ 論 文 ） 任 務(wù) 書 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：基于 PLC 的天塔之光設(shè)計(jì) 專業(yè)：機(jī)電一體化姓名：常晶晶 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作起止時(shí)間： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的內(nèi)容要求：畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的內(nèi)容要求： 1 “天塔之光”彩燈示意圖如下圖所示。 2設(shè)計(jì)四種不同的彩燈花樣。 3當(dāng)啟動(dòng)開關(guān) I0.0 閉合后，彩燈首先按花樣 1 閃亮，循環(huán) 3 次后自動(dòng)轉(zhuǎn)至 花樣 2，循環(huán) 3 次后自動(dòng)轉(zhuǎn)至花樣 3，循環(huán) 3 次后自動(dòng)轉(zhuǎn)至花樣 4，循環(huán) 3 次后 再自動(dòng)轉(zhuǎn)至花樣 1，如此循環(huán)。 4啟動(dòng)開關(guān)斷開，彩燈熄滅。 指導(dǎo)教師（簽名指導(dǎo)教師（簽名） ： 年年月月日日 畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告 一、課題設(shè)計(jì)（論文）目的及意義 天塔之光控制系統(tǒng)主要應(yīng)用在閃光燈或花樣燈飾中， 目前我國(guó)燈具市場(chǎng)的發(fā)展空間 十分廣闊。近年來(lái)，伴隨我國(guó)人民生活水平逐年提高，城鎮(zhèn)住宅建設(shè)以及室內(nèi)裝飾裝修 熱度不減，人均住房面積的擴(kuò)大，在促使一室一燈為一室多燈、增加局部照明的同時(shí)， 所用燈具正逐步由低檔產(chǎn)品向中高檔產(chǎn)品發(fā)展， 民用照明需求旺盛。 按照城市小康家庭 的消費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，客廳、飯廳、臥室、廚房、浴室都應(yīng)安裝不同類別的燈飾，如臺(tái)燈、落地 燈、壁燈、天花燈、吊燈、壁柜燈、油煙機(jī)照明燈、鏡前燈、夜間照明燈等等。從發(fā)展 趨勢(shì)上看，今后燈具 除了其外觀及內(nèi)在質(zhì)量要求越來(lái)越優(yōu)秀、時(shí)尚、體現(xiàn)個(gè)性等，對(duì) 其功能細(xì)化、科技含量、節(jié)能環(huán)保等方面的要求也越來(lái)越高。作為與人們?nèi)粘Ｉ蠲芮?相關(guān)的燈飾市場(chǎng)需求，更是以每年 15左右的幅度增長(zhǎng)。今年我國(guó)燈飾市場(chǎng)的需求量 已經(jīng)預(yù)期達(dá)到 6000 萬(wàn)臺(tái)左右，在國(guó)際上已經(jīng)名列前茅。 二、課題設(shè)計(jì)（論文）提綱 第一章 緒論 第二章 PLC 的基礎(chǔ)知識(shí) 第三章 硬件設(shè)計(jì) 第四章 軟件設(shè)計(jì) 第五章 工作原理 第六章 結(jié)束語(yǔ) 三、課題設(shè)計(jì)（論文）思路、方法及進(jìn)度安排 思路方法：利用網(wǎng)上模擬、圖書館。搜集各種有關(guān)的書籍資料，組織論文 進(jìn)度安排： 第一周：弄清該設(shè)計(jì)的工作原理，選題方案，對(duì)比各種方案，選擇合適的方案。 第二、三周：在網(wǎng)上和書上搜集各種資料，進(jìn)行有效整理。 第四、五周：進(jìn)行有效的補(bǔ)充、整理。 第六周：寫畢業(yè)論文 四、課題設(shè)計(jì)（論文）參考文獻(xiàn)； 1.黃凈黃凈電器及電器及 PLC 控制技術(shù)，機(jī)械工業(yè)出版社，控制技術(shù)，機(jī)械工業(yè)出版社，2002。 2.常初常初PLC 編程及應(yīng)用第編程及應(yīng)用第 3 版，機(jī)械工業(yè)出版社，版，機(jī)械工業(yè)出版社，2008。 3.楊長(zhǎng)能、林小峰，可編程序控制器例題習(xí)題及實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)楊長(zhǎng)能、林小峰，可編程序控制器例題習(xí)題及實(shí)驗(yàn)指導(dǎo) 2001 重慶大學(xué)出重慶大學(xué)出 版社版社 4.李彥杰李彥杰S7-200PLC 原理與實(shí)用開發(fā)指南原理與實(shí)用開發(fā)指南 2009機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社 5.劉光啟劉光啟PLCPLC 技術(shù)及應(yīng)用技術(shù)及應(yīng)用 2009機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社 6.金仁貴金仁貴PLCPLC 原理與應(yīng)用原理與應(yīng)用 2009合肥工業(yè)大學(xué)出版社合肥工業(yè)大學(xué)出版社 7.廖常初廖常初PLCPLC 應(yīng)用技術(shù)問答應(yīng)用技術(shù)問答 2009機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社 8.宋伯生，宋伯生， 陳東旭陳東旭 編著編著 PLCPLC 應(yīng)用及實(shí)驗(yàn)教程應(yīng)用及實(shí)驗(yàn)教程 2009機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社 9.宋伯生宋伯生PLC 編程理論編程理論算法及技巧算法及技巧 2009機(jī)械工業(yè)出版機(jī)械工業(yè)出版 1 姓名：常晶晶學(xué)號(hào)：20132080114班級(jí)：13 機(jī)電一班 指導(dǎo)老師：趙英花 摘摘要：本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是應(yīng)用要：本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是應(yīng)用 S7-300 天塔之光設(shè)計(jì)的硬件電路，并利天塔之光設(shè)計(jì)的硬件電路，并利用用 OB1 的梯形圖控制程序設(shè)計(jì)的梯形圖控制程序設(shè)計(jì)。通過控制通過控制 S7-300 的定時(shí)繼電器的功能來(lái)實(shí)現(xiàn)各彩的定時(shí)繼電器的功能來(lái)實(shí)現(xiàn)各彩 燈按一定規(guī)律點(diǎn)亮和熄滅燈按一定規(guī)律點(diǎn)亮和熄滅。通過延時(shí)繼電器通過延時(shí)繼電器 SD 的特點(diǎn)的特點(diǎn)，以設(shè)定的時(shí)間值啟動(dòng)指以設(shè)定的時(shí)間值啟動(dòng)指 令令。這種電路控制簡(jiǎn)單這種電路控制簡(jiǎn)單，可控性高可控性高，應(yīng)用性強(qiáng)應(yīng)用性強(qiáng)；軟件程序適應(yīng)范圍廣軟件程序適應(yīng)范圍廣，對(duì)各彩燈對(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。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：關(guān)鍵詞：天塔之光實(shí)驗(yàn)臺(tái)天塔之光實(shí)驗(yàn)臺(tái)PLC 可編程控制器可編程控制器 2 目錄目錄 第一章緒論.4 第二章PLC 的基礎(chǔ)知識(shí)5 2.1PLC 概述5 2.1.1PLC 的產(chǎn)生與發(fā)展5 2.1.2PLC 的特點(diǎn)7 2.1.3PLC 的應(yīng)用領(lǐng)域8 2.1.4PLC 的常用編程語(yǔ)言8 2.22.2PLCPLC 的結(jié)構(gòu)和工作原理的結(jié)構(gòu)和工作原理. 10 2.2.1PLC 的基本結(jié)構(gòu)10 2.2.2PLC 的工作原理12 2.2.3PLC 的分類13 2.2.4PLC 的主要技術(shù)指標(biāo)13 第三章硬件設(shè)計(jì).15 3.13.1S7-200S7-200 系列系列 PLCPLC 基本知識(shí)基本知識(shí).15 3.1.13.1.1S7-200S7-200 系列系列 PLCPLC 概述概述.15 3.1.3.1.2 2擴(kuò)展模塊擴(kuò)展模塊.15 3.1.33.1.3S7-200S7-200 的編程元件的編程元件. 16 3.1.43.1.4S7-200S7-200 的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度和編址方式的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度和編址方式.18 3.1.53.1.5注意事項(xiàng)注意事項(xiàng).18 3.23.2梯形圖設(shè)計(jì)方法梯形圖設(shè)計(jì)方法.20 3.2.13.2.1經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法.20 3.2.23.2.2 繼電器電路移植法繼電器電路移植法21 3.2.33.2.3 順序控制設(shè)計(jì)法順序控制設(shè)計(jì)法.21 3.2.43.2.4 I/OI/O 分配及接線圖分配及接線圖. 24 第四章軟件設(shè)計(jì).25 3 4.1 順序功能圖25 4.2 梯形圖25 第五章第五章工作原理工作原理.34 7參考資料.37 4 第一章第一章緒論緒論 目前，PLC 在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制 造、汽車、 汽紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個(gè)行業(yè)，使用情況大致可歸 納為：開關(guān)量的邏輯控制、運(yùn)動(dòng)控制、過程控制、數(shù)據(jù)處理和通信及聯(lián)網(wǎng)。為滿 足各種自動(dòng)化控制系統(tǒng)的要求，近年來(lái)不斷開發(fā)出許多功能模塊，如高速計(jì)數(shù)模 塊、溫度控制模塊、遠(yuǎn)程 I/O 模塊、通信和人機(jī)接口模塊等。這些帶 CPU 和存儲(chǔ) 器的智能 I/O 模塊， 既擴(kuò)展了 PLC 功能， 又使用靈活方便， 擴(kuò)大了 PLC 應(yīng)用范圍。 加強(qiáng) PLC 聯(lián)網(wǎng)通信的能力，是 PLC 技術(shù)進(jìn)步的潮流。PLC 的聯(lián)網(wǎng)通信有兩類：一 類是 PLC 之間聯(lián)網(wǎng)通信，各 PLC 生產(chǎn)廠家都有自己的專有聯(lián)網(wǎng)手段；另一類是 PLC 與計(jì)算機(jī)之間的聯(lián)網(wǎng)通信，一般 PLC 都有專用通信模塊與計(jì)算機(jī)通信。為了 加強(qiáng)聯(lián)網(wǎng)通信能力，PLC 生產(chǎn)廠家之間也在協(xié)商制訂通用的通信標(biāo)準(zhǔn)，以構(gòu)成更 大的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，PLC 已成為集散控制系統(tǒng)（DCS）不可缺少的重要組成部分。皮 帶運(yùn)輸機(jī)是輸送設(shè)備中最常用的一種傳輸機(jī)構(gòu)。 該機(jī)種具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 經(jīng)濟(jì)方便， 使用可靠，傳輸平穩(wěn)，輸送量大效率高，低噪音等優(yōu)點(diǎn)。其形式多樣，適用范圍 廣，特別適合一些散碎原料與不規(guī)則物品的輸送。產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于輕工，電子， 食品， 化工， 木業(yè)， 機(jī)械等行業(yè)。 本設(shè)計(jì)主要是用 PLC 實(shí)現(xiàn)天塔之光的模擬控制。 5 第二章第二章PLC 的基礎(chǔ)知識(shí)的基礎(chǔ)知識(shí) 2.1PLC概述 2.1.1PLC 的產(chǎn)生與發(fā)展的產(chǎn)生與發(fā)展 1可編程控制器的名稱演變 PLC 是可編程控制器（ProgrammableController）的簡(jiǎn)稱，是一種在繼電接觸器控制 技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新型工業(yè)自動(dòng)控制裝置。 早期的可編程控制 器僅有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)等基本功能，主要用來(lái)取代傳統(tǒng)的繼電器控制，因此，通常將 其稱為可編程邏輯控制器 （ProgrammableLogicController） 。隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī) 技術(shù)的發(fā)展，微處理器技術(shù)應(yīng)用到 PLC 中，使 PLC 不僅具有邏輯控制功能，還增加了算術(shù)運(yùn) 算、通信聯(lián)網(wǎng)等功能。但是，為了不與個(gè)人計(jì)算機(jī)（PersonalComputer）的簡(jiǎn)稱 PC 相混 淆，常常還將可編程控制器簡(jiǎn)稱為 PLC。 2PLC 產(chǎn)生的背景 繼電器控制系統(tǒng)的特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單易懂，操作方便，價(jià)格便宜，容易掌握。 缺點(diǎn)：設(shè)備體積大，耗電多，開關(guān)動(dòng)作慢，功能較少，接線復(fù)雜，觸點(diǎn)易損壞，壽命短， 改接麻煩，可靠性差，靈活性差。 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：功能完善，靈活性強(qiáng)，通用性好。 缺點(diǎn)：計(jì)算機(jī)技術(shù)復(fù)雜，編程很不方便，價(jià)格十分昂貴，抗干擾能力差。 3GM10 條 1968 年，美國(guó)通用汽車公司(GM 公司)為了在每次汽車改型或改變工藝流程時(shí)不改動(dòng)原 有繼電器柜內(nèi)的接線，以便降低生產(chǎn)成本，縮短新產(chǎn)品的開發(fā)周期，而提出了研制新型邏輯 順序控制裝置，并提出了該裝置的研制指標(biāo)要求，即 10 項(xiàng)招標(biāo)技術(shù)指標(biāo)。其主要內(nèi)容如下： 編程簡(jiǎn)單，可在現(xiàn)場(chǎng)修改程序； 維護(hù)方便，最好是插件式； 6 可靠性高于繼電器控制柜； 體積小于繼電器控制柜； 可將數(shù)據(jù)直接送入管理計(jì)算機(jī)； 在成本上可與繼電器控制柜競(jìng)爭(zhēng)； 輸入可以是交流 115V； 輸出為交流 115V、2A 以上，能直接驅(qū)動(dòng)電磁閥； 在擴(kuò)展時(shí)，原系統(tǒng)只需很小變更； 用戶程序至少能擴(kuò)展到 4K。 4PLC 的誕生 1969 年， 美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司 （DEC） 研制出世界上第一臺(tái)可編程控制器， 型號(hào)為 PDP-14， 并在 GM 公司汽車生產(chǎn)線上首次應(yīng)用成功。 5PLC 的發(fā)展 第一代：從第一臺(tái)可編程控制器誕生到 70 年代初期。其特點(diǎn)是：CPU 由中小規(guī)模集成 電路組成，存儲(chǔ)器為磁芯存儲(chǔ)器； 第二代： 70 年代初期到 70 年代末期。 其特點(diǎn)是： CPU 采用微處理器， 存儲(chǔ)器采用 EPROM ； 第三代：70 年代末期到 80 年代中期。其特點(diǎn)是：CPU 采用 8 位和 16 位微處理器，有些 還采用多微處理器結(jié)構(gòu)，存儲(chǔ)器采用 EPROM、EAROM、CMOSRAM 等 ； 第四代：80 年代中期到 90 年代中期。PC 全面使用 8 位、16 位微處理芯片的位片式芯 片，處理速度也達(dá)到 1us/步 ； 第五代：90 年代中期至今。PC 使用 16 位和 32 位的微處理器芯片，有的已使用 RISC 芯片。 6PLC 的地位 現(xiàn)代的 PLC 已成為現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱（PLC，機(jī)器人和 CADCAM）之一。 7我國(guó) PLC 的發(fā)展 1974 年我國(guó)開始仿制美國(guó)的第二代 PLC 產(chǎn)品，但因元器件質(zhì)量和技術(shù)問題等原因未能 推廣。直到 1977 年，我國(guó)才研制出第一臺(tái)具有實(shí)用價(jià)值的 PLC，并開始批量生產(chǎn)和應(yīng)用于 工業(yè)過程的控制。由于使用單片 1 位處理器，因此，應(yīng)用的規(guī)模較小，主要的控制方式是開 關(guān)量控制。 7 隨著我國(guó)改革開放政策的貫徹和落實(shí)，從 1982 年開始，先后有天津、廈門、無(wú)錫、大 連、上海、北京等地的儀表廠、無(wú)線電廠和研究所等單位與美國(guó)、德國(guó)、日本等 PLC 的制造 企業(yè)進(jìn)行了合資或引進(jìn)技術(shù)、生產(chǎn)流水線等，使我國(guó) PLC 的應(yīng)用有了較大的發(fā)展。 2.1.2PLC 的特點(diǎn)的特點(diǎn) 1編程方法簡(jiǎn)單易學(xué) 考慮到企業(yè)中一般電氣技術(shù)人員和技術(shù)工人的傳統(tǒng)讀圖習(xí)慣和應(yīng)用微機(jī)的實(shí)際水平， PLC 配備有他們最容易接受和掌握的梯形圖語(yǔ)言。梯形圖語(yǔ)言的電路符號(hào)和表達(dá)方式與繼電 器電路原理圖非常接近。 而且某些僅有開關(guān)量邏輯控制功能的 PLC 只有十幾條指令。通過閱 讀 PLC 的使用手冊(cè)或短期培訓(xùn)， 電氣技術(shù)人員或技術(shù)工人只要幾天的時(shí)間就可以熟悉梯形圖 語(yǔ)言，并用來(lái)編制用戶程序。 2硬件配套齊全，用戶使用方便 PLC 配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，用戶不必自己設(shè)計(jì)和制作硬件裝置。 用戶在硬件方面的設(shè)計(jì)工作只是確定PLC 的硬件配置和外部接線。 PLC的安裝接線也很方便。 3通用性強(qiáng)，適應(yīng)性強(qiáng) PLC 的生產(chǎn)具有系列化和模塊化特點(diǎn)，硬件配置相當(dāng)靈活，可以很方便地組成能滿足各 種控制要求的控制系統(tǒng)。組成系統(tǒng)后，如果工藝變化，可以通過修改用戶程序，方便快速地 適應(yīng)變化。 4可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) 絕大多數(shù)用戶都將可靠性作為選擇控制裝置的首要條件。PLC 采取了一系列硬件和軟件 抗干擾措施，可以直接用于有強(qiáng)烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。PLC 的平均無(wú)故障間隔時(shí)間高，如 日本三菱公司的 F1、 F2 系列 PLC 的平均無(wú)故障間隔時(shí)間長(zhǎng)達(dá) 30 萬(wàn)小時(shí)， 這是一般微機(jī)所不 能比擬的。 5系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少 PLC 用軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等器 件，控制柜的設(shè)計(jì)、安裝、接線工作量大大減少。PLC 的梯形圖程序很容易掌握，設(shè)計(jì)和調(diào) 試梯形圖所花的時(shí)間比設(shè)計(jì)繼電器系統(tǒng)電路圖花的時(shí)間要少得多。 6維修工作量小，維修方便 8 PLC 的故障率很低，并且有完善的診斷和顯示功能。PLC 或外部的輸入裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu) 發(fā)生故障時(shí)， 可以根據(jù) PLC 上的指示燈或編程器提供的信息迅速地查明故障的原因。用更換 模塊的方法可以迅速地排除 PLC 的故障。 7體積小，能耗低 以 F1-40M 型 PLC 為例，其外形尺寸為 305ll0110mm，功耗小于 25VA。由于體積小， PLC 很容易裝入機(jī)械設(shè)備內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想的控制設(shè)備。 2.1.3PLC 的應(yīng)用領(lǐng)域的應(yīng)用領(lǐng)域 1開關(guān)量邏輯控制 2運(yùn)動(dòng)控制 3閉環(huán)過程控制 4數(shù)據(jù)處理 5通信聯(lián)網(wǎng) 2.1.4PLC 的常用編程語(yǔ)言的常用編程語(yǔ)言 1梯形圖 梯形圖是一種圖形語(yǔ)言， 是目前 PLC 應(yīng)用最廣、 最受電氣技術(shù)人員歡迎的一種編程語(yǔ)言。 在梯形圖中仍沿用了繼電器、線圈、常閉觸點(diǎn)、常開觸點(diǎn)、串并聯(lián)等術(shù)語(yǔ)和圖形符號(hào)，并增 加了一些繼電接觸器控制中沒有的符號(hào)， 因此梯形圖與繼電接觸器控制原理圖相似，具有形 象、直觀、易懂等特點(diǎn)，如圖 2-1 所示。 圖 2-1梯形圖與語(yǔ)句表圖 2-2功能塊圖 2語(yǔ)句表 語(yǔ)句表語(yǔ)言，就是用表示 PLC 各種功能的助記符和相應(yīng)的器件編號(hào)組成的程序表達(dá)方 式。例如 LDI0.1 。像這樣的每句助記符編程語(yǔ)言就是一條指令或程序。助記符語(yǔ)言比微 機(jī)中使用的匯編語(yǔ)言直觀易懂， 編程簡(jiǎn)單。但不同廠家制造的 PLC 所使用的助記符和器件編 9 號(hào)不盡相同，所以對(duì)于同一個(gè)梯形圖來(lái)說，寫成對(duì)應(yīng)的語(yǔ)句表也不盡相同。 3功能塊圖 這種編程方法基本上沿用了半導(dǎo)體邏輯電路的邏輯圖來(lái)表達(dá)，常用“與”門、 “或”門、 “非”門等符號(hào)，圖的左邊畫輸入，右邊畫輸出，如圖 2-2 所示。 4順序功能圖（又稱狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖） 它將一個(gè)完整的控制過程分成若干步，各步具有不同動(dòng)作，各步之間的轉(zhuǎn)換有一定的條 件，條件滿足則上一步結(jié)束而下一步開始。它的作用是表達(dá)一個(gè)完整的順序控制過程。 5結(jié)構(gòu)文本（高級(jí)編程語(yǔ)言） 隨著軟件技術(shù)的發(fā)展，近年來(lái)為了增加 PLC 的運(yùn)算功能和數(shù)據(jù)處理能力，完成比較復(fù)雜 的控制，在許多大型 PLC 中已采用高級(jí)語(yǔ)言來(lái)編程，如 BASIC 語(yǔ)言、C 語(yǔ)言等。 2.1.5PLC 的流派 1美國(guó)流派 據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)在世界上生產(chǎn) PLC 及其網(wǎng)絡(luò)的廠家有 200 多家，生產(chǎn)大約有 400 多個(gè) 品種的 PLC 產(chǎn)品。其中美國(guó)是 PLC 生產(chǎn)大國(guó)，有 100 多家 PLC 廠商，著名的有 A-B 公司、通 用電氣（GE）公司、莫迪康（MODICON）公司、德州儀器（TI）公司、西屋公司等。 2日本流派 日本有 6070 家 PLC 廠商， 也生產(chǎn) 200 多個(gè)品種的 PLC 產(chǎn)品； 日本的小型 PLC 最具特色， 在小型機(jī)領(lǐng)域中頗具盛名， 某些用歐美的中型機(jī)或大型機(jī)才能實(shí)現(xiàn)的控制，日本的小型機(jī)就 可以解決。在開發(fā)較復(fù)雜的控制系統(tǒng)方面明顯優(yōu)于歐美的小型機(jī)，所以格外受用戶歡迎。日 本有許多 PLC 制造商，如三菱、歐姆龍、松下、富士、日立、東芝等，在世界小型 PLC 市場(chǎng) 上，日本產(chǎn)品約占有 70的份額。 3歐洲流派 德國(guó)的西門子（SIEMENS）公司、AEG 公司、法國(guó)的 TE 公司是歐洲著名的 PLC 制造商。 德國(guó)的西門子的電子產(chǎn)品以性能精良而久負(fù)盛名。在中、大型 PLC 產(chǎn)品領(lǐng)域與美國(guó)的 A-B 公司齊名。西門子 PLC 主要產(chǎn)品是 S5、S7 系列。S7 系列是在 S5 系列 PLC 基礎(chǔ)上近年推出 的新產(chǎn)品， 其性能價(jià)格比高， 其中 S7-200 系列屬于微型 PLC、 S7-300 系列屬于于中小型 PLC、 S7-400 系列屬于于中高性能的大型 PLC。 10 2.2PLC的結(jié)構(gòu)和工作原理的結(jié)構(gòu)和工作原理 2.2.1PLC 的基本結(jié)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu) PLC 實(shí)際上是一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。它的硬件結(jié)構(gòu)與一般微機(jī)相似，主要由主機(jī)、I/O 擴(kuò)展機(jī)、外圍設(shè)備三部分組成，如圖 2-3 所示。 1主機(jī) 主機(jī)由 CPU（微處理器） 、存儲(chǔ)器、輸入輸出單元、電源等部分組成。 CPU 是 PLC 的核心，其作用類似于人的大腦。它能夠識(shí)別用戶按特定格式輸入的指令， 并按照指令完成預(yù)定的控制任務(wù)。 另外， 它還能識(shí)別用戶所輸入的指令序列的格式和語(yǔ)法錯(cuò) 誤，還具有系統(tǒng)測(cè)試與診斷功能。 PLC 的存儲(chǔ)器有兩種：系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶程序存儲(chǔ)器。系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器主要用于存 放系統(tǒng)正常工作所必須的程序，如系統(tǒng)診斷程序、鍵盤輸入處理程序、指令解釋程序、監(jiān)控 程序等。 這些程序與用戶無(wú)直接關(guān)系， 已由廠家直接固化進(jìn) EPROM 中， 不能由用戶直接存取、 修改。 用戶程序存儲(chǔ)器主要存放用戶程序 （用戶利用 PLC 的編程語(yǔ)言按不同控制要求所編制 的控制程序或數(shù)據(jù)，這相當(dāng)于設(shè)計(jì)繼電器控制系統(tǒng)硬接線的控制電路圖） ，可修改。 輸入輸出（IO）單元是 PLC 與輸入控制信號(hào)和被控制設(shè)備連接起來(lái)的部件，輸入單元 接收從開關(guān)、按鈕、繼電器觸點(diǎn)和傳感器等輸入的現(xiàn)場(chǎng)控制信號(hào)，并將這些信號(hào)轉(zhuǎn)換成 CPU 圖 2-3PLC 結(jié)構(gòu)示意圖 11 能接收和處理的數(shù)字信號(hào)。 輸出單元接收經(jīng)過 CPU 處理過的輸出數(shù)字信號(hào)，并把它轉(zhuǎn)換成被 控制設(shè)備或顯示裝置所能接收的電壓或電流信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)接觸器、電磁閥和指示器件等。根 據(jù)輸入信號(hào)形式的不同，可分為模擬量 I/O 單元、數(shù)字量 I/O 單元兩大類。 電源單元的作用是把外部電源（220V 的交流電源）轉(zhuǎn)換成內(nèi)部工作電壓。外部連接的 電源，通過 PLC 內(nèi)部配有的一個(gè)專用開關(guān)式穩(wěn)壓電源，將交流/直流供電電源轉(zhuǎn)化為 PLC 內(nèi) 部電路需要的工作電源（直流 5 伏、12 伏、24 伏） ，并為外部輸入元件（如接近開關(guān)、 ） 提供 24V 直流電源（僅供輸入端點(diǎn)使用） ，而驅(qū)動(dòng) PLC 負(fù)載的電源由用戶提供。電源組件內(nèi) 還裝有備用鋰電池，以保證在斷電時(shí)保存必要的信息。 PLC 還有各種外設(shè)接口電路， 用于連接編程器或其他圖形編程器、 文本顯示器、觸摸屏、 變頻器等并能通過外設(shè)接口組成 PLC 的控制網(wǎng)絡(luò)。PLC 通過 PC/PPI 電纜或使用 MPI 卡通過 RS-485 接口與計(jì)算機(jī)連接，可以實(shí)現(xiàn)編程、監(jiān)控、連網(wǎng)等功能。 2I/O 擴(kuò)展機(jī) 每種 PLC 都有與主機(jī)相配的擴(kuò)展模塊，用來(lái)擴(kuò)展輸入、輸出點(diǎn)數(shù)，以便根據(jù)控制要求靈 活組合系統(tǒng)。PLC 擴(kuò)展模塊內(nèi)不設(shè) CPU，僅對(duì) I/O 通道進(jìn)行擴(kuò)展，不能脫離主機(jī)獨(dú)立實(shí)現(xiàn)系 統(tǒng)的控制要求。 3外部設(shè)備 外部設(shè)備包括編程器、盒式磁帶機(jī)、打印機(jī)、EPROM 寫入器、圖形監(jiān)控系統(tǒng)等。其中編 程器是 PLC 必不可少的重要外圍設(shè)備，由鍵盤、顯示器、工作方式選擇開關(guān)和外存儲(chǔ)器接插 口等部件組成，主要用于對(duì)用戶程序進(jìn)行輸入、檢查、調(diào)試和修改，并用來(lái)監(jiān)視 PLC 的工作 狀態(tài)。 編程器有簡(jiǎn)易型和智能型兩類。簡(jiǎn)易型編程器只能聯(lián)機(jī)編程，且需將梯形圖轉(zhuǎn)化為助記 符后才能送入。智能型編程器又稱圖形編程器，它既可聯(lián)機(jī)編程，又可脫機(jī)編程，具有圖形 顯示功能，可直接輸入梯形圖和通過屏幕對(duì)話，但價(jià)格較貴。現(xiàn)在也可在計(jì)算機(jī)上填加適當(dāng) 的硬件接口， 利用生產(chǎn)廠家提供的編程軟件包就可將計(jì)算機(jī)作為編程器使用， 而且還可以在 計(jì)算機(jī)上模擬調(diào)試。 PLC 與打印機(jī)相連可將過程信息，系統(tǒng)參數(shù)等輸出打印。當(dāng)與監(jiān)視器相連時(shí)可將控制過 程圖象顯示出來(lái)。當(dāng) PLC 與 PLC 相連時(shí)，可組成多機(jī)系統(tǒng)或連成網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)更大規(guī)模控制。 當(dāng) PLC 與計(jì)算機(jī)相連時(shí)，可組成多級(jí)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)控制與管理相結(jié)合的綜合系統(tǒng)。 12 2.2.2PLC 的工作原理的工作原理 1PLC 的等效電路 PLC 的工作酷似一個(gè)繼電器系統(tǒng)，其等效電路可分為三部分：輸入部分、內(nèi)部控制電路 和輸出部分，如圖 2-4 所示。 圖 2-4PLC 的等效電路 輸入部分-這部分的作用是收集被控設(shè)備的信息或操作命令。 輸入端子外接行程開 關(guān)、按鈕等的觸頭，內(nèi)連輸入繼電器線圈。輸入繼電器由外部信號(hào)通過輸入端子驅(qū)動(dòng)，可提 供無(wú)限多對(duì)常開、常閉的軟觸點(diǎn)供內(nèi)部使用。 內(nèi)部控制電路-由用戶根據(jù)控制要求編制的程序所組成， 其作用是按用戶程序的控 制要求對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算處理，判斷哪些信號(hào)需要輸出，并將得到的結(jié)果輸出給負(fù)載。 輸出部分-這部分的作用是驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載， 所以輸出端子是 PLC 向外部負(fù)載輸出信 號(hào)的端子，其內(nèi)連輸出繼電器（Q）的一對(duì)常開觸點(diǎn)。輸出繼電器除提供一對(duì)常開觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng) 負(fù)載以外，還可以提供無(wú)數(shù)對(duì)常開、常閉觸點(diǎn)供內(nèi)部使用。 2PLC 的周期工作方式 PLC 是通過一種周期工作方式來(lái)完成控制的，每個(gè)周期包括輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出 刷新三個(gè)階段。 輸入采樣階段-PLC 以掃描方式按順序?qū)⑺休斎攵说臓顟B(tài)讀入到輸入狀態(tài)寄存 器中存儲(chǔ)，這一過程稱為采樣。在本工作周期內(nèi)這個(gè)采樣結(jié)果的內(nèi)容不會(huì)改變，而且將在 PLC 執(zhí)行程序時(shí)被使用。 程序執(zhí)行階段-PLC 按順序?qū)Τ绦蜻M(jìn)行掃描，即從上到下、從左到右地掃描每條指 令，并分別從輸入狀態(tài)寄存器和輸出狀態(tài)寄存器中獲得所需的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算、處理，再將程 序執(zhí)行的結(jié)果寫入輸出狀態(tài)寄存器中保存。 但這個(gè)結(jié)果在全部程序未執(zhí)行完畢之前不會(huì)送到 13 輸出端口上。 輸出刷新階段-在所有用戶程序執(zhí)行完畢后，PLC 將輸出映像寄存器中的內(nèi)容送入 輸出鎖存器中，通過一定的方式輸出，驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。 PLC 重復(fù)執(zhí)行輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新三個(gè)階段，每重復(fù)一次的時(shí)間稱為一個(gè)掃 描周期。PLC 的一個(gè)掃描周期一般為 40100ms 之間。 2.2.3PLC 的分類的分類 1按結(jié)構(gòu)形式分： 整體式：將電源、CPU、I/O 部件都集中在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)。 模塊式：將 PLC 各部分分成若干個(gè)單獨(dú)的模塊。 2按 I/O 點(diǎn)數(shù)分： 小型 PLC：I/O 點(diǎn)數(shù)在 256 點(diǎn)以下，其中小于 64 為超小型或微型 PLC。 中型 PLC：I/O 點(diǎn)數(shù)在 2562048 點(diǎn)之間。 大型 PLC：I/O 點(diǎn)數(shù)在 2048 點(diǎn)以上，其中超過 8192 點(diǎn)為超大型 PLC。 3按功能分： 低檔機(jī)：具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、移位以及自診斷、監(jiān)控等基本功能。 中檔機(jī)：比低檔機(jī)多了模擬量輸入/輸出、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送比較等功能。 高檔機(jī)：比中檔機(jī)多了矩陣運(yùn)算等特殊功能函數(shù)運(yùn)算、通信聯(lián)網(wǎng)等功能。 2.2.4PLC 的主要技術(shù)指標(biāo)的主要技術(shù)指標(biāo) 1I/O 點(diǎn)數(shù) 可編程控制器的 I/O 點(diǎn)數(shù)指外部輸入、輸出端子數(shù)量的總和。它是描述的 PLC 大小的重 要參數(shù)。 2存儲(chǔ)容量 在 PLC 中，用戶程序的存儲(chǔ)容量有的是用編程的步數(shù)來(lái)表示，每編一條語(yǔ)句為一步；有 的是以字為單位來(lái)計(jì)算，8 位二進(jìn)制數(shù)為一個(gè)字節(jié)，每 1024 個(gè)字節(jié)為 1KB。目前大型 PLC 的存儲(chǔ)容量是幾百 KB，最高可達(dá)幾 MB。為了擴(kuò)大存儲(chǔ)容量，有的公司已使用了磁泡存儲(chǔ)器 或硬盤。 14 3掃描速度 PLC 采用循環(huán)掃描方式工作，完成 1 次掃描所需的時(shí)間叫做掃描周期。影響掃描速度的 主要因素有用戶程序的長(zhǎng)度和 PLC 產(chǎn)品的類型。目前大中型 PLC 的掃描速度可達(dá) 02ms KB 左右。 4. 指令系統(tǒng) 指令系統(tǒng)是指 PLC 所有指令的總和。一般來(lái)講，指令的種類和數(shù)量越多，功能就越強(qiáng)， 因而指令多少是衡量 PLC 能力強(qiáng)弱的指標(biāo)，決定了 PLC 的處理能力和控制能力。 5. 通信功能 通信有 PLC 之間的通信和 PLC 與其他設(shè)備之間的通信。 通信主要涉及通信模塊， 通信接 口，通信協(xié)議和通信指令等內(nèi)容。PLC 的組網(wǎng)和通信能力也已成為 PLC 產(chǎn)品水平的重要衡量 指標(biāo)之一。 15 第三章第三章硬件設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì) 3.13.1S7-200S7-200系列系列PLCPLC基本知識(shí)基本知識(shí) 3.1.13.1.1S7-200S7-200系列系列PLCPLC概述概述 西門子 S7-200 系列可編程控制器有 CPU21X 系列和 CPU22X 系列， 其中 CPU22X 型可 編程控制器提供了 4 個(gè)不同的基本型號(hào)，常見的有 CPU221，CPU222，CPU224 和 CPU226 四種基本型號(hào)，其主要技術(shù)規(guī)范如表 2-1 所示。 3.1.3.1.2 2擴(kuò)展模塊擴(kuò)展模塊 擴(kuò)展單元沒有 CPU，作為基本單元輸入/輸出點(diǎn)數(shù)的擴(kuò)充，只能與基本單元連接使用， 不能單獨(dú)使用。連接時(shí) CPU 模塊放在最左側(cè)，擴(kuò)展模塊用扁平電纜與左側(cè)的模塊相連 S7-200 的擴(kuò)展模塊包括數(shù)字量擴(kuò)展模塊，模擬量擴(kuò)展模塊，熱電偶、熱電阻擴(kuò)展模塊， 通信模塊，稱重模塊，位置控制模塊等。數(shù)字量、模擬量擴(kuò)展模塊分別如表 2-2、表 2-3 所 示。 表 3-1S7-200CPU 主要技術(shù)規(guī)范 16 表 3-2數(shù)字量擴(kuò)展模塊 表 3-3 模擬量擴(kuò)展模塊 型號(hào)點(diǎn)數(shù) EM2314 路模擬量輸入 EM2322 路模擬量輸出 EM2354 路模擬量輸入，1 路模擬量輸出 3.1.3S7-200的編程元件的編程元件 1. 輸入過程映像寄存器（輸入繼電器）I 編號(hào)范圍：I0.0-I15.7 類型型號(hào)各組輸入點(diǎn)數(shù)各組輸出點(diǎn)數(shù) 輸入擴(kuò)展模塊 EM221 EM221 24V DC 輸入4，4 EM221 230VAC 輸入8 點(diǎn)相互獨(dú)立 輸出擴(kuò)展模塊 EM222 EM222 24V DC 輸出4，4 EM222 繼電器輸出4，4 EM222 230VAC 雙向晶閘管輸出 8 點(diǎn)相互獨(dú)立 輸入/輸出 擴(kuò)展模塊 EM223 EM223 24V DC 輸入 繼電器輸出 44 EM223 24V DC 輸入 24VDC 輸出 4，44，4 EM223 24V DC 輸入 24VDC 輸出 8，84，4，8 EM223 24V DC 輸入 繼電器輸出 8，84，4，4，4 17 功能：專門用來(lái)接收從外部開關(guān)發(fā)來(lái)的信號(hào)。 幾點(diǎn)說明： 只能由外部信號(hào)所驅(qū)動(dòng)，不能在內(nèi)部由程序指令來(lái)驅(qū)動(dòng)。 梯形圖中只能出現(xiàn)輸入繼電器的觸點(diǎn)，而不能出現(xiàn)輸入繼電器的線圈。 可提供無(wú)數(shù)對(duì)常開、常閉觸點(diǎn)供內(nèi)部使用。 2. 輸出映像寄存器（輸出繼電器）Q 編號(hào)范圍：Q0.0-Q15.7 功能：專門用來(lái)將輸出信號(hào)傳送給外部負(fù)載。 幾點(diǎn)說明： 一個(gè)輸出繼電器僅有一對(duì)常開觸點(diǎn)供外部使用。 可提供無(wú)數(shù)對(duì)常開、常閉觸點(diǎn)供內(nèi)部使用。 輸出繼電器線圈的通斷狀態(tài)只能在程序內(nèi)部用指令驅(qū)動(dòng)。 3. 定時(shí)器 T 定時(shí)器的分類 按分辨率來(lái)分，有 1ms、10ms、100ms 三種定時(shí)器。 按工作方式來(lái)分，有通電延時(shí)定時(shí)器（TON） 、斷電延時(shí)型定時(shí)器（TOF）和保持型通 電延時(shí)定時(shí)器（TONR）三種。 定時(shí)時(shí)間：定時(shí)時(shí)間=預(yù)置值時(shí)基 4. 位存儲(chǔ)器（中間繼電器）M 位存儲(chǔ)器用來(lái)保存中間操作狀態(tài)和控制信息，其作用相當(dāng)于繼電器控制電路中的中間 繼電器。地址編號(hào)范圍為 M0.0-M31.7 共 256 點(diǎn)。 位存儲(chǔ)器在 PLC 中沒有輸入/輸出端與之對(duì)應(yīng)，其線圈的通斷狀態(tài)只能在程序內(nèi)部用 指令驅(qū)動(dòng)，其觸點(diǎn)不能直接驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載，只能在程序內(nèi)部驅(qū)動(dòng)輸出繼電器的線圈，再用輸 出繼電器的觸點(diǎn)去驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。 5. 計(jì)數(shù)器 C 計(jì)數(shù)器的功能：用于累計(jì)計(jì)數(shù)輸入端接收到的由斷開到接通的脈沖個(gè)數(shù)。 計(jì)數(shù)器的編號(hào)：C0-C255。 計(jì)數(shù)器的分類：加計(jì)數(shù)器減計(jì)數(shù)器加/減計(jì)數(shù)器 18 6累加器 AC 累加器是用來(lái)暫存數(shù)據(jù)的寄存器，它可以用來(lái)存放運(yùn)算數(shù)據(jù)、中間數(shù)據(jù)和結(jié)果。 CPU 提供了 4 個(gè) 32 位的累加器，其地址編號(hào)為 AC0-AC3。 累加器的可用長(zhǎng)度為 32 位，可采用字節(jié)、字、雙字的存取方式，按字節(jié)、字只能存 取累加器的低 8 位或低 16 位，雙字可以存取累加器全部的 32 位。 7. 幾個(gè)常用的特殊存儲(chǔ)器 SM SM0.0：運(yùn)行監(jiān)視繼電器 當(dāng) PLC 運(yùn)行時(shí)，SM0.0 自動(dòng)處于接通狀態(tài)，當(dāng) PLC 停止運(yùn)行時(shí)，SM0.0 處于斷開狀態(tài)。 SM0.1:初始化脈沖（開機(jī)脈沖） 。 SM0.4:周期為 1 分鐘占空比為 50%的時(shí)鐘脈沖。 SM0.5:周期為 1 秒鐘占空比為 50%的時(shí)鐘脈沖。 8順序控制繼電器 S 順序控制繼電器是專門用于編制順序控制程序的， 通常與順序控制繼電器指令一起使用 以實(shí)現(xiàn)順序功能圖的編程。順序控制繼電器的地址編號(hào)范圍為 S0.0-S31.7。 3.1.4S7-200的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度和編址方式的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度和編址方式 1. S7-200 的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度 S7-200 的數(shù)據(jù)可以按位、字節(jié)、字和雙字存取。其中 1 個(gè)二進(jìn)制數(shù)為 1 位，8 個(gè)相連的 二進(jìn)制位為 1 個(gè)字節(jié)（B） ，2 個(gè)字節(jié)組成 1 個(gè)字（W） ，2 個(gè)字組成 1 個(gè)雙字（D） 。 2. S7-200 的編址方式 位編址格式：區(qū)域標(biāo)志符+字節(jié)號(hào).位號(hào)，如 I0.0、Q2.0、M1.2 等。 字節(jié)編址格式：區(qū)域標(biāo)志符+B+字節(jié)號(hào)，如 IB0、QB2、VB20 等。 字編址格式：區(qū)域標(biāo)志符+W+起始字節(jié)號(hào)，如 VW0 表示由 VB0 和 VB1 這 2 字節(jié)組成 的字。 雙字編址格式： 區(qū)域標(biāo)志符+D+起始字節(jié)號(hào)， 如 VD0 表示由 VB0 到 VB3 這 4 字節(jié)組成 的雙字。 3.1.5注意事項(xiàng)注意事項(xiàng) 1觸點(diǎn)不能放在線圈的右邊。 2梯形圖中不能出現(xiàn)輸入繼電器的線圈。 19 3輸出線圈不能串聯(lián)，但可以并聯(lián)。 4除含跳轉(zhuǎn)和子程序調(diào)用指令的程序以外，同一操作數(shù)的線圈只能使用一次。 5線圈不能直接與左母線相連。 6地址編號(hào)中不可以出現(xiàn) XX.8 和 XX.9。 7定時(shí)器和計(jì)數(shù)器必須有設(shè)定值。 8立即輸出和立即置位指令只能用于輸出量，立即觸點(diǎn)指令只能用于輸入量。 9跳轉(zhuǎn)指令和標(biāo)號(hào)指令必須成對(duì)使用。 3.1.6 編程技巧編程技巧 1串聯(lián)觸點(diǎn)多的支路應(yīng)盡量放在上部，即“上重下輕” ，如圖 3-2（b）所示 a）電路安排不當(dāng)b）電路安排正確 圖 3-2 2并聯(lián)觸點(diǎn)多的支路應(yīng)靠近左母線，即“左重右輕” ，如圖所示。 a）電路安排不當(dāng)b）電路安排正確 圖 3-3 3如圖 3-4 所示，用 ALD、OLD 等指令難以編程的復(fù)雜電路， ，可重新編排電路后再 編程，如圖 3-5 所示。 20 圖 3-4 難以編程的梯形圖 圖 3-5 重新編排的梯形圖 4梯形圖中，不允許一個(gè)觸點(diǎn)上有雙向“電流”通過?？梢猿醪教幚碇笤龠M(jìn)行優(yōu)化， 如圖 3-6 所示 圖 3-6 橋式電路的處理 3.2梯形圖設(shè)計(jì)方法梯形圖設(shè)計(jì)方法 3.2.1經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法 經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法就是在一些典型電路的基礎(chǔ)上， 根據(jù)被控對(duì)象對(duì)控制系統(tǒng)的具體要求， 不斷 地修改和完善梯形圖。 有時(shí)需要多次反復(fù)地調(diào)試和修改梯形圖， 增加一些中間編程元件和觸 點(diǎn)，最后才能得到一個(gè)較為滿意的結(jié)果。 這種方法沒有普遍的規(guī)律可以遵循， 具有很大的試探性和隨意性，最后的結(jié)果不是唯一 的，設(shè)計(jì)所用的時(shí)間、設(shè)計(jì)的質(zhì)量與設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)有很大的關(guān)系，所以把這種方法叫做經(jīng)驗(yàn) 設(shè)計(jì)法。 21 3.2.2繼電器電路移植法繼電器電路移植法 電路移植法的一般步驟如下： 1認(rèn)真研究繼電器控制電路及有關(guān)資料，深入理解控制要求。 2對(duì)繼電器控制電路中用到的低壓電器進(jìn)行分析、歸納。 繼電器電路圖中的交流接觸器、電磁閥、電磁鐵、信號(hào)燈等執(zhí)行機(jī)構(gòu)一般用 PLC 的輸出 繼電器來(lái)控制，它們的線圈接在 PLC 的輸出端。 按鈕、限位開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)、速度繼電器等用來(lái)提供控制命令和反饋信號(hào)，它們的觸點(diǎn) 接在 PLC 的輸入端，一般使用常開觸點(diǎn)。 繼電器電路中的中間繼電器和時(shí)間繼電器的功能用 PLC 內(nèi)部的輔助繼電器和定時(shí)器來(lái) 完成，它們與 PLC 的外部接線無(wú)關(guān)。 熱繼電器的常閉觸點(diǎn)接在 PLC 的輸出端直接通斷電源更為可靠，梯形圖中不再考慮。 3分配 IO 地址，作出 PLC 的外部接線圖。要特別注意對(duì)原繼電器控制電路中作為輸 入設(shè)備的常閉觸點(diǎn)的處理。 4用 PLC 的軟繼電器符號(hào)和 IO 編號(hào)取代原繼電器控制電路中的電氣符號(hào)， 畫出梯形 圖草圖。 5整理梯形圖(注意避免因 PLC 的周期掃描工作方式可能引起的錯(cuò)誤)。 6寫出對(duì)應(yīng)的語(yǔ)句表。 3.2.3 順序控制設(shè)計(jì)法順序控制設(shè)計(jì)法 順序控制的定義 順序控制是按照生產(chǎn)工藝預(yù)先規(guī)定的順序， 在各個(gè)輸入信號(hào)作用下， 根據(jù)內(nèi)部狀態(tài)和時(shí) 間的順序，使生產(chǎn)過程中的每個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)自動(dòng)有步驟地進(jìn)行操作。 2順序控制設(shè)計(jì)法的步驟 分析理解系統(tǒng)的控制要求 確定 I/O 地址及中間編程元件地址 畫出順序功能圖 將順序功能圖轉(zhuǎn)換成梯形圖 3順序功能圖的組成要素 順序功能圖有五個(gè)組成要素，即步、動(dòng)作、轉(zhuǎn) 換、轉(zhuǎn)換條件和有向連線，如圖 3-7 所示 圖 3-7序功能圖的組成 22 4步的相關(guān)概念 將系統(tǒng)的一個(gè)工作周期劃分為若干個(gè)順序相連的階段， 這些階段稱為步。 步是根據(jù) PLC 輸出量的狀態(tài)劃分的，只要系統(tǒng)的輸出量狀態(tài)發(fā)生變化，系統(tǒng)就從原來(lái)的步進(jìn)入新的步。在 每一步內(nèi) PLC 各輸出量狀態(tài)均保持不變，但是相鄰兩步輸出量總的狀態(tài)是不同的。用矩形 方框表示步， 方框中一般用位存儲(chǔ)器或順序控制繼電器的地址來(lái)表示該步的編號(hào)。 與系統(tǒng)的 初始狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的步稱為初始步，用雙線框表示。系統(tǒng)正處于某一步所在的階段時(shí)，該步處 于活動(dòng)狀態(tài)，稱該步為“活動(dòng)步” 。 5動(dòng)作的畫法 如果某一步有兩個(gè)或多個(gè)動(dòng)作，其畫法如圖 2-11 所示。 圖 3-8 動(dòng)作的畫法 6轉(zhuǎn)換與轉(zhuǎn)換條件 （1）轉(zhuǎn)換條件的表示方法 轉(zhuǎn)換條件的表示方法如圖 3-9 所示 圖 3-9 轉(zhuǎn)換條件的表示方法 （2）轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)的條件 該轉(zhuǎn)換所有的前級(jí)步都是活動(dòng)步。 相應(yīng)的轉(zhuǎn)換條件得到滿足。 （3）轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)應(yīng)完成的操作 使所有的后續(xù)步變?yōu)榛顒?dòng)步。 使所有的前級(jí)步變?yōu)椴换顒?dòng)步。 23 7順序功能圖的基本結(jié)構(gòu) 順序功能圖的基本結(jié)構(gòu)有單序列、選擇序列和并行序列。 a)單序列b)選擇序列c)并行序列 圖 3-10 順序功能圖的基本結(jié)構(gòu) 8繪制順序功能圖時(shí)的注意事項(xiàng) 兩個(gè)步絕對(duì)不能直接相連，必須用一個(gè)轉(zhuǎn)換將它們分隔開。 兩個(gè)轉(zhuǎn)換也不能直接相連，必須用一個(gè)步將它們分隔開。 不要漏掉初始步。 在順序功能圖中一般應(yīng)有由步和有向連線組成的閉環(huán)。 9. 將順序功能圖轉(zhuǎn)換成梯形圖的方法 利用起保停方法 模板如圖 2-14 所示。 圖 3-11 起保停模板 利用置位和復(fù)位指令 模板如圖 3-12所示。 24 圖 3-12 置位復(fù)位模板 利用順序控制繼電器指令 模板如圖 3-13順序控制繼電器指令模板 圖 3-13 順序控制繼電器指令模板 3.2.4 I/O分配及接線圖分配及接線圖 輸入輸出 啟動(dòng)開關(guān) KL1-L8L9 I0.0Q0.0-Q0.7Q1.0 25 第四章第四章軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì) 4.1 順序功能圖順序功能圖 . 4.2梯形圖 26 27 28 29 30 31 32 33 34 第五章第五章工作原理工作原理 由于任務(wù)規(guī)定彩燈為四種花樣變換， 每種花樣循環(huán)三次。 因此本程序中 ， 花開、 花落、 順時(shí)針、逆時(shí)