基于西門子PLC控制交通燈畢業(yè)設(shè)計(jì)1

1、基于西門子s7-200的交通燈控制設(shè)計(jì)陜西航空技術(shù)學(xué)院畢 業(yè)設(shè) 計(jì)（論文）題 目 plc控制交通燈設(shè)計(jì) 班 級(jí) 09機(jī)電工程系 姓 名 楊繼斌 指導(dǎo)教師 李軍 基于西門子s7-200的交通燈控制設(shè)計(jì)基于西門子s7-200的交通燈控制設(shè)計(jì)摘 要自從交通燈誕生以來，其內(nèi)部的電路控制系統(tǒng)就不斷的被改進(jìn)，設(shè)計(jì)方法也開始多種多樣，從而使交通燈顯得更加智能化。尤其是近幾年來，隨著電子與計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，電子電路分析和設(shè)計(jì)方法有了很大的改進(jìn)，電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化也已經(jīng)成為現(xiàn)代電子系統(tǒng)中不可缺少的工具和手段，而現(xiàn)今plc技術(shù)飛快發(fā)展，應(yīng)用越來越廣，在工業(yè)自動(dòng)化中的地位極為重要，廣泛的應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)。隨著科技的發(fā)

2、展，可編程控制器的功能日益完善，加上小型化、價(jià)格低、可靠性高，在現(xiàn)代工業(yè)中的作用更加突出。同時(shí)交通控制更是趨向智能化方向發(fā)展，led交通信號(hào)燈在持續(xù)發(fā)光、雨淋、灰塵等惡劣的氣候條件下，仍然能保持較好的工作性能，而且價(jià)格更低廉。本文主要通過西門子plc 控制交通紅綠燈。關(guān)鍵詞：西門子s7-200，交通燈，plc，梯形圖。- 38 -plc控制交通燈第1章：plc的基礎(chǔ)知識(shí)1.1概念 plc是programmable logic controller的縮寫，即可編程邏輯控制器。它經(jīng)歷了可編程序矩陣控制器pmc、可編程序順序控制器psc、可編程序邏輯控制器plc和可編程序控制器pc幾個(gè)不同時(shí)期。為與

3、個(gè)人計(jì)算機(jī)（pc）相區(qū)別，所以現(xiàn)在仍然將可編程邏輯控制器簡(jiǎn)稱plc。它是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存貯器，用來在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。1.2 plc的由來與發(fā)展1.21 由來1968年美國(guó)汽車公司提出取代繼電器控制裝置的要求。1969 年，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司研制出了第一臺(tái)可編程控制器 pdp14 ，在美國(guó)通用汽車公司的生產(chǎn)線上試用成功，首次采用程序化的手段應(yīng)用于電氣控制，這是第一代可編程序控制器，稱programmable，是世界上公認(rèn)的第一臺(tái)

4、plc。1969年，美國(guó)研制出世界第一臺(tái)pdp-14;1971年，日本研制出第一臺(tái)dcs-8;1973年，德國(guó)研制出第一臺(tái)plc;1974年，中國(guó)研制出第一臺(tái)plc;1.22 發(fā)展(一) 早期的plc(60年代末70年代中期)早期的plc一般稱為可編程邏輯控制器。這時(shí)的plc多少有點(diǎn)繼電器控制裝置的替代物的含義，其主要功能只是執(zhí)行原先由繼電器完成的順序控制，定時(shí)等。(二) 中期的plc(70年代中期80年代中，后期)在70年代，微處理器的出現(xiàn)使plc發(fā)生了巨大的變化。美國(guó)，日本，德國(guó)等一些廠家先后開始采用微處理器作為plc的中央處理單元(cpu)。這樣，使plc得功能大大增強(qiáng)。在軟件方面，除了

5、保持其原有的邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等功能以外，還增加了算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理和傳送、通訊、自診斷等功能。在硬件方面，除了保持其原有的開關(guān)模塊以外，還增加了模擬量模塊、遠(yuǎn)程i/o模塊、各種特殊功能模塊。并擴(kuò)大了存儲(chǔ)器的容量，使各種邏輯線圈的數(shù)量增加，還提供了一定數(shù)量的數(shù)據(jù)寄存器，使plc得應(yīng)用范圍得以擴(kuò)大。(三) 近期的plc(80年代中、后期至今)進(jìn)入80年代中、后期，由于超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，微處理器的市場(chǎng)價(jià)格大幅度下跌，使得各種類型的plc所采用的微處理器的當(dāng)次普遍提高。而且，為了進(jìn)一步提高plc的處理速度，各制造廠商還紛紛研制開發(fā)了專用邏輯處理芯片。這樣使得plc軟、硬件功能發(fā)生了巨

6、大變化。目前，可編程控制器在機(jī)械制造、石油化工、冶金鋼鐵、汽車、交通，輕工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用都得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。 1.3 plc的功能1.31 plc的功能主要包含以下幾個(gè)方面： 1：控制功能邏輯控制，包括（定時(shí)，計(jì)數(shù)，順序，邏輯）控制。 2：數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)與處理功能數(shù)學(xué)運(yùn)算功能 3：輸入/輸出接口調(diào)理功能具有a/d、d/a轉(zhuǎn)換功能，通過i/o模塊完成對(duì)模擬量的控制和調(diào)節(jié)。位數(shù)和精度可以根據(jù)用戶要求選擇。 具有溫度測(cè)量接口，直接連接各種電阻或電偶。 4：通信、聯(lián)網(wǎng)功能現(xiàn)代plc大多數(shù)都采用了通信、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，有rs232或rs485接口，可進(jìn)行遠(yuǎn)程i/o控制，多臺(tái) plc可彼此間聯(lián)網(wǎng)、通信，外部器件

7、與一臺(tái)或多臺(tái)可編程控制器的信號(hào)處理單元之間，實(shí)現(xiàn)程序和數(shù)據(jù)交換，如程序轉(zhuǎn)移、數(shù)據(jù)文檔轉(zhuǎn)移、監(jiān)視和診斷。通信接口或通信處理器按標(biāo)準(zhǔn)的硬件接口或?qū)Ｓ械耐ㄐ艆f(xié)議完成程序和數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)移。如西門 子s7-200的profibus現(xiàn)場(chǎng)總線口，其通信速率可以達(dá)到12mbps。 在系統(tǒng)構(gòu)成時(shí)，可由一臺(tái)計(jì)算機(jī)與多臺(tái)plc構(gòu)成“集中管理、分散控制”的分布式控制網(wǎng)絡(luò)，以便完成較大規(guī)模的復(fù)雜控制。通常所說的scada系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)端和遠(yuǎn)程端也可以采用plc作現(xiàn)場(chǎng)機(jī)。 5：人機(jī)界面功能提供操作者以監(jiān)視機(jī)器/過程工作必需的信息。允許操作者和pc系統(tǒng)與其應(yīng)用程序相互作用，以便作決策和調(diào)整。 6：編程、調(diào)試等使用復(fù)雜程度不同的手持

8、、便攜和桌面式編程器、工作站和操作屏，進(jìn)行編程、調(diào)試、監(jiān)視 、試驗(yàn)和記錄，并通過打印機(jī)打印出程序文件。1.4 plc的工作原理和結(jié)構(gòu)1.41 plc的工作原理： 采用循環(huán)掃描方式。在plc處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，從內(nèi)部處理、通信操作、程序輸入、程序執(zhí)行、程序輸出，一直循環(huán)掃描工作。注意：由于plc是掃描工作過程，在程序執(zhí)行階段即使輸入發(fā)生了變化，輸入狀態(tài)映象寄存器的內(nèi)容也不會(huì)變化，要等到下一周期的輸入處理階段才能改變。1.42 結(jié)構(gòu)：plc實(shí)質(zhì)上是一種專用與工業(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)再結(jié)構(gòu)上分為固定式和組合式（模塊式）兩種，固定式plc包括cpu板，i/o板，顯示面板，內(nèi)存塊，電源

9、等，這些元素組合成一個(gè)不可拆卸的整體。模塊式plc包括cpu模塊，i/o模塊，內(nèi)存模塊，電源模塊，底板或機(jī)架。這些模塊可以按照一定的規(guī)則組合配置。接口部件輸出plc的基本結(jié)構(gòu)框圖如下：輸入接口部件件中央處理單元 cpu板 電源部件1.5 plc的硬件介紹及選型1.51 硬件介紹（一）plc的類型 plc按結(jié)構(gòu)分為整體型和模塊型兩類，按應(yīng)用環(huán)境分為現(xiàn)場(chǎng)安裝和控制室安裝兩類；按cpu字長(zhǎng)分為1位、4位、8位、16位、32位、64位等。 （二）輸入輸出模塊的選擇 輸入輸出模塊的選擇應(yīng)考慮與應(yīng)用要求的統(tǒng)一。例如對(duì)輸入模塊，應(yīng)考慮信號(hào)電平、信號(hào)傳輸距離、信號(hào)隔離、信號(hào)供電方式等應(yīng)用要求。對(duì)輸出模塊，應(yīng)考

10、慮選用的輸出模塊類型，通常繼電器輸出模塊具有價(jià)格低、使用電壓范圍廣、壽命短、響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)等特點(diǎn)；可控硅輸出模塊適用于開關(guān)頻繁，電感性低功率因數(shù)負(fù)荷場(chǎng)合，但價(jià)格較貴，過載能力較差。輸出模塊還有直流輸出、交流輸出和模擬量輸出等，與應(yīng)用要求應(yīng)一致。 （三）cpu的構(gòu)成 cpu是plc的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每套plc至少有一個(gè)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(chǎng)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，同時(shí)，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(yǔ)法錯(cuò)誤等。進(jìn)入運(yùn)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

11、應(yīng)的控制信號(hào)，去指揮有關(guān)的控制電路。 cpu主要由運(yùn)算器、控制器、寄存器及實(shí)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(chǔ)程序及數(shù)據(jù)，是plc不可缺少的組成單元。 在使用者看來，不必要詳細(xì)分析cpu的內(nèi)部電路，但對(duì)各部分的工作機(jī)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(hào)控制。運(yùn)算器用于進(jìn)行數(shù)字或邏輯運(yùn)算，在控制器指揮下工作。寄存器參與運(yùn)算，并存儲(chǔ)運(yùn)算的中間結(jié)果，它也是在控制器指揮下工作。 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

12、等，因此限制著控制規(guī)模。 （四）i/o的分配 plc與電氣回路的接口，是通過輸入輸出部分（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(hào)狀態(tài)，輸出點(diǎn)反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)進(jìn)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。 常用的i/o分類如下： 開關(guān)量：按電壓水平分，有220vac、110vac、24vdc，按隔離方式分，有繼電器隔離和晶體管隔離。 模擬量：按信號(hào)類型分，有電流型（4-20ma,0-20ma）、電壓型（0-10v,0-5v,-10-10v）等，按

13、精度分，有12bit,14bit,16bit等。 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。 按i/o點(diǎn)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(jī)架槽數(shù)限制。 （五）電源的選擇 根據(jù)plc輸出端所帶的負(fù)載是直流型還是交流型，是大電流還是小電流，以及plc輸出點(diǎn)動(dòng)作的頻率等，從而確定輸出端采用繼電器輸出，還是晶體管輸出，或品閘管輸出。不同的負(fù)載選用不同的輸出方式，對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行是很重要的。 電源模塊的選擇主要考慮電源輸出額定電流和電源輸入電壓.電源模塊的輸出額定電流必須大于cpu模塊、i/o模塊和其它特殊模

14、塊等消耗電流的總和,同時(shí)還應(yīng)考慮今后i/o模塊的擴(kuò)展等因素;電源輸入電壓一般根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際需要而定。直流輸入電源對(duì)于輸入電壓一般都是寬范圍:如5v為4.5-9v,12v為9-18v,24v為18-36v,48v為36-72v,110v為60-160v。交流輸入電源一般為220vac(176-264v)和三相三線(四線),并帶有pfc功率因數(shù)校正功能。（六）存儲(chǔ)器的選擇 由于計(jì)算機(jī)集成芯片技術(shù)的發(fā)展，存儲(chǔ)器的價(jià)格已下降，因此，為保證應(yīng)用項(xiàng)目的正常投運(yùn)，一般要求plc的存儲(chǔ)器容量，按256個(gè)i/o點(diǎn)至少選8k存儲(chǔ)器選擇。需要復(fù)雜控制功能時(shí)，應(yīng)選擇容量更大，檔次更高的存儲(chǔ)器。 經(jīng)濟(jì)性的考慮 ，選擇p

15、lc時(shí)，應(yīng)考慮性能價(jià)格比。考慮經(jīng)濟(jì)性時(shí)，應(yīng)同時(shí)考慮應(yīng)用的可擴(kuò)展性、可操作性、投入產(chǎn)出比等因素，進(jìn)行比較和兼顧，最終選出較滿意的產(chǎn)品。 輸入輸出點(diǎn)數(shù)對(duì)價(jià)格有直接影響。每增加一塊輸入輸出卡件就需增加一定的費(fèi)用。當(dāng)點(diǎn)數(shù)增加到某一數(shù)值后，相應(yīng)的存儲(chǔ)器容量、機(jī)架、母板等也要相應(yīng)增加，因此，點(diǎn)數(shù)的增加對(duì)cpu選用、存儲(chǔ)器容量、控制功能范圍等選擇都有影響。在估算和選用時(shí)應(yīng)充分考慮，使整個(gè)控制系統(tǒng)有較合理的性能價(jià)格比。 （七）plc 接地良好的接地是plc安全可靠運(yùn)行的重要條件。為了抑制干擾，plc一般最好單獨(dú)接地，與其它設(shè)備分別使用各自的接地裝置，plc的接地線應(yīng)盡量短，使接地點(diǎn)盡量靠近plc。同時(shí)，接地電

16、阻要小于100，接地線的截面應(yīng)大于mm。另外，plc的cpu單元必須接地，若使用了i/o擴(kuò)展單元等，則cpu單元應(yīng)與它們具有共同的接地體，而且從任一單元的保護(hù)接地端到地的電阻都不能大于100。（八）底板或機(jī)架 大多數(shù)模塊式plc使用底板或機(jī)架，其作用是：電氣上，實(shí)現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系，使cpu能訪問底板上的所有模塊，機(jī)械上，實(shí)現(xiàn)各模塊間的連接，使各模塊構(gòu)成一個(gè)整體。 1.52 plc系統(tǒng)的其它設(shè)備 編程設(shè)備：編程器是plc開發(fā)應(yīng)用、監(jiān)測(cè)運(yùn)行、檢查維護(hù)不可缺少的器件，用于編程、對(duì)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(chǎng)控制運(yùn)行。小編程器plc一般有手持型編程器，目

17、前一般由計(jì)算機(jī)（運(yùn)行編程軟件）充當(dāng)編程器。也就是我們系統(tǒng)的上位機(jī)。 人機(jī)界面：最簡(jiǎn)單的人機(jī)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(jì)算機(jī)（運(yùn)行組態(tài)軟件）充當(dāng)人機(jī)界面非常普及。 1.53 plc的通信聯(lián)網(wǎng) 依靠先進(jìn)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)。因此網(wǎng)絡(luò)在自動(dòng)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(diǎn)說法。 plc具有通信聯(lián)網(wǎng)的功能，它使plc與plc 之間、plc與上位計(jì)算機(jī)以及其他智能設(shè)備之間能夠交換信息，形成一個(gè)統(tǒng)一的整體，實(shí)現(xiàn)分散集中控制。多數(shù)plc具有rs-232接口，還有一些內(nèi)置有支持各自通信協(xié)議

18、的接口。plc的通信現(xiàn)在主要采用通過多點(diǎn)接口（mpi）的數(shù)據(jù)通訊、profibus 或工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)。1.6 s7-200系列plc的基本指令1.61 邏輯取及輸出線圈指令（ld、ldi、out）（一）指令用法ld：取指令，用于常開觸點(diǎn)與母線連接。ldi：取反指令，用于常閉觸點(diǎn)與母線連接。out：線圈驅(qū)動(dòng)指令，用于將邏輯運(yùn)算的結(jié)果驅(qū)動(dòng)一個(gè)指定線圈。（二）指令用法說明（1）ld、ldi指令用于將觸點(diǎn)接到母線上，操作目標(biāo)元件為x、y、m、t、c、s。ld、ldi指令還可與and、orb指令配合，用于分支回路的起點(diǎn)。（2）out指令的目標(biāo)元件為y、m、t、c、s和功能指令線圈。（3）out指令可

19、以連續(xù)使用若干次，相當(dāng)于線圈并聯(lián)。1.62 單個(gè)觸點(diǎn)串聯(lián)指令（and、ani）1.指令用法and：與指令。用于單個(gè)觸點(diǎn)的串聯(lián)，完成邏輯“與”運(yùn)算，助記符號(hào)為and*，*為觸點(diǎn)地址。ani：與反指令。用于常閉觸點(diǎn)的串聯(lián)，完成邏輯“與非”運(yùn)算，助記符號(hào)為ani*，*為觸點(diǎn)地址。2.指令用法說明（1）and、ani指令均用于單個(gè)觸點(diǎn)的串聯(lián)，串聯(lián)觸點(diǎn)數(shù)目沒有限制。該指令可以重復(fù)多次使用。指令的目標(biāo)元件為x、y、m、t、c、s。（2）out指令后，通過觸點(diǎn)對(duì)其他線圈使用out指令稱為縱接輸出。（3）串聯(lián)觸點(diǎn)的數(shù)目和縱接的次數(shù)雖然沒有限制，但由于圖形編程器和打印機(jī)功能有限制，因此盡量做到一行不超過10個(gè)觸

20、點(diǎn)和1個(gè)線圈，連續(xù)輸出總共不超過24行。（4）串聯(lián)和并聯(lián)指令是用來描述單個(gè)觸點(diǎn)與其他觸點(diǎn)或觸點(diǎn)組成的電路連接關(guān)系的。指令名稱指令符功能操作數(shù)取ld bit讀入邏輯行或電路塊的第一個(gè)常開接點(diǎn)bit：i，q，m，sm，t，c，v，s取反ldn bit讀入邏輯行或電路塊的第一個(gè)常閉接點(diǎn)與a bit串聯(lián)一個(gè)常開接點(diǎn)與非an bit串聯(lián)一個(gè)常閉接點(diǎn)或o bit并聯(lián)一個(gè)常開接點(diǎn)或非on bit并聯(lián)一個(gè)常閉接點(diǎn)電路塊與ald串聯(lián)一個(gè)電路塊無電路塊或old并聯(lián)一個(gè)電路塊輸出= bit輸出邏輯行的運(yùn)算結(jié)果bit：q，m，sm，t，c，v，s置位s bit，n置繼電器狀態(tài)為接通bit：q，m，sm，v，s復(fù)位r

21、bit，n使繼電器復(fù)位為斷開表 s7-200系列的基本邏輯指令1.63 s7-200系列plc的定時(shí)器指令 類型、編號(hào)及分辨率1.ton接通延時(shí) 2.tonr有記憶接通延時(shí) 3.tof斷開延時(shí)3種分辨率（時(shí)基）：1ms、10ms、100ms分別對(duì)應(yīng)不同的定時(shí)器號(hào) 定時(shí)器6個(gè)要素： 指令格式（時(shí)基、編號(hào)等） 預(yù)置值pt 使能in 復(fù)位3種定時(shí)器不同 當(dāng)前值txxx 定時(shí)器狀態(tài)（位）可由觸點(diǎn)顯示 定時(shí)值=時(shí)基預(yù)置值pt。由于定時(shí)器的計(jì)時(shí)間隔與程序的掃描周期并不同步，定時(shí)器可能在其時(shí)基（1ms、10ms、100ms）內(nèi)任何時(shí)間啟動(dòng)，所以，未避免計(jì)時(shí)時(shí)間丟失，一般要求設(shè)置pt預(yù)置值必須大于最小需要的時(shí)

22、間間隔。例如：使用10ms時(shí)基定時(shí)器實(shí)現(xiàn)140ms延時(shí)（時(shí)間間隔），則pt應(yīng)設(shè)置為15（10ms15=150ms）梯形圖lad語(yǔ)句表功能操作碼操作數(shù)in tonpttxxxtontxxx pt使能1計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)到設(shè)定值時(shí)（一直計(jì)數(shù)到32767），定時(shí)器位1。使能0復(fù)位（定時(shí)器位0）。一般用于單一時(shí)間間隔的定時(shí)in tofpttxxxtoftxxx pt使能1，定時(shí)器位1，計(jì)數(shù)器復(fù)位（清零）。使能由1到0負(fù)跳變，計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)，到設(shè)定值時(shí)（停止計(jì)數(shù)），定時(shí)器位0。in tonrpttxxxtonrtxxx pt使能1，計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)到設(shè)定值時(shí)，計(jì)數(shù)器位1。使能斷開，計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)器位仍

23、為1，使能位再為1時(shí)，計(jì)數(shù)器在原來的計(jì)數(shù)基礎(chǔ)上計(jì)數(shù)。 s7-200系列的定時(shí)器指令以上三種計(jì)數(shù)器可以通過復(fù)位指令復(fù)位。1.7 s7-200系列編程軟（step7-micro/win）編程軟件1.71 step7-mirco/win窗口組件主界面一般可以分為以下幾個(gè)部分：菜單條、工具條、瀏覽條、指令樹、用戶窗籍口、輸出窗口和狀態(tài)條。除菜單條外，用戶可以根據(jù)需要通過檢視菜單和窗口菜單決定其它窗口的取舍和樣式的設(shè)置。step7-micro/win32的主界面如圖1.71所示。圖1.71 step7-micro/win32的主界面1. 主菜單主菜單包括：文件、編輯、檢視、plc、調(diào)試、工具、窗口、幫助

24、8個(gè)主菜單項(xiàng)。1.72 編程準(zhǔn)備（一）. 指令集和編輯器的選擇寫程序之前，用戶必須選擇指令集和編輯器。在s7-200系列plc支持的指令集有simatic和iec1131-3兩種。simatic是專為s7-200plc設(shè)計(jì)的，專用性強(qiáng)，采用simatic指令編寫的程序執(zhí)行時(shí)間短，可以使用lad、stl、fbd三種編輯器。iec1131-3指令集是按國(guó)際電工委員會(huì)（iec）plc編程標(biāo)準(zhǔn)提供的指令系統(tǒng)，作為不同plc廠商的指令標(biāo)準(zhǔn)，集中指令較少。有些simatic所包含的指令，在iec 1131-3中不是標(biāo)準(zhǔn)指令。iec1131-3標(biāo)準(zhǔn)指令集適用于不同廠家plc，可以使用lad和fbd兩種編輯器

25、。本教材主要用simatic編程模式。1單命令“工具”“選項(xiàng)” “一般”標(biāo)簽“編程模式” 選simatic。程序編輯器有l(wèi)ad、stl、fbd三種。本論文主要用lad和stl。2擇編輯器的方法如下：用菜單命令“檢視” lad或stl。或者菜單命令“工具”“選項(xiàng)” “一般”標(biāo)簽“默認(rèn)編輯器”。（二）根據(jù)plc類型進(jìn)行參數(shù)檢查在plc和運(yùn)行step7-micro/win的pc連線后，在建立通信或編輯通信設(shè)置以前，應(yīng)根據(jù)plc的類型進(jìn)行范圍檢查。必須保證step7-micro/win中plc類型選擇與實(shí)際plc類型相符。方法如下：1菜單命令“plc”“類型” “讀取plc”。2在指令樹“項(xiàng)目”名稱“

26、類型” “讀取plc”1.73 step7-mirco/win主要編程功能與程序的上載下載（一）下載如果已經(jīng)成功地在運(yùn)行step 7-micro/win32的個(gè)人計(jì)算機(jī)和plc之間建立了通訊，就可以將編譯好的程序下載至該plc。如果plc中已經(jīng)有內(nèi)容將被覆蓋。下載步驟如下：（1）下載之前， plc必須位于“停止”的工作方式。檢查plc上的工作方式指示燈，如果plc沒有在“停止”，單擊工具條中的“停止”按鈕，將plc至于停止方式。（2）單擊工具條中的“下載”按鈕，或用菜單命令“文件”“下載”。出現(xiàn)“下載”對(duì)話框。（3）根據(jù)默認(rèn)值，在初次發(fā)出下載命令時(shí)，“程序代碼塊”、“數(shù)據(jù)塊”和“cpu配置”（

27、系統(tǒng)塊）復(fù)選框都被選中。如果不需要下載某個(gè)塊，可以清除該復(fù)選框。（4）單擊“確定”，開始下載程序。如果下載成功，將出現(xiàn)一個(gè)確認(rèn)框會(huì)顯示以下信息：下載成功。（5）如果step 7-micro/win 32中的cpu類型與實(shí)際的plc不匹配，會(huì)顯示以下警告信息：“為項(xiàng)目所選的plc類型與遠(yuǎn)程plc類型不匹配。繼續(xù)下載嗎？”（6）此時(shí)應(yīng)糾正plc類型選項(xiàng)，選擇“否”，終止下載程序。（7）用菜單命令“plc” “類型”，調(diào)出“plc類型”對(duì)話框。單擊“讀取plc”按鈕，由step 7-micro/win32自動(dòng)讀取正確的數(shù)值。單擊“確定”，確認(rèn)plc類型。（8）單擊工具條中的“下載”按鈕，重新開始下載

28、程序，或用菜單命令“文件”“下載”。下載成功后，單擊工具條中的“運(yùn)行”按鈕，或“plc” “運(yùn)行”，plc進(jìn)入run（運(yùn)行）工作方式。（二） 上載用下面的方法從plc將項(xiàng)目元件上載到step 7-micro/win 32程序編輯器：n 單擊“上載”按鈕。n 選擇菜單命令“文件”“上載”。n 按快捷鍵組合ctrl+u。執(zhí)行的步驟與下載基本相同，選擇需的上載的塊（程序塊、數(shù)據(jù)塊或系統(tǒng)塊），單擊“上載”按鈕，上載的程序?qū)膒lc復(fù)制到當(dāng)前打開的項(xiàng)目中，隨后即可保存上載的程序。1.74 程序的調(diào)試與監(jiān)控在運(yùn)行step 7-micro/win 32編程設(shè)備和plc之間建立通信并向plc下載程序后，便可運(yùn)

29、行程序，收集狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控和調(diào)試程序。（一）選擇工作方式plc有運(yùn)行和停止兩種工作方式。在不同的工作方式下，plc進(jìn)行調(diào)試的操作方法不同。 單擊工具欄中的“運(yùn)行”按鈕或“停止”按鈕可以進(jìn)入相應(yīng)的工作方式.（1） 選擇stop工作方式在stop（停止）工作方式中，可以創(chuàng)建和編輯程序，plc處于半空閑狀態(tài)：停止用戶程序執(zhí)行；執(zhí)行輸入更新；用戶中斷條件被禁用。plc操作系統(tǒng)繼續(xù)監(jiān)控plc，將狀態(tài)數(shù)據(jù)傳遞給step 7-micro/win 32，并執(zhí)行所有的“強(qiáng)制”或“取消強(qiáng)制”命令。當(dāng)plc位于stop（停止）工作方式可以進(jìn)行下列操作：1 使用圖狀態(tài)或程序狀態(tài)檢視操作數(shù)的當(dāng)前值。（因?yàn)槌绦蛭磮?zhí)行，這一

30、步驟等同于執(zhí)行“單次讀取”）2 可以使用圖狀態(tài)或程序狀態(tài)強(qiáng)制數(shù)值。使用圖狀態(tài)寫入數(shù)值。3 寫入或強(qiáng)制輸出。4 執(zhí)行有限次掃描，并通過狀態(tài)圖或程序狀態(tài)觀察結(jié)果。（二） 選擇運(yùn)行工作方式當(dāng)plc位于run（運(yùn)行）工作方式時(shí)，不能使用“首次掃描”或“多次掃描”功能?？梢栽跔顟B(tài)圖表中寫入和強(qiáng)制數(shù)值，或使用lad或fbd程序編輯器強(qiáng)制數(shù)值，方法與在stop（停止）工作方式中強(qiáng)制數(shù)值相同。還可以執(zhí)行下列操作（不能在stop工作方式使用）：1 使用圖狀態(tài)收集plc數(shù)據(jù)值的連續(xù)更新。如果希望使用單次更新，圖狀態(tài)必須關(guān)閉，才能使用“單次讀取”命令。2 使用程序狀態(tài)收集plc數(shù)據(jù)值的連續(xù)更新。3 使用run工作方

31、式中的“程序編輯”編輯程序，并將改動(dòng)下載至plc。 1.8 順序功能圖(sfc)順序功能圖(sfc)又叫做狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖或功能表圖，它是描述控制系統(tǒng)的控制過程、功能和特性的一種圖形，也是設(shè)計(jì)可編程序控制器的順序控制程序的有力工具。這是一種位于其他編程語(yǔ)言之上的圖形語(yǔ)言，用來編制順序控制程序。sfc提供了一種組織程序的圖形方法，在sfc中可以用別的語(yǔ)言嵌套編程。步、轉(zhuǎn)換和動(dòng)作(action)是sfc中的3種主要元件。步是一種邏輯塊，即對(duì)應(yīng)于特定的控制任務(wù)的編程邏輯，動(dòng)作是控制任務(wù)的獨(dú)立部分，轉(zhuǎn)換是從一個(gè)任務(wù)到另一個(gè)任務(wù)的原因。 對(duì)于目前大多數(shù)可編程序控制器來說，sfc還僅僅作為組織編程的工具使用，尚

32、需用其他編程語(yǔ)言(如梯形圖)將它轉(zhuǎn)換為可編程序控制器可執(zhí)行的程序。因此，通常只是將sfc作為可編程序控制器的輔助編程工具，而不是一種獨(dú)立的編程語(yǔ)言。第2章： 交通燈控制要求 2.1路況示意圖（模擬圖）21交通燈示意圖 北 西 東 南2.2工作要求和過程主要工序要求如下：信號(hào)燈受啟動(dòng)開關(guān)控制。當(dāng)啟動(dòng)開關(guān)接同時(shí)，信號(hào)燈系統(tǒng)開始工作，先南、北紅燈亮，在東、西綠燈亮。當(dāng)啟動(dòng)開關(guān)斷開時(shí)，所有信號(hào)燈都熄滅。（1）南、北綠燈和東、西綠燈不能同時(shí)亮，如果同時(shí)亮則應(yīng)關(guān)閉信號(hào)燈系統(tǒng)，并立刻報(bào)警。（2）南、北紅燈亮維持25s，在南、北紅燈亮的同時(shí)東.西燈也亮，并維持20s，到20s時(shí)，東、西綠燈閃亮，閃亮3s 后熄

33、滅。在動(dòng)系綠燈熄滅時(shí)，東.西黃燈亮，并維持2s。到2s時(shí)，東、西黃燈熄滅，東、西紅燈亮。同時(shí)，南、北紅燈熄滅，綠燈亮。（3）東、西紅燈亮維持30s，南、北綠燈亮維持25s，然后閃亮3s后熄滅，同時(shí)南、北黃燈亮，維持2s后熄滅，這時(shí)南、北紅燈亮，東、西綠燈亮。（4）上述動(dòng)作循環(huán)進(jìn)行。注意：要求南北綠燈和東西綠燈不能同時(shí)亮，否則關(guān)閉系統(tǒng)，并立刻報(bào)警。2.3根據(jù)交通燈示意圖模擬控制實(shí)驗(yàn)在plc交通燈模擬模塊中，東西南北都有3個(gè)控制信號(hào)燈，他們分別是： 1， 禁止通行燈 （亮?xí)r為紅色） 2， 允許通行 （亮?xí)r為綠色） 3， 準(zhǔn)備禁止通行 （亮?xí)r為黃色）所以結(jié)合交通燈實(shí)際情況可以設(shè)計(jì)交通燈模擬控制實(shí)驗(yàn)：

34、當(dāng)交通系統(tǒng)起動(dòng)開關(guān)接通時(shí)按照工作要求南北向和東西向均設(shè)有紅燈25秒，綠燈20秒，綠燈閃亮3秒和黃燈2秒。當(dāng)東西方向的紅燈點(diǎn)亮?xí)r，南北方向應(yīng)該依次點(diǎn)亮綠燈，綠燈閃亮，然后黃燈點(diǎn)亮。反之，當(dāng)南北方向的紅燈點(diǎn)亮?xí)r，東西方向應(yīng)該依次點(diǎn)亮綠燈，綠燈閃亮，然后黃燈點(diǎn)亮。當(dāng)起動(dòng)開關(guān)斷開時(shí)，所有信號(hào)燈都熄滅。第3章 交通燈控制的設(shè)計(jì)3.1 順序功能圖根據(jù)第二章交通燈的控制要求可以畫出順序功能圖設(shè)啟動(dòng)按鈕用i0.0表示, 6個(gè)工作狀態(tài)分別用順序控制繼電器位s0.0,s0.1,s0.2,s0.3,s0.4.s0.5表示,分別用t0.t1,t2,t3,t4,t5表示定時(shí)器.當(dāng)i0.0啟動(dòng)按鈕得電時(shí),將激活s0.0,

35、進(jìn)入第一步狀態(tài),在該狀態(tài)南北紅燈亮,東西綠燈亮,同時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器t1, t1定時(shí)時(shí)間到時(shí),轉(zhuǎn)換條件滿足,結(jié)束s0.0激活s0.1進(jìn)入下一個(gè)工作狀態(tài), 在該狀態(tài)南北紅燈亮,東西綠燈閃.同時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器t2, t2定時(shí)時(shí)間到時(shí),轉(zhuǎn)換條件滿足,結(jié)束s0.1激活s0.2進(jìn)入下一個(gè)工作狀態(tài), 在該狀態(tài)南北紅燈亮,東西黃燈亮,依次激活s0.3,s0.4.s0.5,當(dāng)定時(shí)器t6時(shí)間到時(shí)再次激活s0.0,不斷循環(huán)執(zhí)行.順序功能圖如圖3.1所示3.2 i/o分配及接線圖硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了解各個(gè)對(duì)象的控制要求,分析對(duì)象的控制要求,確定輸入/輸出(i/o)接口的數(shù)量,確定所控制參數(shù)的精度及類型.如對(duì)開關(guān)量,模擬量的控制,用

36、戶存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量等.選擇合適的plc機(jī)型及外設(shè),完成plc的硬件結(jié)構(gòu)配置. 根據(jù)上述選型及工作要求,繪制plc控制交通燈的電路接線圖,編制i/o接口功能表,根據(jù)信號(hào)控制要求,i/o分配及其接線分別如圖3.2（1），（2）所示所謂輸入/輸出接口電路是plc與被控對(duì)象間傳遞輸入輸出信號(hào)的接口部件，各輸入輸出點(diǎn)的通斷態(tài)用發(fā)光二極管（led）顯示，外部接線一般接在plc的接線端子上。 南北紅燈亮東西綠燈閃南北紅燈亮東西綠燈亮南北紅燈亮東西黃燈亮東西紅燈亮南北綠燈亮東西紅燈亮南北綠燈閃東西紅燈亮南北黃燈亮原始狀態(tài)s0.0s0.1s0.5s0.2s0.3s0.4南北綠燈亮東西綠燈亮報(bào)警并使i0.0失電i

37、0.0t0t1t2t3t4t5圖3.1 交通燈順序功能圖下面先跟據(jù)輸入/輸出接口的數(shù)量編制出輸入輸出分配表：i/o分配表輸入輸出機(jī)內(nèi)器件報(bào)警燈 q0.0t37 南北紅燈 25s南北紅燈q0.1t38 東西紅燈 25s啟動(dòng)開關(guān)i0.0南北綠燈q0.2t39 東西綠燈 20s南北黃燈q0.3t40 東西綠燈閃 3s停止開關(guān)i0.1東西紅燈q0.4t41 東西黃燈 2s東西綠燈q0.5t42 南北綠燈 20s東西黃燈q0.6t43 南北綠燈閃 3st44 南北黃燈 2s圖3.2（1）根據(jù)輸入輸出分配表畫出接線圖，如下：i0.0 q0.0 q0.1 q0.2i0.1 1l q0.31m q0.4 q0

38、.52l gnd+24v l1 nsb1sb2220v3.2 交通燈plc外部i/o分配及接線圖3.3 編制程序根據(jù)上述i/o分配表編制出程序如下：t37t38i0.0q0.0in tonpt 100ms250sst38t37in tonpt 100ms250st39t37i0.0q0.0in tonpt 100ms200sssst40t39in tonpt 100ms30t41t40in tonpt 100ms20t42t37in tonpt 100ms200t43t423020t44t43in tonpt 100msin tonpt 100msq0.1i0.0q0.0t37 q0.4t37 q0.2t39q0.1 t40t40 =i1t40t40=i20t41q0.3t40t42q0.5t42q0.4 t43t43=i1t43t43=i20q0.6t44t43 q0.0q0.5q0.2 指令表如下ldi0.0tont38, 250anq0.0ld