可編程控制器 舞臺彩燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、 舞臺彩燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 目錄一、設(shè)計(jì)方案論證1二、應(yīng)用軟件硬件概述2a.可編程控制器概述21可編程控制器的定義22plc的特點(diǎn)23plc的應(yīng)用領(lǐng)域44控制要求及硬件電路i/o分配5b.組態(tài)王概述6三、總體設(shè)計(jì)方案71舞臺彩燈的結(jié)構(gòu)及其工作原理71.1舞臺彩燈結(jié)構(gòu)71.2舞臺彩燈的工作原理72舞臺彩燈整體設(shè)計(jì)方案82.1控制方式選擇82.2整體設(shè)計(jì)方案83.硬件設(shè)計(jì)93.1plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)93.2彩燈控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能93.3硬件的選擇104.硬件接線11四、.軟件部分的設(shè)計(jì)121 編程軟件介紹122 plc程序設(shè)計(jì)123 組態(tài)軟件仿真設(shè)計(jì)16五、程序的調(diào)試191調(diào)試192系統(tǒng)實(shí)例運(yùn)行圖20六

2、、實(shí)驗(yàn)體會21參考文獻(xiàn)22附錄23一、 設(shè)計(jì)方案論證本次課程設(shè)計(jì)，要求使舞臺彩燈控制系統(tǒng)操作簡單，安裝便捷，占用空間小，維護(hù)方便和運(yùn)行安全的。因此本次課設(shè)主要選用plc實(shí)現(xiàn)彩燈控制，用組態(tài)王軟件實(shí)現(xiàn)仿真監(jiān)控，和故障報(bào)警。選用plc來實(shí)現(xiàn)彩燈控制優(yōu)點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)成本低，plc由于可以直接的利用已有的配電網(wǎng)絡(luò)作為傳輸線路，所以不用進(jìn)行額外布線，從而大大減少網(wǎng)絡(luò)投資，降低了成本。而且plc體積小，重量輕，能耗低.以超小型plc為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm，僅相當(dāng)于幾個(gè)繼電器的大小，因此可將開關(guān)柜的體積縮小到原來的1/21/10。它的重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。plc體積小很容易安放，所以

3、非常適合舞臺彩燈控制這種布局緊湊且控制時(shí)間長的控制場合。plc還擁有完善的監(jiān)視與診斷功能且控制功能強(qiáng)（與工控機(jī)對照分析），非常復(fù)符合舞臺彩燈的控制要求。選用組態(tài)王仿真組要是由于組態(tài)王仿真控制直觀方便,，功能齊全 （支持雙機(jī)熱備，雙網(wǎng)熱備，系統(tǒng)可靠性高，能夠?qū)崟r(shí)顯示數(shù)據(jù)，保存歷史數(shù)據(jù)，歷史數(shù)據(jù)查詢，顯示趨勢曲線.，聲光報(bào)警功能，可以添加email報(bào)警、短信報(bào)警等功能。，支持各個(gè)主要廠家的plc，支持多種通訊方式，選擇靈活，多級用戶管理，具有多種事件記錄功能，比如登陸記錄、操作記錄等，打印報(bào)表功能.。）非常符合系統(tǒng)要求可以仿真監(jiān)視，可以仿真控制的要求。二、 應(yīng)用軟件硬件概述a. 可編程控制器概述1

4、 可編程控制器的定義可編程控制器簡稱pc（英文全稱：programmable controller），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（英文全稱：programmable logic controller）和可編程序控制器pc幾個(gè)不同時(shí)期。為與個(gè)人計(jì)算機(jī)（pc）相區(qū)別，現(xiàn)在仍然沿用可編程邏輯控制器這個(gè)老名字。1987年國際電工委員會（international electrical committee）頒布的plc標(biāo)準(zhǔn)草案中對plc做了如下定義：“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器，用

5、來在其內(nèi)部存儲執(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，控制各種類型的機(jī)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(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。”2 plc的特點(diǎn)2.1可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)中使用了大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器。由于觸點(diǎn)接觸不良，容易出現(xiàn)故障。plc用軟件代替大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關(guān)的少量硬件，接線可減少到繼電器控制系統(tǒng)的1/101/100，因觸點(diǎn)接觸不良造成的故障大為減少。高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。plc由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，

6、采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產(chǎn)的f系列plc平均無故障時(shí)間高達(dá)30萬小時(shí)。一些使用冗余cpu的plc的平均無故障工作時(shí)間則更長。從plc的機(jī)外電路來說，使用plc構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，plc帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除plc以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。這樣，整個(gè)系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。2.2硬件配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)plc發(fā)

7、展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品，并且已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，用戶能靈活方便地進(jìn)行系統(tǒng)配置，組成不同功能、不同規(guī)模的系統(tǒng)。plc的安裝接線也很方便，一般用接線端子連接外部接線。plc有較強(qiáng)的帶負(fù)載能力，可直接驅(qū)動一般的電磁閥和交流接觸器，可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代plc大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來plc的功能單元大量涌現(xiàn)，使plc滲透到了位置控制、溫度控制、cnc等各種工業(yè)控制中。加上plc通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用plc組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。2.3

8、易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎plc作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用plc的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開了方便之門。2.4系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量小，維護(hù)方便，容易改造plc的梯形圖程序一般采用順序控制設(shè)計(jì)法。這種編程方法很有規(guī)律，很容易掌握。對于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，梯形圖的設(shè)計(jì)時(shí)間比設(shè)計(jì)繼電器系統(tǒng)電路圖的時(shí)間要少得多。plc用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線

9、，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。2.5體積小，重量輕，能耗低以超小型plc為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm，僅相當(dāng)于幾個(gè)繼電器的大小，因此可將開關(guān)柜的體積縮小到原來的1/21/10。它的重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。3 plc的應(yīng)用領(lǐng)域目前，plc在國內(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、輕紡、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如下幾類。3.1開關(guān)量的邏輯控制這

10、是plc最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動化流水線。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。3.2模擬量控制在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實(shí)現(xiàn)模擬量（analog）和數(shù)字量（digital）之間的a/d轉(zhuǎn)換及d/a轉(zhuǎn)換。plc廠家都生產(chǎn)配套的a/d和d/a轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。3.3運(yùn)動控制plc可以用于圓周運(yùn)動或直線運(yùn)動的控制。從控制機(jī)構(gòu)配置來說，早期直接用于開關(guān)量i/o模

11、塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運(yùn)動控制模塊。如可驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要plc廠家的產(chǎn)品幾乎都有運(yùn)動控制功能，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場合。3.4過程控制過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，plc能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。pid調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。大中型plc都有pid模塊，目前許多小型plc也具有此功能模塊。pid處理一般是運(yùn)行專用的pid子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應(yīng)用。3.5數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代plc具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（含矩陣

12、運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲在存儲器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票?。?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。3.6通信及聯(lián)網(wǎng)plc通信含plc間的通信及plc與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展，工廠自動化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各plc廠商都十分重視plc的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近的plc都具有通信接口，通信非常方便。4 控制要求及硬件電路i/

13、o分配可編程控制器（plc）是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體集成技術(shù)、自動控制技術(shù)、數(shù)字技術(shù)和通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展起來的一種通用工業(yè)自動控制裝置。它面向控制過程、面向用戶、適應(yīng)工業(yè)環(huán)境、操作方便、可靠性高，成為現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱之一。plc控制技術(shù)代表著當(dāng)前程序控制的先進(jìn)水平，plc裝置已成為自動化系統(tǒng)的基本裝置。由于它是專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，具有面向工業(yè)控制的鮮明特點(diǎn)：1、可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)；2、通用性強(qiáng)、靈活性好、功能齊全；3、編程簡單、使用方便；4、模塊化結(jié)構(gòu)；5、安裝簡便，調(diào)試方便；6、可以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信。按plc的控制規(guī)模分類，plc可分為小型機(jī)，中型機(jī)，大型機(jī)

14、。通常小型機(jī)的控制點(diǎn)數(shù)小于256點(diǎn)，用戶程序存儲器的容量小于8k字。小型機(jī)常用于單機(jī)控制和小型控制場合，在通信網(wǎng)絡(luò)中常作從站。例如，西門子公司的s7-200plc就屬于小型機(jī)。小型機(jī)中，控制點(diǎn)數(shù)小于64點(diǎn)的為超小型機(jī)或微型plc。中型機(jī)的控制點(diǎn)數(shù)一般在256點(diǎn)2048點(diǎn)范圍內(nèi)，用戶程序存儲器的容量小于50k字。中型機(jī)控制點(diǎn)數(shù)較多，控制功能強(qiáng)，常用于中型控制場合，在通信網(wǎng)絡(luò)中可作主站也可作從站。例如，西門子公司的s7-300plc就屬于中型機(jī)。大型機(jī)的控制點(diǎn)數(shù)都在2048點(diǎn)以上，用戶程序存儲器的容量達(dá)50k字以上。大型機(jī)控制點(diǎn)數(shù)多，功能很強(qiáng)，運(yùn)算速度很快，常用于大型控制場合，在通信網(wǎng)絡(luò)中常作主站

15、。例如，西門子的s7-400plc就屬于大型機(jī)。而按結(jié)構(gòu)形式可分為整體式、模塊式和疊裝式三類。plc設(shè)計(jì)系統(tǒng)的原則應(yīng)能滿足控制對象的工藝要求，保證能按照工藝流程準(zhǔn)確，可靠地工作。系統(tǒng)構(gòu)成應(yīng)力求簡單，實(shí)用，系統(tǒng)易操作，調(diào)整，檢修方便。設(shè)計(jì)合理，經(jīng)濟(jì)，能發(fā)揮plc控制的特點(diǎn)。plc編程的基本規(guī)則有：輸入/輸出繼電器、內(nèi)部輔助繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等器件的觸點(diǎn)可以重復(fù)使用，無需復(fù)雜的程序結(jié)構(gòu)來減少觸點(diǎn)的使用次數(shù)。梯形圖每一行都是從左母線開始的，線圈終止于右母線。觸點(diǎn)不能放在線圈的右邊。除步進(jìn)程序外，任何線圈、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、高級指令等不能直接與左母線相連。如果需要任何時(shí)候都要被執(zhí)行的程序段，可以通過

16、特殊的內(nèi)部常閉繼電器或一個(gè)沒有使用的內(nèi)部繼電器的常閉觸點(diǎn)來連接。在程序中，不允許編號相同的線圈出現(xiàn)兩次，不允許出現(xiàn)橋式電路。程序的編寫順序應(yīng)按自上而下、從左至右的方式編寫，為了減少程序的步數(shù)，程序應(yīng)為左大右小，上大下小。b. 組態(tài)王概述組態(tài)王軟件是北京亞控科技發(fā)展有限公司研發(fā)的一種通用的工業(yè)監(jiān)控軟件，它融過程控制設(shè)計(jì)、現(xiàn)場操作以及工廠資源管理于一體，將一個(gè)企業(yè)內(nèi)部的各種生產(chǎn)系統(tǒng)和應(yīng)用以及信息交流匯集在一起，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化管理。它基于microsoft windows xp/nt/2000操作系統(tǒng)，用戶可以在企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的所有層次的各個(gè)位置上都可以及時(shí)獲得系統(tǒng)的實(shí)時(shí)信息。采用組態(tài)王軟件開發(fā)工業(yè)監(jiān)控過程，

17、可以極大地增強(qiáng)用戶生產(chǎn)控制能力、提高工廠的生產(chǎn)力和效率、提高產(chǎn)品的質(zhì)量、減少成本及原材料的消耗。它適用于從單一設(shè)備的生產(chǎn)運(yùn)營管理和故障診斷，到網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分布式大型集中監(jiān)控管理系統(tǒng)的開發(fā)。組態(tài)王軟件結(jié)構(gòu)由工程管理器、工程瀏覽器及運(yùn)行系統(tǒng)三部分構(gòu)成。它作為一個(gè)開放型的通用工業(yè)監(jiān)控軟件，支持與國內(nèi)外常見的plc、智能模塊、智能儀表、變頻器、數(shù)據(jù)采集板卡等（如：西門子plc、莫迪康plc、歐姆龍plc、三菱plc、研華模塊等等）通過常規(guī)通訊接口（如串口方式、usb接口方式、以太網(wǎng)、總線、gprs等）進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。組態(tài)王軟件與io設(shè)備進(jìn)行通訊一般是通過調(diào)用*.dll動態(tài)庫來實(shí)現(xiàn)的，不同的設(shè)備、協(xié)議對應(yīng)不同

18、的動態(tài)庫。工程開發(fā)人員無需關(guān)心復(fù)雜的動態(tài)庫代碼及設(shè)備通訊協(xié)議，只須使用組態(tài)王提供的設(shè)備定義向?qū)?，即可定義工程中使用的i/o設(shè)備，并通過變量的定義實(shí)現(xiàn)與i/o設(shè)備的關(guān)聯(lián)，對用戶來說既簡單又方便。組態(tài)王支持通過opc、dde等標(biāo)準(zhǔn)傳輸機(jī)制和其他監(jiān)控軟件（如：intouch、ifix、wincc等）或其他應(yīng)用程序（如：vb、vc等）進(jìn)行本機(jī)或者網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)交互。通常情況下，建立一個(gè)應(yīng)用工程大致可分為以下幾個(gè)步驟：1、創(chuàng)建新工程；2、定義硬件設(shè)備并添加工程變量；3、制作圖形畫面并定義動畫連接；4、編寫命令語言；5、進(jìn)行運(yùn)行系統(tǒng)的配置；6、保存工程并運(yùn)行。三、 總體設(shè)計(jì)方案1舞臺彩燈的結(jié)構(gòu)及其工作原理1

19、.1舞臺彩燈結(jié)構(gòu)舞臺彩燈是一個(gè)應(yīng)用plc控制的多樣彩燈循環(huán)系統(tǒng)。1彩燈實(shí)際控制系統(tǒng)主要功能是通過西門子s7-200系列plc來控制彩燈的亮滅及循環(huán)。彩燈實(shí)際控制系統(tǒng)主要由西門子s7-200系列plc，多個(gè)彩燈燈泡，導(dǎo)線等組成。2組態(tài)王仿真控制系統(tǒng)組要是通過組態(tài)王6.51實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場仿真控制，把現(xiàn)場的實(shí)際工作狀態(tài)表現(xiàn)監(jiān)控室的計(jì)算機(jī)上，通過計(jì)算機(jī)控制實(shí)際彩燈亮滅循環(huán)，并把彩燈的工作故障狀態(tài)顯示出來，從而實(shí)現(xiàn)上位機(jī)和下位機(jī)的通訊。為及時(shí)的維護(hù)修理提供方便。組態(tài)王仿真控制系統(tǒng)主要由監(jiān)控室計(jì)算機(jī)和組態(tài)王6.51軟件組成。1.2舞臺彩燈的工作原理主要通西門子s7-200系列plc來控制多組彩燈按照控制要求循環(huán)

20、亮滅，通過組態(tài)王的仿真和plc通訊，來實(shí)現(xiàn)監(jiān)控和上位機(jī)控制，通過上位機(jī)和下位機(jī)的通訊把舞臺彩燈的工作情況放映給上位機(jī)，便于工作人員的維護(hù)和故障的排除。2舞臺彩燈整體設(shè)計(jì)方案2.1控制方式選擇舞臺彩燈運(yùn)行是一個(gè)復(fù)雜的過程。為了安全、方便、美觀地運(yùn)行，除了需要良好的彩燈燈泡支持外還必須有一套完善可靠的控制系統(tǒng)。彩燈的控制方式有：（1）、微機(jī)（pc）控制系統(tǒng)（2）、可編程控制器（plc）控制系統(tǒng)（3）、單片機(jī)控制系統(tǒng)等。目前彩燈控制普遍采用以下兩種方式。一種是通過單片機(jī)控制，完成彩燈信號的采集、運(yùn)行狀態(tài)和功能設(shè)定，實(shí)現(xiàn)彩燈的運(yùn)行功能.另一種是用可編程控制器（plc）取單片機(jī)實(shí)現(xiàn)信號的集選控制。從控制

21、方式和性能上來說，這兩種控制方法沒有太多的區(qū)別。國內(nèi)大多的彩燈廠家選用第二種控制方法，其原因在于生產(chǎn)規(guī)模小，可靠性高，成本低廉，程序設(shè)計(jì)方便靈活、使用維護(hù)簡單、等優(yōu)點(diǎn)。所以我在實(shí)驗(yàn)的時(shí)候選擇了plc作為控制方式。2.2整體設(shè)計(jì)方案如圖1圖 1整體方案設(shè)計(jì)圖3.硬件設(shè)計(jì)3.1plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)彩燈plc的控制系統(tǒng)和其他類型的彩燈控制系統(tǒng)一樣主要由信號控制系統(tǒng)組成。圖2為彩燈plc控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)圖，主要硬件包括plc主機(jī)及擴(kuò)展、彩燈系統(tǒng)、操縱盤等。系統(tǒng)控制核心為plc主機(jī)，彩燈系統(tǒng)，控制數(shù)據(jù)通過plc輸入接口送入plc，存儲在存儲器并由plc軟件運(yùn)算處理，然后經(jīng)輸出接口分別向各組彩燈。3.2彩

22、燈控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能1） 系統(tǒng)工作受開關(guān)控制，起動開關(guān) on 則系統(tǒng)工作；起動開關(guān) off 則系統(tǒng)停止工作。2）控制彩燈有規(guī)律的亮滅。3)控制規(guī)律時(shí)序圖如圖2：圖 2控制規(guī)律時(shí)序圖4)能夠?qū)崿F(xiàn)上位機(jī)的監(jiān)控報(bào)警，并且指出故障點(diǎn)便于維修。3.3硬件的選擇首先確定plc所需的cpu224，它由14個(gè)輸入點(diǎn)和10個(gè)輸出點(diǎn)，我選用了8個(gè)輸出點(diǎn)和9個(gè)輸入點(diǎn)由分析得i/o分配表：如表1輸入名稱輸入地址輸出名稱輸出地址總開關(guān)i0.0一組彩燈q0.0故障開關(guān)1i0.1二組彩燈q0.1故障開關(guān)2i0.2三組彩燈q0.2故障開關(guān)3i0.3四組彩燈q0.3故障開關(guān)4i0.4五組彩燈q0.4故障開關(guān)5i0.5六組彩燈q

23、0.5故障開關(guān)6i0.6七組彩燈q0.6故障開關(guān)7i0.7八組彩燈q0.7故障開關(guān)8i1.0表 3i/o分配表由分析得其內(nèi)部繼電器分配表。如表2m0.初始化m1.1一組燈信號1m2.1一組燈信號2m3.1一組燈信號3m1.2二組燈信號1m2.2二組燈信號2m1.3三組燈信號1m2.3三組燈信號2m1.4四組燈信號1m2.4四組燈信號2m1.5五組燈信號1m2.5五組燈信號2m1.6六組燈信號1m2.6六組燈信號2m1.7七組燈信號1m2.7七組燈信號2m1.0八組燈信號1m2.0八組燈信號2表2內(nèi)部繼電器分配表4.硬件接線硬件接線實(shí)例圖硬件接線實(shí)例圖plc外部接線圖圖 4plc外部接線圖四、

24、.軟件部分的設(shè)計(jì)1 編程軟件介紹step7-micro/win 4.0是西門子公司專為simatic s7-200系列可編程序控制器研制開發(fā)的編程軟件，它是基于windows的應(yīng)用軟件，功能強(qiáng)大，既可用于開發(fā)用戶程序，又可實(shí)時(shí)監(jiān)控用戶程序的執(zhí)行狀態(tài)。step7-micro/win32編程軟件的基本功能是協(xié)助用戶完成應(yīng)用軟件的開發(fā)，其主要實(shí)現(xiàn)以下功能：1）在脫機(jī)（離線）方式下創(chuàng)建用戶程序，修改和編輯原有的用戶程序。在脫機(jī)方式時(shí)，計(jì)算機(jī)與plc斷開連接，此時(shí)能完成大部分的基本功能，如編程、編譯、調(diào)試和系統(tǒng)組態(tài)等，但所有的程序和參數(shù)都只能存放在計(jì)算機(jī)的磁盤上。2）在聯(lián)機(jī)（在線）方式下可以對與計(jì)算機(jī)建

25、立通信關(guān)系的plc直接進(jìn)行各種操作，如上載、下載用戶程序和組態(tài)數(shù)據(jù)等。3）在編輯程序的過程中進(jìn)行語法檢查，可以避免一些語法錯誤和數(shù)據(jù)類型方面的錯誤。經(jīng)語法檢查后，梯形圖中錯誤處的下方自動加紅色波浪線，語句表的錯誤行前自動畫上紅色叉，且在錯誤處加上紅色波浪線。4）對用戶程序進(jìn)行文檔管理，加密處理等。5）設(shè)置plc的工作方式、參數(shù)和運(yùn)行監(jiān)控等2 plc程序設(shè)計(jì)由于本實(shí)驗(yàn)選擇的是西門子公司的s7-200的plc，所以其編程軟件也是相對應(yīng)的。其編程語言分為三種，分別是梯形圖、指令表和sfc圖。因?yàn)樘菪螆D比較直觀，容易掌握，所以一般都選擇它作為與儀器交流的手段。綜合上面所有的準(zhǔn)備工作，整個(gè)程序的編寫已變

26、成了如信手拈來般容易，只需將所分配的輸入輸出口，按所需的邏輯一步一步完善，其部分的plc程序圖如圖所示（圖5-圖9）圖5內(nèi)部繼電器控制1-3組燈亮滅程序圖6內(nèi)部繼電器控制4組5組燈亮滅程序圖7內(nèi)部繼電器控制6組7組燈亮滅程序圖8內(nèi)部繼電器控制第8組燈亮滅程序圖9初始化程序3 組態(tài)軟件仿真設(shè)計(jì)由于本次課程設(shè)計(jì)要求實(shí)現(xiàn)上位機(jī)的監(jiān)控和對故障的顯示和排除，說以我選擇了組態(tài)王6.51軟件來實(shí)現(xiàn)。組態(tài)王6.51軟件應(yīng)用比較直觀方便，變成時(shí)應(yīng)注意仿真變量的定義和關(guān)聯(lián)。組態(tài)軟件變量定義圖如圖10圖10組態(tài)王變量定義定義好變量就可以編寫組態(tài)畫面，編寫畫面時(shí)應(yīng)注意美觀大方。組態(tài)王未運(yùn)行時(shí)畫面如圖11-圖12圖11進(jìn)入界面圖12組態(tài)王未運(yùn)行界面組態(tài)王工作界面圖如圖13-14圖13正常工作圖圖14有部分燈故障圖五、 程序的調(diào)試1調(diào)試 我編程序的習(xí)慣就是先編一個(gè)大致的框架，然后往里面慢慢裝東西。但這次的程序工作量特別大。因?yàn)槲业某绦蜃畲蟮奶攸c(diǎn)就是邏輯多，過程多，如果要一點(diǎn)點(diǎn)的裝的話，很難把所有的過程都涵蓋在里面。當(dāng)我編完第一次之后就發(fā)現(xiàn)這個(gè)重大的問題了。所以我立刻調(diào)整我的編程思路，用羅列法，即在這一部時(shí)就把他下一步將要發(fā)生的情況全部都寫出來，當(dāng)我列完一個(gè)周期時(shí)，所有的情況就很明朗了。不過很快我又發(fā)現(xiàn)了