PLC控制閃光燈系統(tǒng)天塔之光畢業(yè)論文

1、揚(yáng)州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 課題名稱(chēng)： PLC 控制天塔之光系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 系 部： 電子信息工程系 班 級(jí)： 0603 機(jī)電技術(shù) 目目 錄錄 前 言.1 第 1 章 概 論.2 1.1 天塔之光系統(tǒng)的意義、現(xiàn)狀及要求.2 1.1.1 課題背景及目的.2 1.1.2 技術(shù)現(xiàn)狀.2 1.2 彩燈的發(fā)展 .2 1.2.1 彩燈的最初來(lái)源.2 1.2.2 彩燈給城市帶來(lái)的五彩繽紛.3 1.3 PLC 的發(fā)展 .3 1.4 PLC 的定義及特點(diǎn) .4 第 2 章 硬件電路的設(shè)計(jì).5 2.1 天塔之光電路的設(shè)計(jì) .5 2.2 開(kāi)關(guān)電路的設(shè)計(jì) .5 第 3 章 軟件設(shè)計(jì).7 3.1 軟件設(shè)計(jì)的方案 .7

2、3.2 PLC 結(jié)構(gòu) .7 3.3 工作原理 .7 3.4 編程語(yǔ)言 .8 3.5 硬件組態(tài) .20 3.6 S7-300 的指令系統(tǒng).21 3.7 天塔之光的工作要求 .21 3.8 梯形圖 .23 第 4 章 調(diào)試過(guò)程.34 4.1 硬件調(diào)試 .34 4.2 軟件調(diào)試 .34 4.3 聯(lián)機(jī)調(diào)試 .38 結(jié)束語(yǔ).40 致 謝.41 參考文獻(xiàn).42 附 圖.43 PLCPLC 控制天塔之光系統(tǒng)的設(shè)計(jì)控制天塔之光系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 金玲玲 0603 機(jī)電技術(shù) 摘 要 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是應(yīng)用 S7-300 PLC 天塔之光設(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(guò)控制 S7300 PLC 的

3、定時(shí)繼電器的功能來(lái)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(jiǎn)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； 前前 言言 隨著科技的飛速發(fā)展，無(wú)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(jiǎn)單方便、 使用方便、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、

4、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 S7-300 PLC 天塔之光設(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(guò)控制 S7300 PLC 的定時(shí)繼電器的功能來(lái)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(jiǎn)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。 第第 1 1 章章 概概 論論 本篇概述天塔之光系統(tǒng)有關(guān)的一些基本知識(shí)，為對(duì)該彩燈系

5、統(tǒng)的了解做一 個(gè)基礎(chǔ)。首先要說(shuō)明彩燈系統(tǒng)的意義、要求及本設(shè)計(jì)的任務(wù)，然后介紹天塔之 光系統(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。 1.1 天塔之光系統(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(mǎn)了五顏六色的彩燈，給原來(lái)蕭 條的城市帶來(lái)了氣息和活力，給人們的視覺(jué)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?lái)了豐富的旅游資源。 1.1.2 技

6、術(shù)現(xiàn)狀 本課題與同類(lèi)相比，優(yōu)越性更大，不過(guò)各有各的特點(diǎn)，市場(chǎng)上大部分是單 片機(jī)做的，而本設(shè)計(jì)是用 S7300 PLC 做的，是用 S7-300 PLC 的硬件和軟件結(jié) 合起來(lái)。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。 1.2 彩燈的發(fā)展 1.2.1 彩燈的最初來(lái)源 1879 年，美國(guó)著名的科學(xué)家愛(ài)迪生發(fā)明了白熾燈，結(jié)束了人類(lèi)“黑暗”的 歷史。然而白熾燈只是給人類(lèi)為以后各種各樣彩燈的發(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

7、會(huì)輻射出大量紫外線(xiàn)，而紫外線(xiàn) 是對(duì)人體有害的，且水銀燈光線(xiàn)太亮，太刺眼，因此它不能得到廣泛應(yīng)用。又 經(jīng)過(guò)了很長(zhǎng)一段時(shí)間的發(fā)展，最值得一提的就是美國(guó)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，水銀蒸氣放電，同時(shí)產(chǎn)生紫外線(xiàn)，紫外線(xiàn)激發(fā)管內(nèi)壁的熒光物質(zhì)而發(fā)出可 見(jiàn)光。顯然，熒光燈沒(méi)有水銀燈的弊端，它比白熾燈更亮，且電能利用率高，

8、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(lái)的五彩繽紛 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，越來(lái)越多的城市大街小巷都布滿(mǎn)了彩燈，這給原來(lái) 并不怎么好看很單調(diào)的城市帶來(lái)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(jué)很大的享受和沖擊，給原本蕭條的城市帶來(lái)了繁榮的景象。 1.3 PLC 的發(fā)展 雖然 PLC 問(wèn)世時(shí)間不長(zhǎng)，但是隨著微處理器的出現(xiàn)，大規(guī)模、超大規(guī)模集 成電路技術(shù)的迅速發(fā)展和數(shù)據(jù)通信技術(shù)的不斷進(jìn)步，PLC 也迅速發(fā)展，其發(fā)展 過(guò)程大致分為三大階段： （1）早期的 PLC（20 世紀(jì) 60 年代末到 70 年代中期） 。早期的 PLC 一般稱(chēng) 為可編程邏輯控

9、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)控制等。 （2）中期的 PLC 發(fā)展（20 世紀(jì) 70 年代中期到 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(chǎng) 家先后開(kāi)始采用微處理器作為 PLC 的中央處理單元（CPU） （3）近期的 PLC（20 世紀(jì) 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(lèi)型的 PLC 所采用的微處理器的檔次普遍提高。而且，為了進(jìn)一步提高 PLC 的處

10、理速度，各制造廠(chǎng)商還紛紛研制開(kāi)發(fā)了專(zhuān)用邏輯處理芯片。這樣使得 PLC 軟、硬件功能發(fā)生了巨大變化。 1.4 PLC 的定義及特點(diǎn) （1）可編程控制器，簡(jiǎn)稱(chēng) 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(zhuān)門(mén)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(lái)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(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)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

11、，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。 第第 2 2 章章 硬件電路的設(shè)計(jì)硬件電路的設(shè)計(jì) 2.1 天塔之光電路的設(shè)計(jì) PLC 工作的時(shí)間基準(zhǔn)是由天塔之光電路提供的。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 天塔之光電路，如圖 2-1 所示。 圖 2-1 天塔之光硬件電路的設(shè)計(jì)圖 電路中的器件選擇可以通過(guò)計(jì)算和實(shí)驗(yàn)確定，也可以參考一些典型電路的 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 3

12、V 左右，PLC 的工作電壓在+24V，這樣可以使天塔之光 正常工作。 2.2 開(kāi)關(guān)電路的設(shè)計(jì) 開(kāi)關(guān)是 PLC 的信號(hào)輸入端口。輸入端的開(kāi)關(guān)是來(lái)控制輸出端的運(yùn)行和關(guān)閉 交通燈的運(yùn)行，啟動(dòng)開(kāi)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 天塔之光開(kāi)關(guān)電路的設(shè)計(jì)圖 說(shuō)明：Sd1 閉合系統(tǒng)得電運(yùn)行，Sd2 閉合系統(tǒng)停止運(yùn)行。 第第 3 3 章章 軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì) 3.1 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： 天塔之光控制采用 PLC 比傳統(tǒng)的采用電子線(xiàn)

13、路和繼電器具有可靠性高、維 護(hù)方便、使用簡(jiǎn)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(lèi)的體力活 動(dòng)。 3.2 PLC 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(lèi)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。只不過(guò)它比一般的通用計(jì)算機(jī)具有更強(qiáng)的工業(yè)過(guò)程 相連的接口能力和更直接的適應(yīng)控制要求的編程語(yǔ)言。 PLC 的基本結(jié)構(gòu)如圖 3-1 所示。 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

14、統(tǒng)，它即 可進(jìn)行開(kāi)關(guān)量的控制，也可實(shí)現(xiàn)模擬量的控制。 3.3 工作原理 可編程控制器是一種專(zhuān)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(zhuān)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(yǔ)言及工作 過(guò)程與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)也是有區(qū)別的。 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(guò)編程方法實(shí)現(xiàn)的控制邏 輯

15、，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(xiàn)端子和輸入繼電器組成。外部輸 入信號(hào)經(jīng) PLC 輸入接線(xiàn)端子去驅(qū)動(dòng)輸入繼電器的線(xiàn)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(xiàn)圈“得電” 。 （2）內(nèi)部控制電路 所謂內(nèi)部控制電路是由用戶(hù)程序形成的用“軟繼電器”來(lái)代替硬繼電器的 控制邏輯。它的作用是按照用戶(hù)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(kāi) 點(diǎn)、

16、輸出接線(xiàn)端子和外部驅(qū)動(dòng)電路組成，用來(lái)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(kāi)、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(kāi)接點(diǎn)與輸出接線(xiàn)端子相連。 綜上所述，可對(duì) PLC 的等效電路作進(jìn)一步簡(jiǎn)化而深刻的理解，即將輸入等 效為一個(gè)繼電器的線(xiàn)圈，將輸出等效為繼電器的一個(gè)常開(kāi)接點(diǎn)。 3.4 編程語(yǔ)言 可編程控制器的應(yīng)用軟件是指用戶(hù)根據(jù)自己的控制要求編寫(xiě)的用戶(hù)程序。 由于可編程控制器的應(yīng)用場(chǎng)合是工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，它的主要用戶(hù)是電氣技術(shù)人員，所 以其編程語(yǔ)言與通用的計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言相比，具有明顯的特點(diǎn)，它既不同于高 級(jí)語(yǔ)言，又不同于匯

17、編語(yǔ)言，它要滿(mǎn)足易于編寫(xiě)和易于調(diào)試的要求，還要考慮 現(xiàn)場(chǎng)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(yǔ)言，又稱(chēng)繼電器語(yǔ)言，更有人稱(chēng)之為電工語(yǔ)言。另外，為滿(mǎn)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(yǔ)句表、邏輯 功能圖、順序功能圖、流程圖及高級(jí)語(yǔ)言進(jìn)行編程。梯形圖是一種圖形編程語(yǔ) 言，是面向控制過(guò)程的一種“自然語(yǔ)言” ，它沿用繼電器的觸點(diǎn)（觸點(diǎn)在梯形圖 中又常稱(chēng)為接點(diǎn)） 、線(xiàn)圈、串并聯(lián)等術(shù)語(yǔ)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(méi)有的特殊功能符號(hào)。梯形圖語(yǔ)言比較形象、直觀，對(duì)于熟悉繼 電器控制線(xiàn)路的電氣技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，很容易被接受，且不

18、需要學(xué)習(xí)專(zhuān)門(mén)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(yǔ)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(xiàn)路圖發(fā)展而來(lái)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(chēng)，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” 。這些繼電器中的每一個(gè)，都與 PLC 用戶(hù)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(xiàn)圈得 電” 。反之，

19、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(xiàn)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(xiàn)圈是否“得電” 。 （2）PLC 梯形圖中仍然保留了常開(kāi)接點(diǎn)和常閉接點(diǎn)的名稱(chēng)，這些接點(diǎn)的接 通或斷開(kāi)，取決于其線(xiàn)圈是否得電（這對(duì)于熟練繼電器控制線(xiàn)路的電氣技術(shù)人 員來(lái)說(shuō)，是最基本的概念） 。 （3）PLC 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(lái)，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(méi)有限制的，因此，可在編制程序時(shí)無(wú)限次 地使用

20、各種繼電器的接點(diǎn)，且可根據(jù)需要采用常開(kāi)（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(xiàn)圈一般只能使用一次。 （4）在繼電器控制線(xiàn)路圖中，左、右兩側(cè)的母線(xiàn)為電源線(xiàn)，在電源線(xiàn)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(mǎn)足接通條件時(shí)，就會(huì)有電流流 過(guò)接點(diǎn)和線(xiàn)圈。 （5）在繼電器控制線(xiàn)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(jìng)爭(zhēng)現(xiàn)象。 （6）PLC 梯形圖中的輸出線(xiàn)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(guò)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(chǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 3.5 硬件組態(tài) （1

21、）S7-300 的插槽地址 S7-300 的各個(gè)模板安裝在機(jī)架的插上，不同的模板在插槽的安裝位置是固 定的，要求如下： a. 如果選擇了電源模板 PS307，必須安裝在 1 號(hào)槽位上。 b. CPU 模板的安裝位置緊挨著電源模板，安裝在 2 號(hào)槽位上。 c. 用于連接擴(kuò)展機(jī)架的接口模板 IM，安裝在 3 號(hào)槽位上。 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(kāi)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(lèi)型遞增 I/O 地址。 S7-300 的插槽地址如圖 3-2 所示。 圖 圖 3-2 S7-300 的插槽地址 3.6 S7-300 的指令系統(tǒng) 接通

22、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。 3.7 天塔之光的工作要求 天塔之光的走勢(shì)如下： L1L2L3L4L5L6L7L1L2、L3、L4L5、L6、L7L1L2、L3 、L4L5、L6、L7L1L2、L3、L4L5、L6、L7L1、L2L1、L3L1、L4 L1L1、L7L1、L6L1、L5L1、L2、L3、L4L1、L5、L6、L

23、7L1、L2、L3 、L4、L5、L6、L7L1。 （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路器件作用作用 輸入繼電器 I0.0 I0.1 SD1 SD2 啟動(dòng) 關(guān)閉 輸出繼電器 Q4.0 Q4.1 Q4.2 Q4.3 Q4.4 Q4.5 Q4.6 L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 定時(shí)器 T0 T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T27 定時(shí)器 T0 定時(shí)器 T1 定時(shí)器 T2 定時(shí)器 T3 定時(shí)器 T4 定時(shí)器 T5 定時(shí)器 T6 定時(shí)器 T7 定時(shí)器 T27 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

24、 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 控制燈的點(diǎn)亮?xí)r間 控制燈的點(diǎn)亮?xí)r間 （2）本設(shè)計(jì)的系統(tǒng)硬件組態(tài)如下： a. PS 307 5A b. CPU 314C2 DP c. 空的 d. DI16*DC24 e. DO16*DC24V/0.5A，如圖 3-4 所示。 圖 3-4 系統(tǒng)硬件組態(tài) 3.8 梯形圖 （1）啟動(dòng)按鈕閉合，L1 點(diǎn)亮 0.3S 熄滅 （8）程序段 8 ；T8 得電，L1 點(diǎn)亮 0.3S 熄滅 （11）程序段 11；T11 得電，L1 點(diǎn)亮 0.3S 熄滅 （14）程序段 14；T14 得電，L1 點(diǎn)亮 0.3S 熄滅 （17）程序段 17；

25、T17 得電，L1 點(diǎn)亮 3S 熄滅 （26）程序段 26 的 T26 得電，那么程序段 1 種 T26 斷開(kāi)過(guò) 0.3S 自動(dòng)閉合實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的 循環(huán)工作 （2）T1 得電，L2 點(diǎn)亮 0.3S 熄滅 （9）程序段 9；T9 得電，L2 點(diǎn)亮 0.3S 熄滅 （12）程序段 12；T12 得電，L2 點(diǎn)亮 0.3S 熄滅 （15）程序段 15；T15 得電，L2 點(diǎn)亮 0.3S 熄滅 （18）程序段 18；T18 得電，L2 點(diǎn)亮 0.3S 熄滅 （24）程序段 24；T24 得電，L2 點(diǎn)亮 0.3S 熄滅 （26）程序段 26；T26 得電，L2 點(diǎn)亮 0.3S 熄滅 （3）T2 得電，

26、L3 點(diǎn)亮 0.3S 熄滅 （9）程序段 9；T9 得電，L3 點(diǎn)亮 0.3S 熄滅 （12）程序段 12；T12 得電，L3 點(diǎn)亮 0.3S 熄滅 （15）程序段 15；T15 得電，L3 點(diǎn)亮 0.3S 熄滅 （19）程序段 19；T19 得電，L3 點(diǎn)亮 0.3S 熄滅 （24）程序段 24；T24 得電，L3 點(diǎn)亮 0.3S 熄滅 （26）程序段 26；T26 得電，L3 點(diǎn)亮 0.3S 熄滅 （4）T3 得電，L4 點(diǎn)亮 0.3S 熄滅 （9）程序段 9；T9 得電，L4 點(diǎn)亮 0.3S 熄滅 （12）程序段 12；T12 得電，L4 點(diǎn)亮 0.3S 熄滅 （15）程序段 15；T1

27、5 得電，L4 點(diǎn)亮 0.3S 熄滅 （20）程序段 20；T20 得電，L4 點(diǎn)亮 0.3S 熄滅 （24）程序段 24；T24 得電，L4 點(diǎn)亮 0.3S 熄滅 （26）程序段 26；T26 得電，L4 點(diǎn)亮 0.3S 熄滅 （5）T4 得電，L5 點(diǎn)亮 0.3S 熄滅 （10）程序段 10；T10 得電，L5 點(diǎn)亮 0.3S 熄滅 （13）程序段 13；T13 得電，L5 點(diǎn)亮 0.3S 熄滅 （16）程序段 16；T16 得電，L5 點(diǎn)亮 0.3S 熄滅 （23）程序段 23；T23 得電，L5 點(diǎn)亮 0.3S 熄滅 （25）程序段 25；T25 得電，L5 點(diǎn)亮 0.6S 熄滅 （6

28、）T5 得電，L6 點(diǎn)亮 0.3S 熄滅 （10）程序段 10；T10 得電，L6 點(diǎn)亮 0.3S 熄滅 （13）程序段 13；T13 得電，L6 點(diǎn)亮 0.3S 熄滅 （16）程序段 16；T16 得電，L6 點(diǎn)亮 0.3S 熄滅 （22）程序段 22；T22 得電，L6 點(diǎn)亮 0.3S 熄滅 （25）程序段 25；T25 得電，L6 點(diǎn)亮 0.6S 熄滅 （7）T6 得電，L7 點(diǎn)亮 0.3S 熄滅 （10）程序段 10；T10 得電，L7 點(diǎn)亮 0.3S 熄滅 （13）程序段 13；T13 得電，L7 點(diǎn)亮 0.3S 熄滅 （16）程序段 16；T16 得電，L7 點(diǎn)亮 0.3S 熄滅

29、（21）程序段 21；T21 得電，L7 點(diǎn)亮 0.3S 熄滅 （25）程序段 25；T25 得電，L7 點(diǎn)亮 0.6S 熄滅 （8）T7 得電，T8 運(yùn)行 0.3S （9）T8 得電，T9 運(yùn)行 0.3S （10）T9 得電，T10 運(yùn)行 0.3S （11）T10 得電，T11 運(yùn)行 0.3S （12）T11 得電，T12 運(yùn)行 0.3S （13）T12 得電，T13 運(yùn)行 0.3S （14）T13 得電，T14 運(yùn)行 0.3S （15）T14 得電，T15 運(yùn)行 0.3S （16）T15 得電，T16 運(yùn)行 0.3S （17）T16 得電，T17 運(yùn)行 0.3S （18）T17 得電，T1

30、8 運(yùn)行 0.3S （19）T18 得電，T19 運(yùn)行 0.3S （20）T19 得電，T20 運(yùn)行 0.3S （21）T20 得電，T21 運(yùn)行 0.3S （22）T21 得電，T22 運(yùn)行 0.3S （23）T22 得電，T23 運(yùn)行 0.3S （24）T23 得電，T24 運(yùn)行 0.3S （25）T24 得電，T25 運(yùn)行 0.3S （26）T25 得電，T26 運(yùn)行 0.3S （27）T26 得電，T27 運(yùn)行 0.3S 第第 4 4 章章 調(diào)試過(guò)程調(diào)試過(guò)程 4.1 硬件調(diào)試 硬件組裝前首先要仔細(xì)核對(duì)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理的正確性，包括參數(shù)選用的 正確性和原理的正確性，這取決于學(xué)識(shí)和經(jīng)驗(yàn)積累

31、。對(duì)沒(méi)有把握的電路可以通 過(guò)實(shí)驗(yàn)板上直接焊接實(shí)際電路來(lái)進(jìn)行調(diào)試和驗(yàn)證。在系統(tǒng)通過(guò)理論分析后，便 可進(jìn)行印刷電路設(shè)計(jì)和加工。 第一步：斷電調(diào)試 為安全起見(jiàn)，首先必須進(jìn)行斷電調(diào)試。斷電調(diào)試的內(nèi)容至少包含短路檢測(cè) 和原理的正確性確認(rèn)。 （1）短路檢測(cè) 系統(tǒng)電路焊接完成后，必須進(jìn)行短路檢測(cè)。檢測(cè)的方法很簡(jiǎn)單，選用合適 的萬(wàn)用表歐姆擋（例如，20K 擋或 200K） ，用紅黑表筆接電路板的+5V 電源的 +、-極，如果存在充放電現(xiàn)象（即電阻指示從大到小再到大或從小到大） 。最后 電阻穩(wěn)定的一個(gè)適當(dāng)?shù)奈恢茫ㄒ话銥閹浊W姆） ，基可排除系統(tǒng)短路現(xiàn)象。如果 無(wú)充放電現(xiàn)象或電阻值穩(wěn)定在很小的位置，則說(shuō)明系統(tǒng)中可

32、能存在短路故障， 不能通電試驗(yàn)，必須對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行徹底檢查，直至解決。 （2）原理正確性確認(rèn) 關(guān)于這個(gè)問(wèn)題，不同的電路有不同的工作原理，因此，必須針對(duì)具體電路 進(jìn)行具體分析。 第二步：通電調(diào)試 （1）復(fù)位是否正常 （2）關(guān)鍵點(diǎn)電壓參數(shù)是否正常 4.2 軟件調(diào)試 將所編的軟件程序輸入到 PLC 仿真軟件中通過(guò)相應(yīng)的編譯來(lái)調(diào)試程序。具 體步驟如下： 啟動(dòng) SIMATIC Manager，新建一個(gè)項(xiàng)目文件,文件名為“hh”并可以從存儲(chǔ) 路徑里打開(kāi)，如圖 4-1 所示。 圖 4-1 新建項(xiàng)目 打開(kāi) SIMATIC 300 新建一個(gè)硬件組態(tài)。點(diǎn)擊右邊的“SIMATIC 300” ，選擇 PS 文件，CPU3

33、00 文件，SM 文件（DI 文件和 DO 文件） ，依次添加項(xiàng)目，結(jié)果顯 示如圖 4-2 所示。 圖 4-2 新建硬件組態(tài) 保存硬件組態(tài)，關(guān)閉硬件組態(tài)窗口，依次雙擊 SIMATIC 300、CPU 314C-2 DP、S7 程序（2） ，點(diǎn)擊“塊”然后顯示“OB1” ，如圖 4-3 所示。 圖 4-3 點(diǎn)擊塊顯示 OB1 點(diǎn)擊“塊” ，打開(kāi) OB1 進(jìn)行編程，依次輸入已經(jīng)編好的程序，在左窗口里選 擇一些要用到的元件符號(hào)，程序編好后點(diǎn)擊“保存”按扭，如圖 44 所示。 圖 44 在 OB1 里進(jìn)行編程 進(jìn)入 STEP 7 的硬件配置后，選擇 CPU 模板，右擊“CPU 314C DP”顯示 “

34、對(duì)象屬性” ，如圖 45 所示。 圖 45 選擇 CPU 模板 保存并關(guān)閉硬件組態(tài)，啟動(dòng) S7-PLCSIM，S7-PLCSIM 的窗口畫(huà)面，如圖 46 所示。 圖 4-6 S7-PLCSIM 的窗口畫(huà)面 在“CPU”窗口中將“RUN”打“”啟動(dòng)開(kāi)關(guān) I0.0 打“” ，Q4B 窗口中 依次間隔 0.3 秒打“”的順序是“0” “1” “2” “3” “4” “5” “6” “0” “1，2，3” “4，5，6”“0” “1，2，3” “4，5，6” “0” “1，2，3” “4，5，6” “0” “0，1” “0，2” “0，3” “0” “0，6” “0，5” “0，4” “0，1，2，3

35、” “0，4，5，6” “0，1，2，3，4，5，6” “0”依次循環(huán)。依次循環(huán)如圖 47 所示。 圖 47 工作的 S7-PLCSIM 的窗口畫(huà)面 4.3聯(lián)機(jī)調(diào)試 首先進(jìn)入機(jī)房看所選擇的機(jī)型型號(hào)是否與自己本次畢業(yè)設(shè)計(jì)所選擇的機(jī)型 匹配，待完全匹配后，檢查計(jì)算機(jī)與硬件調(diào)試系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)電纜是否接好，待檢 查完畢后，將自己所做的實(shí)物的輸入端和輸出端與硬件調(diào)試系統(tǒng)端子一一對(duì)應(yīng) 插好，連接好正負(fù)極接線(xiàn)，使實(shí)物與硬件調(diào)試系統(tǒng)串聯(lián)，然后打開(kāi)計(jì)算機(jī)啟動(dòng) S7-300 軟件調(diào)試系統(tǒng)，點(diǎn)擊“瀏覽”如圖 4-8 所示找到自己所做的程序點(diǎn)擊打 開(kāi)，然后啟動(dòng)硬件調(diào)試系統(tǒng)，緊接著點(diǎn)擊軟件調(diào)試系統(tǒng)的“下載”指令，待硬 件調(diào)

36、試系統(tǒng)的綠燈閃爍完畢后，閉合開(kāi)關(guān)(I0.0)，然后觀察實(shí)物是否按照自己 設(shè)計(jì)好的規(guī)律點(diǎn)亮和熄滅，如果實(shí)物按照自己的設(shè)計(jì)一一點(diǎn)亮和熄滅的則本次 設(shè)計(jì)軟硬件系統(tǒng)均成功，如果沒(méi)有按照自己的設(shè)計(jì)一一點(diǎn)亮和熄滅的則失敗， 再重新調(diào)試程序和檢查所做實(shí)物是否有焊接錯(cuò)誤，直至成功。 圖 4-8 打開(kāi)存儲(chǔ)路徑 結(jié)束語(yǔ)結(jié)束語(yǔ) 本次設(shè)計(jì)旨在利用 S7-300 控制天塔之光系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，熟悉掌握好定時(shí)器的 作用，按照選題利用定時(shí)器的特點(diǎn)進(jìn)行編程，使各燈按一定的規(guī)律點(diǎn)亮和熄滅， 熟悉掌握好 S7-300 軟件調(diào)試系統(tǒng)，當(dāng)程序編好后，利用這一系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，如 果調(diào)試沒(méi)有成功再校驗(yàn)程序有沒(méi)有輸入錯(cuò)誤或者檢查程序是否編輯錯(cuò)誤，

37、就這 樣周而復(fù)始直至程序調(diào)試成功。制作實(shí)物時(shí)要了解發(fā)光二極管的單向?qū)щ娦裕?區(qū)分發(fā)光二極管的正負(fù)極和熟悉掌握焊接技術(shù)，不發(fā)生錯(cuò)接和漏接的情況基礎(chǔ) 知識(shí)進(jìn)行實(shí)物調(diào)試，了解硬件調(diào)試系統(tǒng)那部分是輸入端子哪部分是輸出端子， 按照編程將實(shí)物與硬件調(diào)試系統(tǒng)一一對(duì)應(yīng)端子接好，直至實(shí)物調(diào)試成功。 附錄部分附有硬件圖 1，2，3，4。 致致 謝謝 在本課題的整個(gè)研究設(shè)計(jì)過(guò)程中，得到了許多老師和同學(xué)的幫助，借此機(jī) 會(huì)向他們一并表示誠(chéng)摯的謝意。首先感謝我的指導(dǎo)老師李建榮老師。在整個(gè)的 設(shè)計(jì)過(guò)程中，李建榮老師對(duì)我熱心指導(dǎo)、嚴(yán)格要求，在選題、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)與 技術(shù)方案上，給予寶貴的建議，提供了大量與設(shè)計(jì)相關(guān)的資料，幫助我

38、建立了 正確的設(shè)計(jì)思想，保證了課題的研究和開(kāi)發(fā)工作的順利完成。我從他那里學(xué)到 的不僅僅是學(xué)術(shù)方面的知識(shí)，更重要的是嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度。 感謝大學(xué)幾年來(lái)所有的老師，是在他們的教誨下，我掌握了堅(jiān)實(shí)的專(zhuān)業(yè)知 識(shí)基礎(chǔ)，為我以后的揚(yáng)帆遠(yuǎn)航注入了動(dòng)力。 感謝培養(yǎng)我長(zhǎng)大含辛茹苦的父母，感謝他們這么多年來(lái)對(duì)我無(wú)私的奉獻(xiàn)和 在背后的默默的支持。如果沒(méi)有他們的付出，我是無(wú)法完成多年的求學(xué)歷程的。 謝謝你們! 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) 1.胡學(xué)林. 可編程控制器原理及應(yīng)用.北京.電子工業(yè)出版社. 2007 2.汪志峰.可編程控制器原理及應(yīng)用.西安.電子科技大學(xué)出版社.2004 3.廖常初.S7-300/400PLC 應(yīng)用技術(shù).北京.機(jī)械工業(yè)出版社.2005 4.吳中俊，黃永紅 .可編