plc彩燈控制器論文

1、 畢業(yè)論文寫(xiě)作題 目： 基于P PL LC C 技技術(shù)術(shù)的的 彩彩燈燈控控制制 器器 系（院）： 機(jī)電與汽車(chē)工程系機(jī)電與汽車(chē)工程系 專(zhuān)業(yè)： 機(jī)電一體化技術(shù)機(jī)電一體化技術(shù) 姓 名： 卜志康卜志康 學(xué)號(hào)： 10090103041009010304 校內(nèi)指導(dǎo)教師： 周月娥周月娥 職稱(chēng)： 講講師師 2013 年 2 月 27 日2鐘山職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 基于 PLC 的彩燈控制- I -【摘要摘要】可編程序邏輯控制器最初只具備邏輯控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)的功能，主要是用來(lái)取代繼電接觸器控制。當(dāng)今的 PLC 具有可靠性高、控制能力強(qiáng)、組成靈活和操作方便的特點(diǎn)在工業(yè)領(lǐng)域廣泛運(yùn)用。本畢業(yè)設(shè)計(jì)的第一章節(jié)主要從

2、PLC的特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)和工作原理上進(jìn)行詳細(xì)地闡述。S7-200 系統(tǒng)可編程控制器是西門(mén)子公司生產(chǎn)的小型可編程序控制器，全部采用整體式結(jié)構(gòu)，有的只能單機(jī)運(yùn)行，有的可以進(jìn)行輸入輸出擴(kuò)展，有的還可以接特殊功能擴(kuò)展模塊。它結(jié)構(gòu)小巧，可靠性高，運(yùn)行速度快。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中主要運(yùn)用了 S7-200 系列 PLC 對(duì)彩燈進(jìn)行控制，設(shè)計(jì)中涉及到硬件電路接線、STL 指令和梯形圖，最終實(shí)現(xiàn)彩燈系統(tǒng)全過(guò)程的自動(dòng)化控制?！娟P(guān)鍵詞關(guān)鍵詞】 可編程控制器 S7-200 彩燈控制 梯形圖 STL 指令鐘山職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 基于 PLC 的彩燈控制- II -目 錄引引 言言.1第一章第一章 可編程控制器可編程控制器.

3、21.1 可編程控制器的概述.21.2 PLC 的特點(diǎn).31.3 PLC 的結(jié)構(gòu)及工作原理.41.4 PLC 的應(yīng)用領(lǐng)域及發(fā)展趨勢(shì).4第二章第二章 S7-200S7-200 可編程控制器可編程控制器.72.1 S7-200 可編程控制器概述.72.2 S7-200 的系統(tǒng)組成.72.3 S7-200 的掃描周期.82.4 S7-200 系列 CPU 的工作方式.9第三章第三章 基于基于 PLCPLC 的彩燈控制設(shè)計(jì)的彩燈控制設(shè)計(jì).103.1 總體結(jié)構(gòu)框圖.103.2 硬件電路設(shè)計(jì).103.3 彩燈 STL 控制指令 .133.4 彩燈控制梯形圖.153.5 調(diào)試.23第四章第四章 畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié)

4、畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié).24參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).25鐘山職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 基于 PLC 的彩燈控制- 1 -引引 言言隨著社會(huì)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不斷繁榮和發(fā)展，各種裝飾彩燈、廣告彩燈越來(lái)越多地出現(xiàn)在城市中。在大型晚會(huì)的現(xiàn)場(chǎng)，彩燈更是成為不可缺少的一道景觀。小型的彩燈多為采用霓虹燈管做成各種各樣和多種色彩的燈管，或是以日光燈、白熾燈作為光源，另配大型廣告語(yǔ)、宣傳畫(huà)來(lái)達(dá)到效果。這些燈的控制設(shè)備多為數(shù)字電路。而在現(xiàn)代生活中，大型樓宇的輪廓裝飾或大型晚會(huì)的燈光布景，由于其變化多、功率大，數(shù)字電路則不能勝任。針對(duì) PLC 日益得到廣泛應(yīng)用的現(xiàn)狀，本文介紹 PLC 在不同變化類(lèi)型的彩燈控制中的應(yīng)用，燈的亮滅、閃爍時(shí)間

5、及流動(dòng)方向的控制均通過(guò) PLC 來(lái)達(dá)到控制要求。在彩燈的應(yīng)用中，裝飾燈、廣告燈、布景燈的變化多種多樣，但就其工作模式，可分為三種主要類(lèi)型：長(zhǎng)明燈、流水燈及變幻燈。長(zhǎng)明燈的特點(diǎn)是只要燈投入工作，負(fù)載即長(zhǎng)期接通，一般在彩燈中用以照明或襯托底色，沒(méi)有頻繁的動(dòng)態(tài)切換過(guò)程，因此可用開(kāi)關(guān)直接控制，不需經(jīng)過(guò)PLC控制。流水燈負(fù)載變化頻率高，變換速度快，使人有眼花繚亂之感，分為多燈流動(dòng)、單燈流動(dòng)等情形。變幻燈則包括字形變化、色彩變化、位置變化等，其主要特點(diǎn)是在整個(gè)工作過(guò)程中周期性地花樣變化，但頻率不高。流水燈及變幻燈均適宜采用PLC控制。 本文就是具體的敘述PLC在彩燈控制中的具體應(yīng)用。鐘山職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)

6、計(jì)論文 基于 PLC 彩燈控制- 2 -第一章第一章 可編程控制器可編程控制器1.1 可編程控制器的概述20 世紀(jì) 60 年代末期，由于市場(chǎng)的需求，迫使工業(yè)生產(chǎn)從大批量少品種的生產(chǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)樾∨慷嗥贩N的生產(chǎn)方式。就出現(xiàn)了可編程控制器。在可編程控制器產(chǎn)生之前，是以各種繼電器為主要元件的電氣控制路線承擔(dān)著生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)控制的艱巨任務(wù)的。由成百上千只各種繼電器所構(gòu)成的復(fù)雜的控制系統(tǒng)需要用成千上萬(wàn)根導(dǎo)線連接起來(lái)，安裝這些繼電器需要大量的繼電器控制柜，且占據(jù)大量的空間。當(dāng)這些繼電器運(yùn)行時(shí)，又會(huì)產(chǎn)生大量的噪音，消耗大量的電能。為保證控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行，需安排大量的電氣技術(shù)人員進(jìn)行維護(hù)，有時(shí)某個(gè)繼電器損壞，甚至

7、某個(gè)繼電器的觸點(diǎn)接觸不良，都會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。如果系統(tǒng)出現(xiàn)故障，要進(jìn)行檢查和排除故障是非常困難的，因?yàn)檫@要依靠電氣技術(shù)人員長(zhǎng)期積累的經(jīng)驗(yàn)。盡管如此，這種控制系統(tǒng)的功能也僅僅局限于能實(shí)現(xiàn)具有粗略定時(shí)、計(jì)數(shù)功能的順序邏輯控制。因此，人們迫切需要一種新的工業(yè)控制裝置來(lái)取代傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，使電器控制系統(tǒng)工作更可靠、更容易、更能適應(yīng)經(jīng)常變化的生產(chǎn)工藝要求。在 20 世紀(jì) 60 至 70 年代，電子技術(shù)已經(jīng)有了一定的發(fā)展，人們受到計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器可以反復(fù)改寫(xiě)的啟發(fā)，開(kāi)始尋求一種以存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯的新型工業(yè)控制設(shè)備。1969 年，美國(guó)數(shù)據(jù)設(shè)備公司為美國(guó)通用汽車(chē)公司的生產(chǎn)流水線研制了世界上公認(rèn)

8、的第一臺(tái)可編程控制器。當(dāng)時(shí)的可編程控制器只能用于執(zhí)行邏輯判斷、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控制功能，所以被稱(chēng)為可編程序邏輯控制器，簡(jiǎn)稱(chēng) PLC。進(jìn)入 20 世紀(jì) 70 年代后 PLC 已不再是僅有邏輯判斷功能，還同時(shí)具有數(shù)據(jù)處理、PID 控制和數(shù)據(jù)通信功能，因此被改稱(chēng)為可編程控制器。1987 年 2 月，國(guó)際電工委員會(huì)把可編程序控制器定義為：可編程序控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專(zhuān)為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)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(guò)數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械和生產(chǎn)過(guò)程?？删幊绦蜱娚铰殬I(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 基于

9、 PLC 的彩燈控制- 3 -控制器及其有關(guān)外圍設(shè)備易于與工業(yè)控制系統(tǒng)連成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能。 1.2 PLC 的特點(diǎn)PLC 的特點(diǎn)具有以下幾點(diǎn)：（1）高可靠性，抗干擾能力強(qiáng)。繼電接觸器系統(tǒng)中，由于器件的老化，觸點(diǎn)的抖動(dòng)以及觸點(diǎn)電弧等現(xiàn)象大大降低了系統(tǒng)的可靠性。而在 PLC 系統(tǒng)中，接線減少到繼電器控制系統(tǒng)的 1101100，大量的開(kāi)關(guān)動(dòng)作是由無(wú)觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路來(lái)完成的，加上 PLC 充分考慮了工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境電磁、粉塵、溫度等各種干擾，在硬件和軟件上采取了一系列抗干擾措施，因此 PLC 具有極高的可靠性。（2）適應(yīng)性強(qiáng)，應(yīng)用靈活。由于 PLC 產(chǎn)品均為系類(lèi)化生產(chǎn)，品種齊全，多數(shù)采用模塊式的

10、硬件結(jié)構(gòu)，組合和擴(kuò)展方便，因此用戶(hù)可根據(jù)自己的需求靈活選用，以滿(mǎn)足系統(tǒng)的大小不同及功能繁簡(jiǎn)的控制要求。（3）編程方便，易于使用。PLC 的編程采用與繼電器電路極為相似的梯形圖語(yǔ)言，直觀易懂，深受電氣技術(shù)人員的歡迎。今年來(lái)各生產(chǎn)廠家都加強(qiáng)了通用計(jì)算機(jī)運(yùn)行的編程軟件的制作，使程序的組織及下載工作更加方便。（4）功能強(qiáng)，擴(kuò)展能力強(qiáng)。PLC 中含有數(shù)量巨大的用于開(kāi)關(guān)量處理的類(lèi)似繼電器的軟元件，可輕松地實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的開(kāi)關(guān)量邏輯控制，這是一般的繼電器系統(tǒng)所不能實(shí)現(xiàn)的。PLC 可以方便地與各種類(lèi)型的輸入、輸出量連接，實(shí)現(xiàn) DA, AD 轉(zhuǎn)換及 PID 運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)過(guò)程控制、數(shù)字控制等功能。PLC 具有聯(lián)網(wǎng)通信功

11、能，它不僅可以控制一臺(tái)單機(jī)及一條生產(chǎn)線，還可以控制一個(gè)機(jī)群及許多條生產(chǎn)線：不僅可以進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)控制，還可以用于遠(yuǎn)程監(jiān)控。（5）PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試方便。PLC 中相當(dāng)于繼電接觸器系統(tǒng)中的中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等編程元件，雖然數(shù)量巨大，卻是用程序代替硬接線，因而安裝接線工作量少。設(shè)計(jì)人員只要有 PLC 就可進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)并可在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行模擬調(diào)試。而繼電器系統(tǒng)的調(diào)試則是靠在現(xiàn)場(chǎng)改變接線進(jìn)行的，十分繁瑣復(fù)雜。（6）維修方便，維修工作量小。PLC 有完善的自診斷、履歷情報(bào)存儲(chǔ)及監(jiān)視鐘山職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 基于 PLC 的彩燈控制- 4 -功能，對(duì)于其內(nèi)部工作狀態(tài)、通行狀態(tài)、異常

12、狀態(tài)和 IO 點(diǎn)的狀態(tài)均有顯示。工作人員通過(guò)這些顯示功能可以查找故障原因，便于迅速處理。（7）PLCT 體積小、質(zhì)量輕、易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。PLC 常采用箱體式結(jié)構(gòu)，體積及質(zhì)量只有通常接觸器的大小，易于安裝在控制箱中或安裝在運(yùn)動(dòng)物體中，開(kāi)關(guān)柜的體積縮小到原來(lái)的 12 到 110。采用 PLC 的控制系統(tǒng)功能強(qiáng)大，調(diào)速、定位等功能都可以通過(guò)電氣方式完成，可以大大減少機(jī)械的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，有利于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。1.3 PLC 的結(jié)構(gòu)及工作原理按照可編程控制器系統(tǒng)的構(gòu)成原理，可編程控制器系統(tǒng)由傳感器、可編程控制器和執(zhí)行器組成，可編程控制器通過(guò)循環(huán)掃描輸入端口的狀態(tài)，執(zhí)行用戶(hù)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)控制任務(wù)。PLC 將內(nèi)

13、部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分成若干個(gè)寄存器區(qū)域，其中過(guò)程映像區(qū)域又稱(chēng)為 IO 映像寄存器區(qū)域。過(guò)程映像區(qū)域的輸入映像寄存器區(qū)域（PII）用來(lái)存放輸入端點(diǎn)的狀態(tài)，輸出映像寄存器區(qū)域（PIQ）用來(lái)存放用戶(hù)程序（OBI）運(yùn)行的結(jié)果。 PLC 輸入模塊的輸出信號(hào)狀態(tài)與傳感器信號(hào)相對(duì)應(yīng)，為傳感器信號(hào)經(jīng)過(guò)隔離和濾波后的有效信號(hào)。開(kāi)關(guān)量輸入電路通過(guò)傳感器的 0、1 電平變化，識(shí)別開(kāi)關(guān)的通、斷狀態(tài)。CPU 在每個(gè)掃描周期的開(kāi)始掃描輸入模塊信號(hào)狀態(tài)，并將其狀態(tài)送入輸入映像寄存器區(qū)域；CPU 根據(jù)用戶(hù)程序中的程序指令來(lái)處理傳感器信號(hào)，并將處理結(jié)果送到輸出映像寄存器區(qū)域。PLC 輸出模塊具有一定的負(fù)載驅(qū)動(dòng)能力，在額定負(fù)載以?xún)?nèi)，直

14、接和負(fù)載相連，可以驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的執(zhí)行器。1.4 PLC 的應(yīng)用領(lǐng)域及發(fā)展趨勢(shì)1.4.1 PLC 的應(yīng)用領(lǐng)域可編程控制器的應(yīng)用十分廣泛，有多種分類(lèi)方法。有的從產(chǎn)品角度劃分，有從被控制物理量的角度劃分。從被控物理量的角度可將 PLC 的應(yīng)用領(lǐng)域概括如下：（1）順序控制鐘山職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 基于 PLC 的彩燈控制- 5 - 順序控制即邏輯控制，主要指開(kāi)關(guān)量的控制。這是 PLC 最基本的應(yīng)用領(lǐng)域，也是最適合 PLC 的應(yīng)用領(lǐng)域。它可以取代傳統(tǒng)的繼電接觸器控制系統(tǒng)，可應(yīng)用于單機(jī)控制，多機(jī)群控制或生產(chǎn)線自動(dòng)控制。例如注塑機(jī)、印刷機(jī)械、訂書(shū)機(jī)械、切紙機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、裝配生產(chǎn)線、包裝生產(chǎn)線、電鍍流

15、水線及電梯控制等。（2）運(yùn)動(dòng)控制 運(yùn)動(dòng)控制指通過(guò)控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)角實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)體運(yùn)動(dòng)速度及位置的控制。工廠中最常見(jiàn)的運(yùn)動(dòng)控制的例子是數(shù)控機(jī)床，刀具按照給定的坐標(biāo)行走。近年來(lái)許多 PLC 制造商在自己的產(chǎn)品中增加了脈沖串輸出指令，使 PLC 方便地用于定位及調(diào)速系統(tǒng)。更專(zhuān)業(yè)的運(yùn)動(dòng)控制方案是選用專(zhuān)門(mén)的位置控制模塊，PLC把描述目標(biāo)位置的數(shù)據(jù)送給模塊，模塊移動(dòng)一軸或數(shù)軸到目標(biāo)位置。（3）過(guò)程控制過(guò)程控制指連續(xù)生產(chǎn)場(chǎng)合的控制，如石油、化工生產(chǎn)場(chǎng)合，生產(chǎn)一般是不能間斷的。這些場(chǎng)合的控制參數(shù)叫做過(guò)程參數(shù)，如溫度、壓力、速度和流量等。這些參數(shù)多為模擬量。PLC 通過(guò)模擬量單元、比例積分微分模塊或主機(jī)自帶的

16、PID 指令實(shí)現(xiàn)閉環(huán)過(guò)程控制。（4）數(shù)據(jù)處理 數(shù)據(jù)處理是計(jì)算機(jī)最擅長(zhǎng)的工作，也是一個(gè)內(nèi)容十分廣泛的概念。如數(shù)據(jù)的四則運(yùn)算、乘方、開(kāi)方是數(shù)據(jù)處理，生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的收集篩選是數(shù)據(jù)處理，機(jī)械加工中的數(shù)控機(jī)床也是數(shù)據(jù)處理?？删幊炭刂破骶哂写罅康墓δ苤噶钪С诌@些工作，使 PLC 在這些應(yīng)用領(lǐng)域大顯身手。（5）通信和聯(lián)網(wǎng)PLC 的通信包括主機(jī)與遠(yuǎn)程 IO 間的通信、多臺(tái) PLC 之間的通信、PLC 與其他智能設(shè)備（計(jì)算機(jī)、變頻器、數(shù)控裝置、智能儀表）之間的通信。隨著工業(yè)自動(dòng)化程度的不斷提高，多機(jī)間的數(shù)據(jù)聯(lián)通、遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)傳送越來(lái)越重要。近年來(lái) PLC 的通信功能不斷加強(qiáng)，PLC 已經(jīng)在各類(lèi)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮著

17、巨大的作用。1.4.2 PLC 的發(fā)展趨勢(shì)目前，PLC 的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)十分激烈，各大公司都看好中國(guó)這個(gè)巨大的 PLC 市鐘山職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 基于 PLC 的彩燈控制- 6 -場(chǎng)。西門(mén)子公司不斷推出新的 PLC 產(chǎn)品，鞏固和發(fā)展其領(lǐng)先的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和市場(chǎng)份額。S7200、S7300 系列可編程控制器在中小型 PLC 市場(chǎng)中極具競(jìng)爭(zhēng)力，1996 年又推出了高中檔的 S7400 系列 PLC、自帶人機(jī)界面的 C7 系列 PLC、與AT 計(jì)算機(jī)兼容的 M7 系列 PLC 等多種新產(chǎn)品。隨著技術(shù)的發(fā)展和市場(chǎng)需求的增加，PLC 的結(jié)構(gòu)和功能也在不斷改進(jìn)。生產(chǎn)廠家不斷推出功能更強(qiáng)的 PLC 新產(chǎn)品，如 S

18、7300 屬中型 PLC，有很強(qiáng)的模擬量處理能力和數(shù)字運(yùn)算功能，用戶(hù)程序容量達(dá) 96KB，具有許多過(guò)去大型 PLC才有的功能，它的掃描速度為 0.3ms1000 條指令，超過(guò)了許多大型 PLC?？偟目磥?lái)，PLC 的發(fā)展趨勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）網(wǎng)絡(luò)化。主要是朝 DCS 方向發(fā)展，使其具有 DCS 系統(tǒng)的一些功能。網(wǎng)絡(luò)化和通信能力強(qiáng)是 PLC 發(fā)展的一個(gè)重要方面，向下將多個(gè) PLC、多個(gè) IO 框架連接，向上與工業(yè)計(jì)算機(jī)、以太網(wǎng)等相連構(gòu)成整個(gè)工廠的自動(dòng)化控制系統(tǒng)。S7300PLC 可以通過(guò)多點(diǎn)接口 MPI 直接與多個(gè)計(jì)算機(jī)、編程器、操作員面板及其他廠家的 PLC 相連。（2）多功能。為了

19、適應(yīng)各種特殊功能的需求，各公司陸續(xù)推出了多種智能模塊。智能模塊是以微處理器為基礎(chǔ)的功能部件，它們的 CPU 與 PLC 的 CPU 并行工作，占用主機(jī) CPU 的時(shí)間很少，有利于提高 PLC 掃描速度和完成特殊的控制要求。智能模塊主要有模擬量 IO、PID 回路控制、通信控制、機(jī)械運(yùn)動(dòng)控制、高數(shù)計(jì)算等。由于智能 IO 的應(yīng)用，使過(guò)程控制的功能和實(shí)時(shí)性大為增強(qiáng)。（3）高可靠性。由于控制系統(tǒng)的可靠性日益受到人們的重視，一些公司已將自診斷技術(shù)、容錯(cuò)技術(shù)廣泛應(yīng)用到現(xiàn)有產(chǎn)品中。例如，S7400 即使在惡劣的工業(yè)環(huán)境下依然可正常工作，在操作運(yùn)行過(guò)程中模版還可熱插拔。（4）兼容性?，F(xiàn)代 PLC 已不再是單個(gè)

20、的，獨(dú)立的控制裝置，而是整個(gè)控制系統(tǒng)中的一部分或一個(gè)環(huán)節(jié)，兼容性是 PLC 深層次應(yīng)用的重要保證。例如，SIMATIC M7300 采用與 SIMATIC S7300 相同的結(jié)構(gòu)，可使用 SIMATICS7 模塊，其顯著特點(diǎn)是與通用微型計(jì)算機(jī)兼容，可運(yùn)行 MSDOSWindoows 程序，適合于處理數(shù)據(jù)量大、實(shí)時(shí)性強(qiáng)的工程任務(wù)。（5）小型化，簡(jiǎn)單易懂。隨著應(yīng)用范圍的擴(kuò)大和用戶(hù)投資規(guī)模的不同，小鐘山職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 基于 PLC 的彩燈控制- 7 -型化、低成本、簡(jiǎn)單易用的 PLC 將廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。小型 PLC 由整體結(jié)構(gòu)向小型模塊化發(fā)展，增加了配置的靈活性。（6）編程語(yǔ)言向高層次

21、發(fā)展。PLC 的編程語(yǔ)言在原有梯形圖語(yǔ)言、順序功能塊語(yǔ)言和指令表語(yǔ)言的基礎(chǔ)上，正在不斷豐富和向高層次發(fā)展。第二章第二章 S7-200S7-200 可編程控制器可編程控制器2.1 S7-200 可編程控制器概述S7-200 系列 PLC 采用整體式的基本單元（主機(jī)）加擴(kuò)展（模塊）的結(jié)構(gòu)，整體式 PLC 的 CPU、電源、輸入、輸出點(diǎn)安裝于一體，結(jié)構(gòu)緊湊，安裝簡(jiǎn)單。運(yùn)算速度快，基本邏輯控制指令 0.22us條，可以實(shí)現(xiàn)高速控制。編程指令、編程元件較豐富、性能價(jià)格比高。2.2 S7-200 的系統(tǒng)組成SIMATIC S7-200系統(tǒng)由硬件和工業(yè)軟件兩大部分組成。（1）硬件基本單元基本單元又稱(chēng)作CPU

22、模塊，也有的稱(chēng)之為主機(jī)或本機(jī)。它包括CPU、存儲(chǔ)器、基本輸入輸出點(diǎn)和電源等，是PLC的主要部分。它實(shí)際就是一個(gè)完整的控制系統(tǒng)，可以單獨(dú)實(shí)現(xiàn)一定的控制任務(wù)。擴(kuò)展單元擴(kuò)展單元是用以擴(kuò)充數(shù)字量輸入輸出的設(shè)備，所能連接的擴(kuò)展單元的數(shù)量和實(shí)際所能使用的I/O點(diǎn)數(shù)是由多種因數(shù)共同決定的。特殊功能模塊特殊功能模塊是可與主機(jī)相連的為完成某種特殊的控制任務(wù)而制的裝置。相關(guān)設(shè)備鐘山職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 基于 PLC 的彩燈控制- 8 -相關(guān)設(shè)備是為充分和方便地利用SIMATIC S7-200系統(tǒng)硬件和軟件資源而開(kāi)發(fā)和使用的一些設(shè)備，主要有編程設(shè)備、人機(jī)操作界面和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等。（2）工業(yè)軟件工業(yè)軟件是為更好地管理

23、和使用這些設(shè)備而開(kāi)發(fā)的與之相配套的程序、文檔及其規(guī)則的總和，它主要由標(biāo)準(zhǔn)工具、工程工具、運(yùn)行軟件和人機(jī)接口等幾大類(lèi)構(gòu)成2.3 S7-200 的掃描周期 S7-200 系列 PLC CPU 連續(xù)執(zhí)行用戶(hù)任務(wù)的循環(huán)序列稱(chēng)為掃描?？删幊炭刂破鞯囊粋€(gè)機(jī)器掃描周期是指用戶(hù)程序運(yùn)行一次所經(jīng)過(guò)的時(shí)間，分為輸入處理、執(zhí)行程序、處理信號(hào)請(qǐng)求、執(zhí)行 CPU 自診斷和輸出刷新五個(gè)階段。（1）輸入處理對(duì)于數(shù)字量輸入和模擬量輸入，CPU 處理的方式不同。處理數(shù)字量輸入每個(gè)掃描周期的開(kāi)始，先進(jìn)行輸入掃描，將數(shù)字輸入點(diǎn)的當(dāng)前值寫(xiě)入映像存儲(chǔ)器中。處理模擬量輸入模擬量輸入有的采用數(shù)字濾波，有的直接輸入。模擬量的數(shù)字濾波多用于輸

24、入信號(hào)變化緩慢的場(chǎng)合，如果是高速信號(hào)，一般內(nèi)不用數(shù)字濾波。高成本的模擬量模塊，通常支持模塊內(nèi)部濾波；對(duì)于低成本的模擬量模塊，模塊不支持內(nèi)部濾波，其輸入可以使用數(shù)字濾波器功能進(jìn)行設(shè)置。（2）執(zhí)行程序在這一階段,CPU 從用戶(hù)程序第一條指令開(kāi)始執(zhí)行，直到最后一條指令結(jié)束。（3）處理通信請(qǐng)求在 CPU 掃描周期的信息處理階段，CPU 自動(dòng)檢測(cè)屏除里從各通信端口接受到的任何信息。（4）執(zhí)行 CPU 自診斷鐘山職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 基于 PLC 的彩燈控制- 9 -在這一階段，CPU 檢測(cè)主機(jī)硬件，同時(shí)也檢查所有的 I/O 模塊的狀態(tài)。在RUN 模式下，還檢測(cè)用戶(hù)程序存儲(chǔ)器。當(dāng) CPU 的工作方式從

25、 RUN 轉(zhuǎn)換到 STOP 時(shí)，由輸出狀態(tài)可通過(guò)對(duì) CPU 組態(tài)中的輸出設(shè)置來(lái)選擇以下幾種：數(shù)字量輸出保持當(dāng)前值,或設(shè)置為輸出表中的值模擬量的輸出保持方式轉(zhuǎn)換前最后寫(xiě)的值默認(rèn)設(shè)置是關(guān)閉數(shù)字輸出（5）輸出刷新每個(gè)掃描周期的結(jié)尾，CPU 把存放在輸出映像寄存器中的數(shù)據(jù)輸出給數(shù)字量輸出端點(diǎn)，更新輸出狀態(tài)。2.4 S7-200 系列 CPU 的工作方式S7-200 系列 PLC CPU 的工作方式有：STOP 方式和 RUN 方式。當(dāng) CPU 處于STOP 方式時(shí)，對(duì)于掃描周期，這兩種方式的主要類(lèi)別是在 STOP 方式下不運(yùn)行用戶(hù)程序，此時(shí)可以向 CPU 裝載擁護(hù)程序或者進(jìn)行 CPU 配置。當(dāng) CUP

26、 工作在RUN 方式下的每個(gè)掃描周期中執(zhí)行用戶(hù)程序。改變 CPU 工作方式的方法有：（1）用 PLC 上的方式開(kāi)關(guān)來(lái)手動(dòng)切換，方式開(kāi)關(guān)有 3 個(gè)檔次：STOP、RUN 和 TERM 方式；（2）用 STEP 7-Micro/win32 編程軟件，應(yīng)首先把主機(jī)的方式開(kāi)關(guān)置于 TERM 或 RUN 位置，然后在此軟件平臺(tái)用鼠標(biāo)單擊 STOP 和 RUN 方式按鈕即可；（3）在用戶(hù)程序中用指令由 RUN 方式轉(zhuǎn)換到 STOP 方式，前提是程序邏輯允許中斷程序的執(zhí)行。鐘山職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 基于 PLC 的彩燈控制- 10 -第三章第三章 基于基于 PLCPLC 的彩燈的彩燈控制設(shè)計(jì)控制設(shè)計(jì)3.

27、1 總體結(jié)構(gòu)框圖彩燈控制電路由三個(gè)模塊構(gòu)成，分別是顯示電路、秒脈沖電路和彩燈維持電路組成。其總體框圖如圖 3-1 所示：圖 3-1 設(shè)計(jì)總體框圖秒脈沖電路全程為電路提供矩形波信號(hào)使彩燈定時(shí)發(fā)亮，顯示電路為維持電路提供電源；彩燈維持電路在顯示電路部分提供電源的情況下為電路提供一段較長(zhǎng)的高電平，使彩燈在全部變亮后保持一段時(shí)間。同時(shí)結(jié)合顯示電路部分鐘山職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 基于 PLC 的彩燈控制- 11 -所帶元件(主要是 74LS194)的性質(zhì)，使彩燈從左（右）往右（左）依次由暗變亮，亮后維持一段時(shí)間，然后熄滅，并且不斷重復(fù)此過(guò)程。3.2 硬件電路設(shè)計(jì) （1）實(shí)驗(yàn)設(shè)備 1）THSMS-A 型

28、 ，THSMS-B 型實(shí)驗(yàn)裝置一臺(tái)2）安裝了 STEP7-Micro/WIN32 編程軟件的計(jì)算機(jī)一臺(tái)3）PC/PPI 編程電纜一根4）鎖緊導(dǎo)線若干 （2）S7-200 系列 PLC 外部結(jié)構(gòu) 如圖 3-2 所示 圖 3-2 S7-200 系列 PLC 外部結(jié)構(gòu) （3）彩燈控制實(shí)驗(yàn)面板 如圖 3-3 所示鐘山職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 基于 PLC 的彩燈控制- 12 - 圖 3-3 彩燈控制模擬實(shí)驗(yàn)控制面板(4) 電路接線在圖 3-2 中，將計(jì)算機(jī)的 IO 接口通過(guò) PPI 電纜接到 S7-200 系列 PLC 的外部通訊接口，把計(jì)算機(jī)中的 STEP7-Micro/WIN32 編程軟件里面的

29、PLC 梯形圖傳送到 S7-200PLC 的 CPU 中。在圖 3-3 中，右框中 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10 分別接主機(jī)的輸出點(diǎn) Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3、 Q0.4、Q0.5、Q0.6、Q0.7、Q1.0、Q1.1 。啟動(dòng)按鈕接主機(jī)的輸入點(diǎn) I0.0。鐘山職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 基于 PLC 彩燈控制- 13 -3.3 彩燈 STL 控制指令表 3-1 彩燈控制指令表步 序STL 指 令步 序STL 指 令1LD I0.0 啟動(dòng)30LD M10.22AN M0.031O M11.03TON T37，+20 延時(shí) 2S32O M11.24LD T3733O M1

30、1.35= M0.034O M11.46LD I0.035O M11.57TON T38，+30 延時(shí) 3S36O M12.48AN T3837O M12.69= M1.038O M13.010LD M1.039O T4711O M0.240= Q0.1 2 號(hào)燈12= M10.041LD M10.313LD M13.542O M10.714TON T39，+20 延時(shí) 2S43O M11.315AN T3944O M11.416= M0.245O M11.517LD M0.0 移位輸入46O M11.618SHRB M10.0， M10.1， +2947O M12.319LD M10.148

31、O M12.520O M11.149O M12.721O M11.250O T4722O M11.351= Q0.2 3 號(hào)燈23O M11.452LD M10.424O M11.553O M10.625O M12.154O M11.326O M12.555O M11.427O M12.756O M11.528O T4757O M11.629= Q0.0 1 號(hào)燈58O M12.2鐘山職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 基于 PLC 的彩燈控制- 14 -步 序STL 指 令步 序STL 指 令59O M12.690O M12.360O M13.091O M12.561O T4792O M12.762=

32、 Q0.3 4 號(hào)燈93O T4763LD M10.594= Q0.6 7 號(hào)燈64O M11.495LD M10.265O M11.596O M11.066O M11.697O M11.567O M11.798O M11.668O M12.199O M11.769O M12.5100O M12.070O M12.7101O M12.271O T47102O M12.672= Q0.4 5 號(hào)燈103O M13.073LD M10.4104O T4774O M10.6105= Q0.7 8 號(hào)燈75O M11.4106LD M13.476O M11.5107O T4777O M11.6108=

33、 Q1.0 9 號(hào)燈78O M11.7109LD M13.579O M12.4110O T4780O M12.6111= Q1.1 10 號(hào)燈81O M13.0112LD M13.382O T47113O M13.483= Q0.5 6 號(hào)燈114O M13.584LD M10.3115AN T4885O M10.7116TON T47，+10 延時(shí) 1S86O M11.5117LD T4787O M11.6118TON T48，+10 延時(shí) 1S88O M11.7119END89O M12.0鐘山職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 基于 PLC 的彩燈控制- 15 -3.4 彩燈控制梯形圖鐘山職業(yè)技術(shù)

34、學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 基于 PLC 的彩燈控制- 16 -鐘山職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 基于 PLC 的彩燈控制- 17 -鐘山職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 基于 PLC 的彩燈控制- 18 -鐘山職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 基于 PLC 的彩燈控制- 19 -鐘山職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 基于 PLC 的彩燈控制- 20 -鐘山職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 基于 PLC 的彩燈控制- 21 -鐘山職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 基于 PLC 的彩燈控制- 22 -圖 3-4 彩燈控制梯形圖鐘山職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 基于 PLC 的彩燈控制- 23 -3.5 調(diào)試在實(shí)驗(yàn)室的彩燈控制的模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)前，按彩燈的控制要求接好“CPU226”與“基本指令面板”之間的線。在計(jì)算機(jī)上打開(kāi) STEP-MicroWIN32 的軟件，編寫(xiě)好彩燈控制的梯形圖。接通試驗(yàn)臺(tái)的電源，在 STEP-MicroWIN32 編程中清除并載入新的程序，開(kāi)始