天塔之光畢業(yè)設(shè)計天塔之光畢業(yè)設(shè)計4軟件設(shè)計23#/38圖2-4PLC的等效電路①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通過輸入端子驅(qū)動，可提供無限多對常開、常閉的軟觸點(diǎn)供內(nèi)部使用。②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輸入信號進(jìn)行運(yùn)算處理，判斷哪些信號需要輸出，并將得到的結(jié)果輸出給負(fù)載。③輸出部分一一這部分的作用是驅(qū)動外部負(fù)載，所以輸出端子是PLC向外部負(fù)載輸出信號的端子，其內(nèi)連輸出繼電器（Q）的一對常開觸點(diǎn)。輸出繼電器除提供一對常開觸點(diǎn)驅(qū)動負(fù)載以外，還可以提供無數(shù)對常開、常閉觸點(diǎn)供內(nèi)部使用。PLC的周期工作方式PLC是通過一種周期工作方式來完成控制的，每個周期包括輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。①輸入采樣階段一一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，這一過程稱為采樣。在本工作周期內(nèi)這個采樣結(jié)果的內(nèi)容不會改變，而且將在PLC執(zhí)行程序時被使用。②程序執(zhí)行階段一一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。但這個結(jié)果在全部程序未執(zhí)行完畢之前不會送到輸出端口上。③輸出刷新階段一一在所有用戶程序執(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、輸出刷新三個階段，每重復(fù)一次的時間稱為一個掃描周期。PLC的一個掃描周期一般為40?100ms之間。PLC的分類.按結(jié)構(gòu)形式分：整體式：將電源、CPU、I/O部件都集中在一個機(jī)箱內(nèi)。模塊式：將PLC各部分分成若干個單獨(dú)的模塊。.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256~2048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。.按功能分：低檔機(jī)：具有邏輯運(yùn)算、定時、計數(shù)、移位以與自診斷、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)1.I/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．存儲容量在PLC中，用戶程序的存儲容量有的是用編程的步數(shù)來表示，每編一條語句為一步；有的是以字為單位來計算，8位二進(jìn)制數(shù)為一個字節(jié)，每1024個字節(jié)為1處。目前大型PLC的存儲容量是幾百KB，最高可達(dá)幾皿。為了擴(kuò)大存儲容量，有的公司已使用了磁泡存儲器或硬盤。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度和PLC產(chǎn)品的類型。目前大中型PLC的掃描速度可達(dá)0.2ms/KB左右。指令系統(tǒng)指令系統(tǒng)是指PLC所有指令的總和。一般來講，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。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。通信主要涉與通信模塊，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?！酢跞布O(shè)計S7-200系列PLC基本知識S7-200系列PLC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個不同的基本型號，常見的有CPU221，CPU222，CPU224和CPU226四種基本型號，其主要技術(shù)規(guī)范如表2-1所示。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)范特性CPU221CPU的CPU224C聞2MxpCPU儂外用尺t(mrnjX30X6290XSOX1205XS0XK聞拗「般」序存哧器:帝運(yùn)行橫肝翱不可隹圮什檢式漏料的兩竽升用時*40的竽m羽燈節(jié)1般的字節(jié)16湖子*1FJ84辛節(jié)取掘西國即站￥?MMfl年節(jié)肘盟字吊10M號書1健明i節(jié)弗電保持時間卻4時爾司射1M小時100小時1。叫時本棚0mmt認(rèn)用8人啟出14封想出14人犯出四川帕出?「屣檀靈產(chǎn)相ft7,他沙腳七7個麒椎報電魚器11222詡可口1RS-4B51RS-4351RS-4B52曲?朱152RS-435

表3-2數(shù)字量擴(kuò)展模塊類型型號各組輸入點(diǎn)數(shù)各組輸出點(diǎn)數(shù)輸入擴(kuò)展模塊EM221EM22124VDC輸入4，4EM221230VAC輸入8點(diǎn)相互獨(dú)立輸出擴(kuò)展模塊EM222EM22224VDC輸出4，4EM222繼電器輸出4，4EM222230VAC雙向晶閘管輸出8點(diǎn)相互獨(dú)立輸入/輸出擴(kuò)展模塊EM223EM22324VDC輸入繼電器輸出44EM22324VDC輸入24VDC輸出4，44，4EM22324VDC輸入24VDC輸出8，84，4，8EM22324VDC輸入繼電器輸出8，84，4，4，4表3-3模擬量擴(kuò)展模塊型號點(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S7-200的編程元件.輸入過程映像寄存器（輸入繼電器）I編號范圍：I0.0--I15.7功能：專門用來接收從外部開關(guān)發(fā)來的信號。幾點(diǎn)說明：①只能由外部信號所驅(qū)動，不能在內(nèi)部由程序指令來驅(qū)動。②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。③可提供無數(shù)對常開、常閉觸點(diǎn)供內(nèi)部使用。.輸出映像寄存器（輸出繼電器）Q編號范圍：Q0.0-Q15.7功能：專門用來將輸出信號傳送給外部負(fù)載。幾點(diǎn)說明：①一個輸出繼電器僅有一對常開觸點(diǎn)供外部使用。②可提供無數(shù)對常開、常閉觸點(diǎn)供內(nèi)部使用。③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。.定時器T定時器的分類按分辨率來分，有1ms、10ms、100ms三種定時器。按工作方式來分，有通電延時定時器（TON）、斷電延時型定時器（TOF）和保持型通電延時定時器（TONR）三種。定時時間： 定時時間二預(yù)置值X時基.位存儲器（中間繼電器）M位存儲器用來保存中間操作狀態(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。地址編號范圍為M0.0-M31.7共256點(diǎn)。位存儲器在PLC中沒有輸入/輸出端與之對應(yīng)，其線圈的通斷狀態(tài)只能在程序內(nèi)部用指令驅(qū)動，其觸點(diǎn)不能直接驅(qū)動外部負(fù)載，只能在程序內(nèi)部驅(qū)動輸出繼電器的線圈，再用輸出繼電器的觸點(diǎn)去驅(qū)動外部負(fù)載。.計數(shù)器C計數(shù)器的功能：用于累計計數(shù)輸入端接收到的由斷開到接通的脈沖個數(shù)。計數(shù)器的編號：C0-C255o計數(shù)器的分類：①加計數(shù)器②減計數(shù)器③加/減計數(shù)器.累加器AC累加器是用來暫存數(shù)據(jù)的寄存器，它可以用來存放運(yùn)算數(shù)據(jù)、中間數(shù)據(jù)和結(jié)果。CPU提供了4個32位的累加器，其地址編號為AC0-AC3o累加器的可用長度為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。.幾個常用的特殊存儲器SMSM0.0：運(yùn)行監(jiān)視繼電器當(dāng)PLC運(yùn)行時，SM0.0自動處于接通狀態(tài)，當(dāng)PLC停止運(yùn)行時，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%的時鐘脈沖。SM0.5:周期為1秒鐘占空比為50%的時鐘脈沖。.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范圍為S0.0--S31.7。S7-200的數(shù)據(jù)長度和編址方式S7-200的數(shù)據(jù)長度S7-200的數(shù)據(jù)可以按位、字節(jié)、字和雙字存取。其中1個二進(jìn)制數(shù)為1位，8個相連的二進(jìn)制位為1個字節(jié)(B)，2個字節(jié)組成1個字(W)，2個字組成1個雙字(口)。S7-200的編址方式位編址格式：區(qū)域標(biāo)志符+字節(jié)號.位號，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，如IB0、QB2、VB20等。字編址格式：區(qū)域標(biāo)志符+W+起始字節(jié)號，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，如VD0表示由VB0到VB3這4字節(jié)組成的雙字。注意事項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。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.地址編號中不可以出現(xiàn)XX.8和XX.9。7．定時器和計數(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)號指令必須成對使用。3.1.6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IT IT I r<)10.1 I0.2T I-I，U(a)電路安排不當(dāng)圖3-22．并聯(lián)觸點(diǎn)多的支路應(yīng)靠近左母線，即KI-PHrC)(b(b)電路安排正確“左重右輕”，如圖所示。(a)(a)電路安排不當(dāng)(b)電路安排正確圖3-33.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。圖編程，如圖3-5所示。圖3-5重新編排的梯形圖圖3-4難以編程的梯形圖4．梯形圖中不允許一個觸點(diǎn)上有雙向“電流”通過?？梢猿醪教幚碇笤龠M(jìn)行優(yōu)化，4．梯形圖中不允許一個觸點(diǎn)上有雙向“電流”通過。可以初步處理之后再進(jìn)行優(yōu)化，如圖3-6所示如圖3-6所示圖3-6橋式電路的處理3.2梯形圖設(shè)計方法經(jīng)驗(yàn)設(shè)計法經(jīng)驗(yàn)設(shè)計法就是在一些典型電路的基礎(chǔ)上，根據(jù)被控對象對控制系統(tǒng)的具體要求，不斷地修改和完善梯形圖。有時需要多次反復(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)計所用的時間、設(shè)計的質(zhì)量與設(shè)計者的經(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與有關(guān)資料，深入理解控制要求。2．對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、信號燈等執(zhí)行機(jī)構(gòu)一般用PLC的輸出繼電器來控制，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)、速度繼電器等用來提供控制命令和反饋信號，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間繼電器的功能用PLC內(nèi)部的輔助繼電器和定時器來完成，它們與PLC的外部接線無關(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。.分配I/O地址，作出PLC的外部接線圖。要特別注意對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。.用PLC的軟繼電器符號和I/O編號取代原繼電器控制電路中的電氣符號，畫出梯形圖草圖。.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誤）。.寫出對應(yīng)的語句表。3.2.3順序控制設(shè)計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，在各個輸入信號作用下，根據(jù)內(nèi)部狀態(tài)和時間的順序，使生產(chǎn)過程中的每個執(zhí)行機(jī)構(gòu)自動有步驟地進(jìn)行操作。

2．順序控制設(shè)計法的步驟①分析理解系統(tǒng)的控制要求②確定I/O地址與中間編程元件地址③畫出順序功能圖④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組成要素，即步、動作、轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)換條件和有向連線，如圖3-7所示4．步的相關(guān)概念將系統(tǒng)的一個工作周期劃分為若干個順序相連的階段，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器或順序控制繼電器的地址來表示該步的編號。與系統(tǒng)的初始狀態(tài)相對應(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，該步處于活動狀態(tài)，稱該步為“活動步”。如果某一步有兩個或多個動作其畫法如圖2-11所示。，圖3-8如果某一步有兩個或多個動作其畫法如圖2-11所示。，圖3-8動作的畫法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所示日與h日與h同時用合圖3-9轉(zhuǎn)換條件的表示方法（2）轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)的條件①該轉(zhuǎn)換所有的前級步都是活動步。②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①使所有的后續(xù)步變?yōu)榛顒硬?。②使所有的前級步變?yōu)椴换顒硬健?．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．繪制順序功能圖時的注意事項①兩個步絕對不能直接相連，必須用一個轉(zhuǎn)換將它們分隔開。②兩個轉(zhuǎn)換也不能直接相連，必須用一個步將它們分隔開。③不要漏掉初始步。④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)。將順序功能圖轉(zhuǎn)換成梯形圖的方法①利用起保停方法模板如圖2-14所示。上一步轉(zhuǎn)換條件下一步當(dāng)前步TII ）當(dāng)前缶圖3-11起保停模板②利用置位和復(fù)位指令模板如圖3-12所示。

圖3-12置位—復(fù)位模板③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當(dāng)前步轉(zhuǎn)換條件下一步■-I I 0就圖3-13順序控制繼電器指令模板3.2.4I/O分配與接線圖輸入輸出啟動開關(guān)KL1——L8L9I0.0Q0.0-—Q0.7Q1.0PLC接線圖4軟件設(shè)計4.1順序功能圖4.2梯形圖

Q0.6M0.3Q0.3Q04(Qo.a(子程序花樣2河索1M0.1Q0.6M0.3Q0.3Q04(Qo.a(子程序花樣2河索1M0.1MCI.2Q0.5Q0.2

5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、順時針、逆時針?biāo)姆N樣式，每種樣式循環(huán)一次，每循環(huán)一次需4秒，循環(huán)三次需12秒，則四種循環(huán)樣式共需48秒因此將主定時器定時在48秒，循環(huán)完以后定時器復(fù)位，開始下一次循環(huán)。為了實(shí)現(xiàn)四種樣式，本程序采用了四種子程序，代表花開、花落、順時針、逆時針。六、致謝在本論文的整個研究設(shè)計過程中，得到了許多老師和同學(xué)的幫助，借此機(jī)會向她們一并表示誠摯的謝意。首先感謝我的指導(dǎo)老師劉嬌月老師。在整個的設(shè)計過程中，劉嬌月老師對我熱心指導(dǎo)、嚴(yán)格要求，在選題、系統(tǒng)總體設(shè)計與技術(shù)方案上，給予寶貴的建議，提供了大量與設(shè)計相關(guān)的資料，幫助我建立了正確的設(shè)計思想，保證了課題的研究和開發(fā)工作的順利完成。我