基于S7-200_PLC_十字路口交通燈的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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基于s7-200 plc的十字路口交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 基于s7-200 plc的十字路口交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1 設(shè)計(jì)主要內(nèi)容及要求 1.1 設(shè)計(jì)目的： 編程序控制器（PLC）于20世紀(jì)60年代在美國(guó)誕生，在我國(guó)的發(fā)展與應(yīng)用已有30多年的歷史，現(xiàn)在它已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，成為提高工業(yè)裝備電氣自動(dòng)化水平的重要設(shè)備和強(qiáng)大支柱。因此，PLC技術(shù)已成為電氣自動(dòng)化專業(yè)技能型人才必不可少的重要技能，通過(guò)實(shí)踐，可以幫助學(xué)生加深對(duì)理論知識(shí)消化吸收，提高PLC編程技能。 1.2 基本要求 信號(hào)燈受一個(gè)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)控制，當(dāng)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)接通時(shí)，信號(hào)燈系統(tǒng)開(kāi)始工作，且先南北紅燈亮，東西綠燈亮。當(dāng)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，所有信號(hào)燈都熄滅。 南北紅燈亮維持25秒，在南北紅燈亮的同時(shí)東西綠燈也亮，并維持20秒。到20秒時(shí)，東西綠燈閃亮，閃亮3秒后熄滅。在東西綠燈熄滅時(shí)，東西黃燈亮，并維持2秒。到2秒時(shí)，東西黃燈熄滅，東西紅燈亮，同時(shí)，南北紅燈熄滅，綠燈亮。 東西紅燈亮維持30秒。南北綠燈亮維持25秒，然后閃亮3秒后熄滅。同時(shí)南北黃燈亮，維持2秒后熄滅，這時(shí)南北紅燈亮，東西綠燈亮，周而復(fù)始。要求完成以下項(xiàng)目： 1、畫(huà)出交通信號(hào)燈時(shí)序狀態(tài)示意圖 2、畫(huà)出交通燈的控制流程圖 3、完成可編程控制器I/O端口分配和外部接線圖 4、完成十字路口交通信號(hào)燈PLC控制梯形圖編程 1.3 發(fā)揮部分 自由發(fā)揮 2 設(shè)計(jì)過(guò)程及論文的基本要求： 2.1 設(shè)計(jì)過(guò)程的基本要求 （1）基本部分必須完成，發(fā)揮部分可任選； （2）符合設(shè)計(jì)要求的報(bào)告一份，其中包括總體設(shè)計(jì)框圖、電路原理圖各一份； （3）報(bào)告的電子檔需全班統(tǒng)一存盤(pán)上交。 2.2 課程設(shè)計(jì)論文的基本要求 （1）參照畢業(yè)設(shè)計(jì)論文規(guī)范打印，包括附錄中的圖紙。項(xiàng)目齊全、不許涂改，不少于4000字。圖紙為A4，所有插圖不允許復(fù)印。 （2）裝訂順序：封面、任務(wù)書(shū)、成績(jī)?cè)u(píng)審意見(jiàn)表、中文摘要、關(guān)鍵詞、目錄、正文（設(shè)計(jì)題目、設(shè)計(jì)任務(wù)、設(shè)計(jì)思路、設(shè)計(jì)框圖、各部分電路及相應(yīng)的詳細(xì)的功能分析和重要的參數(shù)計(jì)算、工作過(guò)程分析、元器件清單、主要器件介紹）、小結(jié)、參考文獻(xiàn)、附錄（總體設(shè)計(jì)框圖與電路原理圖）。 3 時(shí)間進(jìn)度安排 順序 階段日期 計(jì) 劃 完 成 內(nèi) 容 備注 1 2014.9.1 講解主要設(shè)計(jì)內(nèi)容，安排學(xué)生查閱資料 打分 2 2014.9.2 檢查整個(gè)設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)概況 打分 3 2014.9.3 指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行傳感器的選擇和plc應(yīng)用的注意事項(xiàng) 打分 4 2014.9.4 檢查學(xué)生核心內(nèi)容的設(shè)計(jì)情況 打分 5 2014.9.5 答辯、寫(xiě)報(bào)告 打分 2014-9-1 摘要 可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專門(mén)在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在執(zhí)行存儲(chǔ)邏輯運(yùn)算和順序控制、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)字或模擬的輸入(I)和輸出(O)接口，控制各種類型的機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程?？删幊绦蚩刂破?PLC)作為一種以微電腦技術(shù)為核心的自動(dòng)控制裝置，它將傳統(tǒng)的繼電器-接觸器控制技術(shù)與計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)融為一體，在工業(yè)自動(dòng)化，機(jī)電一體化以及傳統(tǒng)的工業(yè)控制方面，得到了廣泛的應(yīng)用， 發(fā)揮著越來(lái)越大的作用。已被廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、化工、能源等各種行業(yè)。它可靠性高、功能完善、抗干擾性好，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕等優(yōu)點(diǎn)。是一種專門(mén)用于工業(yè)環(huán)境及過(guò)程控制的數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)。城市交通信號(hào)控制是通過(guò)對(duì)交通流的調(diào)節(jié)、警告和誘導(dǎo)以達(dá)到改善人和貨物的安全運(yùn)輸，提高運(yùn)營(yíng)效率。采用PLC控制交通信號(hào)燈，主要是考慮其具有對(duì)使用環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的特性，同時(shí)其內(nèi)部定時(shí)器資源十分豐富。 目前，PLC已廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制中，但是在交通控制方面應(yīng)用方面還不是很廣泛。PLC應(yīng)用于交通控制還有很大的潛能，PLC以其可方便操作、可方便編程調(diào)試等特點(diǎn)，使得其有逐步取代以往的單片機(jī)在交通燈中的地位的趨勢(shì)。 利用德國(guó)西門(mén)子公司的S7—200 PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)交通信號(hào)燈的自動(dòng)控制。通過(guò)對(duì)交通信號(hào)燈的控制要求的分析，結(jié)合西門(mén)子S7-200的控制性能，通過(guò)系統(tǒng)時(shí)序圖的分析，對(duì)交通燈系統(tǒng)進(jìn)行了軟、硬件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了十字路口交通燈的合理控制的功能，通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明該方法設(shè)計(jì)的系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、遠(yuǎn)行可靠，具有很高的實(shí)用價(jià)值。 關(guān)鍵字：PLC 交通燈控制 設(shè)計(jì) 調(diào)試 27 - - 目錄 基于s7-200 plc的十字路口交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) I 摘要 III 目錄 4 1 設(shè)計(jì)任務(wù)描述 5 1.2 設(shè)計(jì)要求. 5 1.2.2 基本要求 5 1.2.3 發(fā)揮部分 5 2 設(shè)計(jì)思路 6 3 設(shè)計(jì)與分析 7 3.1設(shè)計(jì)框圖 7 3.2設(shè)計(jì)分析 7 4 硬件部分 9 4.1 PLC I/O分配 9 4.2系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)圖 10 4.3 PLC的接線形式 11 5軟件設(shè)計(jì)部分 12 5.1 梯形圖 13 5.2語(yǔ)句表 16 6 PLC概述 19 6.1PLC硬件結(jié)構(gòu) 19 6.2中央處理單元(CPU) 19 6.3存儲(chǔ)器 20 6.4輸入/輸出模塊 21 圖6.4.1 23 圖6.4.2 23 7元件清單 24 小結(jié) 25 致 謝 26 參考文獻(xiàn) 27 1 設(shè)計(jì)任務(wù)描述 1.1 設(shè)計(jì)題目：基于s7-200 plc的十字路口交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1.2 設(shè)計(jì)要求. 1.2.1 設(shè)計(jì)目的 可編程控制器是一種數(shù)字式的電子裝置，它使用可編程序的存儲(chǔ)器來(lái)存儲(chǔ)指令，并實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、記數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等功能。用來(lái)對(duì)各種機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制。 自1969年第一臺(tái)可控編程控制器問(wèn)世以來(lái)，目前可編程控制器已經(jīng)成為一種最重要、最普及、應(yīng)用場(chǎng)合最多的工業(yè)控制器。編程序控制器（PLC）于20世紀(jì)60年代在美國(guó)誕生，在我國(guó)的發(fā)展與應(yīng)用已有30多年的歷史，現(xiàn)在它已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，成為提高工業(yè)裝備電氣自動(dòng)化水平的重要設(shè)備和強(qiáng)大支柱。因此，PLC技術(shù)已成為電氣自動(dòng)化專業(yè)技能型人才必不可少的重要技能，通過(guò)實(shí)踐，可以幫助學(xué)生加深對(duì)理論知識(shí)消化吸收，提高PLC編程技能。 1.2.2 基本要求 信號(hào)燈受一個(gè)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)控制，當(dāng)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)接通時(shí)，信號(hào)燈系統(tǒng)開(kāi)始工作，且先南北紅燈亮，東西綠燈亮。當(dāng)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，所有信號(hào)燈都熄滅。 南北紅燈亮維持25秒，在南北紅燈亮的同時(shí)東西綠燈也亮，并維持20秒。到20秒時(shí)，東西綠燈閃亮，閃亮3秒后熄滅。在東西綠燈熄滅時(shí)，東西黃燈亮，并維持2秒。到2秒時(shí)，東西黃燈熄滅，東西紅燈亮，同時(shí)，南北紅燈熄滅，綠燈亮。 東西紅燈亮維持30秒。南北綠燈亮維持25秒，然后閃亮3秒后熄滅。同時(shí)南北黃燈亮，維持2秒后熄滅，這時(shí)南北紅燈亮，東西綠燈亮，周而復(fù)始。要求完成以下項(xiàng)目： 1、畫(huà)出交通信號(hào)燈時(shí)序狀態(tài)示意圖 2、畫(huà)出交通燈的控制流程圖 3、完成可編程控制器I/O端口分配和外部接線圖 4、完成十字路口交通信號(hào)燈PLC控制梯形圖編程 1.2.3 發(fā)揮部分 2 設(shè)計(jì)思路 按照交通燈系統(tǒng)控制要求下，結(jié)合西門(mén)子S7-200系列可編程控制器的特性（見(jiàn)附錄）， 選擇適合的型號(hào)。設(shè)計(jì)思想分析如下：給一個(gè)啟動(dòng)的輸入信號(hào)，要配合一個(gè)SB1的按鈕，當(dāng)SB1啟動(dòng)按鈕動(dòng)作，系統(tǒng)工作。 首先，南北方向道路處于禁止通行的狀態(tài)，東西方向道路處于允許通行的狀態(tài)。 南北方向道路亮紅燈狀態(tài)過(guò)程中，南北紅燈亮25S,需計(jì)時(shí)器設(shè)定延時(shí)25秒，才會(huì)轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)南北綠燈亮；同時(shí)，東西方向道路也一起亮綠燈20S,需計(jì)時(shí)器設(shè)定延時(shí)20秒，才會(huì)轉(zhuǎn)下一狀態(tài)東西綠燈閃爍；東西綠燈閃爍3S，需振蕩器或脈沖源（秒/次）動(dòng)作使東西綠燈閃爍，還需要計(jì)時(shí)器設(shè)定延時(shí)3秒，才會(huì)轉(zhuǎn)下一狀態(tài)東西黃燈亮；東西黃燈亮2S,需計(jì)時(shí)器設(shè)定延時(shí)2秒，才會(huì)轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)東西紅燈亮。 其次，東西方向道路處于禁止通行的狀態(tài)，南北方向道路處于允許通行的狀態(tài)。 東西方向道路亮紅燈狀態(tài)過(guò)程中，東西紅燈亮30S,需計(jì)時(shí)器設(shè)定延時(shí)30秒，才會(huì)轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)東西綠燈亮；同時(shí)，南北方向道路也一起亮綠燈25S,需計(jì)時(shí)器設(shè)定延時(shí)25秒，才會(huì)轉(zhuǎn)下一狀態(tài)南北綠燈閃爍；南北綠燈閃爍3S，需振蕩器或脈沖源（秒/次）動(dòng)作使南北綠燈閃爍，還要需計(jì)時(shí)器設(shè)定延時(shí)3秒，才會(huì)轉(zhuǎn)下一狀態(tài)南北黃燈亮；南北黃燈亮2S,需計(jì)時(shí)器設(shè)定延時(shí)2秒，才會(huì)轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)南北紅燈亮。 如此循環(huán)下去。 3 設(shè)計(jì)與分析 3.1設(shè)計(jì)框圖 開(kāi)始 南北紅燈亮，東西綠燈亮 南北紅燈亮，東西綠燈閃 南北紅燈亮，東西綠燈亮 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，南北綠燈亮 開(kāi)始 3.2設(shè)計(jì)分析 圖1 十字路口交通示意圖 這12個(gè)交通燈共有6個(gè)狀態(tài)： 南北紅燈（1 7）亮 東西綠燈（6 12）亮 南北紅燈（1 7）繼續(xù)亮 東西綠燈（6 12）閃 南北紅燈（1 7）繼續(xù)亮 東西綠燈（5 11）亮 東西紅燈（4 10）亮 南北綠燈（3 9）亮 東西紅燈（4 10）繼續(xù)亮 南北綠燈（3 9）閃 東西紅燈（1 7） 繼續(xù)亮 南北綠燈（2 8）亮 4 硬件部分 4.1 PLC I/O分配 交通燈控制系統(tǒng)共有一個(gè)輸入點(diǎn)：?jiǎn)?dòng)按鈕。輸出信號(hào)有東西方向、南北方向兩組指示燈驅(qū)動(dòng)信號(hào)以及東西方向、南北方向的車(chē)輛運(yùn)行指示燈驅(qū)動(dòng)信號(hào)甲、乙。由于每一方向的指示燈中，同種顏色的指示燈運(yùn)行情況相同，為節(jié)省輸出點(diǎn)數(shù)，采用并聯(lián)輸出法。由此確定，系統(tǒng)所需的輸入點(diǎn)數(shù)為1，輸出點(diǎn)數(shù)為8，全部為開(kāi)關(guān)量。PLC I／O點(diǎn)分配如表一所示。 表一PLC I/O口分配 輸入元件 輸入地址 輸出元件 輸出地址 啟動(dòng)按鈕 I0.0 南北紅燈 Q0.0 南北黃燈 Q0.1 南北綠燈 Q0.2 東西紅燈 Q0.3 東西黃燈 Q0.4 東西綠燈 Q0.5 南北車(chē)燈（乙） Q0.6 東西車(chē)燈（甲） Q0.7 4.2系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)圖 根據(jù)系統(tǒng)對(duì)I／O口量的需求，選用s7—200來(lái)完成設(shè)計(jì)，系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。 檢測(cè)裝置 PLC 計(jì)數(shù)器 CPU 定時(shí)器 交通燈 圖2 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) 4.3 PLC的接線形式 如圖3所示 圖3 PLC接線圖 端口I0.0為接入系統(tǒng)開(kāi)關(guān)的傳送信號(hào)，端口Q0.0接起報(bào)警作用的信號(hào)燈，端口Q0.1接南北紅燈，端口Q0.2接?xùn)|西綠燈，端口Q0.3接?xùn)|西黃燈，端口Q0.4接?xùn)|西黃燈，Q0.5接南北綠燈，Q0.6接南北黃燈。 5軟件設(shè)計(jì)部分 控制系統(tǒng)的程序可分為兩個(gè)模塊：開(kāi)始模塊和十字路口信號(hào)燈控制模塊。其中十字路口信號(hào)燈控制模塊是主模塊。時(shí)間設(shè)定由定時(shí)器(T)完成，通過(guò)不同的定時(shí)器的交替觸發(fā)和定時(shí)來(lái)控制各個(gè)車(chē)道每個(gè)信號(hào)燈的亮滅時(shí)間。時(shí)間的設(shè)定可根據(jù)實(shí)際狀況分時(shí)設(shè)置。根據(jù)控制任務(wù)要求，運(yùn)用step7一micro／win32軟件設(shè)計(jì)交通燈系統(tǒng)的梯形圖程序， 如圖4。 5.1 梯形圖 5.2語(yǔ)句表 5.3 時(shí)序圖 圖4 十字路口交通燈時(shí)序 6 PLC概述 6.1PLC硬件結(jié)構(gòu) PLC實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同，中央處理單元(CPU)，如下圖2-1所示。 4-1 PLC硬件結(jié)構(gòu) 6.2中央處理單元(CPU) 中央處理單元(CPU)是PLC控制中樞。它PLC系統(tǒng)程序賦予功能接收并存儲(chǔ)從編程器鍵入用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲(chǔ)器、I/O以及警戒定時(shí)器狀態(tài)，并能診斷用戶程序中語(yǔ)法錯(cuò)誤。當(dāng)PLC投入運(yùn)行時(shí)，首先它以掃描方式接收現(xiàn)場(chǎng)各輸入裝置狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶程序，命令解釋后按指令規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算結(jié)果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O映象區(qū)各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行，直到停止運(yùn)行。 進(jìn)一步提高PLC可靠性，近年來(lái)對(duì)大型PLC還采用雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三CPU表決式系統(tǒng)。這樣，某個(gè)CPU出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。 6.3存儲(chǔ)器 存放系統(tǒng)軟件存儲(chǔ)器稱為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器。存放應(yīng)用軟件存儲(chǔ)器稱為用戶程序存儲(chǔ)器。 1、PLC常用存儲(chǔ)器類型 （1）RAM （Random Assess Memory） 這是一種讀/寫(xiě)存儲(chǔ)器(隨機(jī)存儲(chǔ)器)，其存取速度最快，由鋰電池支持。 （2）EPROM（Erasable Programmable Read Only Memory）這是一種可擦除只讀存儲(chǔ)器。斷電情況下，存儲(chǔ)器內(nèi)所有內(nèi)容保持不變。紫外線連續(xù)照射下可擦除存儲(chǔ)器內(nèi)容)。 （3）EEPROM(Electrical Erasable Programmable Read Only Memory)這是一種電可擦除只讀存儲(chǔ)器。使用編程器就能很容易對(duì)其所存儲(chǔ)內(nèi)容進(jìn)行修改。[3] 2、PLC存儲(chǔ)空間分配 各種PLCCPU最大尋址空間各不相同，PLC工作原理，其存儲(chǔ)空間一般包括以下三個(gè)區(qū)域： （1）系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū) （2）系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)（包括I/O映象區(qū)和系統(tǒng)軟設(shè)備等） （3）用戶程序存儲(chǔ)區(qū)[4] 系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū)：系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū)中存放著相當(dāng)于計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)系統(tǒng)程序。包括監(jiān)控程序、管理程序、命令解釋程序、功能子程序、系統(tǒng)診斷子程序等。由制造廠商將其固化EPROM中，用戶不能直接存取。它和硬件一起決定了該P(yáng)LC性能。 系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)：系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)包括I/O映象區(qū)以及各類軟設(shè)備，如：邏輯線圈；數(shù)據(jù)寄存器；計(jì)時(shí)器；計(jì)數(shù)器；變址寄存器；累加器等存儲(chǔ)器。[5] （1）I/O映象區(qū)：PLC投入運(yùn)行后，輸入采樣階段才依次讀入各輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，輸出刷新階段才將輸出狀態(tài)和數(shù)據(jù)送至相應(yīng)外設(shè)。它需要一定數(shù)量存儲(chǔ)單元(RAM)以存放I/O狀態(tài)和數(shù)據(jù)，這些單元稱作I/O映象區(qū)。一個(gè)開(kāi)關(guān)量I/O占用存儲(chǔ)單元中一個(gè)位（bit），一個(gè)模擬量I/O占用存儲(chǔ)單元中一個(gè)字（16個(gè)bit）。整個(gè)I/O映象區(qū)可看作兩個(gè)部分組成：開(kāi)關(guān)量I/O映象區(qū)；模擬量I/O映象區(qū)。 （2）系統(tǒng)軟設(shè)備存儲(chǔ)區(qū) ：I/O映象區(qū)區(qū)以外，系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)還包括PLC內(nèi)部各類軟設(shè)備（邏輯線圈、計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù)寄存器和累加器等）存儲(chǔ)區(qū)。該存儲(chǔ)區(qū)又分為具有失電保持存儲(chǔ)區(qū)域和無(wú)失電保持存儲(chǔ)區(qū)域，前者PLC斷電時(shí)，由內(nèi)部鋰電池供電，數(shù)據(jù)不會(huì)遺失；后者當(dāng)PLC斷電時(shí)，數(shù)據(jù)被清零。 用戶程序存儲(chǔ)區(qū)：主要用來(lái)存放用戶的應(yīng)用程序。所謂用戶程序時(shí)指使用戶根據(jù)工程現(xiàn)場(chǎng)的的產(chǎn)生過(guò)程和工藝要求編寫(xiě)的控制程序。次程序由使用者通過(guò)編程器輸入到PLC機(jī)的RAM存貯器中，以便于用戶隨時(shí)修改。也可將用戶程序存放在EEPROM中。 6.4輸入/輸出模塊 輸入/輸出模塊是可編程控制器與工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備或工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程連接的借口?，F(xiàn)場(chǎng)的輸入信號(hào)，如按鈕開(kāi)關(guān)，行程開(kāi)關(guān)、限位開(kāi)關(guān)以及傳感輸出的開(kāi)關(guān)量或模擬量（壓力、流量、溫度、電壓、電流）等，都要通過(guò)輸入模塊送到PLC。由于這些信號(hào)電平各式各樣，而可編程控制器CPU所處理的信息只能是標(biāo)準(zhǔn)電平，所以輸入模塊還需將這些信號(hào)轉(zhuǎn)換成PLC能夠接受和處理的數(shù)字信號(hào)。輸入模塊的作用是接收中央處理器處理過(guò)的數(shù)字信號(hào)，并把它轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行部件所能接收的控制信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)如電磁閥、燈光顯示、電機(jī)等執(zhí)行機(jī)構(gòu)?？删幊炭刂破饔卸喾N輸入/輸出模塊其類型有數(shù)字量輸入/輸出模塊和模擬量輸入/輸出模塊。這些模塊分直流和交流、電壓和電流類型，每種類型又有不同的參數(shù)等級(jí)，主要有數(shù)字量輸入/輸出模塊和模擬量輸入輸出/模塊，部件上都設(shè)有接線端子排，為了濾除信號(hào)的噪聲和便于PLC內(nèi)部對(duì)信號(hào)的處理，這些模塊上都帶有濾波、電平轉(zhuǎn)換、信號(hào)鎖存電路。數(shù)字量輸入模塊帶有廣電耦合電路，其目的是把PLC與外部電路隔離起來(lái)，以提高PLC的抗干擾能力。數(shù)字兩輸出有繼電器輸出、晶體管輸出和可控硅輸出三種方式。模擬量輸入/輸出模塊主要用來(lái)實(shí)現(xiàn)模擬量與數(shù)字量之間的轉(zhuǎn)換，即A/D或D/A轉(zhuǎn)換。由于工業(yè)控制系統(tǒng)中有傳感器或執(zhí)行機(jī)構(gòu)有一些信號(hào)是連續(xù)變化的模擬量，因此這些模擬量必須通過(guò)模擬量輸入/輸出模塊與PLC的中央處理器連接。模擬量輸入模塊A/D轉(zhuǎn)換后的二進(jìn)制數(shù)字量，經(jīng)光電耦合器和輸出鎖存器宇PLC的1/0總線掛接?，F(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)量程的模擬電壓主要是0—5伏和0—10伏兩種。另外還有：0—somV、0—IV、—5—+SV、—10—+10V，0—10mA等。模擬量輸入模塊接收標(biāo)準(zhǔn)量程的模擬電壓或電流猴，把它轉(zhuǎn)換成8未、10未或12位的二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)，送給中央處理器進(jìn)行處理。模擬量輸出模塊將中央處理器的二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)量程的電壓或電流輸出信號(hào)，提供給執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 圖6.4.1 圖6.4.2 7元件清單 名稱 型號(hào) 數(shù)量 備注 計(jì)算機(jī) 1 可編程控制器 S7-200 1 西門(mén)子 數(shù)據(jù)線 1 STEP7-Micro/WIN 1 小結(jié) PLC課程結(jié)束了，又到了課程設(shè)計(jì)的時(shí)候，我們組分到了：基于S7-200 PLC的十字路口交通信號(hào)燈的系統(tǒng)設(shè)計(jì) 面對(duì)這個(gè)題目根據(jù)老師課堂講的內(nèi)容很快就確定了設(shè)計(jì)的方向，并與同學(xué)們的合作解決遇到的問(wèn)題。通過(guò)這次設(shè)計(jì)，我意識(shí)到了PLC編程技術(shù)在現(xiàn)實(shí)中的廣泛應(yīng)用，并了解到自己學(xué)習(xí)中的不足之處，看到了理論與實(shí)踐的差距。 通過(guò)一周的PLC設(shè)計(jì)實(shí)踐。我學(xué)會(huì)了PLC的基本編程方法，對(duì)PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在對(duì)理論的運(yùn)用中，提高了我們的工程素質(zhì)，在沒(méi)有做實(shí)踐設(shè)計(jì)以前，我們對(duì)知道的撐握都是思想上的，對(duì)一些細(xì)節(jié)不加重視，當(dāng)我們把自己想出來(lái)的程序與到PLC中的時(shí)候，問(wèn)題出現(xiàn)了，不是不能運(yùn)行，就是運(yùn)行的結(jié)果和要求的結(jié)果不相符合。能過(guò)解決一個(gè)個(gè)在調(diào)試中出現(xiàn)的問(wèn)題，我們對(duì)PLC的理解得到加強(qiáng)，看到了實(shí)踐與理論的差距。 通過(guò)合作，我們的合作意識(shí)得到加強(qiáng)。合作能力得到提高。上大學(xué)后，很多同學(xué)都沒(méi)有過(guò)深入的交流，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我們用了分工與合作的方式，每個(gè)人互責(zé)一定的部分，同時(shí)在一定的階段共同討論，以解決分工中個(gè)人不能解決的問(wèn)題，在交流中大家積極發(fā)言，和提出意見(jiàn)，同時(shí)我們還向別的同學(xué)請(qǐng)教。在此過(guò)程中，每個(gè)人都想自己的方案得到實(shí)現(xiàn)，積極向同學(xué)說(shuō)明自己的想法。能過(guò)比較選出最好的方案。在這過(guò)程也提高了我們的表過(guò)能力。 通過(guò)此次課設(shè)，讓我了解了PLC梯形圖、指令表、順序功能圖有了更好的了解，也讓我了解了關(guān)于PLC設(shè)計(jì)原理。有很多設(shè)計(jì)理念來(lái)源于實(shí)際，從中找出最適合的設(shè)計(jì)方法。實(shí)踐不同于理論，理論上可行的設(shè)計(jì)，在考慮實(shí)際條件的種種影響下，必須有所取舍，有側(cè)重，才能事半功倍，紙上得來(lái)終覺(jué)淺，絕知此事要躬行。 致 謝 在設(shè)計(jì)的過(guò)程中我們還得到了老師的幫助與意見(jiàn)。在學(xué)習(xí)的過(guò)程中，不是每一個(gè)問(wèn)題都能自己解決，向老師請(qǐng)教或向同學(xué)討論是一個(gè)很好的方法，不是有句話叫做學(xué)而不思則怠,做事要學(xué)思結(jié)合。PLC不僅需要編程能力，更是要求設(shè)計(jì)者了解控制電路的時(shí)序關(guān)系，作用原理，在接到題目之后，通過(guò)查詢資料對(duì)題目的所需要的編程器件，設(shè)計(jì)思路有了一定準(zhǔn)備，但還是遇到了很多問(wèn)題，感謝祝老師給予的及時(shí)指導(dǎo)和幫助，能夠跳出我們的思維局限性，從更高的，宏觀的層面和維度來(lái)分析問(wèn)題，給出中肯和針對(duì)性的建議，通過(guò)和同學(xué)的討論，更是使我完善了自己能力的不足之處，并能使我們一起提高。感謝學(xué)校老師給我們提供實(shí)踐的機(jī)會(huì)和條件，能夠鍛煉自己的實(shí)際動(dòng)手能力，不僅停留在理論層面的學(xué)習(xí)，更要將所學(xué)轉(zhuǎn)化為一種能力和素質(zhì)，培養(yǎng)自己的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，從最基礎(chǔ)的課程設(shè)計(jì)做起，為實(shí)際動(dòng)手操作，打?qū)嵒A(chǔ)，因?yàn)橹挥袑?shí)踐，才能出真知。 參考文獻(xiàn) [1] 王永華 .現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù).北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2013 [2] 趙景波等.零基礎(chǔ)學(xué)西門(mén)子S7-200 PLC.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010 [3] 龔?fù)?，張?shù)臣，王瀛. 實(shí)例解讀西門(mén)子PLC.北京：中國(guó)電力出版社,2013 [4] 李國(guó)麗，朱維勇電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)合肥：中國(guó)科技大學(xué)出版社，2000