畢業(yè)設計基于plc的電子鐘控制系統(tǒng)

1、<p>　　中圖分類號： 密級：</p><p>　　UDC： 編號：</p><p><b>　　畢 業(yè) 設 計</b></p><p>　　設計題目名稱： 基于PLC的電子鐘控制系統(tǒng)<

2、/p><p>　　學 生 姓 名 ： </p><p>　　專業(yè)名稱： 機電一體化 </p><p>　　班 級： 機電10-1 </p><p>　　學 制： 三 </p><p>　　學 號： 1050243330 </p><p

3、>　　學歷層次: 專科 </p><p>　　指導老師： </p><p>　　評 閱 人： </p><p>　　論文（設計）提交日期： 2013年 6月10日</p><p>　　論文（設計）答辯日期： 2013年 6月19日</p&

4、gt;<p>　　江 蘇 建 筑 職 業(yè) 技 術 學 院</p><p>　　二〇一三年 六月 十日 </p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　時間是人類生活必不可少的重要元素，如果沒有時間的概念，社會將不會有所發(fā)展和進步。從古代的水漏、十二天干地支，到后來的機械鐘表以及當今的石英鐘，都充分

5、顯現(xiàn)出了時間的重要，同時也代表著科技的進步。到了近、現(xiàn)代，由于數(shù)字集成電路技術的發(fā)展和采用了先進的石英技術，電子技術獲得了飛速的發(fā)展。在其推動下，電子鐘的性能也得到了極大的改善，具有走時準確性能穩(wěn)定、攜帶方便等優(yōu)點。因此，它廣泛應用于計時、自動報時及自動控制等各個領域，有力地推動了社會生產(chǎn)力的發(fā)展和社會信息化程度的提高，同時也使現(xiàn)代電子產(chǎn)品性能進一步提高，產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏也越來種定時電氣的自動啟用等。因此，研究電子鐘及擴大其應用范圍，

6、有著非?，F(xiàn)實的意義。</p><p>　　本系統(tǒng)由七段LED數(shù)碼管來顯示可編程控制器（PLC）所輸出的信號。由于本系統(tǒng)采用的處理器是西門子CPU224,輸出端的數(shù)量少于需求的數(shù)量，因此需要外接一個擴展模塊--西門子EM222。所以，總體設計方案由主體模塊和擴展模塊兩大部分組成。其中主體模塊完成電子鐘的顯示時位功能,擴展模塊完成電子鐘的顯示分位功能。</p><p>　　關鍵詞：可編程控制器

7、（PLC），LED數(shù)碼管，西門子CPU224，西門子EM222。</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　第1章 可編程控制器（PLC）的基礎知識1</p><p>　　1.1 PLC的產(chǎn)生、定義及分類1</p><p>　　1.1.1 PLC的產(chǎn)生1</p><p>

8、　　1.1.2 PLC的定義2</p><p>　　1.1.3 PLC的分類3</p><p>　　1.2 PLC的構成與性能指標6</p><p>　　1.2.1 PLC的硬件結構6</p><p>　　1.2.2 PLC的性能指標10</p><p>　　1.3 PLC的工作原理12</p>

9、<p>　　1.3.1 PLC內外部電路12</p><p>　　1.3.2 PLC的控制系統(tǒng)14</p><p>　　1.3.3 PLC的工作過程16</p><p>　　1.3.4 用戶程序循環(huán)掃描17</p><p>　　第2章 基于PLC的電子鐘控制系統(tǒng)的硬件分析19</p><p>　

10、　2.1 S7-200PLC的概述19</p><p>　　2.1.1 S7-200的系統(tǒng)基本構成19</p><p>　　2.1.2 S7-200PLC的結構20</p><p>　　2.1.3 S7-200PLC的工作方式及掃描周期21</p><p>　　2.1.4 S7-200PLC的編程語言22</p>&l

11、t;p>　　2.1.5 S7-200PLC的程序結構26</p><p>　　2.2 CPU224的技術參數(shù)28</p><p>　　2.2.1 CPU224的相關參數(shù)28</p><p>　　2.2.2 CPU224的接線28</p><p>　　2.3 LED數(shù)碼管的技術參數(shù)30</p><p>　

12、　2.3.1 數(shù)碼管的分類30</p><p>　　2.3.2 LED數(shù)碼管的結構30</p><p>　　2.4 西門子EM222的技術參數(shù)31</p><p>　　2.5 基于PLC電子鐘控制系統(tǒng)的硬件接線圖37</p><p>　　第3章 數(shù)字電子鐘梯形圖程序39</p><p><b>　　

13、第4章 總結52</b></p><p><b>　　參考文獻53</b></p><p><b>　　致 謝54</b></p><p>　　第1章 可編程控制器（PLC）的基礎知識</p><p>　　可編程序控制器（Programmable Logic Controlle,簡

14、稱PLC），它是以微處理器為核心的通用工業(yè)控制裝置，是在繼電器—接觸器控制基礎上發(fā)展起來的。隨著現(xiàn)代社會生產(chǎn)的發(fā)展和技術進步，現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)自動化水平的日益提高及微電子技術的迅猛發(fā)展，當今的PLC已將3C（Computer、Control、Communication）技術，即微型計算機技術、控制技術及通信技術融為一體，在控制系統(tǒng)中又能起到“3電”控制作用，即電控、電儀、電信這三個不同作用的一種可靠性控制器，是當代工業(yè)生產(chǎn)自動化的重要支柱。

15、</p><p>　　1.1 PLC的產(chǎn)生、定義及分類</p><p>　　1.1.1 PLC的產(chǎn)生</p><p>　　PLC產(chǎn)生以前，以各種繼電器為主要元件的電氣控制線路承擔著生產(chǎn)過程自動控制的艱巨任務。這些器件組成的控制系統(tǒng)需要大量的導線，大量的控制柜，占據(jù)大量的空間。當這些繼電器運行時又產(chǎn)生大量的噪聲，消耗大量的電能。為保證控制系統(tǒng)正常運行，需要安排大量的電

16、氣技術人員進行維護，有時某個繼電器的損壞，甚至某繼電器的觸點接觸不良都會影響整個系統(tǒng)的正常運行。檢查和排除故障又是非常困難的，現(xiàn)場電氣技術人員的技術水平也直接影響設備恢復運行的速度。尤其是在生產(chǎn)工藝發(fā)生變化時，可能需要增加很多繼電器或繼電氣控制柜，重新接線或改線的工作量極大，甚至可能需要重新設計控制系統(tǒng)。面對這種局面，人們迫切需要一種新的工業(yè)控制裝置來取代傳統(tǒng)的繼電氣控制系統(tǒng)，使電氣控制系統(tǒng)工作更可靠、更容易維修、更能適應經(jīng)常變化的生產(chǎn)

17、工藝的要求。</p><p>　　20世紀60年代末期，美國的汽車制造業(yè)競爭激烈。各生產(chǎn)廠家的汽車型號不斷更新，它必然要求生產(chǎn)線的控制亦隨之改變，以及對整個控制系統(tǒng)重新配置。為此要尋求一種比繼電器更可靠、響應速度更快、功能更強大的通用工業(yè)控制器。GM公司提出了著名的10條技術指標在社會上招標，要求控制設備制造商為其生產(chǎn)線提供一種新型的通用工業(yè)控制器，它應具有以下特點：</p><p>　　

18、編程簡單，可在現(xiàn)場修改程序；</p><p>　　維修方便，采用插件式結構；</p><p>　　可靠性高于繼電器控制裝置；</p><p>　　體積小于繼電器控制裝置；</p><p>　　數(shù)據(jù)可直接進入管理計算機；</p><p>　　成本可與繼電器控制盤競爭；</p><p>　　輸入可以

19、是交流115V（美國電壓標準）；</p><p>　　輸出為交流115V，2A以上；</p><p>　　擴展時原系統(tǒng)改變最??；</p><p>　　用戶存儲器至少能擴展到4KB。</p><p>　　1969年，美國數(shù)字設備公司（DEC）根據(jù)上述要求，研制開發(fā)出世界上第一臺可編程序控制器，在美國通用汽車公司的汽車自動裝配線上使用，取得了巨大

20、的成功，取得了顯著的經(jīng)濟效益。之后，可編程序控制器很快在世界各國的工業(yè)領域推廣應用。</p><p>　　1.1.2 PLC的定義</p><p>　　國際電工委員會（IEC）對PLC的定義是：“可編程序控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計。它采用可編程序的存儲器，用來在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，并通過數(shù)字式或模擬式的輸入

21、和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P外圍設備，都應按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)連成一個整體、易于擴充其功能的原則設計?！?lt;/p><p>　　定義強調了PLC應直接應用于工業(yè)環(huán)境，它必須具有很強的抗干擾能力、廣泛的適應能力和應用范圍。這也是區(qū)別于一般微機控制系統(tǒng)的一個重要特征。</p><p>　　總之，PLC是一臺專為工業(yè)環(huán)境應用而設計制造的計算機。它具有多種類型的輸入/

22、輸出接口，并且具有較強的驅動能力。PLC產(chǎn)品并不針對某一具體工業(yè)應用，在實際應用時，其硬件要根據(jù)實際需要進行選用配置，其軟件要根據(jù)用戶的控制要求進行設計。</p><p>　　1.1.3 PLC的分類</p><p>　　PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)有了多種形式，而且功能也不盡相同。分類時，一般按以下原則來考慮[1]。</p><p>　?。?）按I/O點數(shù)容量分類<

23、;/p><p>　　一般而言，處理I/O點數(shù)越多，控制關系就越復雜，用戶要求的程序存儲器容量越大，要求PLC指令及其他功能比較多，指令執(zhí)行的過程也比較快。按PLC的輸入、輸出點數(shù)的多少可將PLC分為以下三類。</p><p><b>　　小型機</b></p><p>　　小型機PLC的功能一般以開關量控制為主，小型PLC輸入、輸出點數(shù)一般在256

24、點以下，用戶程序存儲器容量在4K左右?，F(xiàn)在的高性能小型PLC還具有一定的通訊能力和少量的模擬量處理能力。這類的PLC的特點是價格低廉，體積小巧，適合于控制單臺設備和開發(fā)機電一體化產(chǎn)品。</p><p>　　典型的小型機有SIEMENS公司的S7-200系列、OMRON公司的CPM2A系列、MITUBISH公司的FX系列和AB公司的SLC500系列等整體式PLC產(chǎn)品。</p><p><

25、;b>　　中型機</b></p><p>　　中型PLC的輸入、輸出總點數(shù)在256到2048點之間，用戶程序存儲器容量達到8K字左右。中型PLC不僅具有開關量和模擬量的控制功能，還具有更強的數(shù)字計算能力，它的通信功能和模擬量處理功能更強大，中型機比小型機更豐富，中型機適用于更復雜的邏輯控制系統(tǒng)以及連續(xù)生產(chǎn)線的過程控制系統(tǒng)場合。</p><p>　　典型的中型機有SIEME

26、NS公司的S7-300系列、OMRON公司的C200H系列、AB公司的SLC500系列等模塊式PLC產(chǎn)品。</p><p><b>　　大型機</b></p><p>　　大型機總點數(shù)在2048點以上，用戶程序儲存器容量達到16K以上。大型PLC的性能已經(jīng)與大型PLC的輸入、輸出工業(yè)控制計算機相當，它具有計算、控制和調節(jié)的能力，還具有強大的網(wǎng)絡結構和通信聯(lián)網(wǎng)能力，有些

27、PLC還具有冗余能力。它的監(jiān)視系統(tǒng)采用CRT顯示，能夠表示過程的動態(tài)流程，記錄各種曲線，PID調節(jié)參數(shù)等；它配備多種智能板，構成一臺多功能系統(tǒng)。這種系統(tǒng)還可以和其他型號的控制器互聯(lián)，和上位機相聯(lián)，組成一個集中分散的生產(chǎn)過程和產(chǎn)品質量控制系統(tǒng)。大型機適用于設備自動化控制、過程自動化控制和過程監(jiān)控系統(tǒng)。</p><p>　　典型的大型PLC有SIEMENS公司的S7-400、OMRON公司的CVM1和CS1系列、AB

28、公司的SLC5/05等系列。</p><p>　?。?）按結構形式分類</p><p>　　根據(jù)PLC結構形式的不同，PLC主要可分為整體式和模塊式以及分散式三類。</p><p><b>　　整體式結構</b></p><p>　　整體式結構的特點是將PLC的基本部件，如CUP板、輸入板、輸出板、電源板等緊湊的安裝在一

29、個標準的機殼內，構成一個整體，組成PLC的一個基本單元（主機）或擴展單元?；締卧显O有擴展端口，通過擴展電纜與擴展單元相連，配有許多專用的特殊功能的模塊，如模擬量輸入/輸出模塊、熱電偶、熱電阻模塊、通信模塊等，以構成PLC不同的配置。整體式結構的PLC體積小，成本底，安裝方便。</p><p>　　微型和小型PLC一般為整體式結構。如西門子的S7-200</p><p><b>

30、;　　模塊式結構</b></p><p>　　模塊式結構的PLC是由一些模塊單元構成，這些標準模塊如CUP模塊、輸入模塊、輸出模塊、電源模塊和各種功能模塊等，將這些模塊插在框架上和基板上即可。各個模塊功能是獨立的，外型尺寸是統(tǒng)一的，可根據(jù)需要靈活配置。</p><p>　　目前大、中型PLC都采用這種方式。如西門子的S7-300和S7-400系列。</p><

31、;p><b>　　分散式結構</b></p><p>　　所謂分散式的結構就是將PLC的電源、CPU、存儲器集中放置在控制室，而將各I/O模板分散放置在各個工作站，由通信接口進行通信連接，由CPU集中指揮。</p><p><b>　?。?）按功能分類</b></p><p>　　根據(jù)PLC所具有的功能不同，可將PL

32、C分為低檔、中檔、高檔三類。</p><p>　　低檔PLC具有邏輯運算、定時、計數(shù)、移位以及自診斷、監(jiān)控等基本功能，還可有少量模擬量輸入／輸出、算術運算、數(shù)據(jù)傳送和比較、通信等功能。主要用于邏輯控制、順序控制或少量模擬量控制的單機控制系統(tǒng)。</p><p>　　中檔PLC除具有低檔PLC的功能外，還具有較強的模擬量輸入/輸出、算術運算、數(shù)據(jù)傳送和比較、數(shù)制轉換、遠程I/O、子程序、通信聯(lián)

33、網(wǎng)等功能。有些還可增設中斷控制、PID控制等功能，適用于復雜控制系統(tǒng)。</p><p>　　高檔PLC除具有中檔機的功能外，還增加了帶符號算術運算、矩陣運算、位邏輯運算、平方根運算及其它特殊功能函數(shù)的運算、制表及表格傳送功能等。高檔PLC機具有更強的通信聯(lián)網(wǎng)功能，可用于大規(guī)模過程控制或構成分布式網(wǎng)絡控制系統(tǒng)，實現(xiàn)工廠自動化。</p><p>　　1.2 PLC的構成與性能指標</p&

34、gt;<p>　　1.2.1 PLC的硬件結構</p><p>　　PLC基本組成包括中央處理器（CPU）、存儲器、輸入/輸出接口（縮寫為I/O，包括輸入接口、輸出接口、外部設備接口、擴展接口等）、外部設備編程器及電源模塊組成，見圖圖1-2-1 PLC的基本組成圖</p><p>　　1-2-1[2]。PLC內部各組成單元之間通過電源總線、控制總線、地址總線和數(shù)據(jù)總線連接，外

35、部則根據(jù)實際控制對象配置相應設備與控制裝置構成PLC控制系統(tǒng)。</p><p><b>　?。?）中央處理器 </b></p><p>　　中央處理器（CPU）由控制器、運算器和寄存器組成并集成在一個芯片內。CPU通過數(shù)據(jù)總線總線、地址總線、控制總線和電源總線與存儲器、輸入輸出接口、編程器和電源相連接。 </p><p>　　小型PLC的CPU

36、采用8位或16位微處理器或單片機，如8031、M68000等，這類芯片價格很低；中型PLC的CPU采用16位或32位微處理器或單片機，如8086、96系列單片機等，這類芯片主要特點是集成度高、運算速度快且可靠性高；而大型PLC則需采用高速位片式微處理器。 </p><p>　　CPU按照PLC內系統(tǒng)程序賦予的功能指揮PLC控制系統(tǒng)完成各項工作任務。</p><p><b>　?。?/p>

37、2）存儲器 </b></p><p>　　PLC內的存儲器主要用于存放系統(tǒng)程序、用戶程序和數(shù)據(jù)等。</p><p>　　系統(tǒng)程序存儲器 　　PLC系統(tǒng)程序決定了PLC的基本功能，該部分程序由PLC制造廠家編寫并固化在系統(tǒng)程序存儲器中，主要有系統(tǒng)管理程序、用戶指令解釋程序和功能程序與系統(tǒng)程序調用等部分?！　∠到y(tǒng)管理程序主要控制PLC的運行，使PLC按正確的次序工作；用戶指令解

38、釋程序將PLC的用戶指令轉換為機器語言指令，傳輸?shù)紺PU內執(zhí)行；功能程序與系統(tǒng)程序調用則負責調用不同的功能子程序及其管理程序。 　　系統(tǒng)程序屬于需長期保存的重要數(shù)據(jù)，所以其存儲器采用ROM或EPROM。ROM是只讀存儲器，該存儲器只能讀出內容，不能寫入內容，ROM具有非易失性，即電源斷開后仍能保存已存儲的內容。EPEROM為可電擦除只讀存儲器，須用紫外線照射芯片上的透鏡窗口才能擦除已寫入內容，可電擦除可編程只讀存儲器還有E2PROM、

39、FLASH等。 　　2）用戶程序存儲器 　　用戶程序存儲器用于存放用戶載入的PLC應用程序，載入初期的用戶程序因需修改與調試，所以稱為用戶調試程序，存放在可以隨機讀寫操作的隨機存取存儲器RAM內以方便用戶修改與調試。 　　通過修改與調試后的程序稱為用戶執(zhí)行程序，由于不需要再作修改與調試，所以用</p><p><b>　?。?）接口</b></p><p>　　

40、輸入輸出接口是PLC與工業(yè)現(xiàn)場控制或檢測元件和執(zhí)行元件連接的接口電路。PLC的輸入接口有直流輸入、交流輸入、交直流輸入等類型；輸出接口有晶體管輸出、晶閘管輸出和繼電器輸出等類型。晶體管和晶閘管輸出為無觸點輸出型電路，晶體管輸出型用于高頻小功率負載、晶閘管輸出型用于高頻大功率負載；繼電器輸出為有觸點輸出型電路，用于低頻負載。 　　現(xiàn)場控制或檢測元件輸入給PLC各種控制信號，如限位開關、操作按鈕、選擇開關以及其他一些傳感器輸出的開關量或模

41、擬量等，通過輸入接口電路將這些信號轉換成CPU能夠接收和處理的信號。輸出接口電路將CPU送出的弱電控制信號轉換成現(xiàn)場需要的強電信號輸出，以驅動電磁閥、接觸器等被控設備的執(zhí)行元件。 　　1）輸入接口 　　輸入接口用于接收和采集兩種類型的輸入信號，一類是由按鈕、轉換開關、行程開關、繼電器觸頭等開關量輸入信號；另一類是由電位器、測速發(fā)電機和各種變換器提供的連續(xù)變化的模擬量輸入信號。 以圖1-2-2所示的直流輸入接口電路為例，R1

42、是限流與分壓電阻，R2與C構成濾波電路。</p><p>　　圖1-2-2 直流輸入接口電路圖</p><p>　　電路濾波后的輸入信號經(jīng)光耦合器T與內部電路耦合。當輸入端的按鈕SB接通時，光耦合器T導通，直流輸入信號被轉換成PLC能處理的5V標準信號電平（簡稱TTL），同時LED輸入指示燈亮，表示信號接通。微電腦輸入接口電路一般由寄存器、選通電路和中斷請求邏輯電路組成，這些電路集成在一個

43、芯片上。 </p><p>　　濾波電路用以消除輸入觸頭的抖動，光電耦合電路可防止現(xiàn)場的強電干擾進入PLC。由于輸入電信號與PLC內部電路之間采用光信號耦合，所以兩者在電氣上完全隔離，使輸入接口具有抗干擾能力?，F(xiàn)場的輸入信號通過光電耦合后轉換為5V的TTL送入輸入數(shù)據(jù)寄存器，再經(jīng)數(shù)據(jù)總線傳送給CPU。 　　2）輸出接口 　　輸出接口電路向被控對象的各種執(zhí)行元件輸出控制信號。常用執(zhí)行元件有接觸器、電磁閥、調節(jié)閥

44、（模擬量）、調速裝置（模擬量）、指示燈、數(shù)字顯示裝置和報警裝置等。輸出接口電路一般由微電腦輸出接口電路和功率放大電路組成，與輸入接口電路類似，內部電路與輸出接口電路之間采用光電耦合器進行抗干擾電隔離。 　　微電腦輸出接口電路一般由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選通電路和中斷請求邏輯電路集成在芯片上，CPU通過數(shù)據(jù)總線將輸出信號送到輸出數(shù)據(jù)寄存器中，功率放大電路是為了適應工業(yè)控制要求，將微電腦的輸出信號放大。 　　3）其它接口 　　若主機單元的I

45、/O數(shù)量不夠用，可通過I/O擴展接口電纜與I/O擴展單元（不帶CPU）相接進行擴充。PLC還常配置連接各種外圍設備的接口，可通過電纜實現(xiàn)串行通信、EPROM寫入等功能。</p><p><b>　?。?）編程器</b></p><p>　　編程器作用是將用戶編寫的程序下載至PLC的用戶程序存儲器，并利用編程器檢查、修改和調試用戶程序，監(jiān)視用戶程序的執(zhí)行過程，顯示PLC

46、狀態(tài)、內部器件及系統(tǒng)的參數(shù)等?！　【幊唐饔泻喴拙幊唐骱蛨D形編程器兩種。簡易編程器體積小，攜帶方便，但只能用語句形式進行聯(lián)機編程，適合小型PLC的編程及現(xiàn)場調試。圖形編程器既可用語句形式編程，又可用梯形圖編程，同時還能進行脫機編程。　　目前PLC制造廠家大都開發(fā)了計算機輔助PLC編程支持軟件，當個人計算機安裝了PLC編程支持軟件后，可用作圖形編程器，進行用戶程序的編輯、修改，并通過個人計算機和PLC之間的通信接口實現(xiàn)用戶程序的雙向傳送

47、、監(jiān)控PLC運行狀態(tài)等。</p><p><b>　?。?）電源</b></p><p>　　PLC的電源將外部供給的交流電轉換成供CPU、存儲器等所需的直流電，是整個PLC的能源供給中心。PLC大都采用高質量的工作穩(wěn)定性好、抗干擾能力強的開關穩(wěn)壓電源，許多PLC電源還可向外部提供直流24V穩(wěn)壓電源，用于向輸入接口上的接入電氣元件供電，從而簡化外圍配置。</p&

48、gt;<p>　　1.2.2 PLC的性能指標</p><p>　　性能指標是用戶評價和選購機型的依據(jù)。如何評價一臺PLC的檔次高低、規(guī)模大小、適用場所，至今還沒有一個統(tǒng)一的衡量標準。但是，當用戶在進行PLC的選型時，可以參照生產(chǎn)廠商提供的技術指標，從以下幾個方面考慮[3]：</p><p><b>　?。?）存儲容量</b></p>&l

49、t;p>　　存儲容量是指用戶程序存儲器的容量。用戶程序存儲器的容量大，可以編制出復雜的程序。一般來說，小型PLC的用戶存儲器容量為幾千字，而大型機的用戶存儲器容量為幾萬字。</p><p><b>　?。?）I/O點數(shù)</b></p><p>　　輸入/輸出（I/O）點數(shù)是PLC可以接受的輸入信號和輸出信號的總和，是衡量PLC性能的重要指標。I/O點數(shù)越多，外部

50、可接的輸入設備和輸出設備就越多，控制規(guī)模就越大。</p><p><b>　?。?）掃描速度</b></p><p>　　掃描速度是指PLC執(zhí)行用戶程序的速度，是衡量PLC性能的重要指標。一般以掃描1K字用戶程序所需的時間來衡量掃描速度，通常以ms/K字為單位。PLC用戶手冊一般給出執(zhí)行各條指令所用的時間，可以通過比較各種PLC執(zhí)行相同的操作所用的時間，來衡量掃描速度

51、的快慢。</p><p>　?。?）指令的功能與數(shù)量</p><p>　　指令功能的強弱、數(shù)量的多少也是衡量PLC性能的重要指標。編程指令的功能越強、數(shù)量越多，PLC的處理能力和控制能力也越強，用戶編程也越簡單和方便，越容易完成復雜的控制任務。</p><p>　?。?）內部元件的種類與數(shù)量</p><p>　　在編制PLC程序時，需要用到大

52、量的內部元件來存放變量、中間結果、保持數(shù)據(jù)、定時計數(shù)、模塊設置和各種標志位等信息。這些元件的種類與數(shù)量越多，表示PLC的存儲和處理各種信息的能力越強。</p><p><b>　?。?）特殊功能單元</b></p><p>　　特殊功能單元種類的多少與功能的強弱是衡量PLC產(chǎn)品的一個重要指標。近年來各PLC廠商非常重視特殊功能單元的開發(fā)，特殊功能單元種類日益增多，功能

53、越來越強，使PLC的控制功能日益擴大</p><p><b>　?。?）可擴展能力</b></p><p>　　PLC的可擴展能力包括I/O點數(shù)的擴展、存儲容量的擴展、聯(lián)網(wǎng)功能的擴展、各種功能模塊的擴展等。在選擇PLC時，經(jīng)常需要考慮PLC的可擴展能力。</p><p>　　1.3 PLC的工作原理</p><p>　　

54、1.3.1 PLC內外部電路 </p><p>　?。?）外部電路接線 </p><p>　　a) 主電路 b) 控制線路</p><p>　　圖1-3-1 電動機全壓起動電氣控制線路圖</p><p>　　圖1-3-1是電動機全壓起動控制的接觸器電氣控制線路，控制邏輯由交流接觸器KM線圈、指示燈

55、HL1、HL2、熱繼電器常閉觸頭FR、停止按鈕SB2、起動按鈕SB1及接觸器常開輔助觸頭KM通過導線連接實現(xiàn)。合上QS后按下起動按鈕SB1，則線圈KM通電并自鎖，接通指示燈HL1所在支路的輔助觸頭KM及主電路中的主觸頭， HL1亮、電動機M起動；按下停止按鈕SB2，則線圈KM斷電，指示燈HL1滅，M停轉。</p><p>　　a)主電路 b)I

56、/O實際接線圖</p><p>　　圖1-3-2 電動機全壓起動PLC控制接線圖</p><p>　　圖1-3-2是采用西門子的一款S7系列PLC實現(xiàn)電動機全壓起動控制的外部接線圖。主電路保持不變，熱繼電器常閉觸頭FR、停止按鈕SB2、起動按鈕SB1等作為PLC的輸入設備接在PLC的輸入接口上，而交流接觸器KM線圈、指示燈HL1、HL2等作為PLC的輸出設備接在PLC的輸出接口上。按制邏輯

57、通過執(zhí)行按照電動機全壓控制要求編寫并存入程序存儲器內的用戶程序實現(xiàn)。</p><p>　　2）建立內部I/O映像區(qū) </p><p>　　在PLC存儲器內開辟了I/O映像存儲區(qū)，用于存放I/O信號的狀態(tài)，分別稱為輸入映像寄存器和輸出映像寄存器，此外PLC其它編程元件也有相對應的映像存儲器，稱為元件映像寄存器。</p><p>　　I/O映像區(qū)的大小由PLC的系統(tǒng)程序

58、確定，對于系統(tǒng)的每一個輸入點總有一個輸入映像區(qū)的某一位與之相對應，對于系統(tǒng)的每一個輸出點也都有輸出映像區(qū)的某一位與之相對應，且系統(tǒng)的輸入輸出點的編址號與I/O映像區(qū)的映像寄存器地址號也對應。</p><p>　　PLC工作時，將采集到的輸入信號狀態(tài)存放在輸入映像區(qū)對應的位上，運算結果存放到輸出映像區(qū)對應的位上，PLC在執(zhí)行用戶程序時所需描述輸入繼電器的等效觸頭或輸出繼電器的等效觸頭、等效線圈狀態(tài)的數(shù)據(jù)取用于I/O

59、映像區(qū)，而不直接與外部設備發(fā)生關系。</p><p>　　I/O映像區(qū)的建立使PLC工作時只和內存有關地址單元內所存的狀態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)生關系，而系統(tǒng)輸出也只是給內存某一地址單元設定一個狀態(tài)數(shù)據(jù)。這樣不僅加快了程序執(zhí)行速度，而且使控制系統(tǒng)與外界隔開，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。</p><p><b>　　3）內部等效電路 </b></p><p>　　圖

60、1-3-3 PLC內部等效電路圖</p><p>　　圖1-3-3是PLC的內部等效電路，以其中的起動按鈕SB1為例，其接入接口I0.0與輸入映像區(qū)的一個觸發(fā)器I0.0相連接，當SB1接通時，觸發(fā)器I0.0就被觸發(fā)為“1”狀態(tài)，而這個“1”狀態(tài)可被用戶程序直接引用為I0.0觸頭的狀態(tài)，此時I0.0觸頭與SB1的通斷狀態(tài)相同，則SB1接通，I0.0觸頭狀態(tài)為“1”，反之SB1斷開，I0.0觸頭狀態(tài)為“0”，由于I0

61、.0觸發(fā)器功能與繼電器線圈相同且不用硬連接線，所以I0.0觸發(fā)器等效為PLC內部的一個I0.0軟繼電器線圈，直接引用I0.0線圈狀態(tài)的I0.0觸頭就等效為一個受I0.0線圈控制的常開觸頭（或稱為動合觸頭）。</p><p>　　同理，停止按鈕SB2與PLC內部的一個軟繼電器線圈I0.1相連接，SB2閉合，I0.1線圈的狀態(tài)為“1”，反之為“0”，而繼電器線圈I0.1的狀態(tài)被用戶程序取反后引用為I0.1觸頭的狀態(tài)，

62、所以I0.1等效為一個受I0.1線圈控制的常閉觸頭（或稱動斷觸頭）。而輸出觸頭Q0.0、Q0.1則是PLC內部繼電器的物理常開觸頭，一旦閉合，外部相應的KM線圈、指示燈HL1就會接通。PLC輸出端有輸出電源用的公共接口COM。 </p><p>　　1.3.2 PLC的控制系統(tǒng) </p><p>　　用PLC實現(xiàn)電動機全壓起動電氣控制系統(tǒng)，其主電路基本保持不變，而用PLC替代電氣控制線路[

63、4]。</p><p>　?。?）PLC控制系統(tǒng)構成 </p><p>　　電動機全壓起動的PLC控制系統(tǒng)可分成輸入電路、輸出電路和內部控制電路三個部分。</p><p><b>　　a、輸入電路部分</b></p><p>　　輸入電路的作用是將輸入控制信號送入PLC，輸入設備為按鈕SB1、SB2及FR常閉觸頭。外部輸

64、入的控制信號經(jīng)PLC輸入到對應的一個輸入繼電器，輸入繼電器可提供任意多個常開觸頭和常閉觸頭，供PLC內容控制電路編程使用。 </p><p><b>　　b、輸出電路</b></p><p>　　輸出電路的作用是將PLC的輸出控制信號轉換為能

65、夠驅動KM線圈和HL1指示燈的信號。PLC內部控制電路中有許多輸出繼電器，每個輸出繼電器除了PLC內部控制電路提供編程用的常開觸頭和常閉觸頭外，還為輸出電路提供一個常開觸頭與輸出端口相連，該觸頭稱為內部硬觸頭，是一個內部物理常開觸頭。通過該觸頭驅動外部的KM線圈和HL1指示燈等負載，而KM線圈再通過主電路中KM主觸頭去控制電動機M的起動與停止。驅動負載的電源由外電部電源提供，PLC的輸出端口中還有輸出電源用的COM公共端。</p&

66、gt;<p><b>　　C、內部控制電路</b></p><p>　　內部控制電路由按照被控電動機實際控制要求編寫的用戶程序形成，其作用是按照用戶程序規(guī)定的邏輯關系，對輸入、輸出信號的狀態(tài)進行計算、處理和判斷，然后得到相應的輸出控制信號，通過控制信號驅動輸出設備：電動機M、指示燈HL1等。</p><p>　　用戶程序通過個人計算機通信或編程器輸入等方

67、式，把程序語句全部寫到PLC的用戶程序存儲器中。用戶程序的修改只需通過編程器等設備改變存儲器中的某些語句，不會改變控制器內部接線，實現(xiàn)了控制的靈活性。</p><p>　?。?）PLC控制梯形圖</p><p>　　梯形圖是一種將PLC內部等效成由許多內部繼電器的線圈、常開觸頭、常閉觸頭或功能程序塊等組成的等效控制線路。 </p><p>　　a、梯形圖

68、中繼電器元件物理結構不同于電氣元件</p><p>　　PLC梯形圖中的線圈、觸頭只是功能上與電氣元件的線圈、觸頭等效。梯形圖中的線圈、觸頭在物理意義上只是輸入、輸出存儲器中的一個存儲位，與電氣元件的物理結構不同。</p><p>　　b、梯形圖中繼電器元件的通斷狀態(tài)不同于電氣元件</p><p>　　梯形圖中繼電器元件的通斷狀態(tài)與相應存儲位上的保存的數(shù)據(jù)相關，如果

69、該存儲位的數(shù)據(jù)為“1”，則該元件處于“通”狀態(tài)，如果該位數(shù)據(jù)為“0”，則表示處于“斷”狀態(tài)。與電氣元件實際的通斷狀態(tài)不同。</p><p>　　c、梯形圖中繼電器元件狀態(tài)切換過程不同于電氣元件</p><p>　　梯形圖中繼電器元件的狀態(tài)切換只是PLC對存儲位的狀態(tài)數(shù)據(jù)的操作，如果PLC對常開觸頭等效的存儲位數(shù)據(jù)賦值為“1”，就完成動合操作過程，同樣如對常閉觸頭等效的存儲位數(shù)據(jù)賦值為“0”

70、，就可完成動斷操作過程，切換操作過程沒有時間延時。而電氣元件線圈、觸頭進行動合或動斷切換時，必定有時間延時，且一般要經(jīng)過先斷開后閉合的操作過程。</p><p>　　d、梯形圖中繼電器所屬觸頭數(shù)量與電氣元件不同</p><p>　　如果PLC從輸入繼電器I0.0相應的存儲位中取出了位數(shù)據(jù)“0”，將之存入另一個存儲器中的一個存儲位，被存入的存儲位就成了受I0.0繼電器控制的一個常開觸頭，被存

71、入的數(shù)據(jù)為“0”；如在取出位數(shù)據(jù)“0”之后先進行取反操作，再存入一個存儲器的一個存儲位，則該位存入的數(shù)據(jù)為“1”，該存儲位就成了受繼電器I0.0控制的一個常閉觸頭。</p><p>　　只要PLC內部存儲器足夠多，這種位數(shù)據(jù)轉移操作就可無限次進行，而每進行一次操作，就可產(chǎn)生一個梯形圖中的繼電器觸頭，由此可見，梯形圖中繼電器觸頭原則上可以無限次反復使用。</p><p>　　但是PLC內部的

72、線圈通常只能引用一次，如需重復使用同一地址編號的線圈應慎之又慎。與PLC不同的是電氣元件中觸頭數(shù)量是有限的。</p><p>　　梯形圖每一行畫法規(guī)則為從左母線開始，經(jīng)過觸頭和線圈（或功能方框），終止于右母線。一般并聯(lián)單元畫在每行的左側、輸出線圈則畫在右側，其余串聯(lián)元件畫在中間。 </p><p>　　1.3.3 PLC的工作過程 </p><p>　　PLC上電后

73、，在系統(tǒng)程序的監(jiān)控下周而復始地按一定的順序對系統(tǒng)內部的各種任務進行查詢、判斷和執(zhí)行等。</p><p><b>　?。?）上電初始化 </b></p><p>　　PLC上電后，首先對系統(tǒng)進行初始化，包括硬件初始化，I/O模塊配置檢查、停電保持范圍設定及清除內部繼電器、復位定時器等。</p><p>　?。?）CPU自診斷 </p>

74、<p>　　在每個掃描周期須進行自診斷，通過自診斷對電源、PLC內部電路、用戶程序的語法等進行檢查，一旦發(fā)現(xiàn)異常，CPU使異常繼電器接通，PLC面板上的異常指示燈LED亮，內部特殊寄存器中存入出錯代碼并給出故障顯示標志。如果不是致命錯誤則進入PLC的停止（STOP）狀態(tài)；如果是現(xiàn)致命錯誤時，則CPU被強制停止，等待錯誤排除后才轉入STOP狀態(tài)。</p><p>　　（3）與外部設備通信 </p

75、><p>　　與外部設備通信階段，PLC與其他智能裝置、編程器、終端設備、彩色圖形顯示器、其他PLC等進行信息交換，然后進行PLC工作狀態(tài)的判斷。</p><p>　　PLC有STOP和RUN兩種工作狀態(tài)，如果PLC處于STOP狀態(tài)，則不執(zhí)行用戶程序，將通過與編程器等設備交換信息，完成用戶程序的編輯、修改及調試任務；如果PLC處于RUN狀態(tài)，則將進入掃描過程，執(zhí)行用戶程序。</p>

76、<p><b>　?。?）掃描過程 </b></p><p>　　以掃描方式把外部輸入信號的狀態(tài)存入輸入映像區(qū)，再執(zhí)行用戶程序，并將執(zhí)行結果輸出存入輸出映像區(qū)，直到傳送到外部設備。</p><p>　　PLC上電后周而復始地執(zhí)行上述工作過程，直至斷電停機。 </p><p>　　1.3.4 用戶程序循環(huán)掃描 </p>

77、<p>　　PLC對用戶程序進行循環(huán)掃描分為輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段[5]。</p><p>　?。?）輸入采樣階段 </p><p>　　CPU將全部現(xiàn)場輸入信號，如按鈕、限位開關、速度繼電器的通斷狀態(tài)經(jīng)PLC的輸入接口讀入映像寄存器，這一過程稱為輸入采樣。輸入采樣結束后進入程序執(zhí)行階段后，期間即使輸入信號發(fā)生變化，輸入映像寄存器內數(shù)據(jù)不再隨之變化，直至一個掃描循

78、環(huán)結束，下一次輸入采樣時才會更新。這種輸入工作方式稱為集中輸入方式。 </p><p>　?。?）程序執(zhí)行階段 </p><p>　　PLC在程序執(zhí)行階段，若不出現(xiàn)中斷或跳轉指令，就根據(jù)梯形圖程序從首地址開始按自上而下、從左往右的順序進行逐條掃描執(zhí)行，掃描過程中分別從輸入映像寄存器、輸出映像寄存器以及輔助繼電器中將有關編程元件的狀態(tài)數(shù)據(jù)“0”或“1”讀出，并根據(jù)梯形圖規(guī)定的邏輯關系執(zhí)行相應

79、的運算，運算結果寫入對應的元件映像寄存器中保存。而需向外輸出的信號則存入輸出映像寄存器，并由輸出鎖存器保存。</p><p>　?。?）輸出處理階段 </p><p>　　CPU將輸出映像寄存器的狀態(tài)經(jīng)輸出鎖存器和PLC的輸出接口傳送到外部去驅動接觸器和指示燈等負載。這時輸出鎖存器保存的內容要等到下一個掃描周期的輸出階段才會被再次刷新。這種輸出工作方式稱為集中輸出方式。</p>

80、<p>　　第2章 基于PLC的電子鐘控制系統(tǒng)的硬件分析</p><p>　　本章主要是立足于本課題的具體要求，對西門子S7-200PLC作了主要的概述，分析了主機單元的CPU224、數(shù)字量擴展模塊EM222以及LED數(shù)碼管的技術指標等。</p><p>　　2.1 S7-200PLC的概述</p><p>　　S7-200PLC是德國西門子公司生產(chǎn)的

81、一種小型PLC，但其許多功能已經(jīng)達到大、中型PLC的水平，而價格卻與小型機一樣，因此，它一經(jīng)推出，即受到了廣泛關注。特別是S7-200 CPU22X系列PLC，由于它具有多種功能模塊和人機界面可供選擇，所以系統(tǒng)的集成非常方便，還可以很容易地組成PLC網(wǎng)絡，同時它具有功能齊全的編程和工業(yè)控制組態(tài)軟件，使得在完成控制系統(tǒng)的設計時更加簡單，幾乎可以完成任何功能的控制任務。</p><p>　　S7-200是西門子公司前

82、幾年投入市場的小型可編程控制器，可以單機控制，也可以進行輸入/輸出和功能模塊的擴展。S7-200屬于整體式結構，它價格低廉，結構小巧，可靠性高，運行速度快，有極豐富的指令集，具有強大的多種集成功能和實時特性，具有很高的性能價格比。根據(jù)控制規(guī)模的大?。摧斎?輸出點數(shù)的多少），可以選擇相應的CPU主機。除了CPU221以外，其他CPU主機均可進行系統(tǒng)擴展，在規(guī)模不太大的控制領域是較為理想的控制設備。</p><p>

83、;　　2.1.1 S7-200的系統(tǒng)基本構成 </p><p>　　圖2-1-1 S7-200PLC系統(tǒng)的基本構成圖</p><p>　　同其他的PLC一樣，S7-200的系統(tǒng)基本組成也是由主機單元加編程器組成。在需要進行系統(tǒng)擴展時，系統(tǒng)組成中還可以包括：數(shù)字量擴展單元模塊、模擬量擴展單元模塊、通信模塊、網(wǎng)絡設備、人機界面（HMI）等。S7-200的基本構成如圖2-1-1所示。</p

84、><p>　　2.1.2 S7-200PLC的結構</p><p>　　S7-200PLC系列主要有CPU221、CPU222、CPU224和CPU226四種CPU基本單元。其外部結構大體相同[5]。如圖2-1-2所示。</p><p>　?。?）狀態(tài)指示燈LED：顯示CPU所處的狀態(tài)（系統(tǒng)錯誤/診斷、運行、停止）。</p><p>　　（2）可

85、選卡插槽：可以插入存儲卡、時鐘卡和電池卡。</p><p>　?。?）通信口：RS-485總線接口，可通過它與其他設備連接通信。</p><p>　　圖2-1-2 S7-200系列CPU單元的結構圖</p><p>　　前蓋：前蓋下面有模式選擇開關（運行/終端/停止）、模擬電位器和擴展端口。模式選擇開關用于S7-200 PLC工作方式的選擇。模擬電位器可以當作電位器

86、使用,可以設置0-255之間的值，可以在程序中用于各種不同的功能,例如為計時器或計數(shù)器改動預設值等。</p><p>　?。?）頂部端子蓋下邊為輸出端子和PLC供電電源端子。輸出端子的運行狀態(tài)可以由頂部端子蓋下方的一排指示燈顯示，ON狀態(tài)對應指示燈亮。底部端子蓋下邊為輸入端子和傳感器電源端子。輸入端子的運行狀態(tài)可以由底部端子蓋上方一排指示燈顯示，ON狀態(tài)對應指示燈亮。</p><p>　　

87、2.1.3 S7-200PLC的工作方式及掃描周期</p><p><b>　　（1）工作方式</b></p><p>　　S7-200PLC有3種工作方式：RUN（運行）、STOP（停止）、TERM（Terminal終端）工作方式，可以通過安裝在PLC上的方式選擇開關進行切換。</p><p>　　RUN方式：在RUN方式下，CPU執(zhí)行用戶程

88、序；</p><p>　　STOP方式：在STOP方式下，不能運行用戶程序，可以向CPU裝載用戶程序或進行CPU的設置；</p><p>　　TERM方式：在TERM方式下，允許使用工業(yè)編程軟件STEP7-Micro/WIN32來控制CPU的工作方式</p><p><b>　　(2)掃描周期</b></p><p>　

89、　在RUN方式下，系統(tǒng)周期性地循環(huán)執(zhí)行用戶程序。在每個掃描周期內，主要完成的任務如圖2-1-3所示。</p><p>　　圖2-1-3 S7-200PLC的掃描周期圖</p><p>　　a、讀輸入階段（輸入采樣階段）</p><p>　　在輸入采樣階段，根據(jù)輸入量的不同，所做的工作也不同。如果輸入量是數(shù)字量，則在每個掃描周期的開始，先進行輸入采樣，將數(shù)字量輸入點的

90、當前值，寫到輸入映像寄存器中。如果輸入量是模擬量，對于輸入信號變換較慢的模擬量，則采用數(shù)字濾波，CPU從模擬量輸入模塊讀取濾波值；對于高速信號，一般不用數(shù)字濾波，CPU直接讀取模擬值 </p><p>　　對于需要利用模擬量控制字傳遞報警信息的模塊，則不能使用模擬量的數(shù)字濾波功能，對于RTD、熱電偶及AS-i主站模塊，禁止進行數(shù)字濾波。

91、 </p><p><b>　　b、執(zhí)行程序階段 </b></p><p>　　在執(zhí)行程序階段，對于普通的數(shù)字量輸入和輸出，CPU以循環(huán)掃描的工作方式，從用戶程序的第一條指令開始，執(zhí)行到結束指令，完成一個掃描周期，又進入下一個掃描周期，與圖2-1-3所

92、描述的掃描過程是一致的。而對于立即I/O指令、模擬量I/O指令和中斷指令，則與圖2-1-3所描述的掃描過程有所不同。</p><p>　　立即I/O指令：這是在程序中安排的對輸入點的信息立即讀取，或對輸出點的狀態(tài)立即刷新的指令，執(zhí)行該指令時，不受掃描周期的約束；</p><p>　　模擬量I/O指令：對于不設數(shù)字濾波的直接模擬量的輸入/輸出，其執(zhí)行方式與立即I/O指令基本相同；</p

93、><p>　　中斷指令：如果在程序中使用了中斷指令，則在處理中斷事件時，中斷子程序與主程序一起被存入存儲器，進入CPU的掃描周期。中斷程序的執(zhí)行，增加了CPU的掃描周期，并且使掃描周期變得不固定。在編制用戶程序時，必須考慮到這一點。</p><p>　?。?）處理通信請求階段</p><p>　　在處理通信請求階段，CPU自動檢測來自各個通信端口的通信信息，并對這些信息

94、進行自動處理。</p><p>　?。?）CPU自診斷階段</p><p>　　在CPU自診斷階段，CPU檢測主機硬件，同時監(jiān)察所有的I/O模塊的狀態(tài)。</p><p>　?。?）寫輸出階段（輸出刷新階段）</p><p>　　在輸出刷新階段，CPU用輸出映像寄存器中的數(shù)據(jù)對輸出點進行刷新。</p><p>　　2.1

95、.4 S7-200PLC的編程語言</p><p>　　與個人計算機相比，PLC的硬件、軟件的體系結構都是封閉的而不是開放的。各廠家的PLC編程語言和指令系統(tǒng)的功能和表達方式也不一致，有的甚至有相當大的差異，因此各廠家的PLC互不兼容。IEC（國際電工委員會）于1994年5月公布了PLC標準（IEC61131），該標準鼓勵不同的PLC制造商提供在外觀和操作上相似的指令。它由以下五 </

96、p><p>　　個部分組成：通用信息、設備與測試要求、編程語言、用戶指南和通信。其中的第三部分（IEC61131-3）是PLC的編程語言標準。IEC61131-3標準使用戶在使用新的PLC時，可以減少重新培訓的時間；對于廠家，使用該標準將減少產(chǎn)品開發(fā)的時間，可以投入更多的精力去滿足用戶的特殊需求。</p><p>　　IEC61131-3詳細地說明了句法、語義和下述五種編程語言的表達方式如圖2

97、-1-4所示。</p><p>　　標準有兩種圖形語言——梯形圖（Ladder Diagram，LD）和功能塊圖（Function Block Diagram，F(xiàn)BD），還有兩種文字語言——指令表（Instruction List，IL）和結構文本圖2-1-4 PLC編程語言圖</p><p>　　（Structured Text，ST）。可以認為，順序功能圖（Sequential Fun

98、ction Chart，SFC）是一種結構塊控制程序流程圖[6]。</p><p>　?。?）順序功能圖（SFC）</p><p>　　這是一種位于其他編程語言之上的圖形語言，用來編制順序控制程序，順序功能圖提供了一種組織程序的圖形方法，在順序功能圖中可以用別的語言嵌套編程。步、轉換和動作是順序功能圖中的3種主要元件?？梢杂庙樞蚬δ軋D來描述系統(tǒng)的功能，根據(jù)它可以很容易地畫出梯形圖程序。&l

99、t;/p><p>　　順序功能圖的組成要素</p><p>　　順序功能圖主要由步（初始步和活動步）、有向連線、轉換、轉換條件和動作（或命令）等要素組成。</p><p>　　初始步：與系統(tǒng)的初始狀態(tài)相對應的步稱為初始步。初始狀態(tài)一般是系統(tǒng)等待啟動命令的相對靜止的狀態(tài)。初始步用雙線方框表示，每一個順序功能圖至少應該有一個初始步。</p><p>

100、　　活動步：當系統(tǒng)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。步處于活動狀態(tài)時，相應的動作被執(zhí)行；步處于不活動狀態(tài)時，相應的非存儲型命令被停止執(zhí)行。</p><p>　　動作：對于被控系統(tǒng)，在某一步中要完成某些“動作”；對于失控系統(tǒng)，在某一步中則要向被控系統(tǒng)發(fā)出某些“命令”。</p><p>　　轉換條件：與轉換相關的邏輯命題。轉換條件可以用文字語言、布爾代數(shù)表達式或圖形符

101、號標注在表示轉換的短劃線旁邊。</p><p>　　順序功能圖的基本結構</p><p>　　根據(jù)步與步之間的轉換的不同情況，順序功能圖有3種不同的基本結構形勢：單序列結構、選擇序列結構和并行序列結構。</p><p>　　順序功能圖繪制的注意事項</p><p>　　兩個步絕對不能直接相連，必須用一個轉換將它們隔開。</p>

102、<p>　　兩個轉換也不能直接相連，必須用一個步將它們隔開。</p><p>　　一個順序功能圖至少有一個初始步，初始步一般對應于系統(tǒng)等待啟動的初始狀態(tài)，初始步可能沒有任何輸出動作，但初始步是必不可少的。</p><p>　　自動控制系統(tǒng)應能多次重復執(zhí)行同一工藝過程，因此在順序功能圖中一般應有由步和有向連線組成的閉環(huán)，即在完成一次工藝過程的全部操作之后，應從最后一步返回初始步，系

103、統(tǒng)停留在初始狀態(tài)，在連續(xù)循環(huán)工作方式時，將從最后一步返回下一個工作周期開始運行的第一步。</p><p>　　在順序功能圖中，只有當某一步的前級步是活動步時，該步才有可能變成活動步。如果用沒有斷電保持功能的編程元件代表各步，進入RUN工作方式時，它們均處于OFF狀態(tài)，必須用初始化脈沖M8002的動合觸點作為轉換條件，將初始步預置位活動步，否則，因順序功能圖中沒有活動步，系統(tǒng)將無法工作。如果系統(tǒng)有自動、手動兩種工作

104、方式，順序功能圖是用來描述自動工作過程的，這時還應在系統(tǒng)由手動工作方式進入自動工作方式時，用一個適當?shù)男盘枌⒊跏疾皆O置為活動步。</p><p>　　（2）梯形圖（LD）</p><p><b>　　梯形圖的相關定義</b></p><p>　　梯形圖是使用得最多的PLC圖形編程語言。梯形圖與繼電器控制系統(tǒng)的電路圖很相似，具有直觀、易懂的優(yōu)點，

105、很容易被工廠熟悉繼電器控制的電氣人員掌握，特別適用于數(shù)字量邏輯控制。有時把梯形圖稱為電路或程序。</p><p>　　梯形圖由觸點、線圈和用方框表示的功能塊組成。觸點代表邏輯輸入條件，例如外部圖2-1-5 梯形圖與語句表圖</p><p>　　的開關、按鈕和內部條件等。線圈通常代表邏輯輸出結果，用來控制外部的指示燈、交流接觸器和內部條件等。功能塊用來表示定時器、計數(shù)器或者數(shù)學運算等附加指令

106、。</p><p>　　在分析梯形圖中的邏輯關系時，為了借用繼電器電路圖的分析方法，可以想象左右兩</p><p>　　側垂直“電源線”之間有一個左正右負的直流電源電壓（S7-200PLC的梯形圖中省略了右側的垂直電源線）。如圖2-1-5所示，當圖中的I0.1與I0.2的觸點接通，或M0.3與I0.2的觸點接通時，有一個假想的“能流”流過Q1.1的線圈。利用能流這一概念，可以幫助我們更好地

107、理解和分析梯形圖，能流只能從左向右流動。 </p><p>　　觸點和線圈等組成的獨立電路稱為網(wǎng)絡，用編程軟件生成的梯形圖和語句表程序中有網(wǎng)絡編號，允許以網(wǎng)絡為單位，給梯形圖加注釋。在網(wǎng)絡中，程序的邏輯運算按從左到右的方向執(zhí)行，與能流的方向一致。各網(wǎng)絡按從上到下的順序執(zhí)行，執(zhí)行完所有的網(wǎng)絡后，返回最上面的網(wǎng)絡重新執(zhí)行。</p>&

108、lt;p>　　使用編程軟件可以直接生成和編輯梯形圖，并將它下載到PLC。</p><p><b>　　梯形圖的優(yōu)缺點</b></p><p>　　梯形圖編程語言形象直觀，類似電氣控制系統(tǒng)中繼電器控制電路圖。</p><p>　　梯形圖邏輯關系明顯。</p><p>　?。?）功能塊圖（FBD）</p>

109、<p>　　這是一種類似于數(shù)字邏輯門電路的編程語言，有數(shù)字電路基礎的人很容易掌握。該編程語言用類似與門、或門的方框來表示邏輯關系，方框的左側為邏輯運算的輸入變量，右側為輸出變量，輸入、輸出端的小圓圈表示“非”運算，方框被“導線”連接在一起，信號自左向右流動。圖2-1-6中的控制邏輯與圖2-1-5中相同。西門子公司的“LOGO！”系列微型PLC使用功能塊圖語言，除此之外，國內很少有人使用功能塊圖語言。</p>&

110、lt;p>　　圖2-1-6 功能塊圖 </p><p>　?。?）語句表（STL）</p><p>　　S7系列PLC將指令表稱為語句表。PLC的指令表是一種與微機的匯編語言中的指令相似的助記符表達式，由指令組成的程序叫做指令表程序或語句表程序。</p><p>　　語句表比較適合熟悉PLC和邏輯程序設計的經(jīng)驗豐富的程序員使用。</p><