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1、辽宁科技大学本科生毕业（论文） 第46页PLC实现十字路口交通灯控制摘 要 近年来随着科技的飞速发展，PLC的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，加以完善。交通信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。随着中国加入WTO，我们不但要在经济、文化、科技等各方面与国际接轨，在交通控制方面也应与国际接轨。俗话说“要想富，先修路”，但路修好了如果在交通控制方面做不好道路还
2、是无法保障畅通安全。作为交通控制的重要组成部份的交通信号灯也应适合社会实际情况。因此，本人选择制作十字路口交通灯。 关键词 交通灯；PLC；自动控制；国际化 AbstractWith the development at full speed of science and technology in recent years, the application of the one-chip computer is moving towards deepening constantly, drive tradition is it measure crescent benefit to upgr
3、ade day to control at the same time. In measuring in real time and automatically controlled one-chip computer application system, the one-chip computer often uses as a key part, only one-chip computer respect knowledge is not enough, should also follow the structure of the concrete hardware , and di
4、rect against and use the software of targets characteristic to combine concretly, perfect .The appearance of the traffic signal lamp , make the traffic be controlled effectively, for dredging the flow of traffic, improving the traffic capacity of the road, there are obvious results to reduce the tra
5、ffic accident. As China joins WTO, we will not only be in line with international standards in such different fields as economy ,culture ,sciencandtechnology ,etc. should be in line with international standards too in traffic control. As the saying goes want rich , repair the roads first , but way b
6、uild up if control do road well to be unable to ensure the unblocked security in traffic. The traffic signal lamp of the important composition component controlled as the traffic should be suitable for the social actual conditions too. So, I choose to make the crossroad.Key word Traffic light； PLC ；
7、automatic allies control目 录摘 要IAbstractII第1章 绪论11.1概述11.2 PLC的由来11.3 PLC的定义21.4 PLC的工作原理21.5 PLC的结构31.6 现代PLC的发展趋势6第2章 PLC交通灯控制过程简述及系统设计步骤92.1 一些设备的安装移除和注意事项、编程以及应用92.1.1 安装S7-200设备指南92.1.2 安装和移除S7-200模块112.1.3 接地和布线指南142.2 S7-200编程软件STEP 7 - Micro/WIN3.2142.2.1 如何控制程序作业142.2.2 编程语言的形式16第3章 PLC控制系统计
8、设183.1 PLC控制系统 软件设计183.2 PLC硬件系统设计方法193.3 简述PLC应用及使用中应注意的问题213.3.1 干扰213.3.2工作环境213.3.3控制系统中干扰及其来源223.3.4 主要抗干扰措施233.4一般查找故障步骤26第4章 实训274.1 要求274.2 硬件图274.3 软件S7-200编程软件STEP 7 - Micro/WIN314.4 信号灯控制编程元件表334.5梯形图33结 论36致 谢37参 考 文 献38附 录A3946第1章 绪论近年来,随着我国经济的发展,城市的交通拥挤问题日趋严重,因此提高城市路网的通行能力、实现道路交通的科学化管理
9、迫在眉睫。传统的十字路口交通控制灯,通常的做法是：事先经过车辆流量的调查,运用统计的方法将两个方向红绿灯的延时预先设置好。然而,实际上车辆流量的变化往往是不确定的,有的路口在不同的时段甚至可能产生很大的差异。即使是经过长期运行、较适用的方案,仍然会发生这样的现象：绿灯方向几乎没有什么车辆,而红灯方向却排着长队等候通过。这种流量变化的偶然性是无法建立准确模型的,统计的方法已不能适应迅猛发展的交通现状,更为现实的需要是能有一种能够根据流量变化情况自适应控制的交通灯。目前,有多种对十字路口交通灯的改良设计,有一种用PLC对道路十字路口交通灯作自适应模糊控制的方法,较好地解决了车辆流量不均衡、不稳定的
10、问题。因此,十字路口交通灯控制的设计还存在非常广阔的前景。1.1概述可编程控制器（Programmable Controller）是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller），简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机（Personal Computer）的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC。1.2 PLC的由来在60年代，汽车生产流水线的自动控制系统
11、基本上都是由继电器控制装置构成的。当时汽车的每一次改型都直接导致继电器控制装置的重新设计和安装。随着生产的发展，汽车型号更新的周期愈来愈短，这样，继电器控制装置就需要经常地重新设计和安装，十分费时，费工，费料，甚至阻碍了更新周期的缩短。为了改变这一现状，美国通用汽车公司在1969年公开招标，要求用新的控制装置取代继电器控制装置，并提出了十项招标指标，即： 1、编程方便，现场可修改程序；2、维修方便，采用模块化结构；3、可靠性高于继电器控制装置；4、体积小于继电器控制装置；5、数据可直接送入管理计算机；6、成本可与继电器控制装置竞争；7、输入可以是交流115V；8、输出为交流115V，2A以上，
12、能直接驱动电磁阀，接触器等；9、在扩展时，原系统只要很小变更；10、用户程序存储器容量至少能扩展到4K。 1969年，美国数字设备公司（DEC）研制出第一台PLC，在美国通用汽车自动装配线上试用，获得了成功。这种新型的工业控制装置以其简单易懂，操作方便，可行性高，通用灵活，体积小，使用寿命长等一系列优点，很快地在美国其他工业领域推广应用。到1971年，已经成功地应用于食品，饮料，冶金，造纸等工业。这一新型工业控制装置的出现，也受到了世界其他国家的高度重视。1971日本从美国引进了这项新技术，很快研制出了日本第一台PLC。1973年，西欧国家也研制出它们的第一台PLC。我国从1974年开始研制。
13、于1977年开始工业应用。1.3 PLC的定义可编程控制器，简称PLC（Programmable logic Controller）,是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在1987年国际电工委员会（International Electrical Committee）颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义：“PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制
14、系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。”1.4 PLC的工作原理PLC(Power Line Communication)即电力线通信是指利用电力线传输数据和话音信号的一种通信方式。迄今，PLC技术已经有几十年的发展历史，在技术发展的各个阶段，电力系统已经得到了不同的应用。在高压输电网（35kV以上）、中压输电网（10kV-35kV）以及低压(10kV以下)的各个领域，数据传输的通讯数率不断提高。现阶段，在低压配电网上传输数率已由1Mbps发展到2Mbps、14Mbps、24Mbps、45Mbps甚至达到100Mbps和200Mbps的高速率，传输距离可达300米。在中压配电网传输技术
15、方面，高于10Mbps数据信号的设想和方案也日益引起人们的重视并开发成功。 PLC的工作原理：电力线是一个极其不稳定的高躁声、强衰减的传输通道，要实现可靠的电力线高速数据通信，必须解决低压配电网上各种因素如：噪声、阻抗波动、配电网结构、电磁兼容性以及线路阻抗和容性负载引起的信号衰减等主要因素对数据传输的影响。 为了解决以上低压配电网中各因素对数据传输的影响，在国际范围内，低压配电网的高速数据通信普遍选择了正交频分复用技术OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）作为核心调制技术。OFDM技术采用多路窄带正交子载波，同时传输多路数据，每路信号
16、的码元时间较长，可以避免码元间干扰。通过动态选择可用的子载波，该技术可以减少窄带干扰和频率的谷点的影响。OFDM技术起源于二十世纪六十年代，主要用于军用高频通信系统。70年代，随着离散傅立叶变换来实现多载波调制技术的提出，以及近年来数字信号处理(DSP)技术的飞速发展，OFDM作为一种可以有效对抗信号波形间干扰的高速传输技术被广泛应用于民用通信系统中。目前在无线局域网已经采用了该技术，第四代移动通信（4G）中将采用OFDM技术。 1.5 PLC的结构PLC 实质是一种专用于工业控制的计算机其硬件结构基本上与微型计算机从结构上分，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式PLC包括CPU板、
17、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。结构如图1.1所示：图1.1 PLC结构图中央处理单元(CPU)中央处理单元(CPU)是PLC 的控制中枢，它按照PLC 系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据、检查电源、存储器I/O以及警戒定时器的状态；并能诊断用户程序中的语法错误。当PLC 投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O 映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后，按指令的规定执行逻辑
18、或算数运算的结果送入I/O 映象区或数据寄存器内，等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O 映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行直到停止运行。为了进一步提高PLC 的可靠性近年来对大型PLC 还采用双CPU 构成冗余系统或采用三CPU 的表决式系统，这样即使某个CPU 出现故障整个系统仍能正常运行。CPU是PLC的核心，起神经中枢的作用，每套PLC至少有一个CPU，它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进
19、入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路。 CPU速度和内存容量是PLC的重要参数，它们决定着PLC的工作速度，IO数量及软件容量等，因此限制着控制规模存储器存放系统软件的存储器称为系统程序存储器；存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。 1 PLC 常用的存储器类型 （1） RAM (Random Assess Memory)，这是一种读/写存储器(随机存储器) ，其存取速度最快，由锂电池支持。（2） EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory)，这是一种可擦除的只读存储器，在
20、断电情况下存储器内的所有内容保持不变(在紫外线连续照射下可擦除存储器内容)。（3） EEPROM(Electrical Erasable Programmable Read Only Memory)，这是一种电可擦除的只读存储器，使用编程器就能很容易地对其所存储的内容进行修改。2 PLC 存储空间的分配虽然各种PLC 的CPU 的最大寻址空间各不相同，但是根据PLC 的工作原理其存储空间一般包括以下三个区域：系统程序存储区；系统RAM 存储区(包括I/O 映象区和系统软设备等)；用户程序存储区。(1)系统程序存储区在系统程序存储区中存放着相当于计算机操作系统的系统程序，包括监控程序、管理程序、
21、命令解释程序、功能子程序、系统诊断子程序、等由制造厂商将其固化在EPROM 中，用户不能直接存取，它和硬件一起决定了该PLC 的性能。(2)系统RAM 存储区 系统RAM 存储区包括I/O 映象区以及各类软设备如：逻辑线圈、数据寄存器、计时器、计数器、变址寄存器、累加器、等存储器。系统软设备存储区除了I/O 映象区区以外，系统RAM 存储区还包括PLC 内部各类软设备(逻辑线圈、计时器、计数器、数据寄存器和累加器等)的存储区，该存储区又分为具有失电保持的存储区域和无失电保持的存储区域，前者在PLC 断电时由内部的锂电池供电，数据不会遗失，后者当PLC 断电时数据被清零1) 逻辑线圈2) 数据寄
22、存器 与模拟量I/O 一样，每个数据寄存器占用系统RAM 存储区中的一个字(16bits) ，另外PLC 还提供数量不的特殊数据寄存器，具有不同的功能。3) 计时器4) 计数器(3) 用户程序存储区 用户程序存储区存放用户编制的用户程序，不同类型的PLC 其存储容量各不相同。（三） 电源 PLC 的电源在整个系统中起着十分重要得作用。如果没有一个良好的可靠得电源系统是无法正常工作的，因此PLC 的制造商对电源的设计和制造也十分重视，一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内可以不采取其它措施，而将PLC 直接连接到交流电网上去。（四）I/O 模块PLC与电气回路的接口，是通过输入输出部分（I
23、/O）完成的。I/O模块集成了PLC的I/O电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。输入模块将电信号变换成数字信号进入PLC系统，输出模块相反。I/O分为开关量输入（DI），开关量输出（DO），模拟量输入（AI），模拟量输出（AO）等模块。 按I/O点数确定模块规格及数量，I/O模块可多可少，但其最大数受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或机架槽数限制。 1.6 现代PLC的发展趋势世界上公认的第一台PLC是1969年美国数字设备公司（DEC）研制的。限于当时的元器件条件及计算机发展水平，早期的PLC主要由分立元件和中小规模集成电路组成，可以完成简单的逻辑控制
24、及定时、计数功能。20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程控制器，使PLC增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。为了方便熟悉继电器、接触器系统的工程技术人员使用，可编程控制器采用和继电器电路图类似的梯形图作为主要编程语言，并将参加运算及处理的计算机存储元件都以继电器命名。此时的PLC为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。从刚一问世至今，PLC一直表现出强大的生命力和高速增长态势。近年来，有关媒体进行过PLC和DCS（Distributed Control System， 分布式控制系统）谁更有生命力以及PLC是否会被IPC（Indust
25、rial PC，工业PC）、嵌入式控制器、FCS（Field bus Control System，现场总线控制系统）等取代的讨论。随着计算机技术和控制技术的不断发展，PLC和DCS都在不断吸收对方的优点，因此在部分高端PLC应用领域PLC的功能与DCS的功能越来越接近。至于经过一段时间发展后，DCS和高端PLC功能越来越接近，它们的名字叫什么都无关紧要，传统 DCS厂商可能会叫它DCS，传统PLC厂商可能会叫它PLC，也可能叫FCS、PAC（Programmable Automation Controller，可编程自动化控制器）或其它名字。无论是PLC还是DCS，市场上的主流产品都采用了现
26、场总线技术，尽管它们都不是严格意义上的 FCS，但人们也可在一定程度上认为它们就是FCS，其实有不少厂商就是这么做的。因为FCS与DCS、PLC的关系不是本文讨论的重点，在此不多叙述。总的来说：1、向高速度、大容量方向发展为了提高PLC的处理能力，要求PLC具有更好的响应速度和更大的存储容量。目前，有的PLC的扫描速度可达0.1ms/k步左右。PLC的扫描速度已成为很重要的一个性能指标。在存储容量方面，有的PLC最高可达几十兆字节。为了扩大存储容量，有的公司已使用了磁泡存储器或硬盘。2、向超大型、超小型两个方向发展当前中小型PLC比较多，为了适应市场的多种需要，今后PLC要向多品种方向发展，特
27、别是向超大型和超小型两个方向发展。现已有I/O点数达14336点的超大型PLC，其使用32位微处理器，多CPU并行工作和大容量存储器，功能强。小型PLC由整体结构向小型模块化结构发展，使配置更加灵活，为了市场需要已开发了各种简易、经济的超小型微型PLC，最小配置的I/O点数为816点，以适应单机及小型自动控制的需要，如三菱公司系列PLC。3、PLC大力开发智能模块，加强联网通信能力为满足各种自动化控制系统的要求，近年来不断开发出许多功能模块，如高速计数模块、温度控制模块、远程I/O模块、通信和人机接口模块等。这些带CPU和存储器的智能I/O模块，既扩展了PLC功能，又使用灵活方便，扩大了PLC
28、应用范围。加强PLC联网通信的能力，是PLC技术进步的潮流。PLC的联网通信有两类：一类是PLC之间联网通信，各PLC生产厂家都有自己的专有联网手段；另一类是PLC与计算机之间的联网通信，一般PLC都有专用通信模块与计算机通信。为了加强联网通信能力，PLC生产厂家之间也在协商制订通用的通信标准，以构成更大的网络系统，PLC已成为集散控制系统（DCS）不可缺少的重要组成部分。4、增强外部故障的检测与处理能力根据统计资料表明：在PLC控制系统的故障中，CPU占5%，I/O接口占15%，输入设备占45%，输出设备占30%，线路占5%。前二项共20%故障属于PLC的内部故障，它可通过PLC本身的软、硬
29、件实现检测、处理；而其余80%的故障属于PLC的外部故障。因此，PLC生产厂家都致力于研制、发展用于检测外部故障的专用智能模块，进一步提高系统的可靠性。5、编程语言多样化在PLC系统结构不断发展的同时，PLC的编程语言也越来越丰富，功能也不断提高。除了大多数PLC使用的梯形图语言外，为了适应各种控制要求，出现了面向顺序控制的步进编程语言、面向过程控制的流程图语言、与计算机兼容的高级语言（BASIC、C语言等）等。多种编程语言的并存、互补与发展是PLC进步的一种趋势。第2章 PLC交通灯控制过程简述及系统设计步骤2.1 一些设备的安装移除和注意事项、编程以及应用2.1.1 安装S7-200设备指
30、南S7-200装置的设计便于安装。您可以使用安装孔将模块安装在面板上，您也可以使用内装夹片将模块安装在标准（ DIN）横杆上。7-200体积小，允许您有效地利用空间。您可以将S7-200安装在面板上或安装在标准横杆上，S7-200可以横放，也可以竖放。注意：请勿让S7-200设备接触热、高压和电气噪音作为放置系统设备的一般规则，始终将生成高压和高电气噪音的设备与生成低压、逻辑型设备（例如S7-200）的装置分开放置。在面板中配置S7-200布局时，应当考虑生成热的设备，将电子型设备放置在机箱中温度较低的位置。在高温环境中操作任何电子设备都会增加发生故障的频率。另请考虑面板中布线的路径。避免将低
31、压信号线和通讯电缆与交流电线和高能快速切换直流电线放在同一个盒内。提供适当的冷却和布线空间S7-200设备的设计适用于自然对流冷却。为了达到适当的冷却目的，您必须在设备的上方和下方至少留出25毫米的空间。此外，至少留出75毫米的深度。提示：对于纵向安装，允许的最大环境温度会降低摄氏105度。将S7-200CPU安装在任何扩充模块的下方。S7-200装置安装如图2.1所示：图2.1 S7-200装置安装在规划S7-200系统的布局时，请为布线和通讯电缆连接留出足够的空间。为了获得配置S7-200系统布局的更大的灵活性，请使用I/O扩充电缆。电源预算所有的S7-200 CPU都有一个为CPU、扩充
32、模块和其他24 VDC用户电源要求提供电源的内装电源。S7-200 CPU提供系统中任何扩充所需的5VDC逻辑电源。请特别注意系统配置，确保CPU可提供所选扩充模块要求的5V电源。如果您的配置要求的电源超出CPU提供的电源范围，则必须移除一个模块，或选择一个功能更大的CPU。了解有关您的特定S7-200 CPU的24 VDC传感器电源预算的信息。如果您需要安装一个外接24 VDC电源，核实电源不得与S7-200CPU传感器电源并连。欲获得进一步电气噪声保护，建议将不同电源的公共导线（ M）连接在一起。警告： 将外接24 VDC电源与S7-200 24 VDC传感器电源并连会导致两种电源之间的冲
33、突，因为每种电源都寻求建立自身需要的输出电压水平。此一冲突的结果会缩短一种或两种电源的使用寿命或立即发生故障，并随之导致PLC系统不可预测的操作状况。不可预测的操作状况会导致死亡或严重人身伤害或装置和财产损坏。S7-200DC传感器电源和任何外接电源应当为不同的点提供电源。2.1.2 安装和移除S7-200模块S7-200可方便地安装在标准DIN横杆上或安装在面板上。先决条件在安装或移除任何电气设备之前，核实该装置的电源已经关闭。此外，核实任何相关装置的电源已经关闭。警告： 在接通电源的情况下尝试安装或移除S7-200或相关装置会造成电击或装置操作发生故障。不使用相同的型号、沿相同的方向或顺序
34、替换S7-200设备会导致死亡或严重人身伤害和或装置损 坏。用相同的型号替换S7-200设备，确保方向和位置正确。安装尺寸：S7-200 CPU和扩充模块包括用于在面板上安装的安装孔。请参阅下表中的安装尺寸。S7-200模块 宽度A 宽度BCPU 221和CPU 222 90毫米 82毫米CPU 224 120.5毫米 112.5毫米CPU 226和CPU 226XM 196毫米 188毫米扩充模块：8针直流电和中继I/O（8I、8Q和4I/4Q） 46毫米 38毫米扩充模块：16针数字I/O（8I/8Q）、模拟I/O（4AI、4AI/1AQ、2AQ）、RTD、热电偶、PROFIBUS、AS接
35、口、8针交流电（8I和8Q）、 位置和调制解调器71.2毫米 63.2毫米S7-200模块如图2.2所示：图2.2 S7-200模块扩充模块：32点数字I/O（16I/16Q） 137.3毫米 129.3毫米安装CPU或扩充模块安装S7-200十分简便。只需遵循以下步骤。面板安装1. 使用上表中的尺寸，定位、钻孔和轻敲安装孔（M4或美国标准8号）。2. 用适当的螺丝将模块固定在面板上。3. 如果您使用的是扩充模块，将扩充模块带状电缆与存取门下方的扩充端口接头连接。DIN横杆安装1. 每隔75毫米将横杆固定在安装面板上。2. 咔嚓一声打开（位于模块底部的）DIN夹片，并将模块背面扣在DIN横杆上
36、。3. 如果您使用的是扩充模块，将扩充模块带状电缆与存取门下方的扩充端口接头连接。夹片是否夹紧，模块是否安全地固定在横杆上。为了避免损坏模块，按安装孔的标记，而不要直接按模块前侧。4. 将模块向下旋转至DIN横杆位置，咔嚓一声将夹片关闭。请仔细检查夹片是否夹紧，模块是否安全地固定在横杆上。为了避免损坏模块，按安装孔的标记，而不要直接按模块前侧。欲取出S7-200 CPU或扩充模块，请遵循以下步骤：1断开S7-200电源。2. 断开所有与模块连接的线路和电缆。大多数S7-200 CPU和扩充模块配有可移动接头，便于完成此项工作。3. 如果扩充模块与您正在移除的装置连接，打开存取盖门，并从相临的模
37、块上断开扩充模块带状电缆连接。4. 松开安装螺丝或咔嚓一声松开DIN夹片。5. 取出模块。6.取出和重新安装终端块接头欲取出接头1. 打开接头门，可接触接头。2. 在接头中部的槽口中插入一把小螺丝刀。3. 将螺丝刀朝与S7-200外壳相反的方向旋转，取出终端接头。图2.3 硬件安装欲重新安装接头1. 打开接头门。2. 将接头与装置上的针对齐，并将接头底座轮圈中的接头布线边缘对齐。3. 用力向下按，旋转接头，直至咔嚓一声就位。请仔细检查，核实接头已适当对齐，并完全就位。2.1.3 接地和布线指南所有电气装置适当接地和布线对于帮助确保系统的最佳操作以及为应用程序和S7-200提供附加电气噪声保护十
38、分重要。先决条件在您为任何电气设备接地或安装布线之前，核实该装置的电源已经关闭。此外，核实通往任何相关装置的电源已经关闭。设计S7-200系统的接地和布线时，始终考虑安全因素。电子控制设备（例如S7-200）可能发生故障和引起控制或监管的设备出现意外操作状况。因此，您应当安装与S7-200分开的安全装置，以便预防可能造成的人身伤害或设备损坏。控制设备在不安全的条件下可能出现故障，导致控制装置出现意外操作状况。此类意外操作状况,请考虑使用与S7-200分开安装的紧急情况停止功能、机电越权或其他冗余安全设施。绝缘指南S7-200 AC的交流电线路电源界限和I/O界限为1500VAC。这些绝缘界限经
39、过检查和核准，可在交流电线路和低压线路之间提供双倍安全绝缘保障。所有与S7-200连接的低压线路（例如24V电源）均需由经核准提供安全绝缘的交流电线路和其他高压线路供电。此类来源包括在国际电气安全标准中定义的双重绝缘，并配有根据不同标准评级为SELV、PELV、二类或有限电压的输出。2.2 S7-200编程软件STEP 7 - Micro/WIN3.22.2.1 如何控制程序作业S7-200在程序的控制逻辑中不断循环，读取和写入数据。当您将程序下载至PLC并将PLC放置在RUN（运行）模式时，PLC的中央处理器（CPU）按下列顺序执行程序： S7-200读取输入状态。 存储在S7-200中的程
40、序使用这些输入评估（或执行）控制逻辑。 当程序经过评估，S7-200将程序逻辑结果存储在称作进程图像输出寄存器的输出内存区中。 在程序结束时，S7-200将数据从进程图像输出寄存器写入至域输出。 重复任务循环。以下是显示电中继图形与S7-200关系的简单图形。在该范例中，启动马达的开关状态与其他输入的状态相结合。因此，这些状态的计算决定进入启动马达的传动装置的输出状态图：图2.4 启动马达的传动装置状态图S7-200反复执行一系列任务。该循环执行任务被称作扫描循环。如下所示，S7-200在扫描循环过程中执行大多数或全部下列任务：1 读取输入：S7-200将实际输入状态复制至进程图像输入寄存器。
41、2 在程序中执行控制逻辑：S7-200执行程序的指令，并将数值存储在不同的内存区。3 处理所有通讯请求：S7-200执行点至点或网络通讯要求的所有任务。4 执行CPU自测试诊断程序：S7-200保证固件、程序内存和所有扩充模块均正常作业。5 向输出写入：存储在进程图像输出寄存器中的数值被写入实际输出。图2.5 S7-200循环过程图扫描循环的执行取决于S7-200是位于STOP（停止）模式还是RUN（运行）模式。在RUN（运行）模式中，程序被执行；在STOP（停止）模式中，程序不被执行。在程序执行过程中，最好使用进程图像寄存器，而不要直接存取输入或输出。使用图像寄存器共同扫描开始的所有输入取样
42、会使扫描循环的程序执行阶段的输入数值同步化，并冻结这些数值。2.2.2 编程语言的形式 最常用的两种编程语言，一是梯形图，二是助记符语言表。采用梯形图编程，因为它直观易懂，但需要一台个人计算机及相应的编程软件；采用助记符形式便于实验，因为它只需要一台简易编程器，而不必用昂贵的图形编程器或计算机来编程。 编程指令：指令是PLC被告知要做什么，以及怎样去做的代码或符号。从本质上讲，指令只是一些二进制代码，这点PLC与普通的计算机是完全相同的。同时PLC也有编译系统，它可以把一些文字符号或图形符号编译成机器码，所以用户看到的PLC指令一般不是机器码而是文字代码，或图形符号。常用的助记符语句用英文文字
43、（可用多国文字）的缩写及数字代表各相应指令。常用的图形符号即梯形图，它类似于电气原理图是符号，易为电气工作人员所接受。 指令系统：一个PLC所具有的指令的全体称为该PLC的指令系统。它包含着指令的多少，各指令都能干什么事，代表着PLC的功能和性能。一般讲，功能强、性能好的PLC，其指令系统必然丰富，所能干的事也就多。我们在编程之前必须弄清PLC的指令系统 程序：PLC指令的有序集合，PLC运行它，可进行相应的工作，当然，这里的程序是指PLC的用户程序。用户程序一般由用户设计，PLC的厂家或代销商不提供。用语句表达的程序不大直观，可读性差，特别是较复杂的程序，更难读，所以多数程序用梯形图表达。
44、梯形图：梯形图是通过连线把PLC指令的梯形图符号连接在一起的连通图，用以表达所使用的PLC指令及其前后顺序，它与电气原理图很相似。它的连线有两种：一为母线，另一为内部横竖线。内部横竖线把一个个梯形图符号指令连成一个指令组，这个指令组一般总是从装载（LD）指令开始，必要时再继以若干个输入指令（含LD指令），以建立逻辑条件。最后为输出类指令，实现输出控制，或为数据控制、流程控制、通讯处理、监控工作等指令，以进行相应的工作。母线是用来连接指令组的。第3章 PLC控制系统计设3.1 PLC控制系统 软件设计（一）系统设计的基本步骤：1. 系统设计与设备选型 a. 分析你所控制的设备或系统。PLC最主要
45、的目的是控制外部系统。这个系统可能是单个机器，机群或一个生产过程。 b. 判断一下你所要控制的设备或系统的输入输出点数是否符合可编程控制器的点数要求。（选型要求） c. 判断一下你所要控制的设备或系统的复杂程度，分析内存容量是否够2. I/O赋值（分配输入输出） a. 将你所要控制的设备或系统的输入信号进行赋值，与PLC的输入编号相对应。（列表）b. 将你所要控制的设备或系统的输出信号进行赋值，与PLC的输出编号相对应（二）执行程序的过程及特点PLC执行程序的过程分为三个阶段，即输入采样阶段、程序执行阶段、输出刷新阶段。1输入采样阶段 在输入采样阶段，PLC以扫描工作方式按顺序对所有输入端的输
46、入状态进行采样，并存入输入映象寄存器中，此时输入映象寄存器被刷新。接着进入程序处理阶段，在程序执行阶段或其它阶段，即使输入状态发生变化，输入映象寄存器的内容也不会改变，输入状态的变化只有在下一个扫描周期的输入处理阶段才能被采样到。2程序执行阶段在程序执行阶段，PLC对程序按顺序进行扫描执行。若程序用梯形图来表示，则总是按先上后下，先左后右的顺序进行。当遇到程序跳转指令时，则根据跳转条件是否满足来决定程序是否跳转。当指令中涉及到输入、输出状态时，PLC从输入映像寄存器和元件映象寄存器中读出，根据用户程序进行运算，运算的结果再存入元件映象寄存器中。对于元件映象寄存器来说，其内容会随程序执行的过程而变化。3输出刷新阶段程序执行完毕后，进入输出处理阶段。在这一阶段里，PLC将输出映象寄存器中与输出有关的状态（输出继电器状态）转存到输出锁存器中，并通过一定方式输出，驱动外部负载。因此，PLC在一个扫描周期内，对输入状态的采样只在输入采样阶段进行。当PLC进入程序执行阶段后输入端将被封锁，直到下一个扫描周期的输入采样阶段才对输入状态进行重新采样。这方式称为集中采样，即在一个扫描周期内，集中一段时间对输入状态进行采样。在用户程序中如果对输出结果多次赋值，则最后一次有效。在一个扫描周期内