“天塔之光”彩灯的PLC控制.doc

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1、机电工程系毕业设计论文题 目天塔之光专业名称机电一体化学生姓名指导教师起止时间 word文档 可自由复制编辑 目 录毕业设计任务书4前 言51 总体设计思路62 PLC的基础知识72.1 PLC概述72.1.1 PLC的产生与发展72.1.2 PLC的特点92.1.3 PLC的应用领域102.1.4 PLC的常用编程语言102.2 PLC的结构和工作原理122.2.1 PLC的基本结构122.2.2 PLC的工作原理142.2.3 PLC的分类152.2.4 PLC的主要技术指标153 硬件设计173.1 S7-200系列PLC基本知识173.1.1 S7-200系列PLC概述173.1.2

2、扩展模块173.1.3 S7-200的编程元件183.1.4 S7-200的数据长度和编址方式203.1.5 注意事项203.2 梯形图设计方法223.2.1 经验设计法223.2.2 继电器电路移植法233.2.3 顺序控制设计法233.2.4 I/O分配及接线图264软件设计274.1顺序功能图274.2梯形图275.工作原理366.心得体会377.参考资料38 毕业设计任务书一、设计题目：“天塔之光”彩灯的PLC控制二、控制要求1“天塔之光”彩灯示意图如下图所示。2设计四种不同的彩灯花样。3当启动开关I0.0闭合后，彩灯首先按花样1闪亮，循环3次后自动转至花样2，循环3次后自动转至花样3

3、，循环3次后自动转至花样4，循环3次后再自动转至花样1，如此循环。天塔之光彩灯示意图4启动开关断开，彩灯熄灭。三、设计任务1画出四种彩灯花样示意图2画出PLC的I/O接线图。3画出梯形图4说明工作原理。5编写30000字左右的设计说明书。四、参考资料1黄净主编，电器及PLC控制技术，机械工业出版社，2002。2廖常初主编，PLC编程及应用第3版，机械工业出版社，2008。3杨长能、林小峰主编，可编程序控制器例题习题及实验指导，重庆大学出版社，2001。前 言天塔之光控制系统主要应用在闪光灯或花样灯饰中，目前我国灯具市场的发展空间十分广阔。近年来，伴随我国人民生活水平逐年提高，城镇住宅建设以及室

4、内装饰装修热度不减，人均住房面积的扩大，在促使一室一灯为一室多灯、增加局部照明的同时，所用灯具正逐步由低档产品向中高档产品发展，民用照明需求旺盛。按照城市小康家庭的消费标准，客厅、饭厅、卧室、厨房、浴室都应安装不同类别的灯饰，如台灯、落地灯、壁灯、天花灯、吊灯、壁柜灯、油烟机照明灯、镜前灯、夜间照明灯等等。从发展趋势上看，今后灯具 除了其外观及内在质量要求越来越优秀、时尚、体现个性等，对其功能细化、科技含量、节能环保等方面的要求也越来越高。作为与人们日常生活密切相关的灯饰市场需求，更是以每年15左右的幅度增长。今年我国灯饰市场的需求量已经预期达到6000万台左右，在国际上已经名列前茅。1 总体

5、设计思路 本程序主要采用了S、R指令，调用子程序指令以及比较指令对彩灯进行控制。闭合启动开关I0.0后，T37开始定时，在012.秒内进行花开变换(L1-L2/L3/L4/L5-L6/L7/L8/L9-全灭)并循环三次，即线圈M0.5得电，子程序1接通，执行花开程序；在12-24秒内进行花落变换（L6/L7/L8/L9-L2/L3/L4/L5- L1-全灭）并循环3次 即线圈M0.6得电，子程序2接通；在24-36秒内进行顺时针变换（L1/L2/L9-L1/L5/L8-L1/L4/L7-L1/L3/L6 L1/01 ）2 PLC的基础知识2.1 PLC概述2.1.1 PLC的产生与发展1可编程

6、控制器的名称演变PLC是可编程控制器（Programmable Controller）的简称，是一种在继电接触器控制技术和计算机控制技术的基础上发展起来的一种新型工业自动控制装置。早期的可编程控制器仅有逻辑运算、定时、计数等基本功能，主要用来取代传统的继电器控制，因此，通常将其称为可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller）。随着微电子技术和计算机技术的发展，微处理器技术应用到PLC中，使PLC不仅具有逻辑控制功能，还增加了算术运算、通信联网等功能。但是，为了不与个人计算机（Personal Computer）的简称PC相混淆，常常还将可编程控制器简称为PLC

7、。2PLC产生的背景继电器控制系统的特点优点：简单易懂，操作方便，价格便宜，容易掌握。缺点：设备体积大，耗电多，开关动作慢，功能较少，接线复杂，触点易损坏，寿命短，改接麻烦，可靠性差，灵活性差。计算机控制系统的特点优点：功能完善，灵活性强，通用性好。缺点：计算机技术复杂，编程很不方便，价格十分昂贵，抗干扰能力差。3GM10条1968年，美国通用汽车公司(GM公司)为了在每次汽车改型或改变工艺流程时不改动原有继电器柜内的接线，以便降低生产成本，缩短新产品的开发周期，而提出了研制新型逻辑顺序控制装置，并提出了该装置的研制指标要求，即10项招标技术指标。其主要内容如下：编程简单，可在现场修改程序；维

8、护方便，最好是插件式；可靠性高于继电器控制柜；体积小于继电器控制柜；可将数据直接送入管理计算机；在成本上可与继电器控制柜竞争；输入可以是交流115V；输出为交流115V、2A以上，能直接驱动电磁阀；在扩展时，原系统只需很小变更；用户程序至少能扩展到4K。4PLC的诞生1969年，美国数字设备公司（DEC）研制出世界上第一台可编程控制器，型号为PDP-14，并在GM公司汽车生产线上首次应用成功。 5PLC的发展第一代：从第一台可编程控制器诞生到70年代初期。其特点是：CPU由中小规模集成电路组成，存储器为磁芯存储器； 第二代：70年代初期到70年代末期。其特点是：CPU采用微处理器，存储器采用E

9、PROM ；第三代：70年代末期到80年代中期。其特点是：CPU采用8位和16位微处理器，有些还采用多微处理器结构，存储器采用EPROM、EAROM、CMOSRAM等 ；第四代：80年代中期到90年代中期。PC全面使用8位、16位微处理芯片的位片式芯片，处理速度也达到1us/步 ；第五代：90年代中期至今。PC使用16位和32位的微处理器芯片，有的已使用RISC芯片。6PLC的地位现代的PLC已成为现代工业控制的三大支柱（PLC，机器人和CADCAM）之一。7我国PLC的发展1974年我国开始仿制美国的第二代PLC产品，但因元器件质量和技术问题等原因未能推广。直到1977年，我国才研制出第一台

10、具有实用价值的PLC，并开始批量生产和应用于工业过程的控制。由于使用单片1位处理器，因此，应用的规模较小，主要的控制方式是开关量控制。随着我国改革开放政策的贯彻和落实，从1982年开始，先后有天津、厦门、无锡、大连、上海、北京等地的仪表厂、无线电厂和研究所等单位与美国、德国、日本等PLC的制造企业进行了合资或引进技术、生产流水线等，使我国PLC的应用有了较大的发展。2.1.2 PLC的特点1编程方法简单易学考虑到企业中一般电气技术人员和技术工人的传统读图习惯和应用微机的实际水平，PLC配备有他们最容易接受和掌握的梯形图语言。梯形图语言的电路符号和表达方式与继电器电路原理图非常接近。而且某些仅有

11、开关量逻辑控制功能的PLC只有十几条指令。通过阅读PLC的使用手册或短期培训，电气技术人员或技术工人只要几天的时间就可以熟悉梯形图语言，并用来编制用户程序。2硬件配套齐全，用户使用方便PLC配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用，用户不必自己设计和制作硬件装置。用户在硬件方面的设计工作只是确定PLC的硬件配置和外部接线。PLC的安装接线也很方便。3通用性强，适应性强PLC的生产具有系列化和模块化特点，硬件配置相当灵活，可以很方便地组成能满足各种控制要求的控制系统。组成系统后，如果工艺变化，可以通过修改用户程序，方便快速地适应变化。4可靠性高，抗干扰能力强绝大多数用户都将可靠性作为选择控制装置的

12、首要条件。PLC采取了一系列硬件和软件抗干扰措施，可以直接用于有强烈干扰的工业生产现场。PLC的平均无故障间隔时间高，如日本三菱公司的F1、F2系列PLC的平均无故障间隔时间长达30万小时，这是一般微机所不能比拟的。5系统的设计、安装、调试工作量少PLC用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，控制柜的设计、安装、接线工作量大大减少。PLC的梯形图程序很容易掌握，设计和调试梯形图所花的时间比设计继电器系统电路图花的时间要少得多。6维修工作量小，维修方便PLC的故障率很低，并且有完善的诊断和显示功能。PLC或外部的输入装置和执行机构发生故障时，可以根据PLC上的

13、指示灯或编程器提供的信息迅速地查明故障的原因。用更换模块的方法可以迅速地排除PLC的故障。7体积小，能耗低以F1-40M型PLC为例，其外形尺寸为305ll0110mm，功耗小于25VA。由于体积小，PLC很容易装入机械设备内部，是实现机电一体化的理想的控制设备。2.1.3 PLC的应用领域1开关量逻辑控制2运动控制3闭环过程控制4数据处理5通信联网2.1.4 PLC的常用编程语言1梯形图梯形图是一种图形语言，是目前PLC应用最广、最受电气技术人员欢迎的一种编程语言。在梯形图中仍沿用了继电器、线圈、常闭触点、常开触点、串并联等术语和图形符号，并增加了一些继电接触器控制中没有的符号，因此梯形图与

14、继电接触器控制原理图相似，具有形象、直观、易懂等特点，如图2-1所示。图2-1 梯形图与语句表 图2-2 功能块图2语句表语句表语言，就是用表示PLC各种功能的助记符和相应的器件编号组成的程序表达方式。例如 LD I0.1 。像这样的每句助记符编程语言就是一条指令或程序。助记符语言比微机中使用的汇编语言直观易懂，编程简单。但不同厂家制造的PLC所使用的助记符和器件编号不尽相同，所以对于同一个梯形图来说，写成对应的语句表也不尽相同。3功能块图这种编程方法基本上沿用了半导体逻辑电路的逻辑图来表达，常用“与”门、“或”门、“非”门等符号，图的左边画输入，右边画输出，如图2-2所示。4顺序功能图（又称

15、状态转换图）它将一个完整的控制过程分成若干步，各步具有不同动作，各步之间的转换有一定的条件，条件满足则上一步结束而下一步开始。它的作用是表达一个完整的顺序控制过程。5结构文本（高级编程语言）随着软件技术的发展，近年来为了增加PLC的运算功能和数据处理能力，完成比较复杂的控制，在许多大型PLC中已采用高级语言来编程，如BASIC语言、C语言等。2.1.5 PLC的流派1美国流派据不完全统计，现在世界上生产PLC及其网络的厂家有200多家，生产大约有400多个品种的PLC产品。其中美国是PLC生产大国，有100多家PLC厂商，著名的有A-B公司、通用电气（GE）公司、莫迪康（MODICON）公司、

16、德州仪器（TI）公司、西屋公司等。2日本流派日本有6070家PLC厂商，也生产200多个品种的PLC产品；日本的小型PLC最具特色，在小型机领域中颇具盛名，某些用欧美的中型机或大型机才能实现的控制，日本的小型机就可以解决。在开发较复杂的控制系统方面明显优于欧美的小型机，所以格外受用户欢迎。日本有许多PLC制造商，如三菱、欧姆龙、松下、富士、日立、东芝等，在世界小型PLC市场上，日本产品约占有70的份额。3欧洲流派德国的西门子（SIEMENS）公司、AEG公司、法国的TE公司是欧洲著名的PLC制造商。德国的西门子的电子产品以性能精良而久负盛名。在中、大型PLC产品领域与美国的A-B公司齐名。西门

17、子PLC主要产品是S5、S7系列。S7系列是在S5系列PLC基础上近年推出的新产品，其性能价格比高，其中S7-200系列属于微型PLC、S7-300系列属于于中小型PLC、S7-400系列属于于中高性能的大型PLC。2.2 PLC的结构和工作原理2.2.1 PLC的基本结构图2-3 PLC结构示意图PLC实际上是一种工业控制计算机。它的硬件结构与一般微机相似，主要由主机、I/O扩展机、外围设备三部分组成，如图2-3所示。1主机主机由CPU（微处理器）、存储器、输入输出单元、电源等部分组成。CPU是PLC的核心，其作用类似于人的大脑。它能够识别用户按特定格式输入的指令，并按照指令完成预定的控制任

18、务。另外，它还能识别用户所输入的指令序列的格式和语法错误，还具有系统测试与诊断功能。PLC的存储器有两种：系统程序存储器和用户程序存储器。系统程序存储器主要用于存放系统正常工作所必须的程序，如系统诊断程序、键盘输入处理程序、指令解释程序、监控程序等。这些程序与用户无直接关系，已由厂家直接固化进EPROM中，不能由用户直接存取、修改。用户程序存储器主要存放用户程序（用户利用PLC的编程语言按不同控制要求所编制的控制程序或数据，这相当于设计继电器控制系统硬接线的控制电路图），可修改。输入输出（IO）单元是PLC与输入控制信号和被控制设备连接起来的部件，输入单元接收从开关、按钮、继电器触点和传感器等

19、输入的现场控制信号，并将这些信号转换成CPU能接收和处理的数字信号。输出单元接收经过CPU处理过的输出数字信号，并把它转换成被控制设备或显示装置所能接收的电压或电流信号，以驱动接触器、电磁阀和指示器件等。根据输入信号形式的不同，可分为模拟量I/O单元、数字量I/O单元两大类。电源单元的作用是把外部电源（220V的交流电源）转换成内部工作电压。外部连接的电源，通过PLC内部配有的一个专用开关式稳压电源，将交流/直流供电电源转化为PLC内部电路需要的工作电源（直流5伏、12伏、24伏），并为外部输入元件（如接近开关、）提供24V直流电源（仅供输入端点使用），而驱动PLC负载的电源由用户提供。电源组

20、件内还装有备用锂电池，以保证在断电时保存必要的信息。PLC还有各种外设接口电路，用于连接编程器或其他图形编程器、文本显示器、触摸屏、变频器等并能通过外设接口组成PLC的控制网络。PLC通过PC/PPI电缆或使用MPI卡通过RS-485接口与计算机连接，可以实现编程、监控、连网等功能。2I/O扩展机每种PLC都有与主机相配的扩展模块，用来扩展输入、输出点数，以便根据控制要求灵活组合系统。PLC扩展模块内不设CPU，仅对I/O通道进行扩展，不能脱离主机独立实现系统的控制要求。3外部设备外部设备包括编程器、盒式磁带机、打印机、EPROM写入器、图形监控系统等。其中编程器是PLC必不可少的重要外围设备

21、，由键盘、显示器、工作方式选择开关和外存储器接插口等部件组成，主要用于对用户程序进行输入、检查、调试和修改，并用来监视PLC的工作状态。编程器有简易型和智能型两类。简易型编程器只能联机编程，且需将梯形图转化为助记符后才能送入。智能型编程器又称图形编程器，它既可联机编程，又可脱机编程，具有图形显示功能，可直接输入梯形图和通过屏幕对话，但价格较贵。现在也可在计算机上填加适当的硬件接口，利用生产厂家提供的编程软件包就可将计算机作为编程器使用，而且还可以在计算机上模拟调试。PLC与打印机相连可将过程信息，系统参数等输出打印。当与监视器相连时可将控制过程图象显示出来。当PLC与PLC相连时，可组成多机系

22、统或连成网络，实现更大规模控制。当PLC与计算机相连时，可组成多级控制系统，实现控制与管理相结合的综合系统。2.2.2 PLC的工作原理1PLC的等效电路PLC的工作酷似一个继电器系统，其等效电路可分为三部分：输入部分、内部控制电路和输出部分，如图2-4所示。图2-4 PLC的等效电路输入部分-这部分的作用是收集被控设备的信息或操作命令。输入端子外接行程开关、按钮等的触头，内连输入继电器线圈。输入继电器由外部信号通过输入端子驱动，可提供无限多对常开、常闭的软触点供内部使用。内部控制电路-由用户根据控制要求编制的程序所组成，其作用是按用户程序的控制要求对输入信号进行运算处理，判断哪些信号需要输出

23、，并将得到的结果输出给负载。输出部分-这部分的作用是驱动外部负载，所以输出端子是PLC向外部负载输出信号的端子，其内连输出继电器（Q）的一对常开触点。输出继电器除提供一对常开触点驱动负载以外，还可以提供无数对常开、常闭触点供内部使用。2PLC的周期工作方式PLC是通过一种周期工作方式来完成控制的，每个周期包括输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。输入采样阶段-PLC以扫描方式按顺序将所有输入端的状态读入到输入状态寄存器中存储，这一过程称为采样。在本工作周期内这个采样结果的内容不会改变，而且将在PLC执行程序时被使用。程序执行阶段-PLC按顺序对程序进行扫描，即从上到下、从左到右地扫描每条指令，

24、并分别从输入状态寄存器和输出状态寄存器中获得所需的数据进行运算、处理，再将程序执行的结果写入输出状态寄存器中保存。但这个结果在全部程序未执行完毕之前不会送到输出端口上。输出刷新阶段-在所有用户程序执行完毕后，PLC将输出映像寄存器中的内容送入输出锁存器中，通过一定的方式输出，驱动外部负载。PLC重复执行输入采样、程序执行、输出刷新三个阶段，每重复一次的时间称为一个扫描周期。PLC的一个扫描周期一般为40100ms之间。2.2.3 PLC的分类1按结构形式分：整体式：将电源、CPU、I/O部件都集中在一个机箱内。模块式：将PLC各部分分成若干个单独的模块。2按I/O点数分：小型PLC：I/O点数

25、在256点以下，其中小于64为超小型或微型PLC。中型PLC：I/O点数在2562048点之间。大型PLC：I/O点数在2048点以上，其中超过8192点为超大型PLC。3按功能分：低档机：具有逻辑运算、定时、计数、移位以及自诊断、监控等基本功能。中档机：比低档机多了模拟量输入/输出、算术运算、数据传送比较等功能。高档机：比中档机多了矩阵运算等特殊功能函数运算、通信联网等功能。2.2.4 PLC的主要技术指标1I/O点数可编程控制器的I/O点数指外部输入、输出端子数量的总和。它是描述的PLC大小的重要参数。2存储容量在PLC中，用户程序的存储容量有的是用编程的步数来表示，每编一条语句为一步；有

26、的是以字为单位来计算，8位二进制数为一个字节，每1024个字节为1KB。目前大型PLC的存储容量是几百KB，最高可达几MB。为了扩大存储容量，有的公司已使用了磁泡存储器或硬盘。 3扫描速度PLC采用循环扫描方式工作，完成1次扫描所需的时间叫做扫描周期。影响扫描速度的主要因素有用户程序的长度和PLC产品的类型。目前大中型PLC的扫描速度可达02msKB左右。 4. 指令系统指令系统是指PLC所有指令的总和。一般来讲，指令的种类和数量越多，功能就越强，因而指令多少是衡量PLC能力强弱的指标，决定了PLC的处理能力和控制能力。5. 通信功能通信有PLC之间的通信和PLC与其他设备之间的通信。通信主要

27、涉及通信模块，通信接口，通信协议和通信指令等内容。PLC的组网和通信能力也已成为PLC产品水平的重要衡量指标之一。3 硬件设计3.1 S7-200系列PLC基本知识3.1.1 S7-200系列PLC概述西门子S7-200系列可编程控制器有CPU21X系列和CPU22X系列，其中CPU22X型可编程控制器提供了4个不同的基本型号，常见的有CPU221，CPU222，CPU224和CPU226四种基本型号，其主要技术规范如表2-1所示。3.1.2 扩展模块扩展单元没有CPU，作为基本单元输入/输出点数的扩充，只能与基本单元连接使用，不能单独使用。连接时CPU模块放在最左侧，扩展模块用扁平电缆与左侧

28、的模块相连S7-200的扩展模块包括数字量扩展模块，模拟量扩展模块，热电偶、热电阻扩展模块，通信模块，称重模块，位置控制模块等。数字量、模拟量扩展模块分别如表2-2、表2-3所示。 表3-1 S7-200 CPU主要技术规范 类型型号各组输入点数各组输出点数输入扩展模块EM221EM221 24V DC输入4，4EM221 230V AC输入8点相互独立输出扩展模块EM222EM222 24V DC输出4，4EM222 继电器输出4，4EM222 230V AC双向晶闸管输出8点相互独立输入/输出扩展模块EM223EM223 24V DC输入继电器输出44EM223 24V DC输入24VDC

29、输出4，44，4EM223 24V DC输入24VDC输出8，84，4，8EM223 24V DC输入继电器输出8，84，4，4，4 表3-2 数字量扩展模块表3-3 模拟量扩展模块型号点数EM2314路模拟量输入EM2322路模拟量输出EM2354路模拟量输入，1路模拟量输出3.1.3 S7-200的编程元件1. 输入过程映像寄存器（输入继电器）Il编号范围：I0.0-I15.7l功能：专门用来接收从外部开关发来的信号。l几点说明：只能由外部信号所驱动，不能在内部由程序指令来驱动。梯形图中只能出现输入继电器的触点，而不能出现输入继电器的线圈。可提供无数对常开、常闭触点供内部使用。2. 输出映

30、像寄存器（输出继电器）Ql编号范围：Q0.0-Q15.7l功能：专门用来将输出信号传送给外部负载。l几点说明：一个输出继电器仅有一对常开触点供外部使用。可提供无数对常开、常闭触点供内部使用。输出继电器线圈的通断状态只能在程序内部用指令驱动。3. 定时器Tl定时器的分类按分辨率来分，有1ms、10ms、100ms三种定时器。按工作方式来分，有通电延时定时器（TON）、断电延时型定时器（TOF）和保持型通电延时定时器（TONR）三种。l定时时间： 定时时间=预置值时基4. 位存储器（中间继电器）Ml位存储器用来保存中间操作状态和控制信息，其作用相当于继电器控制电路中的中间继电器。地址编号范围为M0

31、.0-M31.7共256点。l位存储器在PLC中没有输入/输出端与之对应，其线圈的通断状态只能在程序内部用指令驱动，其触点不能直接驱动外部负载，只能在程序内部驱动输出继电器的线圈，再用输出继电器的触点去驱动外部负载。5. 计数器Cl计数器的功能：用于累计计数输入端接收到的由断开到接通的脉冲个数。l计数器的编号：C0-C255。l计数器的分类：加计数器 减计数器 加/减计数器6累加器ACl累加器是用来暂存数据的寄存器，它可以用来存放运算数据、中间数据和结果。lCPU提供了4个 32位的累加器，其地址编号为AC0-AC3。l累加器的可用长度为32位，可采用字节、字、双字的存取方式，按字节、字只能存

32、取累加器的低8位或低16位，双字可以存取累加器全部的32 位。 7. 几个常用的特殊存储器SMSM0.0：运行监视继电器当PLC运行时，SM0.0自动处于接通状态，当PLC停止运行时，SM0.0处于断开状态。SM0.1:初始化脉冲（开机脉冲）。SM0.4:周期为1分钟占空比为50%的时钟脉冲。SM0.5:周期为1秒钟占空比为50%的时钟脉冲。8顺序控制继电器S顺序控制继电器是专门用于编制顺序控制程序的，通常与顺序控制继电器指令一起使用以实现顺序功能图的编程。顺序控制继电器的地址编号范围为S0.0-S31.7。3.1.4 S7-200的数据长度和编址方式1. S7-200的数据长度S7-200的

33、数据可以按位、字节、字和双字存取。其中1个二进制数为1位，8个相连的二进制位为1个字节（B），2个字节组成1个字（W），2个字组成1个双字（D）。2. S7-200的编址方式位编址格式：区域标志符+字节号.位号，如I0.0、Q2.0、M1.2等。字节编址格式：区域标志符+B+字节号，如IB0、QB2、VB20等。字编址格式：区域标志符+W+起始字节号，如VW0表示由VB0和VB1这2字节组成的字。双字编址格式：区域标志符+D+起始字节号，如VD0表示由VB0到VB3这4字节组成的双字。3.1.5 注意事项 1触点不能放在线圈的右边。2梯形图中不能出现输入继电器的线圈。3输出线圈不能串联，但可以

34、并联。4除含跳转和子程序调用指令的程序以外，同一操作数的线圈只能使用一次。5线圈不能直接与左母线相连。6地址编号中不可以出现XX.8和XX.9。7定时器和计数器必须有设定值。8立即输出和立即置位指令只能用于输出量，立即触点指令只能用于输入量。9跳转指令和标号指令必须成对使用。3.1.6编程技巧1串联触点多的支路应尽量放在上部，即“上重下轻”，如图3-2（b）所示a）电路安排不当 b）电路安排正确 图3-22并联触点多的支路应靠近左母线，即“左重右轻”，如图所示。a）电路安排不当 b）电路安排正确图3-33如图3-4所示，用ALD、OLD等指令难以编程的复杂电路，可重新编排电路后再编程，如图3-

35、5所示。图3-4 难以编程的梯形图图3-5 重新编排的梯形图4梯形图中，不允许一个触点上有双向“电流”通过。可以初步处理之后再进行优化，如图3-6所示 图3-6桥式电路的处理3.2 梯形图设计方法3.2.1 经验设计法经验设计法就是在一些典型电路的基础上，根据被控对象对控制系统的具体要求，不断地修改和完善梯形图。有时需要多次反复地调试和修改梯形图，增加一些中间编程元件和触点，最后才能得到一个较为满意的结果。这种方法没有普遍的规律可以遵循，具有很大的试探性和随意性，最后的结果不是唯一的，设计所用的时间、设计的质量与设计者的经验有很大的关系，所以把这种方法叫做经验设计法。 3.2.2继电器电路移植

36、法 电路移植法的一般步骤如下：1认真研究继电器控制电路及有关资料，深入理解控制要求。2对继电器控制电路中用到的低压电器进行分析、归纳。继电器电路图中的交流接触器、电磁阀、电磁铁、信号灯等执行机构一般用PLC的输出继电器来控制，它们的线圈接在PLC的输出端。按钮、限位开关、转换开关、速度继电器等用来提供控制命令和反馈信号，它们的触点接在PLC的输入端，一般使用常开触点。继电器电路中的中间继电器和时间继电器的功能用PLC内部的辅助继电器和定时器来完成，它们与PLC的外部接线无关。热继电器的常闭触点接在PLC的输出端直接通断电源更为可靠，梯形图中不再考虑。3分配IO地址，作出PLC的外部接线图。要特

37、别注意对原继电器控制电路中作为输入设备的常闭触点的处理。4用PLC的软继电器符号和IO编号取代原继电器控制电路中的电气符号，画出梯形图草图。5整理梯形图(注意避免因PLC的周期扫描工作方式可能引起的错误)。6写出对应的语句表。3.2.3 顺序控制设计法顺序控制的定义顺序控制是按照生产工艺预先规定的顺序，在各个输入信号作用下，根据内部状态和时间的顺序，使生产过程中的每个执行机构自动有步骤地进行操作。图3-7 序功能图的组成2顺序控制设计法的步骤分析理解系统的控制要求确定I/O地址及中间编程元件地址画出顺序功能图将顺序功能图转换成梯形图3顺序功能图的组成要素顺序功能图有五个组成要素，即步、动作、转

38、换、转换条件和有向连线，如图3-7所示4步的相关概念将系统的一个工作周期划分为若干个顺序相连的阶段，这些阶段称为步。步是根据PLC输出量的状态划分的，只要系统的输出量状态发生变化，系统就从原来的步进入新的步。在每一步内PLC各输出量状态均保持不变，但是相邻两步输出量总的状态是不同的。用矩形方框表示步，方框中一般用位存储器或顺序控制继电器的地址来表示该步的编号。与系统的初始状态相对应的步称为初始步，用双线框表示。系统正处于某一步所在的阶段时，该步处于活动状态，称该步为“活动步”。5动作的画法如果某一步有两个或多个动作，其画法如图2-11所示。图3-8动作的画法6转换与转换条件（1）转换条件的表示

39、方法转换条件的表示方法如图3-9所示图3-9 转换条件的表示方法（2）转换实现的条件该转换所有的前级步都是活动步。相应的转换条件得到满足。 （3）转换实现应完成的操作使所有的后续步变为活动步。使所有的前级步变为不活动步。7顺序功能图的基本结构顺序功能图的基本结构有单序列、选择序列和并行序列。a)单序列 b)选择序列 c)并行序列图3-10顺序功能图的基本结构8绘制顺序功能图时的注意事项两个步绝对不能直接相连，必须用一个转换将它们分隔开。 两个转换也不能直接相连，必须用一个步将它们分隔开。不要漏掉初始步。在顺序功能图中一般应有由步和有向连线组成的闭环。9. 将顺序功能图转换成梯形图的方法利用起保

40、停方法模板如图2-14所示。 图3-11 起保停模板利用置位和复位指令模板如图3-12 所示。 图3-12 置位复位模板利用顺序控制继电器指令模板如图 3-13顺序控制继电器指令模板 图3-13顺序控制继电器指令模板3.2.4 I/O分配及接线图输入 输出启动开关KL1-L8L9I0.0Q0.0-Q0.7Q1.04软件设计4.1顺序功能图. 4.2梯形图 5 工作原理 由于任务规定彩灯为四种花样变换，每种花样循环三次。因此本程序中 ，花开、花落、顺时针、逆时针四种样式，每种样式循环一次，每循环一次需4秒，循环三次需12秒，则四种循环样式共需48秒因此将主定时器定时在48秒，循环完以后定时器复位

41、，开始下一次循环。为了实现四种样式，本程序采用了四种子程序，代表花开、花落、顺时针、逆时针。6 心得体会经过将近一周的可编程控制器的毕业设计，很开心终于把天塔之光的设计给完成了，虽然没有完全达到设计要求，但从心底里说，还是高兴的，毕竟这次设计把实物都做了出来，高兴之余不得不深思呀！在本次设计的过程中，我发现很多的问题，有关于可编程控制器方面的，也有关于人与人之间相互帮助方面的。虽然以前还做过这样的设计但这次设计真的让我长进了很多，可编程控制器毕业设计重点就在于梯形图的设计，需要有很巧妙的设计方法，虽然以前也设计过类似的梯形图，但我觉的设计出一个好的梯形图并不是一件简单的事；有好多的东西，只有我

42、们去试着做了，才能真正的掌握，只学习理论有些东西是很难理解的，更谈不上掌握。至于排错，出错了，多观察、对错误重复n次，估计是由什么原因引起的，从电路整体来看、分析可能是什么错误，再缩小范围。如果实再找不出来，就出去吹吹风吧，不能急于求成，但不要放弃；要保持你的头脑清醒。另外，我在程序方面的总结是1）、写程序注释写得越详细越好、不要怕麻烦。 2）、画流程图绝对有助于写程序以及日后查错。3）、随时备份，最好以版本形式备份，并写清楚该版本实现了什么，改进了什么，还没有实现什么。总之，从这次的毕业设计中，我真真正正的意识到，在以后的学习中，要理论联系实际，把我们所学的理论知识用到实际当中，学习可编程控

43、制器更是如此；要严格要求自己，树立严肃、严密、严谨的科学态度，必须按时、按质、按量完成毕业设计。这就是我在这次毕业设计中的最大收获。7 参考资料1.黄净 电器及PLC控制技术，机械工业出版社，2002。2.常初 PLC编程及应用第3版，机械工业出版社，2008。3.杨长能、林小峰，可编程序控制器例题习题及实验指导2001重庆大学出版社4.李彦杰 S7-200PLC原理与实用开发指南2009 机械工业出版社 5.刘光启 PLC技术及应用2009 机械工业出版社6.金仁贵 PLC原理与应用2009 合肥工业大学出版社7.廖常初 PLC应用技术问答2009 机械工业出版社8.宋伯生， 陈东旭 编著 PLC应用及实验教程2009 机械工业出版社9.宋伯生 PLC编程理论算法及技巧 2009 机械工业出版社10 THPFSM-1.2型实验指导书11林春方. 可编程控制器原理及其应用. 2006上海交通大学出版社. 12廖常初. 可编程序控制器的编程方法与工程应用. 200