彩灯广告屏PLC控制器S7200PLC1Word格式文档下载.docx

1、它不仅能更好地完成原来得心应手的顺序逻辑控制任务，也能处理大量的模拟量，解决复杂的计算和通信联网问。（3）与时俱进的发展 在当前最热的现场总线控制系统中，主站和几乎都 有PLC的身影，PLC的通信技术又往前发展了一大步。现在开放式、标准化的PLC也已走到前台，为适应现在和未来自动化技术的发展要 求做好了准备。目前，世界上有200多厂家生产300多品种PLC产品，应用在汽车、粮食加工、化学/制药、金属/矿山、纸浆/造纸等行业。PLC的主要应用范围通常可分成以下几种：a.中小型单机电气控制系统：这是PLC应用最广泛的领域，例如塑料机械、印刷机械、包装机械、组合机车、磨床、电镀流水线及电梯控制等。这

2、些设备对控制系统的要求大都属于逻辑顺序控制，所以这也是最适合PLC的使用领域。在这里PLC用来取代传统的继电器顺序控制，应用于单机控制、多机群控等。b.制造业自动化：制造业是典型的工业类型之一，在该领域主要对物体进行品质处理、形状加工、组装，以位置、形状、力、速度等机械量和逻辑控制为主。由于PLC性能的提高和通信功能的增强，使得它在制造业领域中的大型控制系统中也占绝对主导的地位c.运动控制：为适应高精度的位置控制，现在的PLC制造商为用户提供了功能完善的运动控制功能。现在工业自动化领域基于PLC的运动控制系统和其他的控制手段相比，功能更强、装置体积更小、价格更低、速度更快、操作更方便。d.流程

3、工业自动化：流程工业是工业类型中的重要分支，如电力、石油、化工、造纸等，其特点是对物体（气体、液体为主）进行连续加工。过程控制系统中以压力、流量、温度、物位等参数进行自动调节为主，大部分场合还有防爆要求。4. PLC的系统组成（1）. PLC的结构PLC的类型繁多，功能和指令系统也不尽相同，但结构与工作原理则大同小异，通常由主机、输入/输出接口、电源扩展器接口和外部设备接口等几个主要部分组成。PLC的硬件系统结构如下图所示： 图1 PLC的硬件系统结构图（2） PLC的各组成元素的构成及功能a、CPU的构成及功能-CPU是PLC的核心，起神经中枢的作用，主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之

4、间联系的数据、控制及状态总线构成，CPU单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。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。进入运行后，从用户程序存储器中逐条读取指令，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。b、I/O模块- PLC与电气回路的接口，是通过输入输出部分（I/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

5、换成数字信号进入PLC系统，输出模块相反。I/O种类有开关量输入（DI），开关量输出（DO），模拟量输入（AI），模拟量输出（AO）等。c、内存-内存主要用于存储程序及数据，是PLC不可缺少的组成单元。不同机型的PLC期内存大小也不尽相同，除主机单元的已有的内存区外，大部分机型还可根据用户具体需要加以扩展。d、电源模块-PLC电源用于为PLC各模块的集成电路提供工作电源。同时，有的还为输入电路提供24V的工作电源。电源输入类型有：交流电源（220VAC或110VAC），直流电源（常用的为24VAC）。 e、底板或机架-大多数模块式PLC使用底板或机架，其作用是：电气上，实现各模块间的联系，使C

6、PU能访问底板上的所有模块，机械上，实现各模块间的连接，使各模块构成一个整体。f、PLC系统的其它设备-i） 编程设备：编程器是PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件，用于编写程序、对系统作一些设定、监控PLC及PLC所控制的系统的工作状况，但它不直接参与现场控制运行。某些PLC也配有手持型编程器，目前一般由计算机（运行编程软件）充当编程器。ii） 人机界面：最简单的人机界面是指示灯和按钮，目前液晶屏（或触摸屏）式的一体式操作员终端应用越来越广泛，由计算机（运行组态软件）充当人机界面也非常普及。iii）输入输出设备：用于永久性地存储用户数据，如EPROM、EEPROM写入器、条码阅读

7、器，输入模拟量的电位器，打印机等。g、PLC的通信联网-依靠先进的工业网络技术可以迅速有效地收集、传送生产和管理数据。因此，网络在自动化系统集成工程中的重要性越来越显著，甚至有人提出网络就是控制器的观点说法。 PLC具有通信联网的功能，它使PLC与PLC 之间、PLC与上位计算机以及其他智能设备之间能够交换信息，形成一个统一的整体，实现分散集中控制。多数PLC具有RS-232接口，还有一些内置有支持各自通信协议的接口。 PLC的通信，还未实现互操作性，IEC规定了多种现场总线标准，PLC各厂家均有采用。对于一个自动化工程（特别是中大规模控制系统）来讲，选择网络非常重要的。首先,网络必须是开放的

8、，以方便不同设备的集成及未来系统规模的扩展；其次，针对不同网络层次的传输性能要求，选择网络的形式，这必须在较深入地了解该网络标准的协议和机制的前提下进行；再次，综合考虑系统成本、设备兼容性、现场环境适用性等具体问题，确定不同层次所使用的网络标准。5. PLC的工作原理PLC是采用“顺序扫描，不断循环”的方式进行工作的。即在PLC运行时，CPU根据用户按控制要求编制好并存于用户存储器中的程序，按指令步序号（或地址号）作周期性循环扫描，如无跳转指令，则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序，直至程序结束。然后重新返回第一条指令，开始下一轮新的扫描。在每次扫描过程中，还要完成对输入信号的采样和对输出状

9、态的刷新等工作。PLC的一个扫描周期必经输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。PLC在输入采样阶段：首先以扫描方式按顺序将所有暂存在输入锁存器中的输入端子的通断状态或输入数据读入，并将其写入各对应的输入状态寄存器中，即刷新输入。随即关闭输入端口，进入程序执行阶段。PLC在程序执行阶段：按用户程序指令存放的先后顺序扫描执行每条指令，经相应的运算和处理后，其结果再写入输出状态寄存器中，输出状态寄存器中所有的内容随着程序的执行而改变。输出刷新阶段：当所有指令执行完毕，输出状态寄存器的通断状态在输出刷新阶段送至输出锁存器中，并通过一定的方式（继电器、晶体管或晶闸管）输出，驱动相应输出设备工作。6. P

10、LC的特点现代工业生产过程是复杂多样的，它们对控制的要求也各不相同。PLC专为工业控制应用而设计，一经出现就受到了广大工程技术人员的欢迎。其主要特点有：（1） 抗干扰能力强，可靠性高在硬件上采用隔离、屏蔽、滤波、接地等抗干扰措施；在软件上采用数字滤波等抗干扰和故障诊断措施，采用信息保护和恢复技术，实时报警和运 行信息显示等。所有这些使PLC具有较高的抗干扰能力。PLC采用微电子技术，大量的开关动作由无触点的电子存储器来完成，所以PLC控制系统的可靠性大大提高。（2） 控制系统结构简单，通用性强PLC及扩展模块的品种多，可灵活组合成各种大小和不同要求的控制系统。PLC控制系统实质性的好处是当控制

11、要求改变，需要变更控制系统的功能时，只需要对程序进行简单的修改，对硬件部分稍作改动即可，所以说PLC控制系统的通用性强。（3） 编程方便，易于使用PLC是面向底层用户的智能控制器，其编程语言采用了和传统控制系统中电气原理类似的梯形图语言，这种编程语言形象直观，容易掌握，不需要专门的计算机知识语言，只要具有一定的电气和工艺知识的人员都可以在短时间学会。（4） 功能强大，成本低现在PLC几乎能满足所有的工业控制领域的需要。在今天的现场总线控制系统中，PLC也发挥着重要作用。PLC控制系统不需要进行专门的抗干扰设计，所以和其他控制系统相比，其成本较低，而且这种趋势还将持续下去。（5） 设计、施工、调

12、试的周期短PLC是通过程序完成控制任务的，采用了方便用户的工业变成语言，且都具有强制和防真的功能，故程序的设计、修改和调试都很方便，这样可大大缩短设计和投运周期。（6） 维护方便PLC的输入/输出端子能够直观的反映现场信号的变化状态，通过编程工具可以直观地观察控制程序和控制系统的运行状态，极大地方便了维护人员查找故障，缩短了对系统的维护时间。二、总体设计我们将舞台彩灯分为两个部分：首先设计八组彩灯的位置；在去实现八组彩灯的花色设计；最后综合各种花色就实现了整个设计在设计中我们主要控制对象是彩灯组,首先我们先按下启动按钮，然后开始选择花色从四种花色中任选其一。再切换花色时，先按下花色停止按钮，然

13、后选择新的花色进行运行。在花色运行结束后，按下停止按钮。花色设计1.花色一：花色一是针对舞台上演员马上就要登台而专门设计的，以灯光闪烁的形式把观众的眼光放到演员入口处。首先如图所示，第一排和第五排灯泡先亮，亮完之后熄灭，0.6秒之后第二排和第六排灯泡亮，亮完之后熄灭;在0.6秒之后，第三排和第七排灯泡亮，亮完之后熄灭;最后，再经0.6秒后，第四排和第八排灯泡亮, ，亮完之后熄灭.再经0.6秒之后，第一排第五排亮，就这样一直循环下去。直至花色要求结束。2.花色二：花色二是针对演员将要出场的一刹那而设计的。演员出场时灯只在入口闪烁来吸引大家注意首先如图所示，外面两排灯开始先亮，而里面两排灯先是一二

14、排灯亮，0.6秒之后五六排灯亮3.花色三：花色三是针对演员出场后的设计。首先如图所示，第五六七八排灯亮，然后就这样一直保持着亮下去。然后经过0.6秒之后，灯泡第一排亮；经过0.6秒后，灯泡第二排亮第一排熄灭；经过0.6秒后，第三排灯泡亮第二排熄灭；经过0.6秒后，第四排灯泡亮第三排熄灭；经过0.6秒后，第一排又开始亮，第四排灯泡熄灭；就这样一直循环下去。直至花色结束。4. 花色四：花色四是针对演员出场而设计；在演员出场时演员踩那层阶梯那层阶梯亮。首先如图所示，演员出场后演员从台阶上下来当演员踩到第一排灯的位置时，第一排灯亮；踩到第二排的位置灯时，第二排灯亮；踩到第三排灯的位置时第三排灯亮；踩到

15、第四排灯的位置时，第四排灯开始亮；第四排后亮从第一排到第四排依次熄灭。PLC控制系统要求 设计中有八组彩灯从上到下分别是四个拱形四个梯形，编号如图所示系统启动后，选择花色后，系统会跟据所选花色动作当选择花色1后系统用启动按钮和停止按钮操作，并有选择花色按钮控制各个彩灯的工作电压均为220AC三、系统硬件设计（一）主要选择的设备：欧姆龙CJ1MCJ1M内置脉冲输入输出功能CPU单元 小型且极具潜力的SYSMAC CJ1M上，搭载脉冲输入输出功能的高精度PLC。备有2轴脉冲输入输出，使机器实现更高精度化。 内置100kHz 2轴的脉冲输出，梯形图加减速定位、加减速不同定位、三角形控制等，各种定位可

16、通过专用指令方便地实现。通过定位专用指令的组合 （二）PLC模块的选择：CJ1M CPU单元 更小的体积，有利于减小整个控制设备的体积；即使CPU单元的宽度只有31mm，它不仅内置RS232C和外设口还能安装内存卡；内存地址、指令和I/O单元都能与CJ1G/H通用； SYSMAC CS1SYSMAC CS1可编程控制器 具有最高的I/O响应性和数据处理功能，可以更精确地大幅度降低过程时间，控制设备运作。具备友好的开发环境，能简单地开发复杂的程序，除了与Windows环境兼容外，更搭载了各种适合应用的指令语言。同时，结构化编程功能 的强化使得程序能够被最有效地进行再利用，从面缩短了开发工时，使得

17、整体成本得以降低 （三）I/O地址分配表：输入/输出的地址分配表如下表1 输入/输出的地址（1）输入作用电路器件I/O端子编程元件启动SB100000输入继电器停止SB200001花色一SB300002花色二SB400003花色三SB500004花色四SB600005花色四（1）SB700006花色四（2）SB800007花色四（3）SB900008花色四（4）SB1000009花色停止SB1100010（2）输出10000HL1彩灯1排输出继电器10001HL2彩灯2排10002HL3彩灯3排10003HL4彩灯4排10004HL5彩灯5排10005HL6彩灯6排10006HL7彩灯7排10

18、007HL8彩灯8排（4）PLC外围接线图图4 外围接线图1（五）灯管布局示意图图6 灯泡布局示意外部设计四、系统软件设计CPM1A的性能规格性能规格控制方式存储程序方式输入输出控制方式循环扫描方式和即时刷新方式并用编程语言梯形图方式指令长度1步/1指令、15步/1指令指令种类基本指令14种应用指令79种 139条处理速度基本指令（LD）1 7217.2MOV指令16.3程序容量2048字最大I/O点数10点、20点、30点、40点00000009150100001915内部辅助继电器512点：2000023115（200CH231CH）特殊辅助继电器384点：2320025515（232CH

19、255CH）暂存继电器TR8点：TR08保持继电器HR320点：HR00001915（HR00HR19CH）辅助记忆继电器AR256点：AR00001515（AR0015CH）链接继电器LRLR00001515（LR0015CH）定时器/计数器TIM/CNT128点：TIM/CNT000127100 m型：TIM000127（号数与10 m型共用）10 m型（高速定时器）：TIM000127减法计数器、可逆计数器数据存储器DM可读/写1002字（DM00000999、10221023）故障履历存入区22字（DM10001021）只读456字（DM61446599）PC系统设定区56字（DM66

20、006655）输入中断2点（10点）4点（20点及以上型）间隔定时中断1点（0.5319968 m、单触发模式或定时中断模式）停电保持功能保持继电器HR、辅助记忆继电器AR、计数器CNT、数据内存（DM）的内容保持内存后备快闪内存：用户程序、只读数据内存（无电池保持）超级电容：读/写数据内存、保持继电器、辅助记忆继电器、计数器（保持20天/环境温度25C）自诊断功能CPU异常（WDT）、内存检查、I/O总线检查程序检查无END指令、程序异常（运行时一直检查）高速计数器1点 单相5KHZAK 或两相2.5KHZ（线性计数器方式） 当前值248（L）、249（H）CH递增模式:065535（16位

21、）、增减模式：-3276732767（16位）脉冲输出1点 20HZ2KHZ（单相输出：占空比50%）快速响应输入与外部中断输入共用（最小输入脉冲宽度0.2 m）（不经滤波）输入时间常数可设定1m/2 m/4 m/8 m16/16 m/32 m/64 m/128 m中的一个（输入滤波时间常数设定）模拟电位器2点（0200）输入单元000009CH输入阻抗：IN0000000002为2K，其它为4.7 K输入电压：DC24V+10%、-15%ON电压：最小 DC14.4VOFF电压:最大 DC5.0VON及OFF响应时间（IN0000000002作为高速计数器使用时除外）:1128m以 下可选,

22、缺省为8 mIN0000000002作为高速计数器使用时响应时间：200左右（可满足高速计数频率单相5KHZ、两相2.5KHZ）的要求IN0000300006作为中断输入时响应时间为0.3 m以下（从输入ON开始到执行中断处理子程序为止的时间） 输入单元是可以把外部输入设备的信号直接取到PLC内部的继电器，当CPU及输入单元装入时，方有输入继电器的动作。 输入继电器可以作为程序中的接点或通道数据使用。 在程序中继电器号的顺序及常开/常闭接点的使用次数是没有限制的，但要注意：请不要对输入继电器的号数使用输出命令。 输出单元010019CH断电器输出型：最大开关能力AC250V/2A DC24V/

23、2A 公共端4A 最小开关能力DC5V、10mA 继电器寿命：电气寿命：阻性负载30万次 感性负载10万次， 机械寿命：2000万次 ON响应时间：15mS以下 OFF响应时间：15 mS以下晶体管输出型：最大开关能力：24VDC+10% -15% 300 mA 最小开关能力：10 mA， ON响应时间：0.1 mS以下， OFF响应时间：1 mS以下 输出单元可以把PLC内部程序执行结果送到外部。输出点在程序中，可以作为继电器线圈接点及通道数据使用：在程序中输出继电器的号数使用顺序、常开/常闭接点的使用次数均没有限制在编程过程中注意不要对同一个输出继电器重复使用两次输出命令。（二）程序流程图

24、（把图修改整齐） 图7 程序流程图（三）其他软元件的地址分配表表2 软元件的地址分配表编程地址辅助继电器20000起动20001花色一起动20002花色二起动20003花色三起动20004花色四起动20005花色四第一组灯点亮20006花色四第二组灯点亮20007花色四第三组灯点亮20008花色四第四组灯点亮计时器TIM000启动第二组第六组灯TIM001启动第三组第七组灯TIM002启动第四组第八组灯TIM003启动第一组第五组灯并启动TIM000TIM004启动第一第二组灯TIM005启动第五组第六组灯TIM006启动第一组第二组灯并启动TIM005TIM007启动第一组TIM008启动第二组TIM009启动第三组TIM010启动第四组TIM011启动第一组并启动TIM008TIM012启动TIM012TIM013启动TIM013关闭10000和10004TIM0