电气控制与PLC
结
课
论
文
目录
1.可编程序控制器（PLC） (3)
1.1 PLC的产生 (3)
1.2 PLC的基本特点 (3)
1.3 PLC的主要功能 (3)
1.4 PLC的硬件组成 (3)
1.5 PLC的工作原理 (4)
1.6 PLC的编程基础 (4)
2.S7-200介绍 (4)
2.1 S7-200的编程原件 (4)
2.2 S7-200的编程语言 (4)
2.3 S7-200的基本指令 (4)
3.基于S7-200的交通信号灯设计 (5)
3.1实验原理 (5)
3.2实验方案 (5)
3.3实验流程 (5)
3.4实验步骤 (6)
3.4.1实验准备 (6)
3.4.2实验接线原理及功能图 (6)
3.4.3实验仿真 (7)
3.4.4实验代码 (7)
3.4.5程序调试 (13)
3.4.6实物连接 (14)
3.5结果分析 (14)
3.6实验总结 (14)
4.课程总结 (14)
1.可编程序控制器（PLC）
1.1 PLC的产生
可编程序控制器简称PC，在它发展的初期，主要用来取代继电器接触器控制系统，即用于开关量的逻辑控制系统，因此，可编程序控制器也成可编程序逻辑控制器，简称PLC。
1969年，DEC公司研制成功第一台PLC，型号为PDP-14，1971年，日本从美国引进了这项技术由日立公司研制出第一台PLC，型号为DSC-8,1973-1974年，法国和德国也相继研制出了自己的PLC。
1974年，我国开始引进，研制，1977年开始工业应用，但仅仅是初步认识与消化阶段。
1.2 PLC的基本特点
当今，PLC之所以得到迅速发展，是由于它具备了许多独特的优点，能较好的解决工业控制领域普遍关心的可靠，抗干扰，安全，灵活，方便及经济等问题，PLC的主要特点如下：（一）可靠性极高，抗干扰能力很强
（二）编程简单，使用方便
（三）功能齐全，通用性强，灵活性好
（四）设计安装容易，维护工作量小
（五）体积小，耗能低，便于机电一体化
（六）联网方便，便于系统集成，性价比高
1.3 PLC的主要功能
随着PLC技术的不断发展，它与3C技术逐渐融为一体，PLC已从原先的小规模的单机开关量控制，发展到包括过程控制，运动控制等场合的所有控制领域，能组成工厂自动化的PLC综合控制系统，PLC的主要功能有，开关量逻辑控制，模拟量控制，数字量控制机器人控制，分布式控制系统，监控功能等其他功能。
1.4 PLC的硬件组成
从广义上讲，PLC是一种特殊的工业控制计算机，只不过比一般的计算机具有更强的与工业过程相连接的接口和更直接的适用于控制要求的编程语言。
所以PLC系统与微机控制系统十分相似。
PLC的基本组成（最小系统）由以下四部分组成：
（1）中央处理单元（CPU）
（2）存储器（RAM、ROM）
（3）输入输出电源（I/0接口）
（4）电源（开关式稳压电源）
1.5 PLC的工作原理
PLC采用了循环扫描的的工作方式，即在每一次循环扫描中采样所有的输入信号，随后转入程序执行，最后把程序执行结果输出去控制现场的设备。
PLC在运行时，其内部要进行一系列操作，大致包括初始化处理、系统自诊断、通信与外设服务、采样输入信号、执行用户程序、输出刷新6个方面的内容。
1.6 PLC的编程基础
目前各种类型的PLC，一般都同时具备两种及两种以上的编程语言，而且大多数PLC都同时具备和使用LAD语言和STL语言
LAD——与继电器控制电路图类似，容易掌握，各种PLC均将其作为第一语言。
STL——又称助记符语言或指令表语言，容易记忆和掌握，比梯形图语言更能编制复杂的，功能多的程序。
2.S7-200介绍
2.1 S7-200的编程原件
PLC在其系统软件的管理下，讲将用户程序存储器划分出若干个区，并赋予这些区不同的功能，分别称为输入继电器（I），输出继电器（Q），辅助继电器（M），变量寄存器（V），定时器(T)，计数器（C），数据寄存器等。
在PLC内部，并不真正存在这些实际的物理器件，与其对应的只是存储器中的某些存储单元。
2.2 S7-200的编程语言
PLC为用户提供了完整的编程语言，以适应编制用户程序的需要。
PLC提供的编程语言通常有梯形图，指令表，顺序功能流程图和功能块图等。
2.3 S7-200的基本指令
在S7-200中，位逻辑指令是最为重要的，它是其他所有指令应用的基础。
位逻辑指令包括标准触点指令，输出指令，置位和复位指令，立即触点指令，立即输出指令，立即置位和立即复位指令，逻辑堆栈指令，上升沿检测指令和下降沿检测指令，非指令，置位优先双稳态触发器指令和复位优先双稳态触发器指令以及空操作指令。
定时器是PLC中最常见的原件之一，用以实现时间的控制。
计数器利用输入脉冲上升沿累计脉冲个数，在实际应用中用来对产品进行计数或完成复杂的逻辑控制任务。
3.基于S7-200的交通信号灯设计
3.1实验原理
PLC采用周期性循环扫描的工作方式，对每一个周期按照要求进行按部就班的做完全相同的工作，从始至终进行五个过程：内部处理，通信操作，输入处理，程序执行，输出处理。
3.2实验方案
通过PLC与计算机的通信连接，模拟十字路口红绿灯的交通灯，方案如下：
当按下起动按钮，信号灯系统开始工作，且先南北红灯亮，东西绿灯亮，当按下停止按钮时，所有信号灯都熄灭。
南北红绿灯亮7.5S，在南北红灯亮的同时东西绿灯也亮，并维持5S，到5S时，东西绿灯熄灭，在东西绿灯熄灭时，东西黄灯闪亮，并维持2.5S，到2.5S时，东西黄灯熄灭，东西红灯亮，同时南北红灯熄灭，绿灯亮。
东西红灯亮维持6.5S，南北绿灯亮维持4S，然后熄灭，同时南北黄灯闪亮，维持2.5S后熄灭，这时南北红灯亮，东西绿灯亮，周而复始。
3.3实验流程
3.4实验步骤
3.4.1实验准备
S7-200CPU224一台，PC/PPI编程电缆，装有STEP7-Micro/WIN V4.0编程软件的计算机一台，电源线，细电线，螺丝刀，尖嘴钳。
3.4.2实验接线原理及功能图
PLC系统接线原理图
实现功能图
3.4.3实验仿真
线缆接好之后，与计算机通信连接，将程序输入编译之后，下载进PLC运行
3.4.4实验代码
将程序模块化的设计进行梯形图绘制，代码如下：
手动起动触电建立
手动关闭状态建立
初始步开始（起动时，转换至南北红与东西绿）
南北红开始，延时结束跳转至南北绿
南北绿开始，延时结束跳转至南北黄
南北人行道红灯开始，延时结束跳转至南北人行道绿
东西绿开始，延时结束跳转至东西黄
东西黄开始，延时结束跳转至东西红
东西人行道绿灯开始，延时结束跳转至东西红
南北黄与南北人行道绿以及东西红与东西人行道红延时同时闭合时若手动停止，则初始化
若未停止，则转换到南北红与东西绿
Network 24
LD T39
A T44
A T46
A T42
LPS
A M0.0
S S0.0, 1
LRD
AN M0.0
S S0.1, 1
S S0.4, 1
S S0.7, 1
S S1.1, 1
LPP
R S0.3, 1
R S0.6, 1
R S1.0, 1
R S1.2, 1
东西绿5S黄2.5S红6.5S延时
东西人行道绿7.5S 红6.5S 延时
3.4.5程序调试
将生成好的代码进行编译，直到错误为0，将程序下载至PLC 观察对应触点的模拟情况，直到与预想情况相符。
3.4.6实物连接
3.5结果分析
测试过程中遇到了灯的常亮不灭，常闪不灭，无法置位等问题，都在经过多次反复的调试与接线，达到了预想中的效果，成功的让各个模拟触点相对应的灯的亮灭与方案中时间与步进过程相吻合。
3.6实验总结
经过这为期一个多星期的学习与练习，已经初步掌握了PLCS7-200的使用方法，实践是检验真理的唯一标准，学习之后才发现，实验的成果并不是最重要的，最重要的是在学习的过程中掌握这门技术的思想，只要掌握了思想，融会贯通其余的内容就显得并不困难，其次就是，在掌握的同时，锻炼自己的品行，学会耐心与粗心，把自己浮躁的心沉淀下来，能够认认真真去完成一项对自己具有挑战性的任务。
4.结课总结
PLC的设计尤其是对于程序的编写总的来说就是一个反复试验的过程，每完成一个子程序就试验其能否达到预期的目的，若没有达到，就根据软件的能量流动态图与硬件的直观反映找出问题之所在，直到成功为止，然后继续进行下一个子程序的检测与调试，通过这种模块化的方式，简单快捷，思路明确，不会因为流程庞大而迟迟找不到出错地，整个过程可以让我们更好的了解PLC的工作原理，更为快速的验证我们的当前只是，加快我们学习的步伐。
结课之际，感谢为我们传授知识的丛申老师，让我们并不仅仅是将自己的知识局限于理论知识，而是动手去实践，将学到的死的知识活的应用到我们日常生活中能见到的复杂的电器控制当中去，加深了对知识的印象，也提升了动手的能力，强化了自身的本领，在未来的求职道路上奠定了一块厚实的基石。