商店迎宾机器人电路设计

Wuhan Polytechnic University Industrial &Commercial College 本科毕业论文（设计） 论文目 ： 商店迎宾机器人电路设计 姓名 ： 常纪玉 学号 ： 0830****205 班级 ： 02班 年级 ： 08级 专业 ： 通信工程 系部 ： 信息工程系 指导教师 ： 赵庆（硕士） 完成时间 ： 2012年04月27日       作者声明 本毕业论文（设计）是在导师的指导下由本人独立撰写完成的，没有剽窃、抄袭、造假等违反道德。学术规范和其他侵权行为。对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。因本毕业论文（设计）引起的法律结果完全由本人承担。 毕业论文（设计）成果归武汉工业学院工商学院所有。 特此声明 作者专业：通信工程 作者学号：11111****0205 作者签名：xxx 2111年 04 月 27日 商店迎宾机器人电路设计 Xxx Store robot usher engineering design Chang Jiyu 2012年04月27日 摘  要 关键词： Abstract with the development of social economy, urban traffic has drawn growing attention. The traffic light control system has gradually become the most important part of the urban traffic monitors and command system. At the present stage, however, several problems abound in the traffic light control system. To solve these problems, this paper adds north-south and east-west Driving lamps to the traditional intersection traffic lights to control traffic. To realize the control demands above, the paper firstly illustrates the characteristics application structure and principles of the Programmable Logic Controller (PLC). Then the author introduces the specific characteristics and directions of the soft war S7-200 STEP7-Micro/WIN3.2, and the realization of the design of driving lamps with the software. Finally, the author realizes the program by S7-200. The realization of the design clears the traditional traffic light. The addition of north-south and east-west Driving lamps is more favorable to remind driving safely and thus the traffic can be efficiently controlled with obvious effects on  relieving traffic flow, improving traffic capacity and decreasing traffic accidents. Keywords： 1 绪  论 在竞争日益激烈的今天,各行各业为提高竞争力，纷纷推出了各种新、奇的事物来吸引消费者。经过长时间的市场调查,发现各种商场、宾馆、舞厅等场所其门口都站有一排或两排迎宾小姐，这种迎宾方式不但耗费了大量的物力资源，而且由于现在人力成本的不断的增加,这样就大大增加了企业的生产成本，此外还会由于服务人员长时间的从事单调重复的工作,造成对工作的热情锐减,从而影响服务质量。针对这一现象我决定开发设计一套自动电子迎宾机器人装置，虽然现在市场上使用的自动电子迎宾运用了人体感应检测和语音输出来实现的，但是这种产品没有进出识别功能，人性化程度比较低，不能全方位的体现人的服务特点。市场上至今还未出现这种比较完善的自动电子迎宾机器人产品。相比之下，自动电子迎宾机器人体现出强大的优越性，现在所开发的这套电子迎宾机器人装置,不但成本低廉,而且工作性能稳定,还能为消费者提供感官上的人性化服务。 本文综合考虑了降低成本与功能灵活性方面的要求，利用红外检测电路，判断单元，加减计数器和语音模块，再加上必要地辅助电路和电源，就构成了简单实用，成本低廉和控制灵活的迎宾机器人。本电路可安装在商场，宾馆和舞厅等营业场所的门口，利用红外检测技术自动识别顾客的进出并加以语音提示。用该装置来代替迎宾小姐，不仅经济，而且十分有趣。 2 机器人的发展及现状 机器人与智能装备产业是高度集成微电子、通信、计算机、人工智能、控制和图像处理等学科最新科研和产业成果的前沿高新技术产业，机器人技术是一种是以自动化技术和计算机技术为主体、有机融合各种现代信息技术的系统集成和应用。经过半个多世纪的发展，机器人技术在工业生产领域得到了广泛的应用，极大地提升了生产品质并成功解放了劳动力资源。作为高技术领域中重要的前沿技术之一，机器技术具有前瞻性、先导性的特点，对学术研究、产业升级、培养创新意识、保障国家安全、引领未来经济社会的发展有着十分重要的作用。目前，相关领域的技术突破，从根本上为提升机器人技术的学术研究提供了必要的支持，为机器人的应用范围拓宽了道路，已涵盖国防、航空航天、工业生产、服务、老人康复、教育甚至普通家庭生活，一场新的机器人技术研究高潮和发展契机业已到来。 美国和日本多年来引领国际机器人的发展方向，代表着国际上机器人领域的最高科技水平。目前，日本除了比较关注特种机器人和服务机器人以外，还注重中间件的研制。然而，近年来日本基本上在做模仿性的工作，突破性技术比较少。而美国在机器人领域的技术开发方面，一直保持着世界领先地位。在国外，应用于制造业的机器人取得了较显著进展，已成为一种设备而得到工业界广泛应用，从而也形成了一批在国际上较有影响力的、知名机器人公司。如德国的KUKA、瑞典的ABB、日本的安川等。据专家预测，机器人产业是继汽车、计算机之后出现的一种新的大型高技术产业。据联合国欧洲经济委员会(UNECE)和国际机器人联合会(IFR)的统计，2002年至2004年，世界机器人市场年增长率平均在10%左右，2005年达到创纪录的30%，2007年全球机器人实际安装量达到650万台，机器人安装量比2006年增加3%，达到了114365台。据统计，近年来全球机器人行业发展迅速，2008年全球机器人行业总销售量比2006年增长25％。而无论在使用、生产还是出口方面，日本一直是全球领先者，目前日本已经有130余家专业的机器人制造商。 我国的机器人产品生产企业比较少，目前沈阳新松机器人股份有限公司、哈尔滨博实自动化设备有限责任公司和北京机械工业自动化研究所工程中心是三家主要生产基地，每家企业年产值相比国外企业仍有较大的差距，其中还包括一些机器人外围产品，没有形成规模化生产，规模经济并不突出。由于机器人在研制、设计和试验过程中，经常需要对其运动学、动力学性能进行分析以及进行轨迹规划设计，而机器人又是多自由度、多连杆空间机构，其运动学和动力学问题十分复杂，计算难度和计算量都很大。若将机械手作为仿真对象，运用计的障碍避让和碰撞干涉等诸多问题进行模拟仿真，这样就可以很好地解决研发机器人过程中出现的问题，也能极大的促进我国机器人技术的发展 。 目前，国外生产的电子自动报警器和迎宾器大多数采用的是新日本无线电公司生产的  集成红外接收器，国内采用的红外线接收解调专用集成电路，这种电路接收比较准确可靠，是未来发展研究的方向。红外线控制电子礼仪语音器代替迎宾小姐是将来宾馆、饭店、商场等门口非常受欢迎的一种装置。迎宾机器人是集语音识别技术和智能运动技术于一身的高科技展品，该机器人为仿人型，身高、体形、表情等都力争逼真，亲切、可爱、美丽、大方、栩栩如生，给人以真切之感，体现人性化。 3 任务分析及确定 3.1 设计要求： 能判断顾客进门与出门，在有顾客进出门时会出现语音提示。 1 能实时统计来访人数及当前店内人数，并用数码管显示出来。 3.2 ： 3.2.1 方案论证： 方案一：红外检测电路采用红外产生发射电路和红外接收电路A和红外接收电路B实现，通过单片机来控制处理电平变化的先后顺序，来实现判断单元的作用，数据显示用加减计数器，译码器和七段数码管来实现。 方案二：红外检测电路采用红外发射接收芯片来实现，判断电路利用JK  触发器来实现，数据显示采用加减计数器，译码器和七段数码管来实现。 通过分析问题和初步的整体思考，采用方案二。方案一中的红外产生发射和红外接收无法仿真，方案二采用的红外发射接收芯片能到到仿真效果，并通过JK触发器来控制出路电平的变化，思维清晰。 采用方案二来实现该电路需要以下几个模块来实现：红外检测电路，判断电路模块，加法计数及加减计数模块，数据显示以及语音模块。红外检测电路模块用两个红外发射接收芯片IRLINK来实现，判断电路模块用两个JK触发器来实现，其中通过脉冲开关给出脉冲信号，以使JK触发器触发。计数模块用加减可逆计数器74LS192来实现，并通过7448和七段数码管显示数字。其中设计思路如图3.1所示： 图3.1 3.3 电路所需元件及元件功能介绍 3.3.1 电路所需元件介绍 经过考虑，实验所需元件如下： 74LS192（加减计数器）    ------------------------------ 4个 74LS112（双JK触发器）    ----------------------------- 2个  7448(译码器） ----------------------------------------- 4个 IRLINK（红外发射接收芯片）----------------------------- 2个 7SEG-COM-CATHODE(七段数码管）-------------------------- 4个 7417（二极管 ------------------------------------------ 6个 Button （脉冲开光）------------------------------------ 2个 3.3.2 电路所需元件的功能介绍 74LS112双JK触发器，是下降边沿触发的边沿触发器。引脚功能及逻辑符号如图3.1所示。 JK触发器的状态方程为：　Qn+1 ＝J n＋ Qn 图3.2  (74LS112双JK触发器引脚排列及逻辑符号) 下降沿触发JK触发器的功能如图3.2所示： 输 入 输 出 D D CP J K Qn+1 n+1 0 1 × × × 1 0 1 0 × × × 0 1 0 0 × × × φ φ 1 1 ↓ 0 0 Qn n 1 1 ↓ 1 0 1 0 1 1 ↓ 0 1 0 1 1 1 ↓ 1 1 n Qn 1 1 ↑ × × Qn n                             注：×— 任意态　    ↓— 高到低电平跳变    ↑— 低到高电平跳变 Qn（ n ）— 现态    Qn+1（ n+1 ）— 次态    φ— 不定态 图3.2 十进制可逆计数器74LS192引脚图管脚及功能表 74LS192是同步十进制可逆计数器，它具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能，其引脚排列及逻辑符号如图3.3（a)和3.3（b)所示： 图3.3 (74LS192的引脚排列及逻辑符号) （a）引脚排列                       (b) 逻辑符号 图中： 为置数端， 为加计数端， 为减计数端， 为非同步进位输出端， 为非同步借位输出端，P0、P1、P2、P3为计数器输入端， 清除端，Q0、Q1、Q2、Q3为数据输出端。其功能表如图3.4所示： 输入 输出 MR P3 P2 P1 P0 Q3 Q2 Q1 Q0 1 × × × × × × × 0 0 0 0 0 0 × × d c b a d c b a 0 1 1 × × × × 加计数 0 1 1 × × × × 减计数                         图3.4（74LS192的功能表） 4 系统各模块电路设计 4.1 红外检测电路 红外检测电路采用红外发射接收芯片IRLINK来实现，用此芯片来模拟红外发射电路和红外接收电路，将IRLINK与电压源连接，并通过开关来模拟实物人的进出，将脉冲信号送给判断单元。红外检测的电路图如下： 图4.1 4.2 判断电路 判断电路采用两个双JK触发器与二极管7417的联合使用来控制电平信号的变化，通过脉冲开光给出的脉冲信号使JK触发器触发，电路图如下：    图4.2 4.3 加减计数和数据显示模块 加减法计数单元和加法计数单元采用十进制可逆计数器74LS192来实现，通过电平的刺激来实现加减的功能。数据显示电路采用译码器7448和七段数码管来实现，电路图如下： 图4.3 其中包括一个置零开关，使电路能够清零，电路图如下： 图4.4 5 总体电路设计 5.1 总体电路工作流程 该电路设计包括以下几个模块来：红外检测电路模块，判断电路模块，加法计数及加减计数模块，数据显示以及语音模块。红外检测电路模块用两个红外发射接收芯片IRLINK来实现，判断电路模块用两个JK触发器和若干二极管构成的电路来实现，通过脉冲开关给出脉冲信号，以使JK触发器触发。计数模块用加减可逆计数器74LS192来实现，并通过译码器7448和七段数码管显示数字。 红外检测模块采用红外发射接收芯片IRLINK和脉冲开关来实现，通过控制开关来模拟实物人的进出，当按下开关1代表有人进入，且表示有人切断红外线的发射与接收断开，当再次按下开关1，表示人已经进入，此时红外发射与接收正常，与之相反，开关2则模拟人出门的状态变化。判断电路模块用两个JK触发器和若干二极管构成的电路来实现，通过红外检测模块里脉冲开关的变化刺激电路所产生的脉冲信号的刺激下，使JK触发器的CP产生翻转，出现上升沿和下降沿，在整个判断电路的控制下，出现输出电平的高低变化。加减计数模块用加减可逆计数器74LS192来实现，并通过7448和七段数码管显示数字。由于判断电路产生的高低电平的变化刺激74LS192，使其开始加减计数，并通过7448和七段数码管显示出来，另外在整个设计但中加了两个喇叭，通过喇叭声音的变化来区别人的进出。5.2 总体电路图 总体电路图如下： 图5.1 6 电路仿真图 下图为调试开始时的电路，按下置零开关后四个数码管均为零： 图6.1 下图为有人进店时同时累加的调试电路： 图6.2 下图则是表示有人出店后的电路： 图6.3 结语 通过本次论文设计，我有如下几点心得： 首先，我进一步熟悉数字电路的知识，并将其应用于实际，并且掌握了几种常用芯片的工作原理，熟记他们的真值表。更深刻地了解了74LS192，74LS112和7448等芯片的使用，主要是管脚的连接。了解一般科学实验的基本步骤，学会用科学精神去处理实际问题，初步培养了科学严谨的工作作风和实事求是的工作态度。 其次，电路的调试是一个十分重要的环节。大部分电路图接好后都不会一次性成功，都会或多或少的存在一些问题，毕竟理论和实际是有差距的。这时就要调试电路，首先应该根据错误初步估计出错的地方和原因，有针对性的检查电路，对错误进行改正。 完成这次课程设计后，真正体会到将所学知识运用到实践中的快乐，最终得到了完美的结果，但是最重要的是经历一次如此难忘的过程。 设计电路最重要的是思路要清晰，一旦有了自己的思路就应该有层次有条理的探索下去，只要坚持自己的观点和判断，就一定能实现，即便最后发现走进了死胡同，但是探索设想与求证的过程却是通往另一条道路必不可少的环节。 在完成这次设计的过程中，我也有参考相关的设计课题，甚至还花了很长的时间去弄清楚别人的设计，以至于后来被束缚住，对自己的设计没有了头绪。学习吸收别人的长处是应该的，但是不能完全沉浸进去，要有自己的思路和观点，并且努力去实现。这就是快乐的最大源泉。 在完成设计的过程中自己不断解决了一个个的难题，要通向最后的成功，绝不会一蹴而就，饭要一口一口地吃，路要一步一步地走，做事要踏实，实事求是，不能好高骛远。 在电路设计和芯片连接时，也出现了很多问题，问题多并不可怕，可怕的是在反复的受挫中没有革新，不能改进自己的方法和思路。 通过这次课程设计，我对数字电子技术中的诸多知识有了更深层次的理解，也初步学会了如何将理论知识有机地与实际结合加以运用。这是一次获益匪浅的实习。 再此我感谢我的指导老师赵老师！ 主要参考文献 [1]余孟尝。数字电子技术基础简明教程。北京：高等教育出版社，1999。 [2]谢自美。电子线路设计· 实验· 测试。湖北：华中科技大学出版社，2000。 [3]刘昌华。数字逻辑EDA设计与实践。北京：国防工业出版社，2006.8。 [4]陈永甫。红外探测与控制电路。北京：人民邮电出版社，2006 [5]陈远金。程永进,吴雄伟. 红外线温度传感器的设计与实现.仪器仪表用，2006。 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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受并储存用户程序和数据，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。 CPU主要由运算器、控制器、寄存器及实现他们之间联系的数据、控制及状态总线结构，CPU单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。内存主要用于存储程序及数据，是PLC不可缺少的组成单元。 CPU速度和内存容量是PLC是重要参数，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。 （2）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 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。 EPROM（Erasable Programmable Read Only Memory），这是一种可擦除的只读存储器，在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）。 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映像区和系统软设备等）；用户程序存储区。 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、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。 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。 I/O 映象区，由于PLC 投入运行后只是在输入采样阶段才依次读入各输入状态和数据在输出刷新阶段才将输出的状态和数据送至相应的外设，因此它需要一定数量的存储单元(RAM)以存放I/O 的状态和数据，这些单元称作I/O 映象区，一个开关量I/O 占用存储单元中的一个位(bit)，一个模拟量I/O 占用存储单元中的一个字(16 个bit)， 因此整个I/O 映象区可看作两个部分组成：开关量I/O 映象区，模拟量I/O 映象区。 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 逻辑线圈：与开关输出一样，每个逻辑线圈占用系统RAM 存储区中的一个位，但不能直接驱动外设，只供用户在编程中使用，其作用类似于电器控制线路中的继电器，另外不同的PLC 还提供数量不等的特殊逻辑线圈，具有不同的功能。 数据寄存器：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。 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。 （3）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。 （4）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。 常用的I/O分类如下： 开关量：按电压水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔离方式分，有继电器隔离和晶体管隔离。 模拟量：按信号类型分，有电流型（4~20mA,0~20mA）、电压型（0~10V,0~5V,-10~10V）等，按精度分，有12bit,14bit,16bit等。 除了上述通用I/O外，还有特殊I/O模块，如热电阻、热电偶、脉冲等模块。 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。 （5）PLC系统的其它设备 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，用于编程、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。小编程器PLC一般有手持型编程器，目前一般由计算机（运行编程软件）充当编程器。也就是我们系统的上位机。 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）充当人机界面非常普及。 2.3　PLC的工作原理 （1）输入采样阶段，在此阶段，顺序读入所有输入缎子通断状态，并将读入的信息存入内存，接着进入程序执行阶段，在程序执行时，即使输入信号发生变化，内存中输入信息也不变化，只有在下一个扫描周期的输入采样阶段才能读入信息。 （2）程序执行阶段，PLC对用户程序扫描。 （3）输出刷新阶段，当所有指令执行完毕通过隔离电路，驱动功率放大器，电路是输出端子向外界输出控制信号驱动外部负载。 2.4　PLC汇编语言 采用面向控制过程，面向问题，简单直观的PLC编写横语言，常用的有：梯形图，语句表，功能图等。 （1）梯形图：由继电器控制逻辑演变而来，两者具有一定程度的相似性，但梯形图编程语言功能更强更方便。 主要特点： ①自上而下，从左到右的顺序排列，两列垂直线为母线。每一逻辑行，起使左母线。 ②梯形图中采用继电器名称，但不是真实物理继电器称为“软继电器”。 ③每个梯级流过的是概念电流，从左向右，其两端母线设有电源。 ④输入继电器，用于接入信号，而无线圈，输入继电器，通过输入接入的继电器，晶体及晶闸管才能实现。 （2）语句表又叫指令表，类似计算机汇编语言形式，用指令的记助符编程。    2.5　PLC的基本指令 （1）输入输出指令（LD/LDN/=）如表2.1所示： 表2.1　输入输出指令表 符号（名称） 功 能 LD（取） 常开触点与母线相连 LDN（取反） 常闭触点与母线相连 =（输出） 线圈驱动     LD与LDN指令用于与母线相连的接点，此外还可用于分支电路的起点。 =指令是线圈的驱动指令，可用于输出继电器、辅助继电器、定时器、计数器、状态寄存器等，但不能用于输入继电器。输出指令用于并行输出，能连续使用多次。 （2）触点串连指令（A/AN）、并联指令（O/ON）如表2.2所示： 表2.2　触电串并联指令表 符号（名称） 功 能 A（与） 常开触点串联连接 AN（与非） 常闭触点串联连接 O（或） 常开触点并联连接 ON（ 或非） 常闭触点并联连接     A、AN指令用于一个触点的串联，但串联触点的数量不限，这两个指令可连续使用。O、ON是用于一个触点的并联连接指令。 （3）电路块的并联和串联指令（OLD、ALD）如表2.3所示： 表2.3　电路块并串联指令表 符号（名称） 功 能 OLD（块或） 电路块并联连接 ALD（块与） 电路块串联连接     （4）程序结束指令（END）如表2.4所示： 表2.4　程序结束指令表 符号（名称） 功 能 END（结束） 程序结束     在程序结束处写上END指令，PLC只执行第一步至END之间的程序，并立即输出处理。若不写END指令，PLC将以用户存贮器的第一步执行到最后一步，因此，使用END指令可缩短扫描周期。另外。在调试程序时，可以将END指令插在各程序段之后，分段检查各程序段的动作，确认无误后，再依次删去插入的END指令。 2.6　编程器件 一般情况下，X代表输入继电器，Y代表输出继电器，M代表辅助继电器，SPM代表专用辅助继电器，T代表定时器，C代表计数器，S代表状态继电器，D代表数据寄存器，MOV代表传输等。 2.7　PLC的基本性能指标 可编程控制器的基本性能可用如下八条予以概括： （1）工作速度 工作速度是指PLC的CPU执行指令的速度及对急需处理的输入信号的响应速度。工作速度是PLC工作的基础。速度高了，才可能通过运行程序实现控制，才可能不断扩大控制规模，才可能发挥PLC的多种多样的作用。 （2）控制规模 控制规模代表PLC控制能力，看其能对多少输入、输出点及对多少路模拟进行控制。 控制规模与速度有关。因为规模大了，用户程序也长，执行指令的速度不快，势必延长PLC循环的时间，也必然会延长PLC对输入信号的响应。为了避免这个情况，PLC的工作速度就要快。所以，大型PLC的工作速度总是比小的要快。 （3）组成模块 PLC的结构虽有箱体及模块式之分，但从质上看，箱体也是模块，只是它集成了更多的功能。在此，不妨把PLC的模块组成当作所有PLC的结构性能。 （4）内存容量 PLC内存有用户及系统两大部分。用户内存主要用以存储用户程序，个别的还将其中的一部分划为系统所用。系统内存是与CPU配置在一起的。CPU既要具备访问这些内存的能力，还应提供相应的存储介质。用户内存大小与可存储的用户程序量有关。内存大，可存储的程序量大，也就可进行更为复杂的控制。从发展趋势看，内存容量总是在不断增大着。大型PLC的内存容量可达几十K，以至于一百多K。系统内存对于用户，主要体现在PLC能提供多少内部器件。不同的内部器件占据系统内存的不同区域。在物理上并无这些器件，仅仅为RAM。但通过运行程序进行使用时，给使用者提供的却实实在在有这些器件。 内存器件种类越多，数量越多，越便于PLC进行种种逻辑量及模拟控制。 （5）指令系统 PLC的指令繁多，但主要的有这么几种类型：基本逻辑指令，用于处理逻辑关系，以实现逻辑控制。这类指令不管什么样的PLC都总是有的。数据处理指令，用于处理数据，如译码，编码，传送、移位等等。数据运算指令，用于进数据的运算，如+、-、X、/等，可进行整形数计算，有的还可浮点数运算；也可进行逻辑量运算，等等。流程控制指令，用以控制程序运行流程。PLC的用户程序一般是从零地址的指令开始执行，按顺序推进。但遇到流程控制指令也可作相应改变。流程控制指令也较多，运用得好，可使程序简练，并便于调试与阅读。状态监控指令，用以监视及记录PLC及其控制系统的工作状态，对提高PLC控制系统的工作可靠性大有帮助。 （6）支持软件 为了便于编制PLC程序，多数PLC厂家都开发有关计算机支持软件。从本质上讲，PLC所能识别的只是机器语言。它之所以能使用一些助记符语言、梯形图语言、流程图语言，以至高级语言，全靠为使用这些语言而开发的种种软件。 （7）可靠控制 为使PLC能可靠工作，在硬件与软件两个方面PLC厂家都采取了很多措施，对一些特殊可靠要求的PLC，还有相应的特殊的措施，如热备、冗余等等。可靠措施的目的是增加PLC平均故障间隔时间、MTBF（Mean Time Between Failure）及减少PLC的平均修复时间、MTTR（Mean Time To Repair），以提高PLC的有效度A（Availability）。 A=MTBF/(MTBF+MTTR) 、式中A——有效率、MTBF——平均故障间隔时间、MTTR——平均修复时间。当然，A值越大越好，它可使PLC系统得到充分的利用，是为什么要使用PLC的重要指标。而从上式可知，MTBF越大，MTTR越小，则A越大。所以，PLC的可靠措施都是围绕提高MTBF及MTTR值进行的。鉴于可靠工作是PLC的重要特点，至关重要，故有关提高MTBF及降低MTTR的措施如何，以及PLC的MTBF与MTTR值也成为PLC性能的重要指标。 （8）经济指标 以上七条讲的都是PLC的技术性能。其实，使用PLC还要考虑经济指标。经济是基础，经济上不合算，不能带来经济效益，使用PLC也就没有基础。所以经济指标也是重要的。经济指标简单说就是看价格。一般讲，同样技术性能的PLC，价格低其经济指标就好。 3　S7-200编程软件STEP7-Micro/WIN3.2 3.1　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： （1）S7-200读取输入状态。 （2）存储在S7-200中的程序使用这些输入评估（或执行）控制逻辑。 （3）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。 （4）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。 （5）重复任务循环。 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。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。 （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。 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。 3.2　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（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。 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。 3.3　STEP7程序的使用 （1）创建一个项目结构，项目就象一个文件夹，所有数据都以分层的结构存在于其中，任何时候你都可以使用。在创建一个项目之后，所有其他任务都在这个项目下执行。 （2）组态一个站，组态一个站就是指定你要使用的可编程控制器，例如S7300、S7400等。 （3）组态硬件，组态硬件就是在组态表中指定你的控制方案所要使用的模板以及在用户程序中以什么样的地址来访问这些模板，地址一般不用修改由程序自动生成。模板的特性也可以用参数进行赋值。 （4）组态网络和通讯连接，通讯的基础是预先组态网络，也就是要创建一个满足你的控制方案的子网，设置网络特性、设置网络连接特性以及任何联网的站所需要的连接。网络地址也是程序自动生成如果没有更改经验一定不要修改。 （5）定义符号，可以在符号表中定义局部或共享符号，在你的用户程序中用这些更具描述性的符号名替代绝对地址。符号的命名一般用字母编写不超过8个字节，最好不要使用很长的汉字进行描述，否则对程序的执行有很大的影响。 （6）创建程序，用梯形图编程语言创建一个与模板相连结或与模板无关的程序并存储。创建程序是我们控制工程的重要工作之一，一般可以采用线形编程（基于一个块内，OB1）、分布编程（编写功能块FB,OB1组织调用）、结构化编程（编写通用块）。我们最常采用的是结构化编程和分布编程配合使用，很少采用线形编程。 （7）下载程序到可编程控制器，完成所有的组态、参数赋值和编程任务之后，可以下载整个用户程序到可编程控制器。在下载程序时可编程控制器必须在允许下载的工作模式下（STOP或RUN-P）,RUN-P模式表示，这个程序将一次下载一个块，如果重写一个旧的CPU程序就可能出现冲突，所以一般在下载前将CPU切换到STOP模式。 3.4　STEP7 Micro/Win V3.2 （1）在 Step 7 Micro/Win V3.2 中新建一个项目。 （2）输入程序，编译正确后在文件菜单中导出为 AWL 文件。 （3）打开仿真软件，点“配置”-“CPU 型号”(或在已有的CPU图案上双击)。 （4）在弹出的对话框中选择CPU型号，要与你项目中的型号相同。 （5）点击“程序”-“载入程序”(或工具条中的第2个按钮)。 （6）会有个对话框，只选择“逻辑块（L）”并选择Step 7 MicroWin V3.2 的版本，点击“确定”。 （7）将先前导出的 AWL 文件打开。 若第（6）步选择全部，则此时会提示无法打开文件，这里出现错误的原因是无法打数据块和CPU配置文件，不要管它，直接确定。 （8）点击“查看（E）”-“内存监视（M）”(或工具条中的第12个按钮)输入想要监视的地址。 （9）点“PLC”-“运行”(或工具栏上的绿色三角按钮) ，程序已经开始模拟运行。 4　交通灯控制要求 4.1　控制要求 信号灯受一个启动开关控制，当启动开关接通时，信号灯系统开始工作，且先南北红灯亮，东西绿灯亮。当启动开关断开时，所有信号灯都熄灭。 南北红灯亮持续25秒，在南北红灯亮的同时东西绿灯也亮，并维持20秒。到20秒时，东西绿灯闪亮，闪亮3秒后熄灭。在东西绿灯熄灭时，东西黄灯亮，并维持2秒。到2秒时，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25秒。南北绿灯亮维持20秒，然后闪亮3秒后熄灭。同时南北红灯亮，维持2秒后熄灭，东西绿灯亮。周而复始。图4.1所示为路况示意图，交通控制的I/O分配表如表4.4所示。 图4.1　路况示意图 表4.1　I/O分配表 输出点 实现现象 Q0.2 南北红灯亮 Q0.1 南北黄灯亮 Q0.0 南北绿灯亮 Q0.5 东西红灯亮 Q0.4 东西黄灯亮 Q0.3 东西绿灯亮 Q0.6 南北向行驶灯亮 Q0.7 东西向行驶灯亮     4.2　工作过程 信号灯受一个启动开关控制，当启动开关接通时，信号灯系统开始工作，且先南北红灯亮，东西绿灯亮。当启动开关断开时，所有信号灯都熄灭。 当启动开关闭合，I0.0触电接通，Q0.2得电，南北红灯亮；同时Q0.2的动合触点闭合，Q0.3线圈得电，东西绿灯亮。1秒后，T49的动合触点闭合，Q0.7线圈得电，东西向行驶车的灯亮。维持到20秒，T43的动合触点接通，与该触点串联的T59动合触点每隔0.5秒导通0.5秒，从而使东西绿灯闪烁。又过3秒，T44的动断触点断开，Q0.3线圈失电，东西绿灯灭；此时T44的动合触点闭合、T47的动断触点断开，Q0.4线圈得电，东西黄灯亮，Q0.7线圈失电，东西向行驶车的灯灭。再过2秒后，T42的动断触点断开，Q0.4线圈失电，东西黄灯灭；此时启动累计时间达到25秒，T37的动断触点断开，Q0.2线圈失电，南北红灯灭，T37的动合触点闭合，Q0.5线圈得电，东西红灯亮，Q0.5的动合触点闭合，Q0.0线圈得电，南北绿灯亮。1秒后，T50的动合触点闭合，Q0.6线圈得电，南北向行驶车的灯亮。又经过25秒，即启动累计时间为50秒时，T38动合触点闭合，与该触点串联的T59的触点每隔0.5秒导通0.5秒，从而使南北绿灯闪烁；闪烁3秒，T39动断触点断开，Q0.0线圈失电，南北绿灯灭；此时T39的动合触点闭合、T48的动断触点断开，Q0.1线圈失电，南北黄灯亮，Q0.6线圈失电，南北向行驶车的灯灭。并维持2秒后，T40动断触点断开，Q0.1线圈失电，南北黄灯灭。这是启动累积时间达5分钟，T41的动断点断开，T37复位，Q0.3线圈失电，即维持了25秒的东西红灯灭。 上述是整个工作过程，然后周而复始的进行。 5　PLC控制系统设计 5.1　PLC控制系统软件设计 （1）系统设计的基本步骤：　 ①系统设计与设备选型。 分析你所控制的设备或系统。PLC最主要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；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；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。 ②I/O赋值（分配输入输出）。 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；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。 （2）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，只在输出刷新阶段才将输出状态从输出映象寄存器中输出，对输出接口进行刷新。在其它阶段里输出状态一直保存在输出映象寄存器中。这种方式称为集中输出。 对于小型PLC，其I/O点数较少，用户程序较短，一般采用集中采样、集中输出的工作方式，虽然在一定程度上降低了系统的响应速度，但使PLC工作时大多数时间与外部输入/输出设备隔离，从根本上提高了系统的抗干扰能力，增强了系统的可靠性。 而对于大中型PLC，其I/O点数较多，控制功能强，用户程序较长，为提高系统响应速度，可以采用定期采样、定期输出方式，或中断输入、输出方式以及采用智能I/O接口等多种方式。 从上述分析可知，当PLC的输入端输入信号发生变化到PLC输出端对该输入变化作出反应，需要一段时间，这种现象称为PLC输入／输出响应滞后。对一般的工业控制，这种滞后是完全允许的。应该注意的是，这种响应滞后不仅是由于PLC扫描工作方式造成，更主要是PLC输入接口的滤波环节带来的输入延迟，以及输出接口中驱动器件的动作时间带来输出延迟，同时还与程序设计有关。滞后时间是设计PLC应用系统时应注意把握的一个参数。 5.2　PLC硬件系统设计方法 （1）应用系统总体方案设计： ①PLC控制系统类型： 由PLC构成的单机控制系统；由PLC构成的集中控制系统；由PLC构成的分布式控制系统；用PLC构成远程I/0控制系统。 ②系统的运行方式： 手动运行方式；半自动运行方式；自动运行方式。 （2）系统硬件设计根据： ①工艺要求 ②设备状况 ③控制功能 ④I/0点数和种类 ⑤系统的先进性 （3）可编程序控制器的机型选择： ①CPU的功能 ②I/0点数 ③响应速度 ④指令系统 ⑤机型选择的其他考虑 （4）输入/输出模板的选择： ①数字量输入模块的选择 ②数字量输出模块的选择 ③模拟量模块的选择 ④智能I/0模块的应用选择 （5）系统硬件设计文件： ①系统硬件配置图 ②模块统计表 ③I/0硬件接口图及I/0地址表  （6）系统供电设计： ①供电系统的保护措施 ②电源模块的选择 ③I/0模块供电电源设计 ④系统接地设计 ⑤可编程序控制器供电系统设计 ⑥电缆设计和敷设 6　可编程控制器程序设计及仿真 6.1　硬件 西门子PLC-200外部连线图如图6.1所示，模拟图如图6.2所示。 图6.1　西门子PLC-200外部连线图 图6.2　模拟图 S7-200系列PLC可提供4种不同的基本单元和6种型号的扩展单元。其系统构成包括基本单元、扩展单元、编程器、存储卡、写入器、文本显示器等。 （1）基本单元 S7-200系列PLC中可提供4种不同的基本型号的8种CPU供选择使用，其输入输出点数的分配如表6.1所示。 表6.1　输入输出点数的分配表 型 号 输入点 输出点 可带扩展模块数 S7-200CPU221 6 4 — S7-200CPU222 8 6 2个扩展模块78路数字量I/O点或10路模拟量I/O点 S7-200CPU224 14 10 7个扩展模块168路数字量I/O点或35路模拟量I/O点 S7-200CPU226 24 16 2个扩展模块248路数字量I/O点或35路模拟量I/O点 S7-200CPU226XM 24 16 2个扩展模块248路数字量I/O点或35路模拟量I/O点         （2）编程器 PLC在正式运行时，不需要编程器。编程器主要用来进行用户程序的编制、存储和管理等，并将用户程序送入PLC中，在调试过程中，进行监控和故障检测。S7-200系列PLC可采用多种编程器，一般可分为简易型和智能型。简易型编程器是袖珍型的，简单实用，价格低廉，是一种很好的现场编程及监测工具，但显示功能较差，只能用指令表方式输入，使用不够方便。智能型编程器采用计算机进行编程操作，将专用的编程软件装入计算机内，可直接采用梯形图语言编程，实现在线监测，非常直观，且功能强大，S7-200系列PLC的专用编程软件为STEP7-Micro/WIN。 （3）程序存储卡 为了保证程序及重要参数的安全，一般小型PLC设有外接EEPROM卡盒接口，通过该接口可以将卡盒的内容写入PLC，也可将PLC内的程序及重要参数传到外接EEPROM卡盒内作为备份。程序存储卡EEPROM有6ES 7291-8GC00-0XA0和6ES 7291-8GD00-0XA0两种，程序容量分别为8K和16K程序步。 （4）写入器 写入器的功能是实现PLC和EPROM之间的程序传送，是将PLC中RAM区的程序通过写入器固化到程序存储卡中。 （5）文本显示器 文本显示器TD200不仅是一个用于显示系统信息的显示设备，还可以作为控制单元对某个量的数值进行修改，或直接设置输入/输出量。文本信息的显示用选择/确认的方法，最多可显示80条信息，每条信息最多4个变量的状态。过程参数可在显示器上显示，并可以随时修改。TD200面板上的8个可编程序的功能键，每个都分配了一个存储器位，这些功能键在启动和测试系统时，可以进行参数设置和诊断。 6.2　软件 S7-200编程软件STEP 7 - Micro/WIN 3.2。 浏览条显示编程特性的按钮控制群组： “视图”-- 选择该类别，为程序块、符号表，状态图，数据块，系统块，交叉引用及通讯显示按钮控制。 “工具”-- 选择该类别，显示指令向导、TD200向导、位置控制向导、EM 253控制面板和调制解调器扩充向导的按钮控制。 注释：当浏览条包含的对象因为当前窗口大小无法显示时，浏览条显示滚动按钮，使您能向上或向下移动至其他对象 。 指令树提供所有项目对象和为当前程序编辑器（LAD、FBD或STL）提供的所有指令的树型视图。 状态图窗口允许您将程序输入、输出或变量置入图表中，以便追踪其状态。您可以建立多个状态图，以便从程序的不同部分检视组件。每个状态图在状态图窗口中有自己的标记。 符号表／全局变量表窗口允许您分配和编辑全局符号（即可在任何POU中使用的符号值，不只是建立符号的POU）。您可以建立多个符号表。可在项目中增加一个S7-200系统符号预定义表。 输出窗口在您编译程序时提供讯息。当输出窗口列出程序错误时，可双击错误讯息，会在程序编辑器窗口中显示适当的网络。 当您编译程序或指令库时，提供讯息。当输出窗口列出程序错误时，您可以双击错误讯息，会在程序编辑器窗口中显示适当的网络。状态条提供您在STEP 7-Micro/WIN中操作时的操作状态信息。程序编辑器窗口包含用于该项目的编辑器（LAD、FBD或STL）的局部变量表和程序视图。局部变量表包含您对局部变量所作的赋值（即子例行程序和中断例行程序使用的变量）。在局部变量表中建立的变量暂时使用。内存地址赋值由系统处理；变量的使用仅限于建立此变量的POU。 菜单条允许您使用滑鼠或键击执行操作。您可以定制“工具”菜单，在该菜单中增加自己的工具。 工具条为最常用的STEP 7-Micro/WIN操作提供便利的滑鼠存取。您可以定制每个工具条的内容和外观。 6.3　信号灯控制程序 参考程序如表6.2所示。 表6.2　参考程序 步 序 指 令 步 序 指 令 0 LD I0.0 启动 34 LD T42 1 AN T41 35 AN T43 2 TON T37，+250 南北红灯25S 36 OLD 3 LD T37 37 TON T49,+10 延时1S 4 TON T43,+300 东西红灯30S 38 LD T49 5 LD I0.0 39 AN T47 6 AN T37 40 = Q0.7 东西向车行驶 7 TON T43,+200 东西绿灯20S 41 LD T44 8 LD T43 42 AN T52 9 TON T47,+220 东西方向车220S 43 = Q0.4 东西黄灯工作 10 TON T44,+30 东西红灯闪烁 44 LD Q0.5 11 LD T44 45 AN T38 12 TON T42,+20 东西黄灯2S 46 LD T38 13 LD T37 47 AN T39 14 TON T38,+250 南北绿灯25S 48 A T59 15 LD T38 49 OLD 16 TON T48,+270 南北绿灯25S 50 = Q0.0 南北绿灯工作 17 TON T39,+30 南北绿灯闪烁 51 LD Q0.5 18 LD T39 52 AN T38 19 TON T40,+20 南北黄灯2S 53 LD T38 20 LDN T37 54 AN T39 21 A I0.0 55 OLD 22 = Q0.2 南北红灯工作 56 TON T50,+10 23 LD T37 57 LD T50 24 = Q0.5 东西红灯工作 58 AN T48 25 LD Q0.2 59 = Q0.6 南北向车行驶 26 AN T43 60 LD T39 27 LD T43 61 AN T40 28 AN T44 62 = Q0.1 南北黄灯工作 29 A T59 63 LD I0.0 30 OLD 64 AN T60 31 = Q0.3 东西绿灯工作 65 TON T59,+5 32 LD Q0.2 66 LD T59 33 AN T42 67 TON T60,+5         6.4　梯形图 如图6.3所示为此程序的梯形图。 图6.3　梯形图 6.5　用S7-200模拟器对程序进行仿真 S7-200模拟器对上述程序进行仿真，此仿真过程可以分为四个部分进行介绍。 第一部分，接通开关I0.0触电接通，在网络9中使得Q0.2线圈得电，南北红灯亮。 在网络11中使得Q0.3线圈得电，东西绿灯亮。此时S7-200模拟器中得到Q0.2即Q0.3亮，如图6.4所。 图6.4　第一步仿真图 第二部分，网络12中通电延时T49计时1秒后网络13中T49动合触电闭合使得Q0.7线圈得电，东西向行驶车灯亮，此时在仿真中得到Q0.2、Q0.3、Q0.7同时亮启，如图6.5所示。 图6.5　第二步仿真图 第一部分和第二部分持续时间达到20秒。这20秒中南北红灯亮、东西绿灯亮、东西向行驶车灯亮即东西向通行。 第三部分，20秒后网络11中T43动断触点接通，T59动合触点每隔0.5秒导通0.5秒，从而得到Q0.3闪烁即东西绿灯闪烁，如图6.6所示。闪烁时间为3秒。这3秒内任为东西向通行。 图6.6　第三步仿真图 第四部分，接通23秒后网络11中T44动断触点断开，Q0.3线圈失电东西绿灯灭，网络13中T47断开使得Q0.7失电东西向行驶车灯灭，网络14中T44闭合使得Q0.4线圈得电东西黄灯亮，在仿真中得到Q0.2、Q0.4亮，如图6.7所示。维持时间为2秒。 图6.7　第四步仿真图 25秒后南北向通行的交通灯控制方式与东西向相同，同样运行25秒得到一个控制周期50秒。此后得到交通灯周而复始的工作。 结  语 随着经济的发展，城市的交通拥挤问题日趋严重，因此为了保障城市交通有序、安全、快速运行，提高城市路网的通行能力、实现道路交通的科学管理就显得十分重要。实现交通灯的控制方法很多，传统的方法都存在一个共同的问题，就是工作的可靠性、稳定性和抗干扰能力有限，而交通灯有安装在嘈杂的交通路口，外界因素的干扰可想而知，这为PLC在工业控制中的使用提供了广阔的空间。 PLC是专为在工业环境下应用而设计的，其工作的可靠性非常高，具有很强的抗干扰能力，能在恶劣的环境下长期连续可靠的工作，平均无故障时间长，故障维修时间短。更能适应交通灯所需的各项需要。 在本次设计中遇到了一些问题，但经过艰苦奋斗，设计成果终于要出来了，回想当初确定这个，还是挺茫然的。不知怎下手。最后采用了采集资料、进行实际考察后设计的方法。查找资料也是一件繁琐的事情，虽说网上有资料但要找到一些真正有用的资料也不是一件容易的事，需要耐心查找。花了整整十几天，终于完成了设计。这次的设计让我们增长了实践技能，还增加了有关交识，这些对于我们真是受益匪浅。最后，我们觉得，不见风雨，怎么能见彩虹呢？我把体会用十个字概括：天下无难事，只怕有心人。 一次又一次的学习，探索又探索 ，我们慢慢地在体会，研究和感悟，终于开始领会到将近成功的那一份喜悦，从撰写报告开始，查找资料，程序设计，我们学会了细心和耐心，也品尝到了酸、甜、苦、辣。当前的社会，科技迅速发展，知识更新速度大大加快，只有我们共同去探索，用自己的双手去征服每一片天空，用我们新的力量去打造一片创新的领域。 在此再次感谢我的指导老师丁老师，刘老师。 主要参考文献 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