毕业设计（论文）-基于PLC的花样喷泉控制系统设计【全套图纸】.doc

洛阳理工学院毕业设计（论文） I 基于基于 PLCPLC 的花样喷泉控制系统设计的花样喷泉控制系统设计 摘 要 中国幅员辽阔，地形丰富多样，无论南北、东西，都不乏江河湖泊，水资源 丰富。随着国民经济的恢复和发展，人民生活水平的提高，一些城市的城建、园 林主管部门在城市建设、改造的过程中，以及环境的美化和文化氛围的营造上对 喷泉提出了求新的要求在喷泉得到广泛应用的过程中，也出现了一些问题和不足， 如自动化水平低下、高能耗等制约了喷泉行业的发展。因此，提高喷泉控制系统 的自动化水平，保证喷泉效果，节约喷泉运行成本，对我国喷泉行业具有重大的 现实意义。 使用PLC 控制花式喷泉,具有使用方便、运行可靠、控制程序设计简单等优 点。用梯形图方法编程,可以使设计思路清晰,编程简便。若需要改变喷水花样和 喷水时间,设计方案不必作很大调整,只要把控制程序作相应的修改,即可实现控 制目的。 本论文详细介绍了喷泉控制系统工程要求，并根据工程要求，基于 PLC 对控 制系统进行总体设计，提出控制系统方案：论文详细描述了各部分的功能。根据 控制方案和现场设备的控制要求，对下位机控制系统进行硬件配置和软件设计。 PLC 作为主控单元，论文对其型号选择、I/O 设计、外部硬件连线等进行了详细 介绍，采用顺序控制方法设计了系统的工作流程图和 PLC 程序。 关键字：花样喷泉；控制系统；PLC 洛阳理工学院毕业设计（论文） II ABSTRACT China is a vast country, rich and varied terrain, both North and South, East and West are many rivers and lakes, is rich in water resources. With the national economic recovery and development, peoples living standards, a number of urban cities, in the garden department in charge of urban construction, the process of transformation, as well as to beautify the environment and cultural atmosphere of the fountain of the demands put forward innovative widely used in the fountain of the process, there have been some problems and deficiencies, such as the low level of automation, high-energy consumption industries, such as restricting the development of the fountain. Therefore, improving the fountain level of automation control systems to ensure that the fountain effect, saving the cost of running the fountain, the fountain of our industry is of great practical significance. PLC to control the use of fancy fountain, with easy to use, reliable operation and design of control procedures simple. Programming using ladder methods, design ideas can make a clear, simple programming. If need to change the water pattern and water time, the design of adjustment programs do not have to be great, as long as the control procedures be amended accordingly, to achieve the control purpose. In this paper, details of fountain control systems engineering requirements, and in accordance with engineering requirements, based on the PLC control system design of the proposed control system: a detailed description of the paper the functions of the various parts. Programs and on-site under the control of the control equipment, digital machine under the control of the system hardware configuration and software design. PLC as a main control unit, paper models of their choice, I / O design, the connection of external hardware such as described in detail, using the order of control system design and PLC program flow chart. KEY WORDS: Synchronized fountain; control system; PLC 洛阳理工学院毕业设计(论文) III 目目 录录 摘摘 要要.I ABSTRACT.II 第第 1 1 章章 绪论绪论.1 1.1 论文的背景.1 1.2 设计要求.2 1.3 PLC 简述.3 1.3.1 可编程控制器的产生.3 1.3.2 PLC 的定义.3 1.3.3 PLC 的特点.4 第第 2 2 章章 喷泉概述喷泉概述.5 2.1 喷泉的定义与分类.5 2.2 喷泉发展情况.5 2.3 喷泉的发展趋势.6 第第 3 3 章章 花样喷泉设计方案花样喷泉设计方案.7 3.1 PLC 的选型.7 3.1.1 常用 PLC 介绍.7 3 .1.2 确定型号西门子 S7-200.8 3 .1.3 西门子 S7-200 所具有优越性能.8 3.2 西门子 S7-200 的结构功能.9 3.2.1PLC 内部功能.9 3.2.2PLC 输入输出接口的安全保护.10 第第 4 4 章章 PLC S7-200 的安装的安装.11 4.1 安装 S7-200 设备指南.11 4.2 安装和移除 S7-200 模块.11 4.3 接地和布线指南.12 第第 5 5 章章 花样喷泉花样喷泉 PLC 控制的控制的程序设计程序设计.13 5.1 I/O 分配简介.13 洛阳理工学院毕业设计(论文) IV 5.1.1 开关量输入模块的选择.13 5.1.2 开关量输出模块的选择.13 5.1.3 模拟量 I/O 模块的选择.13 5.2 I/O 分配表.14 5.3I/O 接线图.15 5.4 流程图.15 5.5 梯形图.16 结结 论论.28 谢谢 辞辞.29 参考文献参考文献.30 外文资料翻译外文资料翻译.31 洛阳理工学院毕业设计(论文) 1 第 1 章 绪论 1.1 课题背景 随着我国社会经济的迅猛发展，人民物质文化生活水平日益提高，随着工业 自动化的普及和发展,控制器的需求量逐年增大。在扩大劳动就业、理顺分配关 系、提供健康保障和确保国家安全等方面，有诸多困难和问题亟待解决。从国际 上看，我国也将长期面临发达国家在经济、科技等方面占有优势的巨大压力。为 了抓住机遇、迎接挑战，我们需要进行多方面的努力，包括统筹全局发展，深化 体制改革，健全民主法制，加强社会管理等。与此同时，我们比以往任何时候都 更加需要紧紧依靠科技进步和创新，带动生产力质的飞跃，推动经济社会的全面、 协调、可持续发展。 科学技术的飞速发展，产品功能要求的日益增多，复杂性增加，寿命期缩短， 更新换代速度加快。 自主创新，重点跨越，支撑发展，引领未来。自主创新，就是从增强国家创 新能力出发，加强原始创新、集成创新和引进消化吸收再创新。重点跨越，就是 坚持有所为、有所不为，选择具有一定基础和优势、关系国计民生和国家安全的 关键领域，集中力量、重点突破，实现跨越式发展。支撑发展，就是从现实的紧 迫需求出发，着力突破重大关键、共性技术，支撑经济社会的持续协调发展。引 领未来，就是着眼长远，超前部署前沿技术和基础研究，创造新的市场需求，培 育新兴产业，引领未来经济社会的发展。这一方针是我国半个多世纪科技发展实 践经验的概括总结，是面向未来、实现中华民族伟大复兴的重要抉择。 科技人才是提高自主创新能力的关键所在。要把创造良好环境和条件，培养 和凝聚各类科技人才特别是优秀拔尖人才，充分调动广大科技人员的积极性和创 造性，作为科技工作的首要任务，努力开创人才辈出、人尽其才、才尽其用的良 好局面，努力建设一支与经济社会发展和国防建设相适应的规模宏大、结构合理 的高素质科技人才队伍，为我国科学技术发展提供充分的人才支撑和智力保证。 1.2 设计要求 采用 PLC 构成花样喷泉的自动控制系统，可通过修改 PLC 控制程序，改变对 花样喷泉的控制要求。 洛阳理工学院毕业设计(论文) 2 花样喷泉的示意图如下图 1-1 所示，图中 4 号为中间喷头，3 号为内环状喷 泉，2 号为中环喷头，1 号为外环喷头。 图 1-1 花样喷泉示意图 控制要求 1.按下启动按钮，喷泉开始工作；按下停止按钮，喷泉停止工作； 2.喷泉的工作方式由花样选择开关和单步/连续开关决定； 3.当单步/连续开关在单步位置时，喷泉只能按照花样选择开关设定的方式， 运行一个循环； 4.花样选择开关用于选择喷泉的喷水花样，考虑以下 4 种喷水花样： 花样选择开关在位置 1 时，按下启动按钮后，4 号喷头喷水，延时 2s 后，3 号喷头喷水，在延时 2s 后，2 号喷头喷水，又延时 2s 后，1 号喷头喷水。18s 后， 如果为单步工作方式，则停下来；如果为连续工作方式，则继续循环下去。 花样选择开关在位置 2 时，按下启动按钮后，1 号喷头喷水，延时 2s 后，2 号喷头喷水，在延时 2s 后，3 号喷头喷水，又延时 2s 后，4 号喷头喷水。30s 后， 如果为单步工作方式，则停下来；如果为连续工作方式，则继续循环下去。 花样选择开关在位置 3 时，按下启动按钮后，1 号、3 号喷头喷水，延时 3s 后，2 号、4 号喷头喷水，同时 1 号、3 号喷头停止喷水。如此交替运行 15s 后， 4 组喷头全部喷水，30s 后，如果为单步工作方式，则停下来；如果连续工作方 式，则继续循环下去。 洛阳理工学院毕业设计(论文) 3 花样选择开关在位置 4 时，按下启动按钮后，按照 1-2-3-4 的顺序，依 次间隔 2s 喷水，然后一起喷水。30s 后，按照 1-2-3-4 的顺序，依次间隔 2s 停止喷水。在经 1s 延时，按照 4-3-2-1 的顺序，依次间隔 2s 喷水，然后一 起喷水，30s 后停止。如果为单步工作方式，则停下来；如果为连续工作方式， 则继续循环下去。 1.3PLC 简述 可编程控制器是在计算机技术、通信技术和继电器控制技术的发展基础上开 发起来的，现已广泛应用于工业控制的各个领域。它以微处理器为核心，用编写 的程序进行逻辑控制、定时、计数和算术运算等，并通过数字量和模拟量的输入 /输出来控制机械设备或生产过程。 1.3.1 可编程控制器的产生 PLC 是在激烈的市场竞争中产生的，20 世纪 60 年代末，美国汽车制造业竞 争激烈。为适应生产工艺不断更新的需要，美国通用汽车公司（GM）对控制系统 提出要求为：1、能替代各种继电器、定时器、接触器及其主令电器等按一定的 逻辑关系用导线连接起来的控制系统，既传统的继电接触器控制，它简单易懂， 价格低廉，能够满足生产工艺改动频繁的需要；2、编程简单；3、模块式结构； 4、输入、输出电压是交流 115V（美国标准） ，输出能直接驱动继电器和电磁阀； 5、抗电磁干扰强；6、具有数据通信功能。就是把继电接触器控制的优点与计 算机的功能齐全、灵活性、通用性强的特点结合起来，用计算机的编程软件逻辑 易于修改来代替继电接触器控制的硬接线逻辑不易修改。美国数字设备公司 （DEC）在 1969 年根据上述要求，研制出世界上首台可编程控制器，并在美国通 用汽车公司的汽车装配线上应用成功，实现装配线的自动控制。 1.3.2 PLC的定义 PLC 问世以来，尽管时间不长，但发展迅速。为了使其生产和发展标准化， 国际电工委员会(IEC)在 1987 年 2 月通过了对它的定义： “可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设 计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序 控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输 出控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外部设备，都按易于 洛阳理工学院毕业设计(论文) 4 与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。 ” 总之，可编程控制器是一台计算机，它是专为工业环境应用而设计制造的计 算机。它具有丰富的输入/输出接口，并且具有较强的驱动能力。但可编程控制 器产品并不针对某一具体工业应用，在实际应用时，其硬件需根据实际需要进行 选用配置，其软件需根据控制要求进行设计编制。 1.3.3 PLC的特点 1.高可靠性 （1）所有的 I/O 接口电路均采用光电隔离，使工业现场的外电路与 PLC 内 部电路之间电气上隔离。 （2）各输入端均采用 R-C 滤波器，其滤波时间常数一般为 1020ms。 （3）各模块均采用屏蔽措施，以防止辐射干扰。 （4）采用性能优良的开关电源。 （5）对采用的器件进行严格的筛选。 （6）良好的自诊断功能，一旦电源或其他软，硬件发生异常情况，CPU 立即 采用有效措施，以防止故障扩大。 2. 丰富的 I/O 接口模块 PLC 针对不同的工业现场信号，如：交流或直流；开关量或模拟量；电压或 电流；脉冲或电位； 强电或弱电等。有相应的 I/O 模块与工业现场的器件或设 备，如：按钮；行程开关；接近开关；传感器及变送器；电磁线圈；控制阀等直 接连接。 3. 采用模块化结构 为了适应各种工业控制需要，除了单元式的小型 PLC 以外，绝大多数 PLC 均 采用模块化结构。PLC 的各个部件，包括 CPU，电源，I/O 等均采用模块化设计， 由机架及电缆将各模块连接起来，系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。 4. 编程简单易学 PLC 的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式，对使用者来说， 不需要具备计算机的专门知识，因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握。 5. 安装简单，维修方便 PLC 不需要专门的机房，可以在各种工业环境下直接运行。使用时只需将现 场的各种设备与 PLC 相应的 I/O 端相连接，即可投入运行。各种模块上均有运行 和故障指示装置，便于用户了解运行情况和查找故障。 洛阳理工学院毕业设计(论文) 5 第 2 章 喷泉概述 2. 1 喷泉的定义与分类 喷泉是园林中常见的景观，主要是以人工形式在园林中运用，利用动力驱动 水流，根据喷射的速度、方向、水花等创造出不同的喷泉状态。园林中的喷泉， 一般是为了造景的需要，人工建造的具有装饰性的喷水装置。喷泉可以湿润周围 空气，减少尘埃，降低气温。喷泉的细小水珠同空气分子撞击，能产生大量的负 氧离子。因此，喷泉有益于改善城市面貌和增进居民身心健康。 现代城市中的喷泉形式已十分丰富。随着构筑物的大小及水压等的变化，喷 泉或高或低、或珠或雾，精彩纷呈。可分为以下 8 种： 单线喷：由下往上或向侧面单孔直喷，形成一条独立的抛物线，如表现“游 鱼吐水”等。 组合喷：由多个单线喷组成一定的图形或花样的喷泉。 面壁喷：喷泉直接向壁面喷射，如打壁球般，而壁面或为墙面，或为壁雕， 多具特色。 花样喷：由粗细不同的单线喷头构成较为复杂的花样，或如珠状，或如雾状。 喷柱：集中相当数量的单孔喷眼于一处，齐喷如柱，可构成极为壮观的喷泉 群。 喷雾：出于设计构思需要，或植物保养需要，喷泉喷水如雾。 自然风向喷泉：利用风向转动仪，以自然风力来控制喷泉的吹向与高低。 复合喷泉：利用各种构筑物小品，如墙体、池边、盆花等，形成多层次、多 方位、多种水态的复合喷泉。 2.2 喷泉发展情况 从二十世纪八十年起，随着国民经济的恢复和发展，人民生活水平的提高， 一些城市的城建、园林主管部门在城市建设、改造的过程中，以及环境的美化和 文化氛围的营造上对喷泉提出了求新的要求，一部分建筑、园林、水利的设计院、 研究所及大专院校，综合了土建结构、给排水、机电控制等传统的专业技术，加 上当时先进的单片机，通过电磁阀和直流电机调速实行变量控制，设计出一批喷 洛阳理工学院毕业设计(论文) 6 泉、水景。得到了良好的社会反映和社会效益。在这个时期，一些喷泉设备专业 加工厂和公司开始组建、发展，为喷泉的专业化发展提供了力量，打下了基础。 二十世纪九十年代以后，社会主义市场经济快速发展，全国城市建设速度加 快，人们也追求高质量的文化生活和环境美。市场的需求推动了喷泉行业的发展。 喷泉走出公园、园林的围墙和广场的中心，深入延伸到人们的各个社会活动场所。 许多喷泉专业的生产厂商和专业公司，在这段时间内应运而生，迅速发展起来。 专业技术人员把计算机技术、信息技术，以及声、光、电、雾、火、激光、音乐、 水幕电影等学科的技术应用到喷泉之中，把喷泉行业的技术水平推上了一个新的 层面，开拓了广阔的应用空间，喷泉行业得到了快速发展。2001 年中国建筑金属 结构协会、给水排水设备分会成立了水景喷泉专业委员会，行业组织为城镇、园 林的主管部门、设计院、所及专业生产厂商、公司提供服务，促进喷泉行业健康 有序地发展。一些大学和中专的建筑、园林专业也开设了水景、喷泉课程，为喷 泉行业的今后发展提供了知识储备。喷泉行业的发展进入到一个新的阶段。 2.3 喷泉的发展趋势 市场的需求推动了喷泉行业的发展，随着沿海地区农村城镇化进程的加快以 及西部大开发的进行，除了现有大城市尚有部分发展余地外，今后中小城市的水 景、喷泉将有着较大的应用空间。除了大型公共建筑的喷泉外，喷泉将更多地进 入新建的住宅小区、学校、企业。建议我们的喷泉专业生产厂商和公司，要顺应 市场的需求，及时地应对新的情况进行自我调整，学习国外同行先进的设计理念 和产品质量稳定可靠的长处。设计要讲求精品意识，不断创新，有鲜明的个性， 避免简单的重复，注重产品和作品的质量和服务，进一步提高产品和作品的科技 含量和技术、经济指标，搞好技术产品储备。喷泉行业在今后的城市建设中会有 更好的应用前景。 洛阳理工学院毕业设计(论文) 7 第 3 章 花样喷泉设计方案 对于花样喷泉的控制系统可以采用多种方式，如继电器控制、单片机控制、 PLC 控制等。但由于此明确指定采用 PLC 可编程控制器控制实现，所以，不用我 们去考虑控制硬件方案，只是要对 PLC 进行比较选择。 3.1 PLC 的选型 对于 PLC 的选择，我们必须考虑多方面的因素。例如输入、输出的最多点数； 扫描速度；内存容量；指令条数；功能模块等。同时还要考虑其经济实用性以及 工作环境对其的影响。 3.1.1 常用PLC介绍 PLC 发展这么多年，技术成熟，各种型号的也很多，各个厂家生产的也有一 定区别，各个重点发展方向也不同，所以我们必须根据自己设计需要，考虑如何 选择。 1.西门子 S7-200 系列可编程控制器介绍： SIMATIC S7-200 系列 PLC 是德国西门子（Siemens）公司生产的具有很高性 能价格比的微型可编程控制器。西门子是世界上最大的电气和电子公司之一。西 门子的中国业务是其亚太地区业务的主要支柱，活跃在中国的信息与通讯、自动 化与控制、电力、交通、医疗、照明以及家用电器等各个行业中，其核心业务领 域是基础设施建设和工业解决方案。 S7-200 作为西门子 SIMATIC PLC 家族中的 最小成员，以其超小体积，灵活的配置，强大的内置功能，多年来一直广泛服务 于国内的各行各业。由于它具有结构小巧，运行速度快，价格低廉及多功能多用 途等特点，因此在工业企业中得到了广泛的应用。 它适用于各行各业，各种场合的检测、监测及控制的自动化。强大功能使其 无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。在以下几方面均有出 色的表现：极高的可靠性；极丰富的指令集；易于掌握；便捷的操作；丰富的内 置集成功能；实时特性；强劲的通讯能力；丰富的扩展模块。应用领域极为广泛， 覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、 洛阳理工学院毕业设计(论文) 8 电力设施、民用设施、环境保护设备等等。 S7-200 系列 PLC 在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。使用范围可覆 盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。S7-200 产品凭借其先进性、 成熟性和广泛的适用性在自动化产品中受到广泛的重视，相信此次发布的新产品 一定能够满足部分用户的需求，同时在自动化领域中获得更广泛的应用。 2 .OMRON C200H 可编程控制器介绍： 姆龙株式会社是全球知名的自动化控制及电子设备制造厂商，掌握着世界领 先的传感与控制核心技术。先进的、小型化的可编程序控制器.OMRON 的可编程序 控制器更加小型化。SYSMAC CPM1A 的大小仅相当于一个 PC 卡(对于 10 点的机型 来说)，从而使安装体积大幅度减小，同时也进一步节省了控制柜的空间。它不 仅具备了以往小型 PLC 所具备的功能，而且还可连接可编程序终端，为生产现场 创造了新的环境。 3. 三菱 FX 系列可编程控制器介绍： FX 系列可编程控制器是当今国内外最新，最具特色、最具代表性的微型 PLC。日本三菱电机公司研发的。在 FX 中，除基本的指令表编程方式外，还可以 采用梯形土编程及对应机械动作流程进行顺序设计的 SFC 顺序功能图编程，而且 这些程序可互相转换。 FX 系列 PLC 在特殊控制方面不但具备模拟量输入输出控制，而且具有定位控 制几 PID 系统控制。在通信方面，能够方便地与 PC 计算机链接实现数据交换与 管理。 3.1.2 确定型号西门子 S7-200 综上，对于被控对象，采用 PLC 系统与采用其它形式的控制系统相比较，力 求具有较好的性价比，使用和维修方便；选用的 PLC 主机和配置、控制功能等必 须能满足被控对象的各种控制要求；选用的 PLC 主机及配置必须是功能较强的新 一代 PLC 机型，一般最好不要选用旧机型。同时还应当考虑将来工艺的变化和扩 展，在满足确定的要求外，留有一定的余量；确保整个控制系统可靠。还要考虑 大家对产品的熟悉程度，以及编程指令的易懂性。在此我选择西门子 S7-200。 3.1.3 西门子 S7-200 所具有优越性能 突出的优越性能： 可靠性高、操作简便； 洛阳理工学院毕业设计(论文) 9 丰富的内置集成功能； 强劲通讯能力； 丰富的扩展模块； 简单、易用的 Micro/WIN 编程软件。 S7-200 丰富的种类： CPU221：内置 10 个数字量 I/O 点，不可扩充； CPU222：内置 14 个数字量 I/O 点，可扩充到 78 路数字量 I/O 或 10 路模 拟量 I/O； CPU224：内置 24 个数字量 I/O 点，可扩充到 168 路数字量 I/O 或 35 路模 拟量 I/O； CPU226：内置 40 个数字量 I/O 点，可扩充到 248 路数字量 I/O 或 35 路模 拟量 I/O； 16 种扩展模块：数字量扩展模块，模拟量扩展模块、PROFIBUS-DP 扩展模 块、AS-I 接口模块。 强大的通讯能力： 点到点通讯方式（PPI） ； 3.2 西门子 S7-200 的结构功能 本设计采用西门子 S7-200 系列 PLC 作为控制核心，所以现在就以它来讲述 PLC 的结构性能。西门子 S7-200 系列可编程控制系统由主机（基本单元） 、I/O 扩展单元、功能单元（模块）和外部设备（文本图形显示器、编程器）等组成。 西门子 S7-200 系列 PLC 属于小型整体式结构的 PLC, 本机自带 RS-485 通信 接口、内置电源和 I/O 接口。它结构小巧，运行速度快，可靠性高，具有极其丰 富的指令系统和扩展模块，实时特性和通信能力强大，便于操作、易于掌握，性 价比非常高，在各种行业中的应用越来越广，成为中小规模控制系统的理想控制 设备。 西门子 S7-200 系列 PLC 的硬件配置灵活，既可用一个单独的 S7-200 CPU 构 成一个简单数字量控制系统，也可通过扩展电缆进行数字量 I/O 模块、模拟量模 块或智能接口模块的扩展，构成较复杂的中等规模控制系统。 洛阳理工学院毕业设计(论文) 10 3.2.1 PLC 内部功能 中央处理器 CPU CPU 单元 即 PLC 主机，也可称为基本单元。它内部包括中央处理器 CPU，存 储单元、输入输出接口、内置 5V 和 24V 直流电源、RS-485 通信接口等，是 PLC 的核心部分。其功能足以使它完成基本控制功能，所以 CPU 单元单独就是一个完 整的控制系统。 CPU 的主要作用是解释并执行用户及系统程序，通过运行用户及系统程序完 成所有控制、处理、通信以及所赋予的其它功能，控制整个系统协调一致工作。 常用的 CPU 主要有通用微处理器、单片机和双极型位片机。 存储器模块 随机存储器 RAM 用于存储 PLC 内部的输入、输出信息，并存储内部继电器 （软继电器） 、移位寄存器、数据寄存器、定时器/计数器以及累加器等的工作状 态，还可以存储用户正在调试和修改的程序以及各种暂存的数据、中间变量等。 只读存储器 ROM 用于存储系统程序。可紫外线擦除电编程的只读存储 EPROM，它主要用来存放 PLC 的操作系统和监控程序，如果用户程序已完全调试 好，也可将程序固化在 EPROM 中。可电擦除可电改写的只读存储 EEPROM，它主要 用来存放用户程序。 输入输出模块 N 可编程控制器是一种工业控制计算机系统，它的控制对象是工业生产过程， 与 DCS 相似，它与工业生产过程的联系也是通过输入输出接口模块（I/O）实现 的。I/O 模块是可编程序与生产过程相联系的桥梁。 PLC 连接的过程变量按信号类型划分可分为开关量（即数字量） 、模拟量和脉 冲量等，相应输入输出模块可分为开关量输入模块、模拟量输入模块、模拟量输 出模块、脉冲量输出模块等。 编程器 编程器是 PLC 必不可少的重要外部设备。编程器将用户所希望的功能通过编 程语言送到 PLC 的用户程序存储器中。编程器不仅能对程序进行写入、读出、修 改，还能对 PLC 的工作状态进行监控，同时也是用户与 PLC 之间进行 人机对话 的界面。随着 PLC 的功能不断增强，编程语言多样化，编程已经可以在计算机上 完成。 洛阳理工学院毕业设计(论文) 11 3.2.2 PLC输入输出接口的安全保护 当输出口连接电感类设备时，为了防止电路关断时刻产生高压对输入、输出 口造成破坏，应在感性元件两端加保护元件。对于直流电源，应并接续流二极管， 对于交流电路应并接阻容电路。阻容电路中电阻可取 51120，电容取 0.10.47F，电容的额定电压应大于电源的峰值电压。续流二极管可选 1A 的 管子，其额定电压应大于电源电压的 3 倍。 第 4 章 S7-200 的安装 4.1 安装S7-200设备指南 S7-200装置的设计便于安装。可以使用安装孔将模块安装在面板上，也可以 使用内装夹片将模块安装在标准（ DIN）横杆上S7-200体积小，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。 安装S7-200设备主要注意一下几点： 1. 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。 2. 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。 3. 电源预算 所有的S7-200 CPU都有一个为CPU、扩充模块和其他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。 4.2 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。 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。或装置损坏。始终遵循适当的安全措施，并确保 洛阳理工学院毕业设计(论文) 12 在尝试安装或移除S7-200 CPU或相关装置之前已经禁用S7-200的电源。 安装S7-200十分简便。只需遵循以下步骤。 第一、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。 第二、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。 第三、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 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。 4.3 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分重要。 1.先决条件 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。 2 .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。 3. S7-200接地指南 确保S7-200及其相关装置的所有公共导线连接均接地至一个单点。该单点应 当直接与您的系统的接地相连。为了获得进一步电气噪声保护，建议所有的直流 电公共回线与同一个单点接地相连。将24VDC传感器电源公共导线（M）与接地连 洛阳理工学院毕业设计(论文) 13 接。所有的接地线路必须尽量缩短，应当使用较大型号的电线，例如2 mm2（14 AWG） 。在为接地定位时，请记住考虑安全接地要求以及保护性中断设备的适当操 作。 4 .S7-200布线指南 在为S7-200设计布线时，提供一个同时从S7-200CPU电源、所有的输入、输 出线路切断电源的单个断路开关。使用屏蔽线路，获得防止电气噪声的最佳保护。 通常，在S7-200位置将屏蔽线路接地可提供最佳结果。 洛阳理工学院毕业设计(论文) 14 第五章 花样喷泉 PLC 控制的程序设计 5.1 I/O 分配简介 I/O 模块的价格占 PLC 价格的一半以上，不同的 I/O 模块，其结构与性能也 不一样，它直接影响到 PLC 的应用范围和价格。 5.1.15.1.1. 开关量输入模块的选择 根据 PLC 输入量和输出量的点数和性质可以确定 I/O 模块的型号和数量， 每一模块的点数可分为 4、8、16、32 点和 64 点。按结构可分为共点式、分组式、 隔离式。按电压形式范围可分为直流 5V、12V、24V、48V、60V 和交流 110V、220V。 高密度模块如 32 点、64 点模块，平均每点的价格较低， 但受工作电压、工 作电流和环境温度的限制，应注意同时接通的点数不能超过 该模块总点数的 60%。 隔离式模块平均每点的价格较高，若输入信号之 间不需要隔离，可选共点式或分组式。输入模块的工作电压尽量与现场输入设备 一致，可省去转换环节。对无源输入信号，则需根据现场与 PLC 的距离远近来选 择电压的高低。一 般直流电压如 5V、12V、24V 属于低电压，传输距离不宜太长。 距离较远或环境 干扰较强时，应选用高电压模块。在有粉尘、油雾等恶劣环境 下，应选用交流电模块。 5.1.2.5.1.2. 开关量输出模块的选择 开关量输出模块按点数分为 16、32、64 点。按电路结构可分为共点式、分 组式、隔离式。它们的选择与输入模块有类似的原则。 按输出方式可分为继电器输出、双向可控硅输出、晶体管输出模块。继电器 输出模块适用电压范围广，导通压降小，承受瞬时过载能力强，且有隔离作用。 但动作速度慢，寿命(动作次数)有一定限制，驱动感性负载时最大通断频率不得 超过 1ns，适用于不频繁动作的交直流负载。晶体管和双向可控硅模块分别适用 于直流和交流负载，它们可靠性高，反应速度快，寿命长，但过载能力稍差。 在选用共点式或分组式输出模块时，不仅要考虑每点所允许的输出电流，还 要考虑公共端所允许的最大电流，避免同时动作时电流超出范围而损坏输出模块。 洛阳理工学院毕业设计(论文) 15 5.1.3.5.1.3. 模拟量 I/O 模块的选择 连续变换的温度、压力、位移等非电量最终都要采用相应传感器转化成电压 或电流信号，然后送入输入模块。输入模块有 2、4 或 8 个通道，根据所需进行 选取。按输入信号的形式来分有电压型和电流型