PLCS7-200立体车库毕业设计(带有上位机及梯形图程序).doc

学校代码： 学 号：毕业论文(设计) BACHELOR DISSERTATION论文题目： 基于PLC立体车库控制系统的设计 学位类别： 工学学士 学科专业： 自动化1班 作者姓名： 导师姓名： 完成时间： 46基于PLC的立体车库控制系统的设计中文摘要随着我国经济的飞速发展，城市人口日益增多，特别是随着改革开放以来，我国进入了汽车拥有率迅速上升时候。以往那种单层平面停车场也越来越不能满足市场的需求。对多停车位、少占空间、使用操作简单、安全可靠的“立体停车库”的建设，是解决目前寸土寸金的大都市内停车难的有效办法。本设计基于PLC控制，同时利用下位机与上位机通讯，在上位机上进行实时监控立体车库运行，升降横移立体停车库车位结构为M*N的2维矩阵形式，M为层，N为列，可设计为多层、多列。现在设计为3层*3列车库。本设计软件部分是基于SETP7 Micro/WIN开发环境，采用梯形图进行程序编写。硬件部分是基于上位机MCGS组态环境及下位机硬件试验箱完成的。毕业设计结果表明：该系统可以实现空车车位号的LED显示，并且LED显示实现了优先选择空车位的功能，即1号车位优先于2号、2号优先于3号,以此类推。上位机上可以实现车位的升降横移功能。 关键词：PLC；立体车库；组态软件；S7-200；监控系统 The design of general multi-layered fluctuation three-dimensional garage control system based on PLCABSTRACTWith the rapid development of Chinas economy,increasing urban population, especially with the reform and opening up, China has entered a rapid increase in car ownership in time. Single-plane parking lot in the past that can not meet market demand. On more parking spaces, less space, use a simple, safe and reliable parking of the building, is solve the high cost of land within the city parking is difficult and effective way. The design is based on PLC control, while use of lower computer and the host computer communication, the host computer on a real-time monitoring parking operation, lifting and transferring parking parking structure for the M * N 2-dimensional matrix, M for the layer, N is the column can be designed for the multi-layer, multi-column.Now is designed to 3 * 3. Part of this design software is based on SETP7 Micro / WIN development environment for programming using ladder. Hardware configuration is based on PC MCGS environment and lower computer hardware test chamber complete. Graduation results show that: the system can empty parking space number LED display and LED display of the priority function of empty parking spaces, that parking space No. 1 priority 2, priority 2, 3, and so on. PC can be achieved on the function of lifting and transferring of parking spaces. Keywords: PLC; parking; configuration software；S7-200；Monitoring System目录第一章前言61.1本课题研究的主要意义61.2 发展的现状及前景展望61.3本课题的主要任务及结构组织8第二章立体车库系统设计102.1 立体车库系统功能设计102.2 立体车库系统结构的设计102.3 系统方案设计及选择112.3.1方案的设计112.3.2 方案的选择12第三章立体车库的软件系统设计及实现123.1 PLC概述123.1.1 PLC的基本结构143.1.2 PLC的编程语言173.2 西门子S7-200213.3 STEP7-Micro/WIN软件的使用及编程规则213.3.1 STEP7-Micro/WIN的使用213.3.2 STEP7-Micro/WIN的编程规则243.4 软件系统设计243.4.1 输入输出分配表243.4.2 I/O接线图253.4.3 顺序功能图253.4.4 梯形图26第四章立体车库的硬件设计及实现274.1 MCGS组态软件的介绍274.2 MCGS组态设计294.2.1 用户窗口设计294.2.2 设备窗口设计304.2.3实时数据库334.2.4 组态画面与下位机关联344.3 硬件实验箱设计36第五章立体车库系统的调试与分析375.1调试结果及分析375.2出现的问题及解决方法38第六章结束语及展望38参考文献39致谢40附录（梯形图）41第一章 前言1.1本课题研究的主要意义自动化立体车库系统是指在不需要人工干预的情况下，运输设备能自动存储和取出车辆的多层车库存储系统。它具有节约用地、减轻劳动强度、消除差错、提高管理和操作人员素质等诸多优点。本次课题所设计的是立体车库。随着社会、经济、交通的发展以及人们生活水平的不断提高，车辆无处停放的问题日趋突出。立体停车设备的发展在国外，尤其在日本已有近3040年的历史，无论在理论还是在技术上均已获得了成功。我国也于90年代初开始研究开发机械立体停车设备，距今已有十多年的历程。采用立体车库进行存放车辆与传统的自然地下车库相比，在许多方面都显示出优越性。首先，立体车库具有突出的节地优势。以往的地下车库由于要留出足够的行车通道，平均一辆车就要占据40平方米的面积，而如果采用多层立体车库，可使地面的使用率提高8090，如果采用地上多层（21层）立体式车库的话，50平方米的土地面积上便可存放40辆车，仓库可以大幅度地向高空发展，充分利用仓库地面和空间，因此，节省了库存占地面积，提高了空间利用率。这可以大大地节省有限的土地资源，并节省土地开发成本。立体车库存放车辆与传统地下车库相比可更加有效地保证人身和车辆的安全，若人在车库内，由电子控制的整个设备便不会运转。应该说，立体仓库从管理上可以做到彻底的人车分流。在立体车库中采用机械存车，还可以免除采暖通风设施，因此，运行中的耗电量比工人管理的地下车库低得多。立体车库一般不做成套系统，而是以单台集装而成。这样可以充分发挥其用地少、可化整为零的优势，在住宅区的每个组团中或每栋楼下都可以随机设立机械停车楼。这对眼下车库短缺的小区解决停车难的问题提供了方便条件。因此，对这个课题的研究是具有重大意义的5。1.2 发展的现状及前景展望车库是大中城市的热门话题，国家经贸委将“城市立体车库”列为“近期行业技术发展重点”，随着家用汽车的不断增加，公共场所及社区内存车矛盾、车挤绿地的问题将会越来越突出，在人们对生活质量和环境意识不断增强之时“车库”日渐成为热门话题，机械自动化立体车库将会在新开发的楼盘及商业里大显身手。随着社会的发展，人们对城市的交通状况越来越重视。面对各大中城市日益增加的汽车，越来越堵的交通，相关部门作了大量的调查与研究，终于认识到在加大对动态交通的改造投入与管理的同时，也要加强对静态交通的管理，要给“无家可归”的汽车一个栖身之地。到2010年我国城市汽车保有量将达到2000万辆。数量如此众多的汽车停放，将对城市的交通和环境起着重大的影响。而停车难问题的出现，也给我们机械停车设备行业带来了巨大的商机和广阔的市场。在这商机与竞争并存的时候，我国的机械停车设备行业也将从快速发展阶段进入稳定发展阶段。 未来市场是巨大的，但对产品的需求，将会向两个极端发展：一个极端就是价格的极端，市场大量需要低价格的机械停车设备，它只要能够达到增加停车位的目的，能够保证最基本的使用性能，以价格优势占领市场，这一部分的市场份额预计将达到70%-80%；另一个极端就是技术与性能的极端，要求停车设备具有优越的使用性能、方便的操作方式、快捷的存取速度。通过国内外机械停车设备使用经验的总结，可以发现人们在利用机械停车设备存取车时，首先追求的是存取车速度、等待时间以及方便程度。此外，未来的机械停车设备市场，将更加注重完善的售后服务系统，远程监控系统、远程故障导处理系统将是用户追求的目标。随着我国经济持续快速的发展，城市规划的完善，机械停车设备行业将成为一个充满生机的朝阳行业，机械停车设备的技术也将得到长足的发展。机械式停车设备行业在我国是近十几年来发展起来的新兴行业。随着我国人民生活的不断提高和汽车工业的高速发展，机械式停车设备以其独有的优越性，最近几年得到了广泛的应用。2008年国内进行安装的机械式停车库达到687个，比2007年的652个增加了35个，增长了5.37%。2008年在中国整体外贸出口增速大幅下滑的情况下，立体停车设备出口额增长仍达到了68.1%的增速。从我国机械式车库实际安装情况看，由于PSH（升降横移）类具有类型多、规模可大可小、场地适应性强、价格便宜等特点，决定了PSH类应用最为广泛，数量占绝大多数，今后相当一段时间内仍将是PSH的天下。而三类循环类车库数量很少，所占市场份额非常有限，PCX和PSX两类在08年只销售了20个泊位，PDX只售出121个泊位。对于PJS、PPY、PXD、PCS这四种类型车库，PJS属于结构简单、操作方便、价格便宜，使用较多，PPY（对于多层）、PXD、PCS都属于自动化程度较高、全/半封闭式的大型立体车库，技术含量较高，价格也相对较高，多适用于停放车辆多且集中的地区（如机场、车站、繁华商业区、城市中心区、公共文体活动场所等），今后，在建设面向社会大众的大型公共停车场时，将有可能越来越多地采用这些类型的车库。从市场需求、价格的可行性和政策导向来看，市场消费都已经走出了原来的“叫好不叫座”的状态。现在主要的城市，如北京、上海、广州等已经走出了立体停车设备使用率低下的状态，有些的使用率已经达到80%-90%。按照目前的汽车保有量和现在国内汽车生产能力，中国2009年需要新增停车位超过7000万个，如果按照建立的立体停车设备在平均在100个车位，那么也需要35万个。随着国家政策的不断出台，也会加速停车设备的建设。就现在迫切需要建设的就有数亿的市场。现在停车设备市场相对比较成熟，市场的培养期已经过去，国外的停车设备企业已经悄悄进入。从1999年开始，在投资与消费的双重拉动下，我国的汽车产业摆脱了长达6年的持续低迷的时期，进入一个快速发展期。同时，国内城市的汽车保有量也大幅增加，再加上国内房地产开发不断的升温，城市停车难的问题日益突出，在此情况下，我国的机械式停车设备行业行到了一个高速发展的机遇，行业年销售机械车位数由1000多个，迅速增加到50000多个, 到2008年已经有1000多个立体停车设备，停车位拥有量达近53万；生产企业也由最初的34家猛增到100多家。随着城市机动车保有量的不断加大，停车难的问题会也在不断加大。2008年城市停车位的缺口在六成以上，为城市交通带来了诸多的问题。目前部分城市已经就推广立体停车设备议案，以便解决目前闹市区停车难，小区停车问题带来的安全隐患。总体来说，要从根本上解决城市的停车问题，立体停车设备的普遍推广是必然的趋势。停车位的空缺还很大，并且现在存在车库挪用等一系列现象，也是停车位比实际统计的还要少。从近两年立体停车设备停车位的增长速度一直保持在50%以上就能看出来，立体停车设备的普遍应用的大势是不可改变的，这一市场有着广阔的前景。现在机械式停车设备中，自动化应用程度已经很高，一些大的停车设备生产企业，在积极推广自动化产品的应用，在大型的项目中有较为广泛的应用，但一些小型企业生产的机械式停车设备自动化程度还有待提高。从前景来看，未来几年机械式停车设备销量将突破2千套2。1.3本课题的主要任务及结构组织利用PLC控制，同时在上位机进行实时监控立体车库运行，升降横移立体停车库车位结构为M*N的2维矩阵形式，M为层，N为列，可设计为多层、多列。现设计为3层*3列车库。立体车库的整个控制系统由上位机监控系统和下位机PLC控制系统组成，控制方式要求有三种方式：一是现场手动控制，主要用于设备调试、维修或异常情况处理；二是PLC单独控制，操作PLC控制面板上的按钮由PLC实现自动逻辑控制；三是上、下位机构成完整监控系统的控制方式。三个控制方式可以任意选择。本文分为六章：第一章通过对立体车库系统的国内外研究现状，简要的说明了本课题的背景和意义。叙述了论文的组织结构。第二章，通过对立体车库系统的功能分析，提出了本系统的总体设计方案和选择。第三章，讲述了立体车库的软件设计，内容包括PLC的介绍、西门子S7-200及STEP7的介绍等。第四章，讲述了硬件部分的设计，内容包括MCGS组态软件的介绍及使用等。第五章，讲述了本设计的系统调试与分析，并提出了解决问题的思路与办法。第六章，对本设计结果进行总结，并提出了不足与改进。第二章 立体车库系统设计2.1 立体车库系统功能设计本设计是3层3列的立体型车库，且设计为升降横移立体车库，即为第1层可以水平横移，可以给上层车位让位，第2层可以水平横移和垂直升降，第3层可以垂直升降。其车库图形如图17。图1 立体车库模型图本设计要求实现的功能如下：1能在上位机上仿真出模拟立体车库，且能利用下位机控制上位机。2用LED显示空车位的车位号，且从1开始依次优先。3上位机上显示车位移动过程，即进车和出车的车位升降横移过程。2.2 立体车库系统结构的设计立体车库控制系统由上位机监控系统和下位机PLC控制系统组成。其组成框图如图5所示：控制系统由 “上级总线机或网络(可选)+上位机+PLC+现场操作机构” 构成，以PC机为核心，配备有打印机、音效设备、收款机、显示器等。上级总线控制机或网络、操作面板、触摸屏、IC卡磁卡机都是可选部分，为进一步开发内容，可根据车库规模以及实际情况合理选用。例如多个3层*3列单元组合车库，我们可以用一个PLC控制一个车库单元，多个PLC共同构成多点结构的局域网。如果车库的规模足够大，还可以考虑配备操作面板、触摸屏和IC卡磁卡机等来实现智能化自动控制。其组成如下图2所示：图2 控制系统总体组成原理框图车库控制方式分为三种现场手动控制、PLC单独控制和上位机监控控制。现场手动是在现场用手操作面板对每个载车板进行点动控制；PLC单独控制为操作PLC控制面板上的按钮由PLC实现自动逻辑控制；上位机监控控制是由计算机给出存取命令由PLC执行，同时车库的运行状态实时反映在上位机上。三种方式可以任意选择。现场手动控制方式主要用于设备维修、调试或异常情况处理，为最高优先级；PLC单独控制和上位机监控控制方式用于正常进出车处理，其中PLC单独控制方式优先级高于上位机监控控制。在计算机脱机情况下，PLC控制面板可以完成所有存取车操作。而且本设计要求现场手动控制、PLC单独控制和上位机监控控制之间必须能够互锁。采用上位机技术，上位PC机向PLC发出控制指令，再由PLC控制车库执行机构的运作，从而完成上位机对整个升降横移式立体车库系统的控制与管理，达到全自动化的控制水平。上位机与PLC的通信是应用上位机中通信软件对串口状态及串口通信的信息格式和协议进行设置，以实现上位机串行口和PLC上的通讯单元之间的通讯连接。2.3 系统方案设计及选择2.3.1方案的设计方案1:九车位立体车库，该立体车库有九个车位，即3车位为一层，第一层只能做横向移动且是前后横移，第二层可以横移和升降移动，第三层只能升降移动。方案2:七车位立体车库，该立体车库有七个车位，即1和2层为每层两个车位，3层为三个车位。第一层只能做横移且为左右横移，第二层可以做横移和升降移动，第三层只能做升降移动。2.3.2 方案的选择方案1:可以存放更多的车，但占用更多土地。方案2:只需在车库内移动车位，不需占用其他土地，但车位数量减少。经过考虑，方案2更符合中国停车场紧缺的现状，虽然方案2车位要比方案1少两个，但节约的土地可以再建一个立体车库，所以选择方案2。第三章 立体车库的软件系统设计及实现 3.1 PLC概述现代社会要求制造业对市场需求作出迅速的反应，生产出小批量、多品种、多规格、低成本和高质量的产品，为了满足这一要求，生产设备和自动生产线的控制系统必须具有极高的可靠性和灵活性，可编程序控制器（Programmable Logic Controller，PLC）正是顺应这一要求出现的，它是以微处理器为基础的通用工业控制装置。1985年国际电工委员会（IEC）对PLC的定义如下：可编程控制器是一种进行数字运算的电子系统，是专为在工业环境下的应用而设计的工业控制器，它采用了可以编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字或模拟式的输入和输出，控制各种类型机械的生产过程。PLC的应用面广、功能强大、使用方便，已经广泛地应用在各种机械设备和生产过程的自动控制系统中。PLC仍处于不断的发展之中，其功能不断增强，更为开放，它不但是单机自动化中应用最广的控制设备，在大型工业网络控制系统中也占有不可动摇的地位。PLC应用之广、普及程度之高，是其他计算机控制设备无法比拟的5。可编程序控制器得以迅速发展和广泛应用的原因是由于它具有继电接触器控制装置和通用计算机以及其他控制系统所不具有的特点：1.编程方法简单易学。2.功能强，性能价格比高。3.硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强。4.运行稳定、可靠性高、抗干扰能力强。5.系统的设计、安装、调试工作量少。6.维修工作量小，维修方便。7.与网络技术相结合。8.体积小、质量轻、能耗低。PLC已经广泛地应用在很多的工业部门，随着其性能价格比的不断提高，PLC的应用范围不断扩大，主要有以下几个方面：1.逻辑控制功能。用PLC的与、或、非指令取代继电器触电串联、并联和其他逻辑连接，进行开关控制。2.定时/计数控制功能。用PLC提供的定时器、计数器指令实现对某种操作的定时或计数控制。3.顺序控制功能。用步进指令来实现在有多道加工工序的控制中，只有前一道工序完成后，才能进行下一道工序操作的控制。4.数据处理功能。PLC能进行数据传送、比较、移位、数制转换、算术运算与逻辑运算以及编码和译码等操作。5.A/D与D/A转换功能。通过A/D、D/A模块完成模拟量和数字量之间的转换。6.运动控制功能。通过高速计数模块和位置控制模块等进行单轴或多轴控制。7过程控制功能。通过PLC的PID控制模块实现对温度、压力、速度、流量等物理量进行闭环控制。8.扩展功能。通过连接输入输出扩展单元模块来增加输入输出点数，也可以通过附加各种智能单元及特殊功能单元来提高PLC的控制能力。9.远程控制功能。通过远程I/O单元将分散在远距离的各种输入输出设备与PLC主机相连接，进行远程控制。10.通信联网功能。通过PLC之间或与主控计算机的联网，实现较大规模的系统控制。11.监控功能。PLC能够监视系统运行的状态，对异常情况进行报警、显示、故障诊断以及自动终止运行3。3.1.1 PLC的基本结构PLC主要由中央处理单元、输入接口、输出接口、通信接口等部分组成，其中CPU是PLC的核心，I/O部件是连接现场设备与CPU之间的接口电路，通信接口用于与编程器和上位机连接（见图3）。对于整体式PLC，所有部件都装在同一机壳内；对于模块式PLC，各功能部件独立封装，称为模块或模板，各模块通过总线连接，安装在机架或导轨上。不同厂商生产的不同系列产品在每个机架上可插放的模块数是不同的，一般为310块。可扩展的机架数也不同，一般为28个机架。基本机架与扩展机架之间的距离不宜太长，一般不超过10M4。 图3 PLC硬件结构1中央处理单元CPUCPU模块主要由微处理器（CPU芯片）和存储器组成。CPU通过输入装置读入外设的状态，由用户程序去处理，并根据处理结果通过输出装置去控制外设。一般的中型可编程控制器多为双微处理器系统，一个是字处理器，它是主处理器，由它处理字节操作指令，控制系统总线，内部计数器，内部定时器，监视扫描时间，统一管理编程接口，同时协调位处理器及输入输出。另一个为位处理器，也称布尔处理器，它是从处理器，它的主要作用是处理位操作指令和在机器操作系统的管理下实现PLC编程语言向机器语言转换。CPU处理速度是指PLC执行1000条基本指令所花费的时间。2存储器存储器主要存放系统程序，用户程序及工作数据。PLC所用的存储器基本上由PROM，EPROM，EEPROM及RAM等组成。3I/O模块输入模块和输出模块简称为I/O模块，是联系外部现场设备和CPU模块的桥梁。PLC通过I/O接口可以检测被控对象或被控生产过程的各种参数，以这些现场数据作为PLC对被控对象进行控制的信息依据。同时PLC又通过I/O接口将处理结果送给被控设备或工业生产过程，以实现控制。4电源部件PLC的电源包括系统电源和后备电池。PLC一般使用AC220V电源，电源模块的作用就是将外部输入的交流电经过整流、滤波、稳压电路转换成PLC的CPU、存储器、I/O接口等内部电路所需要的直流电源。PLC大多使用开关型稳压电源，其稳压性能好，抗干扰能力强，内部的开关电源为各个模块提供和不同的电压等级的直流电源。5编程器编程器是人机对话工具，用来输入、修改和调试用户程序、监控PLC的运行情况、调整内部寄存器的参数等。编程器可分为建议编程器和图形编辑器两种：简易编程器只能输入助记符程序；而图形编程器可直接输入梯形图。6其他接口电路为了扩展PLC的功能，出I/O接口外，PLC还配置了其他一些接口，主要有:（1）I/O扩展接口（2）智能I/O接口（3）通信接口（4）A/D、D/A接口7PLC外部设备外部设备包括编程器、打印机、外存储器、EPROM写入器等10。3.2.2 PLC的工作原理PLC的CPU连续执行用户程序、完成控制功能是以扫描工作方式进行的。所谓扫描工作方式，即CPU从程序段的第一句顺序读取顺序执行，直至最后一句。CPU在扫描周期中，要完成以下任务：1输入处理阶段每次扫描周期开始时，先读数字输入点的当前值，然后把这些值写到输入映像寄存器中。CPU以8位（1个字节）为增量的方法来保留输入映像寄存器。在每次扫描开始时，CPU会将映像寄存器中未使用的输入位清零。2执行程序在扫描周期的执行程序阶段里，CPU执行程序是从第一条指令开始，直到最后一条指令结束。不论在主程序或中断程序执行过程中，直接I/O指令允许对输入点和输出点直接存取。如果在程序中使用了中断，与中断事件相关的中断程序就作为程序的一部分存储下来。中断程序并不作为正常扫描周期的一部分来执行，而是当中断事件发生时才执行。3处理通讯请求在扫描周期的信息处理阶段，CPU处理从通讯端口接收到的任何信息。4执行CPU的自诊断测试在扫描周期中，CPU检查其硬件，以及用户存储器（仅在RUN模式下），它也检查所有的I/O模块的状态。5输出处理阶段在每个扫描周期的结尾，CPU把存在输出映像寄存器中的数据输送给数字输出点。CPU以1个字节为增量来保留输出影响寄存器。当CPU操作模式从RUN切换到STOP，数字输出设置为输出表中定义的值，或保持当前状态，模拟输出保持最后写入的值。6扫描周期中断当中断事件发生时，CPU以异步扫描方式，根据中断优先级来处理中断。7输入输出映像寄存器输入输出映像寄存器是PLC的RAM工作区中将一特定区域的存储单元作为输入映像寄存器和输出映像寄存器的存储区。输入映像寄存器存储着对应位输入“继电器”的通/断状态，高电平1为通，低电平0为断。输入映像寄存器的内容只能被PLC的CPU读出，而不能被改写。输出映像寄存器单元存储着对应位输出“寄存器”的状态。在执行用户程序时，输出映像寄存器既可以被PLC的CPU读取，也可以被CPU改写。8立即I/O立即I/O指令允许对实际输入输出点直接存取。尽管通常用映像寄存器作为I/O的源操作数或目的操作数，但执行立即I/O指令对输入输出映像寄存器的影响是不同的。当使用立即I/O指令来存取输入点的值时，输入映像寄存器的值尚未更新，而使用立即I/O指令来存取输出点的同时，相应的输出映像寄存器被更新了11。PLC在执行程序是存在I/O滞后现象，造成I/O响应滞后的原因：1）扫描方式2）电路惯性-输入滤波时间常数和输出继电器触点的机械滞后3）与程序设计安排有关3.1.2 PLC的编程语言PLC的用户程序是设计人员根据控制系统的工艺控制要求，通过PLC编程语言的编制设计的。根据国际电工委员会制定的工业控制编程语言标准（IEC1131-3）。PLC的编程语言包括以下五种：梯形图语言（LD）、指令表语言（IL）、功能模块图语言（FBD）、顺序功能流程图语言（SFC）及结构化文本语言（ST）。1梯形图语言（LD）梯形图语言是PLC程序设计中最常用的编程语言。它是与继电器线路类似的一种编程语言。由于电气设计人员对继电器控制较为熟悉，因此，梯形图编程语言得到了广泛的欢迎和应用。梯形图编程语言的特点是：与电气操作原理图相对应，具有直观性和对应性；与原有继电器控制相一致，电气设计人员易于掌握。梯形图编程语言与原有的继电器控制的不同点是，梯形图中的能流不是实际意义的电流，内部的继电器也不是实际存在的继电器，应用时，需要与原有继电器控制的概念区别对待。图4是典型的交流异步电动机直接启动控制电路图，图5是采用PLC控制的程序梯形图。图4 交流异步电动机直接启动电路图图5 PLC梯形图2指令表语言（IL）指令表编程语言是与汇编语言类似的一种助记符编程语言，和汇编语言一样由操作码和操作数组成。在无计算机的情况下，适合采用PLC手持编程器对用户程序进行编制。同时，指令表编程语言与梯形图编程语言图一一对应，在PLC编程软件下可以相互转换。图6是指令表。LD I0.0O Q0.0AN I0.1AN I0.2= Q0.0LD Q0.0= Q0.1LDN Q0.0= Q0.2 图6 指令表指令表表编程语言的特点是：采用助记符来表示操作功能，具有容易记忆，便于掌握；在手持编程器的键盘上采用助记符表示，便于操作，可在无计算机的场合进行编程设计；梯形图有一一对应关系。其特点与梯形图语言基本一致。3功能模块图语言（FBD）功能模块图语言是与数字逻辑电路类似的一种PLC编程语言。采用功能模块图的形式来表示模块所具有的功能，不同的功能模块有不同的功能。图7是功能模块图编程语言的表达方式。图7 功能模块图功能模块图编程语言的特点：功能模块图程序设计语言的特点是：以功能模块为单位，分析理解控制方案简单容易；功能模块是用图形的形式表达功能，直观性强，对于具有数字逻辑电路基础的设计人员很容易掌握的编程；对规模大、控制逻辑关系复杂的控制系统，由于功能模块图能够清楚表达功能关系，使编程调试时间大大减少。4顺序功能流程图语言（SFC）顺序功能流程图语言是为了满足顺序逻辑控制而设计的编程语言。编程时将顺序流程动作的过程分成步和转换条件，根据转移条件对控制系统的功能流程顺序进行分配，一步一步的按照顺序动作。每一步代表一个控制功能任务，用方框表示。在方框内含有用于完成相应控制功能任务的梯形图逻辑。这种编程语言使程序结构清晰，易于阅读及维护，大大减轻编程的工作量，缩短编程和调试时间。用于系统的规模校大，程序关系较复杂的场合。图8是一个简单的功能流程编程语言的示意图。图8 顺序功能流程图顺序功能流程图编程语言的特点：以功能为主线，按照功能流程的顺序分配，条理清楚，便于对用户程序理解；避免梯形图或其他语言不能顺序动作的缺陷，同时也避免了用梯形图语言对顺序动作编程时，由于机械互锁造成用户程序结构复杂、难以理解的缺陷；用户程序扫描时间也大大缩短。5结构化文本语言（ST）结构化文本语言是用结构化的描述文本来描述程序的一种编程语言。它是类似于高级语言的一种编程语言。在大中型的PLC系统中，常采用结构化文本来描述控制系统中各个变量的关系。主要用于其他编程语言较难实现的用户程序编制。结构化文本编程语言采用计算机的描述方式来描述系统中各种变量之间的各种运算关系，完成所需的功能或操作。大多数PLC制造商采用的结构化文本编程语言与BASIC语言、PASCAL语言或C语言等高级语言相类似，但为了应用方便，在语句的表达方法及语句的种类等方面都进行了简化。结构化文本编程语言的特点：采用高级语言进行编程，可以完成较复杂的控制运算；需要有一定的计算机高级语言的知识和编程技巧，对工程设计人员要求较高。直观性和操作性较差。不同型号的PLC编程软件对以上五种编程语言的支持种类是不同的，早期的PLC仅仅支持梯形图编程语言和指令表编程语言。目前的PLC对梯形图（LD）、指令表（STL）、功能模块图（FBD）编程语言都以支持。比如，SIMATIC STEP7 MicroWIN V3.2。在PLC控制系统设计中，要求设计人员不但对PLC的硬件性能了解外，也要了解PLC对编程语言支持的种类1。3.2 西门子S7-200SIMATIC S7-200系列PLC适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列的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。因此S7-200系列具有极高的性能/价格比。S7-200系列出色表现在以下几个方面：（1） 极高的可靠性（2） 极丰富的指令集 （3） 易于掌握 （4） 便捷的操作 （5） 丰富的内置集成功能 （6） 实时特性 （7） 强劲的通讯能力 （8） 丰富的扩展模块14 S7-200系列PLC提供4个不同的基本型号的8种CPU可供使用，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。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、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。如：冲压机床，磨床，印刷机械，橡胶化工机械，中央空调，电梯控制，运动系统9。3.3 STEP7-Micro/WIN软件的使用及编程规则3.3.1 STEP7-Micro/WIN的使用STEP7-Micro/WIN编程软件为用户开发、编辑和控制自己的应用程序提供了良好的编程环境。为了能快捷高效地开发你的应用程序，STEP7-MicroWIN软件提供了三种程序编辑器。STEP7-Micro/WIN软件提供了在线帮助系统，以便获取所需要的信息。本实验装置使用的编程软件是STEP7-Micro/WIN4.0版本，在做实验前，首先将该软件根据软件安装的提示安装到计算机上，然后用编程线将计算机和实验装置连接到一起。1系统需求STEP7-MicroWIN既可以在PC机上运行，也可以在Siemens公司的编程器上运行。PC机或编程器的最小配置如下：Windows95、Windows98、Windows2000、Windows Me或者Windows NT4.0以上。2软件的使用（1）打开TEP 7-Micro/WIN 32，在设置中 选择PC/PPI协议，如图9 图9协议图（2）点击 更改通信端口和通信速率，如图10 图10 通信端口和通信速率图（3）在通讯菜单里双击刷新，TEP 7-Micro/WIN 32开始搜