第7章 顺序控制系统设计
计算机组成原理习题答案第七章
１．控制器有哪几种控制方式？各有何特点？解：控制器的控制方式可以分为３种：同步控制方式、异步控制方式和联合控制方式。
同步控制方式的各项操作都由统一的时序信号控制，在每个机器周期中产生统一数目的节拍电位和工作脉冲。
这种控制方式设计简单，容易实现；但是对于许多简单指令来说会有较多的空闲时间，造成较大数量的时间浪费，从而影响了指令的执行速度。
异步控制方式的各项操作不采用统一的时序信号控制，而根据指令或部件的具体情况决定，需要多少时间，就占用多少时间。
异步控制方式没有时间上的浪费，因而提高了机器的效率，但是控制比较复杂。
联合控制方式是同步控制和异步控制相结合的方式。
２．什么是三级时序系统？解：三级时序系统是指机器周期、节拍和工作脉冲。
计算机中每个指令周期划分为若干个机器周期，每个机器周期划分为若干个节拍，每个节拍中设置一个或几个工作脉冲。
３．控制器有哪些基本功能？它可分为哪几类？分类的依据是什么？解：控制器的基本功能有：（１）从主存中取出一条指令，并指出下一条指令在主存中的位置。
（２）对指令进行译码或测试，产生相应的操作控制信号，以便启动规定的动作。
（３）指挥并控制CPU 、主存和输入输出设备之间的数据流动。
控制器可分为组合逻辑型、存储逻辑型、组合逻辑与存储逻辑结合型３类，分类的依据在于控制器的核心———微操作信号发生器（控制单元CU）的实现方法不同。
４．中央处理器有哪些功能？它由哪些基本部件所组成？解：从程序运行的角度来看，CPU 的基本功能就是对指令流和数据流在时间与空间上实施正确的控制。
对于冯? 诺依曼结构的计算机而言，数据流是根据指令流的操作而形成的，也就是说数据流是由指令流来驱动的。
５．中央处理器中有哪几个主要寄存器？试说明它们的结构和功能。
解：CPU 中的寄存器是用来暂时保存运算和控制过程中的中间结果、最终结果及控制、状态信息的，它可分为通用寄存器和专用寄存器两大类。
通用寄存器可用来存放原始数据和运算结果，有的还可以作为变址寄存器、计数器、地址指针等。
顺控(SCS)很详细的讲义
第一章概述第一节顺序控制系统概述在生产过程控制中，有两种类型的控制，一种称为模拟量控制，另一种称为开关量控制。
在模拟量控制系统中，被控制量、设定值、控制器的输入及输出均为模拟量。
这种系统将被控制量反馈值与设定值进行比较，然后根据比较的结果，改变控制量，最终使被控制变量维持在设定值，例如水位调节系统、汽温调节系统。
在模拟量控制系统中，由于控制器、被控制对象以及反馈通道构成了一个闭合回路，所以这种系统又称为闭环控制系统(Closed Control System简称CCS)。
在开关量控制系统中，检查、运算和控制信息全部是“存在”或“不存在”两种信息。
系统输入的往往是设备状态信号，如设备的运行或停止、阀门的开或关，系统输出的是启停命令，或开关命令。
例如引风机的启动、停止控制系统。
在这类控制系统中，为了使设备A启动，往往要检测多个其他设备如B、C、D等的状态，判断它们的状态是否满足A 设备启动的要求，若不满足，要由相应的命令控制B、C、D等设备的开关或启停，直到所有条件满足后，再发出命令使A启动。
所以这种控制系统的特点是一个按照预先规定的顺序进行检查、判断(逻辑运算)、控制、再检查、判断、控制的过程。
所以开关控制又称为顺序控制系统(Sequence Control System简称SCS)。
火电厂SCS系统的任务是实现对单元机组的辅机、如各种电动机、阀门挡板的启动或停止、开或关控制。
随着机组容量的增大和参数的提高，辅机数量和辅机系统的复杂程度大大增加，一台300MW的机组约有辅机、电动门、气动门近400台套。
对如此众多且相互间具有复杂联系的辅机设备，靠运行人员进行手工操作是难以胜任的，必须采用安全可靠的自动控制装置，实现对辅机的顺序控制。
随着自动控制技术及计算机技术的发展，特别是可编程控制器(PLC)和微机分散控制系统(DCS)的发展，为实现完善的辅机顺序控制创造了条件。
火电机组辅机实现顺序控制，标志着机组的自动控制达到了一个新的水平。
《数字系统设计》PPT课件
慎重地加以选择。总的原则是，所选择的方案既要能满足系统的
要求，又要结构简单，实现方便，具有较高的性能价格比。
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第7章 数字系统设计
2. 逻辑划分，导出系统框图
系统总体方案确定以后，可以根据数据子系统和控制子系统 各自的功能特点，将系统从逻辑上划分为数据子系统和控制子系 统两部分，导出包含有必要的数据信息、 控制信息和状态信息的 结构框图。逻辑划分的原则是， 怎样更有利于实现系统的工作原 理，就怎样进行逻辑划分。 为了不使这一步的工作太过复杂，结 构框图中的各个逻辑模块可以比较笼统、比较抽象，不必受具体 芯片型号的约束。
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第7章 数字系统设计 7.1.2 数字系统设计的一般过程
系统调研 ，确定总体 方案
逻辑划分 ，导出系统 框图
功能分解 ，构造数据 子系统
算法设计 ，实现控制 子系统
图 7 - 2 数字系统设计过程
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第7章 数字系统设计 1. 系统调研， 确定总体方案
接受一个数字系统的设计任务后，首先应对设计课题进行充
第7章 数字系统设计
第7章 数字系统设计
7.1 数字系统设计概述 7.2 控制子系统的设计工具 7.3 控制子系统的实现方法 7.4 数字系统设计举例
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第7章 数字系统设计
7.1 数字系统设计概述
1. 什么是数字系统
在数字电子技术领域内，由各种逻辑器件构成的能够实现某
种单一特定功能的电路称为功能部件级电路，例如前面各章介绍
分的调研， 深入了解待设计系统的功能、使用环境与使用要求，
选取合适的工作原理与实现方法，确定系统设计的总体方案。 这
是整个设计工作中最为困难也最体现设计者创意的一个环节。因
plc第七章传送带(电子书)
第7章传送带控制系统本章以制作传送带控制系统为目的，首先从简单的单传送带、多传送带控制入手，逐步学会传送带控制的多种设计方法，最终完成四节传送带控制系统设计，使学生对传送带可编程控制系统有一个直观、感性的认识，锻炼读者应用PLC解决问题的能力。
教学导航教知识重点（1）基本触点指令，置位、复位、RS触发器。
（2）掌握顺序控制程序设计方法。
（3）掌握程序控制类指令、子程序设计。
（4）熟练掌握PLC程序设计、调试流程。
知识难点（1）S7-200的I/O地址分配规律。
（2）程序控制类指令设计方法。
推荐教学方法本章的知识链接部分用讲授法和引导文法；初步训练部分使用案例教学法；强化训练、拓展训练部分使用项目教学法。
学推荐学习方法动手完成小车传送带控制系统的实现，实施过程中逐步理解S7-200的编程指令真正含义。
必须掌握的理论知识（1）基本触点指令，置位、复位、RS触发器。
（2）程序控制类指令使用方法。
必须掌握的技能（1）S7-200指令编写和外部接线连接。
（2）电动机传送带控制设计方法。
（3）传送带触摸屏控制设计方法。
7.1 知识链接7.1.1 程序控制类指令程序控制类指令用于程序运行状态的控制，主要包括系统控制、跳转、循环、子程序调用、顺序控制等指令，系统控制类指令主要包括暂停、结束、看门狗等指令。
1、条件结束(END/MEND) 指令所谓有条件结束（END）指令，就是执行条件成立时结束主程序，返回主程序起点，终止用户程序的执行返回主程序的第一条指令指行(循环扫描工作方式)。
梯形图结束指令不连在左侧母线时，为条件结束指令(END)。
条件结束指令用在无条件结束（MEND）指令之前，用户必须以无条件结束指令结束主程序。
条件结束指令执行时(指令直接连在左侧母线，无使能输入)，梯形图结束指令直接连在左侧电源母线时，为无条件结束指令(MEND)。
注意：结束指令只能在主程序中使用，不能在子程序和中断服务程序中使用。
STEP7-Micro/WIN编程软件在主程序的结尾自动生成无条件结束(MEND)指令，用户不得输入无条件结束指令，否则编译出错。
电气控制与PLC应用技术项目化教程第7章
项目七 典型控制系统的PLC设计与调试
项目七 典型控制系统的PLC设计与调试
这样就得到了输入和输出之间的逻辑关系式，可以很容 易地得到红、绿灯闪烁的梯形图程序，如图7-2所示，其中 SM
图7-2 灯闪烁梯形图
项目七 典型控制系统的PLC设计与调试
四、拓展知识：PLC控制系统设计的基本步骤 (1) 对控制任务作深入的调查研究。 (2) 确定系统总体设计方案。 (3) 确定系统的硬件构成。 (4) 确定PLC的I/O分配。 (5) 设计应用程序。 (6) 程序调试。 (7) 制作控制柜。 (8) 现场调试。 (9) 编制技术文件。
项目七 典型控制系统的PLC设计与调试
2．喷泉控制系统设计。 控制要求：有10个喷泉头“一”字排开。系统启动后， 喷泉头要求每间隔1 s从左到右依次喷出水来，全部喷出10 s 后停止，然后系统又从左到右依次喷水，如此循环。10个喷 泉头由10个继电器控制，继电器得电，相应的喷泉头喷水。 请给出PLC的I/O分配表，并编写梯形图程序。
项目七 典型控制系统的PLC设计与调试
项目七 典型控制系统的PLC设计与调试 由状态表可得F1、F2的逻辑函数：
项目七 典型控制系统的PLC设计与调试 这样就可以很容易地得到绿灯常亮的梯形图程序，如图
7-1所示。
图7-1 绿灯常亮梯形图
项目七 典型控制系统的PLC设计与调试
由控制要求可知，能引起绿灯闪烁的情况有六种，能引 起红灯闪烁的情况有四种。综合二者，得到状态表，如表72所示。
项目七 典型控制系统的PLC设计与调试
图7-6 PLC-S2挂件端子连接
项目七 典型控制系统的PLC设计与调试
三、任务实施
(一) 所需元件和工具
西门子PLC编程举例自动保存_2
7.2.3 工件分拣系统设计
Network 3 // 第二块挡板, =1,
挡住黄色挡板
LD
I0.2
EU
O
Q0.2
AN
T40
PLC系统硬件配置后, 可进行应用程序设 计。PLC应用程序的设计是软、硬件知识的 综合应用, 有时硬件设计与应用程序设计可 同时进行。
一、程序设计的步骤
1. 系统框图设计 2. 分配I/O编号 3. 设计应用程序 4. 程序调试 5. 编写程序说明书
二、应用程序的设计方法
应用程序设计过程中，应正确选择能 反映生产过程的变化参数作为控制参量进行 控（例如: 取水泵站的控制选用水位作 控 制参量）；应正确处理各执行电器、各编程 元件之间的互相制约、互相配合的关系，即 联锁关系（例，水不能溢出水池）。 PLC应 用程序的设计方法有多种，常用的设计方法 有经验设计法、顺序功能图法等。
顺序功能图(Sequential Function Chart)是描述控制系统的 控制过程、功能和特性的一种图形, 也是设计PLC的顺序控制程序的 有
力工具。
7.2 基础编程举例
1. 单按钮控制电动机起停 ◆用一个按钮控制一台电动机的起停以节省输入。
7.2.1 单按钮控制电动机起停
7.2.2 水塔水位的控制
Network 8
SCRE
Network 9
LSCR S0.1
Network 10 // 停第四台KM4, 定时30S,
Q0.3, 1
TON
简述可编程序控制器的定义
第一章习题1. 简述可编程序控制器的定义。
2. 可编程控制器的基本组成有哪些？3. 输入接口电路有哪几种形式？输出接口电路有哪几种形式？各有何特点？4. PLC的工作原理是什么？工作过程分哪几个阶段？5. PLC的工作方式有几种？如何改变PLC的工作方式？6. 可编程序控制器有哪些主要特点?7. 与一般的计算机控制系统相比可编程序控制器有哪些优点?8. 与继电器控制系统相比可编程序控制器有哪些优点?9. 可编程序控制器可以用在哪些领域?第二章习题1. S7-200系列PLC有哪些编址方式？2. S7-200系列CPU224 PLC有哪些寻址方式？3. S7-200系列PLC的结构是什么？4. CPU224 PLC有哪几种工作方式？5. CPU224 PLC有哪些元件，它们的作用是什么？6. 常见的扩展模块有几类？扩展模块的具体作用是什么？7. PLC需要几个外电源？说明各自的作用？第三章习题1. 如何建立项目？2. 如何在LAD中输入程序注解？3. 如何下载程序？4. 如何在程序编辑器中显示程序状态？5. 如何建立状态图表？6. 如何执行有限次数扫描？7. 如何打开交叉引用表？交叉引用表的作用是什么？第四章习题1. 填空1）通电延时定时器（TON）的输入（IN）时开始定时，当前值大于等于设定值时其定时器位变为，其常开触点，常闭触点。
2）通电延时定时器（TON）的输入（IN）电路时被复位，复位后其常开触点，常闭触点，当前值等于。
3）若加计数器的计数输入电路（CU），复位输入电路（R），计数器的当前值加1。
当前值大于等于设定值（PV）时，其常开触点，常闭触点。
复位输入电路时计数器被复位，复位后其常开触点，常闭触点，当前值为。
4）输出指令（=）不能用于映像寄存器。
5）SM 在首次扫描时为1，SM0.0一直为。
6）外部的输入电路接通时，对应的输入映像寄存器为状态，梯形图中对应的常开接点，常闭接点。
7）若梯形图中输出Q的线圈“断电”，对应的输出映像寄存器为状态，在输出刷新后，继电器输出模块中对应的硬件继电器的线圈，其常开触点。
第7章 数字系统设计实例
第7章 数字系统设计实例
7.2 音 乐 发 生 器
本设计利用可编程逻辑器件配以一个小扬声器设 计了一个音乐发生器，其结构如图7-4所示。本例产生 的音乐选自“梁祝”片段。
第7章 数字系统设计实例
4 MHz
预置计数器
二分频
扬声器
初始计数值 4 Hz
音名译
数码管
乐谱产生器
图7-4 音乐产生器原理框图
第7章 数字系统设计实例
从这种实现方法的特点可以看出，由于分频器的 分频值在不断改变，因此分频后得到的信号抖动较大。 当分频系数为N-0.5(N为整数)时，可控制扣除脉冲 的时间，使输出为一个稳定的脉冲频率，而不是一次N 分频，一次N-1分频。
第7章 数字系统设计实例
7.1.2 电路组成 设需要设计一个分频系数为N-0.5的分频器，其电
第7章 数字系统设计实例
BEGIN
clk<=inclk XOR divide2; --inclk与divide2异或后作为模N计数器的时钟 outclk1<=inclk; PROCESS(clk)
BEGIN
IF(clk'event AND clk='1') THEN IF(count="0000") THEN
路可由一个模N计数器、一个二分频器和一个异或门组
成，如图7-1所示。 在实现时，模N计数器可设计成带预置的计数器， 这样就可以实现任意分频系数为N-0.5的分频器。
第7章 数字系统设计实例
f0
异或门
模 N计 数 器
f0/(N－ 0.5)
二分频器
f0/(2N－ 1)
图7-1 通用半整数分频器
第7章 数字系统设计实例
什么是plc顺序控制？plc顺序控制设计方法
什么是plc顺序控制？plc顺序控制设计方法
挨次掌握通常是对一些开关量的掌握如按钮、限位开关等输入内容以及指示灯、中间继电器等输出内容，这里主要针对是规律掌握，它是我们plc的基本掌握内容。
可以说是在传统继电器系统进展起来的，因此这里我们试验平台需要的东西有：
1、输入相关器件
常见的是按钮开关一类的，而且形式是多种多样的有旋转按钮、复位按钮、急停开关，脚踏开关。
除此之外就是限位开关一类的有行程开关、接近开关，行程开关是靠机械位置进行闭合多为两线制，接近开关是靠感应位置进行闭合，有两线制和三线制(NPN型和PNP型)的常闭或者常开类型，它们一般用在设备上的极限位置。
2、输出相关器件
输出的内容比较多，PLC般不能与掌握外围设备直接进行连接，需要通过中间继电器、接触器的形式进行掌握，常见的掌握对象有三相异步电机、各种电磁阀包括水阀、气阀的。
PLC的输出类型一般分为晶体管和继电器类型，晶体管可以驱动直流负载开关频率很高常常掌握脉冲输出，继电器可以驱动任何形式的负载，只不过开关频率有一点的限制，可直接驱动一些沟通负载如接触器。
3、小结
这部分的学习内容是比较基础的也是我们常见的低压元器件，我们以掌握三相异步电机的启保停、正反转、通电断电延时为例建试验
平台，主要有按钮、中间继电器、接触器、小功率的三相异步电机，最好能够搭建一个机械的移动平台(电机连接丝杆)，可以增加行程开关或者接近开关进行限制。
2023年大学_电气控制与PLC应用技术(黄永红著)课后答案
2023年电气控制与PLC应用技术(黄永红著)课后答案电气控制与PLC应用技术(黄永红著)内容简介前言第1章常用低压电器1.1低压电器的定义、分类1.2电磁式电器的组成与工作原理1.2.1电磁机构1.2.2触点系统1.2.3灭弧系统1.3接触器1.3.1接触器的组成及工作原理1.3.2接触器的分类1.3.3接触器的主要技术参数1.3.4接触器的选择与使用1.3.5接触器的图形符号与文字符号1.4继电器1.4.1继电器的分类和特性1.4.3时间继电器1.4.4热继电器1.4.5速度继电器1.4.6固态继电器1.5主令电器1.5.1控制按钮1.5.2行程开关1.5.3接近开关1.5.4万能转换开关1.6信号电器1.7开关电器1.7.1刀开关1.7.2低压断路器1.8熔断器1.8.1熔断器的结构和工作原理 1.8.2熔断器的类型1.8.3熔断器的主要技术参数 1.8.4熔断器的选择与使用1.9.1电磁铁1.9.2电磁阀1.9.3电磁制动器习题与思考题第2章基本电气控制电路2.1电气控制电路的绘制原则及标准2.1.1电气图中的图形符号及文字符号2.1.2电气原理图的绘制原则2.1.3电气安装接线图2.1.4电气元件布置图2.2交流电动机的基本控制电路2.2.1三相笼型异步电动机直接起动控制电路 2.2.2三相笼型异步电动机减压起动控制电路 2.2.3三相绕线转子异步电动机起动控制电路 2.2.4三相笼型异步电动机制动控制电路2.2.5三相笼型异步电动机调速控制电路2.2.6组成电气控制电路的基本规律2.2.7电气控制电路中的保护环节2.3典型生产机械电气控制电路的分析2.3.1电气控制电路分析的基础2.3.2电气原理图阅读分析的方法与步骤 2.3.3c650型卧式车床电气控制电路的分析 2.4电气控制电路的一般设计法2.4.1一般设计法的主要原则2.4.2一般设计法中应注意的问题2.4.3一般设计法控制电路举例习题与思考题第3章可编程序控制器概述3.1plc的产生及定义3.1.1plc的产生3.1.2plc的定义3.2plc的发展与应用3.2.1plc的发展历程3.2.2plc的发展趋势3.2.3plc的应用领域3.3plc的特点3.4plc的分类3.4.1按结构形式分类3.4.2按功能分类3.4.3按i/o点数分类3.5plc的硬件结构和各部分的作用3.6plc的工作原理3.6.1plc控制系统的组成3.6.2plc循环扫描的工作过程3.6.3plc用户程序的工作过程3.6.4plc工作过程举例说明3.6.5输入、输出延迟响应3.6.6plc对输入、输出的处理规则习题与思考题第4章 s7-200 plc的系统配置与接口模块 4.1s7-200 plc控制系统的基本构成4.2s7-200 plc的输入/输出接口模块4.2.1数字量模块4.2.2模拟量模块4.2.3s7-200 plc的智能模块4.3s7-200 plc的系统配置4.3.1主机加扩展模块的最大i/o配置4.3.2i/o点数的扩展与编址4.3.3内部电源的负载能力4.3.4plc外部接线与电源要求习题与思考题第5章 s7-200 plc的基本指令及程序设计 5.1s7-200 plc的编程语言5.2s7-200 plc的数据类型与存储区域5.2.1位、字节、字、双字和常数5.2.2数据类型及范围5.2.3数据的存储区5.3s7-200 plc的编程元件5.3.1编程元件5.3.2编程元件及操作数的寻址范围5.4寻址方式5.5程序结构和编程规约5.5.1程序结构5.5.2编程的一般规约5.6s7-200 plc的基本指令5.6.1位逻辑指令5.6.2立即i/o指令5.6.3逻辑堆栈指令5.6.4取反指令和空操作指令5.6.5正/负跳变触点指令5.6.6定时器指令5.6.7计数器指令5.6.8比较指令5.6.9移位寄存器指令5.6.10顺序控制继电器指令5.7典型控制环节的plc程序设计5.7.1单向运转电动机起动、停止控制程序5.7.2单按钮起动、停止控制程序5.7.3具有点动调整功能的电动机起动、停止控制程序 5.7.4电动机的正、反转控制程序5.7.5大功率电动机的星-三角减压起动控制程序5.7.6闪烁控制程序5.7.7瞬时接通/延时断开程序5.7.8定时器、计数器的扩展5.7.9高精度时钟程序5.7.10多台电动机顺序起动、停止控制程序 5.7.11故障报警程序5.8梯形图编写规则习题与思考题第6章 s7-200 plc的功能指令及使用6.1s7-200 plc的基本功能指令6.1.1数据传送指令6.1.2数学运算指令6.1.3数据处理指令6.2程序控制指令6.2.1有条件结束指令6.2.2暂停指令6.2.3监视定时器复位指令6.2.4跳转与标号指令6.2.5循环指令6.2.6诊断led指令6.3局部变量表与子程序6.3.1局部变量表6.3.2子程序6.4中断程序与中断指令6.4.1中断程序6.4.2中断指令6.5pid算法与pid回路指令6.5.1pid算法6.5.2pid回路指令6.6高速处理类指令6.6.1高速计数器指令6.6.2高速脉冲输出指令习题与思考题第7章 plc控制系统设计与应用实例 7.1plc控制系统设计的内容和步骤 7.1.1plc控制系统设计的内容7.1.2plc控制系统设计的步骤7.2plc控制系统的硬件配置7.2.1plc机型的选择7.2.2开关量i/o模块的'选择7.2.3模拟量i/o模块的选择7.2.4智能模块的选择7.3plc控制系统梯形图程序的设计7.3.1经验设计法7.3.2顺序控制设计法与顺序功能图7.4顺序控制梯形图的设计方法7.4.1置位、复位指令编程7.4.2顺序控制继电器指令编程7.4.3具有多种工作方式的顺序控制梯形图设计方法7.5plc在工业控制系统中的典型应用实例7.5.1节日彩灯的plc控制7.5.2恒温控制7.5.3基于增量式旋转编码器和plc高速计数器的转速测量习题与思考题第8章 plc的通信及网络8.1siemens工业自动化控制网络8.1.1siemens plc网络的层次结构8.1.2网络通信设备8.1.3通信协议8.2s7-200串行通信网络及应用8.2.1s7系列plc产品组建的几种典型网络8.2.2在编程软件中设置通信参数8.3通信指令及应用8.3.1网络读、写指令及应用8.3.2自由口通信指令及应用习题与思考题第9章 step7-micro/win编程软件功能与使用 9.1软件安装及硬件连接9.1.1软件安装9.1.2硬件连接9.1.3通信参数的设置和修改9.2编程软件的主要功能9.2.1基本功能9.2.2主界面各部分功能9.2.3系统组态9.3编程软件的使用9.3.1项目生成9.3.2程序的编辑和传送9.3.3程序的预览与打印输出9.4程序的监控和调试9.4.1用状态表监控程序9.4.2在run方式下编辑程序9.4.3梯形图程序的状态监视9.4.4选择扫描次数9.4.5s7-200的出错处理附录附录a常用电器的图形符号及文字符号附录b特殊继电器(sm)含义附录c错误代码附录ds7-200可编程序控制器指令集附录e实验指导书附录f课程设计指导书附录g课程设计任务书附录h台达pws1711触摸屏画面编辑简介参考文献电气控制与PLC应用技术(黄永红著)目录《电气控制与plc应用技术》从实际工程应用和教学需要出发，介绍了常用低压电器和电气控制电路的基本知识;介绍了plc的基本组成和工作原理;以西门子s7-200 plc为教学机型，详细介绍了plc的系统配置、指令系统、程序设计方法与编程软件应用等内容;书中安排了大量工程应用实例，包括开关量控制、模拟量信号检测与控制、网络与通信等具体应用程序。
第7章-系统设计
第七章系统设计通过本章学习，应当掌握以下内容1、系统设计的任务、目标和内容2、构造化设计的根本思想3、如何从数据流程图导出构造图4、一体化设计方法的根本原理与方法5、代码设计的原那么与方法6、输出设计的内容7、输入设计的原那么和内容8、输入数据的校验方法9、人机对话设计的原那么识记：一、系统设计的任务、目标和内容二、评价信息系统的标准三、构造化设计的根本理论四、模块、构造图的概念与使用五、模块的联系与耦合六、变换分析和事务分析方法的原理与运用七、代码的作用、类型、设计的原那么及代码检验八、输出设计的内容九、输入设计的原那么和内容十、输入数据的校验方法十一、人机对话设计的原那么领会：一、系统分析阶段要答复的中心问题是什么？二、为什么说从系统研制的角度讲，系统的可变更性是最重要的标准?三、构造图与数据流程图有什么区别与联系四、模块划分的原那么是什么？五、怎样度量耦合的高与低六、什么是模块的控制范围?什么是判断的作用范围?七、如何编写系统设计说明书应用：根据给定的数据流程图，能够画出信息系统构造图方案课时：8课时第一节系统设计的任务要求系统分析阶段要答复的中心问题是系统"做什么"，即明确系统功能，这个阶段的成果是系统的逻辑模型。
系统设计要答复的中心问题是系统"怎么做"，即如何实现系统说明书规定的系统功能。
在这一阶段，要根据实际的技术条件、经济条件和社会条件，确定系统的实施方案，即系统的物理模型。
一、评价信息系统的标准根据一个逻辑模型，可以提出多个物理模型。
我们怎样评价、选择物理模型呢?为此，我们有必要先简要讨论评价信息系统的标准。
面向管理的信息系统，其优劣程度取决于它为管理工作提供信息效劳的质量。
我们可以从六个方面来衡量。
1、信息系统的功能2、系统的效率3、系统的可靠性4、系统的工作质量5、系统的可变更性6、系统的经济性二、系统设计的目标系统设计必须从保证系统的变更性人手，设计出一个易于理解、容易维护的系统。
PLC编程方法(状态法)
联与f转换条件对应的触点，三条支路并联后
作为M0.7线圈的起动条件。
【例7-4】根据图7-13所示的功能流程图，设计出梯形图程序。
SM0.1
M0.0
I0.0
M0.1
Q0.0
I0.1
M0.3
Q0.2
I0.4
I0.2
M0.2
Q0.1
I0.3
1）使用起保停电路模式的编程。 对应的状态逻辑关系为：
M 0.0 (SM 0.1 M 0.3• I 0.4 M 0.0) • M 0.1• M 0.2 M 0.1 (M 0.0 • I 0.0 M 0.1) • M 0.3 M 0.2 (M 0.0 • I 0.2 M 0.2) • M 0.3 M 0.3 (M 0.1• I 0.1 M 0.2 • I 0.3 M 0.3) • M 0.0 Q0.0 M 0.1 Q0.1 M 0.2 Q0.2 M 0.3
7.2.3 PLC程序设计常用的方法
1. 经验设计法 经验设计法即在一些典型的控制电路程序的基础上，根据被 控制对象的具体要求，进行选择组合，并多次反复调试和修 改梯形图，有时需增加一些辅助触点和中间编程环节，才能 达到控制要求。 这种方法没有规律可遵循，设计所用的时间和设计质量与设 计者的经验有很大的关系，所以称为经验设计法。 经验设计法用于较简单的梯形图设计。应用经验设计法必须 熟记一些典型的控制电路，如起保停电路、脉冲发生电路等， 这些电路在前面的章节中已经介绍过。
•若图7-12中的工步6、7、8、9分别用M0.4、
图 7-12 选择分支结束
M0.5、M0.6、M0.7表示，则M0.7（工步9）的
起动条件为：M0.4·d+ M0.5·e+ M0.6·f，
S7-1200 PLC应用基础课件第7章 PLC控制系统设计与调试
7.1.1 PLC控制系统设计的原则与内容
2. 设计内容
1）拟订控制系统设计的技术条件 技术条件一般以设计任务书的形式来确定，它是整 个设计的依据。 2）选择电气传动形式和电动机、电磁阀等执行机构。 3）选定PLC的型号。 4）原理设计 设计工艺设备布置图、电气原理图、编制材料清单等。 5）编写软件规格说明书，用相应的编程语言进行程序设计。 6）人机界面的设计。 7）工艺设计 设计元件布置图、安装接线图、控制台（柜）等。 8）编制整理技术文件 整理完整的技术文件，编写使用、维护说明书。
7.2.4 分配输入/输出点
1. 输入点的简化
（1）合并输入 如果某些信号的逻辑关系总是以“串联”或“并联”的方式整体 出现，这样可以在信号接入输入点前，按“串联”或“并联”的逻辑关系接好线 ，再接到输入点。 （2）分时分组输入 （3）采用拨码开关 （4）减少多余信号的输入 如果通过PLC程序就可判定输入信号的状态，则可以减 少一些多余信号的输入。 （5）某些输入设备可不进PLC 有些输入信号功能简单、涉及面很窄，将它们放在 外部电路中同样可以满足要求，就没有必要作为PLC的输入。
7.2.5 输出点的保护
在带感性负载时，要抑制关闭电源时电压的升高，可以采用下面的方法来设计合 适的抑制电路。设计的有效性取决于实际的应用，所以必须根据实际调整参数， 以保证所有的器件参数与实际应用相符合。 1. 晶体管输出的保护 对于大电感或频繁开关的感性负载可以使用外部二极管或齐纳二极管来保护内部 电路。如图7-1和图7-2所示。
PLC第三版课后答案
第一章作业参考答案2、何谓电磁机构的吸力特性与反力特性？吸力特性与反力特性之间应满足怎样的配合关系？答：电磁机构使衔铁吸合的力与气隙长度的关系曲线称作吸力特性；电磁机构使衔铁释放（复位）的力与气隙长度的关系曲线称作反力特性。
电磁机构欲使衔铁吸合，在整个吸合过程中，吸力都必须大于反力。
反映在特性图上就是要保持吸力特性在反力特性的上方且彼此靠近。
3、单相交流电磁铁的短路环断裂或脱落后，在工作中会出现什么现象？为什么？答：在工作中会出现衔铁产生强烈的振动并发出噪声，甚至使铁芯松散得到现象。
原因是：电磁机构在工作中，衔铁始终受到反力Fr的作用。
由于交流磁通过零时吸力也为零，吸合后的衔铁在反力Fr 作用下被拉开。
磁通过零后吸力增大，当吸力大于反力时衔铁又被吸合。
这样，在交流电每周期内衔铁吸力要两次过零，如此周而复始，使衔铁产生强烈的振动并发出噪声，甚至使铁芯松散。
5、接触器的作用是什么？根据结构特征如何区分交、直流接触器？答：接触器的作用是控制电动机的启停、正反转、制动和调速等。
交流接触器的铁芯用硅钢片叠铆而成，而且它的激磁线圈设有骨架，使铁芯与线圈隔离并将线圈制成短而厚的矮胖型，这样有利于铁芯和线圈的散热。
直流接触器的铁芯通常使用整块钢材或工程纯铁制成，而且它的激磁线圈制成高而薄的瘦高型，且不设线圈骨架，使线圈与铁芯直接接触，易于散热。
8、热继电器在电路中的作用是什么？带断相保护和不带断相保护的三相式热继电器各用在什么场合？答：热继电器利用电流的热效应原理以及发热元件热膨胀原理设计，可以实现三相电动机的过载保护。
三角形接法的电动机必须用带断相保护的三相式热继电器；Y形接法的电动机可用不带断相保护的三相式热继电器。
9、说明热继电器和熔断器保护功能的不同之处。
答：热继电器在电路中起过载保护的作用，它利用的是双金属片的热膨胀原理，并且它的动作有一定的延迟性；熔断器在电路中起短路保护的作用，它利用的是熔丝的热熔断原理，它的动作具有瞬时性。
西门子S7-200PLC教程PPT
✓自动和半自动调整步2
✓工位1：
✓工位2：
✓工位3
（2）执行元件函数式
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第7章 应用设计
8. 画梯形图
将所有函数式写出后，很容易就可以用编程软件 做出梯形图。梯形图完成后便可以将可编程序控 制器与计算机连接，把程序及组态数据下装到 PLC进行调试，程序无误后即可结合施工设计将 系统用于实际。
第7章 应用设计
5
0
(a)
(b)
图7.1 步和初始步
第7章 应用设计
（2）有向线段和转移 有向线段和转移及转移条件如图7.2所示。
图 7 2 转 移
.
第7章 应用设计
（3）动作说明 一个步表示控制过程中的稳定状态，它可以对应一个或 多个动作。可以在步右边加一个矩形框，在框中用简明 的文字说明该步对应的动作，如下图7.3所示。 图中（a）表示一个步对应一个动作；图（b）和（c）表 示一个步对应多个动作，两种方法任选一种。
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第7章 应用设计
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第7章 应用设计
2. 使用规则
（1）步与步不能直接相连，必须用转移分开； （2）转移与转移不能直接相连，必须用步分开； （3）步与转移、转移与步之间的连线采用有向 线段，画功能图的顺序一般是从上向下或从左到 右，正常顺序时可以省略箭头，否则必须加箭头。 （4）一个功能图至少应有一个初始步。
第7章 应用设计
第7章 应用设计
工位2 钻孔
装工件
工位1
退回
卸
料
卸工件
器
退回
工位3
图7.12 工作台示意图
PLC控制系统设计
2.2 功能表图综合结构
2.3 功能表图对应的梯形图
功能表图对应的梯形图
步20000为起始步, 它的前面有2条分支
功能表图对应的梯形图
步20001的后面有3 条并行序列的分支
功能表图对应的梯形图
步20006是单序列的 步，步20005.步 20007为其前级步和 后续步
· 功能表的组成: · 步+转向条件+有向连线+动作 · （功能表图又叫状态转移图、
状态图或流程图） · 功能表图的结构 · 功能表图的结构对应的梯形图
功能表图的结构
2.1 功能表图的结构
1）单序列结构 单序列由一系列相继激 活 的步组成。每一步的 后面 仅有一个转换条件, 每一个 转换条件后面仅 有一步。
1. 启保停电路
1. 启保停电路 --电机的启动、保持、停止 控制
说明: 这种电路具有自锁或自保持作用。按一下 停止按钮，00002常闭触点断开，使01000线 圈断电, 接触器KM也断电, 电机停转。 2. 双向控制电路
2. 双向控制电路 --电机的正反转控 制
互锁
互锁
启、保、停
说明：双向控制电路要求2个接触器 KM1.KM2不能同时得电，否则会 造成电机电源的短路。
PLC如何编程？
SFT指令的功能示意图
SFT指令的功能示意图
当复位端R为OFF时, 在移位脉冲端 SP由OFF→ON的上升沿时, E到St通 道中的所有位依次左移一位。 当复位端R为ON时, 从St到E通道中 的所有位将置为OFF, 此时移位脉 冲端和数据输入端无效。
自动线梯形图
自动线梯形图
2）彩灯控制
4）完成一小时的定时
· 若想实现长时间定时或大范围计数, 可以用两个或两个以上的定时器或计数器级 联起来用。
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程序清单见课程设计指导书或配套仿真软件
5
7.4 仿真与实验结果
图7-5 顺序控制系统Proteus仿真电路与结果
6
7.4 仿真与实验结果
图7-6 顺序控制系统多孔板实验结果
7
C2 P12 Q3
30pF
S9012
Vcc
P13
Q4
S9012
1 K1 3 2 54
R4 1K
LED1
D1
1 K2 3
2 54
D2
R5 1K LED2
1 K3 3 2
5
4
R6 1K
LED3
D3
1 K4 3
2
5
4
R7 1K
LED4
D4 GND
图7-2 顺序控制系统电路原理图
4
7.3 程序设计
开始 程序初始化 P1.0=0、P1.1=0 等待1s定时 P1.1=0、P1.2=0
P1.7 RESET RXD(P3.0) TXD(P3.1)
P0.6 33
P0.7 32 EA/Vpp 31
ALE/PROG 30 29
13 14 15
16 17 AL2 18 XTAL1 19
INT0 (P3.2) INT1 (P3.3)
T0(P3.4)
T1(P3.5) WR(P3.6) RD(P3.7) XTAL2 XTAL1
a
a 等待1s定时 P1.2=0、P1.3=0 等待1s定时 P1.3=0、P1.0=0 等待1s定时
中断服务程序入口
重置50ms定时的计数初值
停止键按下？ N
中断次数加1
Y 定时器停止运行 继电器停止运行
中断到20次了吗？ N
Y 设置1s到标志
中断返回
图7-3 主程序流程图
图7-4 定时器中断程序
第7章 顺序控制系统设计
7.1 项目任务 7.2 硬件设计 7.3 程序设计 7.4 仿真与实验结果
1
顺序控制是一种按时间或逻辑顺序进行控制的开环 控制方式，它可按照预先规定的顺序进行检查、判 断与控制。
2
7.1 项目任务
以继电器负载来模拟工业现场的负载，利用STC89C52单片 机控制4个5V继电器，模拟工业过程中的顺序控制，控制4个继 电器按一定的时间顺序开通与关断，同时发光二极管也随之点 亮或熄灭。
3
7.2 硬件设计
U1
Vcc
P10 1 P1.0
VCC 40
P11 2 P1.1
P0.0 39
P12 3 P1.2
STC89C52 P0.1 38
S2 P13 4 P1.3
P0.2 37
P14 5 P1.4
P0.3 36
6 P1.5
P0.4 35
7 P1.6
P0.5 34
8 RST 9
10 11 12
PSEN 28
P2.7
P2.6
27 26
P2.5
25
P2.4 24
P2.3
P2.2 23
P2.1 22
20 GND
P2.0 21
S1 R2 1k
Vcc
C3 10μF
RST
R1
10k
R3 Vcc
Vcc
P10
Q1
S9012
Vcc
P11
Q2
S9012
XTAL1
XTAL2
11.0592MHz
Vcc
C1 X1 30pF