PLCS立体车库毕业设计方案.doc

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毕业论文(设计)
BACHELOR DISSERTATION

论文题目： 基于PLC立体车库控制系统设计
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：

基于PLC立体车库控制系统设计
汉字摘要
伴随中国经济飞速发展，城市人口日益增多，尤其是伴随改革开放以来，中国进入了汽车拥有率快速上升时候。以往那种单层平面停车场也越来越不能满足市场需求。对多停车位、少占空间、使用操作简单、安全可靠“立体停车库”建设，是处理现在寸土寸金大城市内停车难有效措施。
本设计基于PLC控制，同时利用下位机和上位机通讯，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*N2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，采取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。
毕业设计结果表明：该系统能够实现空车车位号LED显示，而且LED显示实现了优先选择空车位功效，即1号车位优先于2号、2号优先于3号,以这类推。上位机上能够实现车位升降横移功效。
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 PLC
ABSTRACT
With the rapid development of China's 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 序言 6
1.1本课题研究关键意义 6
1.2 发展现实状况及前景展望 6
1.3本课题关键任务及结构组织 8
第二章 立体车库系统设计 10
2.1 立体车库系统功效设计 10
2.2 立体车库系统结构设计 10
2.3 系统方案设计及选择 11
2.3.1方案设计 11
2.3.2 方案选择 12
第三章 立体车库软件系统设计及实现 12
3.1 PLC概述 12
3.1.1 PLC基础结构 14
3.1.2 PLC编程语言 17
3.2 西门子S7-200 21
3.3 STEP7-Micro/WIN软件使用及编程规则 21
3.3.1 STEP7-Micro/WIN使用 21
3.3.2 STEP7-Micro/WIN编程规则 24
3.4 软件系统设计 24
3.4.1 输入输出分配表 24
3.4.2 I/O接线图 25
3.4.3 次序功效图 25
3.4.4 梯形图 26
第四章 立体车库硬件设计及实现 27
4.1 MCGS组态软件介绍 27
4.2 MCGS组态设计 29
4.2.1 用户窗口设计 29
4.2.2 设备窗口设计 30
4.2.3实时数据库 33
4.2.4 组态画面和下位机关联 34
4.3 硬件试验箱设计 36
第五章 立体车库系统调试和分析 37
5.1 调试结果及分析 37
5.2 出现问题及处理方法 38
第六章 结束语及展望 38
参考文件 39
致谢 40
附录（梯形图） 41

第一章 序言
1.1本课题研究关键意义
自动化立体车库系统是指在不需要人工干预情况下，运输设备能自动存放和取出车辆多层车库存放系统。它含有节省用地、减轻劳动强度、消除差错、提升管理和操作人员素质等很多优点。
此次课题所设计是立体车库。伴随社会、经济、交通发展和大家生活水平不停提升，车辆无处停放问题日趋突出。立体停车设备发展在国外，尤其在日本已经有近30~40年历史，不管在理论还是在技术上均已取得了成功。中国也于90年代初开始研究开发机械立体停车设备，距今已经有十多年历程。
采取立体车库进行存放车辆和传统自然地下车库相比，在很多方面全部显示出优越性。首先，立体车库含有突出节地优势。以往地下车库因为要留出足够行车通道，平均一辆车就要占据40平方米面积，而假如采取多层立体车库，可使地面使用率提升80％—90％，假如采取地上多层（21层）立体式车库话，50平方米土地面积上便可存放40辆车，仓库能够大幅度地向高空发展，充足利用仓库地面和空间，所以，节省了库存占地面积，提升了空间利用率。这能够大大地节省有限土地资源，并节省土地开发成本。
立体车库存放车辆和传统地下车库相比可愈加有效地确保人身和车辆安全，若人在车库内，由电子控制整个设备便不会运转。应该说，立体仓库从管理上能够做到根本人车分流。
在立体车库中采取机械存车，还能够免去采暖通风设施，所以，运行中耗电量比工人管理地下车库低得多。立体车库通常不做成套系统，而是以单台集装而成。这么能够充足发挥其用地少、可化整为零优势，在住宅区每个组团中或每栋楼下全部能够随机设置机械停车楼。这对眼下车库短缺小区处理停车难问题提供了方便条件。所以，对这个课题研究是含有重大意义[5]。
1.2 发展现实状况及前景展望
车库是大中城市热门话题，国家经贸委将“城市立体车库”列为“近期行业技术发展关键”，伴随家用汽车不停增加，公共场所及小区内存车矛盾、车挤绿地问题将会越来越突出，在大家对生活质量和环境意识不停增强之时“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楼盘及商业里大显身手。伴随社会发展，大家对城市交通情况越来越重视。面对各大中城市日益增加汽车，越来越堵交通，相关部门作了大量调查和研究，最终认识到在加大对动态交通改造投入和管理同时，也要加强对静态交通管理，要给“无家可归”汽车一个栖身之地。到中国城市汽车保有量将达成万辆。数量如此众多汽车停放，将对城市交通和环境起着重大影响。而停车难问题出现，也给我们机械停车设备行业带来了巨大商机和宽广市场。在这商机和竞争并存时候，中国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，但对产品需求，将会向两个极端发展：一个极端就是价格极端，市场大量需要低价格机械停车设备，它只要能够达成增加停车位目标，能够确保最基础使用性能，以价格优势占领市场，这一部分市场份额估计将达成70%-80%；另一个极端就是技术和性能极端，要求停车设备含有优越使用性能、方便操作方法、快捷存取速度。经过中国外机械停车设备使用经验总结，能够发觉大家在利用机械停车设备存取车时，首先追求是存取车速度、等候时间和方便程度。另外，未来机械停车设备市场，将愈加重视完善售后服务系统，远程监控系统、远程故障导处理系统将是用户追求目标。伴随中国经济连续快速发展，城市计划完善，机械停车设备行业将成为
一个充满生机朝阳行业，机械停车设备技术也将得到长足发展。
机械式停车设备行业在中国是近十几年来发展起来新兴行业。伴随中国人民生活不停提升和汽车工业高速发展，机械式停车设备以其独有优越性，最近几年得到了广泛应用。中国进行安装机械式停车库达成687个，比652个增加了35个，增加了5.37%。在中国整体外贸出口增速大幅下滑情况下，立体停车设备出口额增加仍达成了68.1%增速。从中国机械式车库实际安装情况看，因为PSH（升降横移）类含有类型多、规模可大可小、场地适应性强、价格廉价等特点，决定了PSH类应用最为广泛，数量占绝大多数，以后相当一段时间内仍将是PSH天下。而三类循环类车库数量极少，所占市场份额很有限，PCX和PSX两类在只销售了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、价格廉价，使用较多，PPY（对于多层）、PXD、PCS全部属于自动化程度较高、全/半封闭式大型立体车库，技术含量较高，价格也相对较高，多适适用于停放车辆多且集中地域（如机场、车站、繁荣商业区、城市中心区、公共文体活动场所等），以后，在建设面向社会大众大型公共停车场时，将有可能越来越多地采取这些类型车库。  从市场需求、价格可行性和政策导一直看，市场消费全部已经走出了原来“叫好不叫座”状态。现在关键城市，如北京、上海、广州等已经走出了立体停车设备使用率低下状态，有些使用率已经达成80%-90%。根据现在汽车保有量和现在中国汽车生产能力，中国需要新增停车位超出7000万个，假如根据建立立体停车设备在平均在100个车位，那么也需要35万个。伴随国家政策不停出台，也会加速停车设备建设。就现在迫切需要建设就有数亿市场。现在停车设备市场相对比较成熟，市场培养期已经过去，国外停车设备企业已经悄悄进入。从1999年开始，在投资和消费双重拉动下，中国汽车产业摆脱了长达6年连续低迷时期，进入一个快速发展期。同时，中国城市汽车保有量也大幅增加，再加上中国房地产开发不停升温，城市停车难问题日益突出，在此情况下，中国机械式停车设备行业行到了一个高速发展机遇，行业年销售机械车位数由1000多个，快速增加到50000多个, 到已经有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3~4家猛增到100多家。伴随城市机动车保有量不停加大，停车难问题会也在不停加大。城市停车位缺口在六成以上，为城市交通带来了很多问题。现在部分城市已经就推广立体停车设备议案，方便处理现在闹市区停车难，小区停车问题带来安全隐患。
总体来说，要从根本上处理城市停车问题，立体停车设备普遍推广是肯定趋势。停车位空缺还很大，而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还要少。从近两年立体停车设备停车位增加速度一直保持在50%以上就能看出来，立体停车设备普遍应用大势是不可改变，这一市场有着宽广前景。现在机械式停车设备中，自动化应用程度已经很高，部分大停车设备生产企业，在主动推广自动化产品应用，在大型项目中有较为广泛应用，但部分小型企业生产机械式停车设备自动化程度还有待提升。以前景来看，未来几年机械式停车设备销量将突破2千套[2]。
1.3本课题关键任务及结构组织
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*N2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，控制方法要求有三种方法：一是现场手动控制，关键用于设备调试、维修或异常情况处理；二是PLC单独控制，操作PLC控制面板上按钮由PLC实现自动逻辑控制；三是上、下位机组成完整监控系统控制方法。三个控制方法能够任意选择。
本文分为六章：
第一章经过对立体车库系统中国外研究现实状况，简明说明了本课题背景和意义。叙述了论文组织结构。
第二章，经过对立体车库系统功效分析，提出了本系统总体设计方案和选择。
第三章，讲述了立体车库软件设计，内容包含PLC介绍、西门子S7-200及STEP7介绍等。
第四章，讲述了硬件部分设计，内容包含MCGS组态软件介绍及使用等。
第五章，讲述了本设计系统调试和分析，并提出了处理问题思绪和措施。
第六章，对本设计结果进行总结，并提出了不足和改善。

第二章 立体车库系统设计
2.1 立体车库系统功效设计
本设计是3层3列立体型车库，且设计为升降横移立体车库，即为第1层能够水平横移，能够给上层车位让位，第2层能够水平横移和垂直升降，第3层能够垂直升降。其车库图形图1[7]。

图1 立体车库模型图
本设计要求实现功效以下：
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，即进车和出车车位升降横移过程。
2.2 立体车库系统结构设计
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。其组成框图图5所表示：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” 组成，以PC机为关键，配置有打印机、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卡磁卡机全部是可选部分，为深入开发内容，可依据车库规模和实际情况合理选择。比如多个3层*3列单元组合车库，我们能够用一个PLC控制一个车库单元，多个PLC共同组成多点结构局域网。假如车库规模足够大，还能够考虑配置操作面板、触摸屏和IC卡磁卡机等来实现智能化自动控制。其组成以下图2所表示：

图2 控制系统总体组成原理框图
车库控制方法分为三种——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实施，同时车库运行状态实时反应在上位机上。三种方法能够任意选择。现场手动控制方法关键用于设备维修、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法用于正常进出车处理，其中PLC单独控制方法优先级高于上位机监控控制。在计算机脱机情况下，PLC控制面板能够完成全部存取车操作。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需能够互锁。采取上位机技术，上位PC机向PLC发出控制指令，再由PLC控制车库实施机构运作，从而完成上位机对整个升降横移式立体车库系统控制和管理，达成全自动化控制水平。上位机和PLC通信是应用上位机中通信软件对串口状态及串口通信信息格式和协议进行设置，以实现上位机串行口和PLC上通讯单元之间通讯连接。
2.3 系统方案设计及选择
2.3.1方案设计
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，第二层能够横移和升降移动，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，第二层能够做横移和升降移动，第三层只能做升降移动。
2.3.2 方案选择
方案1:能够存放更多车，但占用更多土地。
方案2:只需在车库内移动车位，不需占用其它土地，但车位数量降低。
经过考虑，方案2更符合中国停车场紧缺现实状况，即使方案2车位要比方案1少两个，但节省土地能够再建一个立体车库，所以选择方案2。

第三章 立体车库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快速反应，生产出小批量、多品种、多规格、低成本和高质量产品，为了满足这一要求，生产设备和自动生产线控制系统必需含有极高可靠性和灵活性，可编程序控制器（Programmable Logic Controller，PLC）正是顺应这一要求出现，它是以微处理器为基础通用工业控制装置。
1985年国际电工委员会（IEC）对PLC定义以下：可编程控制器是一个进行数字运算电子系统，是专为在工业环境下应用而设计工业控制器，它采取了能够编程序存放器，用来在其内部存放实施逻辑运算、次序控制、定时、计数和算术运算等操作指令，并经过数字或模拟式输入和输出，控制多种类型机械生产过程。
PLC应用面广、功效强大、使用方便，已经广泛地应用在多种机械设备和生产过程自动控制系统中。PLC仍处于不停发展之中，其功效不停增强，更为开放，它不不过单机自动化中应用最广控制设备，在大型工业网络控制系统中也占有不可动摇地位。PLC应用之广、普及程度之高，是其它计算机控制设备无法比拟[5]。
可编程序控制器得以快速发展和广泛应用原因是因为它含有继电接触器控制装置和通用计算机和其它控制系统所不含有特点：
1.编程方法简单易学。
2.功效强，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.系统设计、安装、调试工作量少。
6.维修工作量小，维修方便。
7.和网络技术相结合。
8.体积小、质量轻、能耗低。
PLC已经广泛地应用在很多工业部门，伴随其性能价格比不停提升，PLC应用范围不停扩大，关键有以下多个方面：
1.逻辑控制功效。用PLC和、或、非指令替换继电器触电串联、并联和其它逻辑连接，进行开关控制。
2.定时/计数控制功效。用PLC提供定时器、计数器指令实现对某种操作定时或计数控制。
3.次序控制功效。用步进指令来实现在有多道加工工序控制中，只有前一道工序完成后，才能进行下一道工序操作控制。
4.数据处理功效。PLC能进行数据传送、比较、移位、数制转换、算术运算和逻辑运算和编码和译码等操作。
5.A/D和D/A转换功效。经过A/D、D/A模块完成模拟量和数字量之间转换。
6.运动控制功效。经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．过程控制功效。经过PLCPID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.扩展功效。经过连接输入输出扩展单元模块来增加输入输出点数，也能够经过附加多种智能单元及特殊功效单元来提升PLC控制能力。
9.远程控制功效。经过远程I/O单元将分散在远距离多种输入输出设备和PLC主机相连接，进行远程控制。
10.通信联网功效。经过PLC之间或和主控计算机联网，实现较大规模系统控制。
11.监控功效。PLC能够监视系统运行状态，对异常情况进行报警、显示、故障诊疗和自动终止运行[3]。
3.1.1 PLC基础结构
PLC关键由中央处理单元、输入接口、输出接口、通信接口等部分组成，其中CPU是PLC关键，I/O部件是连接现场设备和CPU之间接口电路，通信接口用于和编程器和上位机连接（见图3）。对于整体式PLC，全部部件全部装在同一机壳内；对于模块式PLC，各功效部件独立封装，称为模块或模板，各模块经过总线连接，安装在机架或导轨上。不一样厂商生产不一样系列产品在每个机架上可插放模块数是不一样，通常为3－10块。可扩展机架数也不一样，通常为2－8个机架。基础机架和扩展机架之间距离不宜太长，通常不超出10M[4]。
图3 PLC硬件结构
1．中央处理单元CPU
CPU模块关键由微处理器（CPU芯片）和存放器组成。CPU经过输入装置读入外设状态，由用户程序去处理，并依据处理结果经过输出装置去控制外设。通常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，它关键作用是处理位操作指令和在机器操作系统管理下实现PLC编程语言向机器语言转换。CPU处理速度是指PLC实施1000条基础指令所花费时间。
2．存放器
存放器关键存放系统程序，用户程序及工作数据。PLC所用存放器基础上由PROM，EPROM，EEPROM及RAM等组成。
3．I/O模块
输入模块和输出模块简称为I/O模块，是联络外部现场设备和CPU模块桥梁。PLC经过I/O接口能够检测被控对象或被控生产过程多种参数，以这些现场数据作为PLC对被控对象进行控制信息依据。同时PLC又经过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电源包含系统电源和后备电池。PLC通常使用AC220V电源，电源模块作用就是将外部输入交流电经过整流、滤波、稳压电路转换成PLCCPU、存放器、I/O接口等内部电路所需要直流电源。PLC大多使用开关型稳压电源，其稳压性能好，抗干扰能力强，内部开关电源为各个模块提供和不一样电压等级直流电源。
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运行情况、调整内部寄存器参数等。编程器可分为提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．其它接口电路
为了扩展PLC功效，出I/O接口外，PLC还配置了其它部分接口，关键有:
（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
7．PLC外部设备
外部设备包含编程器、打印机、外存放器、EPROM写入器等[10]。
3.2.2 PLC工作原理
PLCCPU连续实施用户程序、完成控制功效是以扫描工作方法进行。所谓扫描工作方法，即CPU从程序段第一句次序读取次序实施，直至最终一句。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，先读数字输入点目前值，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输入位清零。
2．实施程序
在扫描周期实施程序阶段里，CPU实施程序是从第一条指令开始，直到最终一条指令结束。不管在主程序或中止程序实施过程中，直接I/O指令许可对输入点和输出点直接存取。
假如在程序中使用了中止，和中止事件相关中止程序就作为程序一部分存放下来。中止程序并不作为正常扫描周期一部分来实施，而是当中止事件发生时才实施。
3．处理通讯请求
在扫描周期信息处理阶段，CPU处理从通讯端口接收到任何信息。
4．实施CPU自诊疗测试
在扫描周期中，CPU检验其硬件，和用户存放器（仅在RUN模式下），它也检验全部I/O模块状态。
5．输出处理阶段
在每个扫描周期结尾，CPU把存在输出映像寄存器中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值，或保持目前状态，模拟输出保持最终写入值。
6．扫描周期中止
当中止事件发生时，CPU以异步扫描方法，依据中止优先级来处理中止。
7．输入输出映像寄存器
输入输出映像寄存器是PLCRAM工作区中将一特定区域存放单元作为输入映像寄存器和输出映像寄存器存放区。
输入映像寄存器存放着对应位输入“继电器”通/断状态，高电平1为通，低电平0为断。输入映像寄存器内容只能被PLCCPU读出，而不能被改写。
输出映像寄存器单元存放着对应位输出“寄存器”状态。在实施用户程序时，输出映像寄存器既能够被PLCCPU读取，也能够被CPU改写。
8．立即I/O
立即I/O指令许可对实际输入输出点直接存取。尽管通常见映像寄存器作为I/O源操作数或目标操作数，但实施立即I/O指令对输入输出映像寄存器影响是不一样。当使用立即I/O指令来存取输入点值时，输入映像寄存器值还未更新，而使用立即I/O指令来存取输出点同时，对应输出映像寄存器被更新了[11]。
PLC在实施程序是存在I/O滞后现象，造成I/O响应滞后原因：
1）扫描方法
2）电路惯性--输入滤波时间常数和输出继电器触点机械滞后
3）和程序设计安排相关
3.1.2 PLC编程语言
PLC用户程序是设计人员依据控制系统工艺控制要求，经过PLC编程语言编制设计。依据国际电工委员会制订工业控制编程语言标准（IEC1131-3）。PLC编程语言包含以下五种：梯形图语言（LD）、指令表语言（IL）、功效模块图语言（FBD）、次序功效步骤图语言（SFC）及结构化文本语言（ST）。
1．梯形图语言（LD）
梯形图语言是PLC程序设计中最常见编程语言。它是和继电器线路类似一个编程语言。因为电气设计人员对继电器控制较为熟悉，所以，梯形图编程语言得到了广泛欢迎和应用。
梯形图编程语言特点是：和电气操作原理图相对应，含有直观性和对应性；和原有继电器控制相一致，电气设计人员易于掌握。
梯形图编程语言和原有继电器控制不一样点是，梯形图中能流不是实际意义电流，内部继电器也不是实际存在继电器，应用时，需要和原有继电器控制概念区分对待。
图4是经典交流异步电动机直接开启控制电路图，图5是采取PLC控制程序梯形图。

图4 交流异步电动机直接开启电路图

图5 PLC梯形图
2．指令表语言（IL）
指令表编程语言是和汇编语言类似一个助记符编程语言，和汇编语言一样由操作码和操作数组成。在无计算机情况下，适合采取PLC手持编程器对用户程序进行编制。同时，指令表编程语言和梯形图编程语言图一一对应，在PLC编程软件下能够相互转换。图6是指令表。

LD I0.0
O Q0.0
AN　　 I0.1
AN I0.2
= Q0.0
LD Q0.0
= Q0.1
LDN Q0.0
= Q0.2
图6 指令表
指令表表编程语言特点是：采取助记符来表示操作功效，含有轻易记忆，便于掌握；在手持编程器键盘上采取助记符表示，便于操作，可在无计算机场所进行编程设计；梯形图有一一对应关系。其特点和梯形图语言基础一致。
3．功效模块图语言（FBD）
功效模块图语言是和数字逻辑电路类似一个PLC编程语言。采取功效模块图形式来表示模块所含有功效，不一样功效模块有不一样功效。图7是功效模块图编程语言表示方法。

图7 功效模块图
功效模块图编程语言特点：功效模块图程序设计语言特点是：以功效模块为单位，分析了解控制方案简单轻易；功效模块是用图形形式表示功效，直观性强，对于含有数字逻辑电路基础设计人员很轻易掌握编程；对规模大、控制逻辑关系复杂控制系统，因为功效模块图能够清楚表示功效关系，使编程调试时间大大降低。
4．次序功效步骤图语言（SFC）
次序功效步骤图语言是为了满足次序逻辑控制而设计编程语言。编程时将次序步骤动作过程分成步和转换条件，依据转移条件对控制系统功效步骤次序进行分配，一步一步根据次序动作。每一步代表一个控制功效任务，用方框表示。在方框内含有用于完成对应控制功效任务梯形图逻辑。这种编程语言使程序结构清楚，易于阅读及维护，大大减轻编程工作量，缩短编程和调试时间。用于系统规模校大，程序关系较复杂场所。图8是一个简单功效步骤编程语言示意图。

图8 次序功效步骤图
次序功效步骤图编程语言特点：以功效为根本，根据功效步骤次序分配，条理清楚，便于对用户程序了解；避免梯形图或其它语言不能次序动作缺点，同时也避免了用梯形图语言对次序动作编程时，因为机械互锁造成用户程序结构复杂、难以了解缺点；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描述文原来描述程序一个编程语言。它是类似于高级语言一个编程语言。在大中型PLC系统中，常采取结构化文原来描述控制系统中各个变量关系。关键用于其它编程语言较难实现用户程序编制。
结构化文本编程语言采取计算机描述方法来描述系统中多种变量之间多种运算关系，完成所需功效或操作。大多数PLC制造商采取结构化文本编程语言和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，在语句表示方法及语句种类等方面全部进行了简化。
结构化文本编程语言特点：采取高级语言进行编程，能够完成较复杂控制运算；需要有一定计算机高级语言知识和编程技巧，对工程设计人员要求较高。直观性和操作性较差。
不一样型号PLC编程软件对以上五种编程语言支持种类是不一样，早期PLC仅仅支持梯形图编程语言和指令表编程语言。现在PLC对梯形图（LD）、指令表（STL）、功效模块图（FBD）编程语言全部以支持。比如，SIMATIC STEP7 MicroWIN V3.2。
在PLC控制系统设计中，要求设计人员不仅对PLC硬件性能了解外，也要了解PLC对编程语言支持种类[1]。
3.2 西门子S7-200
SIMATIC S7-200系列PLC适适用于各行各业，多种场所中检测、监测及控制自动化。S7-200系列强大功效使其不管在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功效。所以S7-200系列含有极高性能/价格比。S7-200系列出色表现在以下多个方面：
（1） 极高可靠性
（2） 极丰富指令集
（3） 易于掌握
（4） 便捷操作
（5） 丰富内置集成功效
（6） 实时特征
（7） 强劲通讯能力
（8） 丰富扩展模块[14]
S7-200系列PLC提供4个不一样基础型号8种CPU可供使用，在集散自动化系统中充足发挥其强大功效。使用范围可覆盖从替换继电器简单控制到更复杂自动化控制。应用领域极为广泛，覆盖全部和自动检测，自动化控制相关工业及民用领域，包含多种机床、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软件使用及编程规则
3.3.1 STEP7-Micro/WIN使用
STEP7-Micro/WIN编程软件为用户开发、编辑和控制自己应用程序提供了良好编程环境。为了能快捷高效地开发你应用程序，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，方便获取所需要信息。
本试验装置使用编程软件是STEP7-Micro/WIN4.0版本，在做试验前，首先将该软件依据软件安装提醒安装到计算机上，然后用编程线将计算机和试验装置连接到一起。
1．系统需求
STEP7-MicroWIN既能够在PC机上运行，也能够在Siemens企业编程器上运行。PC机或编程器最小配置以下：Windows95、Windows98、Windows、Windows Me或Windows NT4.0以上。
2．软件使用
（1）打开TEP 7-Micro/WIN 32，在设置中 选择PC/PPI协议，图9

图9协议图
（2）点击 更改通信端口和通信速率，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开始搜索PPI网络中S7-200CPU，图11

图11 网络连接图
搜索完成后会出现网络中全部PLC列表，选择要操作PLC即可对所选PLC进行操作了。
（4）点击 将程序下载到PLC中，点击 能够对程序运行状态进行监控，点击 能够将PLC置于运行状态[13]。