畢業(yè)設(shè)計(jì) 劉漢竹1

1、襄陽汽車職業(yè)技術(shù)學(xué)院高等職業(yè)教育 2015屆畢業(yè)設(shè)計(jì)題目:FX2N系列PLC控制十字交通燈信號(hào)設(shè)計(jì)學(xué) 號(hào)： 143571302010074 姓 名： 劉 漢 竹 學(xué)歷層次： 大 專 系 （部）： 汽車工程系 專 業(yè)： 汽車制造與裝配技術(shù) 班 級(jí)： 汽配 1206 指導(dǎo)老師： 陶 慧 完成日期： 2015年5月13日 獨(dú) 創(chuàng) 性 聲 明本人聲明，所呈交的論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得襄陽汽車職業(yè)技術(shù)學(xué)院或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)歷、學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志

2、對本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。摘要PLC(可編程邏輯控制器)是現(xiàn)代社會(huì)中不可缺少的重要技術(shù)，它涉及方面廣，其優(yōu)點(diǎn)操作簡單可靠性高，價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，不斷應(yīng)用與鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個(gè)方面，在現(xiàn)代的交通信號(hào)燈中也是不可缺少的一部分，它的應(yīng)用告別了過去的復(fù)雜線路，自動(dòng)化的控制降低了人力物力以及財(cái)力，也提高了交通工具的通行效率。關(guān)鍵詞：PLC 優(yōu)點(diǎn) 應(yīng)用 交通燈目錄摘要3第一章 PLC的特點(diǎn)及應(yīng)用51.1概述51.2PLC的特點(diǎn)51.3PLC應(yīng)用6第二章 PLC的結(jié)構(gòu)及原理72.1PLC的分類72.2PLC的結(jié)構(gòu)

3、92.3PLC的工作原理102.4PLC編程語言122.5PLC的基本指令132.6PLC交通燈畢業(yè)設(shè)計(jì)編程器件16第三章 梯形圖的設(shè)計(jì)與編程方法163.1控制要求163.2控制時(shí)序173.3PLC交通燈畢業(yè)設(shè)計(jì)硬件及外圍元器件173.4I/O分配表18第四章 程序設(shè)計(jì)184.1PLC交通燈設(shè)計(jì)梯形圖184.2PLC交通燈設(shè)計(jì)指令圖.224.3軟件設(shè)計(jì)22第五章 PLC交通燈畢業(yè)論文設(shè)計(jì)總結(jié)23致謝24參考文獻(xiàn)25第一章PLC的結(jié)構(gòu)及原理1.1概述可編程序控制器（Programmable Controller）簡稱PC，是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)而發(fā)展起來的一

4、種新型、通用的自動(dòng)控制裝置，它是“專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)”的計(jì)算機(jī)。這種工業(yè)計(jì)算機(jī)采用“面向用戶的指令”，因此編程方便。它能完成邏輯運(yùn)算、程序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)操作、它還具有“數(shù)字量或模擬量的輸入/輸出控制”的能力。早期產(chǎn)品名稱為“Programmable Logic Controller”(可編程邏輯控制器)，簡稱PLC，主要替代傳統(tǒng)的繼電接觸控制系統(tǒng)，為了與個(gè)人電腦（Personal Computer）PC這一簡寫名稱術(shù)語相區(qū)別，故仍用PLC來表示可編程控制器。但這一簡稱并不意味著它只有邏輯功能。1.2PLC的特點(diǎn)1.可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)這是選擇控制裝置的首要條件。可編程控制器生

5、產(chǎn)廠家在硬件方面采用了屏蔽、濾波、隔離等抗干擾措施，在軟件方面上采取了故障檢測、信息保護(hù)和恢復(fù)、警戒時(shí)鐘（死循環(huán)報(bào)警）、程序檢驗(yàn)等一系列抗干擾措施。2.使用靈活，通用性強(qiáng)產(chǎn)品均成系列化生產(chǎn)，多數(shù)采用模塊式的硬件結(jié)構(gòu)，用戶可靈活選用。軟接線邏輯使得PLC能簡單輕松地實(shí)現(xiàn)各種不同的控制任務(wù)，且系統(tǒng)設(shè)計(jì)周期短。3.編程方便，易于掌握采用與繼電器電路極為相似的梯形圖語言，直觀易懂；近年來又發(fā)展了面向?qū)ο蟮捻樞蚩刂屏鞒虉D語言（SFC,Sequential Function Chart）,也稱功能圖，使編輯更為簡單方便。4.接口簡單，維護(hù)方便可編程控制器可直接與現(xiàn)場強(qiáng)電設(shè)備相連接，接口電路模塊化，有完善的

6、自診斷和監(jiān)視功能。可編程控制器對于其內(nèi)部工作狀態(tài)、通信狀態(tài)、異常狀態(tài)和I/O點(diǎn)的狀態(tài)均有顯示，可以方便地查出故障原因，迅速做出處理。5.功能完善，性價(jià)比高除基本的邏輯控制、定時(shí)計(jì)數(shù)、算術(shù)運(yùn)算外，配合特殊功能模塊可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)位控制，PID運(yùn)算，過程控制，數(shù)字控制等功能，還可與上位機(jī)通信、遠(yuǎn)程控制等1.3PLC的應(yīng)用目前PLC在國內(nèi)外已經(jīng)廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂各個(gè)行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。1.開關(guān)量的邏輯控制開關(guān)量的邏輯控制是PLC最基本，最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，即可用于單臺(tái)設(shè)備的控制

7、，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線，如注塑機(jī)、印刷機(jī)、郵件分揀機(jī)、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。 2.模數(shù)（A/D）、數(shù)模（DA）的轉(zhuǎn)換控制 在工業(yè)生產(chǎn)過程中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實(shí)現(xiàn)模擬量（Anglog）和數(shù)字量（Digital）之間的AD轉(zhuǎn)換及DA轉(zhuǎn)換，PLC廠家都生產(chǎn)配套的AD和DA轉(zhuǎn)換模塊。 3.過程控制過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID（比例-積分-微分）調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法，大中型P

8、LC都有PID模塊，目前許多小型PLC也具有此功能模塊。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應(yīng)用。4.數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代的PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理，這些數(shù)據(jù)可以與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的參考值比較，完成一定的控制操作。數(shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性控制系統(tǒng)。5.運(yùn)動(dòng)控制PLC可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制。早期直接用于開關(guān)量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，目前一般使用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊。目前大多數(shù)廠家的PLC都有運(yùn)動(dòng)控制功能，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯

9、等場合。6.通信和聯(lián)網(wǎng)PLC之間及PLC與其他智能設(shè)備間都要求有很強(qiáng)的通信能力。工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展速度很快，如今很多PLC都具有通信接口，通信非常方便。第二章 PLC的結(jié)構(gòu)及原理2.1 PLC的分類PLC產(chǎn)品種類繁多，其規(guī)格和性能也各不相同。對PLC可以根據(jù)結(jié)構(gòu)、功能的差異等進(jìn)行分類。1.按I/O點(diǎn)數(shù)分類（1）微型PLC：I/O點(diǎn)數(shù)小于64點(diǎn)的PLC為超小型或微型PLC。（2）小型PLC：I/O點(diǎn)數(shù)為256點(diǎn)一下，用戶程序存儲(chǔ)容量小于8K的為小型PLC。它可以連接開關(guān)量和模擬量I/O模塊以及其他各種特殊功能模塊，能執(zhí)行包括邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理和傳送、通信聯(lián)網(wǎng)等功能。如西門子

10、公司的S7-200，三菱公司的F1、F2和FX系列都屬于小型機(jī).(3)中型PLC：I/O點(diǎn)數(shù)在512-2048點(diǎn)之間的為中型PLC。它除了具有小型機(jī)所能實(shí)現(xiàn)的功能外，還具有更強(qiáng)大的通信聯(lián)網(wǎng)功能、更豐富的指令系統(tǒng)、更大的內(nèi)存容量和更快的掃描功能。如西門子公司的S7-300、三菱公司的AIS系列都屬于中型機(jī)。 (4)大型PLC：I/O點(diǎn)數(shù)為2048點(diǎn)以上的為大型PLC。它具有極強(qiáng)的軟件和硬件功能、自診斷功能、通信聯(lián)網(wǎng)功能，它可以構(gòu)成三級(jí)通信網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)工廠生產(chǎn)管理自動(dòng)化。另外大型PLC還可以采用三個(gè)CUP構(gòu)成表決式系統(tǒng)，使機(jī)器具有更高的可靠性。如西門子公司的S7-400、三菱公司的A3M、A3N系列都

11、屬于大型機(jī)。2.按結(jié)構(gòu)分類（1）整體式PLC。將CPU、I/O單元、電源、通信系統(tǒng)等部件集成到一個(gè)機(jī)殼內(nèi)的稱為整體式PLC。整體式PLC由不同I/O點(diǎn)數(shù)的基本單元（又成主機(jī)）和擴(kuò)展單元組成?；締卧獌?nèi)有CPU、I/O接口、與I/O擴(kuò)展單元宣相連的擴(kuò)展口及與編輯器相連的接口,擴(kuò)展單元內(nèi)只有I/O接口和電源等，沒有CPU。它還配置特殊功能單元，如模擬量單元、位置控制單元、使其功能得以擴(kuò)展。整體式PLC一般都是小型機(jī)。（2）模塊式PLC。模塊式PLC是將PLC的每個(gè)工作單元都制成獨(dú)立的模塊，如CPU模塊、I/O模塊、電源模塊（有的含在CPU模塊中）以及各種功能模塊。把這些模塊按控制系統(tǒng)需要選取后，安

12、插到母版上，就構(gòu)成了一個(gè)完整的CPU系統(tǒng)。這種模塊式PLC的特點(diǎn)是配置靈活，可根據(jù)需要選配不同模塊的系統(tǒng)，而且裝配方便，便于擴(kuò)展和維修。大、中型PLC一般采用模塊式結(jié)構(gòu)。 (3)疊裝式PLC。將整體式和模塊式的特點(diǎn)結(jié)合起來，構(gòu)成所謂疊裝式PLC。疊裝式PLC將CPU模塊、電源模塊、通信模塊和一定數(shù)量的I/O單元集成到一個(gè)機(jī)殼內(nèi)，如果集成的I/O模塊不夠使用，可以進(jìn)行模塊擴(kuò)展。其CPU、電源I/O接口等也是各自獨(dú)立的模塊，·但它們之間要靠電纜進(jìn)行連接，并且各模塊可以一層層地疊裝。疊裝式PLC集整體式PLC與模塊式PLC優(yōu)點(diǎn)集于一身，它不斷系統(tǒng)配置靈活，而且體積較小，安裝方便。西門子公司

13、的S7-200系列PLC就是疊裝式的結(jié)果形式。 3.按功能分類 (1)低檔PLC。具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、位移、以及自診斷、監(jiān)控等基本功能，還可以有少量的模塊量I/O、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和比較、通信等功能。主要用于邏輯控制、順序控制或少量模擬量控制的單機(jī)控制系統(tǒng)。（2）中檔PLC。除具有低檔PLC的功能外，還具有較強(qiáng)的模擬量I/O、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和比較、數(shù)制轉(zhuǎn)換、遠(yuǎn)程I/O、子程序、通信聯(lián)網(wǎng)等功能。有些還可增設(shè)中斷控制、PID（比例-積分-微分）控制等功能、以試用于復(fù)雜控制系統(tǒng)。（3）高檔PLC。除具有中檔PLC的功能外，還增加了帶符號(hào)算術(shù)運(yùn)算、矩陣運(yùn)算、函數(shù)、表格、CRT可編程控制器原

14、理與應(yīng)用顯示、打印和更強(qiáng)的通信聯(lián)網(wǎng)功能，可用于大規(guī)模過程控制或構(gòu)成分布式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化。一般低檔機(jī)多為小型PLC，采用整體式結(jié)構(gòu)；中檔機(jī)可為大、中、小型PLC，其中小型PLC多采用整體式結(jié)構(gòu)，中型和大型PLC采用模塊式結(jié)構(gòu)。4.按生產(chǎn)廠家分類目前世界上PLC按地域分成三大塊：美國、歐洲和日本。日本和美國的PLC產(chǎn)品較相似。占PLC市場80%以上的生產(chǎn)公司有德國的西門子（SIEMENS）公司、法國的施耐德（SCHNEIDER）自動(dòng)化公司、日本的歐姆龍（OMRON）和三菱（MITSUBISH）公司。目前國內(nèi)常用的主要是三菱FX系列小型機(jī)和西門子S7-300、S7-400中大型機(jī)等。2

15、.2PLC的結(jié)構(gòu)1PLC的硬件系統(tǒng)PLC一般由四大部分構(gòu)成：CPU、存儲(chǔ)器I/O系統(tǒng)以及其他可選部件。前三大部件是PLC完成各種控制任務(wù)所必須的，一般稱為PLC的基本組成部分，其他可選部件包括編程器、外存儲(chǔ)器、仿真I/O、通信接口、擴(kuò)展接口以及測試設(shè)備等，主要用于系統(tǒng)的編程組態(tài)、程序儲(chǔ)存、通信聯(lián)網(wǎng)、系統(tǒng)擴(kuò)展和系統(tǒng)測試等。圖2.1所示為PLC結(jié)構(gòu)示意圖。圖2.1 PLC結(jié)構(gòu)示意圖1. CPUCPU是PLC的核心部件。PLC中CPU的概率與普通微型計(jì)算機(jī)的CPI有很大的不同。在PLC中，CPU指的是一個(gè)CPU模塊，其上不僅包括CPU芯片，還有RAM和ROM活著EPROM，用于存放系統(tǒng)程序、用戶程序

16、和數(shù)據(jù)。在中大型PLC中一般由兩塊CPU芯片，一片用作字處理器（主處理器），用于字節(jié)指令的處理，并實(shí)現(xiàn)各種控制作用；另一片用作位處理器（輔助處理器），用于實(shí)現(xiàn)位信息的高速處理。2.數(shù)字I/O接口 CPU模塊與外部開關(guān)量信號(hào)之間的接口，它完成諸如電平轉(zhuǎn)換、電器隔離、串/并型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換以及對外提供一定的驅(qū)動(dòng)能力等工作。數(shù)字I/O信號(hào)常來自按鈕、開關(guān)和繼電器觸點(diǎn)等實(shí)際開關(guān)量，以及其他外設(shè)或受控對象送來的數(shù)字量。3.模擬I/O接口 其輸入部分主要完成阻抗匹配、信號(hào)放大、信號(hào)濾波、I/V變換、V/F變換或者A/D變換等工作，以便將來自受控對象的仿真量轉(zhuǎn)換成PLC能夠處理的數(shù)字量；其輸出部分主要實(shí)現(xiàn)阻抗匹配

17、、功率放大、波形矯正等功能，在一些場合下，仿真信號(hào)也需要與現(xiàn)場電氣隔離，但仿真信號(hào)的隔離比數(shù)字信號(hào)要復(fù)雜的多，用于數(shù)字信號(hào)的光電隔離因線性度較差而不能用來隔離仿真信號(hào)，因此仿真信號(hào)常常采用成本較高的隔離放大器來實(shí)現(xiàn)電氣隔離。4.電源 PLC中的電源一般有三類:(1)+5V、±15V直流電源：供PLC中TTL芯片和集成運(yùn)放使用。(2)供輸出接口使用的高壓大電流的功率電源。(3)鋰電池及其充電電源。PLC一般使用的是AC 220V電源，也可使用DC 24V供電。5.編程器編程器是PLC重要的外部設(shè)備，是人機(jī)對話的窗口，它可將用戶程序輸入PLC的存儲(chǔ)器內(nèi)，還可用于檢查程序、修改程序，編程器

18、還用于監(jiān)視PLC的工作 狀態(tài)。編程器一般分為簡易型和智能型兩類。 2 PLC的軟件系統(tǒng)1.系統(tǒng)監(jiān)控程序用于控制PLC本身的運(yùn)行。主要由系統(tǒng)管理程序、用戶指令解釋程序和標(biāo)準(zhǔn)程序模塊組成，供系統(tǒng)調(diào)用。2.用戶程序它是有PLC的使用者編織的，用于控制被控制裝置的運(yùn)行。2.3PLC的工作原理1PLC的工作方式 PLC采用循環(huán)掃描方式。即從用戶程序的第一條指令開始執(zhí)行，在無中斷或跳轉(zhuǎn)的情況下，順序掃描到結(jié)束符后再返回第一條指令，如此周而復(fù)始地不斷循環(huán)。其掃描過程如圖2.2所示，當(dāng)PLC處于STOP狀態(tài)時(shí)，只完成內(nèi)部處理和通信操作，只有當(dāng)PLC處于RUN狀態(tài)時(shí)，PLC才會(huì)繼續(xù)向下進(jìn)行輸入處理、程序執(zhí)行和輸

19、出處理階段，這三個(gè)階段完成進(jìn)入下一個(gè)掃描過程。 1.內(nèi)部處理在此階段，PLC檢查CPU模塊的硬件是否正常，復(fù)位監(jiān)視定時(shí)器，以及完成一些其他內(nèi)部工作。2.通信操作在此階段，PLC與一些智能模塊通信，響應(yīng)編程器鍵入的命令更新編程器的顯示內(nèi)容等，當(dāng)PLC處于停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，只進(jìn)行內(nèi)容處理和通信操作等內(nèi)容。3.輸入處理輸入處理也叫輸入采樣。在此階段順序讀入所有輸入端子的通段狀態(tài)，并將讀入的信息存入對應(yīng)的映像寄存器，在輸入映像寄存器被刷新，接著進(jìn)入程序的執(zhí)行階段。4.程序執(zhí)行根據(jù)PLC梯形圖程序掃描原則，按選左后右，先上后下的步序，逐句掃描，執(zhí)行程序。但遇到程序跳轉(zhuǎn)指令，則更具跳轉(zhuǎn)條件是否滿足來決定程序的跳

20、轉(zhuǎn)地址。若用戶程序涉及到輸入輸出狀態(tài)時(shí)，PLC從輸入映像寄存器中讀出上一階段采入的對應(yīng)輸入端子狀態(tài)，從輸出映像寄存器讀出對應(yīng)映像寄存器的當(dāng)前狀態(tài)，根據(jù)用戶程序進(jìn)行邏輯運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果再存入有關(guān)器件寄存器中。5輸出處理程序執(zhí)行完畢后，將輸出映像寄存器，即元件映像寄存器中的Y寄存器的狀態(tài)，在輸出處理階段轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器，通關(guān)隔離電路，驅(qū)動(dòng)功率放大電路，使輸出端子向外界輸出控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。2PLC的掃描周期PLC全過程掃描一次所需要的時(shí)間成為掃描周期，它的長短與用戶程序的長度、I/O點(diǎn)數(shù)及CPU的處理通訊過程等因素都有關(guān)系。由于PLC是掃描工作過程，在程序執(zhí)行階段即使輸入法生了變化，輸入狀態(tài)映

21、像寄存器的內(nèi)容也不會(huì)變化，要等下一周期的輸入處理階段才能改變。輸入映像寄存器中的輸入信號(hào)，要等到一個(gè)周期循環(huán)結(jié)束后，CPU才會(huì)將這項(xiàng)輸出信號(hào)全部送給輸出鎖存器。因此輸入輸出的狀態(tài)保持一個(gè)掃描周期變，故需要脈沖輸入的寬度必須要大于一個(gè)掃描周期。一般輸入采樣和輸出刷新只要1-2ms,掃描時(shí)間主要由用戶程序決定，一般為1-100ms。3 PLC的I/O滯后時(shí)間 輸入/輸出滯后時(shí)間又稱系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間，是指PLC輸入信號(hào)發(fā)生變化的時(shí)刻至它控制的有關(guān)外部輸出信號(hào)發(fā)生變化的時(shí)刻之間的時(shí)間間隔，它由于輸入電路濾波時(shí)間、輸出電路的滯后時(shí)間和因掃描工作方式產(chǎn)生的滯后時(shí)間三部分組成。 輸入模塊的RC濾波電路用來濾除由

22、輸入端引入的干擾噪聲，消除因外接輸入點(diǎn)動(dòng)作時(shí)才是的抖動(dòng)引起的不良影響，濾波電路的時(shí)間常數(shù)決定了輸入濾波時(shí)間的長短，其典型值為10ms左右。 輸出模塊的滯后時(shí)間與模塊的類型有關(guān)，繼電器型輸出電路的滯后時(shí)間一般在10ms左右；雙向晶閘管型輸出電路在負(fù)載通電時(shí)的滯后時(shí)間約為1ms負(fù)載由通電到斷電時(shí)的周瑜打滯后時(shí)間為10ms；晶體管型輸出電路的滯后時(shí)間一般在1ms一下 由掃描工作方式引起的滯后時(shí)間最長可達(dá)到兩個(gè)多掃描周期。 PLC總的響應(yīng)延遲時(shí)間一般只有幾十毫秒，對于一般的系統(tǒng)是無關(guān)緊要的要求輸入輸出信號(hào)之間的滯后時(shí)間盡量短的系統(tǒng)，可以選用掃描速度快的PLC或采取其他措施。2.4PLC的編程語言PLC

23、的編程語言可分為兩大類；圖形化編程語言和文本化編程語言。圖形化編程語言有梯形圖（LD）語言、順序功能圖(SFC)語言、功能塊圖（FBD）語言；文本化編程語言包括：指令表（IL）語言和結(jié)構(gòu)文本（ST）語言。1梯形圖編程語言（LD） 梯形圖編程語言是用梯形圖的圖形符號(hào)來描述程序的一中程序設(shè)計(jì)語言。采用梯形圖編程語言，程序采用梯形圖的形式描述，這種編程語言采用因果關(guān)系來描述事件發(fā)生的條件和結(jié)果，沒個(gè)梯級(jí)是一個(gè)因果關(guān)系，在梯級(jí)中，描述事件發(fā)生的條件表示在左邊事件發(fā)生的結(jié)果表示在后面。梯形圖編程語言是最常用的一種編程語言，它來源于繼電器邏輯控制系統(tǒng)的描述。在工業(yè)過程控制領(lǐng)域，電氣技術(shù)人員對這種有邏輯控制

24、技術(shù)發(fā)展而來的梯形圖深為喜愛，使之得到了廣泛的應(yīng)用。梯形圖編程語言的特點(diǎn)是：與電氣操作原理圖相對應(yīng)，具有直觀性和對應(yīng)性；與原有繼電器邏輯控制技術(shù)相一致，對電氣技術(shù)人員來說，易于掌握和學(xué)習(xí)。 2順序功能圖語言（SFC）順序功能圖語言具有圖形表達(dá)方式，能較簡單和清除地描述并發(fā)系統(tǒng)和復(fù)雜系統(tǒng)的所有現(xiàn)象，并能對系統(tǒng)中的死鎖、不安全等反常現(xiàn)象進(jìn)行分析和建模，在模型的基礎(chǔ)上能直接編程，所的到了廣泛應(yīng)用。順序功能圖語言的特點(diǎn)是:以功能為主線，條理清除，便于對程序操作的理解和溝通；對大型的程序可分工設(shè)計(jì)，采用較靈活的程序結(jié)構(gòu)，可節(jié)省程序設(shè)計(jì)時(shí)間和調(diào)試時(shí)間；常用語系統(tǒng)規(guī)模較大，程序關(guān)系復(fù)雜的場合。3功能塊圖語言

25、（FBD） 功能塊圖語言是采用功能模塊來表示模塊所具有的功能，不同的功能模塊有不同的功能。它有若干個(gè)輸入端和輸出端，通關(guān)軟連接的方式，分別連接到所需的其他端子，完成所需的控制運(yùn)算或控制功能。功能模塊可以分為不同的類型，在同一種類型中，也可能因功能參數(shù)的不同而使功能或應(yīng)用范圍有所差別，例如，輸入端的數(shù)量、輸入信號(hào)的類型等的不同使它的范圍不同。由于采用軟連接的方式進(jìn)行功能模塊之間及功能模塊與外部端子的連接，因此控制方法的更改、信號(hào)連接的替換等操作可以很方便實(shí)現(xiàn)。功能塊圖語言的特點(diǎn)是：功能模塊是用圖形化的方法描述功能，它的直觀性大大方便了設(shè)計(jì)人員的編程和組態(tài)，有較好的易操作性；對控制規(guī)模較大、控制關(guān)

26、系復(fù)雜的系統(tǒng)，由于控制功能的關(guān)系可以較清楚地表達(dá)出來，編程和組態(tài)時(shí)間可以縮短，調(diào)試時(shí)間也隨之減少；由于每種功能模塊需要占用一定的程序內(nèi)存，故這種設(shè)計(jì)語言在大中型可編程控制器中才被采用。4指令表語言（IL）指令表語言是一種低級(jí)語言，與匯編語言很相似，它可以用來描述功能、功能塊和程序的行為，還可以在順序功能流程圖中描述動(dòng)作和轉(zhuǎn)變行為。指令表語言用于調(diào)用，如有條件和無條件地調(diào)用功能塊和功能，還能執(zhí)行賦值以及在區(qū)段內(nèi)執(zhí)行有條件或無條件的轉(zhuǎn)移。指令表語言不但簡單易學(xué)，而且非常容易實(shí)現(xiàn)，不通過編譯就可以下載到PLC。其他語言如功能塊圖語言、結(jié)構(gòu)化文本語言等都可以轉(zhuǎn)換為指令表語言。 指令表語言具有下列特點(diǎn)：

27、采用助記符來表示操作功能，容易記憶，便于掌握；在編程器的鍵盤上采用助記符來表示，便于操作；可在無計(jì)算機(jī)的場合進(jìn)行編程設(shè)計(jì)，與梯形圖有一一對應(yīng)關(guān)系。5結(jié)構(gòu)文本語言（ST）結(jié)構(gòu)文本語言是用結(jié)構(gòu)化的描述語句來描述程序的一種編程語言，它是一種類似于高級(jí)語言的編程語言。在大中型的可編程序控制器系列中，常采用結(jié)構(gòu)文本語言來描述控制系統(tǒng)中各個(gè)變量之間運(yùn)算關(guān)系。大多數(shù)制造廠商采用的結(jié)構(gòu)文本語言與BASIC語言、Pascal語言、C語言等高級(jí)語言相類似，但為了應(yīng)用方便，在語句的表達(dá)方法及語句的種類等方面進(jìn)行了簡化。 結(jié)構(gòu)文本語言具有的特點(diǎn)：采用高級(jí)語言進(jìn)行編程，可以完成較復(fù)雜的控制運(yùn)算；需要有一定的計(jì)算及高級(jí)程

28、序設(shè)計(jì)語言的知識(shí)和編程技巧，對編程人員的技能要求較高，直觀性和易操作性等性能較差；在采用其他語言較難實(shí)現(xiàn)的編程中，常采用該編程語言進(jìn)行編程。2.5PLC的基本指令1 輸入輸出指令（LD/LDI/OUT）下面把LD/LDI/OUT三條指令的功能、梯形圖表示形式、操作元件以列表的形式加以說明：符號(hào) 功 能 梯形圖表示 操作元件LD（?。?常開觸點(diǎn)與母線相連 X，Y，M，T，C,SLDI（取反） 常閉觸點(diǎn)與母線相連 X，Y，M，T，C,SOUT（輸出） 線圈驅(qū)動(dòng) Y，M，T，C，S,F LD與LDI指令用于與母線相連的接點(diǎn)，此外還可用于分支電路的起點(diǎn)。OUT 指令是線圈的驅(qū)動(dòng)指令，可用于輸出繼電器、

29、輔助繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、狀態(tài)寄存器等，但不能用于輸入繼電器。輸出指令用于并行輸出，能連續(xù)使用多次。X000 Y000 地址 指令 數(shù)據(jù) 0000 LD X000 0001 OUT Y0002 觸點(diǎn)串連指令（AND/ANDI）、并聯(lián)指令（OR/ORI）符號(hào)（名稱） 功 能 梯形圖表示 操作元件AND（與） 常開觸點(diǎn)串聯(lián)連接 X，Y，M，T，C,S ANDI（與非） 常閉觸點(diǎn)串聯(lián)連接 X，Y，M，T，C,SOR（或） 常開觸點(diǎn)并聯(lián)連接 X，Y，M，T，C，S ORI（ 或非） 常閉觸點(diǎn)并聯(lián)連接 X，Y，M，T，C，S AND、ANDI指令用于一個(gè)觸點(diǎn)的串聯(lián)，但串聯(lián)觸點(diǎn)的數(shù)量不限，這兩個(gè)指令可連

30、續(xù)使用。OR、ORI是用于一個(gè)觸點(diǎn)的并聯(lián)連接指令。X001 X002 Y001 地址 指令 數(shù)據(jù) 0002 LD X001 X003 0003 ANDI X002 0004 OR X003 0005 OUT Y001 3 電路塊的并聯(lián)和串聯(lián)指令（ORB、ANB）符號(hào)（名稱） 功 能 梯形圖表示 操作元件ORB（塊或） 電路塊并聯(lián)連接 無ANB（塊與） 電路塊串聯(lián)連接 無 含有兩個(gè)以上觸點(diǎn)串聯(lián)連接的電路稱為“串聯(lián)連接塊”，串聯(lián)電路塊并聯(lián)連接時(shí)，支路的起點(diǎn)以LD或LDNOT指令開始，而支路的終點(diǎn)要用ORB指令。ORB指令是一種獨(dú)立指令，其后不帶操作元件號(hào)，因此，ORB指令不表示觸點(diǎn)，可以看成電路塊

31、之間的一段連接線。如需要將多個(gè)電路塊并聯(lián)連接，應(yīng)在每個(gè)并聯(lián)電路塊之后使用一個(gè)ORB指令，用這種方法編程時(shí)并聯(lián)電路塊的個(gè)數(shù)沒有限制；也可將所有要并聯(lián)的電路塊依次寫出，然后在這些電路塊的末尾集中寫出ORB的指令，但這時(shí)ORB指令最多使用7次。將分支電路（并聯(lián)電路塊）與前面的電路串聯(lián)連接時(shí)使用ANB指令，各并聯(lián)電路塊的起點(diǎn)，使用LD或LDNOT指令；與ORB指令一樣，ANB指令也不帶操作元件，如需要將多個(gè)電路塊串聯(lián)連接，應(yīng)在每個(gè)串聯(lián)電路塊之后使用一個(gè)ANB指令，用這種方法編程時(shí)串聯(lián)電路塊的個(gè)數(shù)沒有限制，若集中使用ANB指令，最多使用7次。 ANBX000X002X003X001X004X005X00

32、3X006Y006ORB 地 址 指 令 數(shù) 據(jù) 0000 LD X000 0001 OR X001 0002 LD X002 0003 AND X003 0004 LDI X004 0005 AND X005 0006 OR X006 0007 ORB 0008 ANB 0009 OR X003 0010 OUT Y006 4 程序結(jié)束指令（END） 符號(hào)（名稱） 功 能 梯形圖表示 操作元件結(jié)束 END（結(jié)束） 程序結(jié)束 無在程序結(jié)束處寫上END指令，PLC只執(zhí)行第一步至END之間的程序，并立即輸出處理。若不寫END指令，PLC將以用戶存貯器的第一步執(zhí)行到最后一步，因此，使用END指令可縮

33、短掃描周期。另外。在調(diào)試程序時(shí)，可以將END指令插在各程序段之后，分段檢查各程序段的動(dòng)作，確認(rèn)無誤后，再依次刪去插入的END指令。 其他還有一些指令，如置位復(fù)位、脈沖輸出、清除、移位、主控觸點(diǎn)、空操作、跳轉(zhuǎn)指令等。由梯形圖寫出與之對應(yīng)的助記符形式的指令。并由后面的GPP軟件傳輸?shù)絇LC中，實(shí)時(shí)運(yùn)行。2.6 PLC交通燈畢業(yè)設(shè)計(jì)編程器件 一般情況下，X代表輸入繼電器，Y代表輸出繼電器，M代表輔助繼電器，SPM代表專用輔助繼電器，T代表定時(shí)器，C代表計(jì)數(shù)器，S代表狀態(tài)繼電器，D代表數(shù)據(jù)寄存器，MOV代表傳輸?shù)?。第三?梯形圖的設(shè)計(jì)與編程方法31 控制要求信號(hào)燈受啟動(dòng)及停止按鈕的控制，當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕

34、時(shí)，信號(hào)燈系統(tǒng)開始工作，并周而復(fù)始地循環(huán)工作，當(dāng)按下停止按鈕時(shí)，系統(tǒng)將停止在初始狀態(tài)，所有信號(hào)燈都熄滅。32 控制時(shí)序交通燈示意圖如圖1所示，在東西南北兩個(gè)方向均安裝信號(hào)燈，兩個(gè)方向各6個(gè)燈，分為紅、黃、綠三種顏色。工作時(shí)序如圖2所示，假設(shè)東西向較忙，綠燈時(shí)間是南北向的2倍(40s)。按下起動(dòng)按鈕后，南北向綠燈亮維持20s，20s后，南北黃燈閃爍3次，計(jì)6S，期間，東西向紅燈也亮，并維持26s；26s后，東西方向綠燈亮40s，后東西向黃燈閃爍3次，計(jì)6s，期間，南北向紅燈也亮，并維持46so接下去周而復(fù)始，直到停止按鈕被按下為止。33 PLC交通燈畢業(yè)設(shè)計(jì)硬件及外圍元器件燈的控制要求，所有的器

35、件有：三菱FX系列PLC、起動(dòng)按鈕SB1、停止按鈕SB2、紅黃綠色信號(hào)燈各4只，輸入輸出端口接線如圖3所示。由圖可見：起動(dòng)按鈕SB1接于輸入繼電器X0端，停止按鈕SB2接于輸入繼電器xl端，東西方向的綠燈接于輸出繼電器Y5端，東西方向黃燈接于輸出繼電器Y4端，東西方向的紅燈接于輸出繼電器Y3端，南北方向綠燈接于輸出繼電器Y2端，南北方向的黃燈接于輸出繼電器Y1，南北方向紅燈接于輸出繼電器Y0。將輸出端的COM1及COM2用導(dǎo)線相連，輸出端的電源為交流220V。如果信號(hào)燈的功率較大，一個(gè)輸出繼電器不能帶動(dòng)兩只信號(hào)燈，可以采用一個(gè)輸出點(diǎn)驅(qū)動(dòng)一只信號(hào)燈，也可以采用輸出繼電器先帶動(dòng)中間繼電器，再由中間

36、繼電器驅(qū)動(dòng)信號(hào)燈。3.4I/O分配表輸入端啟動(dòng)按鈕SB1X0停止按鈕SB2X1輸出端南北向紅燈Y0南北向綠燈Y2南北向黃燈Y1東西向綠燈Y5東西向黃燈Y4東西向紅燈Y3第四章 程序設(shè)計(jì)4.1PLC交通燈設(shè)計(jì)梯形圖4.2 PLC交通燈設(shè)計(jì)指令圖0 LD X011 61 MOV K100 D1001 PLS M1 66 MOV K100 D1013 LD X012 71 LDI M154 PLS M2 72 AND T86 LD M1 73 ADD D100 K10 D100 7 OR M1 80 SUB D101 K10 D1018 INC D0 87 LDI M1811 LD X013 88

37、AND T812 OR X014 89 ADD D101 K10 D10113 OUT C10 K3276 96 LD T816 MOV C2 D1 97 ZRST D0 D1121 LD M8000 102 LD X00022 CMP D1 D0 D10 103 RO M029 LD M10 104 ANI X00130 SUB D0 D1 D10 105 OUT M037 LD M12 106 LD M038 SUB D1 D0 D11 107 MPS45 LD M8000 108 LDI T046 CMP D10 K5 M16 109 OR T253 CMP D11 K5 M16 110

38、 ANB60 LD M8002 111 OUT Y001112 MPP 144 OR T7113 OUT Y004 145 ANB114 ANI T8 146 OUT Y005115 OUT T0 D100 147 MPP 118 LD T0 148 OUT T5 D010119 ANI T3 151 LD T5120 ANI C0 152 ANI T7121 OUT T2 K6 153 ANI C1124 LD T2 154 OUT T6 K6125 OUT T3 K6 157 LD T6 128 LD T3 158 OUT T7 K6129 OUT C0 K3 161 LD T7132 L

39、D C0 162 OUT C1 133 MPS 166 MPS134 ANI T4 167 ANI T8135 OUT Y002 168 OUT T006136 MPP 169 MPP137 OUT T4 K20 170 OUT T8 K40140 LD T4 173 LD T8141 OUT Y003 174 ZRST CO C1142 MPS 143 LDI T54.3軟件設(shè)計(jì)采用步進(jìn)梯形指令雙流程編程實(shí)現(xiàn)，應(yīng)用并聯(lián)分支結(jié)構(gòu)，其狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖如圖4所示。由圖可知，我們把東西和南北方向信號(hào)燈的動(dòng)作分成兩個(gè)流程同時(shí)起動(dòng)，分別運(yùn)行各自的時(shí)序動(dòng)作，相互之間的配合由統(tǒng)一的時(shí)鐘進(jìn)行有機(jī)配合，不會(huì)出現(xiàn)差錯(cuò)。

40、現(xiàn)僅以南北方向的動(dòng)作簡單分析一下工作原理，東西方向工作過程基本相同，在此不再贅述。系統(tǒng)起動(dòng)時(shí)，利用M8002開機(jī)脈沖自動(dòng)進(jìn)入XO狀態(tài)，系統(tǒng)處于等待狀態(tài)。當(dāng)啟動(dòng)按鈕SB1按下時(shí)，xO11接通， Y1和Y4同時(shí)起動(dòng)，Y1使南北綠燈亮，Y4使東西紅燈亮(東西方向以下不分析)，x0起動(dòng)的同時(shí)TO開始計(jì)時(shí)，20s后利用 常開接點(diǎn)的閉合使?fàn)顟B(tài)進(jìn)入T4，此時(shí)Y3和Y5起動(dòng)，T4使南北黃燈亮，T1計(jì)時(shí)6s，6s后進(jìn)入T2，在T3狀態(tài)下，起動(dòng)CO和T2，此時(shí)南北黃燈滅，CO計(jì)數(shù)加1，T2時(shí)間到時(shí)，如果co,J-數(shù)不到3次，狀態(tài)轉(zhuǎn)到T0循環(huán)，如果CO計(jì)數(shù)到3次，狀態(tài)轉(zhuǎn)入T4，這樣就做到了南北方向黃燈閃爍3次的要求。南北方向黃燈閃爍3次后，系統(tǒng)進(jìn)入T4狀態(tài)，在T4狀態(tài)下，為下次閃爍作好準(zhǔn)備，同時(shí)起動(dòng)Y3和Y5，Y1使南北紅燈亮，亮46s后進(jìn)入X0狀態(tài)，至此南北方向的一個(gè)循環(huán)執(zhí)行完，此時(shí)東西方向也應(yīng)該完成，在兩個(gè)方向都完成后(必須都完