PLC交通燈的設(shè)計(jì)

...wd......wd......wd...PLC交通燈的設(shè)計(jì)目錄摘要6第一章PLC的特點(diǎn)及應(yīng)用71.1概述71.2PLC的特點(diǎn)71.3PLC的應(yīng)用7第二章PLC的構(gòu)造及原理102.1PLC的分類102.2PLC的構(gòu)造102.3PLC的工作原理112.4PLC匯編語言112.5PLC的基本指令132.6PLC交通燈畢業(yè)論文編程器件16第三章梯形圖的設(shè)計(jì)與編程方法173．1控制要求173．2控制時(shí)序173.3PLC交通燈畢業(yè)論文硬件及外圍元器件18第四章程序設(shè)計(jì)194．1梯形圖194．2PLC交通燈畢業(yè)論文指令圖214．3軟件設(shè)計(jì)24摘要PLC可編程序控制器是以微處理器為根基,綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通訊技術(shù)開展而來的一種新型工業(yè)控制裝置。它具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、編程方便、可靠性高等優(yōu)點(diǎn),已廣泛用于工業(yè)過程和位置的自動(dòng)控制中。據(jù)統(tǒng)計(jì),可編程控制器是工業(yè)自動(dòng)化裝置中應(yīng)用最多的一種設(shè)備。專家認(rèn)為,可編程控制器將成為今后工業(yè)控制的主要手段和重要的根基設(shè)備之一,PLC、機(jī)器人、CAD/CAM將成為工業(yè)生產(chǎn)的三大支柱。由于PLC具有對(duì)使用環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的特性,同時(shí)其內(nèi)部定時(shí)器資源十分豐富,可對(duì)目前普遍使用的“漸進(jìn)式〞信號(hào)燈進(jìn)展準(zhǔn)確控制,特別對(duì)多岔路口的控制可方便地實(shí)現(xiàn)。因此現(xiàn)在越來越多地將PLC應(yīng)用于交通燈系統(tǒng)中。同時(shí),PLC本身還具有通訊聯(lián)網(wǎng)功能,將同一條道路上的信號(hào)燈組成一局域網(wǎng)進(jìn)展統(tǒng)一調(diào)度管理,可縮短車輛通行等候時(shí)間,實(shí)現(xiàn)科學(xué)化管理.【關(guān)鍵詞】：交通燈、PLC、程序、設(shè)計(jì)第一章PLC的特點(diǎn)及應(yīng)用1.1概述可編程控制器〔ProgrammableController〕是計(jì)算機(jī)家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器〔ProgrammableLogicController〕，簡(jiǎn)稱PLC，它主要用來代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的開展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡(jiǎn)稱PC。但是為了防止與個(gè)人計(jì)算機(jī)〔PersonalComputer〕的簡(jiǎn)稱混淆，所以將可編程控制器簡(jiǎn)稱PLC。1.2PLC的特點(diǎn)1可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)；2通用性高，使用方便；3程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，易學(xué)，易懂；4采用先進(jìn)的模塊化構(gòu)造，系統(tǒng)組合靈活方便；5系統(tǒng)設(shè)計(jì)周期短；6安裝簡(jiǎn)便，調(diào)試方便，維護(hù)工作量小；7對(duì)生產(chǎn)工藝改變適應(yīng)性強(qiáng)，可進(jìn)展柔性生產(chǎn)；1.3PLC的應(yīng)用目前，PLC在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(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)保及文化娛樂等各個(gè)行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。1開關(guān)量的邏輯控制這是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，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，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)、訂書機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。2模擬量控制在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)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〔Analog〕和數(shù)字量〔Digital〕之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換。PLC廠家都生產(chǎn)配套的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。3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。從控制機(jī)構(gòu)配置來說，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)，現(xiàn)在一般使用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊。如可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC廠家的產(chǎn)品幾乎都有運(yùn)動(dòng)控制功能，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場(chǎng)合。4過程控制過程控制是指對(duì)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PLC都有PID模塊，目前許多小型PLC也具有此功能模塊。PID處理一般是運(yùn)行專用的PID子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場(chǎng)合有非常廣泛的應(yīng)用。

5數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代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)器中的參考值對(duì)比，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票?。?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。6通信及聯(lián)網(wǎng)PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計(jì)算機(jī)控制的開展，工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)開展得很快，各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的PLC都具有通信接口，通信非常方便。第二章PLC的構(gòu)造及原理2.1PLC的分類1按plc的構(gòu)造形式分類：1〕整體式；2〕模塊式。2按plc的I/O點(diǎn)數(shù)分類：1〕小型256點(diǎn)以下；2〕中型256點(diǎn)以上，2048點(diǎn)以下；3〕大型2048點(diǎn)以上。3按plc功能分類：抵擋型，中擋型，高檔型。2.2PLC的構(gòu)造PLC實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)其硬件構(gòu)造基本上與微型計(jì)算機(jī)從構(gòu)造上分，PLC分為固定式和組合式〔模塊式〕兩種。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個(gè)不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架，這些模塊可以按照一定規(guī)那么組合配置。PLC的基本構(gòu)造框圖如下：接口部件輸出輸入接口部件中央處理單元CPU板接口部件輸出輸入接口部件中央處理單元CPU板現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)受控元件電源部件電源部件圖12.3PLC的工作原理1.plc的工作方式1〕輸入采樣階段，在此階段，順序讀入所有輸入緞子通斷狀態(tài)，并將讀入的信息存入內(nèi)存，接著進(jìn)入程序執(zhí)行階段，在程序執(zhí)行時(shí)，即使輸入信號(hào)發(fā)生變化，內(nèi)存中輸入信息也不變化，只有在下一個(gè)掃描周期的輸入采樣階段才能讀入信息。2〕程序執(zhí)行階段：plc對(duì)用戶程序掃描。3〕輸出刷新階段：當(dāng)所有指令執(zhí)行完畢通過隔離電路，驅(qū)動(dòng)功率放大器，電路是輸出端子向外界輸出控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。2.4PLC匯編語言采用面向控制過程，面向問題，簡(jiǎn)單直觀的plc編寫橫語言，常用的有：梯形圖，語句表，功能圖等。梯形圖：由繼電器控制邏輯演變而來，兩者具有一定程度的相似性，但梯形圖編程語言功能更強(qiáng)更方便。主要特點(diǎn)：1〕自上而下，從左到右的順序排列，兩列垂直線為母線。每一邏輯行，起使左母線。2〕梯形圖中采用繼電器名稱，但不是真實(shí)物理繼電器稱為“軟繼電器〞3〕每個(gè)梯級(jí)流過的是概念電流，從左向右，其兩端母線設(shè)有電源。4〕輸入繼電器，用于接入信號(hào)，而無線圈，輸入繼電器，通過輸入接入的繼電器，晶體及晶閘管才能實(shí)現(xiàn)。2.語句表：又叫指令表，類似計(jì)算機(jī)匯編語言形式，用指令的記助符編程。例：以以下列圖是三菱公司的FX2N系列產(chǎn)品的最簡(jiǎn)單的梯形圖例：X000X001Y000X010ENDEND圖2它有兩組，第一組用以實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)、停頓控制。第二組僅一個(gè)END指令，用以完畢程序。梯形圖與助記符的對(duì)應(yīng)關(guān)系：助記符指令與梯形圖指令有嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系，而梯形圖的連線又可把指令的順序予以表達(dá)。一般講，其順序?yàn)椋合容斎?，后輸出〔含其他處理〕；先上，后下；先左，后右。有了梯形圖就可將其翻譯成助記符程序。上圖的助記符程序?yàn)椋旱刂分噶钭兞?000LDX0000001ORX0100002ANDX0010003OUTY0000004END圖3反之根據(jù)助記符，也可畫出與其對(duì)應(yīng)的梯形圖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〔取〕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,FLD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、輔助繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、狀態(tài)存放器等，但不能用于輸入繼電器。輸出指令用于并行輸出，能連續(xù)使用屢次。X000Y000地址指令數(shù)據(jù)0000LDX0000001OUTY0002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,SANDI〔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，SORI〔或非〕常閉觸點(diǎn)并聯(lián)連接X，Y，M，T，C，SAND、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)指令可連續(xù)使用。OR、ORI是用于一個(gè)觸點(diǎn)的并聯(lián)連接指令。X001X002Y001地址指令數(shù)據(jù)0002LDX001X0030003ANDIX0020004ORX0030005OUTY0013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指令開場(chǎng)，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，假設(shè)集中使用ANB指令，最多使用7次。ANBX000X002X003Y006X001X004X005ORBX006X003地址指令數(shù)據(jù)0000LDX0000001ORX0010002LDX0020003ANDX0030004LDIX0040005ANDX0050006ORX0060007ORB0008ANB0009ORX0030010OUTY0064程序完畢指令〔END〕符號(hào)〔名稱〕功能梯形圖表示操作元件完畢END〔完畢〕程序完畢無完畢在程序完畢處寫上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。假設(shè)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。 其他的一些指令，如置位復(fù)位、脈沖輸出、去除、移位、主控觸點(diǎn)、空操作、跳轉(zhuǎn)指令等，同學(xué)們可以參考一些課外書，在這里我們不詳細(xì)介紹了。下面同學(xué)們可練習(xí)由梯形圖寫出與之對(duì)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。2.6PLC交通燈畢業(yè)論文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)存放器，MOV代表傳輸?shù)?。第三章梯形圖的設(shè)計(jì)與編程方法3．1控制要求信號(hào)燈受啟動(dòng)及停頓按鈕的控制，當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕時(shí)，信號(hào)燈系統(tǒng)開場(chǎng)工作，并周而復(fù)始地循環(huán)工作，當(dāng)按下停頓按鈕時(shí)，系統(tǒng)將停頓在初始狀態(tài)，所有信號(hào)燈都熄滅。3．2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，直到停頓按鈕被按下為止。3.3PLC交通燈畢業(yè)論文硬件及外圍元器件根據(jù)信號(hào)燈的控制要求，所有的器件有：三菱FX系列PLC、起動(dòng)按鈕SB1、停頓按鈕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，停頓按鈕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