級畢業(yè)論文27174

1、上海中華職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)項目_2011_屆項目類別：_畢業(yè)設(shè)計_ 項目名稱：_交通信號燈plc控制系統(tǒng)設(shè)計 專業(yè)名稱： _ 機電一體化_ _ 姓 名 ： _ 季民先_學(xué) 號 ：_ _2007010046_班 級 ： _ 07機電一班_ 指導(dǎo)教師：_李國棟_2010年3月1日目 錄摘 要2abstract3一、緒論4（一）課題背景4（二）設(shè)計目的4（三）設(shè)計要求5（四）可編程控制器交通燈控制系統(tǒng)的特點7二plc可編程控制器8（一）plc可編程控制器的特點9（二）plc可編程控制器的一般結(jié)構(gòu)10（三）plc可編程控制器的應(yīng)用13四、基于plc可的交通燈控制的設(shè)計14（一）plc可編程控制器的工作方

2、式14(二)plc可編程控制器匯編語言14（三）plc可編程控制器的基本指令15（四）交通信號燈系統(tǒng)設(shè)計流程圖18（五）交通信號燈系統(tǒng)硬件設(shè)計電路連接19（六）交通信號燈系統(tǒng)控制程序設(shè)計22總 結(jié)24致 謝25參考文獻(xiàn)25摘 要就如何應(yīng)用實現(xiàn)十字路口交通信號燈自動控制的設(shè)計展開討論，通過分析對交通信號燈的控制要求，對控制系統(tǒng)進(jìn)行了軟、硬設(shè)計。同時將的邏輯控制、數(shù)據(jù)運算、數(shù)據(jù)比較、數(shù)據(jù)傳送通過程序有機的結(jié)合起來，既控制交通燈的變化，還有時間顯示。關(guān)鍵詞：plc； 信號燈； 控制系統(tǒng)abstractapplication of plc on how to achieve the design of

3、 intersection traffic signal control debate and the analysis of the traffic signal control requirements of a plc control system software and hardware design. while plc logic control, data operations, data comparison, data transmission through the process of combining organic and not only control the

4、 traffic light changes, as well as the time display.key words:plc ； a signal lantern ； control system一、 緒論（一）課題背景1858年，在英國倫敦主要街頭安裝了以燃煤氣為光源的紅，藍(lán)兩色的機械扳手式信號燈，用以指揮馬車通行。這是世界上最早的交通信號燈。1868年，英國機械工程師納伊特在倫敦威斯敏斯特區(qū)的議會大廈前的廣場上，安裝了世界上最早的煤氣紅綠燈。它由紅綠兩以旋轉(zhuǎn)式方形玻璃提燈組成，紅色表示“停止”，綠色表示“注意”。1869年1月2日，煤氣燈爆炸，使警察受傷，遂被取消。1914年，電氣啟

5、動的紅綠燈出現(xiàn)在美國。這種紅綠燈由紅綠黃三色圓形的投光器組成，安裝在紐約市5號大街的一座高塔上。紅燈亮表示“停止”，綠燈亮表示“通行”。1918年，又出現(xiàn)了帶控制的紅綠燈和紅外線紅綠燈。帶控制的紅綠燈，一種是把壓力探測器安在地下，車輛一接近紅燈便變?yōu)榫G燈；另一種是用擴音器來啟動紅綠燈，司機遇紅燈時按一下嗽叭，就使紅燈變?yōu)榫G燈。紅外線紅綠燈當(dāng)行人踏上對壓力敏感的路面時，它就能察覺到有人要過馬路。紅外光束能把信號燈的紅燈延長一段時間，推遲汽車放行，以免發(fā)生交通事故。信號燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對于疏導(dǎo)交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。1968年，聯(lián)合國道路交通和道路標(biāo)志信號

6、協(xié)定對各種信號燈的含義作了規(guī)定。綠燈是通行信號，面對綠燈的車輛可以直行，左轉(zhuǎn)彎和右轉(zhuǎn)彎，除非另一種標(biāo)志禁止某一種轉(zhuǎn)向。左右轉(zhuǎn)彎車輛都必須讓合法地正在路口內(nèi)行駛的車輛和過人行橫道的行人優(yōu)先通行。紅燈是禁行信號，面對紅燈的車輛必須在交叉路口的停車線后停車。黃燈是警告信號，面對黃燈的車輛不能越過停車線，但車輛已十分接近停車線而不能安全停車時可以進(jìn)入交叉路口。（二）設(shè)計目的本次設(shè)計的主要目的是通過某設(shè)備的電氣控制裝置的設(shè)計實踐，了解一般電氣控制系統(tǒng)設(shè)計過程、設(shè)計要求、應(yīng)完成的工作內(nèi)容和具體設(shè)計方法。通過設(shè)計也有助于復(fù)習(xí)、鞏固以往所學(xué)的知識，達(dá)到靈活應(yīng)用的目的。電氣設(shè)備必須滿足生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)工藝的要求，

7、因此，設(shè)計之前必須了解設(shè)備的用途，結(jié)構(gòu)，操作要求，工藝流程，在此過程中培養(yǎng)從事設(shè)計工作的整體觀念和全局素養(yǎng)。設(shè)計應(yīng)強調(diào)能力的鍛煉與培養(yǎng)，在獨立完成設(shè)計任務(wù)的同時，還要注意其他幾個方面能力的培養(yǎng)與提高，如獨立工作與創(chuàng)造力；綜合運用專業(yè)知識及基礎(chǔ)知識的能力，解決實際工程技術(shù)問題的能力；查閱圖書資料，產(chǎn)品信息使用手冊和各種工具的性能；工程繪圖的能力；書寫技術(shù)報告和編程技術(shù)資料的能力。（三）設(shè)計要求圖1某十字路口東西方向和南北方向各裝有直行(包括右轉(zhuǎn)彎)控制紅、黃、綠交通信號燈和左轉(zhuǎn)彎控制紅、綠交通信號燈，另外還有倒計時顯示器。顯示器用于顯示相應(yīng)方向直行控制當(dāng)前點亮信號燈還要持續(xù)的時間(剩余時間)，由

8、另外的單片機系統(tǒng)構(gòu)成（這里不予以考慮設(shè)計）。圖1 交通燈示意圖系統(tǒng)中有一個控制開關(guān)，接通則進(jìn)入正常工作狀態(tài)，關(guān)斷則停止工作。1. 設(shè)計規(guī)律：系統(tǒng)啟動后，東西直行綠燈亮6秒,與此同時南北紅燈全亮15秒；東西左轉(zhuǎn)彎紅燈亮； 東西燈亮6秒后開始閃爍，周期為1秒(滅0.5秒，亮0.5秒)，閃亮2秒。東西直行綠燈閃亮2秒后變成黃燈亮，維持2秒；東西直行黃燈亮2秒后變成紅燈亮；同時東西左轉(zhuǎn)彎綠燈亮，維持5秒；東西左轉(zhuǎn)彎綠燈亮5秒后變成紅燈亮;(至此東西方向全是紅燈亮，維持15秒)；同時南北方向直行控制紅燈滅，綠燈亮。維持6秒；南北左轉(zhuǎn)彎繼續(xù)紅燈亮；南北直行綠亮6秒后開始閃爍，周期為1秒(滅0.5秒，亮0.

9、5秒)，閃亮2秒；南北直行綠燈閃亮2秒后變成黃燈亮，維持2秒；南北直行黃燈亮2秒后變成紅燈亮；同時南北左轉(zhuǎn)彎綠燈亮，維持5秒；南北左轉(zhuǎn)彎綠燈亮5秒后變成紅燈亮 (至此東西方向全是紅燈亮)；同時東西方向直行控制紅燈滅，綠燈亮；東西左轉(zhuǎn)彎繼續(xù)紅燈亮。循環(huán)執(zhí)行上述1到9步，實現(xiàn)對交通信號燈的控制。見圖 2交通信號燈plc控制系統(tǒng)設(shè)計圖：圖 2交通信號燈plc控制系統(tǒng)設(shè)計圖（四）可編程控制器交通燈控制系統(tǒng)的特點 脫機手動工作；聯(lián)機自動就地工作；上機控制的單周期運行方式； 由上位機通過串口向下位機送入設(shè)定配方參數(shù)實現(xiàn)自動控制；自動啟動、自動停機控制方式。近年來plc的性能價格比有較大幅度的提高，使得實際

10、應(yīng)用成為可能。在下一章我們結(jié)合交通燈的設(shè)計對plc做一個簡單介紹。二plc可編程控制器隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，城市交通問題越來越引起人們的關(guān)注。人，車，路三者關(guān)系的協(xié)調(diào)，已成為交通管理部門需要解決的重要問題之一。城市交通控制系統(tǒng)是用于城市交通數(shù)據(jù)監(jiān)測，交通信號燈控制與交通疏導(dǎo)的計算機綜合管理系統(tǒng)，它是現(xiàn)代城市交通監(jiān)控指揮中最重要的組成部分。隨著城市機動車量的不斷增加，許多大城市如北京，上海，南京等出現(xiàn)了交通超負(fù)荷運行的情況，因此，自80年代后期，這些城市紛紛修建城市高速公路，在 高速公路建設(shè)完成的初期，它們也曾有效地改善了交通狀況。然而，隨著交通量的快速增長和缺乏對高速道路的系統(tǒng)研究和控制，高速道

11、路沒有充分發(fā)揮出預(yù)期的作用。而城市高速道路在構(gòu)造上的特點，也決定了城市高速道路的 交通狀況必然受高速道路和普通道路耦合出交通狀況的制約。所以，如何采用合適的控制方法，最大限度利用好耗費巨資修建的城市高速道路，緩解主干道與匝道，城區(qū)與周邊地區(qū)的交通擁堵狀況，越來越成為交通運輸管理和城市規(guī)劃部門亟待解決的主要問題在十字路口設(shè)置交通燈可以對交通進(jìn)行有效的疏通，并為交通參與者的安全提供了強有力的保障。但是隨著社會、經(jīng)濟的快速發(fā)展，原先的交通燈控制系統(tǒng)已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)在日益繁忙的交通狀況。如何改善交通燈控制系統(tǒng)，使其適應(yīng)現(xiàn)在的交通狀況，成為研究的課題。傳統(tǒng)的十字路口交通控制燈，通常的做法是：事先經(jīng)過車輛流

12、量的調(diào)查，運用統(tǒng)計的方法將兩個方向紅綠燈的延時預(yù)先設(shè)置好。然而，實際上車輛流量的變化往往是不確定的，有的路口在不同的時段甚至可能產(chǎn)生很大的差異。即使是經(jīng)過長期運行、較適用的方案，仍然會發(fā)生這樣的現(xiàn)象：綠燈方向幾乎沒有什么車輛，而紅燈方向卻排著長隊等候通過。這種流量變化的偶然性是無法建立準(zhǔn)確模型的，統(tǒng)計的方法已不能適應(yīng)迅猛發(fā)展的交通現(xiàn)狀，更為現(xiàn)實的需要是能有一種能夠根據(jù)流量變化情況自適應(yīng)控制的交通燈。 目前，大部分城市中十字路口交通燈的控制普遍采用固定轉(zhuǎn)換時間間隔的控制方法。由于十字路口不同時刻車輛的流量是復(fù)雜的、隨機的和不確定的，采用固定時間的控制方法，經(jīng)常造成道路有效利用時間的浪費，出現(xiàn)空等

13、現(xiàn)象，影響了道路的暢通。為此，采用不依賴數(shù)學(xué)模型的模糊控制方法設(shè)計交通燈控制器，能較好地解決這個問題。另外隨著眾多高科技技術(shù)在日常生活的普遍應(yīng)用，城市空中各種電磁干擾日益嚴(yán)重，為保證交通控制的可靠、穩(wěn)定，選擇了能夠在惡劣的電磁干擾環(huán)境下正常工作的plc是必要的。隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，自動化程度要求越來越高，原有的交通燈裝置遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)前高度自動化的需要?？删幊炭刂破鹘煌艨刂葡到y(tǒng)集成自動控制技術(shù)、計量技術(shù)、新傳感器技術(shù)、計算機管理技術(shù)于一體的機電一體化產(chǎn)品；充分利用計算機技術(shù)對生產(chǎn)過程進(jìn)行集中監(jiān)視、控制管理和分散控制；充分吸收了分散式控制系統(tǒng)和集中控制系統(tǒng)的優(yōu)點，采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、系統(tǒng)化

14、設(shè)計，配置靈活、組態(tài)方便。（一）plc可編程控制器的特點1. 可靠性高，抗干擾能力plc用軟件代替大量的中間繼電器和時間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關(guān)的少量硬件，接線可減少到繼電器控制系統(tǒng)的1/101/100，因觸點接觸不良造成的故障大為減少。高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。plc由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產(chǎn)的f系列plc平均無故障時間高達(dá)30萬小時。一些使用冗余cpu的plc的平均無故障工作時間則更長。從plc的機外電路來說，使用plc構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接

15、點已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，plc帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時可及時發(fā)出警報信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除plc以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護。這樣，整個系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。2. 硬件配套齊全，功能完善，適用性強plc發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品，并且已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，用戶能靈活方便地進(jìn)行系統(tǒng)配置，組成不同功能、不同規(guī)模的系統(tǒng)。plc的安裝接線也很方便，一般用接線端子連接外部接線。plc有較強的帶負(fù)載能力，可直接驅(qū)動一般的電磁

16、閥和交流接觸器，可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代plc大多具有完善的數(shù)據(jù)運算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來plc的功能單元大量涌現(xiàn)，使plc滲透到了位置控制、溫度控制、cnc等各種工業(yè)控制中。加上plc通信能力的增強及人機界面技術(shù)的發(fā)展，使用plc組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。3. 易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎plc作為通用工業(yè)控制計算機，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用plc的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計算機原理

17、和匯編語言的人使用計算機從事工業(yè)控制打開了方便之門。4. 系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試工作量小，維護方便，容易改造plc的梯形圖程序一般采用順序控制設(shè)計法。這種編程方法很有規(guī)律，很容易掌握。對于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，梯形圖的設(shè)計時間比設(shè)計繼電器系統(tǒng)電路圖的時間要少得多。plc用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計及建造的周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。5. 體積小，重量輕，能耗低以超小型plc為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm，僅相當(dāng)于幾個繼電器的大小，因此可將開關(guān)柜的體積縮

18、小到原來的1/21/10。它的重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機械內(nèi)部，是實現(xiàn)機電一體化的理想控制設(shè)備。（二）plc可編程控制器的一般結(jié)構(gòu)1. plc可編程控制器的結(jié)構(gòu)分類 (1)按硬件的結(jié)構(gòu)類型分類：編程控制器是專門為工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境設(shè)計的。為了便于在工業(yè)現(xiàn)場安裝，便于擴展，方便接線，其結(jié)構(gòu)與普通計算機有很大區(qū)別，常見的有箱體式，模塊式，及疊裝式三種結(jié)構(gòu)。 箱體式plc一般用于規(guī)模小，輸入輸出點數(shù)固定，不需要擴展的場合。模塊式plc一般用于規(guī)模較大，輸入輸出點數(shù)多，輸入輸出點數(shù)比例靈活的場合。疊裝式plc具有二者的優(yōu)點。 (2)按應(yīng)用規(guī)模及功能分類：為了適應(yīng)不同工業(yè)生產(chǎn)過程的應(yīng)

19、用要求，plc能夠處理的輸入信號數(shù)量是不一樣的。一般將一路信號稱作一個店，將輸入輸出點數(shù)的總和稱為機器的點。按照點數(shù)的多少，可將plc分為超小，小，中，打，超大等五類型如下表： 超小型小型中型大型超大型64點以下64128點128512點5128192點8192點以上2. plc可編程控制器的配置可編程控制器雖然外觀各異，但硬件結(jié)構(gòu)大體相同。主要由中央處理器（cpu），存儲器（ram/rom），輸入輸出（i/o接口）,電源及編程設(shè)備幾大部分組成。plc的硬件結(jié)構(gòu)框圖如下所示：接口部件輸出輸入接口部件 中央處理單元 cpu板接受 驅(qū)動現(xiàn)場信號 受控元件電 源 部 件圖3 plc基本構(gòu)成圖1）.c

20、pu的構(gòu)成：plc中的cpu是plc的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每臺plc至少有一個cpu，它按plc的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時，診斷電源和plc內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等。進(jìn)入運行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，去指揮有關(guān)的控制電路。 與通用計算機一樣，主要由運算器、控制器、寄存器及實現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成，還有外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。它確定了進(jìn)行控制的規(guī)模、工作速度、內(nèi)存容量等。內(nèi)存主要用于存儲程序及數(shù)據(jù)，是p

21、lc不可缺少的組成單元。cpu的控制器控制cpu工作，由它讀取指令、解釋指令及執(zhí)行指令。但工作節(jié)奏由震蕩信號控制。cpu的運算器用于進(jìn)行數(shù)字或邏輯運算，在控制器指揮下工作。cpu的寄存器參與運算，并存儲運算的中間結(jié)果，它也是在控制器指揮下工作。cpu雖然劃分為以上幾個部分，但plc中的cpu芯片實際上就是微處理器，由于電路的高度集成，對cpu內(nèi)部的詳細(xì)分析已無必要，我們只要弄清它在plc中的功能與性能，能正確地使用它就夠了。cpu模塊的外部表現(xiàn)就是它的工作狀態(tài)的種種顯示、種種接口及設(shè)定或控制開關(guān)。一般講，cpu模塊總要有相應(yīng)的狀態(tài)指示燈，如電源顯示、運行顯示、故障顯示等。箱體式plc的主箱體也

22、有這些顯示。它的總線接口，用于接i/o模板或底板，有內(nèi)存接口，用于安裝內(nèi)存，有外設(shè)口，用于接外部設(shè)備，有的還有通訊口，用于進(jìn)行通訊。cpu模塊上還有許多設(shè)定開關(guān)，用以對plc作設(shè)定，如設(shè)定起始工作方式、內(nèi)存區(qū)等。2.i/o模塊：plc的對外功能，主要是通過各種i/o接口模塊與外界聯(lián)系的，按i/o點數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量，i/o模塊可多可少，但其最大數(shù)受cpu所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或機架槽數(shù)限制。i/o模塊集成了plc的i/o電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài)，輸出點反映輸出鎖存器狀態(tài)。3.電源模塊：有些plc中的電源，是與cpu模塊合二為一的，有些是分開的，其主要用途是為plc

23、各模塊的集成電路提供工作電源。同時，有的還為輸入電路提供24v的工作電源。電源以其輸入類型有：交流電源，加的為交流220vac或110vac，直流電源，加的為直流電壓，常用的為24v。4.底板或機架：大多數(shù)模塊式plc使用底板或機架，其作用是：電氣上，實現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系，使cpu能訪問底板上的所有模塊，機械上，實現(xiàn)各模塊間的連接，使各模塊構(gòu)成一個整體。5.plc 的外部設(shè)備：外部設(shè)備是plc系統(tǒng)不可分割的一部分，它有四大類編程設(shè)備：有簡易編程器和智能圖形編程器，用于編程、對系統(tǒng)作一些設(shè)定、監(jiān)控plc及plc所控制的系統(tǒng)的工作狀況。編程器是plc開發(fā)應(yīng)用、監(jiān)測運行、檢查維護不可缺少的器件，但它不

24、直接參與現(xiàn)場控制運行。設(shè)備：有數(shù)據(jù)監(jiān)視器和圖形監(jiān)視器。直接監(jiān)視數(shù)據(jù)或通過畫面監(jiān)視數(shù)據(jù)。存儲設(shè)備：有存儲卡、存儲磁帶、軟磁盤或只讀存儲器，用于永久性地存儲用戶數(shù)據(jù)，使用戶程序不丟失，如eprom、eeprom寫入器等。輸入輸出設(shè)備：用于接收信號或輸出信號，一般有條碼讀人器，輸入模擬量的電位器，打印機等。6.plc的通信聯(lián)網(wǎng)：plc具有通信聯(lián)網(wǎng)的功能，它使plc與plc 之間、plc與上位計算機以及其他智能設(shè)備之間能夠交換信息，形成一個統(tǒng)一的整體，實現(xiàn)分散集中控制。現(xiàn)在幾乎所有的plc新產(chǎn)品都有通信聯(lián)網(wǎng)功能，它和計算機一樣具有rs-232接口，通過雙絞線、同軸電纜或光纜，可以在幾公里甚至幾十公里的

25、范圍內(nèi)交換信息。當(dāng)然，plc之間的通訊網(wǎng)絡(luò)是各廠家專用的，plc與計算機之間的通訊，一些生產(chǎn)廠家采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)總線，并向標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議靠攏，這將使不同機型的plc之間、plc與計算機之間可以方便地進(jìn)行通訊與聯(lián)網(wǎng)。了解了plc的基本結(jié)構(gòu)，我們在購買程控器時就有了一個基本配置的概念，做到既經(jīng)濟又合理，盡可能發(fā)揮plc所提供的最佳功能。（三）plc可編程控制器的應(yīng)用目前，plc在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(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，實現(xiàn)邏輯

26、控制、順序控制，既可用于單臺設(shè)備的控制，也可用于多機群控及自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、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運動控制 plc可以用于圓周運動或直線運動的控制。從控制機構(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)行機構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運動控制模塊。如可驅(qū)

27、動步進(jìn)電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要plc廠家的產(chǎn)品幾乎都有運動控制功能，廣泛用于各種機械、機床、機器人、電梯等場合。 4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)控制計算機，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)運算（含矩陣運算、函數(shù)運算、邏輯運算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作

28、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)可以與存儲在存儲器中的參考值比較，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。隨著計算機控制的發(fā)展，工廠自動化網(wǎng)絡(luò)發(fā)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。 三、基于plc可的交通燈控制的設(shè)計（一）plc可編程控制器的工作方式 1.輸入采樣階段

29、，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，即使輸入信號發(fā)生變化，內(nèi)存中輸入信息也不變化，只有在下一個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)動功率放大器，電路是輸出端子向外界輸出控制信號驅(qū)動外部負(fù)載。(二)plc可編程控制器匯編語言采用面向控制過程，面向問題，簡單直觀的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更方便。主要特點：1）自上而下，從左到

30、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，但不是真實物理繼電器稱為“軟繼電器” 3）每個梯級流過的是概念電流，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，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現(xiàn)。 2.語句表：又叫指令表，類似計算機匯編語言形式，用指令的記助符編程。例：下圖是三菱公司的fx2n系列產(chǎn)品的最簡單的梯形圖例： x000 x001 y000 x010 end它有兩組，第一組用以實現(xiàn)啟動、停止控制。第二組僅一個end指令，用以 結(jié)束程序。梯形圖與助記符的對應(yīng)關(guān)系： 助記符指令與梯形圖指令有嚴(yán)格的對應(yīng)關(guān)

31、系，而梯形圖的連線又可把指令的順序予以體現(xiàn)。一般講，其順序為：先輸入，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。上圖的助記符程序為地址指令變量0000ldx0000001orx0100002andx0010003outy0000004end 反之根據(jù)助記符，也可畫出與其對應(yīng)的梯形圖（三）plc可編程控制器的基本指令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 功 能 梯形圖表示 操作元件ld（取） 常開觸點與母線相連 x，y，m，t，c,sldi（取反）常閉觸點與母

32、線相連 x，y，m，t，c,sout（輸出） 線圈驅(qū)動 y，m，t，c，s,f ld與ldi指令用于與母線相連的接點，此外還可用于分支電路的起點。out 指令是線圈的驅(qū)動指令，可用于輸出繼電器、輔助繼電器、定時器、計數(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 觸點串連指令（and/andi）、并聯(lián)指令（or/ori） 符號（名稱） 功 能 梯形圖表示 操作元件 and（與） 常開觸點串聯(lián)連接 x，y，m，t，c,s andi（與非） 常閉觸點串聯(lián)連接 x，y，m，

33、t，c,s or（或） 常開觸點并聯(lián)連接 x，y，m，t，c，s ori（ 或非） 常閉觸點并聯(lián)連接 x，y，m，t，c，s and、andi指令用于一個觸點的串聯(lián)，但串聯(lián)觸點的數(shù)量不限，這兩個指令可連續(xù)使用。 or、ori是用于一個觸點的并聯(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（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 含有兩個以上觸

34、點串聯(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，支路的起點以ld或ldnot指令開始，而支路的終點要用orb指令。orb指令是一種獨立指令，其后不帶操作元件號，因此，orb指令不表示觸點，可以看成電路塊之間的一段連接線。如需要將多個電路塊并聯(lián)連接，應(yīng)在每個并聯(lián)電路塊之后使用一個orb指令，用這種方法編程時并聯(lián)電路塊的個數(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)連接時使用anb指令，各并聯(lián)電路塊的起點，使用ld或ldnot指令；與orb指令一樣，anb指令也不帶操作元件

35、，如需要將多個電路塊串聯(lián)連接，應(yīng)在每個串聯(lián)電路塊之后使用一個anb指令，用這種方法編程時串聯(lián)電路塊的個數(shù)沒有限制，若集中使用anb指令，最多使用7次。 anb x000 x002 x003 y006 x001 x004 x005 orb x006 x003 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（名稱）

36、 功 能 梯形圖表示 操作元件 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指令可縮短掃描周期。另外。在調(diào)試程序時，可以將end指令插在各程序段之后，分段檢查各程序段的動作，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、清除、移位、主控觸點、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應(yīng)的助記符形式的指令。并由后面的gpp軟件傳輸?shù)絧lc中，實時運行。（四）

37、交通信號燈系統(tǒng)設(shè)計流程圖東西主干道南北主干道啟動開關(guān)東西綠燈亮6s東西黃燈亮2s東西綠燈閃2s 東西左轉(zhuǎn)彎綠5 s東西紅亮15 s南北左轉(zhuǎn)彎綠5s南北黃燈亮2s 南北綠燈閃2s南北綠燈亮6s南北紅亮15 s s結(jié)束（五）交通信號燈系統(tǒng)硬件設(shè)計電路連接（一）型號選擇： 輸入控制x0，輸出端有東西、南北方向紅綠黃燈和東西、南北方向左轉(zhuǎn)彎紅綠燈共十個輸出點，所以選用日本松下電子公司生產(chǎn)的fp-1c40型（二）本系統(tǒng)采用plc是基于以下四個原因：plc具有很高的可靠性，通常的平均無故障時間都在30萬小時以上； 編程能力強，可以將模糊化、模糊決策和解模糊都方便地用軟件來實現(xiàn)；抗干擾能力強，目前空中各種電

38、磁干擾日益嚴(yán)重，為了保證交通控制的可靠穩(wěn)定，我們選擇了能夠在惡劣的電磁干擾環(huán)境下正常工作的plc；根據(jù)交通信號燈系統(tǒng)的要求與特點，我們采用了松下生產(chǎn)的可編程控制器fp-1c40型plc。松下plc有小型化、高速度、高性能等特點，是fp-1c40系列中最高檔次的超小型程序裝置。松下可編程控制器指令豐富，可以接各種輸出、輸入擴充設(shè)備，有豐富的特殊擴展設(shè)備，其中的模擬輸入設(shè)備和通信設(shè)備是系統(tǒng)所必需的，能夠方便地聯(lián)網(wǎng)通信。本系統(tǒng)就是應(yīng)用可編程序控制器(plc)對十字路口交通控制燈實現(xiàn)控制。1. 硬件電路圖連接：(硬件電路圖連接)2. i/o分配表：輸入交通燈控制開關(guān)x0輸出東西綠燈y0東西黃燈y1東西

39、紅燈y2南北綠燈y3南北黃燈y4南北紅燈y5東西左轉(zhuǎn)彎綠燈y6東西左轉(zhuǎn)彎紅燈y7南北左轉(zhuǎn)彎綠燈y8南北左轉(zhuǎn)彎紅燈y9(i/o分配表)（六）交通信號燈系統(tǒng)控制程序設(shè)計1. 交通信號燈模擬控制時序圖：2. 交通信號燈控制梯形圖： 總 結(jié)當(dāng)我以學(xué)子的身份踏入大學(xué)校門的那天起，便已注定我將在這里度過人生中最美麗的青春年華。提筆寫下“謝辭”，我才驚覺自己即將真正離開，人生亦從此展開新的畫卷。盡管不舍，卻更珍惜，因為我的生命中有那么多可愛的人值得感激。他們使我的大學(xué)生活充滿了色彩，無論收獲、遺憾，對我來說都是一筆寶貴的財富。時至今日，畢業(yè)設(shè)計終于可以畫上一個圓滿的句號了，現(xiàn)在回想起做這個設(shè)計的整個過程，頗有心得，其中有苦也有甜，不過也樂其中！本次畢業(yè)設(shè)計讓我從實踐中