畢業(yè)設計（論文）基于PLC的交通十字路口模糊控制

1、畢 業(yè) 設 計 論 文題目：基于plc的交通十字路口模糊控制系 別： 電氣與電子工程系專 業(yè)： 電氣自動化技術姓 名： 學 號： 指導教師： 河南城建學院2011年 05月 10 日河南城建學院 畢業(yè)設計（論文）任 務 書題 目基于plc的交通十字路口模糊控制系 別電氣與電子工程系專業(yè)電氣自動化技術班級學號學生姓名指導教師發(fā)放日期2011-3-6河南城建學院教務處制河南城建學院本科畢業(yè)設計（論文）任務書一、主要任務與目標：1.本次設計主要任務：設計一基于plc交通十字路口模糊控制系統(tǒng)。2.本次設計擬達到以下主要目標：（1）培養(yǎng)學生嚴謹治學的作風和求真務實的科學態(tài)度；（2）培養(yǎng)學生分析問題，靈活

2、應用所學知識解決問題的能力；（3）培養(yǎng)學生通過利用各種渠道獲取自己所需知識信息的能力；（4）培養(yǎng)學生工作方案的論證、分析、執(zhí)行的能力；（5）培養(yǎng)學生利用資料進行系統(tǒng)設計的能力；（6）培養(yǎng)學生利用計算機進行大量數(shù)據(jù)計算得出可用結果的能力；（7）培養(yǎng)學生利用各種繪圖軟件繪制工程圖紙的能力；（8）培養(yǎng)學生的實驗研究和數(shù)據(jù)處理能力；（9）提高科技論文寫作方面的能力；二、主要內(nèi)容與基本要求：本次設計主要內(nèi)容：1、設計使用plc實現(xiàn)對交通燈的控制。2、設計使用模糊控制技術實現(xiàn)輸入輸出的模糊控制等。本設計基本要求：1.努力學習、勤于實踐、勇于創(chuàng)新，保質保量的完成畢業(yè)設計任務書規(guī)定的任務。2.遵守紀律，保證出

3、勤，因事、因病不能堅持正常設計，應事先向指導教師請假，否則作為曠課處理。無論任何原因，不參加時間達到1/5者，取消答辯資格，成績按不及格處理。3.獨立完成規(guī)定的設計任務，不弄虛作假，不抄襲和拷貝別人的工作內(nèi)容,否則畢業(yè)設計成績按不及格處理。4.畢業(yè)設計說明書必須符合學院有關規(guī)范要求，否則不能取得參加答辯的資格。5.每天認真書寫畢業(yè)設計日志，日志主要記載學生在畢業(yè)設計過程中所涉及的學術問題，指導教師定時檢查，并給予指導評定。6.在實驗室進行實驗時，要愛護儀器設備，節(jié)約材料，嚴格遵守操作規(guī)程及實驗室有關制度。三、計劃進度：1.畢業(yè)設計起止時間 第5周第14周 2.畢業(yè)設計進度安排 第5周 ： 畢業(yè)

4、設計正式開始 ； 學生導師見面 ； 確定畢業(yè)設計小組中每個學生的具體研究任務；借閱有關學術資料；其他準備工作。 第 6周: 對相關知識信息進行收集整理研究，初步確定設計方案第 7 周 第12周：完成具體設計任務。第13周： 打印論文圖紙，按照要求裝訂論文 ；撰寫答辨提綱,進行預答辯。第14周： 畢業(yè)設計答辯。 四、主要參考文獻：1 城市十字路口交通燈控制系統(tǒng)的plc程序設計 徐明銘 2007-10-01 期刊2 基于plc實現(xiàn)道路十字路口交通燈模糊控制系統(tǒng) 宋樂鵬 可編程控制器與工廠自動化 2007-10-15 期刊 3 基于plc的十字路口交通燈模糊控制器的設計與實現(xiàn) 吳凌云 可編程控制器與

5、工廠自動化 2005-10-15 期刊4 基于plc的交通十字路口模糊控制 丁金婷; 吳國忠 儀器儀表學報 2006-12-30 期刊 5 利用plc實現(xiàn)十字路口交通燈的控制 李生明; 楊紅 長江工程職業(yè)技術學院學報 2007-09-20 期刊 6 plc控制十字路口交通信號燈的設計與制作 楊育彪 電子制作 2007-09-01 期刊 7 plc在十字路口交通信號燈急車控制中的應用 羅庚興 南方金屬 2003-08-30 期刊8 用plc實現(xiàn)道路十字路口交通燈的模糊控制 鄧宜陽 成都大學學報(自然科學版) 2001-06-28 期刊 9 基于plc的交通十字路口模糊控制 丁金婷 浙江大學 20

6、06-07-01 碩士 指導教師（簽名）： 年 月 日教研室審核意見： （建議就任務書的規(guī)范性；任務書的主要內(nèi)容和基本要求的明確具體性；任務書計劃進度的合理性；提供的參考文獻數(shù)量；是否同意下達任務書等方面進行審核。） 教研室主任簽名： 年 月 日注：任務書必須由指導教師和學生互相交流后，由指導老師下達并交教研室主任審核后發(fā)給學生，最后同學生畢業(yè)論文等其它材料一起存檔。成績評定成績評定說明一、答辯前每個學生都要將自己的畢業(yè)設計（論文）在指定的時間內(nèi)交給指導，教師，由指導教師審閱，寫出評語并預評分。二、答辯工作結束后，答辯小組應舉行專門會議按學校統(tǒng)一的評分標準和評分辦法，在參考指導教師預評結果的基

7、礎上，評定每個學生的成績。系對專業(yè)答辯小組提出的優(yōu)秀和不及格的畢業(yè)設計（論文），要組織系級答辯,最終確定成績，并向學生公布。三、各專業(yè)學生的最后成績應符合正態(tài)分布規(guī)律。四、具體評分標準和辦法見平頂山工學院畢業(yè)設計（論文）工作條例中附錄2。五、答辯小組評分包括兩部分：（1）學生答辯情況的得分和評閱教師評分；（2）指導教師對學生畢業(yè)設計（論文）的評分畢業(yè)設計（論文）成績評定班級 姓名 學號綜合成績： 分（折合等級 ）答辯小組組長簽字 年 月 日答辯小組評定意見一、評語（根據(jù)學生答辯情況及其論文質量綜合評定）。二、評分（按下表要求評定）評分項目答 辯 小 組 評 分評 閱 教 師 評 分合計（40分

8、）完成任務情 況（5分）畢業(yè)設計（論文）質量（5分）表達情況（5分）回答問題情 況（5分）質 量（正確性、條理性、創(chuàng)造性、實用性）（10分）成果的技術水平（科學性、系統(tǒng)性）（10分）答辯小組成員簽字 年 月 日 畢業(yè)答辯說明1、答辯前，答辯小組成員應詳細審閱每個答辯學生的畢業(yè)設計（論文），為答辯做好準備，并根據(jù)畢業(yè)設計（論文）質量標準給出實際得分。2、嚴肅認真組織答辯，公平、公正地給出答辯成績。3、指導教師應參加所指導學生的答辯，但在評定其成績時宜回避。4、答辯中要有專人作好答辯記錄。指導教師評定意見一、對畢業(yè)設計（論文）的學術評語（應具體、準確、實事求是）： 簽字： 年 月 日二、對畢業(yè)設計

9、（論文）評分按下表要求綜合評定。（1）理工科評分表評分項目（分值）工作態(tài)度與 紀 律（10分）畢業(yè)設計（論文）完成任務情況與水平（工作量與質量）（20分）獨 立工作能力（10分）基礎理論和基本技能（10分）創(chuàng) 新能 力（10分）合 計（60分）得分（2）文科評分表評分項目（分值）文獻閱讀與文獻綜述（10分）外文翻譯（10分）論文撰寫質量（10分）學習態(tài)度（10分）學術水平（20）論證能力與創(chuàng)新（40分） 合 計（100分）得分 指導教師簽字： 年 月 日摘 要隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，城市交通問題越來越引起人們的關注。人、車、路三者關系的協(xié)調，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

10、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)控指揮系統(tǒng)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道路，在高速道路建設完成的初期，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，高速道路沒有充分發(fā)揮出預期的作用。而城市高速道路在構造上的特點，也決定了城市高速道路的交通狀況必然受高速道路與普通道路耦合處交通狀況的制約。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

11、匝道、城區(qū)同周邊地區(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。為此，筆者進行了深入的研究，本文就城鄉(xiāng)交通燈模擬控制系統(tǒng)的電路原理、設計計算和實驗調試等問題來進行具體分析討論。 實現(xiàn)路口交通燈系統(tǒng)的控制方法很多，可以用標準邏輯器件、可編程序控制器plc、單片機等方案來實現(xiàn)。其中用標準邏輯器件來實現(xiàn)電路在很大程度上要受到邏輯器件如門電路等的影響，調試工作極為不易，而筆者對單片機運用來進行系統(tǒng)的設計開發(fā)也不是很熟悉，因此，最終筆者選擇了用可編程的控制器plc來實現(xiàn)系統(tǒng)功能的設計，完成本次課設的題目。關鍵詞：plc，交通燈，模糊控制abstractauthor:yi,hu

12、guide a teacher: hui,li along with the development of the society economy, the city transportation problem causes peoples concern more and more.the coordination of the person,car,the road threes relation, have become one of the important problems that the transportation management section demand res

13、olve.the city transportation control system is the calculator that useds for the city transportation data monitor,the transportation signal beacon control and transportation to appease comprehensive management system, it is in the modern city transportation supervision conductor system to constitute

14、 part most importantly.carry out the control method of the street corner transportation light system a lot of, can carry out with the standard logic spare part,programmable preface controller plc,single slice machine etc. project.carries out the influence that the electric circuit wants to be subjec

15、ted to the logic spare part,such as door, electric circuit to a large extent etc. with the standard logic spare part among them, adjust to try a work extremely not easy, and writer to single slice the luck use is not very either to acquaint with to the design development of carry on the system, ther

16、efore, the end writer chooses to use programmable controller plc to carry out the design of the system function, completion originally time the lesson establish of topic.key word:the plc transportation light procedure report design目 錄第一章 plc自動控制技術1.1 可編程控制器概況. .1.2 plc的結構及基本配置. .1.3 基本指令系統(tǒng)和編程方法. .1

17、基本指令系統(tǒng)特點. .2 編程語言的形式. .3 編程器件. . . .4 fx2n系列的基本邏輯指令.5 梯形圖的設計與編程方法.1.4 fxplc編程軟件使用方法.第二章 交通十字模糊控制2.1 plc模糊化2.2交通十字路口傳感器的設置.2.3模糊控制器的設計2.4系統(tǒng)設計2.5運行測試及結果分析.2.6結束語.致謝 參考文獻第1章 plc自動控制技術1.1 可編程控制器概況可編程控制器(programmable controller,簡稱pc).與個人計算機的pc相區(qū)別,用plc表示.plc是在傳統(tǒng)的順序控制器的基礎上引入了微電子技術,計算機技術,自動控制技術和通訊技術而形成的一代新型

18、工業(yè)控制裝置,目的是用來取代繼電器,執(zhí)行邏輯,記時,計數(shù)等順序控制功能,建立柔性的程控系統(tǒng).國際電工委員會(iec)頒布了對plc的規(guī)定:可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng),專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計.它采用可編程序的存貯器,用來在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運算,順序控制,定時,計數(shù)和算術運算等操作的指令,并通過數(shù)字的,模擬的輸入和輸出,控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程.可編程序控制器及其有關設備,都應按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體,易于擴充其功能的原則設計.plc具有通用性強,使用方便,適應面廣,可靠性高,抗干擾能力強,編程簡單等特點.可以預料:在工業(yè)控制領域中,plc控制技術的應用必將形成世界

19、潮流plc程序既有生產(chǎn)廠家的系統(tǒng)程序,又有用戶自己開發(fā)的應用程序,系統(tǒng)程序提供運行平臺,同時,還為plc程序可靠運行及信息與信息轉換進行必要的公共處理.用戶程序由用戶按控制要求設計.1.2 plc的結構及基本配置一般講,plc分為箱體式和模塊式兩種.但它們的組成是相同的,對箱體式plc,有一塊cpu板,i/o板,顯示面板,內(nèi)存塊,電源等,當然按cpu性能分成若干型號,并按i/o點數(shù)又有若干規(guī)格.對模塊式plc,有cpu模塊,i/o模塊,內(nèi)存,電源模塊,底板或機架.無任哪種結構類型的plc,都屬于總線式開放型結構,其i/o能力可按用戶需要進行擴展與組合.plc的基本結構框圖如下:接受 驅動現(xiàn)場信

20、號 受控元件cpu的構成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)定的任務產(chǎn)生相應的控制信號,去指揮有關的控制電路, 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)總線構成,還有外圍芯片,總線接口及有關電路.它確定了進行控制的規(guī)模,工作速度,內(nèi)存容量等.內(nèi)存主要用于存儲程序

21、及數(shù)據(jù),是plc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,種種接口及設定或控制開關.一般講,cpu模塊總要有相應的狀態(tài)指示燈,如電源顯示,運行顯示,故障顯示等.箱體式pl

22、c的主箱體也有這些顯示.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,有外設口,用于接外部設備,有的還有通訊口,用于進行通訊.cpu模塊上還有許多設定開關,用以對plc作設定,如設定起始工作方式,內(nèi)存區(qū)等.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).三,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

23、為plc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.四,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,使各模塊構成一個整體.五,plc 的外部設備外部設備是plc系統(tǒng)不可分割的一部分,它有四大類編程設備: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)應用,監(jiān)測運行,檢查維護不可缺少的器件,

24、但它不直接參與現(xiàn)場控制運行.監(jiān)控設備: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.六,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

25、十公里的范圍內(nèi)交換信息.當然,plc之間的通訊網(wǎng)絡是各廠家專用的,plc與計算機之間的通訊,一些生產(chǎn)廠家采用工業(yè)標準總線,并向標準通訊協(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行通訊與聯(lián)網(wǎng).了解了plc的基本結構,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.1.3 基本指令系統(tǒng)和編程方法1-1 基本指令系統(tǒng)特點plc的編程語言與一般計算機語言相比,具有明顯的特點,它既不同于高級語言,也不同與一般的匯編語言,它既要滿足易于編寫,又要滿足易于調試的要求.目前,還沒有一種對各廠家產(chǎn)品都能兼容的編程語言.如三菱公司的產(chǎn)品有它

26、自己的編程語言,omron公司的產(chǎn)品也有它自己的語言.但不管什么型號的plc,其編程語言都具有以下特點:圖形式指令結構:程序由圖形方式表達,指令由不同的圖形符號組成,易于理解和記憶.系統(tǒng)的軟件開發(fā)者已把工業(yè)控制中所需的獨立運算功能編制成象征性圖形,用戶根據(jù)自己的需要把這些圖形進行組合,并填入適當?shù)膮?shù).在邏輯運算部分,幾乎所有的廠家都采用類似于繼電器控制電路的梯形圖,很容易接受.如西門子公司還采用控制系統(tǒng)流程圖來表示,它沿用二進制邏輯元件圖形符號來表達控制關系,很直觀易懂.較復雜的算術運算,定時計數(shù)等,一般也參照梯形圖或邏輯元件圖給予表示,雖然象征性不如邏輯運算部分,也受用戶歡迎明確的變量常數(shù)

27、:圖形符相當于操作碼,規(guī)定了運算功能,操作數(shù)由用戶填人,如:k400,t120等.plc中的變量和常數(shù)以及其取值范圍有明確規(guī)定,由產(chǎn)品型號決定,可查閱產(chǎn)品目錄手冊.簡化的程序結構:plc的程序結構通常很簡單,典型的為塊式結構,不同塊完成不同的功能,使程序的調試者對整個程序的控制功能和控制順序有清晰的概念.簡化應用軟件生成過程:使用匯編語言和高級語言編寫程序,要完成編輯,編譯和連接三個過程,而使用編程語言,只需要編輯一個過程,其余由系統(tǒng)軟件自動完成,整個編輯過程都在人機對話下進行的,不要求用戶有高深的軟件設計能力.強化調試手段:無論是匯編程序,還是高級語言程序調試,都是令編輯人員頭疼的事,而pl

28、c的程序調試提供了完備的條件,使用編程器,利用plc和編程器上的按鍵,顯示和內(nèi)部編輯,調試,監(jiān)控等,并在軟件支持下,診斷和調試操作都很簡單.總之,plc的編程語言是面向用戶的,對使用者不要求具備高深的知識,不需要長時間的專門訓練.22編程語言的形式本教材采用最常用的兩種編程語言,一是梯形圖,二是助記符語言表.采用梯形圖編程,因為它直觀易懂,但需要一臺個人計算機及相應的編程軟件;采用助記符形式便于實驗,因為它只需要一臺簡易編程器,而不必用昂貴的圖形編程器或計算機來編程.雖然一些高檔的plc還具有與計算機兼容的c語言,basic語言,專用的高級語言(如西門子公司的graph5,三菱公司的melsa

29、p),還有用布爾邏輯語言,通用計算機兼容的匯編語言等.不管怎么樣,各廠家的編程語言都只能適用于本廠的產(chǎn)品.編程指令:指令是plc被告知要做什么,以及怎樣去做的代碼或符號.從本質上講,指令只是一些二進制代碼,這點plc與普通的計算機是完全相同的.同時plc也有編譯系統(tǒng),它可以把一些文字符號或圖形符號編譯成機器碼,所以用戶看到的plc指令一般不是機器碼而是文字代碼,或圖形符號.常用的助記符語句用英文文字(可用多國文字)的縮寫及數(shù)字代表各相應指令.常用的圖形符號即梯形圖,它類似于電氣原理圖是符號,易為電氣工作人員所接受.指令系統(tǒng):一個plc所具有的指令的全體稱為該plc的指令系統(tǒng).它包含著指令的多少

30、,各指令都能干什么事,代表著plc的功能和性能.一般講,功能強,性能好的plc,其指令系統(tǒng)必然豐富,所能干的事也就多.我們在編程之前必須弄清plc的指令系統(tǒng)程序:plc指令的有序集合,plc運行它,可進行相應的工作,當然,這里的程序是指plc的用戶程序.用戶程序一般由用戶設計,plc的廠家或代銷商不提供.用語句表達的程序不大直觀,可讀性差,特別是較復雜的程序,更難讀,所以多數(shù)程序用梯形圖表達.梯形圖:梯形圖是通過連線把plc指令的梯形圖符號連接在一起的連通圖,用以表達所使用的plc指令及其前后順序,它與電氣原理圖很相似.它的連線有兩種:一為母線,另一為內(nèi)部橫豎線.內(nèi)部橫豎線把一個個梯形圖符號指

31、令連成一個指令組,這個指令組一般總是從裝載(ld)指令開始,必要時再繼以若干個輸入指令(含ld指令),以建立邏輯條件.最后為輸出類指令,實現(xiàn)輸出控制,或為數(shù)據(jù)控制,流程控制,通訊處理,監(jiān)控工作等指令,以進行相應的工作.母線是用來連接指令組的.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 y000x010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 結束程序. 梯形圖與助記符的對應關系: 助記符指令與梯形圖指令有嚴格的對應關系,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

32、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0000 ld x0000001 or x0100002 and not x0010003 out y0000004 end 反之根據(jù)助記符,也可畫出與其對應的梯形圖.梯形圖與電氣原理圖的關系:如果僅考慮邏輯控制,梯形圖與電氣原理圖也可建立起一定的對應關系.如梯形圖的輸出(out)指令,對應于繼電器的線圈,而輸入指令(如ld,and,or)對應于接點,互鎖指令(il,ilc)可看成總開關,等等.這樣,原有的繼電控制邏輯,經(jīng)轉換即可變成梯形圖,再進一步轉換,即可變成語句表程序.有了這個對應關系,用plc程序代表繼電邏輯是很容易的.這

33、也是plc技術對傳統(tǒng)繼電控制技術的繼承.3-3編程器件下面我們著重介紹三菱公司的fx2n系列產(chǎn)品的一些編程元件及其功能.fx系列產(chǎn)品,它內(nèi)部的編程元件,也就是支持該機型編程語言的軟元件,按通俗叫法分別稱為繼電器,定時器,計數(shù)器等,但它們與真實元件有很大的差別,一般稱它們?yōu)檐浝^電器.這些編程用的繼電器,它的工作線圈沒有工作電壓等級,功耗大小和電磁慣性等問題;觸點沒有數(shù)量限制,沒有機械磨損和電蝕等問題.它在不同的指令操作下,其工作狀態(tài)可以無記憶,也可以有記憶,還可以作脈沖數(shù)字元件使用.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代表定時器,c代表計

34、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)?輸入繼電器 (x) plc的輸入端子是從外部開關接受信號的窗口,plc 內(nèi)部與輸入端子連接的輸入繼電器x是用光電隔離的電子繼電器,它們的編號與接線端子編號一致(按八進制輸入),線圈的吸合或釋放只取決于plc外部觸點的狀態(tài).內(nèi)部有常開/常閉兩種觸點供編程時隨時使用,且使用次數(shù)不限.輸入電路的時間常數(shù)一般小于10ms.各基本單元都是八進制輸入的地址,輸入為x000 x007,x010 x017,x020 x027 .它們一般位于機器的上端.輸出繼電器(y) plc的輸出端子是向外部負載輸出信號的窗口.輸出繼電器的線圈由程序控制,輸出繼電器

35、的外部輸出主觸點接到plc的輸出端子上供外部負載使用,其余常開/常閉觸點供內(nèi)部程序使用.輸出繼電器的電子常開/常閉觸點使用次數(shù)不限.輸出電路的時間常數(shù)是固定的 .各基本單元都是八進制輸出,輸出為y000 y007,y010y017,y020y027 .它們一般位于機器的下端.輔助繼電器(m)plc內(nèi)有很多的輔助繼電器,其線圈與輸出繼電器一樣,由plc內(nèi)各軟元件的觸點驅動.輔助繼電器也稱中間繼電器,它沒有向外的任何聯(lián)系,只供內(nèi)部編程使用.它的電子常開/常閉觸點使用次數(shù)不受限制.但是,這些觸點不能直接驅動外部負載,外部負載的驅動必須通過輸出繼電器來實現(xiàn).如下圖中的m300,它只起到一個自鎖的功能.

36、在fx2n中普遍途采用m0m499,共500點輔助繼電器,其地址號按十進制編號.輔助繼電器中還有一些特殊的輔助繼電器,如掉電繼電器,保持繼電器等,在這里就不一一介紹了.x000 x001 m300m300定時器(t)在plc內(nèi)的定時器是根據(jù)時鐘脈沖的累積形式,當所計時間達到設定值時,其輸出觸點動作,時鐘脈沖有1ms,10ms,100ms.定時器可以用用戶程序存儲器內(nèi)的常數(shù)k作為設定值,也可以用數(shù)據(jù)寄存器(d)的內(nèi)容作為設定值.在后一種情況下,一般使用有掉電保護功能的數(shù)據(jù)寄存器.即使如此,若備用電池電壓降低時,定時器或計數(shù)器往往會發(fā)生誤動作.定時器通道范圍如下:100 ms定時器t0t199,

37、共200點,設定值:0.1 3276.7秒;10 ms定時器t200tt245,共46點,設定值:0.01327.67秒;1 ms積算定時器 t245t249,共4點,設定值:0.00132.767秒;100 ms積算定時器t250t255,共6點,設定值:0.13276.7秒; 定時器指令符號及應用如下圖所示: x000k123 設定值(累積) t200 y000 當定時器線圈t200的驅動輸入x000接通時,t200的當前值計數(shù)器對10 ms的時鐘脈沖進行累積計數(shù),當前值與設定值k123相等時,定時器的輸出接點動作,即輸出觸點是在驅動線圈后的1.23秒(10 * 123ms = 1.23s

38、)時才動作,當t200觸點吸合后,y000就有輸出.當驅動輸入x000斷開或發(fā)生停電時,定時器就復位,輸出觸點也復位.每個定時器只有一個輸入,它與常規(guī)定時器一樣,線圈通電時,開始計時;斷電時,自動復位,不保存中間數(shù)值.定時器有兩個數(shù)據(jù)寄存器,一個為設定值寄存器,另一個是現(xiàn)時值寄存器,編程時,由用戶設定累積值.如果是積算定時器,它的符號接線如下圖所示:x001k345 x002 定時器線圈t250的驅動輸入x001接通時,t250的當前值計數(shù)器對100 ms的時鐘脈沖進行累積計數(shù),當該值與設定值k345相等時,定時器的輸出觸點動作.在計數(shù)過程中,即使輸入x001在接通或復電時,計數(shù)繼續(xù)進行,其累

39、積時間為34.5s(100 ms*345=34.5s)時觸點動作.當復位輸入x002接通 ,定時器就復位,輸出觸點也復位.計數(shù)器(c) fx2n中的16位增計數(shù)器,是16位二進制加法計數(shù)器,它是在計數(shù)信號的上升沿進行計數(shù),它有兩個輸入,一個用于復位,一個用于計數(shù).每一個計數(shù)脈沖上升沿使原來的數(shù)值減1,當現(xiàn)時值減到零時停止計數(shù),同時觸點閉合.直到復位控制信號的上升沿輸入時,觸點才斷開,設定值又寫入,再又進入計數(shù)狀態(tài). 其設定值在k1k32767范圍內(nèi)有效.設定值k0與k1含義相同,即在第一次計數(shù)時,其輸出觸點就動作.通用計數(shù)器的通道號:c0 c99,共100點.保持用計數(shù)器的通道號:c100c1

40、99,共100點.通用與掉電保持用的計數(shù)器點數(shù)分配,可由參數(shù)設置而隨意更改.舉個例子:x010x011k 計數(shù)器c 0由計數(shù)輸入x011每次驅動c0線圈時,計數(shù)器的當前值加1.當?shù)?0次執(zhí)行線圈指令時,計數(shù)器c0的輸出觸點即動作.之后即使計數(shù)器輸入x011再動作,計數(shù)器的當前值保持不變.當復位輸入x010接通(on)時,執(zhí)行rst指令,計數(shù)器的當前值為0,輸出接點也復位.應注意的是, 計數(shù)器c100c199,即使發(fā)生停電,當前值與輸出觸點的動作狀態(tài)或復位狀態(tài)也能保持.數(shù)據(jù)寄存器 數(shù)據(jù)寄存器是計算機必不可少的元件,用于存放各種數(shù)據(jù).fx2n中每一個數(shù)據(jù)寄存器都是16bit(最高位為正,負符號位)

41、,也可用兩個數(shù)據(jù)寄存器合并起來存儲32 bit數(shù)據(jù)(最高位為正,負符號位).通用數(shù)據(jù)寄存器d 通道分配 d 0d199,共200點. 只要不寫入其他數(shù)據(jù),已寫入的數(shù)據(jù)不會變化.但是,由runstop時,全部數(shù)據(jù)均清零.(若特殊輔助繼電器m8033已被驅動,則數(shù)據(jù)不被清零).停電保持用寄存器 通道分配 d200d511,共312點,或d200d999,共800點(由機器的具體型號定).基本上同通用數(shù)據(jù)寄存器.除非改寫,否則原有數(shù)據(jù)不會丟失,不論電源接通與否,plc運行與否,其內(nèi)容也不變化.然而在二臺plc作點對的通信時, d490d509被用作通信操作. 件寄存器 通道分配 d1000d2999

42、,共2000點.文件寄存器是在用戶程序存儲器(ram,eeprom,eprom)內(nèi)的一個存儲區(qū),以500點為一個單位,最多可在參數(shù)設置時到2000點.用外部設備口進行寫入操作.在plc運行時,可用bmov指令讀到通用數(shù)據(jù)寄存器中,但是不能用指令將數(shù)據(jù)寫入文件寄存器.用bmov將 數(shù)據(jù)寫入ram后,再從ram中讀出.將數(shù)據(jù)寫入eeprom盒時,需要花費一定的時間,務必請注意.am文件寄存器 通道分配 d6000d7999,共2000點.驅動特殊輔助繼電器m8074,由于采用掃描被禁止,上述的數(shù)據(jù)寄存 器可作為文件寄存器處理,用bmov指令傳送數(shù)據(jù)(寫入或讀出).特殊用寄存器 通道分配 d8000

43、d8255,共256點.是寫入特定目的的數(shù)據(jù)或已經(jīng)寫入數(shù)據(jù)寄存器,其內(nèi)容在電源接通時,寫入初始化值(一般先清零,然后由系統(tǒng)rom來寫入).44fx2n系列的基本邏輯指令基本邏輯指令是plc中最基本的編程語言,掌握了它也就初步掌握了plc的使用方法,各種型號的plc的基本邏輯指令都大臺大同小異,現(xiàn)在我們針對fx2n系列,逐條學習其指令的功能和使用方法,.每條指令及其應用實例都以梯形圖和語句表兩種編程語言對照說明.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

44、相連 x,y,m,t,c,sldi(取反) 常閉觸點與母線相連 x,y,m,t,c,sout(輸出) 線圈驅動 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 y000二,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

45、 andi(與非) 常閉觸點串聯(lián)連接 x,y,m,t,c,sor(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 x0030005 out y001 三,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

46、) 電路塊串聯(lián)連接 無 含有兩個以上觸點串聯(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

47、指令一樣,anb指令也不帶操作元件,如需要將多個電路塊串聯(lián)連接,應在每個串聯(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.anbx000 x002 x003 y006x001 x004 x005 orb x006x003地 址 指 令 數(shù) 據(jù) 0000 ld x0000001 or x0010002 ld x0020003 and x003 0004 ldi x0040005 and x0050006 or x006 0007 orb0008 anb 0009 or x003 0010 out y006 四,程序結束指令(end)符

48、號(名稱) 功 能 梯形圖表示 操作元件end(結束) 程序結束 無在程序結束處寫上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,如置位復位,脈沖輸出,清除,移位,主控觸點,空操作,跳轉指令等,同學們可以參考一些課外書,在這里我們不詳細介紹了.下面同學們可練習由梯形圖寫出與之對應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.1

49、)x000 x001 x002 x003 y000 x004x0052)x000 x001 x004 x005 y000x002 x003 x006 x007 3)x000 x001 x002 y000 x003 x004 x005x006 x00755梯形圖的設計與編程方法梯形圖是各種plc通用的編程語言,盡管各廠家的plc所使用的指令符號等不太一致,但梯形圖的設計與編程方法基本上大同小異.確定各元件的編號,分配i/o地址利用梯形圖編程,首先必須確定所使用的編程元件編號,plc是按編號來區(qū)別操作元件的 .我們選用的fx2n型號的plc,其內(nèi)部元件的地址編號如下表所示,使用時一定要明確,每個元件在同一時刻決不能擔任幾個角色.一般講,配置好的plc,其輸入點數(shù)與控制對象的輸入信號數(shù)總是相應的,輸出點數(shù)與輸出的控制回路數(shù)也是相應的(如果有模擬量,則模擬量的路數(shù)與實際的也要相當),故i/o的分配實際上是把plc的入,出點號分給實際的i/o電路,編程時按點號建立邏輯或控制關系,接線時按點號對號入坐進行接線.fx2n系列的i/o地址分配及一些其他的內(nèi)存分配前面都已介紹過了,同學們也可以參考fx系列的編程手冊.梯形圖的編程規(guī)則每個繼電器的線圈和它的觸點