學(xué)院學(xué)院PLC控制交通管理知識(shí)設(shè)計(jì)

1、奧鵬學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目 PLC控制交通燈設(shè)計(jì)學(xué)生姓名 蔡成武專 業(yè)指導(dǎo)教師 田老師目錄摘要 0第一章 PLC的特點(diǎn)及應(yīng)用1一 .概述 1二. PLC的特點(diǎn)1三. PLC的應(yīng)用 第二章 PLC 的結(jié)構(gòu)及原理 5一. PLC的分類5.二. PLC的結(jié)構(gòu)5.三. PLC 的工作原理 6四. PLC匯編語(yǔ)言 9五. PLC的基本指令.11.六. PLC 交通燈畢業(yè)設(shè)計(jì)編程器件 17第三章 梯形圖的設(shè)計(jì)與編程方法 1.8.一. 控制要求 18二. 控制時(shí)序 18三. PLC交通燈畢業(yè)設(shè)計(jì)硬件及外圍元器件 18第四章 程序設(shè)計(jì)2.0 一. PLC交通燈畢業(yè)設(shè)計(jì)梯形圖 20二. PLC 交通燈畢業(yè)設(shè)

2、計(jì)指令圖 20三. 軟件設(shè)計(jì) 20第五章 PLC 交通燈畢業(yè)論文設(shè)計(jì)總結(jié) 2.2.謝辭 2.3參考文獻(xiàn) 2.4摘要PLC 可編程序控制器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)和通訊技術(shù)發(fā)展而來(lái)的一種新型工業(yè)控制裝置。 它具 有結(jié)構(gòu)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(guò)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 手段和重要的基礎(chǔ)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

3、前普遍使用的 “漸進(jìn)式”信號(hào)燈 進(jìn)行精確控制 ,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(lái) 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)行統(tǒng)一調(diào)度管理,可縮短車(chē)輛通行等候時(shí)間 ,實(shí)現(xiàn)科學(xué)化管理 .第一章 PLC的特點(diǎn)及應(yīng)用一.概述可編程控制器(Programmable Controlle)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(Programmable Logic Controlle)，簡(jiǎn)稱PLC，它主要用 來(lái)代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功

4、能已 經(jīng)大大超過(guò)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。但是為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī)(Personal Computer 的簡(jiǎn)稱混淆，所以將可編程控制器簡(jiǎn)稱 PLC。三.PLC的特點(diǎn)PLC的主要特點(diǎn)1、高可靠性（1）所有的 I/O 接口電路均采用光電隔離， 使工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的外電路與 PLC 內(nèi)部電路之 間電氣上隔離。（2）各輸入端均采用 R-C 濾波器，其濾波時(shí)間常數(shù)一般為 1020ms.（3）各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾。（4）采用性能優(yōu)良的開(kāi)關(guān)電源。（5）對(duì)采用的器件進(jìn)行嚴(yán)格的篩選。（6）良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟，硬件發(fā)生異常情況，CPU立即采用有 效措

5、施，以防止故障擴(kuò)大。（7）大型PLC還可以采用由雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三CPU構(gòu)成表決系統(tǒng)，使可 靠性更進(jìn)一步提高。2、豐富的 I/O 接口模塊PLC 針對(duì)不同的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，如：交流或直流；開(kāi)關(guān)量或模擬量；電壓或電流； 脈沖或電位； 強(qiáng)電或弱電等。有相應(yīng)的 I/O 模塊與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的器件或設(shè)備，如：按 鈕；行程開(kāi)關(guān)；接近開(kāi)關(guān)；傳感器及變送器；電磁線圈；控制閥等直接連接。 另外為了提高操作性能，它還有多種人-機(jī)對(duì)話的接口模塊; 為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)， 它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊，等等。3、采用模塊化結(jié)構(gòu)為了適應(yīng)各種工業(yè)控制需要，除了單元式的小型PLC以外，絕大多數(shù)PLC均采用模 塊化結(jié)構(gòu)。P

6、LC的各個(gè)部件，包括CPU，電源，1/0等均采用模塊化設(shè)計(jì)，由機(jī)架及 電纜將各模塊連接起來(lái)，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合。4、編程簡(jiǎn)單易學(xué)PLC 的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式，對(duì)使用者來(lái)說(shuō)，不需要 具備計(jì)算機(jī)的專門(mén)知識(shí)，因此很容易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌握。5、安裝簡(jiǎn)單，維修方便PLC 不需要專門(mén)的機(jī)房，可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運(yùn)行。使用時(shí)只需將現(xiàn)場(chǎng)的各 種設(shè)備與 PLC 相應(yīng)的 I/0 端相連接，即可投入運(yùn)行。各種模塊上均有運(yùn)行和故障指 示裝置，便于用戶了解運(yùn)行情況和查找故障。由于采用模塊化結(jié)構(gòu)，因此一旦某模塊發(fā)生故障，用戶可以通過(guò)更換模塊的方法， 使系統(tǒng)迅

7、速恢復(fù)運(yùn)行。四.PLC的功能1、邏輯控制2、定時(shí)控制3、計(jì)數(shù)控制4、步進(jìn)（順序）控制5、PID 控制6、數(shù)據(jù)控制：PLC具有數(shù)據(jù)處理能力。7、通信和聯(lián)網(wǎng)8其它：PLC還有許多特殊功能模塊，適用于各種特殊控制的要求，如：定位控制 模塊，CRT模塊三.PLC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(chē)、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂(lè)等各個(gè)行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類：1. 開(kāi)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(shū)機(jī)

8、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(guò)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(lái)說(shuō)，早期直接用于開(kāi)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

9、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(guò)程控制 過(guò)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(guò)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)

10、在存儲(chǔ)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(wú)人控制 的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過(guò)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!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)控制的發(fā)展， 工廠自動(dòng)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。第二章PLC的結(jié)構(gòu)及原理一. PLC的分類（一） 按pic的結(jié)構(gòu)形式分類：1.整體式；2.模塊式。（二）按pic的I/O點(diǎn)數(shù)分類：1小

11、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。（三）按pic功能分類：抵擋型，中擋型，高檔型。二. PLC的結(jié)構(gòu)PLC實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)從結(jié)構(gòu)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CPC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)則 組合配置。PLC的基本結(jié)構(gòu)框圖如下:接受>現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)受控元件電源部件PLC的工作原理當(dāng)可編程邏輯控制器投入運(yùn)行后，其工作過(guò)程一般分為三個(gè)階

12、段，可編程邏輯控制器即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三 個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，可編程邏輯控制 器的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。（一）、輸入采樣階段在輸入采樣階段，可編程邏輯控制器以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)的單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在 這兩個(gè)階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會(huì)改變。因此，如果輸入是脈沖信 號(hào)，則該脈沖信號(hào)的寬度必須大于一個(gè)掃描周期，才能保證在 任何情況下，該輸入均能被讀入。（二）、用戶程序執(zhí)行階段在用戶程序

13、執(zhí)行階段，可編程邏輯控制器總是按由上而下的順 序依次地掃描用戶程序（梯形圖）。在掃描每一條梯形圖時(shí)， 又總 是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，并按先左后 右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng) RAM存儲(chǔ)區(qū) 中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對(duì)應(yīng)位的 狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。即，在用戶程序執(zhí)行過(guò)程中，只有輸入點(diǎn)在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài) 和數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生變化，而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在 I/O映象區(qū)或系 統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會(huì)對(duì)排在下面的凡是用到這些線 圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個(gè)掃描周期才能對(duì)排在 其上面的程序起作用。在程序執(zhí)行的過(guò)程中如果使用立即I/O指令則可以直接存取I/O點(diǎn)。即使用I/O指令的話，輸入過(guò)程影像寄存器的值不會(huì)被更新， 程序直接從I/O模塊取值，輸出過(guò)程影像寄存器會(huì)被立即更新， 這跟立即輸入有