PLC交通燈設(shè)計

1、1目目 錄錄第一章第一章 PLCPLC 的特點及應用的特點及應用-3-31.1 概述.31.2 PLC 的特點 .41.3 PLC 的應用 .4第二章第二章 PLCPLC 的結(jié)構(gòu)及原理的結(jié)構(gòu)及原理-6 62.1 PLC 的分類 .62.2 PLC 的結(jié)構(gòu) .62.3 PLC 的工作原理 .72.4 PLC 匯編語言 .72.5 PLC 的基本指令 .92.6 PLC 交通燈畢業(yè)設(shè)計編程器件 .13第三章第三章 梯形圖的設(shè)計與編程方法梯形圖的設(shè)計與編程方法-13-1331 控制要求.1332 控制時序.1333 PLC 交通燈畢業(yè)設(shè)計硬件及外圍元器件 .1434 I/O分配表.15第四章第四章

2、程序設(shè)計程序設(shè)計-161641 PLC 交通燈畢業(yè)設(shè)計梯形圖.1642 PLC 交通燈畢業(yè)設(shè)計指令圖.1843 軟件設(shè)計.21第五章第五章 PLCPLC 交通燈畢業(yè)論文設(shè)計總結(jié)交通燈畢業(yè)論文設(shè)計總結(jié)-21-21謝謝 辭辭-22-22參考文獻參考文獻-22-222第一章 PLC 的特點及應用1.1 概述 可編程控制器（Programmable Controller）是計算機家族中的一員，是為工業(yè)控制應用而設(shè)計制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller） ，簡稱 PLC，它主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能

3、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，簡稱 PC。但是為了避免與個人計算機（Personal Computer）的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱 PLC。1.2 PLC 的特點1 可靠性高，抗干擾能力強；2 通用性高，使用方便；3程序設(shè)計簡單，易學，易懂；4采用先進的模塊化結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)組合靈活方便；5系統(tǒng)設(shè)計周期短；6安裝簡便，調(diào)試方便，維護工作量?。?對生產(chǎn)工藝改變適應性強，可進行柔性生產(chǎn)；31.3 PLC 的應用目前，PLC 在國內(nèi)外已廣泛應用于鋼鐵、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。

4、 1 開關(guān)量的邏輯控制 這是 PLC 最基本、最廣泛的應用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實現(xiàn)邏輯控制、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

5、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)動步進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 PLC4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

6、處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應用。 5 數(shù)據(jù)處理 現(xiàn)代 PLC 具有數(shù)學運算（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≈票怼?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 P

7、LC 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。第二章第二章 PLCPLC 的結(jié)構(gòu)及原理的結(jié)構(gòu)及原理2.1 PLC 的分類1 按 plc 的結(jié)構(gòu)形式分類：1）整體式；2）模塊式。2 按 plc 的 I/O 點數(shù)分類：1）小型 256 點以下；2）中型 256 點以上，2048 點以下；3）大型 2048 點以上。3 按 plc 功能分類：抵擋型，中擋型，高檔型。2.2 PLC 的結(jié)構(gòu)PLC 實質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計算機其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計算機5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、

8、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體。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) 圖 1-1 PLC 控制系統(tǒng)示意圖 2.3 PLC 的結(jié)構(gòu)1.PLC 的硬件2. PLC 的物理結(jié)構(gòu) PLC 的物理結(jié)構(gòu)：整體式、模塊式 I/O LED(SF/DIAG)上上LED上上上上/上上RUN(上上)STOP(上上)上上上上上上上上上上上上上上上上上上上上上上上上上上上上上(RUN/STOP)上上上上上上上上上上上上上上上上上DIN上上上上上上上上 PLC編程及應用PLC編程及應用62.1.2

9、CPU 模塊中的存儲器 存儲器分類與特點：RAM、ROM、EPROM、EEPROM2.1.3 I/O 模塊 圖 2-3 輸入電路 圖 2-4 繼電器輸出電路 7 圖 2-5 場效應管輸出電路 1.plc 的工作方式2.2.1 用觸點和線圈實現(xiàn)邏輯運算 圖 2-6 基本邏輯電路 82.2.22.2.2 PLCPLC 的操作模式的操作模式 RUN 模式執(zhí)行用戶程序， “RUN” LED 亮。 STOP 模式不執(zhí)行用戶程序，可將用戶程序和硬件設(shè)置信息下載到PLC。TERM(終端)模式與通信有關(guān)。 CPU 模塊上的模式開關(guān)在 RUN 位置時，上電自動進入 RUN 模式。 PC - PLC 之間建立起通

10、信連接后，若模式開關(guān)在 RUN 或 TERM 位置, 可用編程軟件中的命令改變 CPU 的工作模式。 2.2.32.2.3 PLCPLC 的工作原理的工作原理中斷程序的處理與立即 I/O 指令可提高響應速度。9 圖 2-9 PLC 外部接線圖與梯形圖 外部輸入電路接通時, 對應的輸入映像寄存器為 ON(1 狀態(tài)), 梯形圖中對應的常開觸點閉合，常閉觸點斷開。 梯形圖中 Q0.0 的線圈“通電” ，對應的硬件繼電器的常開觸點閉合，接在標號為 0.0 的端子的外部負載工作。2.4 PLC 編程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。1.

11、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 . 0IQ0.0)(I0.1 Q0.0102.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：下圖是西門子公司的 S7-200 系列產(chǎn)品的最簡單的梯形圖例： 它有兩組，第

12、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關(guān)系： 助記符指令與梯形圖指令有嚴格的對應關(guān)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： 反之根據(jù)助記符，也可畫出與其對應的梯形圖2.5 PLC 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（?。?常開觸點與母線相連 X，Y，M，T，C,

13、S11 LDI（取反）常閉觸點與母線相連 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 AND

14、I（與非） 常閉觸點串聯(lián)連接 X，Y，M，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。12 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

15、ANB（塊與） 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，

16、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，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。 ANB13 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 O

17、RB 0008 ANB 0009 OR X003 14 0010 OUT Y006 4 程序結(jié)束指令（END）符號（名稱） 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，如置位復位、脈沖輸出、清除、移位、主控觸點、空操作、跳轉(zhuǎn)指令等。由梯形

18、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)?PLC 中，實時運行。2.6 PLC 交通燈畢業(yè)設(shè)計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 代表定時器，C 代表計數(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)取＝Y(jié)15第三章第三章 梯形圖的設(shè)計與編程方法梯形圖的設(shè)計與編程方法31 控制要求信號燈受啟動及停止按鈕的控制，當按下啟動按鈕時，信號燈系統(tǒng)開始工作，并周而復始地循環(huán)工作，當按下停止按鈕時，系統(tǒng)將停止在初始狀態(tài)，所有信號燈都熄滅。32 控制時序交通燈示意圖如圖1所示，在東西南北兩個方向均

19、安裝信號燈，兩個方向各6個燈，分為紅、黃、綠三種顏色。工作時序如圖2所示，假設(shè)東西向較忙，綠燈時間是南北向的2倍(40s)。按下起動按鈕后，南北向綠燈亮維持20s，20s后，南北黃燈閃爍3次，計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6s，期間，南北向紅燈也亮，并維持46so接下去周而復始，直到停止按鈕被按下為止。1633 PLC 交通燈畢業(yè)設(shè)計硬件及外圍元器件根據(jù)信號燈的控制要求，所有的器件有：三菱FX系列PLC、起動按鈕SB1、停止按鈕SB2、紅黃綠色信號燈各4只，輸入輸出端口接線如圖3所示。由圖可見：起動按鈕SB1接于輸入繼電器X

20、0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用導線相連，輸出端的電源為交流220V。如果信號燈的功率較大，一個輸出繼電器不能帶動兩只信號燈，可以采用17一個輸出點驅(qū)動一只信號燈，也可以采用輸出繼電器先帶動中間繼電器，再由中間繼電器驅(qū)動信號燈。34 I/O 分配表18第四章第四章 程序設(shè)計程序設(shè)計41 PLCPLC 交通燈畢業(yè)設(shè)計交通燈畢業(yè)設(shè)計梯形圖梯形圖 19 20

21、42 PLCPLC交通燈畢業(yè)設(shè)計交通燈畢業(yè)設(shè)計指令圖指令圖21222343 軟件設(shè)計采用步進梯形指令雙流程編程實現(xiàn)，應用并聯(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燈的動作分成兩個流程同時起動，分別運行各自的時序動作，相互之間的配合由統(tǒng)一的時鐘進行有機配合，不會出現(xiàn)差錯?，F(xiàn)僅以南北方向的動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)起動時，利用M8002開機脈沖自動進入XO狀態(tài)，系統(tǒng)處于等待狀態(tài)。當啟動按鈕SB1按下時，xO11接通， Y1和Y4同時起動，Y1使南北綠燈亮，Y4使東西紅燈亮(東西方向以下不分析)，x0起動的同時TO開始計時，2

22、0s后利用 常開接點的閉合使狀態(tài)進入T4，此時Y3和Y5起動，T4使南北黃燈亮，T1計時6s，6s后進入T2，在T3狀態(tài)下，起動CO和T2，此時南北黃燈滅，CO計數(shù)加1，T2時間到時，如果co,J-數(shù)不到3次，狀態(tài)轉(zhuǎn)到T0循環(huán)，如果CO計數(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)進入T4狀態(tài)，在T4狀態(tài)下，為下次閃爍作好準備，同時起動Y3和Y5，Y1使南北紅燈亮，亮46s后進入X0狀態(tài)，至此南北方向的一個循環(huán)執(zhí)行完，此時東西方向也應該完成，在兩個方向都完成后(必須都完成)，又重新進入X0和X11，如此反復工作。在任何時候按下停止按鈕SB2，Xl

23、接通，并復位相關(guān)狀態(tài)和計數(shù)器，系統(tǒng)自動停止。第五章第五章 PLC 交通燈畢業(yè)論文設(shè)計總結(jié)交通燈畢業(yè)論文設(shè)計總結(jié)在設(shè)計過程中，經(jīng)常會遇到這樣那樣的情況，就是心里老想著這樣的接法可以行得通，但實際接上電路，總是實現(xiàn)不了，因此耗費在這上面的時間用去很多。 我趁著做課程設(shè)計的同時也對課本知識有了鞏固和加強，由于課本上的知識太多，平時課間的學習并不能很好的理解和運用各個元件的功能，而且考試內(nèi)容有限，所以在這次課程設(shè)計過程中，我們了解了很多元件的功能，并且對于其在電路中的使用有了更多的認識。 經(jīng)過兩個星期的設(shè)計里，過程曲折可謂一語難盡。在此期間我們也失落過，也曾一度熱情高漲。從開始時的滿富激情到后來汗水背后的復雜心情，點點滴滴無不令我回味無長。24通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實