PLC交通燈方案設(shè)計書

1、作者：Pan Hon glia ng僅供個人學(xué)習(xí)摘要PLC可編程序控制器是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)和通訊技術(shù)發(fā)展而來的一種新型工業(yè)控制裝置。它具有結(jié)構(gòu)簡單、編程方便、可靠 性高等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛用于工業(yè)過程和位置的自動控制中。 據(jù)統(tǒng)計，可編程控制器是 工業(yè)自動化裝置中應(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具有對使用環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的特性，同時其內(nèi)部定時器資 源十分豐富，可對目前普遍使用的“漸進(jìn)式”信號燈進(jìn)行精確控制，特別對多岔路 口的控制可方便地實(shí)現(xiàn)。

2、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,PLC本身還具有通訊聯(lián)網(wǎng)功能，將同一條道路上的信號燈組成一局域網(wǎng)進(jìn)行 統(tǒng)一調(diào)度管理，可縮短車輛通行等候時間，實(shí)現(xiàn)科學(xué)化管理關(guān)鍵詞：交通燈 PLC程序設(shè)計目錄第一章PLC的特點(diǎn)及應(yīng)用1.1概述可編程控制器(Programmable Controller )是計算機(jī)家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)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(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)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

3、，簡稱PC但是為了避免與個人計算機(jī)(Personal Computer )的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱PLC1.2 PLC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)計簡單，易學(xué)，易懂；4采用先進(jìn)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(hù)工作量小；7對生產(chǎn)工藝改變適應(yīng)性強(qiáng)，可進(jìn)行柔性生產(chǎn);1.3 PLC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(jī)械制 造、汽車、輕紡、交通運(yùn)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，

4、實(shí)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(jī)群控及自動化流水線。 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)動控制PLC可以用于圓周運(yùn)動或直線運(yùn)動的控制。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)動控

5、制 模塊。如可驅(qū)動步進(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)動控制功能，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)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(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、

6、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?。?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(jī)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。第二章PLC的結(jié)構(gòu)及原理2.1 PLC的分類1按pic的

7、結(jié)構(gòu)形式分類：1）整體式；2）模塊式。2按pic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pic功能分類：抵擋型，中擋型，高檔型。2.2 PLC的結(jié)構(gòu)PLC實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計算機(jī)其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計算機(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)則組合配置。PLC的基本結(jié)構(gòu)框圖如下:接受現(xiàn)場信號2.3 PLC的工作原

8、理l. 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，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。2.4 PLC匯編語言采用面向控制過程，面向問題，簡單直觀的 pic編寫橫語言，常用的有：梯 形圖，語句表，功能圖等。1.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

9、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(shí)現(xiàn)。2. 語句表：又叫指令表，類似計算機(jī)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：它有兩組，第一組用以實(shí)現(xiàn)啟動、停止控制。第二組僅一個 END旨令，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

10、的對應(yīng)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?yàn)椋合容斎耄?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)?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 （?。┏ｉ_觸點(diǎn)與母線相連-x，丫，M T，C,SLDI（取反）常閉觸點(diǎn)與母線相連H

11、- x，丫，M T，C,SOUT（輸出）線圈驅(qū)動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。xq00Y000_O地址指令數(shù)據(jù)0000LDX0000001OUTY000符號（名稱）功能梯形圖表示AND （與）常開觸點(diǎn)串聯(lián)連接11心ANDI （與非）常閉觸點(diǎn)串聯(lián)連接_XOR （或）常開觸點(diǎn)并聯(lián)連接 _ORI （或非）常閉觸點(diǎn)并聯(lián)連接才十X2觸點(diǎn)串連指令（AND/AND）、并聯(lián)指令（OR/OR）操作元件，

12、丫，M T, C,S，丫，M T，C,S，丫，M T，C, S，丫，M T，C SAND、ANDI指令用于一個觸點(diǎn)的串聯(lián)，但串聯(lián)觸點(diǎn)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(diǎn)的并聯(lián)連接指令。0005 OUT Y0013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，支路的起點(diǎn)以LD或LDNOT旨令開始，而支路的終點(diǎn)要用 ORB旨令ORB指令是一種獨(dú)立指令，其后不帶操作元件號，因此，ORB旨令不表示觸點(diǎn)，可以

13、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旨令，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勺指令，但這時ORE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旨令，各并聯(lián)電路塊的起點(diǎn)，使用LD或LDNOT旨令；與ORB旨令一樣，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(yīng)在每個串聯(lián)電路塊之后使 用一個ANB旨令，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。ANB0005 AND X0050

14、006 ORX0060007 ORB0008 ANB0009 ORX0030010 OUTY0064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旨令，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(diǎn)、 空操作、跳轉(zhuǎn)指令等，同學(xué)們可以參考一些課外書，在

15、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)絇LC中，實(shí)時運(yùn)行。2.6編程器件一般情況下，X代表輸入繼電器，丫代表輸出繼電器，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，MO代表傳輸?shù)?。第三?梯形圖的設(shè)計與編程方法3. 1控制要求信號燈受啟動及停止按鈕的控制，當(dāng)按下啟動按鈕時，信號燈系統(tǒng)開始工作，并 周而復(fù)始地循環(huán)工作，當(dāng)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。3. 2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安裝信號燈，兩個方向各6個

16、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(fù)始，直到停止按鈕被按下為止。3.3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PLG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X0 端，停止按鈕SB2接于輸入繼電器x

17、l端，東西方向的綠燈接于輸出繼電器 丫5端， 東西方向黃燈接于輸出繼電器丫4端，東西方向的紅燈接于輸出繼電器丫3端，南北 方向綠燈接于輸出繼電器丫2端，南北方向的黃燈接于輸出繼電器丫1,南北方向紅 燈接于輸出繼電器丫0。將輸出端的COM及COM用導(dǎo)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 一個輸出點(diǎn)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。3. 4 I/O 分配表第四章程序設(shè)計4. 1梯形圖4. 2指令圖4. 3流程圖4. 4軟件設(shè)計采用步進(jìn)梯形指令雙流程編程實(shí)現(xiàn)，應(yīng)用并聯(lián)分支結(jié)構(gòu)，其狀態(tài)轉(zhuǎn)

18、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(yùn)行各自的時序動作，相互之間的配合由統(tǒng)一的時鐘進(jìn)行有機(jī)配合，不會出現(xiàn)差錯。現(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 M800開機(jī)脈沖自動進(jìn)入XO犬態(tài)，系統(tǒng)處 于等待狀態(tài)。當(dāng)啟動按鈕SB1按下時，xO11接通，丫1和丫4同時起動，丫1使南北綠 燈亮，丫4使東西紅燈亮（東西方向以下不分析），x0起動的同時TOf始計時，20s 后利用 常開接點(diǎn)的閉合使?fàn)顟B(tài)進(jìn)入T4,此時丫3和丫5起動，T4使南北黃燈亮，T1 計時6s, 6s后進(jìn)入T2,在T3狀態(tài)下，起動C刖T

19、2,此時南北黃燈滅，CO+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+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(jìn)入T4狀態(tài)，在T4狀態(tài)下，為下次閃爍作好準(zhǔn)備，同時起動 丫3和丫5, 丫1使南 北紅燈亮，亮46s后進(jìn)入X0犬態(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(yīng)該完成，在兩個方向都完成后（必須都完成），又重新進(jìn)入X0和X11，如此反復(fù)工作。在任何時候按下停止按鈕SB2, XI接通，并復(fù)位相關(guān)狀態(tài)和計數(shù)器，系統(tǒng) 自動停止。第五章設(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

20、接法可以行 得通，但實(shí)際接上電路，總是實(shí)現(xiàn)不了，因此耗費(fèi)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(qiáng)， 由于課本上的知識 太多，平時課間的學(xué)習(xí)并不能很好的理解和運(yùn)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(rèn)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(fù)雜心情，點(diǎn)點(diǎn)滴滴 無不令我回味無長。通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實(shí)踐相結(jié)合起來，

21、從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計的過程中遇到問題， 可以說得是困難重重，這畢竟第一次做，難免會遇到過各種各樣的問題， 同時在設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己 的不足之處，對以前所學(xué)過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。謝辭當(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?yàn)槲业纳杏心敲炊嗫蓯鄣娜酥档?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。三年的大學(xué)生活不知不覺中就要結(jié)束了

22、，在這段難忘的生活中，有我許多美 好的回憶。在這份大學(xué)的最后一頁里，首先感謝黨、感謝學(xué)院給我們提供這個能 自我展示的平臺，感謝我們的指導(dǎo)教師，李佐平、李建蘭老師，你們從一開始的 論文方向的選定，到最后的整篇文論的完成，都非常耐心的對我進(jìn)行指導(dǎo)。給我 提供了大量數(shù)據(jù)資料和建議，告訴我應(yīng)該注意的細(xì)節(jié)問題，細(xì)心的給我指出錯誤， 修改論文。謝謝我們班主任老師，從大一到大二是你的悉心教導(dǎo)、 孜孜不倦我們 才能順利的完成學(xué)業(yè)。我要感謝在我二年的學(xué)習(xí)中無私傳授我知識的各位老師， 是你們將自己寶貴的財富無私地奉獻(xiàn)給了我們， 讓我們能在學(xué)業(yè)上有所成績；是 你們讓我倍感教師職業(yè)的偉大，交給我們知識，又不忘教育我們

23、如何做人！在此， 我還要感謝寢室的兄弟們在我完成論文的過程中給予我的幫助和鼓勵，也是他們陪我度過這三年的生活。參考文獻(xiàn)1. 廖常初主編.PLC基礎(chǔ)及應(yīng)用.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20042. 廖常初等.PLC的順序控制編程方法工業(yè)自動化，（香港），19973. 廖常初主編.PLC基礎(chǔ)及應(yīng)用.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20024. 廖常初.PLC梯形圖的順序控制設(shè)計法電工技術(shù)雜志，20015. 電機(jī)及拖動.高等教育出版社，6. 朱獻(xiàn)清 編著.物業(yè)供用電.北京.機(jī)械工業(yè)出版社.20037. 劉介才主編.實(shí)用供配電技術(shù)手冊.北京：中國水利水電出版社，20028. 常斗南主編 可編程序控制器原理*應(yīng)用*實(shí)驗(yàn)

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25、與Microloeix控制器北京：機(jī)械工業(yè)出版社2003版權(quán)申明本文部分內(nèi)容，包括文字、圖片、以及設(shè)計等在網(wǎng)上搜集整理。版權(quán)為潘宏亮個人所有This article in eludes someparts, in cludi ng text, pictures, and desig n. Copyright is Pan Hon glia ng's pers onal own ership.用戶可將本文的內(nèi)容或服務(wù)用于個人學(xué)習(xí)、研究或欣賞，以及其他非商業(yè)性或非盈利性用途，但同時應(yīng)遵守著作權(quán)法及其他相關(guān)法律 的規(guī)定，不得侵犯本網(wǎng)站及相關(guān)權(quán)利人的合法權(quán)利。除此以外，將本 文任何內(nèi)容或服務(wù)用于其他用途時，須征得本人及相關(guān)權(quán)利人的書面 許可，并支付報酬。Users may use the contents or services of this articlefor pers onal study,