2008级毕业论文(27174.doc

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1、I 目 录 摘 要 .2 Abstract.3 一、 绪论 .4 （一）课题背景 4 （二）设计目的 4 （三）设计要求 5 （四）可编程控制器交通灯控制系统的特点 7 二PLC 可编程控制器 8 （一）PLC 可编程控制器的特点 9 （二）PLC 可编程控制器的一般结构 10 （三）PLC 可编程控制器的应用 13 四、基于 PLC 可的交通灯控制的设计 .14 （一）PLC 可编程控制器的工作方式 .14 (二)PLC 可编程控制器汇编语言 .14 （三）PLC 可编程控制器的基本指令 .15 （四）交通信号灯系统设计流程图 18 （五）交通信号灯系统硬件设计电路连接 19 （六）交通信号

2、灯系统控制程序设计 22 总 结 .24 致 谢 .25 参考文献 .25 2 摘 要 就如何应用实现十字路口交通信号灯自动控制的设计展开讨论，通过分析对交通信号灯的控 制要求，对控制系统进行了软、硬设计。同时将的逻辑控制、数据运算、数据比较、数据传送通过 程序有机的结合起来，既控制交通灯的变化，还有时间显示。 关键词：PLC； 信号灯； 控制系统 3 Abstract Application of PLC on how to achieve the design of intersection traffic signal control debate and the analysis of

3、 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 traffic light changes, as well as the time display. Key Words:

4、PLC ； a signal lantern ； control system 4 一、 绪论 （一）课题背景 1858 年，在英国伦敦主要街头安装了以燃煤气为光源的红，蓝两色的机械扳手式 信号灯，用以指挥马车通行。这是世界上最早的交通信号灯。1868 年，英国机械工程 师纳伊特在伦敦威斯敏斯特区的议会大厦前的广场上，安装了世界上最早的煤气红绿 灯。它由红绿两以旋转式方形玻璃提灯组成，红色表示“停止” ，绿色表示“注意” 。 1869 年 1 月 2 日，煤气灯爆炸，使警察受伤，遂被取消。1914 年，电气启动的红绿灯 出现在美国。这种红绿灯由红绿黄三色圆形的投光器组成，安装在纽约市 5 号大

5、街的 一座高塔上。红灯亮表示“停止” ，绿灯亮表示“通行” 。1918 年，又出现了带控制的 红绿灯和红外线红绿灯。带控制的红绿灯，一种是把压力探测器安在地下，车辆一接 近红灯便变为绿灯；另一种是用扩音器来启动红绿灯，司机遇红灯时按一下嗽叭，就 使红灯变为绿灯。红外线红绿灯当行人踏上对压力敏感的路面时，它就能察觉到有人 要过马路。红外光束能把信号灯的红灯延长一段时间，推迟汽车放行，以免发生交通 事故。信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力， 减少交通事故有明显效果。1968 年，联合国道路交通和道路标志信号协定对各种 信号灯的含义作了规定。绿灯是通行信号，面对绿灯

6、的车辆可以直行，左转弯和右转 弯，除非另一种标志禁止某一种转向。左右转弯车辆都必须让合法地正在路口内行驶 的车辆和过人行横道的行人优先通行。红灯是禁行信号，面对红灯的车辆必须在交叉 路口的停车线后停车。黄灯是警告信号，面对黄灯的车辆不能越过停车线，但车辆已 十分接近停车线而不能安全停车时可以进入交叉路口。 （二）设计目的 本次设计的主要目的是通过某设备的电气控制装置的设计实践，了解一般电气控 制系统设计过程、设计要求、应完成的工作内容和具体设计方法。通过设计也有助于 复习、巩固以往所学的知识，达到灵活应用的目的。电气设备必须满足生产设备和生 产工艺的要求，因此，设计之前必须了解设备的用途，结构

7、，操作要求，工艺流程， 在此过程中培养从事设计工作的整体观念和全局素养。 设计应强调能力的锻炼与培养，在独立完成设计任务的同时，还要注意其他几个 方面能力的培养与提高，如独立工作与创造力；综合运用专业知识及基础知识的能力， 解决实际工程技术问题的能力；查阅图书资料，产品信息使用手册和各种工具的性能； 工程绘图的能力；书写技术报告和编程技术资料的能力。 5 （三）设计要求 图 1 某十字路口东西方向和南北方向各装有直行(包括右转弯)控制红、黄、绿交通 信号灯和左转弯控制红、绿交通信号灯，另外还有倒计时显示器。显示器用于显示相 应方向直行控制当前点亮信号灯还要持续的时间(剩余时间)，由另外的单片机

8、系统构成 （这里不予以考虑设计） 。 图 1 交通灯示意图 系统中有一个控制开关，接通则进入正常工作状态，关断则停止工作。 1. 设计规律： 系统启动后，东西直行绿灯亮 6 秒,与此同时南北红灯全亮 15 秒；东西左转 弯红灯亮； 东西灯亮 6 秒后开始闪烁，周期为 1 秒(灭 0.5 秒，亮 0.5 秒)，闪亮 2 秒。 6 东西直行绿灯闪亮 2 秒后变成黄灯亮，维持 2 秒； 东西直行黄灯亮 2 秒后变成红灯亮；同时东西左转弯绿灯亮，维持 5 秒； 东西左转弯绿灯亮 5 秒后变成红灯亮;(至此东西方向全是红灯亮，维持 15 秒)；同 时南北方向直行控制红灯灭，绿灯亮。维持 6 秒；南北左转

9、弯继续红灯亮； 南北直行绿亮 6 秒后开始闪烁，周期为 1 秒(灭 0.5 秒，亮 0.5 秒)，闪亮 2 秒； 南北直行绿灯闪亮 2 秒后变成黄灯亮，维持 2 秒； 南北直行黄灯亮 2 秒后变成红灯亮；同时南北左转弯绿灯亮，维持 5 秒； 南北左转弯绿灯亮 5 秒后变成红灯亮 (至此东西方向全是红灯亮)；同时东西方向 直行控制红灯灭，绿灯亮；东西左转弯继续红灯亮。 循环执行上述 1 到 9 步，实现对交通信号灯的控制。 见图 2 交通信号灯 PLC 控制系统设计图： 图 2 交通信号灯 PLC 控制系统设计图 （四）可编程控制器交通灯控制系统的特点 脱机手动工作； 联机自动就地工作； 7 上

10、机控制的单周期运行方式； 由上位机通过串口向下位机送入设定配方参数实现自动控制； 自动启动、自动停机控制方式。 近年来 PLC 的性能价格比有较大幅度的提高，使得实际应用成为可能。 在下一章我们结合交通灯的设计对 PLC 做一个简单介绍。 二PLC 可编程控制器 随着社会经济的发展，城市交通问题越来越引起人们的关注。人，车，路三者关 系的协调，已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。城市交通控制系统是用于 8 城市交通数据监测，交通信号灯控制与交通疏导的计算机综合管理系统，它是现代城 市交通监控指挥中最重要的组成部分。 随着城市机动车量的不断增加，许多大城市如北京，上海，南京等出现了交通超

11、负荷运行的情况，因此，自 80 年代后期，这些城市纷纷修建城市高速公路，在 高速 公路建设完成的初期，它们也曾有效地改善了交通状况。然而，随着交通量的快速增 长和缺 乏对高速道路的系统研究和控制，高速道路没有充分发挥出预期的作用。而城市 高速道路在构造上的特点，也决定了城市高速道路的 交通状况必然受高速道路和普通 道路耦合出交通状况的制约。所以，如何采用合适的控制方法，最大限度利用好耗费 巨资修建的城市高速道路，缓解主干道与匝道，城区与周边地区的交通拥堵状况，越 来越成为交通运输管理和城市规划部门亟待解决的主要问题 在十字路口设置交通灯可以对交通进行有效的疏通，并为交通参与者的安全提供 了强有

12、力的保障。但是随着社会、经济的快速发展，原先的交通灯控制系统已经不能 适应现在日益繁忙的交通状况。如何改善交通灯控制系统，使其适应现在的交通状况， 成为研究的课题。 传统的十字路口交通控制灯，通常的做法是：事先经过车辆流量的调查，运 用统计的方法将两个方向红绿灯的延时预先设置好。然而，实际上车辆流量的变化往 往是不确定的，有的路口在不同的时段甚至可能产生很大的差异。即使是经过长期运 行、较适用的方案，仍然会发生这样的现象：绿灯方向几乎没有什么车辆，而红灯方 向却排着长队等候通过。这种流量变化的偶然性是无法建立准确模型的，统计的方法 已不能适应迅猛发展的交通现状，更为现实的需要是能有一种能够根据

13、流量变化情况 自适应控制的交通灯。 目前，大部分城市中十字路口交通灯的控制普遍采用固定转换时间间隔的控制 方法。由于十字路口不同时刻车辆的流量是复杂的、随机的和不确定的，采用固定时 间的控制方法，经常造成道路有效利用时间的浪费，出现空等现象，影响了道路的畅 通。为此，采用不依赖数学模型的模糊控制方法设计交通灯控制器，能较好地解决这 个问题。另外随着众多高科技技术在日常生活的普遍应用，城市空中各种电磁干扰日 益严重，为保证交通控制的可靠、稳定，选择了能够在恶劣的电磁干扰环境下正常工 作的 PLC 是必要的。 随着科学技术的日新月异，自动化程度要求越来越高，原有的交通灯装置远远不 能满足当前高度自

14、动化的需要。可编程控制器交通灯控制系统集成自动控制技术、计 量技术、新传感器技术、计算机管理技术于一体的机电一体化产品；充分利用计算机 技术对生产过程进行集中监视、控制管理和分散控制；充分吸收了分散式控制系统和 集中控制系统的优点，采用标准化、模块化、系统化设计，配置灵活、组态方便。 9 （一）PLC 可编程控制器的特点 1. 可靠性高，抗干扰能力 PLC 用软件代替大量的中间继电器和时间继电器，仅剩下与输入和输出有关的少 量硬件，接线可减少到继电器控制系统的1/101/100，因触点接触不良造成的故障大为 减少。高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC 由于采用现代大规模集成电路技术， 采用

15、严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。 例如三菱公司生产的 F 系列 PLC 平均无故障时间高达30万小时。一些使用冗余 CPU 的 PLC 的平均无故障工作时间则更长。从 PLC 的机外电路来说，使用 PLC 构成控制 系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数 千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC 带有硬件故障自我检测功能，出现故障时 可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序， 使系统中除 PLC 以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有极高 的可靠性也就不奇怪了。 2.

16、硬件配套齐全，功能完善，适用性强 PLC 发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品，并且已经标准 化、系列化、模块化，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用，用户能灵活方便 地进行系统配置，组成不同功能、不同规模的系统。PLC 的安装接线也很方便，一般 用接线端子连接外部接线。PLC 有较强的带负载能力，可直接驱动一般的电磁阀和交 流接触器，可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代 PLC 大 多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来 PLC 的功能单元大量 涌现，使 PLC 渗透到了位置控制、温度控制、CNC 等各种工业控制中。加上 PLC 通

17、信能力的增强及人机界面技术的发展，使用 PLC 组成各种控制系统变得非常容易。 3. 易学易用，深受工程技术人员欢迎 PLC 作为通用 工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程 语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相 当接近，只用 PLC 的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。 为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了 方便之门。 4. 系统的设计、安装、调试工作量小，维护方便，容易改造 PLC 的梯形图程序一般采用顺序控制设计法。这种编程方法很有规律，很容易掌 握。对于复杂的控制系统，

18、梯形图的设计时间比设计继电器系统电路图的时间要少得 多。 PLC 用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设 计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改 10 变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。 5. 体积小，重量轻，能耗低 以超小型 PLC 为例，新近出产的品种底部尺寸小于 100mm，仅相当于几个继电器 的大小，因此可将开关柜的体积缩小到原来的 1/21/10。它的重量小于 150g，功耗仅 数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。 （二）PLC 可编程控制器的一般结构 1. P

19、LC 可编程控制器的结构分类 (1)按硬件的结构类型分类：编程控制器是专门为工业生产环境设计的。为了便于 在工业现场安装，便于扩展，方便接线，其结构与普通计算机有很大区别，常见的有 箱体式，模块式，及叠装式三种结构。 箱体式 PLC 一般用于规模小，输入输出点数固定，不需要扩展的场合。模块式 PLC 一般用于规模较大，输入输出点数多，输入输出点数比例灵活的场合。叠装式 PLC 具有二者的优点。 (2)按应用规模及功能分类：为了适应不同工业生产过程的应用要求，PLC 能够 处理的输入信号数量是不一样的。一般将一路信号称作一个店，将输入输出点数的总 和称为机器的点。按照点数的多少，可将 PLC 分

20、为超小，小，中，打，超大等五类型 如下表： 超小型 小型 中型 大型 超大型 64 点以 下 64128 点 128512 点 512 8192 点 8192 点 以上 2. PLC 可编程控制器的配置 可编程控制器虽然外观各异，但硬件结构大体相同。主要由中央处理器（CPU） ，存储器 （RAM/ROM） ，输入输出（ I/O 接口）,电源及编程设备几大部分组成。PLC 的硬件结构框图如下 所示： 接受 驱动 现场信号 受控元件输入 接 口 部 件 中央处理单 元 CPU 板 接 口部件 输出 11 图 3 PLC 基本构成图 1）.CPU 的构成：PLC 中的 CPU 是 PLC 的核心，起

21、神经中枢的作用，每台 PLC 至少有一个 CPU，它按 PLC 的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫 描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊 断电源和 PLC 内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后，从用户 程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去 指挥有关的控制电路。 与通用计算机一样，主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、 控制及状态总线构成，还有外围芯片、总线接口及有关电路。它确定了进行控制的规 模、工作速度、内存容量等。内存主要用于存储程序及数据，是 PLC 不可缺少的组

22、成 单元。 CPU 的控制器控制 CPU 工作，由它读取指令、解释指令及执行指令。但工作节奏 由震荡信号控制。 CPU 的运算器用于进行数字或逻辑运算，在控制器指挥下工作。 CPU 的寄存器参与运算，并存储运算的中间结果，它也是在控制器指挥下工作。 CPU 虽然划分为以上几个部分，但 PLC 中的 CPU 芯片实际上就是微处理器，由 于电路的高度集成，对 CPU 内部的详细分析已无必要，我们只要弄清它在 PLC 中的功 能与性能，能正确地使用它就够了。 CPU 模块的外部表现就是它的工作状态的种种显示、种种接口及设定或控制开关。 一般讲，CPU 模块总要有相应的状态指示灯，如电源显示、运行显示

23、、故障显示等。 箱体式 PLC 的主箱体也有这些显示。它的总线接口，用于接 I/O 模板或底板，有内存 接口，用于安装内存，有外设口，用于接外部设备，有的还有通讯口，用于进行通讯。 CPU 模块上还有许多设定开关，用以对 PLC 作设定，如设定起始工作方式、内存区等。 2.I/O 模块： PLC 的对外功能，主要是通过各种 I/O 接口模块与外界联系的，按 I/O 点数确定模块规格及数量，I/O 模块可多可少，但其最大数受 CPU 所能管理的基本 配置的能力，即受最大的底板或机架槽数限制。I/O 模块集成了 PLC 的 I/O 电路，其输 入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。

24、3.电源模块：有些 PLC 中的电源，是与 CPU 模块合二为一的，有些是分开的，其 主要用途是为 PLC 各模块的集成电路提供工作电源。同时，有的还为输入电路提供 电 源 部 件 12 24V 的工作电源。电源以其输入类型有：交流电源，加的为交流 220VAC 或 110VAC，直流电源，加的为直流电压，常用的为 24V。 4.底板或机架：大多数模块式 PLC 使用底板或机架，其作用是：电气上，实现各 模块间的联系，使 CPU 能访问底板上的所有模块，机械上，实现各模块间的连接，使 各模块构成一个整体。 5.PLC 的外部设备：外部设备是 PLC 系统不可分割的一部分，它有四大类 编程设备：

25、有简易编程器和智能图形编程器，用于编程、对系统作一些设定、 监控 PLC 及 PLC 所控制的系统的工作状况。编程器是 PLC 开发应用、监测运行、检 查维护不可缺少的器件，但它不直接参与现场控制运行。 设备：有数据监视器和图形监视器。直接监视数据或通过画面监视数据。 存储设备：有存储卡、存储磁带、软磁盘或只读存储器，用于永久性地存储用 户数据，使用户程序不丢失，如 EPROM、EEPROM 写入器等。 输入输出设备：用于接收信号或输出信号，一般有条码读人器，输入模拟量的 电位器，打印机等。 6.PLC 的通信联网： PLC 具有通信联网的功能，它使 PLC 与 PLC 之间、PLC 与 上位

26、计算机以及其他智能设备之间能够交换信息，形成一个统一的整体，实现分散集 中控制。现在几乎所有的 PLC 新产品都有通信联网功能，它和计算机一样具有 RS-232 接口，通过双绞线、同轴电缆或光缆，可以在几公里甚至几十公里的范围内交换信息。 当然，PLC 之间的通讯网络是各厂家专用的，PLC 与计算机之间的通讯，一些生 产厂家采用工业标准总线，并向标准通讯协议靠拢，这将使不同机型的 PLC 之间、 PLC 与计算机之间可以方便地进行通讯与联网。 了解了 PLC 的基本结构，我们在购买程控器时就有了一个基本配置的概念，做到 既经济又合理，尽可能发挥 PLC 所提供的最佳功能。 （三）PLC 可编程

27、控制器的应用 目前，PLC 在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、 汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几 类。 1.开关量的逻辑控制 这是 PLC 最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、 顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、 印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。 13 2.模拟量控制 在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等 都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量（Analog）和数字量 （Dig

28、ital）之间的 A/D 转换及 D/A 转换。PLC 厂家都生产配套的 A/D 和 D/A 转换模块， 使可编程控制器用于模拟量控制。 3 运动控制 PLC 可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用于 开关量 I/O 模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。如 可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要 PLC 厂家的产 品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。 4 过程控制 过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，PLC 能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。P

29、ID 调节是一般闭环控制系统中用 得较多的调节方法。大中型 PLC 都有 PID 模块，目前许多小型 PLC 也具有此功能模块。 PID 处理一般是运行专用的 PID 子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制 等场合有非常广泛的应用。 5 数据处理 现代 PLC 具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算） 、数据传送、数据转 换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以 与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到 别的智能装置，或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的 柔性制造系统；也可用于过程控制系统

30、，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制 系统。 6 通信及联网 PLC 通信含 PLC 间的通信及 PLC 与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的发展， 工厂自动化网络发展得很快，各 PLC 厂商都十分重视 PLC 的通信功能，纷纷推出各自 的网络系统。新近生产的 PLC 都具有通信接口，通信非常方便。 三、基于 PLC 可的交通灯控制的设计 （一）PLC 可编程控制器的工作方式 1.输入采样阶段，在此阶段，顺序读入所有输入缎子通断状态，并将读入的信息存入内 存，接着进入程序执行阶段，在程序执行时，即使输入信号发生变化，内存中输入信息也不变化， 14 只有在下一个扫描周期的输入采样阶段才能

31、读入信息。 2. 程序执行阶段：plc 对用户程序扫描。 3.输出刷新阶段：当所有指令执行完毕通过隔离电路，驱动功率放大器，电路是输出端 子向外界输出控制信号驱动外部负载。 (二)PLC 可编程控制器汇编语言 采用面向控制过程，面向问题，简单直观的 plc 编写横语言，常用的有：梯形图，语句表，功 能图等。 梯形图：由继电器控制逻辑演变而来，两者具有一定程度的相似性，但梯形图编程语言功能 更强更方便。 主要特点： 1）自上而下，从左到右的顺序排列，两列垂直线为母线。每一逻辑行，起使左母线。 2）梯形图中采用继电器名称，但不是真实物理继电器称为“软继电器” 3）每个梯级流过的是概念电流，从左向右

32、，其两端母线设有电源。 4）输入继电器，用于接入信号，而无线圈，输入继电器，通过输入接入的继电器，晶体及 晶闸管才能实现。 2.语句表：又叫指令表，类似计算机汇编语言形式，用指令的记助符编程。例：下图是三 菱公司的 FX2N 系列产品的最简单的梯形图例： X000 X001 Y000 X010 它有两组，第一组用以实现启动、停止控制。第二组仅一个 END 指令，用以 结束程序。 梯形图与助记符的对应关系： 助记符指令与梯形图指令有严格的对应关系，而梯形图的连线 又可把指令的顺序予以体现。一般讲，其顺序为：先输入，后输出（含其他处理） ；先上，后下； 先左，后右。有了梯形图就可将其翻译成助记符程

33、序。上图的助记符程序为 地址 指令 变量 0000 LD X000 0001 OR X010 0002 AND X001 END 15 0003 OUT Y000 0004 END 反之根据助记符，也可画出与其对应的梯形图 （三）PLC 可编程控制器的基本指令 1 输入输出指令（LD/LDI/OUT） 下面把 LD/LDI/OUT 三条指令的功能、梯形图表示形式、操作元件 以列表的形式加以说明： 符号 功 能 梯形图表示 操作元件 LD（取） 常开触点与母线相连 X，Y，M，T，C,S LDI（取反）常闭触点与母线相连 X，Y，M，T，C,S OUT（输出） 线圈驱动 Y，M，T，C，S,F

34、LD 与 LDI 指令用于与母线相连的接点，此外还可用于分支电路的起点。 OUT 指令是线圈的驱动指令，可用于输出继电器、辅助继电器、定时器、 计数器、状态寄存器等，但不能用于输入继电器。输出指令用于并行输出，能 连续使用多次。 X000 Y000 地址 指令 数据 0000 LD X000 0001 OUT Y000 2 触点串连指令（AND/ANDI） 、并联指令（OR/ORI） 符号（名称） 功 能 梯形图表示 操作元件 AND（与） 常开触点串联连接 X，Y，M，T，C,S ANDI（与非） 常闭触点串联连接 X，Y，M，T，C,S 16 OR（或） 常开触点并联连接 X，Y，M，T，

35、C，S ORI（ 或非） 常闭触点并联连接 X，Y，M，T，C，S AND、ANDI 指令用于一个触点的串联，但串联触点的数量不限，这两个 指令可连续使用。 OR、ORI 是用于一个触点的并联连接指令。 X001 X002 Y001 地址 指令 数据 0002 LD X001 X003 0003 ANDI X002 0004 OR X003 0005 OUT Y001 3 电路块的并联和串联指令（ORB、ANB） 符号（名称） 功 能 梯形图表示 操作元件 ORB（块或） 电路块并联连接 无 ANB（块与） 电路块串联连接 无 含有两个以上触点串联连接的电路称为“串联连接块” ，串联电路块并联

36、连接 时，支路的起点以 LD 或 LDNOT 指令开始，而支路的终点要用 ORB 指令。ORB 指令 是一种独立指令，其后不带操作元件号，因此，ORB 指令不表示触点，可以看成电 路块之间的一段连接线。如需要将多个电路块并联连接，应在每个并联电路块之 后使用一个 ORB 指令，用这种方法编程时并联电路块的个数没有限制；也可将所 有要并联的电路块依次写出，然后在这些电路块的末尾集中写出 ORB 的指令，但 这时 ORB 指令最多使用 7 次。 将分支电路（并联电路块）与前面的电路串联连接时使用 ANB 指令，各并联 电路块的起点，使用 LD 或 LDNOT 指令；与 ORB 指令一样，ANB 指

37、令也不带操作元 件，如需要将多个电路块串联连接，应在每个串联电路块之后使用一个 ANB 指令， 用这种方法编程时串联电路块的个数没有限制，若集中使用 ANB 指令，最多使用 7 次。 17 ANB X000 X002 X003 Y006 X001 X004 X005 ORB X006 X003 地 址 指 令 数 据 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 1

38、8 4 程序结束指令（END） 符号（名称） 功 能 梯形图表示 操作元件 END（结束） 程序结束 无 在程序结束处写上 END 指令，PLC 只执行第一步至 END 之间的程序，并立即输出处理。 若不写 END 指令， PLC 将以用户存贮器的第一步执行到最后一步，因此，使用 END 指令可缩短 扫描周期。另外。在调试程序时，可以将 END 指令插在各程序段之后，分段检查各程序段的动作， 确认无误后，再依次删去插入的 END 指令。 其他的一些指令，如置位复位、脉冲输出、清除、移位、主控触点、空操作、跳转指令 等，同学们可以参考一些课外书，在这里我们不详细介绍了。 下面同学们可练习由梯形图

39、写出与之对应的助记符形式的指令。并由后面的 GPP 软件传输到 PLC 中，实时运行。 （四）交通信号灯系统设计流程图 东 西 主 干 道 南 北 主 干 道 启 动开关 东西绿灯亮 6S 东西黄灯亮 2S 东西绿灯闪 2S 东西左转弯 绿 5 S 东 西 红 亮 15 S 南北左转弯 绿 5S 南北黄灯亮 2S 南北绿灯闪 2S 南北绿灯亮 6S 南 北 红 亮 15 S S 结束 19 （五）交通信号灯系统硬件设计电路连接 （一）型号选择： 输入控制 X0，输出端有东西、南北方向红绿黄灯和东西、南北方向左转弯 红绿灯共十个输出点，所以选用日本松下电子公司生产的 FP-1C40 型 （二）本

40、系统采用 PLC 是基于以下四个原因： PLC 具有很高的可靠性，通常的平均无故障时间都在 30 万小时以上； 编程能力强，可以将模糊化、模糊决策和解模糊都方便地用软件来实现； 抗干扰能力强，目前空中各种电磁干扰日益严重，为了保证交通控制的可 靠稳定，我们选择了能够在恶劣的电磁干扰环境下正常工作的 PLC； 根据交通信号灯系统的要求与特点，我们采用了松下生产的可编程控制器 FP- 1C40 型 PLC。松下 PLC 有小型化、高速度、高性能等特点，是 FP-1C40 系列中最高 档次的超小型程序装置。松下可编程控制器指令丰富，可以接各种输出、输入扩充设 备，有丰富的特殊扩展设备，其中的模拟输入

41、设备和通信设备是系统所必需的，能够 方便地联网通信。本系统就是应用可编程序控制器(PLC)对十字路口交通控制灯实现控 制。 1. 硬件电路图连接： 20 (硬件电路图连接) 2. I/O 分配表： 输 入 交通灯控制开关 X0 东西绿灯 Y0 东西黄灯 Y1 东西红灯 Y2 南北绿灯 Y3 南北黄灯 Y4 南北红灯 Y5 东西左转弯绿灯 Y6 输出 东西左转弯红灯 Y7 21 南北左转弯绿灯 Y8 南北左转弯红灯 Y9 (I/O 分配表) （六）交通信号灯系统控制程序设计 1.交通信号灯模拟控制时序图： 2. 交通信号灯控制梯形图： 22 23 总 结 当我以学子的身份踏入大学校门的那天起，便

42、已注定我将在这里度过人生中最美 丽的青春年华。提笔写下“谢辞” ，我才惊觉自己即将真正离开，人生亦从此展开新的 画卷。尽管不舍，却更珍惜，因为我的生命中有那么多可爱的人值得感激。他们使我 的大学生活充满了色彩，无论收获、遗憾，对我来说都是一笔宝贵的财富。 时至今日，毕业设计终于可以画上一个圆满的句号了，现在回想起做这个设计的 整个过程，颇有心得，其中有苦也有甜，不过也乐其中！本次毕业设计让我从实践中 真正了解到了“ 一份好的毕业设计必须要充分掌握各方面知识并且能将其完美地结合起 来”，从完成电路设计、元器件的选择、硬件的组装到拟定整个完整电路图、软件编写 和毕业设计论文的组织等，每一个步骤都需

43、要认真思考，仔细斟酌，这让我更深刻地 体会到了 充分掌握各方面知识的重要性！ 这次毕业设计使我把书本上的理论知识运用到相关的具体内容上，让我自身的设 计能力得到了培养和提高。在设计过程中，我通过查阅大量相关资料、自学、同同学 交流，向老师请教等方式，使自己学到了不少知识。虽然经历了不少艰辛，但收获却 也同样令人欣慰！在整个设计开发过程中，我懂得了许多东西，也培养了我独立工作 的能力，树立了自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活产生非常重要的 影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中的探索的艰难和 成功的喜悦。 在此我要特别感谢我们指导老师李国栋教授，他的悉心教导以及

44、孜孜不倦我才有 了这部完整的设计，他时常督促我们认真快速的完成设计以便更好的投入到工作中， 同时还要感谢和我一起奋斗共同完成这个课题的小组成员们，大家在这半个多月很累 很辛苦但也很快乐，于此希望朱老师工作顺利！身体康健！同小组的成员都能顺利答 辩成功毕业！ 24 致 谢 本设计 PLC 交通信号灯控制系统是在我的指导老师李国栋教授的精心指导和悉心 关怀下完成的，在我的学业和设计工作中无不倾注着李国栋教授辛勤的汗水和心血。 李国栋教授的严谨治学态度、渊博的知识、无私的奉献精神使我深受的启迪。从尊敬 的导师身上，我不仅学到了扎实、宽广的专业知识，也学到了做人的道理。在此我要 向我的指导老师李国栋教

45、授致以最衷心的感谢和深深的敬意。 在我的设计撰写过程中，李国栋教授贺大康老师等人提出了宝贵的意见和建议， 在这里向他们表示深深的感谢。 在多年的学习生活中，还得到了许多学院领导、系领导和老师的热情关心和帮助。 最后，向所有关心和帮助过我的领导、老师、同学和朋友表示由衷的谢意！ 25 参考文献 1 郭 艳 萍 ； 电 气 控 制 与 PLC 应 用 . 人 民 邮 电 出 版 社 2黄云龙. 可编程控制器教程. 北京: 科学出版社 3俞国亮 PLC 原理与应用 北京：清华大学出版社 4耿长福; PLC 的发展趋势 J;电子技术应用; 5卞其甫; PLC 新技术新产品一瞥 J;机电一体化 ; 6陈

46、洁; 现代 PLC 控制技术与发展 J;电机电器技术 ; 1 廖常初.可编程序控制器的编程方法与工程应用M.重庆:重庆大学出版社 2 廖常初.PLC 梯形图程序的设计方法与技巧M.重庆大学出版社 3 郭纯生.可编程控制器编程实践与提高M.电子工业出版社 4 邓则名、邝穗芳 .电器与可编程序控制器应用技术M .机械工业出版社 5 张运波.工厂电气控制技术M.北京:高等教育出版社 6 龚仲华.三菱 FX/Q 系列 PLC 的应用M.北京:人民邮电出版社 7 王永华.现代电气控制与 PLC 应用技术M.北京:北京航空航天大学出版社 8 刘洪涛.PLC 应用开发从基础到实践M.北京:电子工业出版社 9 王永华.现代电器及可编程技术M.北京:北京航空航天大学出版社 10 陈立定. 电气控制与可编程控制M.广州：理工大学出版社 11 戴一平. 可编程控制器技术M.北京:机械工业出版社.