PLC交通灯设计.pdf

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1、实用标准文档 文案大全 目 录 第一章 PLC 的特点及应用 -3 1.1 概述 . 3 1.2 PLC的特点 2 1.3 PLC的应用 4 第二章 PLC 的结构及原理 -6 2.1 PLC的分类 6 2.2 PLC的结构 6 2.3 PLC的工作原理 7 2.4 PLC汇编语言 7 2.5 PLC的基本指令 9 2.6 PLC交通灯毕业设计编程器件. 13 第三章梯形图的设计与编程方法-13 31 控制要求 . 13 32 控制时序 . 13 33 PLC交通灯毕业设计硬件及外围元器件 14 34 I/O 分配表 15 第四章程序设计 -16 41 PLC交通灯毕业设计梯形图. . 16

2、42PLC交通灯毕业设计指令图 . 18 43 软件设计 . 21 第五章 PLC交通灯毕业论文设计总结-21 谢辞-22 参考文献 -22 实用标准文档 文案大全 第一章 PLC 的特点及应用 1.1 概述 可编程控制器（ Programmable Controller）是计算机家族中的一员，是为工 业控 制应 用 而 设 计 制造 的。 早 期 的可 编程 控制 器 称 作 可 编程 逻辑 控制 器 （Programmable Logic Controller） ，简称 PLC ，它主要用来代替继电器实现逻 辑控制。随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因 此，今天这

3、种装置称作可编程控制器，简称PC 。但是为了避免与个人计算机 （Personal Computer ）的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC 。 1.2 PLC 的特点 1可靠性高，抗干扰能力强； 2 通用性高，使用方便； 3程序设计简单，易学，易懂； 4采用先进的模块化结构，系统组合灵活方便； 5系统设计周期短； 6安装简便，调试方便，维护工作量小； 7对生产工艺改变适应性强，可进行柔性生产； 实用标准文档 文案大全 1.3 PLC 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

4、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。 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（ Digital）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

5、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。 PID 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 实用标准文档 文案大全 具有此功能模块。 PID 处理一般是运行专用

6、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，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

7、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。 第二章 PLC 的结构及原理 2.1 PLC 的分类 1 按 plc 的结构形式分类： 1）整体式； 2）模块式。 2 按 plc 的 I/O 点数分类： 1）小型 256 点以下； 2）中型 256点以上， 2048 点以下； 3）大型 2048 点以上。 3 按 plc 功能分类：抵挡型，中挡型，高档型。 2.2 PLC 的结构 PLC 实质是一种专用于工业控制的计算机其硬件结构基本上与微型计算机 实用标准文档 文案大全 从结构上分， PLC分为固定式和组合式（

8、模块式）两种。固定式PLC包括 CPU 板、 I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模 块式 PLC包括 CPU模块、 I/O 模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可 以按照一定规则组合配置。 PLC 的基本结构 图 1-1 PLC控制系统示意图 2.3 PLC 的结构 1.PLC 的硬件 2. PLC 的物理结构 PLC 的物理结构：整体式、模块式 I/O LED (SF/DIAG) 状态LED 系统错误 / 诊断 RUN(运行) STOP(停止) 可选卡插槽 存储器卡 时钟卡 电池卡 通信口 前盖下面有 模式选择开关 (RUN/STOP) 模拟电位器

9、扩展端口 接线端子排 用于在DIN导轨 上安装的卡子 PLC 编程 及应用 PLC编 程及 应用 实用标准文档 文案大全 2.1.2 CPU 模块中的存储器 存储器分类与特点：RAM 、ROM 、EPROM、EEPROM 2.1.3 I/O 模块 图 2-3 输入电路 图 2-4 继电器输出电路 实用标准文档 文案大全 图 2-5 场效应管输出电路 1.plc的工作方式 2.2.1 用触点和线圈实现逻辑运算 图 2-6 基本逻辑电路 实用标准文档 文案大全 2.2.2 PLC的操作模式 RUN模式执行用户程序，“RUN ” LED 亮。 STOP模式不执行用户程序，可将用户程序和硬件设置信息下

10、载到PLC 。 TERM( 终端) 模式与通信有关。 CPU模块上的模式开关在RUN 位置时，上电自动进入RUN 模式。 PC - PLC之间建立起通信连接后，若模式开关在RUN 或 TERM 位置, 可用 编程软件中的命令改变CPU的工作模式。 2.2.3 PLC的工作原理 中断程序的处理与立即I/O 指令可提高响应速度。 实用标准文档 文案大全 图 2-9 PLC 外部接线图与梯形图 外部输入电路接通时 , 对应的输入映像寄存器为ON(1状态), 梯形图中对应的常 开触点闭合，常闭触点断开。 梯形图中 Q0.0 的线圈“通电”，对应的硬件继电器的常开触点闭合，接 在标号为 0.0 的端子的

11、外部负载工作。 2.4 PLC 编程语言 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。 1. 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，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。 2.0IQ0.0)(I0

12、.1Q0.0 实用标准文档 文案大全 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： 下图是西门子公司的S7-200 系列产品的最简单的梯形图例： 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 成助记符程序。上图的助记符程序为： 反之根据助记符，也可画出与其对应的梯形图 2.5 PLC 的基本指令 1 输入输出指令（ LD/L

13、DI/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 实用标准文档 文案大全 OUT （输出）线圈驱动 Y，M ，T，C，S,F 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 000

14、0 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 OR（或）常开触点并联连接 X，Y，M ，T，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

15、 实用标准文档 文案大全 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

16、，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。 ANB X000 X002 X003 Y006 实用标准文档 文案大全 X001 X004 X005 O

17、RB 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 实用标准文档 文案大全 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，

18、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。 其他还有一些指令，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。 由梯形图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。 2.6 PLC交通灯毕业设计编程器件 一般情况下， X代表输入继电器， Y代表输出继电器， M代表辅助继电器， SPM 代表专用辅助继电器， T代表定时器， C代表计数器， S代表状态继电器， D代表 数据寄存器， MOV 代表传输等。 第三章梯形图的设计

19、与编程方法 31 控制要求 信号灯受启动及停止按钮的控制，当按下启动按钮时，信号灯系统开始工作，并 周而复始地循环工作，当按下停止按钮时，系统将停止在初始状态，所有信号灯 结 实用标准文档 文案大全 都熄灭。 32 控制时序 交通灯示意图如图 1所示，在东西南北两个方向均安装信号灯，两个方向各 6个灯， 分为红、黄、绿三种颜色。工作时序如图2所示，假设东西向较忙，绿灯时间是南 北向的 2倍(40s) 。按下起动按钮后，南北向绿灯亮维持20s，20s后，南北黄灯闪 烁3次，计6S，期间，东西向红灯也亮，并维持26s；26s后，东西方向绿灯亮 40s， 后东西向黄灯闪烁 3次，计6s，期间，南北向

20、红灯也亮， 并维持 46so接下去周而复 始，直到停止按钮被按下为止。 实用标准文档 文案大全 33 PLC交通灯毕业设计硬件及外围元器件 根据信号灯的控制要求，所有的器件有：三菱FX系列PLC 、起动按钮 SB1 、停止按 钮SB2 、红黄绿色信号灯各 4 只，输入输出端口接线如图3所示。由图可见：起动按钮SB1 接于输入继电器 X0 端，停止按钮 SB2 接于输入继电器 xl 端，东西方向的绿灯接于输出继电器Y5端，东 西方向黄灯接于输出继电器Y4端，东西方向的红灯接于输出继电器Y3端，南北方 向绿灯接于输出继电器 Y2端，南北方向的黄灯接于输出继电器Y1，南北方向红灯 接于输出继电器 Y

21、0。将输出端的 COM1 及COM2 用导线相连，输出端的电源为交流 220V。如果信号灯的功率较大，一个输出继电器不能带动两只信号灯，可以采用 一个输出点驱动一只信号灯，也可以采用输出继电器先带动中间继电器，再由中 间继电器驱动信号灯。 34 I/O 分配表 实用标准文档 文案大全 第四章程序设计 41 PLC交通灯毕业设计梯形图 实用标准文档 文案大全 实用标准文档 文案大全 42 PLC 交通灯毕业设计指令图 实用标准文档 文案大全 实用标准文档 文案大全 实用标准文档 文案大全 实用标准文档 文案大全 43 软件设计 采用步进梯形指令双流程编程实现， 应用并联分支结构，其状态转移图如图

22、 4所示。 由图可知，我们把东西和南北方向信号灯的动作分成两个流程同时起动，分别运 行各自的时序动作， 相互之间的配合由统一的时钟进行有机配合，不会出现差错。 现仅以南北方向的动作简单分析一下工作原理，东西方向工作过程基本相同，在 此不再赘述。 系统起动时， 利用M8002 开机脉冲自动进入 XO 状态，系统处于等待状 态。当启动按钮 SB1 按下时， xO11 接通， Y1和Y4同时起动， Y1使南北绿灯亮， Y4 使东西红灯亮 ( 东西方向以下不分析 ) ，x0起动的同时 TO 开始计时， 20s后利用 常 开接点的闭合使状态进入 T4，此时 Y3和Y5起动， T4使南北黄灯亮， T1计时

23、6s，6s 后进入 T2，在T3状态下，起动CO 和T2，此时南北黄灯灭， CO 计数加 1，T2时间到时， 如果co,J- 数不到 3次，状态转到 T0循环，如果 CO 计数到 3次，状态转入 T4，这样就 做到了南北方向黄灯闪烁 3次的要求。南北方向黄灯闪烁 3次后，系统进入 T4状态， 在T4状态下，为下次闪烁作好准备，同时起动Y3和Y5，Y1使南北红灯亮，亮 46s 后进入 X0状态，至此南北方向的一个循环执行完，此时东西方向也应该完成，在 两个方向都完成后 (必须都完成 )，又重新进入 X0和X11，如此反复工 作。在任何时候按下停止按钮 SB2 ，Xl接通，并复位相关状态和计数器，

24、系统自动 停止。 第五章 PLC 交通灯毕业论文设计总结 在设计过程中，经常会遇到这样那样的情况，就是心里老想着这样的接法可 以行得通，但实际接上电路， 总是实现不了， 因此耗费在这上面的时间用去很多。 我趁着做课程设计的同时也对课本知识有了巩固和加强，由于课本上的知识 太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能，而且考试内容 有限，所以在这次课程设计过程中，我们了解了很多元件的功能，并且对于其在 电路中的使用有了更多的认识。 经过两个星期的设计里，过程曲折可谓一语难尽。在此期间我们也失落过， 也曾一度热情高涨。从开始时的满富激情到后来汗水背后的复杂心情，点点滴滴 无不令我回味无

25、长。 通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知 识是远远不够的， 只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论， 才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计 实用标准文档 文案大全 的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做，难免会遇到过各种 各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识 理解得不够深刻，掌握得不够牢固。 谢辞 当我以学子的身份踏入大学校门的那天起，便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

26、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。 三年的大学生活不知不觉中就要结束了，在这段难忘的生活中，有我许多美 好的回忆。在这份大学的最后一页里，首先感谢学院给我们提供这个能自我展示 的平台，感谢我们的指导老师，你们从一开始的论文方向的选定，到最后的整篇 文论的完成，都非常耐心的对我进行指导。给我提供了大量数据资料和建议，告 诉我应该注意的细节问题，细心的给我指出错误，修改论文。谢谢我们班主任和 在我三年的学习中无私传授我知识的各位老师，是你们将自己宝贵的财富无私地 奉献给了我们，让我们能在学业上有所成绩；是你们让我倍感教师职业的伟大， 交给我们知识，又不忘教育我们如何做人！在此，我还要感谢寝室的兄弟们在我 完成论文的过程中给予我的帮助和鼓励，也是他们陪我度过这三年的生活。 参考文献 1. 廖常初主编 . PLC 基础及应用 . 北京：机械工业出版社， 2004 2. 廖常初等 .PLC 的顺序控制编程方法 . 工业自动化，（香港） ，1997 3. 廖常初主编 . PLC 基础及应用 . 北京：机械工业出版社， 2002 4. 廖常初 .PLC 梯形图的顺序控制设计法. 电工技术杂志， 2001 5. 廖常初 . 电机及拖动 . 高等教育出版社， 实用标准文档 文案大全