31/35奧鵬學院畢業設計（論文）題目PLC操縱交通燈設計學生姓名蔡成武專業機電一體化指導教師田老師目錄TOC\o"1-3"摘要 1第一章PLC的特點及應用 2一.概述 2二.PLC的特點 2三.PLC的應用 2第二章PLC的結構及原理 5一.PLC的分類 5二.PLC的結構 5三.PLC的工作原理 6四.PLC匯編語言 6五.PLC的差不多指令 8六.PLC交通燈畢業設計編程器件 12第三章梯形圖的設計與編程方法 13一.操縱要求 13二.操縱時序 13三.PLC交通燈畢業設計硬件及外圍元器件 14第四章程序設計 15一.PLC交通燈畢業設計梯形圖 15二.PLC交通燈畢業設計指令圖 17三.軟件設計 20第五章PLC交通燈畢業論文設計總結 21謝辭 22參考文獻 23摘要PLC可編程序操縱器是以微處理器為基礎,綜合了計算機技術、自動操縱技術和通訊技術進展而來的一種新型工業操縱裝置。它具有結構簡單、編程方便、可靠性高等優點,已廣泛用于工業過程和位置的自動操縱中。據統計,可編程操縱器是工業自動化裝置中應用最多的一種設備。專家認為,可編程操縱器將成為今后工業操縱的要緊手段和重要的基礎設備之一,PLC、機器人、CAD/CAM將成為工業生產的三大支柱。由于PLC具有對使用環境適應性強的特性,同時其內部定時器資源十分豐富,可對目前普遍使用的“漸進式”信號燈進行精確操縱,特不對多岔路口的操縱可方便地實現。因此現在越來越多地將PLC應用于交通燈系統中。同時,PLC本身還具有通訊聯網功能,將同一條道路上的信號燈組成一局域網進行統一調度治理,可縮短車輛通行等候時刻,實現科學化治理.第一章PLC的特點及應用一.概述可編程操縱器（ProgrammableController）是計算機家族中的一員，是為工業操縱應用而設計制造的。早期的可編程操縱器稱作可編程邏輯操縱器（ProgrammableLogicController），簡稱PLC，它要緊用來代替繼電器實現邏輯操縱。隨著技術的進展，這種裝置的功能差不多大大超過了邏輯操縱的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程操縱器，簡稱PC。然而為了幸免與個人計算機（PersonalComputer）的簡稱混淆，因此將可編程操縱器簡稱PLC。三.PLC的特點PLC的要緊特點

1、高可靠性

（1）所有的I/O接口電路均采納光電隔離，使工業現場的外電路與PLC內部電路之間電氣上隔離。

（2）各輸入端均采納R-C濾波器，其濾波時刻常數一般為10~20ms.

（3）各模塊均采納屏蔽措施，以防止輻射干擾。

（4）采納性能優良的開關電源。

（5）對采納的器件進行嚴格的篩選。

（6）良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟，硬件發生異常情況，CPU立即采納有效措施，以防止故障擴大。

（7）大型PLC還能夠采納由雙CPU構成冗余系統或有三CPU構成表決系統,使可靠性更進一步提高。

2、豐富的I/O接口模塊PLC針對不同的工業現場信號，如：交流或直流；開關量或模擬量；電壓或電流；脈沖或電位；強電或弱電等。有相應的I/O模塊與工業現場的器件或設備，如：按鈕；行程開關；接近開關；傳感器及變送器；電磁線圈；操縱閥等直接連接。

另外為了提高操作性能，它還有多種人-機對話的接口模塊;為了組成工業局部網絡，它還有多種通訊聯網的接口模塊，等等。

3、采納模塊化結構

為了適應各種工業操縱需要，除了單元式的小型PLC以外，絕大多數PLC均采納模塊化結構。PLC的各個部件，包括CPU，電源，I/O等均采納模塊化設計，由機架及電纜將各模塊連接起來，系統的規模和功能可依照用戶的需要自行組合。

4、編程簡單易學PLC的編程大多采納類似于繼電器操縱線路的梯形圖形式，對使用者來講，不需要具備計算機的專門知識，因此專門容易被一般工程技術人員所理解和掌握。

5、安裝簡單，維修方便PLC不需要專門的機房，能夠在各種工業環境下直接運行。使用時只需將現場的各種設備與PLC相應的I/O端相連接，即可投入運行。各種模塊上均有運行和故障指示裝置，便于用戶了解運行情況和查找故障。

由于采納模塊化結構，因此一旦某模塊發生故障，用戶能夠通過更換模塊的方法，使系統迅速恢復運行。四.PLC的功能

1、邏輯操縱

2、定時操縱

3、計數操縱

4、步進(順序)操縱

5、PID操縱

6、數據操縱：PLC具有數據處理能力。

7、通信和聯網

8、其它：PLC還有許多專門功能模塊，適用于各種專門操縱的要求，如：定位操縱模塊，CRT模塊三.PLC的應用目前，PLC在國內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、環保及文化娛樂等各個行業，使用情況大致可歸納為如下幾類：1.開關量的邏輯操縱這是PLC最差不多、最廣泛的應用領域，它取代傳統的繼電器電路，實現邏輯操縱、順序操縱，既可用于單臺設備的操縱，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、包裝生產線、電鍍流水線等。2.模擬量操縱在工業生產過程當中，有許多連續變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等差不多上模擬量。為了使可編程操縱器處理模擬量，必須實現模擬量（Analog）和數字量（Digital）之間的A/D轉換及D/A轉換。PLC廠家都生產配套的A/D和D/A轉換模塊，使可編程操縱器用于模擬量操縱。3.運動操縱PLC能夠用于圓周運動或直線運動的操縱。從操縱機構配置來講，早期直接用于開關量I/O模塊連接位置傳感器和執行機構，現在一般使用專用的運動操縱模塊。如可驅動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置操縱模塊。世界上各要緊PLC廠家的產品幾乎都有運動操縱功能，廣泛用于各種機械、機床、機器人、電梯等場合。4.過程操縱過程操縱是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環操縱。作為工業操縱計算機，PLC能編制各種各樣的操縱算法程序，完成閉環操縱。PID調節是一般閉環操縱系統中用得較多的調節方法。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處理一般是運行專用的PID子程序。過程操縱在冶金、化工、熱處理、鍋爐操縱等場合有特不廣泛的應用。5.數據處理現代PLC具有數學運算（含矩陣運算、函數運算、邏輯運算）、數據傳送、數據轉換、排序、查表、位操作等功能，能夠完成數據的采集、分析及處理。這些數據能夠與存儲在存儲器中的參考值比較，完成一定的操縱操作，也能夠利用通信功能傳送到不的智能裝置，或將它們打印制表。數據處理一般用于大型操縱系統，如無人操縱的柔性制造系統；也可用于過程操縱系統，如造紙、冶金、食品工業中的一些大型操縱系統。6.通信及聯網PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設備間的通信。隨著計算機操縱的進展，工廠自動化網絡進展得專門快，各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推出各自的網絡系統。新近生產的PLC都具有通信接口，通信特不方便。

第二章PLC的結構及原理一.PLC的分類(一)按plc的結構形式分類：1.整體式；2.模塊式。(二 )按plc的I/O點數分類：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。(三)按plc功能分類：抵擋型，中擋型，高檔型。二.PLC的結構PLC實質是一種專用于工業操縱的計算機其硬件結構差不多上與微型計算機從結構上分，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、內存、電源模塊、底板或機架，這些模塊能夠按照一定規則組合配置。PLC的差不多結構框圖如下：接口部件輸出輸入接口部件中央處理單元CPU板接口部件輸出輸入接口部件中央處理單元CPU板現場信號受控元件電源部件電源部件三.PLC的工作原理當可編程邏輯操縱器投入運行后，其工作過程一般分為三個時期，\o"查看圖片"

可編程邏輯操縱器即輸入采樣、用戶程序執行和輸出刷新三個時期。完成上述三個時期稱作一個掃描周期。在整個運行期間，可編程邏輯操縱器的CPU以一定的掃描速度重復執行上述三個時期。（一）、輸入采樣時期在輸入采樣時期，可編程邏輯操縱器以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態和數據，并將它們存入I/O映象區中的相應的單元內。輸入采樣結束后，轉入用戶程序執行和輸出刷新時期。在這兩個時期中，即使輸入狀態和數據發生變化，I/O映象區中的相應單元的狀態和數據也可不能改變。因此，假如輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。（二）、用戶程序執行時期在用戶程序執行時期，可編程邏輯操縱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，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構成的操縱線路，并按先左后右、先上后下的順序對由觸點構成的操縱線路進行邏輯運算，然后依照邏輯運算的結果，刷新該邏輯線圈在系統RAM存儲區中對應位的狀態；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區中對應位的狀態；或者確定是否要執行該梯形圖所規定的專門功能指令。即，在用戶程序執行過程中，只有輸入點在I/O映象區內的狀態和數據可不能發生變化，而其他輸出點和軟設備在I/O映象區或系統RAM存儲區內的狀態和數據都有可能發生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執行結果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數據的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態或數據只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。在程序執行的過程中假如使用立即I/O指令則能夠直接存取I/O點。即使用I/O指令的話，輸入過程影像寄存器的值可不能被更新，程序直接從I/O模塊取值，輸出過程影像寄存器會被立即更新，這跟立即輸入有些區不。（三）、輸出刷新時期當掃描用戶程序結束后，可編程邏輯操縱器就進入輸出刷新時期。在此期間，CPU按照I/O映象區內對應的狀態和數據刷新所有的輸出鎖存電路，再經輸出電路驅動相應的外設。這時，才是可編程邏輯操縱器的真正輸出。(一)plc的工作方式1.輸入采樣時期，在現在期，順序讀入所有輸入緞子通斷狀態，并將讀入的信息存入內存，接著進入程序執行時期，在程序執行時，即使輸入信號發生變化，內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時期才能讀入信息。2.程序執行時期：plc對用戶程序掃描。3.輸出刷新時期：當所有指令執行完畢通過隔離電路，驅動功率放大器，電路是輸出端子向外界輸出操縱信號驅動外部負載。四.PLC匯編語言采納面向操縱過程，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。(一)梯形圖：由繼電器操縱邏輯演變而來，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。要緊特點：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.梯形圖中采納繼電器名稱，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。（二）.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：下圖是三菱公司的FX2N系列產品的最簡單的梯形圖例：X000X001Y000ENDX010END它有兩組，第一用以實現啟動、停止操縱；第二僅一個END指令，用以結束程序。梯形圖與助記符的對應關系：助記符指令與梯形圖指令有嚴格的對應關系，而梯形圖的連線又可把指令的順序予以體現。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：地址指令變量0000LDX0000001ORX0100002ANDX0010003OUTY0000004END反之依照助記符，也可畫出與其對應的梯形圖五.PLC的差不多指令(一)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講明：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,SLDI（取反） 常閉觸點與母線相連 X，Y，M，T，C,SOUT（輸出） 線圈驅動 Y，M，T，C，S,FLD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指令是線圈的驅動指令，可用于輸出繼電器、輔助繼電器、定時器、計數器、狀態寄存器等，但不能用于輸入繼電器。輸出指令用于并行輸出，能連續使用多次。X000Y000地址指令數據0000LDX0000001OUTY000(二)觸點串連指令（AND/ANDI）、并聯指令（OR/ORI）符號（名稱）功能梯形圖表示操作元件AND（與）常開觸點串聯連接X，Y，M，T，C,SANDI（與非）常閉觸點串聯連接X，Y，M，T，C,SOR（或）常開觸點并聯連接X，Y，M，T，C，SORI（或非）常閉觸點并聯連接X，Y，M，T，C，SAND、ANDI指令用于一個觸點的串聯，但串聯觸點的數量不限，這兩個指令可連續使用。OR、ORI是用于一個觸點的并聯連接指令。X001X002Y001地址指令數據0002LDX001X0030003ANDIX0020004ORX0030005OUTY001(三)電路塊的并聯和串聯指令（ORB、ANB）符號（名稱）功能梯形圖表示操作元件ORB（塊或）電路塊并聯連接無ANB（塊與）電路塊串聯連接無含有兩個以上觸點串聯連接的電路稱為“串聯連接塊”，串聯電路塊并聯連接時，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，能夠看成電路塊之間的一段連接線。如需要將多個電路塊并聯連接，應在每個并聯電路塊之后使用一個ORB指令，用這種方法編程時并聯電路塊的個數沒有限制；也可將所有要并聯的電路塊依次寫出，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（并聯電路塊）與前面的電路串聯連接時使用ANB指令，各并聯電路塊的起點，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連接，應在每個串聯電路塊之后使用一個ANB指令，用這種方法編程時串聯電路塊的個數沒有限制，若集中使用ANB指令，最多使用7次。ANBX000X002X003Y006X001X004X005ORB X006X003地址指令數據0000LDX0000001ORX0010002LDX0020003ANDX0030004LDIX0040005ANDX0050006ORX0060007ORB0008ANB0009ORX0030010OUTY006（四）程序結束指令（END）在符號（名稱）功能梯形圖表示操作元件結束END（結束）程序結束無結束程序結束處寫上END指令，PLC只執行第一步至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行到最后一步，因此，使用END指令可縮短掃描周期。另外。在調試程序時，能夠將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、跳轉指令等。由梯形圖寫出與之對應的助記符形式的指令。并由后面的GPP軟件傳輸到PLC中，實時運行。六.PLC交通燈畢業設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代表計數器，S代表狀態繼電器，D代表數據寄存器，MOV代表傳輸等。

第三章梯形圖的設計與編程方法一.操縱要求信號燈受啟動及停止按鈕的操縱，當按下啟動按鈕時，信號燈系統開始工作，并周而復始地循環工作，當按下停止按鈕時，系統將停止在初始狀態，所有信號燈都熄滅。二.操縱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個燈，分為紅、黃、綠三種顏色。工作時序如圖2所示，假設東西向較忙，綠燈時刻是南北向的2倍(40s)。按下起動按鈕后，南北向綠燈亮維持20s，20s后，南北黃燈閃耀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，后東西向黃燈閃耀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。三.PLC交通燈畢業設計硬件及外圍元器件依照信號燈的操縱要求，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X0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。假如信號燈的功率較大，一個輸出繼電器不能帶動兩只信號燈，能夠采納一個輸出點驅動一只信號燈，也能夠采納輸出繼電器先帶動中間繼電器，再由中間繼電器驅動信號燈。

第四章程序設計一.PLC交通燈畢業設計梯形圖二.PLC交通燈畢業設計指令圖三.軟件設計采納步進梯形指令雙流程編程實現，應用并聯分支結構，其狀態轉移圖如圖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，分不運行各自的時序動作，相互之間的配合由統一的時鐘進行有機配合，可不能出現差錯?，F僅以南北方向的動作簡單分析一下工作原理，東西方向工作過程差不多相同，在此不再贅述。系統起動時，利用M8002開機脈沖自動進入XO狀態，系統處于等待狀態。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，20s后利用常開接點的閉合使狀態進入T4，現在Y3和Y5起動，T4使南北黃燈亮，T1計時6s，6s后進入T2，在T3狀態下，起動CO和T2，現在南北黃燈滅，CO計數加1，T2時刻到時，假如co,J-數不到3次，狀態轉到T0循環，假如CO計數到3次，狀態轉入T4，如此就做到了南北方向黃燈閃耀3次的要求。南北方向黃燈閃耀3次后，系統進入T4狀態，在T4狀態下，為下次閃耀作好預備，同時起動Y3和Y5，Y1使南北紅燈亮，亮46s后進入X0狀態，至此南北方向的一個循環執行完，現在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接通，并復位相關狀態和計數器，系統自動停止。

第五章PLC交通燈畢業論文設計總