交通灯PLC控制.doc

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1、邵阳职业技术学院毕业设计(论文)课题名称 PLC交通灯控制 学生姓名 罗 庆 财 学 号 200830930002 系、专业 机电工程系机电一体化 指导教师 肖 炜 2010年 6 月摘要：计算机技术和网络技术的飞速发展,为工业自动化开辟了广阔的发展空间,通过硬件和软件结合,可以方便快捷地组建优质高效的监控系统. 三菱编程软件具有通俗易懂.功能齐全的特点,它可以与很多硬件设备通讯构成监控系统. 本设计以三菱PLC为例,以实际应用内容为载体,介绍通讯参数的设置.监控界面的设计.构件属性设置.设备通道连接及设备调试等主要内容。本设计分为4章, 第1章 PLC的基础知识,让我们熟悉plc的基本使用方

2、法和功能,按照实际工程的操作过程,使读者了解如何通过MCGS工控组态软件完成一个工程项目.在此基础上学习第2章系统的编译与设计，第3章对交通灯的实例操作。关键字： PLC 交通灯 程序 设计目录第一章 PLC的基础知识1.1 概述31.2 PLC的由来31.3 PLC的定义41.4 PLC的工作原理41.5 PLC的结构41.6 PLC的基本性能指标5第二章 PLC控制系统设计2.1 PLC控制系统软件设计52.2 PLC硬件系统设计方法5第三章 可编程控制器程序设计3.1 要求83.2 PLC输入、输出图93.3画出状态图103.4编写指令113.5梯形图13第四章 设计总结致谢参 考 文

3、献第一章 PLC的基础知识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的由来在60年代，汽车生产流水线的自动控制系统基本上都是由继电器控制装置构成

4、的。当时汽车的每一次改型都直接导致继电器控制装置的重新设计和安装。随着生产的发展，汽车型号更新的周期愈来愈短，这样，继电器控制装置就需要经常地重新设计和安装，十分费时，费工，费料，甚至阻碍了更新周期的缩短。为了改变这一现状，美国通用汽车公司在1969年公开招标，要求用新的控制装置取代继电器控制装置，并提出了十项招标指标，即： 1、编程方便，现场可修改程序；2、维修方便，采用模块化结构；3、可靠性高于继电器控制装置；4、体积小于继电器控制装置；5、数据可直接送入管理计算机；6、成本可与继电器控制装置竞争；7、输入可以是交流115V；8、输出为交流115V，2A以上，能直接驱动电磁阀，接触器等；9

5、、在扩展时，原系统只要很小变更；10、用户程序存储器容量至少能扩展到4K。 1969年，美国数字设备公司（DEC）研制出第一台PLC，在美国通用汽车自动装配线上试用，获得了成功。这种新型的工业控制装置以其简单易懂，操作方便，可行性高，通用灵活，体积小，使用寿命长等一系列优点，很快地在美国其他工业领域推广应用。到1971年，已经成功地应用于食品，饮料，冶金，造纸等工业。这一新型工业控制装置的出现，也受到了世界其他国家的高度重视。1971日本从美国引进了这项新技术，很快研制出了日本第一台PLC。1973年，西欧国家也研制出它们的第一台PLC。我国从1974年开始研制。于1977年开始工业应用。1.

6、3 PLC的定义可编程控制器，简称PLC（Programmable logic Controller）,是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在1987年国际电工委员会（International Electrical Committee）颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义 ：“PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其

7、功能的原则而设计。”1.4 PLC的工作原理PLC的工作原理：电力线是一个极其不稳定的高躁声、强衰减的传输通道，要实现可靠的电力线高速数据通信，必须解决低压配电网上各种因素如：噪声、阻抗波动、配电网结构、电磁兼容性以及线路阻抗和容性负载引起的信号衰减等主要因素对数据传输的影响。1.5 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从结构上分，PLC分为固定式和组合式（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

8、定规则组合配置。 1.6 PLC的基本性能指标可编程控制器的基本性能可用如下八条予以概括：（一）工作速度 （二）控制规模 三）组成模块 （四）内存容量 （五）指令系统 （六）支持软件 （七）可靠控制 （八）经济指标 第二章 PLC控制系统设计2.1 PLC控制系统软件设计2.1.1系统设计的基本步骤：1. 系统设计与设备选型 a. 分析你所控制的设备或系统。PLC最主要的目的是控制外部系统。这个系统可能是单个机器，机群或一个生产过程。b. 判断一下你所要控制的设备或系统的输入输出点数是否符合可编程控制器的点数要求。c. 判断一下你所要控制的设备或系统的复杂程度，分析内存容量是否够。2. I/O

9、赋值（分配输入输出） a. 将你所要控制的设备或系统的输入信号进行赋值，与PLC的输入编号相对应。b. 将你所要控制的设备或系统的输出信号进行赋值，与PLC的输出编号相对应。2.1.2执行程序的过程及特点PLC执行程序的过程分为三个阶段，即输入采样阶段、程序执行阶段、输出刷新阶段。1输入采样阶段 在输入采样阶段，PLC以扫描工作方式按顺序对所有输入端的输入状态进行采样，并存入输入映象寄存器中，此时输入映象寄存器被刷新。接着进入程序处理阶段，在程序执行阶段或其它阶段，即使输入状态发生变化，输入映象寄存器的内容也不会改变，输入状态的变化只有在下一个扫描周期的输入处理阶段才能被采样到。2程序执行阶段

10、在程序执行阶段，PLC对程序按顺序进行扫描执行。若程序用梯形图来表示，则总是按先上后下，先左后右的顺序进行。当遇到程序跳转指令时，则根据跳转条件是否满足来决定程序是否跳转。当指令中涉及到输入、输出状态时，PLC从输入映像寄存器和元件映象寄存器中读出，根据用户程序进行运算，运算的结果再存入元件映象寄存器中。对于元件映象寄存器来说，其内容会随程序执行的过程而变化。3输出刷新阶段程序执行完毕后，进入输出处理阶段。在这一阶段里，PLC将输出映象寄存器中与输出有关的状态（输出继电器状态）转存到输出锁存器中，并通过一定方式输出，驱动外部负载。2.2 PLC硬件系统设计方法2.2.1 应用系统总体方案设计1

11、 . PLC控制系统类型(1)由PLC构成的单机控制系统。(2)由PLC构成的集中控制系统。(3)由PLC构成的分布式控制系统。(4)用PLC构成远程I0控制系统。2系统的运行方式(1)手动运行方式。(2)半自动运行方式。(3)自动运行方式。2.2.2 系统硬件设计根据1工艺要求2设备状况3控制功能4I0点数和种类5系统的先进性2.2.3 可编程序控制器的机型选择1. CPU的功能2. I/0点数3. 响应速度4. 指令系统5. 机型选择的其他考虑2.2.4输入/输出模板的选择1数字量输入模块的选择2数字量输出模块的选择3模拟量模块的选择4智能I0模块的应用选择2.2.5系统硬件设计文件1系统

12、硬件配置图2模块统计表3I0硬件接口图及I0地址表 2.26系统供电设计1供电系统的保护措施2电源模块的选择3 I0模块供电电源设计4. 系统接地设计5. 可编程序控制器供电系统设计6. 电缆设计和敷设第三章 可编程控制器程序设计3.1 要求本项目是通过采用可编程序控制器实现交通灯功能。要求完成以下操作：行向； 红色30秒 绿色20秒 绿闪5秒 黄色5秒要求 绿色20秒 绿闪5秒 黄色5秒 红色30秒1、行向红灯亮30秒，绿灯亮20秒，绿灯闪5秒（周期1秒），黄灯亮5秒。2、列向红灯亮30秒，绿灯亮20秒，绿灯闪5秒（周期1秒），黄灯亮5秒。3、模拟屏显示：行向Y0-红灯Y1-绿灯Y2-黄灯。

13、列向Y3-红灯Y4-绿灯Y5-黄灯。4、手动控制时，行、列均黄灯闪烁（周期1秒）。 I/O输入、输出分配Y0-行向红灯X0-起动 Y1-行向绿灯 Y2-行向黄灯X1-停止 Y3-列向红灯 Y4-列向绿灯X2-手动/自动 Y2-列向黄灯3.2、PLC输入、输出图（画出）X0 Y0 Y1 Y2X1 Y3 Y4 Y5X2COM1-2COM+12V3.3、画出状态图ZRST C0 C1S0 M8000X1ZRST Y0 Y5M0ZRST S20 S34 X0 X2T21PLS M0 X1T20 K5T21 K5S33S32S31S30S20Y0Y4T20Y2 T0 K300T10 K200 Y5S21

14、T0T10Y1T11 K5T1 K200 T12S22T1C1T11C1S23T2 K5Y4T3T12T12 K5COT2C0 K5C1RST C1S24Y1Y5T3T3 K5T13T13 K50S34C0RST C0Y2Y3T4T4 K50 T14T14 K300S0 S03.4、编写指令LDM8000 SET S0 STL S0 LDX1ORM0ZRST COC1ZRST Y0Y5ZRST S20S34LDX2PLSM0ANIT21OUT T20K5ANDT20 OUTT21 K5OUTY2OUTY5LDX0ANIX1SETS20SETS30STLS20OUT Y0OUT T0K300LD

15、T0SETS21STLS21OUT Y1OUT T1K200LDT1SETS22STLS22OUT T2K5LD T2SETS23STLS23OUTC0K5OUTY1OUTT3K5LDT3ANIC0RSTC0OUTS22LDT3ANDC0SETS24STLS24OUTY2OUTT4K50LDT4OUTS20STLS30OUTY4OUTT10K200LDT10SETS31STLS31OUTT11K5LDT11SETS32STLS32OUTC1K5OUTY4OUTT12K5LDT12SETS33STLS33RSTC1OUTY5OUTT13K50LDT13SETS34STLS34OUTY3OUTT1

16、4K300LDT14OUTS30RETEND3.5、梯形图第四章 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长。

17、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。致 谢首先感谢邵阳职业技术学院对我的培养。在这里我不仅学到很多的科学文化知识，而且教会我如何从一个学生转变成一个社会人。这里有我的同学和老师，也有着我的回忆。在这里，我还要特别感谢我的指导老师肖炜老师，感谢他对我的毕业设计的全程指导和帮助，才能使我顺利完成毕业设计。他不仅帮助我完成毕业设计，同时让我从中学到很多做人处事的道理。在此，对您钦以诚挚的感谢。同时还要感谢杨桂亭老师对我的提示和帮助参 考 文 献 1 张万忠 可编程控制器入门与应用实例北京：中国电力出版社， 20042 台方 可编程序控制器应用教程北京：中国水利水电出版社，20013 常斗南 可编程序控制器原理应用实验北京：机械工业出版社， 19984 邦田 电子电路实用抗干扰技术北京：人民邮电出版社， 19945 钱晓龙，李鸿倩 智能电器与Microloeix控制器北京：机械工业出版社， 2003