组态技术与PLC在交通灯控制上的应用毕业论文

合 肥 通 用 职 业 技 术 学 院毕 业 设 计 论 文题 目： 组态技术与 PLC 在交通灯控制上的应用 系 别： 机 械 工 程 系 专 业： 机 电 一 体 化 技 术 学 制： 三 年 姓 名： 陈 飞 学 号： 1 1 0 7 0 3 0 3 指导教师： 张 老 师 二 O1 零 年 四 月 十八 日指导教师评语及成绩：指导教师： 20 年 月 日合肥通用职业技术学院毕业论文I摘要组态技术是当前工业中用于监控的一项新技术，它是计算机控制技术发展的结果。以交通灯控制系统为例，运用组态技术及结合相关的 PLC 程序，通过软件仿真和交通灯指示灯的变化，实现交通灯控制系统的监控问题，且系统状况良好,的应用可以节省大量的人力和物资。关键词：PLC 指令 组态技术 控制系统 监控 仿真 交通灯 合肥通用职业技术学院毕业论文II目录摘要 .I目录 .II第 1 章 引言 .3第 2 章 概述 .42.1 PLC 的主要特点： .42.2 目前 PLC 的应用领域 .42.3 PLC 未来的发展 .4第 3 章可编程控制器简介 .63.1 PLC 的定义 .63.2 PLC 的结构及各部分的作用 .63.2.1 主机 .63.2.2 输入/输出（I/O）接口 .63.2.3 电源 .73.2.4 编程 .73.2.5 输入/输出扩展单元 .73.2.6 外部设备接口 .73.3 PLC 的基本工作原理 .73.4 PLC 的特点 .83.5 梯形图设计规则 .8第 4 章 交通灯系统控制要求 .104.1 系统硬件 .104.2 软件系统 .114.2.1 PLC 控制程序设计 .114.2.2 kingview 组态实现 .12第 5 章 PLC 与上位计算机组态王软件的通讯 .135.1 对画面运行系统调试 .13参考文献 .16致谢 .17合肥通用职业技术学院毕业论文3第 1 章 引言当前，组态控制技术在工业自动化领域逐渐兴起，成为一种新型的软件开发技术。只要利用组态软件包中的工具，通过硬件组态、数据组态、画面组态等工作即可完成所需应用软件的开发工作，可以实现远程监控、数据采集、数据分析、过程控制等功能。而当前很多自动控制系统中，常常选用可编程序控制器(PLC)作为控制设备，用于数据采集、状态判别和输出控制。在 PLC 与计算机通讯的基础上，通过组态软件可以对 PLC 的当前工作状态进行全方位的监控，进一步通过组态软件可以对控制对象的工作过程进行全程模拟仿真，实现远程控制。因其充分利用了计算机和 PLC 的特点，实现了优势互补而得到广泛应用。本文利用计算机作为上位机，利用(kingview7.0)组态软件作为程序开发平台，下位机采用三菱公司 FX-2N 系列可编程序控制器，组成一个简单实用的十字路口交通灯控制系统，以解决路口人行横道中行人闯红灯而引起的交通安全问题。合肥通用职业技术学院毕业论文4第 2 章 概述PLC 的编程语言与一般计算机语言相比，具有明显的特点，它既不同于高级语言，也不同与一般的汇编语言，它既要满足易于编写，又要满足易于调试的要求。目前，还没有一种对各厂家产品都能兼容的编程语言。如三菱公司的产品有它自己的编程语言，OMRON 公司的产品也有它自己的语言。但不管什么型号的 PLC，其编程语言都具有以下特点：2.1 PLC 的主要特点：1、图形式指令结构2、明确的变量常数3、替代中的技术问题4、简化应用软件生成过程5、强化调试手段2.2 目前 PLC 的应用领域目前，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）开关量控制 如逻辑、定时、计数、顺序控制等。（2）模拟量控制 如温度、压力、流量、液位、速度、电流和电压等过程。（3）数据处理 造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。（4）运动控制 广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。（5）程控制 冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。2.3 PLC 未来的发展21 世纪，PLC 会有更大的发展。从技术上看，计算机技术的新成果会更多合肥通用职业技术学院毕业论文5地应用于可编程控制器的设计和制造上，会有运算速度更快、存储容量更大、智能更强的品种出现；从产品规模上看，会进一步向超小型及超大型方向发展；从产品的配套性上看，产品的品种会更丰富、规格更齐全，完美的人机界面、完备的通信设备会更好地适应各种工业控制场合的需求；从市场上看，各国各自生产多品种产品的情况会随着国际竞争的加剧而打破，会出现少数几个品牌垄断国际市场的局面，会出现国际通用的编程语言；从网络的发展情况来看，可编程控制器和其它工业控制计算机组网构成大型的控制系统是可编程控制器技术的发展方向。目前的计算机集散控制系统 DCS（Distributed Control System）中已有大量的可编程控制器应用。伴随着计算机网络的发展，可编程控制器作为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成部分，将在工业及工业以外的众多领域发挥越来越大的作用。 1合肥通用职业技术学院毕业论文6第 3 章可编程控制器简介3.1 PLC 的定义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，易于扩展其功能的原则而设计。3.2 PLC 的结构及各部分的作用3.2.1 主机主机部分包括中央处理器（CPU） 、系统程序存储器和用户程序及数据存储器。CPU 是 PLC 的核心，它用以运行用户程序、监控输入/输出接口状态、作出逻辑判断和进行数据处理，即读取输入变量、完成用户指令规定的各种操作，将结果送到输出端，并响应外部设备（如电脑、打印机等）的请求以及进行各种内部判断等。PLC 的内部存储器有两类，一类是系统程序存储器，主要存放系统管理和监控程序及对用户程序作编译处理的程序，系统程序已由厂家固定，用户不能更改；另一类是用户程序及数据存储器，主要存放用户编制的应用程序及各种暂存数据和中间结果。 23.2.2 输入/输出（I/O）接口I/O 接口是 PLC 与输入/输出设备连接的部件。输入接口接受输入设备（如按钮、传感器、触点、行程开关等）的控制信号。输出接口是将主机经处理后的结果通过功放电路去驱动输出设备（如接触器、电磁阀、指示灯等）。I/O接口一般采用光电耦合电路，以减少电磁干扰，从而提高了可靠性。I/O 点数即输入/输出端子数是 PLC 的一项主要技术指标，通常小型机有几十个点，中型机有几百个点，大型机将超过千点。合肥通用职业技术学院毕业论文73.2.3 电源图中电源是指为 CPU、存储器、I/O 接口等内部电子电路工作所配置的直流开关稳压电源，通常也为输入设备提供直流电源。3.2.4 编程编程是 PLC 利用外部设备，用户用来输入、检查、修改、调试程序或监示PLC 的工作情况。通过专用的 PC/PPI 电缆线将 PLC 与电脑联接，并利用专用的软件进行电脑编程和监控。 3.2.5 输入/输出扩展单元I/O 扩展接口用于将扩充外部输入/输出端子数的扩展单元与基本单元（即主机）连接在一起。3.2.6 外部设备接口此接口可将打印机、条码扫描仪,变频器等外部设备与主机相联，以完成相应的操作。实验装置提供的主机型号有西门子 S7-200 系列的 CPU224(AC/DC/RELAY)。输入点数为 14，输出点数为 10；CPU226(AC/DC/RELAY) ，输入点数为 26，输出点数为 14。3.3 PLC 的基本工作原理PLC 采用“顺序扫描，不断循环”的工作方式1.1每次扫描过程。集中对输入信号进行采样。集中对输出信号进行刷新。1.2输入刷新过程。当输入端口关闭时，程序在进行执行阶段时，输入端有新 的状态，新状态不能被读入。只有程序进行下一次扫描时，新状态才被读入。合肥通用职业技术学院毕业论文81.3一个扫描周期分为输入采样，程序执行，输出刷新。1.4元件映象寄存器的内容是随着程序的执行变化而变化的。1.5扫描周期的长短由三条决定。 （1）CPU 执行指令的速度（2）指令本身占有的时间（3）指令条数1.6由于采用集中采样。集中输出的方式。存在输入/输出滞后的现象，即输入/输出响应延迟。 33.4 PLC 的特点（1）体积小 （2）可靠性高 （3）柔性好，可在线更改程序 （4）对环境条件无要求 （5）价格低廉具备招标要求的所有功能3.5 梯形图设计规则（1）每一逻辑行总是起于左母线，然后是触点的连接，最后终止于线圈或右母线（右母线可以不画出） 。注意：左母线与线圈之间一定要有触点，而线圈与右母线之间则不能有任何触点。（2）梯形图中的触点可以任意串联或并联，但继电器线圈只能并联而不能串联。（3）触点的使用次数不受限制。（4）一般情况下，在梯形图中同一线圈只能出现一次