FX2N系列PLC控制十字交通灯信号设计

2015 届毕业设计题目:FX2N 系列 PLC 控制十字交通灯信号设计学 号：姓 名：学历层次：系 （部）：专 业：班 级：指导老师：完成日期：独 创 性 声 明本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得襄阳汽车职业技术学院或其它教育机构的学历、学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。摘要PLC(可编程逻辑控制器)是现代社会中不可缺少的重要技术，它涉及方面广，其优点操作简单可靠性高，价格低廉等优点，不断应用与钢铁、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方面，在现代的交通信号灯中也是不可缺少的一部分，它的应用告别了过去的复杂线路，自动化的控制降低了人力物力以及财力，也提高了交通工具的通行效率。关键词：PLC 优点 应用 交通灯目录摘要 .3第一章 PLC 的特点及应用 .51.1 概述 .51.2PLC 的特点 .51.3PLC 应用 .6第二章 PLC 的结构及原理 .72.1PLC 的分类 .72.2PLC 的结构 .92.3PLC 的工作原理 .102.4PLC 编程语言 .122.5PLC 的基本指令 .132.6PLC 交通灯毕业设计编程器件 .16第三章 梯形图的设计与编程方法 .163.1 控制要求 .163.2 控制时序 .173.3PLC 交通灯毕业设计硬件及外围元器件 .173.4I/O 分配表 .18第四章 程序设计 .184.1PLC 交通灯设计梯形图 .184.2PLC 交通灯设计指令图.224.3 软件设计 .22第五章 PLC 交通灯毕业论文设计总结 .23致谢 .24参考文献 .25第一章 PLC 的结构及原理1.1 概述可编程序控制器（Programmable Controller）简称 PC，是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术而发展起来的一种新型、通用的自动控制装置，它是“专为在工业环境下应用而设计”的计算机。这种工业计算机采用“面向用户的指令” ，因此编程方便。它能完成逻辑运算、程序控制、定时、计数和算术操作、它还具有“数字量或模拟量的输入/输出控制”的能力。早期产品名称为“Programmable Logic Controller”(可编程逻辑控制器)，简称 PLC，主要替代传统的继电接触控制系统，为了与个人电脑（Personal Computer）PC 这一简写名称术语相区别，故仍用 PLC 来表示可编程控制器。但这一简称并不意味着它只有逻辑功能。1.2PLC 的特点1.可靠性高，抗干扰能力强这是选择控制装置的首要条件。可编程控制器生产厂家在硬件方面采用了屏蔽、滤波、隔离等抗干扰措施，在软件方面上采取了故障检测、信息保护和恢复、警戒时钟（死循环报警） 、程序检验等一系列抗干扰措施。2.使用灵活，通用性强产品均成系列化生产，多数采用模块式的硬件结构，用户可灵活选用。软接线逻辑使得 PLC 能简单轻松地实现各种不同的控制任务，且系统设计周期短。3.编程方便，易于掌握采用与继电器电路极为相似的梯形图语言，直观易懂；近年来又发展了面向对象的顺序控制流程图语言（SFC,Sequential Function Chart）,也称功能图，使编辑更为简单方便。4.接口简单，维护方便可编程控制器可直接与现场强电设备相连接，接口电路模块化，有完善的自诊断和监视功能。可编程控制器对于其内部工作状态、通信状态、异常状态和 I/O 点的状态均有显示，可以方便地查出故障原因，迅速做出处理。5.功能完善，性价比高除基本的逻辑控制、定时计数、算术运算外，配合特殊功能模块可以实现点位控制，PID 运算，过程控制，数字控制等功能，还可与上位机通信、远程控制等1.3PLC 的应用目前 PLC 在国内外已经广泛应用于钢铁、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.开关量的逻辑控制开关量的逻辑控制是 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，即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、邮件分拣机、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。2.模数（A/D） 、数模（DA）的转换控制 在工业生产过程中，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（Anglog）和数字量（Digital）之间的 AD 转换及 DA 转换，PLC 厂家都生产配套的 AD 和 DA 转换模块。3.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（比例-积分-微分）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。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。4.数据处理现代的 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。数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性控制系统。5.运动控制PLC 可以用于圆周运动或直线运动的控制。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，目前一般使用专用的运动控制模块。目前大多数厂家的 PLC 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。6.通信和联网PLC 之间及 PLC 与其他智能设备间都要求有很强的通信能力。工厂自动化网络发展速度很快，如今很多 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PLC 产品种类繁多，其规格和性能也各不相同。对 PLC 可以根据结构、功能的差异等进行分类。1.按 I/O 点数分类（1）微型 PLC：I/O 点数小于 64 点的 PLC 为超小型或微型 PLC。（2）小型 PLC：I/O 点数为 256 点一下，用户程序存储容量小于 8K 的为小型 PLC。它可以连接开关量和模拟量 I/O 模块以及其他各种特殊功能模块，能执行包括逻辑运算、计时、计数、算术运算、数据处理和传送、通信联网等功能。如西门子公司的 S7-200，三菱公司的 F1、F2 和 FX 系列都属于小型机.(3)中型 PLC：I/O 点数在 512-2048 点之间的为中型 PLC。它除了具有小型机所能实现的功能外，还具有更强大的通信联网功能、更丰富的指令系统、更大的内存容量和更快的扫描功能。如西门子公司的 S7-300、三菱公司的 AIS 系列都属于中型机。(4)大型 PLC：I/O 点数为 2048 点以上的为大型 PLC。它具有极强的软件和硬件功能、自诊断功能、通信联网功能，它可以构成三级通信网，实现工厂生产管理自动化。另外大型 PLC 还可以采用三个 CUP 构成表决式系统，使机器具有更高的可靠性。如西门子公司的 S7-400、三菱公司的 A3M、A3N 系列都属于大型机。2.按结构分类（1）整体式 PLC。将 CPU、I/O 单元、电源、通信系统等部件集成到一个机壳内的称为整体式 PLC。整体式 PLC 由不同 I/O 点数的基本单元（又成主机）和扩展单元组成。基本单元内有 CPU、I/O 接口、与 I/O 扩展单元宣相连的扩展口及与编辑器相连的接口,扩展单元内只有 I/O 接口和电源等，没有 CPU。它还配置特殊功能单元，如模拟量单元、位置控制单元、使其功能得以扩展。整体式 PLC 一般都是小型机。（2）模块式 PLC。模块式 PLC 是将 PLC 的每个工作单元都制成独立的模块，如 CPU 模块、I/O 模块、电源模块（有的含在 CPU 模块中）以及各种功能模块。把这些模块按控制系统需要选取后，安插到母版上，就构成了一个完整的 CPU系统。这种模块式 PLC 的特点是配置灵活，可根据需要选配不同模块的系统，而且装配方便，便于扩展和维修。大、中型 PLC 一般采用模块式结构。(3)叠装式 PLC。将整体式和模块式的特点结合起来，构成所谓叠装式 PLC。叠装式 PLC 将 CPU 模块、电源模块、通信模块和一定数量的 I/O 单元集成到一个机壳内，如果集成的 I/O 模块不够使用，可以进行模块扩展。其CPU、电源 I/O 接口等也是各自独立的模块，但它们之间要靠电缆进行连接，并且各模块可以一层层地叠装。叠装式 PLC 集整体式 PLC 与模块式 PLC 优点集于一身，它不断系统配置灵活，而且体积较小，安装方便。西门子公司的 S7-200 系列 PLC 就是叠装式的结果形式。3.按功能分类(1)低档 PLC。具有逻辑运算、定时、计数、位移、以及自诊断、监控等基本功能，还可以有少量的模块量 I/O、算术运算、数据传送和比较、通信等功能。主要用于逻辑控制、顺序控制或少量模拟量控制的单机控制系统。（2）中档 PLC。除具有低档 PLC 的功能外，还具有较强的模拟量 I/O、算术运算、数据传送和比较、数制转换、远程 I/O、子程序、通信联网等功能。有些还可增设中断控制、PID（比例-积分-微分）控制等功能、以试用于复杂控制系统。（3）高档 PLC。除具有中档 PLC 的功能外，还增加了带符号算术运算、矩阵运算、函数、表格、CRT 可编程控制器原理与应用显示、打印和更强的通信联网功能，可用于大规模过程控制或构成分布式网络控制系统，实现工厂自动化。一般低档机多为小型 PLC，采用整体式结构；中档机可为大、中、小型PLC，其中小型 PLC 多采用整体式结构，中型和大型 PLC 采用模块式结构。4.按生产厂家分类目前世界上 PLC 按地域分成三大块：美国、欧洲和日本。日本和美国的PLC 产品较相似。占 PLC 市场 80%以上的生产公司有德国的西门子（SIEMENS）公司、法国的施耐德（SCHNEIDER）自动化公司、日本的欧姆龙（OMRON）和三菱（MITSUBISH）公司。目前国内常用的主要是三菱 FX 系列小型机和西门子 S7-300、S7-400 中大型机等。2.2PLC 的结构1PLC 的硬件系统PLC 一般由四大部分构成：CPU、存储器 I/O 系统以及其他可选部件。前三大部件是 PLC 完成各种控制任务所必须的，一般称为 PLC 的基本组成部分，其他可选部件包括编程器、外存储器、仿真 I/O、通信接口、扩展接口以及测试设备等，主要用于系统的编程组态、程序储存、通信联网、系统扩展和系统测试等。图 2.1 所示为 PLC 结构示意图。图 2.1 PLC 结构示意图1. CPUCPU 是 PLC 的核心部件。PLC 中 CPU 的概率与普通微型计算机的 CPI 有很大的不同。在 PLC 中，CPU 指的是一个 CPU 模块，其上不仅包括 CPU 芯片，还有RAM 和 ROM 活着 EPROM，用于存放系统程序、用户程序和数据。在中大型 PLC 中一般由两块 CPU 芯片，一片用作字处理器（主处理器） ，用于字节指令的处理，并实现各种控制作用；另一片用作位处理器（辅助处理器） ，用于实现位信息的高速处理。2.数字 I/O 接口 CPU 模块与外部开关量信号之间的接口，它完成诸如电平转换、电器隔离、串/并型数据转换以及对外提供一定的驱动能力等工作。数字 I/O 信号常来自按钮、开关和继电器触点等实际开关量，以及其他外设或受控对象送来的数字量。3.模拟 I/O 接口其输入部分主要完成阻抗匹配、信号放大、信号滤波、I/V 变换、V/F 变换或者 A/D 变换等工作，以便将来自受控对象的仿真量转换成 PLC 能够处理的数字量；其输出部分主要实现阻抗匹配、功率放大、波形矫正等功能，在一些场合下，仿真信号也需要与现场电气隔离，但仿真信号的隔离比数字信号要复杂的多，用于数字信号的光电隔离因线性度较差而不能用来隔离仿真信号，因此仿真信号常常采用成本较高的隔离放大器来实现电气隔离。4.电源PLC 中的电源一般有三类:(1)+5V、15V 直流电源：供 PLC 中 TTL 芯片和集成运放使用。(2)供输出接口使用的高压大电流的功率电源。(3)锂电池及其充电电源。PLC 一般使用的是 AC 220V 电源，也可使用 DC 24V 供电。5.编程器编程器是 PLC 重要的外部设备，是人机对话的窗口，它可将用户程序输入PLC 的存储器内，还可用于检查程序、修改程序，编程器还用于监视 PLC 的工作 状态。编程器一般分为简易型和智能型两类。 2 PLC 的软件系统1.系统监控程序用于控制 PLC 本身的运行。主要由系统管理程序、用户指令解释程序和标准程序模块组成，供系统调用。2.用户程序它是有 PLC 的使用者编织的，用于控制被控制装置的运行。2.3PLC 的工作原理1PLC 的工作方式PLC 采用循环扫描方式。即从用户程序的第一条指令开始执行，在无中断或跳转的情况下，顺序扫描到结束符后再返回第一条指令，如此周而复始地不断循环。其扫描过程如图 2.2 所示，当 PLC 处于 STOP 状态时，只完成内部处理和通信操作，只有当 PLC 处于 RUN 状态时，PLC 才会继续向下进行输入处理、程序执行和输出处理阶段，这三个阶段完成进入下一个扫描过程。1.内部处理在此阶段，PLC 检查 CPU 模块的硬件是否正常，复位监视定时器，以及完成一些其他内部工作。2.通信操作在此阶段，PLC 与一些智能模块通信，响应编程器键入的命令更新编程器的显示内容等，当 PLC 处于停止状态时，只进行内容处理和通信操作等内容。3.输入处理输入处理也叫输入采样。在此阶段顺序读入所有输入端子的通段状态，并将读入的信息存入对应的映像寄存器，在输入映像寄存器被刷新，接着进入程序的执行阶段。4.程序执行根据 PLC 梯形图程序扫描原则，按选左后右，先上后下的步序，逐句扫描，执行程序。但遇到程序跳转指令，则更具跳转条件是否满足来决定程序的跳转地址。若用户程序涉及到输入输出状态时，PLC 从输入映像寄存器中读出上一阶段采入的对应输入端子状态，从输出映像寄存器读出对应映像寄存器的当前状态，根据用户程序进行逻辑运算，运算结果再存入有关器件寄存器中。5 输出处理程序执行完毕后，将输出映像寄存器，即元件映像寄存器中的 Y 寄存器的状态，在输出处理阶段转存到输出锁存器，通关隔离电路，驱动功率放大电路，使输出端子向外界输出控制信号，驱动外部负载。2PLC 的扫描周期PLC 全过程扫描一次所需要的时间成为扫描周期，它的长短与用户程序的长度、I/O 点数及 CPU的处理通讯过程等因素都有关系。由于 PLC 是扫描工作过程，在程序执行阶段即使输入法生了变化，输入状态映像寄存器的内容也不会变化，要等下一周期的输入处理阶段才能改变。输入映像寄存器中的输入信号，要等到一个周期循环结束后，CPU 才会将这项输出信号全部送给输出锁存器。因此输入输出的状态保持一个扫描周期变，故需要脉冲输入的宽度必须要大于一个扫描周期。一般输入采样和输出刷新只要1-2ms,扫描时间主要由用户程序决定，一般为 1-100ms。3 PLC 的 I/O 滞后时间 输入/输出滞后时间又称系统响应时间，是指 PLC 输入信号发生变化的时刻至它控制的有关外部输出信号发生变化的时刻之间的时间间隔，它由于输入电路滤波时间、输出电路的滞后时间和因扫描工作方式产生的滞后时间三部分组成。输入模块的 RC 滤波电路用来滤除由输入端引入的干扰噪声，消除因外接输入点动作时才是的抖动引起的不良影响，滤波电路的时间常数决定了输入滤波时间的长短，其典型值为 10ms 左右。输出模块的滞后时间与模块的类型有关，继电器型输出电路的滞后时间一般在 10ms 左右；双向晶闸管型输出电路在负载通电时的滞后时间约为1ms 负载由通电到断电时的周瑜打滞后时间为 10ms；晶体管型输出电路的滞后时间一般在 1ms 一下由扫描工作方式引起的滞后时间最长可达到两个多扫描周期。PLC 总的响应延迟时间一般只有几十毫秒，对于一般的系统是无关紧要的要求输入输出信号之间的滞后时间尽量短的系统，可以选用扫描速度快的 PLC 或采取其他措施。2.4PLC 的编程语言PLC 的编程语言可分为两大类；图形化编程语言和文本化编程语言。图形化编程语言有梯形图（LD） ）语言、顺序功能图(SFC)语言、功能块图（FBD）语言；文本化编程语言包括：指令表（IL）语言和结构文本（ST）语言。1 梯形图编程语言（LD） 梯形图编程语言是用梯形图的图形符号来描述程序的一中程序设计语言。采用梯形图编程语言，程序采用梯形图的形式描述，这种编程语言采用因果关系来描述事件发生的条件和结果，没个梯级是一个因果关系，在梯级中，描述事件发生的条件表示在左边事件发生的结果表示在后面。梯形图编程语言是最常用的一种编程语言，它来源于继电器逻辑控制系统的描述。在工业过程控制领域，电气技术人员对这种有逻辑控制技术发展而来的梯形图深为喜爱，使之得到了广泛的应用。梯形图编程语言的特点是：与电气操作原理图相对应，具有直观性和对应性；与原有继电器逻辑控制技术相一致，对电气技术人员来说，易于掌握和学习。 2 顺序功能图语言（SFC）顺序功能图语言具有图形表达方式，能较简单和清除地描述并发系统和复杂系统的所有现象，并能对系统中的死锁、不安全等反常现象进行分析和建模，在模型的基础上能直接编程，所的到了广泛应用。顺序功能图语言的特点是:以功能为主线，条理清除，便于对程序操作的理解和沟通；对大型的程序可分工设计，采用较灵活的程序结构，可节省程序设计时间和调试时间；常用语系统规模较大，程序关系复杂的场合。3 功能块图语言（FBD）功能块图语言是采用功能模块来表示模块所具有的功能，不同的功能模块有不同的功能。它有若干个输入端和输出端，通关软连接的方式，分别连接到所需的其他端子，完成所需的控制运算或控制功能。功能模块可以分为不同的类型，在同一种类型中，也可能因功能参数的不同而使功能或应用范围有所差别，例如，输入端的数量、输入信号的类型等的不同使它的范围不同。由于采用软连接的方式进行功能模块之间及功能模块与外部端子的连接，因此控制方法的更改、信号连接的替换等操作可以很方便实现。功能块图语言的特点是：功能模块是用图形化的方法描述功能，它的直观性大大方便了设计人员的编程和组态，有较好的易操作性；对控制规模较大、控制关系复杂的系统，由于控制功能的关系可以较清楚地表达出来，编程和组态时间可以缩短，调试时间也随之减少；由于每种功能模块需要占用一定的程序内存，故这种设计语言在大中型可编程控制器中才被采用。4 指令表语言（IL）指令表语言是一种低级语言，与汇编语言很相似，它可以用来描述功能、功能块和程序的行为，还可以在顺序功能流程图中描述动作和转变行为。指令表语言用于调用，如有条件和无条件地调用功能块和功能，还能执行赋值以及在区段内执行有条件或无条件的转移。指令表语言不但简单易学，而且非常容易实现，不通过编译就可以下载到 PLC。其他语言如功能块图语言、结构化文本语言等都可以转换为指令表语言。指令表语言具有下列特点：采用助记符来表示操作功能，容易记忆，便于掌握；在编程器的键盘上采用助记符来表示，便于操作；可在无计算机的场合进行编程设计，与梯形图有一一对应关系。5 结构文本语言（ST）结构文本语言是用结构化的描述语句来描述程序的一种编程语言，它是一种类似于高级语言的编程语言。在大中型的可编程序控制器系列中，常采用结构文本语言来描述控制系统中各个变量之间运算关系。大多数制造厂商采用的结构文本语言与 BASIC 语言、Pascal 语言、C 语言等高级语言相类似，但为了应用方便，在语句的表达方法及语句的种类等方面进行了简化。 结构文本语言具有的特点：采用高级语言进行编程，可以完成较复杂的控制运算；需要有一定的计算及高级程序设计语言的知识和编程技巧，对编程人员的技能要求较高，直观性和易操作性等性能较差；在采用其他语言较难实现的编程中，常采用该编程语言进行编程。2.5PLC 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,SLDI（取反） 常闭触点与母线相连 X，Y，M，T，C,SOUT（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 0000 LD X000 0001 OUT Y0002 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,SOR（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 X003 0003 ANDI X002 0004 OR X0030005 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，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。 X000 X002 X003X001 X004 X005X003X006Y006ORB地 址 指 令 数 据 0000 LD X0000001 OR X0010002 LD X0020003 AND X003 0004 LDI X0040005 AND X0050006 OR X006 0007 ORB0008 ANB 0009 OR X003 0010 OUT Y006 4 程序结束指令（END）ANB 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。结束33 PLC 交通灯毕业设计硬件及外围元器件灯的控制要求，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 Y0。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。3.4I/O 分配表启动按钮 SB1 X0输入端停止按钮 SB2 X1南北向红灯 Y0南北向绿灯 Y2南北向黄灯 Y1东西向绿灯 Y5东西向黄灯 Y4输出端东西向红灯 Y3第四章 程序设计4.1PLC 交通灯设计梯形图4.2 PLC 交通灯设计指令图0 LD X011 61 MOV K100 D1001 PLS M1 66 MOV K100 D1013 LD X012 71 LDI M154 PLS M2 72 AND T86 LD M1 73 ADD D100 K10 D100 7 OR M1 80 SUB D101 K10 D1018 INC D0 87 LDI M1811 LD X013 88 AND T812 OR X014 89 ADD D101 K10 D10113 OUT C10 K3276 96 LD T816 MOV C2 D1 97 ZRST D0 D1121 LD M8000 102 LD X00022 CMP D1 D0 D10 103 RO M029 LD M10 104 ANI X00130 SUB D0 D1 D10 105 OUT M037 LD M12 106 LD M038 SUB D1 D0 D11 107 MPS45 LD M8000 108 LDI T046 CMP D10 K5 M16 109 OR T253 CMP D11 K5 M16 110 ANB60 LD M8002 111 OUT Y001112 MPP 144 OR T7113 OUT Y004 145 ANB114 ANI T8 146 OUT Y005115 OUT T0 D100 147 MPP 118 LD T0 148 OUT T5 D010119 ANI T3 151 LD T5120 ANI C0 152 ANI T7121 OUT T2 K6 153 ANI C1124 LD T2 154 OUT T6 K6125 OUT T3 K6 157 LD T6 128 LD T3 158 OUT T7 K6129 OUT C0 K3 161 LD T7132 LD C0 162 OUT C1 133 MPS 166 MPS134 ANI T4 167 ANI T8135 OUT Y002 168 OUT T006136 MPP 169 MPP137 OUT T4 K20 170 OUT T8 K40140 LD T4 173 LD T8141 OUT Y003 174 ZRST CO C1142 MPS 143 LDI T54.3 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 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 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