PLC类交通灯大学本科方案设计书(方案设计书)

1、作者：Pan Hon glia ng仅供个人学习山东理工职业学院毕业设计（论文）题目 PLC类交通灯毕业设计系 部：机械工程系专 业：机电一体化学 号：0701090529学生姓名： 李希方指导教师：2012 年 04月28 日目录摘要4第一章PLC的特点及应用31.1 概述 31.2 PLC的特点 51.3 PLC的应用 4第 二 章PLC的 结 构 及 原 理62.1 PLC的分类 62.2 PLC的结构 62.3 PLC的工作原理 72.4 PLC汇编语言 72.5 PLC的基本指令 92.6 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133. 1控制要求3. 2控

2、制时序3 . 3 PLC交通灯毕业设计硬件及外围元器件3. 4 I/O分配表第四章程序设计1313 1415164 . 1 PLC交通灯毕业设计梯形图 164. 2 PLC交通灯毕业设计 指令图 184 . 3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22PLC交通灯毕业论文PLC可编程序控制器是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和 通讯技术发展而来的一种新型工业控制装置。它具有结构简单、编程方便、可靠 性高等优点，已广泛用于工业过程和位置的自动控制中。 据统计，可编程控制器是 工业自动化装置中应用最多的一种设备。专家认为 ，可编程控制器将成为今后工 业

3、控制的主要手段和重要的基础设备之一 ，PLC、机器人、CAD/CAM将成为工业生 产的三大支柱。由于PLC具有对使用环境适应性强的特性，同时其内部定时器资 源十分丰富，可对目前普遍使用的“渐进式”信号灯进行精确控制，特别对多岔路口的控制可方便地实现。因此现在越来越多地将PLC应用于交通灯系统中。同时,PLC本身还具有通讯联网功能，将同一条道路上的信号灯组成一局域网进行 统一调度管理，可缩短车辆通行等候时间，实现科学化管理第一章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

4、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PLC1.2 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;1.3 PLC的应用目前，PLC在

5、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

6、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

7、PLC 也具有此功能模块。PID处理一般是运行专用的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

8、算机控制 的发展，工厂自动化网络发展得很快，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pic的结构形式分类：1）整体式；2）模块式。2按pic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pic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 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、

9、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的基本结构框图如下:驱动接受输 入 接 口 部中央处理单元CPU板接 口 部 件 输电源部件现场信号受控元件2.3 PLC的工作原理l. plc的工作方式1 ）输入采样阶段，在此阶段，顺序读入所有输入缎子通断状态，并将读入 的信息存入内存，接着进入程序执行阶段，在程序执行时，即使输入信号发生变 化，内存中输入信息也不变化，只有在下一个扫描周期的输入采样阶段才能读入 信息。2 ）程序执行阶段：plc对用户程序扫描。3 ）输出刷新阶段：当

10、所有指令执行完毕通过隔离电路，驱动功率放大器， 电路是输出端子向外界输出控制信号驱动外部负载。2.4 PLC汇编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

11、体及晶闸管才能实现。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：下图是三菱公司的FX2N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旨令，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：地址指令变量0000LDX0000001ORX0100002ANDX0010003OUTY0000004END反之根据助记符，

12、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/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1 1 1 X，丫，M T，C,SLDI（取反）常闭触点与母线相连Hx，丫，M T，C,SOUT（输出）线圈驱动1 : 丫，M T，C, S,FLD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。符号（名称）

13、功能梯形图表示AND （与）常开触点串联连接_XANDI （与非）常闭触点串联连接-11 ROR （或）常开触点并联连接 _pxORI （或非）常闭触点并联连接X2触点串连指令（AND/AND）、并联指令（OR/OR）操作元件，丫，M T，C,S，丫，M T，C,S，丫，M T，C, S，丫，M T，C SX0OOY000 °地址指令数据0000LDX0000001OUTY000AND、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。0005 OUT Y0013电路块的并联和串联指令（ORB ANB符号（名称）功 能

14、 梯形图表示操作元件ORB （块或）电路块并联连接丨；IANB （块与） 电路块串联连接 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旨令开始，而支路的终点要用 ORB旨令。 ORB指令是一种独立指令，其后不带操作元件号，因此，ORE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旨令，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勺指令，但这时ORB旨令最多使用7次。将分支电路（并联电路块）与前面

15、的电路串联连接时使用ANB旨令，各并联电路块的起点，使用LD或LDNOT旨令；与ORB旨令一样，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旨令，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旨令，最多使用7次。ANBX000X003 Y006地址指令数据0000LDX0000001ORX0010002LDX0020003ANDX0030004LDIX0040005ANDX0050006ORX0060007ORB0008ANB0009ORX0030010OUTY006X001X004 X0051IIX003ORX006B4程序结

16、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旨令，PLC将以用户存贮器的第一步执行到最后一步，因此，使用END旨令可缩短扫描周期。另外。在调试程序时，可以 将END旨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旨令。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

17、代表输入继电器，丫代表输出继电器，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，M0代表传输等。第三章 梯形图的设计与编程方法3. 1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。3. 2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，

18、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。3. 3PLC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 丫5端， 东西方向黄灯接于输出继电器丫4端，东西方向的红灯接于输出继电器丫3端，南北 方向绿灯接

19、于输出继电器丫2端，南北方向的黄灯接于输出继电器丫1,南北方向红 灯接于输出继电器丫0。将输出端的COM及COM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. 4 I/O 分配表第四章程序设计4. 1 PLC交通灯毕业设计梯形图4. 2 PLC交通灯毕业设计指令图4. 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

20、，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 M800开机脉冲自动进入XO犬态，系统处 于等待状态。当启动按钮SB1按下时，xO11接通，丫1和丫4同时起动，丫1使南北绿 灯亮，丫4使东西红灯亮（东西方向以下不分析），x0起动的同时T少始计时，20s 后利用 常开接点的闭合使状态进入T4,此时丫3和丫5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C刖T2,此时南北黄灯灭，CC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C

21、Of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 丫3和丫5, 丫1使南 北红灯亮，亮46s后进入X0犬态，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 XI接通，并复位相关状态和计数器，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

22、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。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

23、。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。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

24、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，20042. 廖

25、常初等.PLC的顺序控制编程方法工业自动化，（香港），19973. 廖常初主编.PLC基础及应用.北京：机械工业出版社，20024. 廖常初.PLC梯形图的顺序控制设计法电工技术杂志，20015. 廖常初.电机及拖动.高等教育出版社，版权申明本文部分内容，包括文字、图片、以及设计等在网上搜集整理。版权为潘宏亮个人所有This article in eludes someparts, in cludi ng text, pictures, and desig n. Copyright is Pan Hon glia ng's pers onal own ership.用户可将本文的内容或服务用于个人学习、研究或欣赏，以及其他非商业性或非盈利性用途，但同时应遵守著作权法及其他相关法律 的规定，不得侵犯本网站及相关权利人的合法权利。除此以外，将本 文任何内容或服务用于其他用途时，须征得本人及相关权利人的书面 许可，并支付报酬。Users may use the contents or services of this articlefor pers on