机电一体化PLC交通灯毕业论文-

1、准考证号:理历的4伙.本科生毕业论文PLC在城市道路交通信号控制中的应用学院：江西科技学院专业：机电一体化班 级：学生姓名：陈柏霖指导老师：黄雁彬完成日期： 2014 年3月8日指导教师评语建议成绩：优 良 中 及格 不及格指导教师签字年 月 日最终评定成绩:优 良 中 及格 不及格系主任签字年 月 日本科论文原创性申明本人郑重中明：所呈交的论文是本人在指导老师的指导下独立进行研究，所取 得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个 人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体, 均已在文中以明确方式表明。本人完全意识到本申明的法律后果由本人

2、承担。学位论文作者签名（手写）：签字日期：年 月日本科论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、 使用学位论文的规定，同意学校 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权江西科技学院可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库 进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。学位论文作者签名（手写）：指导老师签名（手写）：签字日期： 年 月日签字日期： 年 月 日PLC在城市道路交通信号控制中的应用摘要长期以来，PLC在工业控制领域发挥着巨大的作用，为各行各业的自动化控制设备提供可靠的控制保证。随着半导体技术、计算机技术和通信

3、技术的发展，PLC也在飞速的发展，PLC不断地采用新技术、不断增强系统的开放性，同时可以喝各种组态软件很好的结合使用。 所以PLC将在未来的工业控制领域有着广阔的用武之地。PLC的主要特点是：从开关量控制发展到顺序控制、运送处理是自上而下的，连续PID控制等多功能。PID在终端站中可用一台 PC机为主站，多台同型 PLC为从站。也可一台 PLC为 主站，多台同型PLC为从站，构成PLC网络。这比用PC机作主站方便之处是： 有用户编程时， 不必知道通信协议，只要按说明书格式写就行；PLC网络主要用于工业过程中的顺序控制，新型PLC也有闭环控制功能。PLC的最大特点在于：电气工程师已不再电气的硬件

4、上花费太 多的心计，只要将按钮开关或感应器的输入点连接到PLC的输入点上就能解决问题，通过输出点连接接触器或继电器来控制大功率的启动设备，而小功率的输出设备直接连接就可以。机械手PLC控制程序设计在工业中起到了很重要的作用。了解到主要用于搬动或者装卸零件的重复动作，动力来源于液压系统。在机械手控制选用PLC,其原因安全可靠。机械手控制分为手动、回原点、单步、单周期自动五大部分。各个功能运用转换开关进行切换，切后 按照以前步骤继续执行。通过PLC输出驱动中间继电器，接通电磁阀。首先运用MicrosoftVisio画图软件绘制实际工程电气接线图，以便在程序设计中使用。 定期到 运用实验模拟设备，进

5、行编程模拟机其调试。关键字：工业，PLC,机械手，电气接线图，电磁阀，中间继电器第一章PLC的特点及应用31.1 概述 31.2 PLC勺特点 61.3 PLC勺应用 4第二章PLC的结构及原理2.1 PLC勺分类 62.2 PLC勺结构 62.3 PLC勺工作原理 72.4 PLCT编语言 72.5 PLC勺基本指令 92.6 PL改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 133. 2控制时序 133. 3 PL改通灯毕业设计硬件及外围元器件 143. 4 I/O分配表15第四章程序设计164. 1 PL改通灯毕业设计 梯形图 164. 2 PL皎通灯

6、毕业设计 指令图 184. 3软件设计 2121第五章PL茂通灯毕业论文设计总结2222参考文献第一章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

7、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、

8、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*II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

9、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

10、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plc的结构形式分类：1）整体式；2）模块式。2按plc的I/O点数分类：1）小型256点以下；2）中型256点以

11、上，2048 点以下；3）大型2048点以上。3按plc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®、 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包才g 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:接受现场信号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

12、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。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

13、 ）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

14、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，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:操作元件,Y, M T, C,S,Y, MC,S,M, T, C, S,F符号功 能梯形图表示 |_LD （取）常开触点与母线相连XLDI （取反）常闭触点与母线相连Xout（输出）线圈驱动卜穴?LD与LDI指令用于与母线相连的接点，

15、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。地址指令数据X0000001OUTY0002触点串连指令（AND/ANDI、并联指令（OR/ORI符号（名称）梯形图表示操作元件AND （与）常开触点串联连接，Y,T,C,SANDI （与非）常闭触点串联连接，Y,T,C,SOR （或）常开触点并联连接，Y,T,ORI （或非）常闭触点并联连接，Y,T,X001X00 4 X005AND、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、O

16、RI是用于一个触点的并联连接指令。X001X002 Y001；0003 ANDI X002地址指令数据0002 LD X0010004 OR X0030005 OUT Y0013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 =m无ANB （块与） 电路块串联连接 TI一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，ORB指令不表示触点，可以看成电路块之间的一段连接线。如

17、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旨令；与ORB旨令一样，ANB旨令也不 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。ANBoRBX006l|_X003地址指令数据0000LDX00000

18、01ORX0010002IDX0020003ANDX0030004LDIX0040005ANDX0050006ORX0060007ORB0008ANB0009ORX0030010 OUTY006符号（名称）功 能梯形图表小操作元件END （结束）程序结束结束无在程序结束处写上END旨令，PLC只执行第一步至END：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旨令。其他还有一些指令，如置位复位、脉冲

19、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GPPt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，MOVi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

20、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。交通灯示意图上 吗20$4Qs； 6s ；图2交通灯工作时序3. 3 PLC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SB幺停止按钮SB2红黄绿色信

21、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SB限于输入继电器X0 端，停止按钮SB2R于输入继电器xl端，东西方向的绿灯接于输出继电器 Y琳，东 西方向黄灯接于输出继电器Y邮，东西方向的红火T接于输出继电器 Y端，南北方 向绿灯接于输出继电器Y渊，南北方向的黄或T接于输出继电器 Y1,南北方向红灯 接于输出继电器Y0O将输出端的COM1COM2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 问继电器驱动信号灯。4. 4 I/O 分配表第四章程序设

22、计5. 1 PLC交通灯毕业设计梯形图（篁皿(1?CO4( YC02 <143Y 交口3 :1训二<rs i>loi4. 2 PL/通灯毕业设计指令图1PLSHl3WX0124PLSM26LBMi7ORTI28IUCLO11LLX01312QRX01413OUTCIOK327616MOVC2DI21W0010022CUPDiDOMIO29LDH1030SUEDODIDIO37LDMl 238STJBDI1)0nil45LDM800046CZIPDiOK5Ml 353CMPDllK5Ml 660LDM60O261MOVKlOOD10066MOVKlOO?10171LUIHl 5

23、72AM)T873ADDD100K10DI。801 1SUBDI 01K10D1010LUX01187LDIHl 888ANDT889ADDDIDIK10D10196LDTH97ZR5TDOMl102LDXODO103ORHO104AMIXOO1105OUTHO106LDIIO107HP5108LDITO105ORT2110ANB111OUTYOCll112HPPinOUTY004114ANIT8115OUTTOriooHRLDTO119ANIT312CAMICO121OUTT2K6124LDT2125OUTT3K6128LDT3129OUTCQK3132LDCO133MPS13-4AMTT4

24、135OUTY002136MPP137UTT/K2O140LD丁鼻工口工orrrVO 0 3142MPS143LD工TS144OP.T7145ANB14吕OUTYOOS1-47MFF148OUTT5D101151LDT5152AXJIT7153ACJICl154OUTT6K6157LDrs153OUTT7K6181LDT7162OUTClK3165LDCl166MPS166EPS167OIT8168OUTY006169MPP170OUTT8K40173LDT8174ZRSTCOCl4. 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

25、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M8002T机脉冲自动进入XO犬态，系统处于等待状 态。当启动按钮SB骸下时，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TOF始计时，20s后利用 常 开接点的闭合使状态进入T4,止匕时Y琳口丫5起动，T4使南北黄灯亮，T1计时6s, 6s 后进入T2,在T3犬态下，起动COST2,此时南北黄灯灭，CO+数加1

26、,T2时间到时， 如果co,J-数不到3次，状态转到T0循环，如果COt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 Y3WY5, Y1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X0WX11,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