基于plc的交通燈控制系統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，PLC在工業(yè)上的應(yīng)用更為廣泛；工業(yè)自動(dòng)化更為提高。在現(xiàn)在交通燈控制系統(tǒng)中PLC被廣泛應(yīng)用于其中,實(shí)現(xiàn)了交通燈科學(xué)化管理。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)的題目是：基于PLC的交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。交通燈的自動(dòng)控制是一個(gè)典型的時(shí)序控制實(shí)例，其梯形圖設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是要將各燈狀態(tài)變化的“時(shí)間點(diǎn)”表示

2、出來；時(shí)間的準(zhǔn)確計(jì)算用定時(shí)器實(shí)現(xiàn)；燈的閃爍次數(shù)用計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：交通燈 PLC 程序</p><p>　　Abstract: With the continuous development of society, PLC applications in industry more widely; more to improve industrial automa

3、tion. Traffic light control system, now widely used in the PLC in which to achieve the scientific management of traffic lights. The project topic is: Based on the PLC's traffic light control system Automati

4、c control of traffic lights is a typical example of timing control, the ladder design is the key to the changes of the light "time points" that come out; time a</p><p><b>　　目錄</b></p

5、><p>　　第一章、PLC的特點(diǎn)及應(yīng)用</p><p><b>　　1.1 概述</b></p><p>　　1.2 PLC的特點(diǎn).......................................................3</p><p>　　1.3 PLC的應(yīng)用...................

6、....................................5</p><p>　　第二章、PLC的結(jié)構(gòu)及原理</p><p>　　2.1 PLC的分類.......................................................5</p><p>　　2.2 PLC的結(jié)構(gòu).........................

7、..............................5</p><p>　　2.3 PLC的工作原理...................................................8</p><p>　　2.4PLC的編程語言....................................................9</p><

8、;p>　　2.5FX2N系列PLC的指令系統(tǒng)..........................................11</p><p>　　第三章、形圖的設(shè)計(jì)與編程方法</p><p>　　3.1 編程方法.......................................................20</p><p>　　3.2

9、 控制工藝和要求.................................................20</p><p>　　3.3十字路口交通燈示意圖............................................20</p><p>　　3.4控制時(shí)序圖................................................

10、......21</p><p>　　3.5 PLC的外部接線圖................................................22</p><p>　　3.6 硬件及外圍元件.................................................22</p><p>　　3.7 輸入輸出裝置與PLC對(duì)應(yīng)表.

11、......................................23</p><p><b>　　第四章程序設(shè)計(jì)</b></p><p>　　4.1 軟件設(shè)計(jì).......................................................24</p><p>　　4.2 梯形圖.............

12、............................................25</p><p>　　4.3 指令表.........................................................27</p><p>　　第五章、設(shè)計(jì)總結(jié)...................................................29&

13、lt;/p><p>　　致謝...............................................................29</p><p>　　參考文獻(xiàn)...........................................................29</p><p>　　第一章 PLC的特點(diǎn)及應(yīng)用</p&

14、gt;<p><b>　　1.1 概述 </b></p><p>　　可編程控制器（Programmable Controller）是計(jì)算機(jī)家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller），簡(jiǎn)稱PLC，它主要用來代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯

15、控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡(jiǎn)稱PC。但是為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī)（Personal Computer）的簡(jiǎn)稱混淆，所以將可編程控制器簡(jiǎn)稱PLC。</p><p>　　1.2 PLC的特點(diǎn)</p><p>　　1、可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)；</p><p>　　2、通用性高，使用方便；</p><p>　　3、編程簡(jiǎn)單，易學(xué)，易

16、懂；</p><p>　　4、采用先進(jìn)的模塊化結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)組合靈活方便；</p><p>　　5、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、調(diào)試周期短；</p><p>　　6、安裝簡(jiǎn)單，維修方便；</p><p>　　7、對(duì)生產(chǎn)工藝改變適應(yīng)性強(qiáng)，可進(jìn)行柔性生產(chǎn)。</p><p>　　1.3 PLC的應(yīng)用</p><p>　　目

17、前，PLC在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個(gè)行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。 </p><p>　　1、開關(guān)量的邏輯控制 </p><p>　　這是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書機(jī)械、組合機(jī)床

18、、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。</p><p><b>　　2、模擬量控制 </b></p><p>　　在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實(shí)現(xiàn)模擬量（Analog）和數(shù)字量（Digital）之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換。PLC制造廠商都有配套的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊，使PLC可以

19、很方便地用于模擬量控制。 </p><p><b>　　3、運(yùn)動(dòng)控制 </b></p><p>　　PLC可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制。從控制機(jī)構(gòu)配置來說，早期直接用于開關(guān)量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊。如可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC廠家的產(chǎn)品幾乎都有運(yùn)動(dòng)控制功能，廣泛用于各種機(jī)床、機(jī)器

20、人、電梯等場(chǎng)合。 </p><p><b>　　4、 過程控制 </b></p><p>　　過程控制是指對(duì)溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。大中型PLC都有PID模塊，目前許多小型PLC也具有此功能模塊。PID處理一般是運(yùn)行專用的PID子程序。過

21、程控制在冶金、精細(xì)化工、熱處理、鍋爐控制等場(chǎng)合有非常廣泛的應(yīng)用。 5 、數(shù)據(jù)處理 </p><p>　　現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票?。?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系

22、統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、化工、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。 </p><p><b>　　6 、通信和聯(lián)網(wǎng) </b></p><p>　　PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展，工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的PLC都具有通信接口，通信非常方便

23、。</p><p>　　第二章 PLC的結(jié)構(gòu)及原理</p><p>　　2.1 PLC的分類</p><p>　　1 、按PLC的結(jié)構(gòu)形式分類：1）整體式；2）模塊式。</p><p>　　2、 按PLC的I/O點(diǎn)數(shù)分類：</p><p>　　1）小型256點(diǎn)以下；</p><p>　　2）中型

24、256點(diǎn)以上，2048點(diǎn)以下；</p><p>　　3）大型2048點(diǎn)以上。</p><p>　　3、按PLC功能分類：低擋型，中擋型，高檔型。</p><p>　　2.2 PLC的結(jié)構(gòu)</p><p>　　PLC 實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同。從結(jié)構(gòu)上分，PLC分為整體式和模塊式兩種。整體式PLC包括C

25、PU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個(gè)不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。</p><p>　　PLC的硬件基本結(jié)構(gòu)框圖如下：</p><p>　　編程器 擴(kuò)展</p>

26、<p>　　一、中央處理器（CPU）</p><p>　　CPU主要是由運(yùn)算器和控制器兩部分組成，它是PLC的控制中樞。PLC的CPU按照系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)用戶鍵入的應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)，檢查電源、存儲(chǔ)器、I/O以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)，診斷用戶程序的語法錯(cuò)誤。當(dāng)PLC運(yùn)行時(shí)，CPU首先以掃描的方式接收現(xiàn)場(chǎng)各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映像區(qū)，然后從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解

27、釋后按指令的規(guī)定邏輯或算術(shù)運(yùn)算，并將運(yùn)算的結(jié)果送入I/O映像區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)，等所有的用戶程序執(zhí)行完畢后，最后將I/O映像區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行，直至停止。</p><p><b>　　二、存儲(chǔ)器</b></p><p>　　在PLC中存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器稱為系統(tǒng)存儲(chǔ)器（EPROM）; 存放應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)器稱為用戶程序存儲(chǔ)

28、器（RAM）。EPROM是一種可擦除的只讀存儲(chǔ)器，在斷電情況下存儲(chǔ)器內(nèi)的所有信息保持不變，在紫外線連續(xù)照射20分鐘后，能清除存儲(chǔ)器的所有內(nèi)容，加高電平可以寫入信息。RAM是一種讀寫存儲(chǔ)器或者稱為隨機(jī)存儲(chǔ)器，它讀寫方便，存取速度快，有鋰電池支持。用它來存儲(chǔ)用戶程序居多。</p><p>　　三、輸入/輸出（I/O）電路</p><p>　　PLC的輸入/輸出（I/O）接口電路實(shí)現(xiàn)了輸入信號(hào)電

29、平、CPU所能處理信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)電平、被控對(duì)象所需的電平之間的轉(zhuǎn)換。（I/O）接口有良好的光電隔離和濾波作用。</p><p><b>　　1、輸入接口電路</b></p><p>　　PLC的輸入接口電路大都有三種輸入類型：(1)、直流（12～24V）輸入；（2）、交流（100～120V、200～240V）輸入；（3）、交直流輸入。外部輸入器件是通過PLC輸入接口電路與

30、PLC相連的。</p><p><b>　　2、輸出接口電路</b></p><p>　　PLC的輸出有三種形式：繼電器輸出、晶體管輸出、晶閘管輸出。三種形式的輸出中，繼電器輸出響應(yīng)最慢，負(fù)載能力最強(qiáng)；晶體管輸出響應(yīng)最快，負(fù)載能力最弱。</p><p><b>　　四、電源</b></p><p>

31、　　模塊化的PLC是獨(dú)立的電源模塊；整體式PLC集成在廂體內(nèi)。PLC的電源多為高精度的開關(guān)電源；掉電保護(hù)電路供電的后備電源多為鋰電池。</p><p><b>　　五、編程器</b></p><p>　　編程器是PLC的重要外圍設(shè)備，一般分為簡(jiǎn)易編程器和圖形編程器。編程器的主要任務(wù)是輸入程序、編輯程序、調(diào)試程序、健康程序，還可以在線測(cè)試PLC工作狀態(tài)和參數(shù)與PLC進(jìn)行

32、人機(jī)對(duì)話。</p><p>　　2.3 PLC的工作原理</p><p>　　PLC是采用循環(huán)掃描的工作方式，即順序地逐條地掃描用戶程序的操作，根據(jù)程序運(yùn)行的結(jié)果，一個(gè)輸出的邏輯線圈應(yīng)接通或斷開，但該線圈的觸點(diǎn)并立即動(dòng)作，而必須等用戶程序全部掃描結(jié)束后，才同時(shí)將輸出動(dòng)作信息全部送出執(zhí)行。也就是說，PLC系統(tǒng)工作任務(wù)管理應(yīng)用程序執(zhí)行都是掃描方式完成的。</p><p>

33、;<b>　　一、循環(huán)掃描技術(shù)</b></p><p>　　PLC投入運(yùn)行后，都是以重復(fù)的方式執(zhí)行的，執(zhí)行用戶程序不是只執(zhí)行一遍，而是一遍一遍不停地循環(huán)執(zhí)行，這里每執(zhí)行一遍我們稱為掃描一次。掃描一遍用戶程序的時(shí)間叫掃描周期。掃描一次，PLC內(nèi)部要進(jìn)行一系列操作，可分為五大類：以故障診斷、通訊處理為主的公共操作、聯(lián)系工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的輸入采樣操作、執(zhí)行用戶程序的操作、輸出刷新操作以及服務(wù)外圍設(shè)備的操作

34、。下面重點(diǎn)把輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三步操作加以說明。</p><p><b>　　1、輸入采樣階段</b></p><p>　　在PLC投入運(yùn)行時(shí)，PLC以掃描方式依次讀入所有端子口的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并把這些數(shù)據(jù)存入（I）映像區(qū)的相應(yīng)單元內(nèi)，接著進(jìn)入程序執(zhí)行階段，在程序執(zhí)行時(shí)，即使輸入信號(hào)發(fā)生變化，內(nèi)存中輸入信息也不變化，只有在下一個(gè)掃描周期的輸入采樣階段才能讀入信

35、息。因此，如果輸入是脈沖信號(hào)，則該脈沖信號(hào)的寬度必須大于一個(gè)掃描周期，才能保證該輸入信號(hào)不被丟失。</p><p><b>　　2 、程序執(zhí)行階段</b></p><p>　　PLC在用戶程序執(zhí)行階段，CPU總是按由上而下的順序依次掃描用戶的梯形圖程序。掃描每一條梯形圖支路時(shí)，又是由左到右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，并根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該

36、邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)，或者刷新該輸出線圈在I/O映像區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)，或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。</p><p><b>　　3、輸出刷新階段</b></p><p>　　PLC的CPU掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映像區(qū)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的被控負(fù)載

37、，這才是PLC的真正輸出。</p><p>　　二、PLC掃描周期的中斷處理</p><p>　　PLC的掃描工作方式對(duì)急待處理的任務(wù)是不能及時(shí)解決的，引入中斷處理方式即可得到解決。在中斷方式下，急待處理的任務(wù)申請(qǐng)中斷，被響應(yīng)后，停止正在進(jìn)行的用戶程序掃描，轉(zhuǎn)而去處理中斷工作，運(yùn)行有關(guān)中斷服務(wù)程序，中斷處理完成后，又返回運(yùn)行原來的用戶程序。</p><p>　　三、

38、PLC的I/O響應(yīng)時(shí)間</p><p>　　輸入輸出響應(yīng)時(shí)間又稱滯后時(shí)間，是指PLC外部輸入信號(hào)發(fā)生變化的時(shí)刻起至系統(tǒng)有關(guān)輸出信號(hào)發(fā)生變化的時(shí)刻止所間隔的時(shí)間。它由輸入濾波時(shí)間、輸出電路的滯后時(shí)間和因掃描工作方式產(chǎn)生的滯后時(shí)間三部分組成。</p><p>　　2.4 PLC的編程語言</p><p>　　應(yīng)用程序的編制需要使用PLC生產(chǎn)制造廠商提供的編程語言。至今為

39、止還沒有一種能適合各種PLC的通用編程語言。為了用戶的利益和PLC制造商的需要，國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）對(duì)當(dāng)代種類繁多的概念和語言進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化（IEC61131-3）,制訂了工業(yè)控制器（包括PLC）的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)PLC定義了5種編程語言。分別是梯形圖、指令語句表、功能塊圖、順序功能圖、結(jié)構(gòu)化文本。下面就梯形圖、指令語句表、順序功能圖這三種編程語言進(jìn)行詳細(xì)說明：</p><p><b>　　1、梯形圖（LD）

40、</b></p><p>　　梯形圖編程語言是一種以圖形符號(hào)在圖中的相互關(guān)系表示控制關(guān)系的編程語言，是由傳統(tǒng)的繼電器控制電路圖演變而來的，也可以說，梯形圖編程語言是在電氣控制系統(tǒng)中常用的繼電器、接觸器邏輯控制基礎(chǔ)上簡(jiǎn)化了符號(hào)演變而來的，它直觀、形象，電氣技術(shù)人員容易接受，是目前國(guó)內(nèi)用得最多的一種PLC編程語言，其主要特點(diǎn)：</p><p>　　1）梯形圖格式中的繼電器不是真實(shí)物

41、理繼電器，而是 “軟繼電器”， “軟繼電器”的觸點(diǎn)可在用戶編制程序時(shí)無限次使用。</p><p>　　2）PLC梯形圖左右兩端的母線是不接任何電源的。通常所指梯形圖中流過的電流不是指物理電流，而僅僅指“概念”電流，“概念”電流只能從左到右流動(dòng)。</p><p>　　3）梯形圖中用戶程序邏輯運(yùn)算結(jié)果，馬上可以為后面用戶程序的運(yùn)算所利用。</p><p>　　4）梯形圖

42、中輸出邏輯線圈中對(duì)應(yīng)輸出映像區(qū)的相應(yīng)位，不能用該編程軟器件直接驅(qū)動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。</p><p>　　2、指令語句表（IL）</p><p>　　指令語句表又叫語句表，類似于單片機(jī)程序中的匯編語言，用指令的助記符編程。指令語句表和梯形圖有嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系，梯形圖程序只有轉(zhuǎn)換為指令語句表才有可能送入PLC內(nèi)運(yùn)行。例：下圖是三菱公司的FX2N系列產(chǎn)品的最簡(jiǎn)單的梯形圖例：</p>&

43、lt;p>　　X000 X001 Y000</p><p><b>　　X010</b></p><p>　　它有兩組，第一組用以實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)、停止控制。第二組僅一個(gè)END指令，用</p><p><b>　　以結(jié)束程序。</b></p><p>　　梯形圖

44、與助記符的對(duì)應(yīng)關(guān)系： 助記符指令與梯形圖指令有嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系，而梯形圖的連線又可把指令的順序予以體現(xiàn)。一般來說，其順序?yàn)椋合容斎?，后輸出（含其他處理）；先上，后下；先左，后右。有了梯形圖就可將其翻譯成助記符程序。上圖的助記符程序?yàn)椋?lt;/p><p>　　反之根據(jù)助記符，也可畫出與其對(duì)應(yīng)的梯形圖，它們之間可以相互轉(zhuǎn)換。</p><p>　　3、順序功能圖（SFC）</p>&l

45、t;p>　　順序功能圖屬于圖形語言，用它經(jīng)常編制順序控制程序。順序功能圖包含有步（STEP）、執(zhí)行和轉(zhuǎn)換三個(gè)要素。順序功能圖編程法可將一個(gè)復(fù)雜的控制過程分解為一些小的工作狀態(tài)，對(duì)這些小狀態(tài)的功能分別處理后再把這些小狀態(tài)依一定的順序控制要求連接組合成整體的控制程序。順序功能圖體現(xiàn)了一種編程思想，在步進(jìn)順序控制中應(yīng)用廣泛。</p><p>　　2.5 FX2N系列PLC的指令系統(tǒng)</p><

46、p>　　一、FX2N系列PLC的內(nèi)部編程器件</p><p>　　1、輸入繼電器X（X0～X177）</p><p>　　輸入繼電器的作用是專門用于接收和存儲(chǔ)外部開關(guān)量信號(hào)，它能提供無數(shù)對(duì)常開、常閉觸點(diǎn)用于內(nèi)部編程。每個(gè)輸入繼電器線圈與PLC的一個(gè)輸入端子相連。輸入繼電器的狀態(tài)只能由外部信號(hào)驅(qū)動(dòng)改變，而無法用程序驅(qū)動(dòng)。所以在梯形圖中只見其觸點(diǎn)而不會(huì)出現(xiàn)輸入繼電器線圈符號(hào)。另外，輸入繼

47、電器觸點(diǎn)只能用于內(nèi)部編程，無法驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。FX2N系列PLC輸入繼電器采用八進(jìn)制地址編號(hào)，其地址編號(hào)為X0～X177，即最多為128點(diǎn)，其輸入響應(yīng)時(shí)間為10ms。</p><p>　　2、輸出繼電器Y（Y0～Y177）</p><p>　　輸出繼電器有兩個(gè)作用，第一是提供無數(shù)對(duì)常開、常閉觸點(diǎn)用于內(nèi)部編程；其二是能提供一副常開觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載（繼電器輸出響應(yīng)時(shí)間為10ms）。每一個(gè)輸出繼電

48、器的外部常開觸點(diǎn)或輸出管與PLC的一個(gè)輸出點(diǎn)相連。輸出繼電器線圈狀態(tài)由程序驅(qū)動(dòng)。FX2N系列PLC輸出繼電器也采用八進(jìn)制地址編號(hào)，其地址編號(hào)為Y0～Y177，即最多為128點(diǎn)。</p><p><b>　　3、輔助繼電器M</b></p><p>　　PLC內(nèi)部有很多輔助繼電器，其作用相當(dāng)于繼電器控制系統(tǒng)中的中間繼電器，用于狀態(tài)暫存、輔助移位運(yùn)算及特殊功能等。輔助繼電

49、器線圈也是由程序驅(qū)動(dòng)，也能提供無數(shù)對(duì)常開、常閉觸點(diǎn)用于內(nèi)部編程。PLC內(nèi)部輔助繼電器一般有三種類型：</p><p>　　（1）通用型輔助繼電器</p><p>　　例如，F(xiàn)X2N型PLC按十進(jìn)制編號(hào)為M0～M499共500點(diǎn)。請(qǐng)注意FX2N型PLC的軟器件出X、Y為八進(jìn)制編號(hào)外，其它器件均為十進(jìn)制編號(hào)。</p><p>　?。?）掉電保持型輔助繼電器</p&

50、gt;<p>　　有些控制系統(tǒng)要求有些信號(hào)、狀態(tài)保持?jǐn)嚯娝查g的狀態(tài)，就必須使用掉電保持型輔助繼電器。這類輔助繼電器是依靠PLC內(nèi)部的備用鋰電池來實(shí)現(xiàn)掉電保持功能。FX2N型PLC掉電保持型輔助繼電器編號(hào)為M500～M3071共2572點(diǎn)。</p><p>　　（3）特殊輔助繼電器</p><p>　　FX2N型PLC共有M8000～M8255共256點(diǎn)特殊輔助繼電器。顧名思義

51、，這256個(gè)輔助繼電器都有特殊功能的。例如M8000，一旦PLC運(yùn)行（RUN），M8000即為ON，實(shí)際上M8000是用于運(yùn)行顯示；又如M8012是產(chǎn)生100ms時(shí)鐘脈沖。</p><p><b>　　4、狀態(tài)器S</b></p><p>　　狀態(tài)器S是構(gòu)成狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的重要器件，用于步進(jìn)順序控制。FX2N型PLC共有1000點(diǎn)狀態(tài)器：</p><p

52、>　?。?）初始狀態(tài)器S0～S9共10點(diǎn)</p><p>　?。?）一般狀態(tài)器S10～S499共490點(diǎn)</p><p>　　（3）保持狀態(tài)器S500～S899共400點(diǎn)</p><p>　?。?）報(bào)警狀態(tài)器S900～S999共100點(diǎn)</p><p>　　狀態(tài)器供編程使用，使用次數(shù)不限，當(dāng)狀態(tài)器不用于步進(jìn)控制時(shí)，狀態(tài)器S</p&

53、gt;<p>　　也可以作為輔助繼電器使用。</p><p>　　5、定時(shí)器T(T0～T255)</p><p>　　FX2N型PLC共有256個(gè)定時(shí)器，其地址編號(hào)為T0～T255，定時(shí)器的作用相當(dāng)于電氣控制系統(tǒng)中的時(shí)間繼電器，但PLC里的定時(shí)器都是通電延時(shí)型。在程序中定時(shí)器總是與一個(gè)定時(shí)設(shè)定值常數(shù)一起使用，根據(jù)時(shí)鐘脈沖累積計(jì)時(shí)，當(dāng)計(jì)時(shí)時(shí)間到達(dá)設(shè)定值，其輸出觸點(diǎn)動(dòng)作，定時(shí)器觸

54、點(diǎn)可供編程使用，使用次數(shù)不限。</p><p>　　FX2N型PLC定時(shí)器計(jì)時(shí)單位有1ms、10ms、100ms三種類型，其中T0～T199（200點(diǎn)）T250～T255（6點(diǎn)）都是以100ms為計(jì)時(shí)單位，設(shè)定值范圍是0.1～3276.7s;</p><p>　　T200～T245(46點(diǎn))是以10ms為計(jì)時(shí)單位，設(shè)定值范圍是0.01～327.67s；T246～T249（4點(diǎn)）是以1ms為

55、計(jì)時(shí)單位，設(shè)定值范圍是0.001～32.767s。</p><p>　　6、計(jì)數(shù)器C（C0～C255）</p><p>　　FX2N型PLC共有256個(gè)計(jì)數(shù)器。根據(jù)它們的計(jì)數(shù)方式、工作特點(diǎn)可分為內(nèi)部信號(hào)計(jì)數(shù)用計(jì)數(shù)器和高速計(jì)數(shù)器。</p><p>　　（1）內(nèi)部信號(hào)計(jì)數(shù)用計(jì)數(shù)器</p><p>　　在執(zhí)行掃描操作時(shí)，對(duì)內(nèi)部器件X、Y、M、S、T

56、和C的信號(hào)（通/斷）進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)器稱為信號(hào)計(jì)數(shù)器。通常為保證信號(hào)計(jì)數(shù)的準(zhǔn)確性，要求接通和斷開時(shí)間應(yīng)比PLC的掃描周期長(zhǎng)。內(nèi)部信號(hào)計(jì)數(shù)器按工作方式又分為16位單向加法計(jì)數(shù)器（C0～C199）和32位雙向加/減計(jì)數(shù)器（C200～C224），它們的計(jì)數(shù)范圍分別是1～32767和-2147483648～+2147463647。</p><p><b>　　（2）高速計(jì)數(shù)器</b></p>

57、;<p>　　FX2N型PLC有21個(gè)高速計(jì)數(shù)器，其地址編號(hào)是C235～C255。高速計(jì)數(shù)器的最高計(jì)數(shù)頻率受兩個(gè)因素限制，一個(gè)是輸入響應(yīng)速度，另一個(gè)是全部高速計(jì)數(shù)器的處理速度。因?yàn)楦咚儆?jì)數(shù)器是采用中斷方式操作，因此計(jì)數(shù)器用得越少，計(jì)數(shù)頻率就越高。</p><p><b>　　7、數(shù)據(jù)寄存器D</b></p><p>　　FX2N型PLC有如下幾種寄存器：

58、</p><p>　?。?）通用數(shù)據(jù)寄存器（D0～D199）</p><p>　　（2）掉電保持?jǐn)?shù)據(jù)寄存器（D200～D7999）</p><p>　?。?）特殊數(shù)據(jù)寄存器（D8000～D8255）</p><p>　　8、變址寄存器V/Z</p><p>　　變址寄存器實(shí)際上是一種特殊用途數(shù)據(jù)寄存器，其作用相當(dāng)于微處

59、理器中的變址寄存器，用于改變?cè)骷牡刂肪幪?hào)。V、Z都是16位寄存器，可串聯(lián)使用表示32位數(shù)，并規(guī)定V為高位，Z為低位。</p><p><b>　　9、常數(shù)K/H</b></p><p>　　常數(shù)也作為一種軟器件處理，十進(jìn)制常數(shù)用K表示，十六進(jìn)制數(shù)則用H表示。</p><p><b>　　10、指針P/I</b><

60、/p><p><b>　　指針有兩種類型：</b></p><p><b>　?。?）分支指令指針</b></p><p>　　P0～P63共64點(diǎn)。作為一種標(biāo)號(hào)，用來指定跳轉(zhuǎn)指令CJ或子程序調(diào)用指令CALL等分支指令的跳轉(zhuǎn)目標(biāo)，指針在用戶存儲(chǔ)器中占有一定空間。</p><p><b>　?。?/p>

61、2）中斷用指針</b></p><p>　　I0××～I(xiàn)8××共9點(diǎn)。可分為輸入中斷和定時(shí)器中斷。</p><p>　　二、FX2N系列PLC的指令系統(tǒng)</p><p>　　FX2N系列PLC指令有三種類型，即基本指令27條，步進(jìn)指令2條，應(yīng)用指令128條。下面重點(diǎn)介紹27條基本指令的符號(hào)、格式、功能及使用方法。&

62、lt;/p><p>　　1、輸入輸出指令（LD/LDI/OUT）</p><p>　　下面把LD/LDI/OUT三條指令的功能、梯形圖表示形式、操作元件</p><p>　　以列表的形式加以說明： </p><p>　　符號(hào) 功 能 梯形圖表示 操作元件</p><p>　　LD（取

63、） 常開觸點(diǎn)與母線相連 X，Y，M，T，C,S</p><p>　　LDI（取反）常閉觸點(diǎn)與母線相連 X，Y，M，T，C,S</p><p>　　OUT（輸出） 線圈驅(qū)動(dòng) Y，M，T，C，S,F </p><p>　　LD與LDI指令用于與母線相連的接點(diǎn)，此

64、外還可用于分支電路的起點(diǎn)。</p><p>　　OUT 指令是線圈的驅(qū)動(dòng)指令，可用于輸出繼電器、輔助繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、狀態(tài)寄存器等，但不能用于輸入繼電器。輸出指令用于并行輸出，能連續(xù)使用多次。OUT是多程序步指令，要視目標(biāo)元件而定。</p><p>　　X000 Y000 地址 指令 數(shù)據(jù) </p><p>　　0000

65、 LD X000 </p><p>　　0001 OUT Y000</p><p>　　2 、觸點(diǎn)串連指令（AND/ANI）、并聯(lián)指令（OR/ORI）</p><p>　　符號(hào)（名稱） 功 能 梯形圖表示 操作元件</p><p>　　AND（與） 單個(gè)常開觸點(diǎn)串聯(lián)

66、 X，Y，M，T，C,S </p><p>　　ANI（與非） 單個(gè)常閉觸點(diǎn)串聯(lián) X，Y，M，T，C,S</p><p>　　OR（或） 單個(gè)常開觸點(diǎn)并聯(lián) X，Y，M，T，C，S </p><p>　　ORI（ 或非）單個(gè)常閉觸點(diǎn)并聯(lián)

67、 X，Y，M，T，C，S </p><p>　　AND、ANI指令用于一個(gè)觸點(diǎn)的串聯(lián)，但串聯(lián)觸點(diǎn)的數(shù)量不限，這兩個(gè)指令可連續(xù)使用。OR、ORI是用于一個(gè)觸點(diǎn)的并聯(lián)連接指令。</p><p>　　X001 X002 Y001 地址 指令 數(shù)據(jù) </p><p>　　0002 LD X0

68、01 </p><p>　　X003 0003 ANDI X002 </p><p>　　0004 OR X003</p><p>　　0005 OUT Y001 </p><p>　　3 、電路塊的并聯(lián)和串

69、聯(lián)指令（ORB、ANB）</p><p>　　符號(hào)（名稱） 功 能 梯形圖表示 操作元件</p><p>　　ORB（塊或） 電路塊并聯(lián)連接 無</p><p>　　ANB（塊與） 電路塊串聯(lián)連接 無 </p><p>

70、;　　含有兩個(gè)以上觸點(diǎn)串聯(lián)連接的電路稱為“串聯(lián)連接塊”，串聯(lián)電路塊并聯(lián)連接時(shí)，支路的起點(diǎn)以LD或LDNOT指令開始，而支路的終點(diǎn)要用ORB指令。ORB指令是一種獨(dú)立指令，其后不帶操作元件號(hào)，因此，ORB指令不表示觸點(diǎn)，可以看成電路塊之間的一段連接線。如需要將多個(gè)電路塊并聯(lián)連接，應(yīng)在每個(gè)并聯(lián)電路塊之后使用一個(gè)ORB指令，用這種方法編程時(shí)并聯(lián)電路塊的個(gè)數(shù)沒有限制；也可將所有要并聯(lián)的電路塊依次寫出，然后在這些電路塊的末尾集中寫出ORB的指令，

71、但這時(shí)ORB指令最多使用7次。</p><p>　　將分支電路（并聯(lián)電路塊）與前面的電路串聯(lián)連接時(shí)使用ANB指令，各并聯(lián)電路塊的起點(diǎn)，使用LD或LDNOT指令；與ORB指令一樣，ANB指令也不帶操作元件，如需要將多個(gè)電路塊串聯(lián)連接，應(yīng)在每個(gè)串聯(lián)電路塊之后使用一個(gè)ANB指令，用這種方法編程時(shí)串聯(lián)電路塊的個(gè)數(shù)沒有限制，若集中使用ANB指令，最多使用7次。 </p><p><b>　

72、　ANB</b></p><p>　　X000 X002 X003 Y006</p><p>　　X001 X004 X005 </p><p><b>　　ORB </b></p><p><b>　　X006</b></p

73、><p><b>　　X003</b></p><p>　　地 址 指 令 數(shù) 據(jù) </p><p>　　0000 LD X000</p><p>　　0001 OR X001</p><p>　　0002 LD X002

74、</p><p>　　0003 AND X003 </p><p>　　0004 LDI X004</p><p>　　0005 AND X005</p><p>　　0006 OR X006 </p><p>　　0007

75、 ORB</p><p>　　0008 ANB </p><p>　　0009 OR X003 </p><p>　　0010 OUT Y006 </p><p>　　4、多重輸出指令MPS、MRD、MPP</p><p><b>　　MPS，進(jìn)棧指令<

76、/b></p><p><b>　　MRD，讀棧指令</b></p><p><b>　　MPP，出棧指令</b></p><p>　　這三條指令用于多重輸出電路，可以將觸點(diǎn)狀態(tài)存儲(chǔ)起來（進(jìn)棧），需要時(shí)再取出（讀棧）。</p><p>　　FX2N系列PLC中有11個(gè)棧存儲(chǔ)器。當(dāng)使用進(jìn)棧指令M

77、PS時(shí)，當(dāng)時(shí)的運(yùn)算結(jié)果壓入棧的第一層，棧中原來的數(shù)據(jù)向下一層推移；使用出棧指令MPP時(shí)，各層的數(shù)據(jù)依次向上移動(dòng)一次；MRD是最上層所存數(shù)據(jù)的讀出指令，讀出時(shí)，棧內(nèi)數(shù)據(jù)不發(fā)生移動(dòng)。MPS和MPP指令必須成對(duì)使用，而且連續(xù)使用應(yīng)少于11次。</p><p>　　5、脈沖上升沿、下降沿檢出的觸點(diǎn)指令</p><p>　　LDP: 取脈沖上升沿指令</p><p>　　LD

78、F：取脈沖下降沿指令</p><p>　　ANDP：與脈沖上升沿指令</p><p>　　ANDF：與脈沖下降沿指令</p><p>　　ORP：或脈沖上升沿指令</p><p>　　ORF：或取脈沖下降沿指令</p><p>　　上面6條指令的目標(biāo)元件都為X、Y、M、S、T、C。</p><p&g

79、t;　　6、主控與主控復(fù)位指令MC、MCR</p><p>　　MC為主控指令，用于公共串聯(lián)觸點(diǎn)的連接，MCR叫主控復(fù)位指令。在編程時(shí)，經(jīng)常遇到多個(gè)線圈同時(shí)受一個(gè)或一組觸點(diǎn)控制，如果在每個(gè)線圈的控制電路中都串入同樣的觸點(diǎn)，將占用存儲(chǔ)單元，程序就長(zhǎng)，此時(shí)若使用MC指令更為合理。使用主控指令的觸點(diǎn)稱為主控觸點(diǎn)，它在梯形圖中與一般觸點(diǎn)垂直。它們是與母線相連的觸點(diǎn)，像是控制一組電路的總開關(guān)。MC是3程序步指令，MCR是2

80、程序步指令，兩條指令的操作目標(biāo)元件是Y、M，但不允許使用特殊輔助繼電器M。</p><p>　　7、置位與復(fù)位指令SET、RST</p><p>　　SET為置位指令，使動(dòng)作保持；RST為復(fù)位指令，使操作復(fù)位。SET指令的操作目標(biāo)元件為Y、M、S，而RST指令的操作目標(biāo)元件為Y、M、S、D、V、Z、T、。C</p><p>　　8、脈沖輸出指令PLS、PLF<

81、/p><p>　　PLS指令在輸入信號(hào)上升沿產(chǎn)生脈沖輸出；而PLF在輸入信號(hào)下降沿產(chǎn)生脈沖輸出，這兩條指令都是2程序步指令，它們的目標(biāo)元件是Y和M，但特殊輔助繼電器不能作為目標(biāo)元件。</p><p><b>　　9、取反指令I(lǐng)NV</b></p><p>　　INV指令是將INV指令之前的運(yùn)算結(jié)果取反的指令。在能輸入AND、ANI、ANDP、AND

82、F指令步的相同位置處，可編寫INV指令，該指令不能像指令LD、LDI、LDP、LDF那樣與母線相連，也不像指令OR、ORI、ORP、ORF那樣單獨(dú)使用。INV指令的功能是將執(zhí)行INV指令之前存在的LD、LDI、LDP和LDF指令以后的運(yùn)算結(jié)果取反。</p><p>　　10、空操作指令NOP</p><p>　　NOP是一條無動(dòng)作、無目標(biāo)元件的一程序步指令。在PLC內(nèi)將程序全部清除時(shí)，全部

83、指令成為NOP。</p><p>　　11、程序結(jié)束指令（END）</p><p>　　END指令是一條無目標(biāo)元件的一程序步指令。在程序結(jié)束處寫上END指令，PLC只執(zhí)行第一步至END之間的程序，并立即輸出處理。若不寫END指令，PLC將以用戶存貯器的第一步執(zhí)行到最后一步，因此，使用END指令可縮短掃描周期。另外。在調(diào)試程序時(shí)，可以將END指令插在各程序段之后，分段檢查各程序段的動(dòng)作，確認(rèn)

84、無誤后，再依次刪去插入的END指令。</p><p>　　第三章 梯形圖的設(shè)計(jì)與編程方法</p><p><b>　　3．1 編程方法</b></p><p>　　PLC的梯形圖從上至下按行繪制，每一行從左至右，左側(cè)總是安排輸入觸點(diǎn)，并且把并聯(lián)觸點(diǎn)多的支路靠近最左端；在編輯梯形圖時(shí)，只有一個(gè)梯級(jí)編制完整后才能繼續(xù)后面的程序編制；支路最右邊的軟器

85、件必須是輸出器件；梯形圖中每個(gè)編程軟件應(yīng)按一定的規(guī)則加標(biāo)字母和數(shù)字串。</p><p>　　3．2控制工藝和要求</p><p><b>　　1）控制工藝</b></p><p>　　南北、東西向的十字路口，均設(shè)有紅、黃、綠三只信號(hào)燈，其中南、北向的信號(hào)燈同步變化；東、西向的信號(hào)燈也同步變化。六只燈依一定的時(shí)序循環(huán)往復(fù)工作。</p>

86、<p><b>　　2）控制要求</b></p><p>　　信號(hào)燈受啟動(dòng)及停止按鈕的控制，當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕時(shí)，信號(hào)燈系統(tǒng)開始工作，并周而復(fù)始地循環(huán)工作，當(dāng)按下停止按鈕時(shí)，系統(tǒng)將停止在初始狀態(tài)，所有信號(hào)燈都熄滅。</p><p>　　3.3十字路口交通燈示意圖</p><p>　　交通燈示意圖如下圖所示，在東西南北兩個(gè)方向均安裝信號(hào)

87、燈，兩個(gè)方向各6個(gè)燈，分為紅、黃、綠三種顏色。按下起動(dòng)按鈕后，南北向綠燈亮維持25s，綠燈閃動(dòng)3秒后，南北黃燈亮2S，（期間，東西向紅燈亮30S）然后東西方向綠燈亮25s，接著綠燈閃動(dòng)3秒后，東西向黃燈亮2S（期間，南北向紅燈也亮30S）。接下去周而復(fù)始，直到停止按鈕被按下為止。</p><p><b>　　圖1</b></p><p>　　3.4控制時(shí)序圖（圖2）&

88、lt;/p><p>　　3.5PLC外部接線圖(圖3)</p><p>　　3.6硬件及外圍元件</p><p>　　根據(jù)信號(hào)燈的控制要求，所有的器件有：三菱FX2N系列PLC、啟動(dòng)按鈕SB1、停止按鈕SB2、紅黃綠三色信號(hào)燈各3只，輸入／輸出端口接線如下圖所示。由圖可見：?jiǎn)?dòng)按鈕SB1接于輸入繼電器X0端，停止按鈕SB2接于輸入繼電器Xl端，南北方向綠燈接于輸出繼電器

89、Y0端，南北方向的黃燈接于輸出繼電器Y1，南北方向紅燈接于輸出繼電器Y2，東西方向的綠燈接于輸出繼電器Y3端，東西方向黃燈接于輸出繼電器Y4端，東西方向的紅燈接于輸出繼電器Y5端。輸出端的電源為AC220V,輸入端的電源為DC24V。</p><p>　　3.7輸入輸出裝置與PLC端口對(duì)應(yīng)表</p><p><b>　　第四章 程序設(shè)計(jì)</b></p>

90、<p><b>　　4．1軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　應(yīng)用FX系列PLC自帶的編程軟件FXGPWIN采用梯形圖語言編程實(shí)現(xiàn)。把東西和南北方向信號(hào)燈的動(dòng)作分成兩個(gè)流程同時(shí)起動(dòng)，分別運(yùn)行各自的時(shí)序動(dòng)作，相互之間的配合由統(tǒng)一的時(shí)鐘進(jìn)行有機(jī)配合，不會(huì)出現(xiàn)差錯(cuò)。時(shí)間點(diǎn)及實(shí)現(xiàn)過程見下表：</p><p><b>　　4．2 梯形圖</b>

91、;</p><p><b>　　4．3 指令表</b></p><p><b>　　第五章 設(shè)計(jì)總結(jié)</b></p><p>　　通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的

92、能力。同時(shí)在設(shè)計(jì)的過程中也發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對(duì)以前所學(xué)過的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。在以后的學(xué)習(xí)和工作中，我會(huì)知難而進(jìn)的。</p><p><b>　　謝 辭</b></p><p>　　三個(gè)多月的畢業(yè)設(shè)計(jì)在不知不覺中結(jié)束了，在此，我首先要感xx大學(xué)給我們提供了這個(gè)能自我展示的平臺(tái)，感謝我的指導(dǎo)教師xx先生，他從一開始的論文方向的選定，到最后的整篇論文

93、的完成，都非常耐心地對(duì)我進(jìn)行指導(dǎo)。給我提供了大量數(shù)據(jù)資料和建議，告訴我應(yīng)該注意的細(xì)節(jié)問題，細(xì)心的給我指出錯(cuò)誤，修改論文。謝謝我的班主任xx老師，從我一入學(xué)到現(xiàn)在是她的悉心教導(dǎo)、孜孜不倦，才使我們能順利的完成學(xué)業(yè)。我要感謝在電大三年的學(xué)習(xí)中無私傳授我知識(shí)的各位老師，是他們將自己寶貴的財(cái)富無私地奉獻(xiàn)給了我們，讓我們能在學(xué)業(yè)上有所成績(jī)。最后，我還要感謝我的同學(xué)，在我完成論文的過程中他們給了我?guī)椭凸膭?lì)。</p><p>

94、;<b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1.廖常初主編. PLC基礎(chǔ)及應(yīng)用 . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2008</p><p>　　2.王兆義主編. 可編程控制器教程第2版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004</p><p>　　3.廖常初.PLC梯形圖的順序控制設(shè)計(jì)法.電工技術(shù)雜志，2001</p><