畢業(yè)設(shè)計(jì)---基于三菱fx2n系列plc的交通信號(hào)燈設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要1</b></p><p>　　Abstract1</p><p>　　第一章 前言2</p><p><b>　　1.1 引言2</b></p><p&

2、gt;　　1.2 設(shè)計(jì)目的及意義2</p><p>　　第二章 可編程控制器（PLC）概述4</p><p>　　2.1 PLC的定義4</p><p>　　2.2 PLC的產(chǎn)生與發(fā)展4</p><p>　　2.3 PLC的基本組成及其作用5</p><p>　　2.3.1 中央處理單元（C

3、PU）6</p><p>　　2.3.2 存儲(chǔ)器7</p><p>　　2.3.3 輸入/輸出單元7</p><p>　　2.3.4 電源部分12</p><p>　　2.3.5 I/O擴(kuò)展端口12</p><p>　　2.3.6 外設(shè)端口12</p><p>　　2.4

4、 PLC的編程語言——梯形圖編程語言12</p><p>　　2.5 PLC的工作原理——循環(huán)掃描工作方式14</p><p>　　2.6 PLC的主要性能指標(biāo)15</p><p>　　第三章 三菱 FX2N系列PLC17</p><p>　　3.1 三菱 FX2N 系列可編程序控制器的基本組成17</p>

5、<p>　　3.2 三菱FX2N系列 可編程序控制器主要變成元件17</p><p>　　3.3 FX2N系列可編控制器的基本指令19</p><p>　　3.3.1 LD、LDI、OUT指令19</p><p>　　3.3.2 AND、ANI指令20</p><p>　　3.3.3 OR、ORI指令21&

6、lt;/p><p>　　3.3.4 ORB、ANB指令21</p><p>　　3.3.5 MPS、MRD、MPP指令22</p><p>　　3.3.6 LDP、LDF、ANDP、ANDF、ORP、ORF 指令22</p><p>　　3.3.7 INV指令23</p><p>　　3.3.8 MC、M

7、CR指令24</p><p>　　3.3.9 PLS、PLF指令24</p><p>　　3.3.10 STL、RET指令24</p><p>　　3.3.11 NOP、END指令25</p><p>　　3.4 三菱FX2N系列PLC可變程序控制器步進(jìn)梯形指令26</p><p>　　第四章 交通

8、信號(hào)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)·28</p><p>　　4.1 十字路口交通燈控制實(shí)際情況28</p><p>　　4.2 流程圖29</p><p>　　4.3 可編程控制器選擇30</p><p>　　4.4 十字路口交通燈模擬控制時(shí)序圖31</p><p>　　第五章 總結(jié)33<

9、/p><p>　　5.1 難點(diǎn)分析33</p><p><b>　　結(jié)束語35</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)36</b></p><p><b>　　致 謝37</b></p><p><b>　　附錄38<

10、/b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　近年來隨著科技的飛速發(fā)展，PLC的應(yīng)用正在不斷地走向深入，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)控制檢測日新月益更新。目前，我國許多大中城市的交通壓力都非常大。部分交通路口的信號(hào)燈工作時(shí)間不合理，交通違章或肇事記錄不確切。所以，改善與提高現(xiàn)有的交通系統(tǒng)的工作效率，加強(qiáng)交通路口的信號(hào)燈控制和安全狀況的監(jiān)控是非常重要

11、的。</p><p>　　本設(shè)計(jì)主要設(shè)計(jì)利用PLC來實(shí)現(xiàn)十字路口交通燈的控制。我們選用了OMRON 公司推出的CPM1A-40CDR-A-V型PLC，具有可靠性高、體積小、擴(kuò)展方便，使用靈活的特點(diǎn)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：交通燈，PLC，控制</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　

12、　With the development at full speed of science and technology in recent years, the application of the PLC is moving towards deepening constantly, drive tradition is it measure crescent benefit to upgrade day to control a

13、t the same time. . At present, traffic pressure in many large and medium-sized cities in China is very great. Some traffic lights’ working hours is unreasonable, violation and records of the incident is inaccurate too. T

14、herefore, to improve and enhance the existing transport syste</p><p>　　The main idea of design is to achieve the control of traffic lights at crossroads by PLC. We will use OMRON, CPM1A-40CDR-A-V type PLC, h

15、igh reliability, small size, easy to expand the use of flexible features.</p><p>　　Key word: Traffic light, PLC, control</p><p>　　第一章 前言</p><p><b>　　1.1 引言</b></

16、p><p>　　隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市交通問題越來越引起人們的關(guān)注。人、車、路三者關(guān)系的協(xié)調(diào)，已成為交通管理部門需要解決的重要問題之一。城市交通控制系統(tǒng)是用于城市交通數(shù)據(jù)監(jiān)測、交通信號(hào)燈控制與交通疏導(dǎo)的計(jì)算機(jī)綜合管理系統(tǒng)，它是現(xiàn)代城市交通監(jiān)控指揮系統(tǒng)中最重要的組成部分。</p><p>　　不同的城市有不同城市的問題，但共性就是混合交通流問題。在交叉口如何解決混合交通流中的相互影響或彼此的相

17、互影響，就是解決問題的關(guān)鍵！隨著我國城市化建設(shè)的發(fā)展，越來越多的新興城市的出現(xiàn)，使得城市的交通成為了一個(gè)絕對(duì)主要的問題。同時(shí)隨著我國經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)步發(fā)展，隨著城市機(jī)動(dòng)車量的不斷增加，人民的生活水平日漸提高，越來越多的汽車進(jìn)入尋常老百姓的家庭。</p><p>　　許多大城市如北京、上海、南京等出現(xiàn)了交通超負(fù)荷運(yùn)行的情況，再加上政府大力發(fā)展的道交、出租車，使得車輛越來越多，這不僅要求道路要越來越寬闊，而且要求有新的交通管

18、理模式和交通規(guī)則的出臺(tái)。因此，自80年代后期，很多城市紛紛擴(kuò)建城市道路，在道路建設(shè)完成的初期，它們也曾有效地改善了交通狀況。然而，隨著交通量的快速增長和缺乏對(duì)道路的系統(tǒng)研究和控制，加寬道路并沒有充分發(fā)揮出預(yù)期的作用。而城市道路多十字路口、多交叉的特點(diǎn)，也決定了城市道路的交通狀況必然受這種路況的制約。</p><p>　　于是，舊的交通控制系統(tǒng)的弊病和人們越來越高的要求激化了矛盾，使原來不太突出的交通問題被提上了日

19、程。所以，如何采用合適的控制方法，最大限度利用好耗費(fèi)巨資修建的多車道城市道路，緩解城區(qū)的交通擁堵狀況，越來越成為交通運(yùn)輸管理和城市規(guī)劃部門亟待解決的主要問題。</p><p>　　由于交通路口的形狀和規(guī)模不一，所采用的信號(hào)燈的數(shù)量、控制要求不一，控制的復(fù)雜程度也就不一樣，為此、有關(guān)部門愈來愈多的注重在交通管理中引進(jìn)自動(dòng)化、智能化技術(shù)，比如“電子警察”、自動(dòng)適應(yīng)交通信號(hào)燈以及耗資巨大的交通指揮控制系統(tǒng)等。隨著經(jīng)濟(jì)的

20、發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，道路交通已愈來愈成為社會(huì)活動(dòng)的重要組成部分。對(duì)交通的管控能力，也就從一個(gè)側(cè)面體現(xiàn)了這個(gè)國家對(duì)整個(gè)社會(huì)的管理控制能力，因此各國都很重視用各種高科技手段來強(qiáng)化對(duì)交通的管控能力。</p><p>　　1.2 設(shè)計(jì)目的及意義</p><p>　　本設(shè)計(jì)應(yīng)用PLC實(shí)現(xiàn)十字路口交通信號(hào)燈的控制。通過對(duì)交通信號(hào)燈的控制要求分析，對(duì)PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行了軟、硬件設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟(jì)、運(yùn)

21、行可靠，具有很高的實(shí)用價(jià)值。</p><p>　　經(jīng)過整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程，對(duì)PLC的定時(shí)器、計(jì)數(shù)器指令有了更深的了解，邏輯思維及運(yùn)用能力得到了很大的提高。</p><p>　　第二章 可編程控制器（PLC）概述</p><p>　　2.1 PLC的定義</p><p>　　可編程控制器是以自動(dòng)控制技術(shù)、微計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)

22、展起來的新一代工業(yè)控制裝置，目前它已被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。早期的可編程控制器只能進(jìn)行計(jì)數(shù)、定時(shí)以及對(duì)開關(guān)量的邏輯控制。因此，它被稱為可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller），簡稱PLC。后來，可編程控制器采用微處理器作為其控制核心，它的功能已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過邏輯控制的范圍，于是人們又將其稱為Programmable Controller，簡稱PC。但個(gè)人計(jì)算機(jī)（Personal Computer）也常簡稱

23、PC，為了避免混淆，可編程控制器仍被稱為PLC。</p><p>　　1987年，國際電工委員會(huì)（IEC）在可編程控制器國際標(biāo)準(zhǔn)草案第三稿中，對(duì)可編程控制器定義如下：可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種機(jī)械或生產(chǎn)過程。可編程控制器及其有關(guān)外部設(shè)

24、備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)連成一個(gè)整體、易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。[1]</p><p>　　2.2 PLC的產(chǎn)生與發(fā)展</p><p>　　PLC是生產(chǎn)力發(fā)展的必然產(chǎn)物。20世紀(jì)60年代初，美國的汽車制造業(yè)競爭激烈，產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期越來越短，其生產(chǎn)線必須隨之頻繁地變更。傳統(tǒng)的繼電器控制對(duì)頻繁變動(dòng)的生產(chǎn)線很不適應(yīng)。自然，人們對(duì)控制裝置提出了更高的要求，即經(jīng)濟(jì)、可靠、通用、易變、易修。&

25、lt;/p><p>　　首先提出PLC概念的是美國做大的汽車制造廠家通用汽車公司（GM）。1968年，該公司提出用一種新型控制裝置替代繼電器控制，這種控制裝置要把計(jì)算機(jī)的通用、靈活、功能完備等優(yōu)點(diǎn)與繼電器控制的簡單、易懂、操作方便、價(jià)格便宜等特點(diǎn)結(jié)合起來，而且要使那些不很熟悉計(jì)算機(jī)的人也能方便地使用。根據(jù)這種設(shè)想，1969年美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）研制出了世界上第一臺(tái)PLC，并在美國GM公司的汽車自動(dòng)裝配生產(chǎn)線上試

26、用獲得成功。[4]</p><p>　　由于PLC優(yōu)越的性能，其問世后發(fā)展極為迅速。1971年，日本引進(jìn)了這項(xiàng)技術(shù)并開始生產(chǎn)PLC，1973年，原西德和法國也研制出自己的PLC。70年代中期，歐美及日本的一些生產(chǎn)廠家，其PLC產(chǎn)品中多以微處理器及大規(guī)模集成電路芯片為其核心部件，使PLC的功能進(jìn)一步擴(kuò)展，并且有了自診斷功能，可靠性得到進(jìn)一步提高。隨著微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，80年代中期，PLC的處理速度和可靠性大大提

27、高，不僅增加了多種特殊功能，而且體積進(jìn)一步縮小，成本大幅度下降。到90年代中期之后，PLC幾乎完全計(jì)算機(jī)化，其速度更快、功能更強(qiáng)，PLC的各種智能化模塊不斷被開發(fā)出來，一些廠家還推出了PLC的計(jì)算機(jī)輔助編程軟件，許多小型PLC的性能也不可小視。</p><p>　　現(xiàn)在，PLC不僅能進(jìn)行邏輯控制，在模擬量的閉環(huán)控制、數(shù)字量的智能控制、數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控、通信聯(lián)網(wǎng)及集散控制等方面都得到廣泛的應(yīng)用。如今大、中型，甚至小型

28、PLC都配有A/D、D/A轉(zhuǎn)換及算術(shù)運(yùn)算功能，有的還具有PID功能。這些功能使PLC應(yīng)用于模擬量的閉環(huán)控制、運(yùn)動(dòng)控制、速度控制等具有了硬件基礎(chǔ)；PLC具有輸出和接收高速脈沖的功能，配合相應(yīng)的傳感器及伺服裝置，PLC可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字量的智能控制；PLC配合可編程終端設(shè)備（如觸摸屏），可以實(shí)時(shí)顯示采集到的現(xiàn)場數(shù)據(jù)及分析結(jié)果，為分析、研究系統(tǒng)提供依據(jù)；利用PLC的自檢信號(hào)可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)監(jiān)控；PLC具有較強(qiáng)的通信功能，可與計(jì)算機(jī)或其他智能裝置進(jìn)行通信和

29、聯(lián)網(wǎng)，從而能方便地實(shí)現(xiàn)集散控制。功能完備的PLC不僅能滿足控制的要求，還能滿足現(xiàn)代大生產(chǎn)管理的需要。</p><p>　　目前，世界上一些著名電器生產(chǎn)廠家?guī)缀醵荚谏a(chǎn)PLC，產(chǎn)品功能日趨完善、換代周期越來越短。為了進(jìn)一步擴(kuò)大PLC在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用范圍，適應(yīng)大、中、小型企業(yè)的不同需要，PLC產(chǎn)品大致向兩個(gè)方向發(fā)展：小型PLC向體積縮小、功能增強(qiáng)、速度加快、價(jià)格低廉的方向發(fā)展，使之能更加廣泛地取代繼電器控制、更

30、便于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化；大中型PLC向更可靠性、高速度、多功能、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展，將PLC系統(tǒng)的控制功能和信息管理功能融為一體，使之能對(duì)大規(guī)模、復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行綜合性的自動(dòng)控制。</p><p>　　我國從70年代中期開始研制PLC。1977年，我國采用美國Motorola公司的一位機(jī)集成芯片，研制成功了國內(nèi)第一臺(tái)有實(shí)用價(jià)值的PLC。此后，在不斷引進(jìn)國外PLC生產(chǎn)線的同時(shí)，積極開發(fā)國產(chǎn)PLC。許多企業(yè)在PLC的應(yīng)用方面進(jìn)

31、行了積極的探索，取得了成功的經(jīng)驗(yàn)和良好的效益。隨著PLC產(chǎn)品性能價(jià)格比的不斷提高，中小企業(yè)普及應(yīng)用PLC的投資已經(jīng)完全可以承受。可以預(yù)見，PLC技術(shù)的推廣應(yīng)用會(huì)使我國的工業(yè)自動(dòng)化水平產(chǎn)生一個(gè)革命性的飛躍。</p><p>　　2.3 PLC的基本組成及其作用</p><p>　　根據(jù)結(jié)構(gòu)形式的不同，PLC可分為整體式（也稱箱體式）和組合式（也稱模塊式）兩類。</p><

32、;p>　　整體式結(jié)構(gòu)的PLC是將中央處理單元（CPU）、存儲(chǔ)器、輸入單元、輸出單元、電源、通信端口、I/O擴(kuò)展端口等組裝在一個(gè)箱體內(nèi)構(gòu)成主機(jī)。另外還有獨(dú)立的I/O擴(kuò)展單元等與主機(jī)配合使用。整體式PLC的結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，小型機(jī)常采用這種結(jié)構(gòu)。整體式PLC的基本組成如圖2.1所示。</p><p>　　圖2.1 整體式PLC的組成示意圖</p><p>　　組合式PLC結(jié)構(gòu)的PLC是

33、將CPU單元、輸入單元、輸出單元、智能I/O單元、通信單元等分別做成相應(yīng)的電路板或模塊，各模塊可以插在底板上，模塊之間通過底板上的總線相互聯(lián)系。裝有CPU的單元稱為CPU模塊，其他稱為擴(kuò)展模塊。CPU與各擴(kuò)展模塊之間若通過電纜連接，距離一般不超過10m。中、大型機(jī)常采用組合式。由于組合式的PLC系統(tǒng)配置靈活，有的小型機(jī)也用這種結(jié)構(gòu)。</p><p>　　2.3.1 中央處理單元（CPU）</p>

34、<p>　　CPU是PLC的核心部件，它類似人的大腦，能指揮PLC按照預(yù)先編好的系統(tǒng)程序完成各種任務(wù)。其作用有以下幾點(diǎn)：</p><p>　　1. 接收、存儲(chǔ)由編程工具輸入的用戶程序和數(shù)據(jù)，并可通過顯示器顯示出程序的內(nèi)容和存儲(chǔ)地址。</p><p>　　2. 檢查、校驗(yàn)用戶程序。對(duì)正在輸入的用戶程序進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)語法錯(cuò)誤立即報(bào)警，并停止輸入；在程序運(yùn)行過程中若發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，則立即報(bào)警

35、或停止程序的執(zhí)行。</p><p>　　3. 接收調(diào)用現(xiàn)場信息。將接收到現(xiàn)場輸入的數(shù)據(jù)保存起來，在需要該數(shù)據(jù)的時(shí)候?qū)⑵湔{(diào)出、并送到需要該數(shù)據(jù)的地方。</p><p>　　4. 執(zhí)行用戶程序。當(dāng)PLC進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)后，CPU根據(jù)用戶程序存放的先后順序，逐條讀取，解釋和執(zhí)行程序，完成用戶程序中規(guī)定的各種操作，并將程序執(zhí)行的結(jié)果送至輸出端，以驅(qū)動(dòng)PLC外部的負(fù)載。</p><p

36、>　　5. 故障診斷。診斷電源、PLC內(nèi)部電路的故障，根據(jù)故障或錯(cuò)誤的類型，通過顯示器顯示出相應(yīng)的信息，以提示用戶及時(shí)排除故障或糾正錯(cuò)誤。</p><p>　　2.3.2 存儲(chǔ)器</p><p>　　存儲(chǔ)器可以分為以下3種</p><p>　　1. 系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器。系統(tǒng)程序是廠家根據(jù)其選用的CPU的指令系統(tǒng)編寫的，它決定了PLC的功能。系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器是只讀存

37、儲(chǔ)器，用戶不能更改其內(nèi)容。</p><p>　　2. 用戶程序存儲(chǔ)器。根據(jù)控制要求而編制的應(yīng)用程序稱為用戶程序。不同機(jī)型的PLC，其用戶程序存儲(chǔ)器的容量可能差異較大。根據(jù)生產(chǎn)過程或工藝的要求，用戶程序經(jīng)常需要改動(dòng)，所以用戶程序存儲(chǔ)器必須可讀寫。一般要用后備電池（鋰電池）進(jìn)行掉電保護(hù)，以防掉電時(shí)丟失程序。目前較先進(jìn)的PLC（如CPM1A等）采用可隨時(shí)讀寫的快閃存儲(chǔ)器作為用戶程序存儲(chǔ)器?？扉W存儲(chǔ)器不需后備電池，掉電時(shí)

38、數(shù)據(jù)也不會(huì)丟失。</p><p>　　3. 工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。用來存儲(chǔ)工作數(shù)據(jù)的區(qū)域叫工作數(shù)據(jù)區(qū)。工作數(shù)據(jù)是經(jīng)常變化、經(jīng)常存取的，所以這種存儲(chǔ)器必須可讀寫。</p><p>　　在工作數(shù)據(jù)區(qū)中開辟有元件映像寄存器和數(shù)據(jù)表。其中元件映像寄存器用來存儲(chǔ)開關(guān)量輸入/輸出狀態(tài)以及定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、輔助繼電器等內(nèi)部器件的ON/OFF狀態(tài)。數(shù)據(jù)表用來存放各種數(shù)據(jù)，它存儲(chǔ)用戶程序執(zhí)行時(shí)的某些可變參數(shù)值及A/

39、D轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字量和數(shù)學(xué)運(yùn)算的結(jié)果等。在PLC斷電時(shí)能保持?jǐn)?shù)據(jù)的存儲(chǔ)器區(qū)稱數(shù)據(jù)保持區(qū)。</p><p>　　2.3.3 輸入/輸出單元</p><p>　　輸入/輸出單元是PLC與外部設(shè)備互相聯(lián)系的窗口。輸入單元接收現(xiàn)場設(shè)備向PLC提供的信號(hào)，例如由按鈕、操作開關(guān)、限位開繼電器觸點(diǎn)、接近開關(guān)、撥碼器等提供的開關(guān)量信號(hào)。這些信號(hào)經(jīng)過輸入電路的濾波、光電隔離、電平轉(zhuǎn)換等處理，變成CPU能夠接

40、收和處理的信號(hào)。輸出單元將經(jīng)過CPU處理的微弱電信號(hào)通過光電隔離、功率放大等處理，轉(zhuǎn)換成外部設(shè)備所需要的強(qiáng)點(diǎn)信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)各種執(zhí)行元件，如接觸器、電磁閥、電磁鐵、調(diào)節(jié)閥、調(diào)速裝置等。</p><p>　　1. 開關(guān)量輸入單元</p><p>　　按照輸入端電源類型的不同，開關(guān)量輸入單元可分為直流輸入單元和交流輸入單元。</p><p>　?。?）直流輸入單元 <

41、/p><p>　　直流輸入單元的電路如圖2.2所示，外接的直流電源極性可任意。虛線框內(nèi)是PLC內(nèi)部的輸入電路，框外左側(cè)為外部用戶接線，圖中只畫出對(duì)應(yīng)于一個(gè)輸入點(diǎn)的輸入電路，各個(gè)輸入點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的輸入電路均相同。</p><p>　　圖2.2 直流輸入電路</p><p>　　圖中，T為一光電耦合器，發(fā)光二極管與光電三極管封裝在一個(gè)管殼中。當(dāng)二極管中有電流時(shí)其發(fā)光，此時(shí)光電

42、三極管才導(dǎo)通，R1為限流電阻，R2和C構(gòu)成濾波電路，可濾除輸入信號(hào)中的高頻干擾。LED顯示該輸入點(diǎn)的狀態(tài)。</p><p>　　其工作原理是：當(dāng)S閉合時(shí)光電耦合器導(dǎo)通，LED點(diǎn)亮，表示輸入開關(guān)S處于接通狀態(tài)。此時(shí)A點(diǎn)為高電平，該電平經(jīng)濾波器送到內(nèi)部電路中。當(dāng)CPU訪問該路信號(hào)時(shí)，將該輸入點(diǎn)對(duì)應(yīng)的輸入映像寄存器狀態(tài)置1；當(dāng)S斷開時(shí)光電耦合器不導(dǎo)通，LED不亮，表示輸入開關(guān)S處于斷開狀態(tài)。此時(shí)A點(diǎn)位低電平，該電平經(jīng)濾

43、波器送到內(nèi)部電路中。當(dāng)CPU訪問該路信號(hào)時(shí)，將該輸入點(diǎn)對(duì)應(yīng)的輸入映像寄存器狀態(tài)置0。</p><p>　　有的PLC內(nèi)部提供24V的直流電源，這時(shí)直流輸入單元無需外接電源，用戶只需將開關(guān)接在輸入端子和公共端子之間即可，這就是所謂無源式直流輸入單元。</p><p><b>　　(2）交流輸入單元</b></p><p>　　交流輸入單元的電路如

44、圖2.3所示。虛線框內(nèi)是PLC內(nèi)部的輸入電路，框外左側(cè)為外部用戶接線。圖中只畫出對(duì)應(yīng)于一個(gè)輸入點(diǎn)的輸入電路，各個(gè)輸入點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的輸入電路均相同。</p><p>　　圖2.3 交流輸入電路</p><p>　　圖中，電容C為隔直電容，對(duì)交流相當(dāng)于短路。R1和R2構(gòu)成分壓電路。這里光電耦合器中是兩個(gè)反向并聯(lián)的發(fā)光二極管，任意一個(gè)二極管發(fā)光都可以使光電三極管導(dǎo)通。顯示用的兩個(gè)發(fā)光二極管LED也

45、是反向并聯(lián)的。所以這個(gè)電路可以接收外部的交流輸入電壓，其工作原理與直流輸入電路基本相同。</p><p>　　PLC的輸入電路有共點(diǎn)式、分組式、隔離式之別。輸入單元只有一個(gè)公共端子（COM）的稱為共點(diǎn)式，外部各輸入元件都有一個(gè)端子與COM相接；分組式是將輸入端子分為若干組，每組各公用一個(gè)公共端子；隔離式輸入單元，是具有公共端子的各組輸入點(diǎn)之間互相隔離，可各自使用獨(dú)立的電源。</p><p>

46、;　　2. 開關(guān)量輸出單元</p><p>　　按輸出電路所用開關(guān)器件的不同，PLC的開關(guān)量輸出單元可分為晶體管輸出單元、晶閘管輸出單元和繼電器輸出單元。</p><p>　　（1）晶體管輸出單元</p><p>　　晶體管輸出單元的電路如圖2.4所示。虛線框內(nèi)是PLC內(nèi)部的輸出電路，框外右側(cè)為外部用戶接線。圖中只畫出對(duì)應(yīng)于一個(gè)輸出點(diǎn)的輸出電路，各個(gè)輸出點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的輸

47、出電路均相同。</p><p>　　圖2.4 晶體管輸出電路</p><p>　　圖中，T 1是光電耦合器，LED指示輸出點(diǎn)的狀態(tài)；T2為輸出晶體管，D為保護(hù)二極管，F(xiàn)U為熔斷器，防止負(fù)載短路時(shí)損壞PLC。</p><p>　　工作原理為：當(dāng)對(duì)應(yīng)于晶體管T2的內(nèi)部繼電器的狀態(tài)為1時(shí)，通過內(nèi)部電路使光電耦合器T1導(dǎo)通，從而使晶體管T2飽和導(dǎo)通，因此負(fù)載得電。CPU使

48、與該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的輸出鎖存器為高電平，使LED點(diǎn)亮，表示該輸出點(diǎn)狀態(tài)為1；當(dāng)對(duì)應(yīng)于T2的內(nèi)部繼電器的狀態(tài)為0時(shí)，光電耦合器T1不導(dǎo)通，晶體管T2截止，負(fù)載失電。如果負(fù)載是感性的，則必須與負(fù)載并接續(xù)流二極管（如圖2.4中虛線所示），負(fù)載通過續(xù)流二極管釋放能量。此時(shí)LED不亮，表示該輸出點(diǎn)的狀態(tài)為0。</p><p>　　晶體管為無觸點(diǎn)開關(guān)，所以晶體管輸出單元使用壽命長，響應(yīng)速度快。</p><p>

49、;　?。?）雙向晶閘管輸入單元</p><p>　　在雙向晶閘管輸出單元中，輸出電路采用的開關(guān)器件是光控雙向晶閘管，電路如圖2.5所示。虛線框內(nèi)是PLC內(nèi)部的輸出電路，框外右側(cè)為外部用戶接線。圖中只畫出對(duì)應(yīng)于一個(gè)輸出點(diǎn)的輸出電路，各個(gè)輸出點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的電路均相同。</p><p>　　圖2.5 晶閘管輸出電路</p><p>　　圖中，T為光控雙向晶閘管（兩個(gè)晶閘管反

50、向并聯(lián)），LED為輸出點(diǎn)狀態(tài)指示，R2、C構(gòu)成阻容吸收保護(hù)電路，F(xiàn)U為熔斷器。</p><p>　　工作原理為：當(dāng)對(duì)應(yīng)于T的內(nèi)部繼電器的狀態(tài)為1時(shí)，發(fā)光二極管導(dǎo)通發(fā)光，不論外接電源極性如何都能使雙向晶閘管T導(dǎo)通，負(fù)載得電。同時(shí)輸出指示燈LED點(diǎn)亮。表示該輸出點(diǎn)接通；當(dāng)對(duì)應(yīng)于T的內(nèi)部繼電器的狀態(tài)為0時(shí)T關(guān)斷，負(fù)載失電，指示燈LED滅。</p><p>　　雙向晶閘管輸出型PLC的負(fù)載電源，可

51、以根據(jù)負(fù)載的需要選用直流或交流。</p><p>　　（3）繼電器輸出單元</p><p>　　繼電器輸出單元的電路如圖2.6所示。圖中虛線框內(nèi)是PLC內(nèi)部的輸出電路，框外右側(cè)為外部用戶接線。圖中只畫出對(duì)應(yīng)于一個(gè)輸出點(diǎn)的輸出電路，各輸出點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的輸出電路均相同。</p><p>　　圖2.6 繼電器輸出電路</p><p>　　繼電器輸出單

52、元的電路如圖2.6所示。圖中虛線框內(nèi)是PLC內(nèi)部的輸出電路，框外右側(cè)為外部用戶接線。圖中只畫出對(duì)應(yīng)于一個(gè)輸出點(diǎn)的輸出電路，各輸出點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的輸出電路均相同。</p><p>　　圖中，LED是輸出點(diǎn)狀態(tài)顯示器，J為一小型直流繼電器。</p><p>　　其工作原理為：當(dāng)對(duì)應(yīng)于J的內(nèi)部件電器狀態(tài)為1時(shí)，J得電吸合，其常開觸點(diǎn)閉合，負(fù)載得電。LED點(diǎn)亮，表示該輸出點(diǎn)接通。當(dāng)對(duì)應(yīng)于J的內(nèi)部繼電器狀

53、態(tài)為0時(shí)，J失電，其常開觸點(diǎn)斷開，負(fù)載失電。指示燈LED滅，表示該輸出點(diǎn)斷開。</p><p>　　繼電器輸出型PLC的負(fù)載電源可以根據(jù)需要選用直流或交流。繼電器觸點(diǎn)電氣壽命一般為10~30萬次，因此在需要輸出點(diǎn)頻繁通斷的場合（如高頻脈沖輸出），應(yīng)選用晶體管或晶閘管輸出型的PLC。另外，繼電器從線圈得電到觸點(diǎn)動(dòng)作存在延遲時(shí)間，是造成輸出滯后于輸入的原因之一。</p><p>　　PLC輸出

54、電路也有共點(diǎn)式、分組式、隔離式之別。輸出只有一個(gè)公共端子的稱為共點(diǎn)式；分組式是將輸出端子分為若干組，每組共用一個(gè)公共端子；隔離式是具有公共端子的各組輸出點(diǎn)之間互相隔離，可各自使用獨(dú)立的電源。</p><p>　　2.3.4 電源部分</p><p>　　PLC中一般配有開關(guān)式穩(wěn)壓電源為內(nèi)部電路供電。開關(guān)電源的輸入電壓范圍寬、體積小、重量輕、效率高、抗干擾性能好。有的PLC能向外部提供24

55、V的直流電源，可給輸入單元所連接的外部開關(guān)或傳感器供電。</p><p>　　2.3.5 I/O擴(kuò)展端口</p><p>　　當(dāng)主機(jī)上的I/O點(diǎn)數(shù)或類型不能滿足用戶需要時(shí)，主機(jī)可以通過I/O擴(kuò)展端口連接I/O擴(kuò)展單元來增加I/O點(diǎn)。沒有I/O擴(kuò)展端口的PLC是不能進(jìn)行I/O點(diǎn)擴(kuò)展的。另外，通過I/O擴(kuò)展口還可以連接各種智能單元，擴(kuò)展PLC的功能。</p><p>

56、　　2.3.6 外設(shè)端口</p><p>　　每臺(tái)PLC都有外設(shè)端口。通過外設(shè)端口，PLC可與外部設(shè)備相連接。例如，連接編程器以輸入、修改用戶程序或監(jiān)控程序的運(yùn)行；有的PLC可以通過外設(shè)端口與其他PLC、計(jì)算機(jī)或終端設(shè)備PT等鏈接進(jìn)行通信，或連成各種網(wǎng)絡(luò)等；連接打印機(jī)以打印用戶程序，打印PLC運(yùn)行過程中的狀態(tài)，打印故障報(bào)警的種類和時(shí)間等；連接EPROM寫入器，將調(diào)試好的用戶程序?qū)懭隕PROM，以免被誤改動(dòng)等；連

57、接外存儲(chǔ)器存儲(chǔ)用戶程序等。</p><p>　　2.4 PLC的編程語言——梯形圖編程語言</p><p>　　現(xiàn)代的PLC一般備有多種編程語言用戶選用.不同廠家的PLC的編程語言有較大的區(qū)別,用戶不得不學(xué)習(xí)多種編程語言和查找故障的方法.吸收了最終用戶、廠家和學(xué)者的意見,IEC(國際電工委員會(huì))1994年5月公布了PLC標(biāo)準(zhǔn)(IEC61131).該標(biāo)準(zhǔn)由以下5部分組成:通用信息、設(shè)備與測

58、試要求、PLC的編程語言、用戶指南和通信.其中的三部分是PLC的語言編程標(biāo)準(zhǔn).IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)對(duì)廠家和用戶都是有好處的,用戶在使用新的控制系統(tǒng)時(shí),可以減少培訓(xùn)的時(shí)間.對(duì)于廠家,使用標(biāo)準(zhǔn)可以減少產(chǎn)品開發(fā)的時(shí)間,因此可以投入更多的精力去滿足用戶的特殊要求.IEC61131-3詳細(xì)地說明了句法、語義和下述5種PLC編程語言的表達(dá)方式:</p><p>　　（1） 順序功能圖;</p><p&

59、gt;<b>　　（2） 梯形圖;</b></p><p><b>　?。?） 功能塊圖;</b></p><p><b>　?。?） 指令表;</b></p><p><b>　?。?） 結(jié)構(gòu)文本.</b></p><p>　　標(biāo)準(zhǔn)中的兩種圖形語言—梯形

60、圖(LD)和功能塊圖(FBD),還有兩種文字語言—指令表(IL)和結(jié)構(gòu)文本(SFC)是一種結(jié)構(gòu)塊控制程序流程圖.如下：</p><p>　　(1) 順序功能圖(SFC)</p><p>　　SFC提供了一種組織程序的圖形方法,在SFC中可以用別的語言嵌套編程.步、轉(zhuǎn)換和動(dòng)作是SFC中的三種主要組件.步是一個(gè)邏輯塊,即對(duì)應(yīng)于特定的控制任務(wù)的編程邏輯,動(dòng)作是控制任務(wù)的獨(dú)立部分,轉(zhuǎn)換是從一個(gè)任務(wù)

61、到另一個(gè)任務(wù)的原因.</p><p><b>　?、?梯形圖(LD)</b></p><p>　　梯形圖是使用的最多的PLC圖形編程語言.梯形圖與繼電器控制系統(tǒng)的電路圖很相似,具有直觀易懂的優(yōu)點(diǎn),很容易被工廠熟悉繼電器的電氣人員掌握,特別適用于開關(guān)量邏輯控制.在編程軟件中,用戶程序可以在不同的編程語言之間切換.</p><p><b>

62、;　?、?指令表(IL)</b></p><p>　　由若干條指令組成的程序稱為指令程序.PLC的指令是一種與微機(jī)的匯編語言中的指令相似的助記符表達(dá)式,小型的指令系統(tǒng)比匯編語言的簡單得多,僅用20來?xiàng)l指令就可以實(shí)現(xiàn)開關(guān)量的控制.</p><p>　?、?功能塊圖(FBD)</p><p>　　這是一種似于數(shù)學(xué)邏輯電路的圖形編程語言,有數(shù)字電路基礎(chǔ)的熱很容

63、易掌握.功能塊圖用類似于與門、或門的方框來表示邏輯運(yùn)算關(guān)系,方框的左側(cè)為邏輯運(yùn)算的輸入變量,右側(cè)為輸出變量,輸入、輸出端的小圓圈表示“非”運(yùn)算,信號(hào)是自左向右流動(dòng)的.就像電路圖那樣,功能塊圖的組件被“導(dǎo)線”連接在一起.</p><p>　?、?結(jié)構(gòu)文本(ST)</p><p>　　結(jié)構(gòu)文本是為IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)建的一種專用的高級(jí)編程語言,可以增加PLC的數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理、圖形顯示

64、、報(bào)表打印等功能,方便擁護(hù)的使用。[3]</p><p>　　2.5 PLC的工作原理——循環(huán)掃描工作方式</p><p>　　PLC采用循環(huán)掃描的工作方式，它可以看成是一種由系統(tǒng)軟件支持的掃描設(shè)備，不論用戶程序運(yùn)行與否，都周而復(fù)始地進(jìn)行循環(huán)掃描，并執(zhí)行系統(tǒng)程序規(guī)定的任務(wù)。每一個(gè)循環(huán)所經(jīng)歷的時(shí)間稱為一個(gè)掃描周期。每個(gè)掃描周期又分為幾個(gè)工作階段，每個(gè)工作階段完成不同的任務(wù)。</p&g

65、t;<p>　　PLC上電后首先進(jìn)行初始化，然后進(jìn)入循環(huán)掃描工作過程。一次循環(huán)掃描過程可歸納分五個(gè)工作階段。各階段完成的任務(wù)如下：</p><p><b>　　1. 公共處理階段</b></p><p>　　在每一次掃描開始之前，CPU都要進(jìn)行復(fù)位監(jiān)視定時(shí)器、硬件檢查、用戶內(nèi)存檢查等操作。如果有異常情況，除了故障顯示燈亮以外，還判斷并顯示故障的性質(zhì)。如果

66、屬于一般性故障，則只報(bào)警不停機(jī)，等待處理。如果屬于嚴(yán)重故障，則停止PLC的運(yùn)動(dòng)。公共處理階段所用的時(shí)間一般是固定的，不同機(jī)型的PLC有所差異。</p><p><b>　　2. 程序執(zhí)行階段</b></p><p>　　在程序執(zhí)行階段，CPU對(duì)用戶程序按先左后右、先上后下的順序逐條地進(jìn)行解釋和執(zhí)行。CPU從輸入映像寄存器和元件映像寄存器中讀取各繼電器當(dāng)前的狀態(tài)，根據(jù)用

67、戶程序給出的邏輯關(guān)系進(jìn)行邏輯運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果再寫入元件映像寄存器中。</p><p>　　執(zhí)行用戶程序階段的掃描時(shí)間不是固定的，其原因主要取決以下幾方面因素：</p><p>　　(1) 用戶程序中所用語句條數(shù)的多少。用戶程序的語句條數(shù)多少不同，所用的掃描時(shí)間必然不同。因此，為了減少掃描時(shí)間，應(yīng)使所編寫的程序盡量簡潔。</p><p>　　(2)每條指令的執(zhí)行時(shí)間不同

68、。對(duì)同一種控制功能若選用不同的指令進(jìn)行編程，掃描時(shí)間會(huì)有很大差異。因?yàn)橛械闹噶顖?zhí)行時(shí)間只有幾個(gè)微秒，而有的則多達(dá)上百個(gè)微秒。所以在實(shí)現(xiàn)同樣控制功能的情況下，應(yīng)選擇那些執(zhí)行時(shí)間短的指令來編寫程序。</p><p>　　(3)程序中有改變程序流向的指令。例如，有的用戶程序中安排了跳轉(zhuǎn)指令，當(dāng)條件滿足時(shí)某段程序被掃描并執(zhí)行，否則不對(duì)其掃描并且跳過該段程序區(qū)執(zhí)行下面的程序；有的用戶程序使用了子程序調(diào)用指令，當(dāng)條件滿足時(shí)就

69、停止執(zhí)行當(dāng)前程序去執(zhí)行預(yù)先編排的子程序，當(dāng)條件不滿足時(shí)就不掃描子程序；有的用戶程序安排了中斷控制程序，當(dāng)有中斷申請(qǐng)信號(hào)時(shí)就轉(zhuǎn)去執(zhí)行中斷處理子程序，否則就不掃描中斷處理子程序，等等。</p><p>　　3. 掃描周期計(jì)算處理階段</p><p>　　若預(yù)先設(shè)定掃描周期為固定值則進(jìn)入等待狀態(tài)，直至達(dá)到該設(shè)定值時(shí)掃描再往下進(jìn)行。若設(shè)定掃描周期為不定的（即取決于用戶程序的長短等），則要進(jìn)行掃描周

70、期的計(jì)算。</p><p>　　4. I/O刷新階段</p><p>　　在I/O刷新階段，CPU要做兩件事情。其一，從輸入電路中讀取各輸入點(diǎn)的狀態(tài)，并將此狀態(tài)寫入輸入映像寄存器中，也就是刷新輸入映像寄存器的內(nèi)容。自此輸入映像寄存器就與外界隔離，無論輸入點(diǎn)的狀態(tài)怎樣變化，輸入映像寄存器的內(nèi)容都保持不變，一直到下一個(gè)掃描周期的I/O刷新階段，才會(huì)寫進(jìn)新內(nèi)容。這就是說，各輸入映像寄存器的狀態(tài)要

71、保持一個(gè)掃描周期不變。其二，將所有輸出繼電器的元件映像寄存器的狀態(tài)傳送到相應(yīng)的輸出鎖存電路中，再經(jīng)輸出電路的隔離和功率放大部分傳送到PLC的輸出端，驅(qū)動(dòng)外部執(zhí)行元件動(dòng)作。</p><p>　　I/O刷新階段的時(shí)間長短取決于I/O點(diǎn)數(shù)的多少。</p><p>　　5. 外設(shè)端口服務(wù)階段</p><p>　　這個(gè)階段里，CPU完成與外設(shè)端口連接的外圍設(shè)備的通信處理。&l

72、t;/p><p>　　完成上述各階段的處理后，又返回公共處理階段，周而復(fù)始地進(jìn)行掃描。</p><p>　　2.6 PLC的主要性能指標(biāo)</p><p>　　在描述PLC的性能時(shí)，經(jīng)常用到以下術(shù)語：位（Bit）、數(shù)字（Digit）、字節(jié)（Byte）及字（Word）。位指二進(jìn)制數(shù)的一位，僅有1、0兩種取值。一個(gè)位對(duì)應(yīng)PLC的一個(gè)繼電器，某位的狀態(tài)為1或0，分別對(duì)應(yīng)該繼電

73、器線圈得電（ON）或失電（OFF）。4位二進(jìn)制數(shù)構(gòu)成一個(gè)數(shù)字，這個(gè)數(shù)字可以是0000~1001（十進(jìn)制數(shù)），也可是0000~1111（十六進(jìn)制數(shù)）。2個(gè)數(shù)字或8位二進(jìn)制數(shù)構(gòu)成一個(gè)字節(jié)，2個(gè)字節(jié)構(gòu)成一個(gè)字。在PLC術(shù)語中，字也稱為通道。一個(gè)字含16位，或者說一個(gè)通道含16個(gè)繼電器。</p><p>　　PLC的主要性能指標(biāo)有以下幾個(gè)方面：</p><p><b>　　1. 存儲(chǔ)容量

74、</b></p><p>　　系統(tǒng)程序存放在系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器中。這里說的存儲(chǔ)容量指的是用戶程序存儲(chǔ)器的容量。用戶程序存儲(chǔ)器容量決定了PLC可以容納用戶程序的長短，一般以字為單位來計(jì)算。每1024個(gè)字為1K字。中、小型PLC的存儲(chǔ)容量一般在8K以下，大型PLC的存儲(chǔ)容量可達(dá)到256K~2M。也有的PLC用存放用戶程序的指令條數(shù)來表示容量。</p><p>　　2. 輸入/輸出點(diǎn)數(shù)&

75、lt;/p><p>　　I/O點(diǎn)數(shù)即PLC面板上的輸入、輸出端子的個(gè)數(shù)。I/O點(diǎn)數(shù)越多，外部可接的輸入器件和輸出器件就越多，控制規(guī)模就越大。因此I/O點(diǎn)數(shù)是衡量PLC性能的重要指標(biāo)之一。</p><p><b>　　3. 掃描速度</b></p><p>　　掃描速度是指PLC執(zhí)行程序的速度，是衡量PLC性能的重要指標(biāo)。一般以掃描1K字所用的時(shí)間來

76、衡量掃描速度。PLC用戶手冊一般給出執(zhí)行各條指令所用的時(shí)間，可以通過比較各種PLC執(zhí)行相同的操作所用的時(shí)間，來衡量掃描速度的快慢。</p><p>　　4. 編程指令的種類和條數(shù)</p><p>　　這也是衡量PLC能力強(qiáng)弱的主要指標(biāo)。編程指令種類及條數(shù)越多，其功能就越強(qiáng)，即處理能力、控制能力越強(qiáng)。</p><p>　　5. 內(nèi)部器件的種類和數(shù)量</p>

77、<p>　　內(nèi)部器件包括各種繼電器、計(jì)算器/定時(shí)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器等。其種類越多、數(shù)量越大，存儲(chǔ)各種信息的能力和控制能力就越強(qiáng)。</p><p><b>　　6. 擴(kuò)展能力</b></p><p>　　PLC的擴(kuò)展能力表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。大部分PLC可以用I/O擴(kuò)展單元進(jìn)行I/O點(diǎn)數(shù)的擴(kuò)展；有的PLC可以使用各種功能模塊進(jìn)行功能擴(kuò)展等。</p>

78、<p>　　7. 智能單元的數(shù)量</p><p>　　PLC不僅能完成開關(guān)量的邏輯控制，而且利用智能單元可完成模擬量控制、位置和速度控制以及通信聯(lián)網(wǎng)等功能。智能單元種類的多少和功能的強(qiáng)弱是衡量PLC產(chǎn)品水平高低的一個(gè)重要指標(biāo)。各個(gè)生產(chǎn)廠家都非常重視智能單元的開發(fā)，近年來智能單元的種類日益增多，功能越來越強(qiáng)。</p><p>　　第三章 三菱 FX2N系列PLC <

79、/p><p>　　3.1 三菱 FX2N 系列可編程序控制器的基本組成</p><p>　　三菱公司是日本生產(chǎn)PLC的主要廠家之一。先后推出的小型、超小型PLC有F、F1、F2、FX1、FX2、FX2C、FX2N等系列。其中F系列已停產(chǎn)，取而代之的是FX2系列機(jī)型，屬于該性能疊裝式機(jī)型，是三菱公司的典型產(chǎn)品。</p><p>　　FX2N系列PLC的主機(jī)稱為基本單元，

80、包括CPU、存儲(chǔ)器、輸入輸出口及電源，是PLC的主要部分。為主機(jī)備體驗(yàn)擴(kuò)展其輸入輸出的擴(kuò)展單元、擴(kuò)展模塊及特殊功能模塊單元。擴(kuò)展單元是用于I/O點(diǎn)數(shù)的裝置，內(nèi)部設(shè)有電源。擴(kuò)展模塊用于增加I/O點(diǎn)數(shù)及改變I/O比例，內(nèi)部無電源，由基本單元或擴(kuò)展單元供電。擴(kuò)展單元及擴(kuò)展模塊無CPU，必須與基本單元一起使用。特殊功能單元是一些專門用途的裝置，如溫度控制模塊、高速計(jì)數(shù)器模塊、位置控制模塊、模擬量控制模塊、計(jì)算機(jī)通信模塊等。</p>

81、<p>　　3.2 三菱FX2N系列 可編程序控制器主要變成元件</p><p>　　1． 編程元件的功能和作用</p><p><b>　　(1) 數(shù)值的處理</b></p><p>　　FX2N系列 PLC 根據(jù)不同的用途和目的，使用5種類型的數(shù)值，其作用和功能如下：</p><p><b>

82、　　1 十進(jìn)制數(shù)(K)</b></p><p>　　2 十六進(jìn)制數(shù)(H)</p><p><b>　　3 二進(jìn)制數(shù)(B)</b></p><p><b>　　4八進(jìn)制數(shù)(O)</b></p><p><b>　　5 BCD碼</b></p><p

83、>　　(2) 輸入輸出繼電器</p><p>　　輸入端子時(shí)PLC從外部開關(guān)接受信號(hào)的窗口。在PLC內(nèi)部，與PLC輸入端子相連的輸入繼電器是一種光電隔離的電子繼電器，有無數(shù)電子常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)，可在PLC內(nèi)隨意使用。這種輸入繼電器不能用程序驅(qū)動(dòng)。</p><p>　　輸出端子是PLC向外部負(fù)載發(fā)送信號(hào)的窗口。輸出繼電器的外部輸出用觸點(diǎn)在PLC內(nèi)與該輸出端子相連，有無數(shù)的電子常開觸點(diǎn)

84、和常閉觸點(diǎn)，可在PLC內(nèi)隨意使用。PLC外部輸出用觸點(diǎn)，按照輸出用軟元件的響應(yīng)滯后時(shí)間動(dòng)作。</p><p>　　FX2N系列PLC的輸如繼電器(X)、輸出繼電器(Y)的編號(hào)是由基本單元固定有地址號(hào)和按照與這些地址號(hào)相連的順序給擴(kuò)展設(shè)備分配的地址號(hào)組成的。這些地址號(hào)使用八進(jìn)制數(shù)，因此不存在8、9這用的數(shù)值。FX2N系列PLC的輸入、輸出繼電器地址分配如表3-1所示。FX2N系列PLC的輸入、輸出繼電器總點(diǎn)數(shù)步能超

85、過256點(diǎn)。</p><p>　　表3-1 輸入、輸出繼電器地址分配</p><p><b>　　(3) 輔助繼電器</b></p><p>　　PLC內(nèi)有許多輔助繼電器，這類輔助繼電器的線圈與繼電器一樣，由PLC的各種元件的觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)，輔助繼電器也有無數(shù)電子常開和常閉觸點(diǎn)，在PLC內(nèi)可隨意使用。但是，該觸點(diǎn)步能直接驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載，外部負(fù)載的驅(qū)動(dòng)

86、要通過輸出繼電器進(jìn)行。</p><p>　　FX2N系列PLC的輔助繼電器(M)分為一般用(M0-M499)、停電保持用(M500-M3071)和特殊用途(M8000-M8255)輔助繼電器。</p><p>　　特殊用途輔助繼電器按照使用方式可以分為：1）觸點(diǎn)利用型特殊輔助繼電器，其線圈由PLC自動(dòng)驅(qū)動(dòng)，用戶只可使用這些觸點(diǎn)。這類特殊輔助繼電器常用作時(shí)基、狀態(tài)標(biāo)志或?qū)Ｓ每刂圃霈F(xiàn)在程序

87、中。2）線圈驅(qū)動(dòng)型特殊輔助繼電器，用戶驅(qū)動(dòng)線圈后，PLC作特定的動(dòng)作。其中存在驅(qū)動(dòng)是有效和END指令執(zhí)行后有效兩種。</p><p><b>　　(4) 狀態(tài)器</b></p><p>　　狀態(tài)器是對(duì)工序步進(jìn)控制簡易編輯的重要元件，經(jīng)常與步進(jìn)梯形指令結(jié)合使用。狀態(tài)奇與輔助繼電器一樣，有無數(shù)的電子常開和常閉觸點(diǎn)，在順序控制內(nèi)可隨意使用。此外，在不用于步進(jìn)梯形指令時(shí)，狀態(tài)

88、奇也可與輔助繼電器一樣在一般的順控中使用。</p><p>　　FX2N系列PLC的狀態(tài)器(S)分為一般用(S0-S499)、停電保持用(S500-S899)和報(bào)警器用(S900-S999)，其中S0~19一般用作返回原點(diǎn)的狀態(tài)。供信號(hào)報(bào)警器用的狀態(tài)器也屬于停電保持型，它還可以作為診斷外部故障用的輸出。通過外圍設(shè)備參數(shù)的設(shè)置，可以改變一般用和停電保持型狀態(tài)器的分配。</p><p><

89、;b>　　(5) 定時(shí)器</b></p><p>　　定時(shí)器相當(dāng)于繼電器系統(tǒng)中的時(shí)間繼電器，可在程序中用于延時(shí)控制。</p><p>　　FX2N系列PLC定時(shí)器設(shè)定值可采用程序存儲(chǔ)器內(nèi)的常數(shù)(K)直接指定，也可以用數(shù)據(jù)寄存器(D)的內(nèi)容直接指定。</p><p><b>　　(6) 計(jì)數(shù)器</b></p>&l

90、t;p>　　計(jì)數(shù)器在程序中用作技術(shù)控制。計(jì)數(shù)器分為內(nèi)部信號(hào)計(jì)數(shù)器和外部信號(hào)計(jì)數(shù)器兩類。</p><p>　　FX2N系列PLC計(jì)數(shù)器(C)分為16位增計(jì)數(shù)器、32位增/減雙向高速計(jì)數(shù)器。一般計(jì)數(shù)器和停電保持型計(jì)數(shù)器的分配可通過外圍設(shè)備的參數(shù)設(shè)置進(jìn)行調(diào)整。不用作計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)器編號(hào)，可以用作數(shù)值存儲(chǔ)用數(shù)據(jù)寄存器。</p><p><b>　　(7) 數(shù)據(jù)寄存器</b>

91、;</p><p>　　數(shù)據(jù)寄存器是存儲(chǔ)數(shù)值數(shù)據(jù)的軟元件，可以處理各種數(shù)值數(shù)據(jù)，利用它還可以驚醒各種控制。</p><p>　　FX2N系列PLC的數(shù)據(jù)寄存器 (D)可分為：1）一般用與停電保持用數(shù)據(jù)寄存器、2）特殊用數(shù)據(jù)寄存器、3）變址寄存器、4）文件寄存器。</p><p><b>　　(8) 指針</b></p><p

92、>　　FX2N系列PLC的指針包括分支用指針(P)和中斷用指針(I)。</p><p>　　3.3 FX2N系列可編控制器的基本指令</p><p>　　FX2N系列PLC有基本指令27條；步進(jìn)指令2條；應(yīng)用指令128種，298條。</p><p>　　3.3.1 LD、LDI、OUT指令</p><p>　　LD,LDI指令分別

93、用常開、常閉觸點(diǎn)連接到母線上，或者與后述ANB或ORB指令組合，在分支回路起點(diǎn)常開、常閉觸點(diǎn)。OUT指令是對(duì)輸出繼電器、輔助繼電器、狀態(tài)器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器的線圈驅(qū)動(dòng)指令，對(duì)輸入繼電器不能使用。并列的OUT指令能多次連續(xù)使用。對(duì)定時(shí)器或計(jì)數(shù)器的線圈，使用OUT指令后，必須設(shè)置常數(shù)，可通過常數(shù)K直接指定或用數(shù)據(jù)寄存器編號(hào)間接指定。</p><p>　　表3-2 LD、LDI、OUT指令</p><

94、;p>　　3.3.2 AND、ANI指令</p><p>　　AND、ANI指令分別用于單個(gè)常開、常閉觸點(diǎn)的串聯(lián)，串聯(lián)觸點(diǎn)的數(shù)量不受限制，該指令可以連續(xù)多次使用。如果有兩個(gè)以上的觸點(diǎn)并聯(lián)連接，并將這種并聯(lián)回路塊與其他回路串聯(lián)連接時(shí)，要采用后述的ANB指令。OUT指令后，通過觸點(diǎn)對(duì)其他線圈使用OUT指令實(shí)現(xiàn)縱接輸出時(shí)，如果順序不錯(cuò)，可以重復(fù)連續(xù)使用，否則必須使用后述MPS指令。</p><

95、;p>　　表3-3 AND、ANI指令</p><p>　　3.3.3 OR、ORI指令</p><p>　　OR、ORI指令分別用于單個(gè)常開、常閉觸點(diǎn)的并聯(lián)，并聯(lián)觸點(diǎn)數(shù)量不受限制，該指令可以連續(xù)多次使用。如果有兩個(gè)以上的觸點(diǎn)串聯(lián)連接，并將這種串聯(lián)回路塊與其他回路并聯(lián)連接時(shí)，要采用后述的ORB指令。</p><p>　　表3-4 OR、ORI指令</p

96、><p>　　3.3.4 ORB、ANB指令</p><p>　　ORB、ANB指令都是不帶軟元件的獨(dú)立指令。由兩個(gè)以上觸點(diǎn)串聯(lián)連接的回路稱為串聯(lián)回路塊，將串聯(lián)回路塊英烈連接時(shí)，分支開始用LD或LDI指令，分支結(jié)束用ORB指令。</p><p>　　表3-5 ORB、ANB指令</p><p>　　3.3.5 MPS、MRD、MPP指令<

97、;/p><p>　　如圖3-2所示，使用一次MPS指令，就將此時(shí)刻的運(yùn)算結(jié)果送入堆棧地第一段存儲(chǔ)。并使用MPS指令，又將中間結(jié)果送入第一段存儲(chǔ)，二將先前送入存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)依次移到堆棧的下一段。使用MPP指令，各數(shù)據(jù)按順序向上一定能夠，將最上端的數(shù)據(jù)讀出，同時(shí)該數(shù)據(jù)就從堆棧中消失。MRD指令時(shí)讀出最上端所存數(shù)據(jù)的專用指令，堆棧內(nèi)的數(shù)據(jù)不發(fā)生移動(dòng)。這些指令都是不帶軟元件編號(hào)的獨(dú)立指令，是進(jìn)行分支多重輸出的回路編程的方便指令。

98、</p><p>　　圖3-2 堆棧示意圖</p><p>　　3.3.6 LDP、LDF、ANDP、ANDF、ORP、ORF 指令</p><p>　　LDP、ANDP、ORP 指令是進(jìn)行上升沿檢出的觸點(diǎn)指令，僅在制定位元件的上升沿是接通一個(gè)掃描周期， LDF、ANDF、ORF 指令是進(jìn)行下降沿檢出的觸點(diǎn)指令，僅在制定位元件的下降沿是接通一個(gè)掃描周期。</

99、p><p>　　表3-6 LDP、LDF、ANDP、ANDF、ORP、ORF 指令</p><p>　　3.3.7 INV指令</p><p>　　在梯形圖中，只能在能輸出AND或ANI、ANDP、ANDF指令步的相同位置處，才可編寫INV指令。</p><p>　　表3-7 INV指令</p><p>　　3.3.8

100、 MC、MCR指令</p><p>　　MC為主控指令，用于公共串聯(lián)觸點(diǎn)的連接，MCR為主控復(fù)位指令，既MC得復(fù)位指令。</p><p>　　表3-8 MC、MCR指令</p><p>　　3.3.9 PLS、PLF指令</p><p>　　使用PLS指令時(shí)，僅在驅(qū)動(dòng)輸入為ON的一個(gè)掃描周期內(nèi)，軟元件Y、M動(dòng)作，使用PLF指令時(shí)，僅在驅(qū)動(dòng)輸

101、入為OFF的一個(gè)掃描周期內(nèi)，軟元件Y、M動(dòng)作。</p><p>　　表3-9 PLS、PLF指令</p><p><b>　　STL、RET指令</b></p><p>　　SRT、RET可多次使用，順序也隨意，但最后執(zhí)行的有效。</p><p>　　表3-10 STL、RET指令</p><p&g

102、t;<b>　　NOP、END指令</b></p><p>　　NOP為空操作指令。將程序全部清除時(shí)，全部指令稱為NOP。</p><p>　　END為程序結(jié)束指令，PLC反復(fù)進(jìn)行輸入處理，程序執(zhí)行和輸出處理，在程序的最后寫入END指令，則END以后的其余程序不再執(zhí)行，而直接進(jìn)行輸出處理。</p><p>　　表3-11 NOP、END指令&l

103、t;/p><p>　　3.4 三菱FX2N系列PLC可變程序控制器步進(jìn)梯形指令</p><p>　　FX2N系列PLC的步進(jìn)指令時(shí)采用步進(jìn)梯形圖編制順序控制狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖程序指令，它包括STL和RET兩條指令。其中步進(jìn)梯形指令STL是利用內(nèi)部狀態(tài)軟元件，在順序程序上進(jìn)行工序步進(jìn)控制指令；返回RET指令是表示狀態(tài)流程結(jié)束，用于返回主程序的指令。其助記符、名稱、功能、梯形圖表示、可用軟元件及所占程序不

104、經(jīng)數(shù)如表3-11所示。</p><p>　　表3-12 STL、RET指令</p><p>　　步進(jìn)梯形指令的特點(diǎn)：</p><p>　　步進(jìn)梯形指令僅對(duì)狀態(tài)器S有效，但是對(duì)于用作一般輔助繼電器的狀態(tài)器S，則不能采用STL指令，而只能采用基本指令。在STL指令后，只能采用SET和RET指令作為狀態(tài)器S的置位或復(fù)位輸出。STl指令與指令LD相比較有一定的特點(diǎn)：<

105、;/p><p>　　莊毅源自動(dòng)復(fù)位：采用STL指令，當(dāng)狀態(tài)器Sn接通，轉(zhuǎn)移條件接通時(shí)，順序控制轉(zhuǎn)移到狀態(tài)器Sn相繼狀態(tài)，同時(shí)轉(zhuǎn)移源狀態(tài)器Sn自動(dòng)復(fù)位。</p><p>　　允許雙重輸出：由于STL指令具有轉(zhuǎn)移源復(fù)位功能，因此STL指令允許雙重甚至多種輸出，而不會(huì)出現(xiàn)前后矛盾的輸出驅(qū)動(dòng)。</p><p>　　只控功能：是用STL指令，取指令(LD、LDI)點(diǎn)移至右邊。使用

106、RET指令后，取指令(LD、LDI)點(diǎn)返回到原來的母線上</p><p>　　步進(jìn)梯形指令應(yīng)用注意事項(xiàng)：</p><p>　　狀態(tài)器編號(hào)不能重復(fù)使用。</p><p>　　STL觸點(diǎn)斷開時(shí)，與其相連的賄賂不動(dòng)作，一個(gè)掃描周期后步再執(zhí)行STL指令。</p><p>　　狀態(tài)轉(zhuǎn)移過程中，在一個(gè)掃描周期內(nèi)兩種狀態(tài)同時(shí)接通，因此為了避免不能同時(shí)接通的

107、一對(duì)輸出同時(shí)接通，除了在PLC外部設(shè)置互鎖外，在相應(yīng)的程序上也應(yīng)設(shè)施互鎖。</p><p>　　定時(shí)器線圈與輸出線圈一樣，也可以在不同狀態(tài)間對(duì)同一定時(shí)器軟元件編程，但是，響鈴狀態(tài)下對(duì)同一定時(shí)器編程時(shí)，則狀態(tài)轉(zhuǎn)移時(shí)定時(shí)器線圈不斷開，當(dāng)前值不能復(fù)位，因此需要注意在相鄰狀態(tài)不要對(duì)同一定時(shí)器編程。</p><p>　　STL指令后的母線，一旦寫入LD或LDI指令后，對(duì)于不需需要的觸點(diǎn)的指令，必須采

108、用MPS、MRD、MPP指令編程，或者改變賄賂的驅(qū)動(dòng)順序。</p><p>　　在中斷程序與子程序內(nèi)部能采用STL指令。</p><p>　　STL指令內(nèi)不禁止使用跳轉(zhuǎn)指令，但由于動(dòng)作復(fù)雜，建議不要使用。</p><p>　　第四章 交通信號(hào)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)·</p><p>　　4.1 十字路口交通燈控制實(shí)際情況</p

109、><p>　　如圖4.1所示, 十字路口行列方向各設(shè)左轉(zhuǎn)道、直行道、人行道的交通信號(hào)燈, 共28只,任何時(shí)刻三色燈中綠燈亮允許通行, 紅燈亮表示禁止通行, 黃燈亮用以表示路口內(nèi)滯留車輛才可通過, 為另一路口作放行準(zhǔn)備。</p><p>　　分別用東、南、西、北表明四個(gè)流向的主車道，用A、B、P分別表示各主車道的左轉(zhuǎn)車道、直行車道以及人行道。用a、b、p分別表示左轉(zhuǎn)、直行、右轉(zhuǎn)和人行道的交通信號(hào)

110、燈。</p><p>　　圖4.1 十字路口交通示意圖</p><p>　　1．交通燈閃亮的過程：</p><p>　　南北主干道： 左轉(zhuǎn)綠（20S） 直行綠（40S）黃（3S） 紅 （23S）</p><p>　　南北人行道： 紅（23S） 綠 (40S) 綠閃（5S） </p><p>　　東西主干道： 紅（6

111、6S） 左轉(zhuǎn)綠 （20S） 直行綠 （40S）黃（3S）</p><p>　　東西人行道： 紅（23S） 綠（40S） 綠閃（5S）</p><p>　　2．自動(dòng)循環(huán)控制方式</p><p>　　交通燈變化順序表（單循環(huán)周期132秒）</p><p>　　（1） 南北向（列）和東西向（行）主干道均設(shè)有左行綠燈20S，直行綠燈40S，黃燈3