基于三菱PLC的交通燈模擬控制.doc

基于三菱PLC的交通燈模擬控制 引言可編程序控制器（PLC）是以計算機技術(shù)為核心的通用自動控制裝置，在日常生活中得到了廣泛的應(yīng)用。PLC是一種數(shù)字式運算操作的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它采用可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)等操作指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC具有可靠性高，抗干擾能力強等優(yōu)點，PLC的平均無故障運行時間（又稱平均故障間隔時間MTBF）已經(jīng)高達幾十萬小時。其次，PLC具有通用性強，使用方便的特點。由于PLC產(chǎn)品的系列化和模塊化，PLC配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，可以組成能滿足各種控制要求的控制系統(tǒng)，用戶不必自己再設(shè)計和制作硬件裝置。用戶在硬件方面的設(shè)計工作只是確定PLC的硬件配置和I/O的外部接線。一個控制對象的硬件配置確定以后，可以通過修改用戶程序，方便快速地適應(yīng)工藝條件的變化。PLC還具有功能強，適應(yīng)面廣的特點，現(xiàn)代PLC不僅具有邏輯運算、計時、計數(shù)、順控等功能，還具有數(shù)值運算和數(shù)據(jù)處理等功能。因此，它既可對開關(guān)量進行控制，也可以對模擬量進行控制，既可控制一臺生產(chǎn)機械、一條生產(chǎn)線，也可控制一個生產(chǎn)過程。PLC還具有通信聯(lián)網(wǎng)的功能，可與上位計算機構(gòu)成分布式控制系統(tǒng)。用戶只需根據(jù)控制的規(guī)模和要求，適當(dāng)選擇PLC的型號和硬件配置，就可以組成所需的控制系統(tǒng)。隨著交通的不斷發(fā)展和汽車化進程的加快，交通擁擠加劇，交通事故頻發(fā)，交通環(huán)境惡化，已經(jīng)成為引人注目的城市問題之一。眾所周知，緩解交通擁擠的最直接和最有效辦法是增加道路網(wǎng)。但無論哪個國家的大城市，不可能無限制地修建道路，不論是資金因素還是土地因素，都限制了道路的無節(jié)制增長。因此，不可能通過無限制地修建道路來滿足日益增長的交通需求。與此同時，通過限制車輛增加削減交通需求也因受到客觀因素的制約而無法取得滿意的結(jié)果。事實上，由于交通系統(tǒng)是一個相當(dāng)復(fù)雜的大系統(tǒng)，無論單獨從車輛方面考慮還是從道路方面考慮，都很難從根本上解決道路擁擠的問題。道路交通系統(tǒng)是一個地區(qū)、一個城市的主要組成部份，這個系統(tǒng)的運行狀況如何，直接反映了一個地區(qū)、一個城市的現(xiàn)代化管理水。1 緒論1.1 PLC的概述 可編程控制器（PLC）是以微處理器為核心，將計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)、通訊技術(shù)融為一體的一種專門為適應(yīng)惡劣的工業(yè)環(huán)境下而設(shè)計的工業(yè)控制裝置，涉及到很多自動控制、電器方面的知識。經(jīng)過30多年的發(fā)展，在工業(yè)生產(chǎn)中獲得極其廣泛的應(yīng)用。目前，可編程控制器成為工業(yè)自動化領(lǐng)域中最重要、應(yīng)用最多的控制裝置，居工業(yè)生產(chǎn)自動化三大支柱（可編程控制器、機器人、計算機輔助設(shè)計與制造）的首位。其應(yīng)用的深度和廣度成為衡量一個國家工業(yè)自動化程度高低的標(biāo)志。早期工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用的電器自動控制系統(tǒng)是繼電器-接觸器控制系統(tǒng)，簡稱繼電器控制系統(tǒng)，隨著20世紀(jì)工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，市場競爭越來越激烈，工業(yè)產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期日趨縮短，新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)難以滿足現(xiàn)代社會小批量、多品種、低成本、高質(zhì)量生產(chǎn)方式的生產(chǎn)控制要求，為了改變這一現(xiàn)狀，美國通用汽車公司在1969年公開招標(biāo)，要求用新的控制裝置取代繼電器控制裝置，并提出了十項招標(biāo)指標(biāo)，即： 1、編程方便，現(xiàn)場可修改程序；2、維修方便，采用模塊化結(jié)構(gòu)；3、可靠性高于繼電器控制裝置；4、體積小于繼電器控制裝置；5、數(shù)據(jù)可直接送入管理計算機；6、成本可與繼電器控制裝置競爭；7、輸入可以是交流115V；8、輸出為交流115V，2A以上，能直接驅(qū)動電磁閥，接觸器等；9、在擴展時，原系統(tǒng)只要很小變更；10、用戶程序存儲器容量至少能擴展到4KB。 這就是著名的GM10條。1969年，美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）研制出第一臺PLC，在美國通用汽車自動裝配線上試用，獲得了成功。這種新型的工業(yè)控制裝置以其簡單易懂，操作方便，可行性高，通用靈活，體積小，使用壽命長等一系列優(yōu)點，很快地在美國其他工業(yè)領(lǐng)域推廣應(yīng)用。到1971年，已經(jīng)成功地應(yīng)用于食品，飲料，冶金，造紙等工業(yè)。這一新型工業(yè)控制裝置的出現(xiàn)，也受到了世界其他國家的高度重視。1971日本從美國引進了這項新技術(shù)，很快研制出了日本第一臺PLC。1973年，西歐國家也研制出它們的第一臺PLC。我國從1974年開始研制，于1977年開始工業(yè)應(yīng)用。PLC主要由CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊和編程器組成，如圖1-1所示。PLC的特殊功能模塊用來完成某些特殊的任務(wù)。CPU主要由微處理器（CPU芯片）和存儲器組成。在PLC控制系統(tǒng)中，CPU模塊相當(dāng)于認(rèn)得大腦和心臟，它不斷的采集輸入信號，執(zhí)行用戶程序，刷新系統(tǒng)輸出；存儲器用來存儲程序和數(shù)據(jù)。并存入規(guī)定的寄存器中，同時，診斷電源PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等。圖1-1PLC的組成當(dāng)PLC投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個階段。 一 輸入采樣階段 在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)的單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。 二 用戶程序執(zhí)行階段 在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點構(gòu)成的控制線路進行邏輯運算，然后根據(jù)邏輯運算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應(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。 在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會對排在下面的用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。 三 輸出刷新階段 當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就進入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應(yīng)的外設(shè)，這時才是PLC的真正輸出。隨著各種交通工具的發(fā)展和交通指揮的需要，第一盞名副其實的三色燈(紅、黃、綠三種標(biāo)志)于1918年誕生。它是三色圓形四面投影器，被安裝在紐約市五號街的一座高塔上，由于它的誕生，使城市交通大為改善。 黃色信號燈的發(fā)明者是我國的胡汝鼎，他懷著“科學(xué)救國”的抱負(fù)到美國深造，在大發(fā)明家愛迪生為董事長的美國通用電器公司任職員。一天，他站在繁華的十字路口等待綠燈信號，當(dāng)他看到紅燈而正要過去時，一輛轉(zhuǎn)彎的汽車呼地一聲擦身而過，嚇了他一身冷汗?；氐剿奚幔磸?fù)琢磨，終于想到在紅、綠燈中間再加上一個黃色信號燈，提醒人們注意危險。他的建議立即得到有關(guān)方面的肯定。于是紅、黃、綠三色信號燈即以一個完整的指揮信號家族，遍及全世界陸、海、空交通領(lǐng)域了。中國最早的馬路紅綠燈，是于1928年出現(xiàn)在上海的英租界。從最早的手牽皮帶到20世紀(jì)50年代的電氣控制，從采用計算機控制到現(xiàn)代化的電子定時監(jiān)控，交通信號燈在科學(xué)化、自動化上不斷地更新、發(fā)展和完善。 最早的交通燈出現(xiàn)于一八六八年英國倫敦。那時的交通燈只有紅、綠兩色，經(jīng)改良后，再增加一盞黃色的燈，紅燈表示停止，黃燈表示準(zhǔn)備，綠燈則表示通行。 其實,用這三色來作交通訊號和人的視覺機能結(jié)構(gòu)和心理反應(yīng)有關(guān)。我們的視網(wǎng)膜含有桿狀和三種錐狀感光細胞，。桿狀細胞對黃色的光特別敏感，三種錐狀細胞則分別對紅光、綠光及藍光最敏感。由于這種視覺結(jié)構(gòu)，人最容易分辨紅色與綠色。雖然黃色與藍色也容易分辨，但因為眼球，對藍光敏感的感光細胞較少，所以分辨顏色，還是以紅、綠色為佳。所以，交通燈用什么顏色也是有大學(xué)問的 顏色也有活動 (activity)的含意，要表達熱或劇烈的話，最強是紅色，其次是黃色。綠色則有較冷及平靜的含意。因此，人們常以紅色代表危險，黃色代表警覺，綠色代表安全。而且，由于紅光的穿透力最強，其他顏色的光很容易被散射，在霧天里就不容易看見，而紅光最不容易被散射，即使空氣能見度比較低，也容易被看見，不會發(fā)生事故。所以我們用紅色表示禁止。 1.2 十字路口交通燈工作原理可編程控制器是從繼電器控制系統(tǒng)發(fā)展而來的，它的梯形圖程序與繼電器系統(tǒng)電路圖很相似，梯形圖中的某些編程元件也沿用了繼電器這一名稱，如輸入繼電器、輸出繼電器等等。這種用計算機程序?qū)崿F(xiàn)的“軟繼電器”，與繼電器系統(tǒng)中的物理繼電器在功能上也有某些相似之處。繼電器在控制系統(tǒng)中有功率放大、電氣隔離、邏輯運算的作用。PLC有兩種基本的工作狀態(tài)，即運行（RUN）狀態(tài)與停止（STOP）狀態(tài)。在運行狀態(tài)，PLC通過執(zhí)行反映控制要求的用戶程序不實現(xiàn)控制功能。為了使PLC的輸出及時地響應(yīng)隨時可能變化的輸入信號，用戶程序不是只執(zhí)行一次，而是反復(fù)不斷地重復(fù)執(zhí)行，直至PLC停機或切換到STOP工作狀態(tài)。除了執(zhí)行用戶程序之外，在每次循環(huán)過程中，PLC還要完成內(nèi)部處理、通信處理等工作，一共有五個階段如圖2-1所示。PLC的這種周而復(fù)始的循環(huán)工作方式稱為掃描工作方式。由于計算機執(zhí)行指令的速度極高，從外部輸入-輸出關(guān)系來看，處理過程似乎是同時完成的。在內(nèi)部處理階段，PLC檢查CPU模塊內(nèi)部的硬件是否正常，將監(jiān)控定時器復(fù)位，以及完成別的一些內(nèi)部工作。在通信服務(wù)階段，PLC與別的帶微處理器的智能裝置通信，響應(yīng)編程器鍵入的命令，更新編程器的顯示內(nèi)容。當(dāng)PLC處于停止（STOP）狀態(tài)時，只執(zhí)行以上的操作。PLC處于運行（RUN）狀態(tài)時，還要完成另外三個階段的操作。讀取輸入執(zhí)行用戶程序處理通信請求自診斷檢查改寫輸出讀取輸入處理通信請求自診斷檢查改寫輸出（a)（b)圖1-2掃描過程在PLC的存儲器中，設(shè)置了一片區(qū)域用來存放輸入信號和輸出信號的狀態(tài)，它們分別稱為輸入映象寄存器和輸出映象寄存器。PLC梯形圖中別的編程元件也有對應(yīng)的（a）RUN (b)STOP映象存儲區(qū)，它們統(tǒng)稱為元件映象寄存器。PLC的用戶程序由若干條指令組成，指令在存儲器中按步序號順序排列。在沒有跳轉(zhuǎn)指令時，CPU從第一條指令開始，逐條順序地執(zhí)行用戶程序，直到用戶程序結(jié)束之處。在程序執(zhí)行階段，當(dāng)執(zhí)行指令時，從輸入映象寄存器或別的元件映象寄存器中將有關(guān)編程元件的“0”/“1”狀態(tài)讀出來，并根據(jù)指令的要求執(zhí)行相應(yīng)的邏輯運算，運算的結(jié)果寫入到對應(yīng)的元件映象寄存器中。因此，各編程元件的映象寄存器（輸入映象寄存器除外）的內(nèi)容隨著程序的執(zhí)行而變化。1.3 交通燈模擬控制系統(tǒng)設(shè)計要求信號燈受一個啟動開關(guān)控制，當(dāng)啟動開關(guān)接通時，信號燈系統(tǒng)開始工作，且先南北紅燈亮，東西綠燈亮。當(dāng)啟動開關(guān)斷開時，所有信號燈都熄滅。南北紅燈亮維持25秒，在南北紅燈亮的同時東西綠燈也亮，并維持20秒。到20秒時，東西綠燈閃亮，閃亮3秒后熄滅。在東西綠燈熄滅時，東西黃燈亮，并維持2秒。到2秒時，東西黃燈熄滅，東西紅燈亮，同時，南北紅燈熄滅，綠燈亮。 東西紅燈亮維持25秒。南北綠燈亮維持20秒，然后閃亮3秒后熄滅。同時南北黃燈亮，維持2秒后熄滅，這時南北紅燈亮，東西綠燈亮，周而復(fù)始。2 交通燈控制系統(tǒng)硬件設(shè)計2.1 PLC機型的選擇隨著PLC技術(shù)的發(fā)展，PLC產(chǎn)品的種類也越來越多。不同型號的PLC，其結(jié)構(gòu)形式、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方式、價格等也各有不同，適用的場合也各有側(cè)重。因此，合理選用PLC，對于提高PLC控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)有著重要意義。 通過I/O接口模塊可以檢測被控生產(chǎn)過程的各種參數(shù)，并以這些現(xiàn)場數(shù)據(jù)作為控制信息對被控對象進行控制。同時通過I/O接口模塊將控制器的處理結(jié)果送給被控設(shè)備或工業(yè)生產(chǎn)過程，從而驅(qū)動各種執(zhí)行機構(gòu)來實現(xiàn)控制。PLC從現(xiàn)場收集的信息及輸出給外部設(shè)備的控制信號都需經(jīng)過一定距離，為了確保這些信息的正確無誤，PLC的I/O接口模塊都具有較好的抗干擾能力。根據(jù)實際需要，一般情況下，PLC都有許多I/O接口模塊，包括開關(guān)量輸入模塊、開關(guān)量輸出模塊、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊以及其它一些特殊模塊，使用時應(yīng)根據(jù)它們的特點進行選擇。本設(shè)計選用FX2N-48M可變程序控制器。2.2 交通燈模擬控制系統(tǒng)硬件圖十字路口交通燈模擬圖如圖2-1所示當(dāng)南北方向紅燈（1、7）亮的時候，東西方向綠燈（6，12）先亮再閃爍最后綠燈滅黃燈（5、11）亮。當(dāng)東西方向紅燈（4、10）亮的時候，南北方向綠燈（3、8）先亮在閃爍最后綠燈滅黃燈（2、8）亮。 圖2-1 交通指揮燈示意圖輸入資源輸出資源輸入繼電器元件作用輸出繼電器元件作用X0SB啟動開關(guān)Y0HL1南北綠燈X1SB轉(zhuǎn)換開關(guān)Y1HL2南北黃燈Y2HL3南北紅燈Y3HL4東西綠燈Y4HL5東西黃燈Y5HL6東西紅燈 表2-1 分配表根據(jù)十字路口交通燈的輸入輸出點分配表，畫出如圖2.1所示的PLC控制系統(tǒng)I/O接線圖。 圖2-2 接線圖3 交通燈的模擬控制系統(tǒng)軟件設(shè)計3.1 PLC程序設(shè)計基礎(chǔ)現(xiàn)代的PLC一般備有多種編程語言，供用戶使用。但不同廠家的PLC的編程語言有很大的區(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。因此，IEC（國際電工委員會）1994年5月公布了可編程序控制器標(biāo)準(zhǔn)（IEC1131）。該標(biāo)準(zhǔn)由以下5部分組成：通用信息、設(shè)備與測試要求、PLC的編程語言、用戶指南和通訊。由其制定的編程語言即滿足目前市場的要求，又適應(yīng)未來技術(shù)的發(fā)展。同時，IEC11313圖3-1plc的編程語言詳細說明了句法、語義和下述5種PLC編程語言如圖3-1所示。順序功能圖梯形圖功能塊圖指令表文本結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)中有兩種圖形語言梯形圖（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（ST），可以認(rèn)為順序功能圖（SFC）是一種結(jié)構(gòu)塊控制程序流程圖。1.順序功能圖（SFC）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)換和動作（Action）是SFC中的三種主要元件（見圖5）。步是一種邏輯塊，即對應(yīng)于特定的控制任務(wù)的編程邏輯；動作是控制任務(wù)的獨立部分；轉(zhuǎn)換是從一個任務(wù)到另一個任務(wù)的原因。作為梯形圖語言，SFC提供用戶了以上三種基本結(jié)構(gòu)（見圖5）。在順序結(jié)構(gòu)中，CPU首先反復(fù)執(zhí)行1中的動作，直到轉(zhuǎn)換1變?yōu)椤?”狀態(tài)，CPU才處理第2步。在選擇支路中，取決于哪一個轉(zhuǎn)換是活動的，CPU只執(zhí)行一條支路。在并行支路中，所有的支路被同時執(zhí)行。對于目前大多數(shù)PLC來說，SFC還僅僅作為組織編程的工具使用，尚需用其它的編程語言（如梯形圖）將它轉(zhuǎn)換為PLC可執(zhí)行的程序。因此，通常只是將SFC作為PLC的輔助編程工具，而不是一種獨立的編程語言。2.梯形圖(LD)梯形圖是使用得最多的PLC圖形編程語言，有時又被稱為電路或程序。它是一種軟件信息，是一種反映PLC的輸入輸出控制邏輯關(guān)系的程序軟件，它與傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)的梯形圖（硬件）電路不同，不是真正的物理（硬件）電路，一定不能把它們當(dāng)作硬件電路來看待。由于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，因此很容易被工廠熟悉繼電器控制的電氣技術(shù)人員掌握，特別適用于開頭量邏輯控制。IEC1131-3的梯形圖中除了線圈、常開觸點和常閉觸點外，還允許增加功能和功能塊。3.梯形圖的主要特點（1）.PLC梯形圖是的某些編程元件沿用了繼電器這一名稱，如輸入繼電器、輸出繼電器、內(nèi)部輔助繼電器等。但是它們不是真實物理繼電器（即硬件繼電器），而是在軟件中使用的編程元件。（2）.梯形圖兩側(cè)的垂直公共線稱為公共母線（Bus bar）。在分析梯形圖的邏輯關(guān)系時，為了借用繼電器電路圖的分析方法，可以想象左右兩側(cè)母線之間有一個左正右負(fù)的直流電源電壓。當(dāng)圖6中的觸點1、2接通時，可假設(shè)“概念電流”或“能流”（Power flow）從左向右流動，這一方向與執(zhí)行用戶程序時的邏輯運算的順序一致。能流的方向只能從左向右流動，因此圖6中（a）圖應(yīng)改為圖（b）所示的等效電路。（3）.根據(jù)梯形圖中各觸點的狀態(tài)和邏輯關(guān)系，求出與圖中各線圈對應(yīng)的編程元件的狀態(tài)，稱為梯形圖的邏輯解算。邏輯運算是按梯形圖中從上到下、從左到右的順序進行的。解算的結(jié)果立即可以被后面的邏輯解算所利用。邏輯結(jié)算是根據(jù)輸入映象寄存器中的值，而不是根據(jù)解算瞬時外部輸入觸點的狀態(tài)來進行的。（4）.梯形圖中的線圈應(yīng)放在最右邊，如圖3.2所示。（a）的電路應(yīng)改為圖7（b）中的電路。（5）.梯形圖中各編程元件的常開觸點和常閉觸點均可無限次的使用。4.梯形圖經(jīng)驗設(shè)計方法：（1）.可根據(jù)原有的繼電邏輯控制圖進行轉(zhuǎn)化設(shè)計；（2）.沒有固定的方法和步驟可遵循，試探性和隨意性強；（3）.由于需要中間變量完成記憶聯(lián)鎖互鎖，需要考慮的因素很多；（4）.設(shè)計耗時長，且修改麻煩；5.梯形圖編規(guī)則：（1）.每個繼電器的線圈和它的觸點均用同一編號，每個元件的觸點使用時沒有數(shù)量限制。（2）.梯形圖每一行都是從左邊開始，線圈接在最右邊（線圈右邊不允許再有接觸點），如圖3-2所示。 (a） (b）圖3-2梯形圖的形式 (a）錯誤 (b）正確（3）.線圈不能直接接在左邊母線上。（4）.在一個程序中，同一編號的線圈如果使用兩次，稱為雙線圈輸出，它很容易引起誤操作，應(yīng)盡量避免。圖3-3錯誤梯形圖（5）.在梯形圖中沒有真實的電流流動，為了便于分析PLC的周期掃描原理和邏輯上的因果關(guān)系，假定在梯形圖中有“電流”流動，這個“電流”只能在梯形圖中單方向流動即從左向右流動，層次的改變只能從上向下。如圖3-3所示。6.功能塊圖(FBD)這是一種類似于數(shù)字邏輯電路的編程語言，具有數(shù)字電路基礎(chǔ)的人很容易掌握。該編程語言用類似與門、或門的方框來表示邏輯運算關(guān)系，方框的左側(cè)為邏輯運算輸入變量，右側(cè)為輸出變量，輸入端、輸出端的小圓圈表示“非”運算，信號是自左向右流運的。像SFC一樣，功能塊圖FBD也是一種圖形語言，在FBD中也允許嵌入別的語言（如梯形圖、指令表和結(jié)構(gòu)文本）。3.2 系統(tǒng)梯形圖設(shè)計開關(guān) X0，選擇開關(guān)按下以后程序開始循環(huán)啟動，東西向綠1亮 25s，南北向紅2 亮30s；T0 為綠 1 亮 25s 定時器，T0 設(shè)定值 K250，從 X0 接通起計時，計時時間到綠 1 斷開，T1計時；T1、T2 為綠 1 閃動 3 次控制，T1、T2 形成振蕩，T1 通時綠 1 亮，C0 計數(shù)；C0 為東西向黃1亮2s起點，T2為 C0計數(shù)信號，C0 接通時黃 1 點亮；T3為黃 1 亮 2s定時器，T3 設(shè)定值 K20，T3 設(shè)定值 K20，T3 接通時為紅 1、綠 2 點亮，紅 2 熄滅；T4 為紅 1 亮 30s定時器，T4設(shè)定值K300，T4接通時紅 1 熄滅，一循環(huán)周期結(jié)束。T5為綠 2亮 25s定時器，T5設(shè)定值 K250，從T3接通起計時，計時時間到綠2斷開，T6計時；T6、T7為綠 2 閃動 3次控制，T6、T7 形成振蕩，T6 通時綠 2 點亮，C1計數(shù)；C1 為南北向黃 2 亮 2s 起點，T7為 C1 計數(shù)信號，C0 接通時黃2 點亮；T8為黃 2 亮2s定時器，T8設(shè)定值 K20，T8接通時黃 2 熄滅，一循環(huán)周期結(jié)束 3.3 程序的設(shè)計4 交通燈的模擬控制系統(tǒng)調(diào)試與仿真4.1程序調(diào)試 經(jīng)過設(shè)計，想一次性把程序完成是非常難的，在調(diào)試中就出現(xiàn)了不少的錯誤。剛開始的時候把程序?qū)戇M去然后運行卻發(fā)現(xiàn)有些燈亮不起來而且在完成了一個周期后就循環(huán)不起來了。那時真的不知道從哪里入手，只好一條一條地檢查才發(fā)現(xiàn)了一條指令把常閉寫成了輸出真正的輸出口就沒有收到信號了。燈雖然是亮了但仍然循環(huán)不起來。從梯形圖又仔細的看了一次卻看不出什么問題出來。突然想起來編程器還可以進行監(jiān)控于是再在運行的同時進行監(jiān)控，于是發(fā)現(xiàn)了在程序的第一周期一切都運行正常但再運行下去的時候第二周期就再沒有反應(yīng)了，包括里面的輔助繼電器，最后發(fā)現(xiàn)原來是程序前面沒有并上完成這個循環(huán)的繼電器號。后來就這樣把加上其他功能出現(xiàn)的錯誤也找出來了。雖然找錯誤是一個枯燥無味的工作，但只要你耐心的去做的話，你肯定能學(xué)到有用的動西。4.2難點分析其實現(xiàn)場實況車輛的流量是變化的，本設(shè)計只是對其路燈起到一個開關(guān)的作用，即開關(guān)量控制系統(tǒng)。由于所學(xué)知識及設(shè)備有限，無法對其路燈進行智能化控制，所以在編程時就沒把智能控制這一塊加上去，再加上編程軟件無法下載，在畫梯形圖方面受到一點阻礙。因為實際的紅綠燈控制中行人道的紅綠燈和主干道的紅綠燈是有這一定的對應(yīng)關(guān)系的，所以在編程前一定要理清它們，這樣有利于在編程時簡化程序、減少PLC不必要的運算 ?？偨Y(jié)通過這次實驗，了解了PLC在自動控制中的運用，可編程序控制器（簡稱PLC）是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來的一種新型工業(yè)自動化控制裝置，它專門為工業(yè)控制而設(shè)計，具有功能強，編程簡單，使用方便等優(yōu)點，在現(xiàn)代工業(yè)自動控制中使用越來越廣泛。此實驗后，基本掌握了三菱公司FX2N型PLC的使用方法，并用其來設(shè)計簡單的自動控制過程，受益匪淺。通過這次設(shè)計實踐。我學(xué)會了PLC的基本編程方法，對PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在對理論的運用中，提高了我們的工程素質(zhì)，在沒有做實踐設(shè)計以前，我們對知道的撐握都是思想上的，對一些細節(jié)不加重視，當(dāng)我們把自己想出來的程序與到PLC中的時候，問題出現(xiàn)了，不是不能運行，就是運行的結(jié)果和要求的結(jié)果不相符合。能過解決一個個在調(diào)試中出現(xiàn)的問題，我們對PLC 的理解得到加強，看到了實踐與理論的差距。在設(shè)計的過程中，對于自己設(shè)計參數(shù)是一個很讓人頭疼的問題，所以通過本次論文，我也感到自己在這些方面還有很多的不足，要在這方面加強練習(xí)，程序的套路是很多種的，我們要學(xué)會在其中找到最優(yōu)的方案，這樣不僅可以提高自己的編程水平，還可以讓我們編寫的程序達到最佳的運行狀態(tài)，為程序節(jié)約運行時間是非常重要的，這也讓我明白了時間的重要性。致謝在整個設(shè)計過程中我有幸得到老師的精心指導(dǎo)，老師不斷的關(guān)注我的設(shè)計過程。在我迷惑和不解的時候老師并不是直接的替我解決問題，而是讓我理清思路，精心點撥、熱忱鼓勵，開拓了我的研究思路。正所謂“授人以魚，不如授人以漁”，老師循序漸進的教學(xué)方法讓我受益匪淺。在與老師交流的過程中，我不僅發(fā)現(xiàn)了他知識的淵博，同時發(fā)現(xiàn)了他做人及做事的執(zhí)著，老師嚴(yán)謹(jǐn)求實的科研態(tài)度和踏踏實實的工作作風(fēng)讓我為之震撼，在以后的生活和工作中我將會發(fā)揚這種精神?！皽毓识?，可以為師也”，通過這次畢業(yè)設(shè)計，不僅僅讓我對我的專業(yè)知識有了更透徹的認(rèn)識，對可編程控制器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、組成以及常用編程設(shè)計思路的技巧有了更深刻的領(lǐng)悟，更重要的是整個過程培養(yǎng)了我分析和解決問題的能力。大學(xué)的學(xué)習(xí)不是一種純粹的知識的學(xué)習(xí)，而是一種思維的學(xué)習(xí)，一種發(fā)現(xiàn)問題、思考問題、解決問題能力培養(yǎng)。在設(shè)計中，使我對本專業(yè)知識在實際運用中有了感性的認(rèn)識和全新的體會，基本做到了將所學(xué)知識融會貫通，學(xué)以致用，同樣我也意識到自動化管理的重要性。在此，我還要感謝含辛茹苦培養(yǎng)教育我的老師和志同道合的學(xué)友們，你們的幫助、支持、寬容、理解讓我有了面對困難的勇氣和克服困難的信心。在論文即將結(jié)束之際，我的心情無法平靜，整個設(shè)計的圓滿成功，傾注了多少老師、同學(xué)、室友、朋友的支持和幫助，在此請接受我誠摯的謝意!“可憐天下父母心”，在這里我還要以不多的文字感謝我的父母，感謝您們把幸福給予了我，把辛酸留給了自己。最后，我還要感謝評閱和閱讀本文的老師為此付出的辛勤勞動！參考文獻1 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