基于plc控制交通燈畢業(yè)論文

1、第一章 緒 論1.1交通信號(hào)燈的作用和意義隨著社會(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(cè)，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)控指揮中最重要的組成部分。隨著城市機(jī)動(dòng)車量的不斷增加，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，因此，自80年代后期，這些城市紛紛修建城市高速公路，在 高速公路建設(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(zhǎng)和缺乏對(duì)高速道路的系統(tǒng)研究和控制，高速道路沒有充分發(fā)揮出預(yù)期的作用。而城市高速道路在

2、構(gòu)造上的特點(diǎn)，也決定了城市高速道路的 交通狀況必然受高速道路和普通道路耦合出交通狀況的制約。所以，如何采用合適的控制方法，最大限度利用好耗費(fèi)巨資修建的城市高速道路，緩解主干道與匝道，城區(qū)與周邊地區(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，根據(jù)交通等工藝控制要求和特點(diǎn)，我們采用了日本三菱公司fx2n_48mr。三菱plc有小型化，高速度，高性能等特點(diǎn)，三菱可編程控制器指令豐富，可以接各種輸入，輸出擴(kuò)充設(shè)備，有豐富的特殊擴(kuò)展設(shè)備，其中的模擬輸入設(shè)備和通信設(shè)備是系統(tǒng)所必需的，能夠方便地聯(lián)網(wǎng)通信。本系統(tǒng)就是應(yīng)用可編程控制器（plc）對(duì)十字路口交通控制等實(shí)現(xiàn)控制。本系統(tǒng)采用

3、plc是基于以下四個(gè)原因：（1）plc具有很高的可靠性，抗干擾能力。通常的平均無障礙時(shí)間都在30萬小時(shí)以上；（2）系統(tǒng)設(shè)計(jì)周期短，維護(hù)方便，改造容易，功能完善，實(shí)用性強(qiáng)；（3）干擾能力強(qiáng)，具有硬件故障的自我檢查功能，目前空中各種電磁干擾日益嚴(yán)重，為了保證交通控制的可靠穩(wěn)定，我們選擇了能夠在惡劣的電磁干擾環(huán)境下正常工作的plc；（4）近年來plc的性能價(jià)格比有較大幅度的提高，是的實(shí)際應(yīng)用成為可能。1.2本文的研究?jī)?nèi)容plc是在傳統(tǒng)的順序控制器的基礎(chǔ)上引入了微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通訊技術(shù)而形成的一代新型工業(yè)控制裝置，目的是用來取代繼電器、執(zhí)行邏輯、記時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控制功能，建立柔性

4、的程控系統(tǒng)。國(guó)際電工委員會(huì)（iec）頒布了對(duì)plc的規(guī)定：可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存貯器，用來在其內(nèi)部存貯執(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)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。可編程序控制器及其有關(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。本文分六章，第1章介紹了交通燈的作用和意義；第2章介紹了plc的發(fā)明、發(fā)展、plc的一般結(jié)構(gòu)以及他的應(yīng)用領(lǐng)域；第3章交通燈的軟件編程；第4章介紹了系統(tǒng)的控制要求，系統(tǒng)的i/o分配表和實(shí)物圖，系統(tǒng)的梯形圖；第5章介紹了系統(tǒng)

5、整體調(diào)試的硬件安裝和軟件調(diào)試；第6章總結(jié)本次設(shè)計(jì)所學(xué)到的知識(shí)。第二章 可編程控制器概況可編程控制器（programmable controller，簡(jiǎn)稱pc）。與個(gè)人計(jì)算機(jī)的pc相區(qū)別，用plc表示。2.1 plc的發(fā)展在可編程控制器出現(xiàn)前，在工業(yè)電器控制領(lǐng)域中，繼電器控制占主導(dǎo)地位。但是電氣控制系統(tǒng)存在體積大、可靠性低、查找和排除故障困難等缺點(diǎn)，特別是其接線復(fù)雜、不易更改，對(duì)生產(chǎn)工藝變化的適應(yīng)性差。1969年美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司根據(jù)美國(guó)通用汽車公司的要求研制成功了世界上第一臺(tái)plc，并在通用汽車公司的自動(dòng)裝配線上使用，取得很好的成果。從此這項(xiàng)技術(shù)迅速發(fā)展起來。早期的plc僅有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)

6、等順序控制功能，只是用來取代傳統(tǒng)的繼電器控制，故稱為可編程控制器。隨著微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，20世紀(jì)70年代中期微處理器技術(shù)應(yīng)用到plc中，使plc不僅具有邏輯運(yùn)算，還增加了算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)傳送等功能。20世紀(jì)80年代后，隨著大規(guī)模，超大規(guī)模集成電路等微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，16位和32位微處理器應(yīng)用于plc中，使plc得到迅速發(fā)展。plc不僅控制能力增強(qiáng)，同時(shí)可靠性提高，功耗、體積減小，成本降低，編程和故障檢測(cè)更加靈活方便，而且具有通信和聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)處理和圖像顯示等功能，使plc真正成為具有邏輯控制、過程控制、運(yùn)動(dòng)控制、數(shù)據(jù)處理，聯(lián)網(wǎng)通信等功能的名副其實(shí)的 多功能控制器。自從第一臺(tái)p

7、lc出現(xiàn)以后，日本、德國(guó)、法國(guó)等也相繼開始研制plc，并得到了迅速的發(fā)展。plc已成為工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域中占主導(dǎo)地位的通用工業(yè)控制裝置。 2.1.1 plc的發(fā)展趨勢(shì)(1)向高速度、大容量方向發(fā)展為了提高plc的處理能力，要求plc具有更好的響應(yīng)速度和更大的儲(chǔ)存容量。(2)向超大型、超小型兩個(gè)方向發(fā)展。以適應(yīng)不同類型的自動(dòng)控制系統(tǒng)的需要。(3)plc大力開發(fā)智能模塊，加強(qiáng)聯(lián)網(wǎng)通信功能。為了擴(kuò)大適用范圍，廠家還制定了通用的通信彼岸準(zhǔn)，已構(gòu)成更大的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。(4)增強(qiáng)外部故障的檢測(cè)與處理能力。外部故障的幾率很大，因此，plc廠家致力于研制、發(fā)展用于檢測(cè)外部故障的專用智能模塊，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的可靠性

8、(5)編程語(yǔ)言多樣化。plc結(jié)構(gòu)不斷發(fā)展的同時(shí),plc的編程語(yǔ)言也越來越豐富。多種語(yǔ)言并存、互補(bǔ)與發(fā)展是plc進(jìn)步的一種趨勢(shì)。 2.2 plc的一般結(jié)構(gòu)2.2.1可編程控制器的結(jié)構(gòu)分類(1)按硬件的結(jié)構(gòu)類型分類：編程控制器是專門為工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境設(shè)計(jì)的。為了便于在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)安裝，便于擴(kuò)展，方便接線，其結(jié)構(gòu)與普通計(jì)算機(jī)有很大區(qū)別，常見的有箱體式，模塊式，及疊裝式三種結(jié)構(gòu)。箱體式plc一般用于規(guī)模小，輸入輸出點(diǎn)數(shù)固定，不需要擴(kuò)展的場(chǎng)合。模塊式plc一般用于規(guī)模較大，輸入輸出點(diǎn)數(shù)多，輸入輸出點(diǎn)數(shù)比例靈活的場(chǎng)合。疊裝式plc具有二者的優(yōu)點(diǎn)。(2)按應(yīng)用規(guī)模及功能分類：為了適應(yīng)不同工業(yè)生產(chǎn)過程的應(yīng)用要求，pl

9、c能夠處理的輸入信號(hào)數(shù)量是不一樣的。一般將一路信號(hào)稱作一個(gè)店，將輸入輸出點(diǎn)數(shù)的總和稱為機(jī)器的點(diǎn)。按照點(diǎn)數(shù)的多少，可將plc分為超小，小，中，打，超大等五類型如下表2-1：表2-1 plc按規(guī)模分類超小型小型中型大型超大型64點(diǎn)以下64128點(diǎn)128512點(diǎn)5128192點(diǎn)8192點(diǎn)以上2.2.2可編程控制器的配置可編程控制器雖然外觀各異，但硬件結(jié)構(gòu)大體相同。主要由中央處理器（cpu），存儲(chǔ)器（ram/rom），輸入輸出（i/o接口）,電源及編程設(shè)備幾大部分組成。plc的硬件結(jié)構(gòu)框圖如下所示：接口部件輸出輸入接口部件 中央處理單元 cpu板接受 驅(qū)動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào) 受控元件電 源 部 件圖2-1 基本

10、構(gòu)成（1）cpu的構(gòu)成：plc中的cpu是plc的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每臺(tái)plc至少有一個(gè)cpu，它按plc的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場(chǎng)輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時(shí)，診斷電源和plc內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語(yǔ)法錯(cuò)誤等。進(jìn)入運(yùn)行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，去指揮有關(guān)的控制電路。 與通用計(jì)算機(jī)一樣，主要由運(yùn)算器、控制器、寄存器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成，還有外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。它確定了進(jìn)行控制的規(guī)模、工作速度、內(nèi)存容量等。內(nèi)存主要用于存儲(chǔ)程序

11、及數(shù)據(jù)，是plc不可缺少的組成單元。cpu的控制器控制cpu工作，由它讀取指令、解釋指令及執(zhí)行指令。但工作節(jié)奏由震蕩信號(hào)控制。cpu的運(yùn)算器用于進(jìn)行數(shù)字或邏輯運(yùn)算，在控制器指揮下工作。cpu的寄存器參與運(yùn)算，并存儲(chǔ)運(yùn)算的中間結(jié)果，它也是在控制器指揮下工作。cpu雖然劃分為以上幾個(gè)部分，但plc中的cpu芯片實(shí)際上就是微處理器，由于電路的高度集成，對(duì)cpu內(nèi)部的詳細(xì)分析已無必要，我們只要弄清它在plc中的功能與性能，能正確地使用它就夠了。cpu模塊的外部表現(xiàn)就是它的工作狀態(tài)的種種顯示、種種接口及設(shè)定或控制開關(guān)。一般講，cpu模塊總要有相應(yīng)的狀態(tài)指示燈，如電源顯示、運(yùn)行顯示、故障顯示等。箱體式pl

12、c的主箱體也有這些顯示。它的總線接口，用于接i/o模板或底板，有內(nèi)存接口，用于安裝內(nèi)存，有外設(shè)口，用于接外部設(shè)備，有的還有通訊口，用于進(jìn)行通訊。cpu模塊上還有許多設(shè)定開關(guān)，用以對(duì)plc作設(shè)定，如設(shè)定起始工作方式、內(nèi)存區(qū)等。（2）i/o模塊：plc的對(duì)外功能，主要是通過各種i/o接口模塊與外界聯(lián)系的，按i/o點(diǎn)數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量，i/o模塊可多可少，但其最大數(shù)受cpu所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或機(jī)架槽數(shù)限制。i/o模塊集成了plc的i/o電路，其輸入暫存器反映輸入信號(hào)狀態(tài)，輸出點(diǎn)反映輸出鎖存器狀態(tài)。（3）電源模塊：有些plc中的電源，是與cpu模塊合二為一的，有些是分開的，其主

13、要用途是為plc各模塊的集成電路提供工作電源。同時(shí)，有的還為輸入電路提供24v的工作電源。電源以其輸入類型有：交流電源，加的為交流220vac或110vac，直流電源，加的為直流電壓，常用的為24v。（4）底板或機(jī)架：大多數(shù)模塊式plc使用底板或機(jī)架，其作用是：電氣上，實(shí)現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系，使cpu能訪問底板上的所有模塊，機(jī)械上，實(shí)現(xiàn)各模塊間的連接，使各模塊構(gòu)成一個(gè)整體。（5）plc 的外部設(shè)備：外部設(shè)備是plc系統(tǒng)不可分割的一部分，它有四大類編程設(shè)備：有簡(jiǎn)易編程器和智能圖形編程器，用于編程、對(duì)系統(tǒng)作一些設(shè)定、監(jiān)控plc及plc所控制的系統(tǒng)的工作狀況。編程器是plc開發(fā)應(yīng)用、監(jiān)測(cè)運(yùn)行、檢查維護(hù)不

14、可缺少的器件，但它不直接參與現(xiàn)場(chǎng)控制運(yùn)行。設(shè)備：有數(shù)據(jù)監(jiān)視器和圖形監(jiān)視器。直接監(jiān)視數(shù)據(jù)或通過畫面監(jiān)視數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)設(shè)備：有存儲(chǔ)卡、存儲(chǔ)磁帶、軟磁盤或只讀存儲(chǔ)器，用于永久性地存儲(chǔ)用戶數(shù)據(jù)，使用戶程序不丟失，如eprom、eeprom寫入器等。輸入輸出設(shè)備：用于接收信號(hào)或輸出信號(hào)，一般有條碼讀人器，輸入模擬量的電位器，打印機(jī)等。（6）plc的通信聯(lián)網(wǎng)：plc具有通信聯(lián)網(wǎng)的功能，它使plc與plc 之間、plc與上位計(jì)算機(jī)以及其他智能設(shè)備之間能夠交換信息，形成一個(gè)統(tǒng)一的整體，實(shí)現(xiàn)分散集中控制?，F(xiàn)在幾乎所有的plc新產(chǎn)品都有通信聯(lián)網(wǎng)功能，它和計(jì)算機(jī)一樣具有rs-232接口，通過雙絞線、同軸電纜或光纜，可以

15、在幾公里甚至幾十公里的范圍內(nèi)交換信息。當(dāng)然，plc之間的通訊網(wǎng)絡(luò)是各廠家專用的，plc與計(jì)算機(jī)之間的通訊，一些生產(chǎn)廠家采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)總線，并向標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議靠攏，這將使不同機(jī)型的plc之間、plc與計(jì)算機(jī)之間可以方便地進(jìn)行通訊與聯(lián)網(wǎng)。了解了plc的基本結(jié)構(gòu)，我們?cè)谫?gòu)買程控器時(shí)就有了一個(gè)基本配置的概念，做到既經(jīng)濟(jì)又合理，盡可能發(fā)揮plc所提供的最佳功能。2.3 plc的應(yīng)用領(lǐng)域目前，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、保及文化娛樂等各個(gè)行業(yè)，使用情況大致可歸納為以下幾類：（1）開關(guān)量的邏輯控制 這是plc最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，可用它取代傳統(tǒng)的繼

16、電器控制電路，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，又可用于多機(jī)群控制及自動(dòng)化流水線。如電梯控制、高爐上料、注塑機(jī)、印刷機(jī)、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。（2）模擬量控制 在工業(yè)生產(chǎn)過程中，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plc能處理模擬信號(hào)，plc廠家生產(chǎn)有配套的a/d、d/a轉(zhuǎn)換模塊，使plc可用于模擬量控制。（3）運(yùn)動(dòng)控制 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)在可使用專門的運(yùn)動(dòng)控制模塊。廣泛的運(yùn)用于各種機(jī)床、機(jī)械、機(jī)器人、電器等場(chǎng)合。（4）過程控制 這

17、是對(duì)溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。plc能編制各種控制算法程序，完成閉環(huán)控制。pid控制時(shí)一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中常用的控制方法。pid處理一般是運(yùn)行專用的pid子程序。過程控制在冶金、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 現(xiàn)代plc具有數(shù)學(xué)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)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。一般用于大型系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造業(yè)。（6）通信及聯(lián)網(wǎng) plc通信包含plc之間的通信以及plc與其他智能設(shè)備間的通信。在工業(yè)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展加快前提下，廠家都十分重視plc的通訊功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，

18、通訊十分方便。第三章 監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)3.1 mcgs組態(tài)軟件簡(jiǎn)介 圖3.1 組態(tài)環(huán)境圖mcgs組態(tài)軟件（以下簡(jiǎn)稱mcgs）由“mcgs組態(tài)環(huán)境”和“mcgs運(yùn)行環(huán)境”兩個(gè)系統(tǒng)組成。兩部分互相獨(dú)立，又緊密相關(guān)，如圖3.2所示。 圖3.2 組態(tài)運(yùn)行圖mcgs組態(tài)環(huán)境是生成用戶應(yīng)用系統(tǒng)的工作環(huán)境，由可執(zhí)行程序mcgsset.exe支持，其存放于mcgs目錄的program子目錄中。用戶在mcgs組態(tài)環(huán)境中完成動(dòng)畫設(shè)計(jì)、設(shè)備連接、編寫控制流程、編制工程打印報(bào)表等全部組態(tài)工作后，生成擴(kuò)展名為.mcg的工程文件，又稱為組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)，其與mcgs運(yùn)行環(huán)境一起，構(gòu)成了用戶應(yīng)用系統(tǒng)，統(tǒng)稱為“工程”。mcgs

19、運(yùn)行環(huán)境是用戶應(yīng)用系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境，由可執(zhí)行程序mcgsrun.exe支持，其存放于mcgs目錄的program子目錄中。在運(yùn)行環(huán)境中完成對(duì)工程的控制工作。mcgs組態(tài)軟件所建立的工程由主控窗口、設(shè)備窗口、用戶窗口、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和運(yùn)行策略五部分構(gòu)成，每一部分分別進(jìn)行組態(tài)操作，完成不同的工作，具有不同的特性。主控窗口：是工程的主窗口或主框架。在主控窗口中可以放置一個(gè)設(shè)備窗口和多個(gè)用戶窗口，負(fù)責(zé)調(diào)度和管理這些窗口的打開或關(guān)閉。主要的組態(tài)操作包括：定義工程的名稱，編制工程菜單，設(shè)計(jì)封面圖形，確定自動(dòng)啟動(dòng)的窗口，設(shè)定動(dòng)畫刷新周期，指定數(shù)據(jù)庫(kù)存盤文件名稱及存盤時(shí)間等。設(shè)備窗口：是連接和驅(qū)動(dòng)外部設(shè)備的工作環(huán)境

20、。在本窗口內(nèi)配置數(shù)據(jù)采集與控制輸出設(shè)備，注冊(cè)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，定義連接與驅(qū)動(dòng)設(shè)備用的數(shù)據(jù)變量。用戶窗口：本窗口主要用于設(shè)置工程中人機(jī)交互的界面，諸如：生成各種動(dòng)畫顯示畫面、報(bào)警輸出、數(shù)據(jù)與曲線圖表等。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)：是工程各個(gè)部分的數(shù)據(jù)交換與處理中心，它將mcgs工程的各個(gè)部分連接成有機(jī)的整體。在本窗口內(nèi)定義不同類型和名稱的變量，作為數(shù)據(jù)采集、處理、輸出控制、動(dòng)畫連接及設(shè)備驅(qū)動(dòng)的對(duì)象。運(yùn)行策略：本窗口主要完成工程運(yùn)行流程的控制。包括編寫控制程序（腳本程序），選用各種功能構(gòu)件，如：數(shù)據(jù)提取、歷史曲線、定時(shí)器、配方操作、多媒體輸出等。圖3.3 mcgs工控組態(tài)軟件圖3.2基于mcgs的交通燈監(jiān)控界面設(shè)計(jì)控

21、制面板主要包括了：東西和南北方向的12盞燈以及數(shù)碼管計(jì)時(shí)器等器件組成。其原理為：當(dāng)起動(dòng)開關(guān)接通時(shí)信號(hào)燈系統(tǒng)開始工作，數(shù)碼管從70s開始倒計(jì)時(shí)，且南北紅燈亮，東西綠燈亮。當(dāng)起動(dòng)開關(guān)停止時(shí)，所有的燈信號(hào)全部熄滅。工作時(shí)東西綠燈亮30s，并閃爍3次（即3s），黃燈亮2s，且南北紅燈35s。此時(shí)數(shù)碼管顯示數(shù)字為35。這時(shí)南北綠燈開始亮30s,并閃爍3次（即3s），黃燈亮2s，且東西紅燈亮35s。此時(shí)數(shù)碼管顯示數(shù)字為0。然后數(shù)碼管按照此時(shí)間進(jìn)行循環(huán)。3.3 mcgs組態(tài)的過程項(xiàng)工程項(xiàng)目系統(tǒng)分析：分析工程目的系統(tǒng)構(gòu)成、技術(shù)要求和工藝流程，弄清系統(tǒng)的控制流程和監(jiān)控對(duì)象的特征，明確監(jiān)控要求和動(dòng)畫顯示方式，分析

22、工程中的設(shè)備采集及輸出通道與軟件中實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)變量的對(duì)應(yīng)關(guān)系，分清哪些變量是要求與設(shè)備連接的，哪些變量是軟件內(nèi)部用來傳遞數(shù)據(jù)及動(dòng)畫顯示的。工程立項(xiàng)搭建框架：mcgs稱為建立新工程。主要內(nèi)容包括：定義工程名稱、封面窗口名稱和啟動(dòng)窗口（封面窗口退出后接著顯示的窗口）名稱，指定存盤數(shù)據(jù)庫(kù)文件的名稱以及存盤數(shù)據(jù)庫(kù)，設(shè)定動(dòng)畫刷新的周期。經(jīng)過此步操作，即在mcgs組態(tài)環(huán)境中，建立了由五部分組成的工程結(jié)構(gòu)框架。封面窗口和啟動(dòng)窗口也可等到建立了用戶窗口后，再行建立。設(shè)計(jì)菜單基本體系：為了對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)及工作流程進(jìn)行有效地調(diào)度和控制，通常要在主控窗口內(nèi)編制菜單。編制菜單分兩步進(jìn)行，第一步首先搭建菜單的框架，第二

23、步再對(duì)各級(jí)菜單命令進(jìn)行功能組態(tài)。在組態(tài)過程中，可根據(jù)實(shí)際需要，隨時(shí)對(duì)菜單的內(nèi)容進(jìn)行增加或刪除，不斷完善工程的菜單。制作動(dòng)畫顯示畫面：動(dòng)畫制作分為靜態(tài)圖形設(shè)計(jì)和動(dòng)態(tài)屬性設(shè)置兩個(gè)過程。前一部分類似于“畫畫”，用戶通過mcgs組態(tài)軟件中提供的基本圖形元素及動(dòng)畫構(gòu)件庫(kù)，在用戶窗口內(nèi)“組合”成各種復(fù)雜的畫面。后一部分則設(shè)置圖形的動(dòng)畫屬性，與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中定義的變量建立相關(guān)性的連接關(guān)系，作為動(dòng)畫圖形的驅(qū)動(dòng)源。編寫控制流程程序：在運(yùn)行策略窗口內(nèi)，從策略構(gòu)件箱中，選擇所需功能策略構(gòu)件，構(gòu)成各種功能模塊（稱為策略塊），由這些模塊實(shí)現(xiàn)各種人機(jī)交互操作。mcgs還為用戶提供了編程用的功能構(gòu)件（稱之為“腳本程序”功能構(gòu)

24、件），使用簡(jiǎn)單的編程語(yǔ)言，編寫工程控制程序。完善菜單按鈕功能：包括對(duì)菜單命令、監(jiān)控器件、操作按鈕的功能組態(tài)；實(shí)現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、各種曲線、數(shù)據(jù)報(bào)表、報(bào)警信息輸出等功能；建立工程安全機(jī)制等。編寫程序調(diào)試工程：利用調(diào)試程序產(chǎn)生的模擬數(shù)據(jù)，檢查動(dòng)畫顯示和控制流程是否正確。連接設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序：選定與設(shè)備相匹配的設(shè)備構(gòu)件，連接設(shè)備通道，確定數(shù)據(jù)變量的數(shù)據(jù)處理方式，完成設(shè)備屬性的設(shè)置。此項(xiàng)操作在設(shè)備窗口內(nèi)進(jìn)行。工程完工綜合測(cè)試：最后測(cè)試工程各部分的工作情況，完成整個(gè)工程的組態(tài)工作，實(shí)施工程交接。mcgs為用戶提供了解決實(shí)際工程問題的完整方案和開發(fā)平臺(tái)，能夠完成現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)處理、報(bào)警和安全

25、機(jī)制、流程控制、動(dòng)畫顯示、趨勢(shì)曲線和報(bào)表輸出以及企業(yè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)等功能。使用mcgs，用戶無須具備計(jì)算機(jī)編程的知識(shí)，就可以在短時(shí)間內(nèi)輕而易舉地完成一個(gè)運(yùn)行穩(wěn)定，功能成熟，維護(hù)量小并且具備專業(yè)水準(zhǔn)的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)工作。mcgs具有操作簡(jiǎn)便、可視性好、可維護(hù)性強(qiáng)、高性能、高可靠性等突出特點(diǎn)，已成功應(yīng)用于石油化工、鋼鐵行業(yè)、電力系統(tǒng)、水處理、環(huán)境監(jiān)測(cè)、機(jī)械制造、交通運(yùn)輸、能源原材料、農(nóng)業(yè)自動(dòng)化、航空航天等領(lǐng)域，經(jīng)過各種現(xiàn)場(chǎng)的長(zhǎng)期實(shí)際運(yùn)行，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。第四章 交通燈控制系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)4.1系統(tǒng)的控制要求（1）用綠、黃、紅三色發(fā)光二極管作信號(hào)燈。（2）循環(huán)一次要70秒。循環(huán)期間東西方向放行時(shí)間可分為3

26、個(gè)時(shí)間段：東西方向的綠燈和南北方向的紅燈亮，換行前東西方向的綠燈閃爍3s，然后東西方向的黃燈亮2s；南北方向放行時(shí)間也分為3個(gè)時(shí)間段：南北方向的綠燈與東西方向的紅燈亮，換行前南北方向的綠燈閃爍3s，最后南北方向黃燈亮2s。一個(gè)循環(huán)共需要70s，它分為6個(gè)時(shí)間段，這6個(gè)時(shí)間段對(duì)應(yīng)著6個(gè)分界點(diǎn)：t1、t2、t3、t4、t5、t6。在這6個(gè)分界點(diǎn)處信號(hào)燈的狀態(tài)將發(fā)生變化，在程序設(shè)計(jì)中這6個(gè)時(shí)間段必須使用6個(gè)定時(shí)器來控制。（見附錄1圖）4.2系統(tǒng)i/o分配表4.2.1交通燈的i/o分配表如下：表4-1 交通燈i/o的分配表輸入信號(hào)輸出信號(hào)名稱輔助繼電器輸出繼電器輸出元件作用啟動(dòng)m1y1綠燈東西綠燈指示

27、停止m2y2黃燈東西黃燈指示y3紅燈東西紅燈指示y4紅燈南北紅燈指示y5綠燈南北綠燈指示y6黃燈南北黃燈指示4.3硬件安裝4.3.1安裝前的準(zhǔn)備鑒于控制要求，安裝前必須準(zhǔn)備好所需要的器件，如下表所示：表4-2 器件清單器件數(shù)量（單位個(gè)）器件數(shù)量（單位個(gè)）直徑為5毫米綠燈12電烙鐵1直徑為5毫米黃燈4焊錫若干直徑為5毫米紅燈12多功能電路板1直徑為3毫米綠燈8多路接口1直徑為3毫米紅燈85.1k歐姆電阻18導(dǎo)線若干4.3.2安裝時(shí)的注意事項(xiàng)（1）每個(gè)控制燈都要用萬用表檢測(cè)它的好壞并判斷它的正負(fù)極，每個(gè)電阻也要用萬用表確定它的阻值。（2）如果一次性不能焊接成功要把多功能電路板用密封袋裝好，防止氧化

28、。（3）在焊接時(shí)，要注意焊接的技巧，防止虛焊，使得電路板不能達(dá)到預(yù)期的效果。在電路板反面焊接時(shí)腦中要先想好每條線路的分布，防止交叉無序。把每個(gè)燈的負(fù)極用導(dǎo)線連接在一起，可以簡(jiǎn)化電路的焊接。（4）焊接好后，要用萬用表檢測(cè)每一條電路是否正常。再用24v電壓給每條電路通電，確保每條電路上的燈都能亮。4.4軟件調(diào)試4.4.1調(diào)試的預(yù)期效果在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上向fxgpwin軟件輸入本設(shè)計(jì)的程序，按控制要求把輸入輸出導(dǎo)線連接好，在整個(gè)裝置中接上24v電壓，通過硬件和軟件的結(jié)合，得到控制要求的預(yù)期效果。4.4.2調(diào)試過程中遇到的問題為什么不循環(huán)？當(dāng)給了信號(hào)后系統(tǒng)正常運(yùn)行，但只運(yùn)行了50s就不循環(huán)了，查看系統(tǒng)沒什么不

29、對(duì)的，最后在同學(xué)的指導(dǎo)下才知道，原來在梯形圖第四步時(shí)多加了計(jì)數(shù)器c3閉合，這使得在程序進(jìn)行到c3作用時(shí)整個(gè)系統(tǒng)失去了信號(hào)，從而使系統(tǒng)只執(zhí)行一次。把c3刪除就可以實(shí)現(xiàn)循環(huán)了為什么只進(jìn)行部分循環(huán)？當(dāng)系統(tǒng)能夠循環(huán)時(shí)，在仔細(xì)一看發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)只進(jìn)行部分循環(huán)，每次循環(huán)程序逗 從10秒后開始工作，為何不從0秒循環(huán)，我仔細(xì)分析了一下，發(fā)現(xiàn)程序中的計(jì)時(shí)器t0沒有在c3出發(fā)后復(fù)位。使得程序只在10秒后循環(huán)。解決方案：在程序中加一步，在計(jì)數(shù)器出發(fā)時(shí)讓計(jì)時(shí)器t0復(fù)位即可實(shí)現(xiàn)程序按只要求有序的循環(huán)。第五章 軟件編程5.1編程元件下面我們著重介紹三菱公司的fx2n系列產(chǎn)品的一些編程元件及其功能。fx系列產(chǎn)品，它內(nèi)部的編程元件

30、，也就是支持該機(jī)型編程語(yǔ)言的軟元件，按通俗叫法分別稱為繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等，但它們與真實(shí)元件有很大的差別，一般稱它們?yōu)椤败浝^電器”。這些編程用的繼電器，它的工作線圈沒有工作電壓等級(jí)、功耗大小和電磁慣性等問題；觸點(diǎn)沒有數(shù)量限制、沒有機(jī)械磨損和電蝕等問題。它在不同的指令操作下，其工作狀態(tài)可以無記憶，也可以有記憶，還可以作脈沖數(shù)字元件使用。一般情況下，x代表輸入繼電器，y代表輸出繼電器，m代表輔助繼電器，spm代表專用輔助繼電器，t代表定時(shí)器，c代表計(jì)數(shù)器，s代表狀態(tài)繼電器，d代表數(shù)據(jù)寄存器，mov代表傳輸?shù)取?（1）輸入繼電器（x） plc的輸入端子是從外部開關(guān)接受信號(hào)的窗口，plc 內(nèi)部與輸

31、入端子連接的輸入繼電器x是用光電隔離的電子繼電器，它們的編號(hào)與接線端子編號(hào)一致（按八進(jìn)制輸入），線圈的吸合或釋放只取決于plc外部觸點(diǎn)的狀態(tài)。內(nèi)部有常開/常閉兩種觸點(diǎn)供編程時(shí)隨時(shí)使用，且使用次數(shù)不限。輸入電路的時(shí)間常數(shù)一般小于10ms。各基本單元都是八進(jìn)制輸入的地址，輸入為x000 x007，x010 x017，x020 x027 。它們一般位于機(jī)器的上端。（2）輸出繼電器（y） plc的輸出端子是向外部負(fù)載輸出信號(hào)的窗口。輸出繼電器的線圈由程序控制，輸出繼電器的外部輸出主觸點(diǎn)接到plc的輸出端子上供外部負(fù)載使用，其余常開/常閉觸點(diǎn)供內(nèi)部程序使用。輸出繼電器的電子常開/常閉觸點(diǎn)使用次數(shù)不限。輸

32、出電路的時(shí)間常數(shù)是固定的 。各基本單元都是八進(jìn)制輸出，輸出為y000 y007，y010y017，y020y027 。它們一般位于機(jī)器的下端。（3）輔助繼電器（m）plc內(nèi)有很多的輔助繼電器，其線圈與輸出繼電器一樣，由plc內(nèi)各軟元件的觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)。輔助繼電器也稱中間繼電器，它沒有向外的任何聯(lián)系，只供內(nèi)部編程使用。它的電子常開/常閉觸點(diǎn)使用次數(shù)不受限制。但是，這些觸點(diǎn)不能直接驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載，外部負(fù)載的驅(qū)動(dòng)必須通過輸出繼電器來實(shí)現(xiàn)。如下圖中的m300，它只起到一個(gè)自鎖的功能。在fx2n中普遍途采用m0m499，共500點(diǎn)輔助繼電器，其地址號(hào)按十進(jìn)制編號(hào)。輔助繼電器中還有一些特殊的輔助繼電器，如掉電繼電

33、器、保持繼電器等，在這里就不一一介紹了。 圖5-1 繼電器的自鎖功能（4）定時(shí)器（t）在plc內(nèi)的定時(shí)器是根據(jù)時(shí)鐘脈沖的累積形式，當(dāng)所計(jì)時(shí)間達(dá)到設(shè)定值時(shí)，其輸出觸點(diǎn)動(dòng)作，時(shí)鐘脈沖有1ms、10ms、100ms。定時(shí)器可以用用戶程序存儲(chǔ)器內(nèi)的常數(shù)k作為設(shè)定值，也可以用數(shù)據(jù)寄存器（d）的內(nèi)容作為設(shè)定值。在后一種情況下，一般使用有掉電保護(hù)功能的數(shù)據(jù)寄存器。即使如此，若備用電池電壓降低時(shí)，定時(shí)器或計(jì)數(shù)器往往會(huì)發(fā)生誤動(dòng)作。定時(shí)器通道范圍如下：100 ms定時(shí)器t0t199， 共200點(diǎn)，設(shè)定值：0.1 3276.7秒；10 ms定時(shí)器t200tt245，共46點(diǎn)，設(shè)定值：0.01327.67秒；1 ms

34、積算定時(shí)器 t245t249，共4點(diǎn)，設(shè)定值：0.00132.767秒；100 ms積算定時(shí)器t250t255，共6點(diǎn)，設(shè)定值：0.13276.7秒； 定時(shí)器指令符號(hào)及應(yīng)用如下圖所示： 圖5-2 繼電器的應(yīng)用當(dāng)定時(shí)器線圈t200的驅(qū)動(dòng)輸入x000接通時(shí)，t200的當(dāng)前值計(jì)數(shù)器對(duì)10 ms的時(shí)鐘脈沖進(jìn)行累積計(jì)數(shù)，當(dāng)前值與設(shè)定值k123相等時(shí)，定時(shí)器的輸出接點(diǎn)動(dòng)作，即輸出觸點(diǎn)是在驅(qū)動(dòng)線圈后的1.23秒（10 * 123ms = 1.23s）時(shí)才動(dòng)作，當(dāng)t200觸點(diǎn)吸合后，y000就有輸出。當(dāng)驅(qū)動(dòng)輸入x000斷開或發(fā)生停電時(shí)，定時(shí)器就復(fù)位，輸出觸點(diǎn)也復(fù)位。每個(gè)定時(shí)器只有一個(gè)輸入，它與常規(guī)定時(shí)器一樣，

35、線圈通電時(shí)，開始計(jì)時(shí)；斷電時(shí)，自動(dòng)復(fù)位，不保存中間數(shù)值。定時(shí)器有兩個(gè)數(shù)據(jù)寄存器，一個(gè)為設(shè)定值寄存器，另一個(gè)是現(xiàn)時(shí)值寄存器，編程時(shí)，由用戶設(shè)定累積值。(5)計(jì)數(shù)器（c） fx2n中的16位增計(jì)數(shù)器，是16位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，它是在計(jì)數(shù)信號(hào)的上升沿進(jìn)行計(jì)數(shù)，它有兩個(gè)輸入，一個(gè)用于復(fù)位，一個(gè)用于計(jì)數(shù)。每一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖上升沿使原來的數(shù)值減1，當(dāng)現(xiàn)時(shí)值減到零時(shí)停止計(jì)數(shù)，同時(shí)觸點(diǎn)閉合。直到復(fù)位控制信號(hào)的上升沿輸入時(shí)，觸點(diǎn)才斷開，設(shè)定值又寫入，再又進(jìn)入計(jì)數(shù)狀態(tài)。 其設(shè)定值在k1k32767范圍內(nèi)有效。設(shè)定值k0與k1含義相同，即在第一次計(jì)數(shù)時(shí)，其輸出觸點(diǎn)就動(dòng)作。通用計(jì)數(shù)器的通道號(hào)：c0 c99，共100點(diǎn)。保

36、持用計(jì)數(shù)器的通道號(hào)：c100c199，共100點(diǎn)。通用與掉電保持用的計(jì)數(shù)器點(diǎn)數(shù)分配，可由參數(shù)設(shè)置而隨意更改。舉個(gè)例子：圖5-3 計(jì)數(shù)器的應(yīng)用由計(jì)數(shù)輸入x011每次驅(qū)動(dòng)c0線圈時(shí)，計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值加1。當(dāng)?shù)?0次執(zhí)行線圈指令時(shí)，計(jì)數(shù)器c0的輸出觸點(diǎn)即動(dòng)作。之后即使計(jì)數(shù)器輸入x011再動(dòng)作，計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值保持不變。當(dāng)復(fù)位輸入x010接通（on）時(shí)，執(zhí)行rst指令，計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值為0，輸出接點(diǎn)也復(fù)位。應(yīng)注意的是，計(jì)數(shù)器c100c199，即使發(fā)生停電，當(dāng)前值與輸出觸點(diǎn)的動(dòng)作狀態(tài)或復(fù)位狀態(tài)也能保持。(6)數(shù)據(jù)寄存器 數(shù)據(jù)寄存器是計(jì)算機(jī)必不可少的元件，用于存放各種數(shù)據(jù)。fx2n中每一個(gè)數(shù)據(jù)寄存器都是16bi

37、t（最高位為正、負(fù)符號(hào)位），也可用兩個(gè)數(shù)據(jù)寄存器合并起來存儲(chǔ)32 bit數(shù)據(jù)（最高位為正、負(fù)符號(hào)位）。通用數(shù)據(jù)寄存器d 通道分配 d 0d199，共200點(diǎn)。只要不寫入其他數(shù)據(jù)，已寫入的數(shù)據(jù)不會(huì)變化。但是，由runstop時(shí)，全部數(shù)據(jù)均清零。（若特殊輔助繼電器m8033已被驅(qū)動(dòng)，則數(shù)據(jù)不被清零）。停電保持用寄存器 通道分配 d200d511，共312點(diǎn)，或d200d999，共800點(diǎn)（由機(jī)器的具體型號(hào)定）?；旧贤ㄓ脭?shù)據(jù)寄存器。除非改寫，否則原有數(shù)據(jù)不會(huì)丟失，不論電源接通與否，plc運(yùn)行與否，其內(nèi)容也不變化。然而在二臺(tái)plc作點(diǎn)對(duì)的通信時(shí)， d490d509被用作通信操作。 文件寄存器 通道

38、分配 d1000d2999，共2000點(diǎn)。文件寄存器是在用戶程序存儲(chǔ)器（ram、eeprom、eprom）內(nèi)的一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)，以500點(diǎn)為一個(gè)單位，最多可在參數(shù)設(shè)置時(shí)到2000點(diǎn)。用外部設(shè)備口進(jìn)行寫入操作。在plc運(yùn)行時(shí)，可用bmov指令讀到通用數(shù)據(jù)寄存器中，但是不能用指令將數(shù)據(jù)寫入文件寄存器。用bmov將 數(shù)據(jù)寫入ram后，再?gòu)膔am中讀出。將數(shù)據(jù)寫入eeprom盒時(shí)，需要花費(fèi)一定的時(shí)間，務(wù)必請(qǐng)注意。ram文件寄存器 通道分配 d6000d7999，共2000點(diǎn)。驅(qū)動(dòng)特殊輔助繼電器m8074，由于采用掃描被禁止，上述的數(shù)據(jù)寄存器可作為文件寄存器處理，用bmov指令傳送數(shù)據(jù)（寫入或讀出）。特殊用寄

39、存器 通道分配 d8000d8255，共256點(diǎn)。是寫入特定目的的數(shù)據(jù)或已經(jīng)寫入數(shù)據(jù)寄存器，其內(nèi)容在電源接通時(shí)，寫入初始化值（一般先清零，然后由系統(tǒng)rom來寫入）。5.2 fx2n系列的基本邏輯指令基本邏輯指令是plc中最基本的編程語(yǔ)言，掌握了它也就初步掌握了plc的使用方法，各種型號(hào)的plc的基本邏輯指令都大臺(tái)大同小異，現(xiàn)在我們針對(duì)fx2n系列，逐條學(xué)習(xí)其指令的功能和使用方法，。每條指令及其應(yīng)用實(shí)例都以梯形圖和語(yǔ)句表兩種編程語(yǔ)言對(duì)照說明。（1）輸入輸出指令（ld/ldi/out）下面把ld/ldi/out三條指令的功能、梯形圖表示形式、操作元件以列表的形式加以說明： 表5-1 ld/ldi/

40、out指令的應(yīng)用 ld與ldi指令用于與母線相連的接點(diǎn)，此外還可用于分支電路的起點(diǎn)。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。（2）觸點(diǎn)串連指令（and/andi）、并聯(lián)指令（or/ori）表5-2 串聯(lián)、并聯(lián)指令的應(yīng)用 and、andi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。 表5-3 相應(yīng)指令語(yǔ)句圖5-4 指令應(yīng)用 （3）電路塊的并聯(lián)和串聯(lián)指令（orb、anb）表5-4 orb、anb指令的應(yīng)用含有兩個(gè)以上觸點(diǎn)串聯(lián)

41、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，但這時(shí)orb指令最多使用7次。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

42、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。圖5-5 orb、anb實(shí)例（4）程序結(jié)束指令（end）表5-5 end指令的應(yīng)用在程序結(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)無誤后，再依次刪去插入的end指令。其他的一些指令，如置位復(fù)位、脈沖輸出、清除、移位、主控觸點(diǎn)、空操作、跳轉(zhuǎn)指令

43、等。5.3系統(tǒng)的梯形圖5.3.1梯形圖梯形圖是通過連線把plc指令的梯形圖符號(hào)連接在一起的連通圖，用以表達(dá)所使用的plc指令及其前后順序，它與電氣原理圖很相似。它的連線有兩種：一為母線，另一為內(nèi)部橫豎線。內(nèi)部橫豎線把一個(gè)個(gè)梯形圖符號(hào)指令連成一個(gè)指令組，這個(gè)指令組一般總是從裝載（ld）指令開始，必要時(shí)再繼以若干個(gè)輸入指令（含ld指令），以建立邏輯條件。最后為輸出類指令，實(shí)現(xiàn)輸出控制，或?yàn)閿?shù)據(jù)控制、流程控制、通訊處理、監(jiān)控工作等指令，以進(jìn)行相應(yīng)的工作。母線是用來連接指令組的。下圖是三菱公司的fx2n系列產(chǎn)品的最簡(jiǎn)單的梯形圖例：圖5-6 fx2n系列產(chǎn)品的最簡(jiǎn)單的梯形圖它有兩組，第一組用以實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)、

44、停止控制。第二組僅一個(gè)end指令，用以 結(jié)束程序。梯形圖與助記符的對(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)。一般講，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)椋旱刂?指令 變量0000 ld x0000001 or x0100002 and not x0010003 out y0000004 end反之根據(jù)助記符，也可畫出與其對(duì)應(yīng)的梯形圖。梯形圖與電氣原理圖的關(guān)系：如果僅考慮邏輯控制，梯形圖與電氣原理圖也可建立起一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。如梯形圖的輸出（out）指令，對(duì)應(yīng)于繼電器

45、的線圈，而輸入指令（如ld，and，or）對(duì)應(yīng)于接點(diǎn)，互鎖指令（il、ilc）可看成總開關(guān)，等等。這樣，原有的繼電控制邏輯，經(jīng)轉(zhuǎn)換即可變成梯形圖，再進(jìn)一步轉(zhuǎn)換，即可變成語(yǔ)句表程序。有了這個(gè)對(duì)應(yīng)關(guān)系，用plc程序代表繼電邏輯是很容易的。這也是plc技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)繼電控制技術(shù)繼承。5.3.2梯形圖的編程規(guī)則（1）每個(gè)繼電器的線圈和它的觸點(diǎn)均用同一編號(hào)，每個(gè)元件的觸點(diǎn)使用時(shí)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(diǎn)），如圖(a)錯(cuò)，圖(b)正確。 （a） (b)圖5-7（3）線圈不能直接接在左邊母線上。（4）在一個(gè)程序中，同一編號(hào)的線圈如果使用兩次，稱為雙線

46、圈輸出，它很容易引起誤操作，應(yīng)盡量避免。（5）在梯形圖中沒有真實(shí)的電流流動(dòng)，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(dòng)，這個(gè)“電流”只能在梯形圖中單方向流動(dòng)即從左向右流動(dòng)，層次的改變只能從上向下。 下圖是一個(gè)錯(cuò)誤的橋式電路梯形圖。 圖5-8 54交通燈設(shè)計(jì)程序根據(jù)紅綠燈的控制要求，設(shè)計(jì)的梯形圖見附錄3：步0步4是用來產(chǎn)生綠燈閃爍信號(hào)的方波電路，由定時(shí)器t10和定時(shí)器t11構(gòu)成一個(gè)周期為1s的振蕩電路。步8步27是定時(shí)電路，根據(jù)附錄一時(shí)序波形圖的分析，需要6個(gè)定時(shí)器分別的狀態(tài)變化進(jìn)行定時(shí)。步28步51是信號(hào)燈顯示電路 ，用來對(duì)兩個(gè)方向信號(hào)燈的變化進(jìn)行控制。南

47、北方向和東西方向的綠燈分亮20s和閃綠3s兩個(gè)時(shí)間段，因此y1（東西綠燈）和y5（南北綠燈）線圈分別由兩條支路控制，一條支路用t0（東西綠燈定時(shí)）和t3（南北綠燈定時(shí)）的常閉出觸點(diǎn)控制綠燈亮30s；另一條是閃綠控制，將產(chǎn)生方波的t10的常開觸點(diǎn)、起動(dòng)閃綠的t0或t3的常開出觸點(diǎn)和控制閃綠時(shí)間的t1（東西方向）或t4（南北方向）的常閉觸點(diǎn)串聯(lián)在一起。東西方向紅燈y3和南北方向紅燈y4也由兩路信號(hào)控制，用東西綠燈y1或南北綠燈y5d常開觸點(diǎn)控制兩個(gè)方向的紅燈先亮35s，接著再由t0或t3的常開觸點(diǎn)繼續(xù)點(diǎn)亮兩個(gè)方向的紅燈，最后由t2或t5的常閉觸點(diǎn)控制紅燈亮25s。兩個(gè)方向黃燈的控制很簡(jiǎn)單，分別由黃

48、燈起動(dòng)信號(hào)t1或t4的常開觸點(diǎn)控制其點(diǎn)亮，由t2或t5的常閉觸點(diǎn)控制點(diǎn)亮?xí)r間。最后在定時(shí)器的線圈電路中，串聯(lián)一個(gè)t5的常閉觸點(diǎn)，其作用是當(dāng)t5定時(shí)時(shí)間到，其常閉觸點(diǎn)斷開時(shí)，是所有的定時(shí)器復(fù)位，以便開始先一個(gè)循環(huán)過程。5.4.1交通燈梯形圖設(shè)計(jì)為了明確各定時(shí)器的作用，以便于理解各個(gè)燈的狀態(tài)轉(zhuǎn)換的準(zhǔn)確時(shí)間，表5.6列出了定時(shí)器的功能表5-6 定時(shí)器的功能定時(shí)器定時(shí)時(shí)間功能t030s東西綠燈定時(shí)30s，同時(shí)起動(dòng)?xùn)|西綠燈開始閃爍t133s東西綠燈閃爍定時(shí)3s，同時(shí)起動(dòng)?xùn)|西黃燈亮t235s南北紅燈定時(shí)35s，同時(shí)起動(dòng)南北綠和東西紅燈亮t365s南北綠燈閃爍定時(shí)30s，同時(shí)起動(dòng)南北綠燈開始閃爍t468s南

49、北綠燈閃爍定時(shí)3s，同時(shí)起動(dòng)南北黃燈亮t570s東西紅燈定時(shí)35s，同時(shí)起動(dòng)?xùn)|西綠燈和南北紅燈亮5.4.2本設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)梯形圖 由本文的控制要求可知系統(tǒng)的時(shí)序控制圖如下：見附錄一由時(shí)序控制圖可得梯形圖如下：見附錄三5.4.3倒計(jì)時(shí)部分交通信號(hào)燈的倒計(jì)時(shí)采用2個(gè)led數(shù)碼管從2s開始每隔1s減1，減到0后再開始下一周的循環(huán)顯示。交通信號(hào)燈倒計(jì)時(shí)梯形圖如下：倒計(jì)時(shí)部分梯形圖見附錄三5.4系統(tǒng)調(diào)試1）按見附錄二將plc與對(duì)應(yīng)輸入輸出的設(shè)備連接起來。2）用附錄三的gx軟件編制圖的梯形圖程序，將編制無誤的程序分別下載到plc中，并將模式選擇開關(guān)撥至run狀態(tài)。3）調(diào)試運(yùn)行。按下啟動(dòng)開關(guān)，東西方向綠燈亮30，同時(shí)南北方向的紅燈亮35，換行前東西方向的綠燈閃爍3，然后東西方向的黃燈亮2；接著南北方向的綠燈亮30，同時(shí)東西方向的紅燈亮35，換行前南北方向的綠燈閃爍3，最后南北方向黃燈亮2。之后自動(dòng)開始第二周期的循環(huán)顯示。4）監(jiān)控運(yùn)行。當(dāng)plc運(yùn)行時(shí)，可以使用gx軟件中的監(jiān)視功能監(jiān)控整個(gè)程序的運(yùn)行過程，以方便調(diào)試程序。在gx軟件上，單擊 “在線”“監(jiān)視”“監(jiān)視開始”，可以全畫面監(jiān)控plc的運(yùn)行，這時(shí)可以觀察到定時(shí)器的定時(shí)值會(huì)隨著程序的運(yùn)行而動(dòng)態(tài)變化，通電閉合的觸點(diǎn)和線圈會(huì)變藍(lán)。借助于gx軟件的監(jiān)控功能可以檢查哪些線圈和觸點(diǎn)該通電時(shí)沒通電，從而為進(jìn)一步修改程序提供幫助。第六章