(基于PLC的交通燈設(shè)計(jì))

1、 . . . 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目： 基于PLC的交通燈設(shè)計(jì) 院 (系)： 機(jī)電工程系 專 業(yè)： 機(jī)械制造與自動(dòng)化 姓名： 周 毅 學(xué)號(hào)： 138 指導(dǎo)教師： 胡 文 平 二一一年 十二月三十日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書學(xué)生周毅學(xué)號(hào)138專 業(yè)機(jī)械制造與自動(dòng)化院（系）機(jī)電工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目基于PLC的交通燈設(shè)計(jì)任務(wù)與要求一、設(shè)計(jì)的任務(wù)：1、綜合運(yùn)用平時(shí)所學(xué)理論基礎(chǔ)，基本知識(shí)和基本技能，提高和分析解決實(shí)際問(wèn)題的能力。2、查閱相關(guān)文獻(xiàn)和資料，制定設(shè)計(jì)或?qū)嶒?yàn)方案。3、參考文獻(xiàn)不得少于6篇。4、設(shè)計(jì)、計(jì)算與繪圖。5、總結(jié)和撰寫論文。6、在規(guī)定時(shí)間完成老師布置的論文容。二、設(shè)計(jì)的要求：1、容豐富

2、，立意新穎。2、資料詳實(shí)，運(yùn)用得當(dāng)。3、語(yǔ)體正確，符合規(guī)。4、層次清晰，中心突出。5、論證充分，結(jié)論合理。6、正文不少于4000字。完成時(shí)間段2011年11月1日 至2011年11月30日 共4周指導(dǎo)教師單位胡文平職稱院（系）審核意見畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)進(jìn)度計(jì)劃日 期工 作 容執(zhí) 行 情 況指導(dǎo)教師簽 字2011.11.07-11.14論文選題2011.11.15-11.21搜集資料2011.11.22-11.30擬定初稿2011.12.1-12.10修改中稿2011.12.11-12.30確定終稿2012.01.01-03.01交電子檔、 打印稿3份教師對(duì)進(jìn)度計(jì)劃實(shí)施情況總評(píng) 簽名 年 月 日

3、本表作評(píng)定學(xué)生平時(shí)成績(jī)的依據(jù)之一19 / 26畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)中期檢查記錄表學(xué)生填寫畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目:基于PLC的交通燈設(shè)計(jì)學(xué)生: 周毅 學(xué)號(hào)：138專業(yè)：機(jī)械制造于自動(dòng)化指導(dǎo)教師:胡文平職稱: 檢查教師填寫畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目工作量飽滿一般不夠畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目難度大適中不夠畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目涉與知識(shí)點(diǎn)豐富比較豐富較少畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目?jī)r(jià)值很有價(jià)值一般價(jià)值不大學(xué)生是否按計(jì)劃進(jìn)度獨(dú)立完成工作任務(wù)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)工作進(jìn)度填寫情況指導(dǎo)次數(shù)學(xué)生工作態(tài)度認(rèn)真一般較差其他檢查容：存在問(wèn)題與采取措施:檢查教師簽字: 年 月 日院（系）意見(加蓋公章): 年 月 日摘 要可編程控制器(PLC)

4、以微處理器為核心，普遍采用依據(jù)繼電接觸器控制系統(tǒng)電氣原理圖編制的梯形圖語(yǔ)言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，編程容易，功能擴(kuò)展方便，修改靈活,而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，抗干擾能力強(qiáng)。歐姆龍CPM2A系列可編程控制器指令豐富，可以接各種輸入、輸出設(shè)備，并有豐富的特殊擴(kuò)展設(shè)備，其中的模擬輸入設(shè)備和通信設(shè)備更是符合交通燈控制系統(tǒng)的要求與特點(diǎn)，能夠方便地聯(lián)網(wǎng)通信?？梢岳锰菪螆D和語(yǔ)句表進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)了十字路口交通燈控制系統(tǒng)的自動(dòng)化。關(guān)鍵詞：可編程控制器；交通燈；梯形圖；語(yǔ)句；AbstractProgrammable logic controller (PLC) by microprocessor as the core, gener

5、ally adopted according to the relay contactor controlling system of electrical schematic diagram of the ladder diagram language program design, programming, easy extension, modification, flexible and convenient, simple in structure, strong anti-jamming capability. CPM2A omron series programmable con

6、troller can meet all kinds of rich command input and output devices, and has abundant special equipment, including expansion of the analog input devices and communications equipment is consistent with traffic control system of the request and the characteristic, can be easily networked communication

7、. Can use the ladder-diagram programming and statements, realizing the table of intersection traffic control system of automation.Key Word: programmable controller, Traffic lights, Ladder diagram, Statements, automation.目 錄緒言1第一章可編程控制器PLC21.1可編程控制器PLC概述21.2 PLC的發(fā)展歷程與趨勢(shì)21.3 PLC的硬件結(jié)構(gòu)與原理5第二章交通燈的系統(tǒng)設(shè)計(jì)82.

8、1交通燈控制系統(tǒng)的控制要求82.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案82.3硬件設(shè)計(jì)102.3.1 PLC的選型與接線102.3.2 PLC的安裝112.3.3 PLC接線112.3.4 梯形圖語(yǔ)言：13第三章系統(tǒng)檢測(cè)與調(diào)試163.1 檢測(cè)與調(diào)試163.2 系統(tǒng)運(yùn)行16結(jié)論17致18參考文獻(xiàn)19緒言 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電氣控制技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用?？删幊炭刂破鳎≒LC）作為電氣控制領(lǐng)域的一項(xiàng)新技術(shù)，經(jīng)過(guò)三十多年的發(fā)展，已經(jīng)形成了完整的工業(yè)產(chǎn)品系列，從功能與技術(shù)指標(biāo)等各個(gè)方面，都達(dá)到了成熟的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的軟硬件水平。現(xiàn)已廣泛地應(yīng)用在包括邏輯運(yùn)算、數(shù)值運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、過(guò)程控制、位置控制、人機(jī)對(duì)話、網(wǎng)絡(luò)

9、通信等各種場(chǎng)合。十字路口交通燈正是通過(guò)可編程控制器編寫梯形圖或助記符語(yǔ)言而實(shí)現(xiàn)對(duì)交通燈的控制，使交通得以有效管制，對(duì)于疏導(dǎo)交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。第一章 可編程控制器PLC1.1可編程控制器PLC概述可編程序控制器（Programmabie Logic Controller,縮寫PLC）是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合計(jì)算機(jī)、通信、聯(lián)網(wǎng)以與自動(dòng)控制技術(shù)而開發(fā)的新一代工業(yè)控制裝置?？删幊绦蚩刂破魇请S著技術(shù)的進(jìn)步與現(xiàn)代社會(huì)生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變，為適應(yīng)多品種.小批量生產(chǎn)的需要，生產(chǎn).發(fā)展起來(lái)的一種新型的工業(yè)控制裝置。PLC從1969年問(wèn)世以來(lái)，雖然至今還不到40年，但由于其具有通用靈活

10、的控制性能.簡(jiǎn)單方便的使用性能，可以適應(yīng)各種工業(yè)環(huán)境的可靠性，因此在工業(yè)自動(dòng)化各領(lǐng)域取得了廣泛的應(yīng)用。有人將它與數(shù)控技術(shù)、CAD/CAM技術(shù)工業(yè)機(jī)械人技術(shù)并稱為現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的四大支柱。可編程序控制器在我國(guó)的發(fā)展與應(yīng)用已有30多年的歷史，現(xiàn)在它已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，成為提高傳統(tǒng)工業(yè)裝備水平和技術(shù)能力的重要設(shè)備和強(qiáng)大支柱。隨著全球一體化經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，努力發(fā)展可編程序控制器在我國(guó)的大規(guī)模應(yīng)用，形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的可編程序控制器技術(shù)，應(yīng)該是廣大技術(shù)人員努力的方向。1.2 PLC的發(fā)展歷程與趨勢(shì)在可編程控制器出現(xiàn)前，在工業(yè)電氣控制領(lǐng)域中，繼電器控制占主導(dǎo)地位，應(yīng)用廣泛。但是電器

11、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。1968年美國(guó)通用汽車公司（G.M）為了適應(yīng)汽車型號(hào)的不斷更新，生產(chǎn)工藝不斷變化的需要，實(shí)現(xiàn)小批量、多品種生產(chǎn)，希望能有一種新型工業(yè)控制器，它能做到盡可能減少重新設(shè)計(jì)和更換電器控制系統(tǒng)與接線，以降低成本，縮短周期。于是就設(shè)想將計(jì)算機(jī)功能強(qiáng)大、靈活、通用性好等優(yōu)點(diǎn)與電器控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單易懂、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，制成一種通用控制裝置，而且這種裝置采用面向控制過(guò)程、面向問(wèn)題的“自然語(yǔ)言”進(jìn)行編程，使不熟悉計(jì)算機(jī)的人也能很快掌握使用。1969年美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（DEC）根據(jù)美國(guó)通用汽車公司的這

12、種要求，研制成功了世界上第一臺(tái)可編程控制器，并在通用汽車公司的自動(dòng)裝配線上試用，取得很好的效果。從此這項(xiàng)技術(shù)迅速發(fā)展起來(lái)。早期的可編程控制器僅有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控制功能，只是用來(lái)取代傳統(tǒng)的繼電器控制,通常稱為可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller ）。隨著微電子技術(shù)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不僅具有邏輯控制功能，還增加了算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和數(shù)據(jù)處理等功能。20世紀(jì)80年代以后，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

13、控制功能增強(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)處理和圖象顯示等功能，使PLC真正成為具有邏輯控制、過(guò)程控制、運(yùn)動(dòng)控制、數(shù)據(jù)處理、聯(lián)網(wǎng)通信等功能的名符其實(shí)的多功能控制器。PLC的發(fā)展過(guò)程大致可以分為如下幾個(gè)階段：19701980年：PLC的結(jié)構(gòu)定型階段。在這一階段，由于PLC剛誕生，各種類型的順序控制器不斷出現(xiàn)（如邏輯電路型、1位機(jī)型、通用計(jì)算機(jī)型、單板機(jī)型等），但迅速被淘汰。最終以微處理器為核心的現(xiàn)有PLC結(jié)構(gòu)形成，取得了市場(chǎng)的認(rèn)可，得以迅速發(fā)展.推廣。PLC的原理、結(jié)構(gòu)、軟件、硬件趨向統(tǒng)一與成熟，PLC的應(yīng)用領(lǐng)域由最初的小圍、有選

14、擇使用、逐步向機(jī)床、生產(chǎn)線擴(kuò)展。19801990年：PLC的普與階段。在這一階段，PLC的生產(chǎn)規(guī)模日益擴(kuò)大，價(jià)格不斷下降，PLC被迅速普與。各PLC生產(chǎn)廠家產(chǎn)品的價(jià)格.品種開始系列化，并且形成了固定I/O點(diǎn)型、基本單元加擴(kuò)展塊型、模塊化結(jié)構(gòu)型這三種延續(xù)至今的基本結(jié)構(gòu)模型。PLC的應(yīng)用圍開始向順序控制的全部領(lǐng)域擴(kuò)展。比如三菱公司本階段的主要產(chǎn)品有F.F1.F2小型PLC系列產(chǎn)品,K/A系列中、大型PLC產(chǎn)品等。19902000年，PLC的高性能與小型化階段。在這一階段，隨著微電子技術(shù)的進(jìn)步，PLC的功能日益增強(qiáng)，PLC的CPU運(yùn)算速度大幅度上升、位數(shù)不斷增加，使得適用于各種特殊控制的功能模塊不斷

15、被開發(fā)，PLC的應(yīng)用圍由單一的順序控制向現(xiàn)場(chǎng)控制拓展。此外，PLC的體積大幅度縮小，出現(xiàn)了各類微型化PLC。三菱公司本階段的主要產(chǎn)品有FX小型PLC系列產(chǎn)品，AIS/A2US/Q2A系列中，大型PLC系列產(chǎn)品等。2000年至今：PLC的高性能與網(wǎng)絡(luò)化階段。在本階段，為了適應(yīng)信息技術(shù)的發(fā)展與工廠自動(dòng)化的需要，PLC的各種功能不斷進(jìn)步。一方面，PLC在繼續(xù)提高CPU運(yùn)算速度，位數(shù)的同時(shí)，開發(fā)了適用于過(guò)程控制，運(yùn)動(dòng)控制的特殊功能與模塊，使PLC的應(yīng)用圍開始涉與工業(yè)自動(dòng)化的全部領(lǐng)域。與此同時(shí)，PLC的網(wǎng)絡(luò)與通信功能得到迅速發(fā)展，PLC不僅可以連接傳統(tǒng)的編程與通入/輸出設(shè)備，還可以通過(guò)各種總線構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，

16、為工廠自動(dòng)化奠定了基礎(chǔ)。三菱公司本階段的主要產(chǎn)品有FX小型PLC系列產(chǎn)品（包括最新的FX3u系列產(chǎn)品），Qn,QnPH系列中，大型PLC系列產(chǎn)品等。從當(dāng)前產(chǎn)品技術(shù)性能來(lái)看，PLC發(fā)展趨勢(shì)仍然主要體現(xiàn)在體積的縮小與性能的提高兩大方面。1. 體積小型化。電子產(chǎn)品體積的小型化是微電子技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果?，F(xiàn)代PLC無(wú)論從部元件組成還是硬件、軟件結(jié)構(gòu)都已經(jīng)與早期的PLC有了很大的不同，PLC體積被大幅度縮小。2. 性能的提高。PLC的性能主要包括CPU性能與I/O性能兩大方面。可編程序控制器在我國(guó)的發(fā)展?fàn)顩r如下： (1) 我國(guó)可編程序控制器的發(fā)展與國(guó)際上的發(fā)展有所不同，國(guó)際上可編程序控制器的發(fā)展是從研制

17、、開發(fā)、生產(chǎn)到應(yīng)用，而我國(guó)則是從成套設(shè)備引進(jìn)、可編程序控制器引進(jìn)應(yīng)用、消化移植、合資生產(chǎn)到廣泛應(yīng)用。大致可劃分為下述三個(gè)階段：可編程序控制器的初級(jí)認(rèn)識(shí)階段（70 年代后期到 80 年代初期）國(guó)際上可編程序控制器的發(fā)展，首先引起了國(guó)工程技術(shù)界的極大興趣，所以我國(guó)對(duì)可編程序控制器的認(rèn)識(shí)始于 70 年代后期到 80 年代初期的成套設(shè)備引進(jìn)中，當(dāng)時(shí)的寶鋼一期工程中有多項(xiàng)工程引進(jìn)了十幾種機(jī)型約 200 多臺(tái)可編程序控制器。這些可編程序控制器用于原料碼頭到高爐、軋鋼、鋼管等整個(gè)鋼鐵冶煉以與加工生產(chǎn)線上，取代了傳統(tǒng)的繼電器邏輯系統(tǒng)，并部分取代了模擬量控制和小型 DDC 系統(tǒng)。繼寶鋼一期工程后，國(guó)許多廠家陸續(xù)

18、引進(jìn)的設(shè)備和生產(chǎn)線大都配備了可編程序控制器，其應(yīng)用圍包括電站、石油化工、汽車制造、港口和碼頭等各領(lǐng)域。正是在成套設(shè)備引進(jìn)過(guò)程中，我們打開了眼界，了解認(rèn)識(shí)了可編程序控制器，這也促進(jìn)了可編程序控制器在我國(guó)的發(fā)展?？删幊绦蚩刂破鞯囊M(jìn)應(yīng)用和消化移植階段（80 年代初期到90年代初期）80年代初期開始，隨著我國(guó)改革開放的不斷深入，在成套設(shè)備引進(jìn)的同時(shí)，國(guó)外原裝的可編程序控制器開始涌入國(guó)市場(chǎng)。許多部門和單位相繼引進(jìn)可編程序控制器并自己設(shè)計(jì)組成控制系統(tǒng)，其應(yīng)用圍也擴(kuò)大到建材、輕工、煤炭、水處理、食品、制藥、造紙、橡膠和精細(xì)化工等工業(yè)領(lǐng)域。 可編程序控制器的廣泛發(fā)展階段（90 年代初期到現(xiàn)在）進(jìn)入90年代，

19、我國(guó)的可編程序控制器進(jìn)入了廣泛發(fā)展階段，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：(2) 政府重視可編程序控制器的發(fā)展得到了政府的高度重視，在當(dāng)時(shí)機(jī)械電子工業(yè)部的領(lǐng)導(dǎo)下，于 1991 年成立了可編程序控制器行業(yè)協(xié)會(huì)。可編程序控制器行業(yè)協(xié)會(huì)在政府和企事業(yè)之間起到了橋梁作用，溝通了情況，為做出決策提供了依據(jù)。同時(shí)可編程序控制器的標(biāo)準(zhǔn)化工作也受到了有關(guān)部門的重視，于 1993 年成立了可編程序控制器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)，為我國(guó)可編程序控制器的進(jìn)一步發(fā)展打下了基礎(chǔ)。1.3 PLC的硬件結(jié)構(gòu)與原理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)從結(jié)構(gòu)上分，PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式PL

20、C包括CPU板、I/O板、顯示面板、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、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。其結(jié)構(gòu)如圖1.1所示。中央處理單元(CPU)是PLC 的控制中樞，它按照PLC 系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)、檢查電源、存儲(chǔ)器I/O以與警戒定時(shí)器的狀態(tài)；并能診斷用戶程序中的語(yǔ)法錯(cuò)誤。當(dāng)PLC 投入運(yùn)行時(shí)，首先它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 映象區(qū)，然后從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過(guò)命令解釋后，按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入I/O 映

21、象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器，等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O 映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行直到停止運(yùn)行。圖1.1 PLC的結(jié)構(gòu)圖PLC的CPU則采用順序邏輯掃描用戶程序的運(yùn)行方式，即如果一個(gè)輸出線圈或邏輯線圈被接通或斷開，該線圈的所有觸點(diǎn)(包括其常開或常閉觸點(diǎn))不會(huì)立即動(dòng)作，必須等掃描到該觸點(diǎn)時(shí)才會(huì)動(dòng)作?？紤]到繼電器控制裝置各類觸點(diǎn)的動(dòng)作時(shí)間一般在100ms以上，而PLC掃描用戶程序的時(shí)間一般均小于100ms，因此，PLC采用了一種不同于一般微型計(jì)算機(jī)的運(yùn)行方式-掃描技術(shù)。這樣在對(duì)于I/O響應(yīng)要求不高的場(chǎng)合，PLC與繼電器控制裝置的處理結(jié)果上就沒有什么

22、區(qū)別了。當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作過(guò)程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。1. 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)得單元。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(gè)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(huì)改變。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，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。2. 用戶程序執(zhí)行階段在用戶程序

23、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(shí)，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)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(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(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映象區(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。3. 輸出刷新階段當(dāng)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映象區(qū)對(duì)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(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。PLC的掃描工作過(guò)程如圖1.2、圖1.3所示 用戶輸出設(shè)備輸入端子

24、輸入鎖存器輸入映象寄存器輸出映象寄存器輸出鎖存器輸出端子程序執(zhí)行用戶輸入設(shè)備寫讀圖1.2 PLC的掃描工作過(guò)程圖輸入刷新 程序執(zhí)行輸出刷新一個(gè)掃描周期輸入刷新 圖1.3 PLC的掃描周期圖第二章 交通燈的系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1交通燈控制系統(tǒng)的控制要求1. 信號(hào)燈受一個(gè)起動(dòng)開關(guān)控制，當(dāng)起動(dòng)開關(guān)接通時(shí)，信號(hào)系統(tǒng)開始工作，且先南北紅燈亮，東西綠燈亮。當(dāng)起動(dòng)開關(guān)斷開時(shí)，所有信號(hào)燈都熄滅。2. 南北綠燈和東西綠燈不能同時(shí)亮，如果同時(shí)亮?xí)r應(yīng)關(guān)閉信號(hào)燈系統(tǒng)，并報(bào)警。3. 南北紅燈亮維持25S。在南北紅燈亮的同時(shí)東西綠燈也亮，并維持20S。到20S時(shí)，東西綠燈閃爍，閃爍3S后熄滅。在東西綠燈熄滅時(shí)，東西黃燈亮，并維持

25、2S。到2S時(shí)，東西黃燈熄，東西紅燈亮。同時(shí)，南北紅燈熄滅，南北綠燈亮。4. 東西紅燈亮維持30S。南北綠燈亮維持25S。然后閃爍3S，熄滅。同時(shí)南北黃燈亮，維持2S后熄滅，這時(shí)南北紅燈亮，東西綠燈亮。5. 周而復(fù)始。2.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案按照交通燈系統(tǒng)控制要求下，結(jié)合西門子S7-200系列可編程控制器的特性（見附錄），選擇適合的型號(hào)。設(shè)計(jì)思想分析如下：給一個(gè)啟動(dòng)的輸入信號(hào)，要配合一個(gè)SB1的按鈕，當(dāng)SB1啟動(dòng)按鈕動(dòng)作，系統(tǒng)工作。首先，南北方向道路處于禁止通行的狀態(tài)，東西方向道路處于允許通行的狀態(tài)。南北方向道路亮紅燈狀態(tài)過(guò)程中，南北紅燈亮25S,需計(jì)時(shí)器設(shè)定延時(shí)25秒，才會(huì)轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)南北綠燈亮；

26、同時(shí)，東西方向道路也一起亮綠燈20S,需計(jì)時(shí)器設(shè)定延時(shí)20秒，才會(huì)轉(zhuǎn)下一狀態(tài)東西綠燈閃爍；東西綠燈閃爍3S，需振蕩器或脈沖源（秒/次）動(dòng)作使東西綠燈閃爍，還要需計(jì)時(shí)器設(shè)定延時(shí)3秒，才會(huì)轉(zhuǎn)下一狀態(tài)東西黃燈亮；東西黃燈亮2S,需計(jì)時(shí)器設(shè)定延時(shí)2秒，才會(huì)轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)東西紅燈亮。其次，東西方向道路處于禁止通行的狀態(tài)，南北方向道路處于允許通行的狀態(tài)。東西方向道路亮紅燈狀態(tài)過(guò)程中，東西紅燈亮30S,需計(jì)時(shí)器設(shè)定延時(shí)30秒，才會(huì)轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)東西綠燈亮；同時(shí)，南北方向道路也一起亮綠燈25S,需計(jì)時(shí)器設(shè)定延時(shí)25秒，才會(huì)轉(zhuǎn)下一狀態(tài)南北綠燈閃爍；南北綠燈閃爍3S，需振蕩器或脈沖源（秒/次）動(dòng)作使南北綠燈閃爍，還要

27、需計(jì)時(shí)器設(shè)定延時(shí)3秒，才會(huì)轉(zhuǎn)下一狀態(tài)南北黃燈亮；南北黃燈亮2S,需計(jì)時(shí)器設(shè)定延時(shí)2秒，才會(huì)轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)南北紅燈亮，如此循環(huán)下去。另外，當(dāng)斷開系統(tǒng)，所有信號(hào)燈熄滅；需要按鈕SB1動(dòng)作斷開系統(tǒng)，停此輸入信號(hào)入可編程控制器，而最快的方法，是使可編程控制器不動(dòng)作，那么肯定無(wú)信號(hào)輸出。而且，南北、東西綠燈同時(shí)亮，報(bào)警。可編程控制器要輸出一個(gè)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)一個(gè)報(bào)警燈。綜上所述，可編程控制器要滿足一個(gè)信號(hào)輸入（作系統(tǒng)接通、斷開作用），七個(gè)信號(hào)輸出，十字路口有十二個(gè)交通信號(hào)燈，但南北、東西兩個(gè)為一組用一個(gè)輸出信號(hào)控制，再加上一個(gè)報(bào)警信號(hào)驅(qū)動(dòng)的報(bào)警燈。通過(guò)如下的十字路口交通燈狀態(tài)分析表、主流程圖、十字路口交通燈時(shí)序

28、圖一一展開，將十字路口交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路逐漸脈絡(luò)清晰。十字路口交通燈如下圖2-1所示，將12個(gè)交通燈進(jìn)行編號(hào)如下：圖2.1 十字路口交通燈狀態(tài)圖這12個(gè)交通燈共有四個(gè)狀態(tài)：狀態(tài)1：南北紅燈（1、7）亮，東西綠燈（6、12）亮。狀態(tài)2：南北紅燈（1、7）繼續(xù)亮，東西綠燈（6、12）閃。狀態(tài)3：南北紅燈（1、7）繼續(xù)亮，東西黃燈（5、11）亮。狀態(tài)4：東西紅燈（4、10）亮，南北綠燈（3、9）亮。狀態(tài)5：東西紅燈（4、10）繼續(xù)亮，南北綠燈（3、9）閃。狀態(tài)6：東西紅燈（1、7）繼續(xù)亮，南北黃燈（2、8）亮。2.3硬件設(shè)計(jì)2.3.1 PLC的選型與接線和各種工業(yè)產(chǎn)品都具有系列與型號(hào)一樣，可編程

29、控制器也有系列與型號(hào)。日本OMRON公司公司生產(chǎn)的箱體式PLC含CPM1A、CPM2A、CPM2AE、CPM2AH、CPM2AH-S等系列。其中CPM2A系列機(jī)是箱體式機(jī)的代表。此外，OMRON公司還生產(chǎn)CQM1H、CJ1M、CJ1等機(jī)架式PLC。在以上每種系列中又分為許多品種，具有不同的型號(hào)。例如，CPM2A系列30、40、60個(gè)輸入輸出點(diǎn)的基本單元見表2-2所示。表2.1 CPM2A系列30、40、60個(gè)輸入輸出點(diǎn)的基本單元I/O點(diǎn)數(shù)電源輸入輸出型號(hào)30個(gè)I/O點(diǎn)（18個(gè)輸入和12個(gè)輸出）100240V AC24V DC繼電器CPM2A-30CDR-A24V DC24V DC繼電器CPM2

30、A-30CDR-D24V DC信宿晶體管CPM2A-30CDT-D24V DC信源晶體管CPM2A-30CDT1-D40個(gè)I/O點(diǎn)（24個(gè)輸入和16個(gè)輸出）100240V AC24V DC繼電器CPM2A-40CDR-A24V DC24V DC繼電器CPM2A-40CDR-D24V DC信宿晶體管CPM2A-40CDT-D24V DC信源晶體管CPM2A-40CDT1-D60個(gè)I/O點(diǎn)（36個(gè)輸入和24個(gè)輸出）100240V AC24V DC繼電器CPM2A-60CDR-A24V DC24V DC繼電器CPM2A-60CDR-D24V DC信宿晶體管CPM2A-60CDT-D24V DC信源晶

31、體管CPM2A-60CDT1-D2.3.2 PLC的安裝PLC是專為工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境設(shè)計(jì)的控制裝置，具有較強(qiáng)的抗干擾能力，但是，也必須嚴(yán)格按照技術(shù)指標(biāo)規(guī)定的條件安裝使用。PLC一般要求安裝在環(huán)境溫度為055，相對(duì)濕度小于85%，無(wú)粉塵、油煙，無(wú)腐蝕性與可燃性氣體的場(chǎng)合中。為了達(dá)到這些條件，PLC不要安裝在發(fā)熱器附近，不能安裝在結(jié)露、雨淋的場(chǎng)所，在粉塵多、油煙大、有腐蝕性氣體的場(chǎng)合安裝時(shí)要采取封閉措施，在封閉的電器柜中安裝時(shí)，要注意解決通風(fēng)問(wèn)題。另外，PLC要安裝在遠(yuǎn)離強(qiáng)烈振動(dòng)源與強(qiáng)烈電磁干擾源的場(chǎng)所，否則需采取減振與屏蔽措施。PLC的安裝有兩種方式，一是直接利用機(jī)箱上的安裝孔，用螺釘將機(jī)箱固定在控

32、制柜的背板或面板上。二是利用DIN導(dǎo)軌安裝，這需先將DIN導(dǎo)軌固定好，再將PLC與各種擴(kuò)展單元卡上DIN導(dǎo)軌。安裝時(shí)還要注意在PLC周圍留足散熱與接線的空間。此外，PLC通常采用水平方向安裝垂直于地面的機(jī)箱板上。2.3.3 PLC接線PLC在工作前必須正確地接入控制系統(tǒng)。和PLC連接的主要有PLC的電源線、輸入輸出器件的接線、通信線、接地線等。1. 電源接入接地 PLC基本單元的供電通常有兩種情況，一是直接使用單相工頻交流電，通過(guò)交流輸入端子連接，對(duì)電壓的要求比較寬松，100250V均可使用。二是采用外部直流電源供電，一般使用直流24V電源。采用交流供電的PLC機(jī)自帶直流24V部電源，為輸入器

33、件與擴(kuò)展單元供電。CPM2A系列PLC中用量較多的是AC電源，DC輸入型的。一般而言，不帶有部電源的擴(kuò)展模塊所需的24V電源基本單元或由帶有部電源的擴(kuò)展模塊提供。為了抗干擾與工作安全，在使用交流電源時(shí)，最好使用隔離變壓器為PLC供電。PLC接地端子應(yīng)與接地電阻不大于100歐的接地連接。2. 輸入器件的連接PLC的輸入器件主要有開關(guān)、按鈕與各種傳感器，這些都是觸點(diǎn)類型的器件，在接入PLC時(shí)，每個(gè)觸點(diǎn)的兩個(gè)接頭分別連接一個(gè)輸入點(diǎn)與輸出公共端。PLC的開關(guān)量輸入接地點(diǎn)都是螺釘接入方式，每一位信號(hào)占用一個(gè)螺釘。3. 輸出器件的連接PLC的輸出口上連接的器件主要是繼電器、接觸器、電磁閥的線圈。這些器件均

34、采用PLC機(jī)外的專用電源供電，PLC部不過(guò)是提供一組開關(guān)接入點(diǎn)。接入時(shí)線圈的一端接輸出點(diǎn)螺釘，一端經(jīng)電源接輸出公共端。由于輸出口連接線圈種類多，所需的電源種類與電壓不同，輸出口公共端常有許多組，而且組間是隔離的。PLC輸出口的電流定額一般為2A,大電流的執(zhí)行器件須配裝中間繼電器。4. 通信線的連接PLC一般設(shè)有專用的通信口，用于程序的上載、下載或與其他計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通信。CPM2A系列PLC設(shè)有兩個(gè)可以用于通信的接口。一個(gè)為外設(shè)端口，為RS422口，可以直接連接編程器或接入RS422適配器后街上位機(jī)。另一個(gè)是RS232口，則可直接接計(jì)算機(jī)或人機(jī)界面。與通信口的接線常采用專用的接插件連接。2.3.4

35、 梯形圖語(yǔ)言： 1. I/O分配輸入端子輸出端子機(jī)器件交通燈工作開關(guān)：00000報(bào)警燈：01000南北紅燈：01001東西綠燈：01002東西黃燈：01003東西紅燈：01004南北綠燈：01005南北黃燈：01006TIM003:南北紅燈工作25STIM007:東西紅燈工作30STIM009:東西綠燈工作20STIM010:東西綠燈閃爍3STIM008:東西黃燈工作2STIM004:南北綠燈工作25STIM005:南北綠燈閃爍3STIM006:南北黃燈工作2SSB12. 相關(guān)助記符語(yǔ)言：LD 0.00IL(02)LDNOT TIM007TIM 003 #0250LD TIM003TIM 00

36、7 #0300LDNOT TIM003TIM 009 #0200LD TIM009TIM 010 #0030LD TIM010TIM 008 #0020LD TIM003TIM 004 #0250LD TIM004TIM 005 #0030LD TIM005TIM 006 #0020LDNOT TIM003OUT 10.01LD TIM003OUT 10.04LD 10.01ANDNOT TIM009LD TIM009ANDNOT TIM010AND TIM002ORLDOUT 10.02LD TIM010ANDNOT TIM008OUT 10.03LD 10.04ANDNOT TIM004L

37、D TIM004ANDNOT TIM005AND TIM002ORLDOUT 10.05LD TIM005ANDNOT TIM006OUT 10.06LD 10.05AND 10.02OUT 10.00LDNOT TIM011TIM 002 #0005LD TIM002TIM 011 #0005ILC(03)END(01)第三章 系統(tǒng)檢測(cè)與調(diào)試3.1 檢測(cè)與調(diào)試硬件調(diào)試：硬件調(diào)試是利用開發(fā)系統(tǒng)、基本測(cè)試儀器（萬(wàn)用表、示波器等），檢查用戶系統(tǒng)硬件中存在的故障。硬件調(diào)試可分為靜態(tài)調(diào)試與動(dòng)態(tài)調(diào)試兩步進(jìn)行。 靜態(tài)調(diào)試是在用戶系統(tǒng)未工作時(shí)的一種硬件檢測(cè)。第一步：目測(cè) 檢查外部的各種元件或者是電路是否有斷點(diǎn)。第二步：用萬(wàn)用表測(cè)試 先用萬(wàn)用表復(fù)核目測(cè)中有疑問(wèn)的連接點(diǎn)，再檢測(cè)各種電源線與地線之間是否有短路現(xiàn)象。第三步：加電檢測(cè) 給板加電，檢測(cè)所有的插座或是器件的