学院学院PLC控制交通管理知识设计

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1、0 36 奥鹏学院 毕毕 业业 设设 计 论文 计 论文 题题 目目 PLCPLC 操纵交通灯设计操纵交通灯设计 学生姓名学生姓名 蔡成武蔡成武 专专 业业 机电一体化机电一体化 指导教师指导教师 田老师田老师 1 36 目录 摘要 1 第一章 PLC 的特点及应用 2 一 概述 2 二 PLC 的特点 2 三 PLC 的应用 2 第二章 PLC 的结构及原理 5 一 PLC 的分类 5 二 PLC 的结构 5 三 PLC 的工作原理 6 四 PLC 汇编语言 6 五 PLC 的差不多指令 8 六 PLC 交通灯毕业设计编程器件 12 第三章 梯形图的设计与编程方法 13 一 操纵要求 13

2、2 36 二 操纵时序 13 三 PLC 交通灯毕业设计硬件及外围元器件 14 第四章 程序设计 15 一 PLC 交通灯毕业设计梯形图 15 二 PLC 交通灯毕业设计指令图 17 三 软件设计 20 第五章 PLC 交通灯毕业论文设计总结 21 谢辞 22 参考文献 23 0 36 摘要 PLC 可编程序操纵器是以微处理器为基础 综合了计算机技 术 自动操纵技术和通讯技术进展而来的一种新型工业操纵装 置 它具有结构简单 编程方便 可靠性高等优点 已广泛用于 工业过程和位置的自动操纵中 据统计 可编程操纵器是工业自 动化装置中应用最多的一种设备 专家认为 可编程操纵器将成 为今后工业操纵的要

3、紧手段和重要的基础设备之一 PLC 机器 人 CAD CAM 将成为工业生产的三大支柱 由于 PLC 具有对使 用环境适应性强的特性 同时其内部定时器资源十分丰富 可对 目前普遍使用的 渐进式 信号灯进行精确操纵 特不对多岔路 口的操纵可方便地实现 因此现在越来越多地将 PLC 应用于交 通灯系统中 同时 PLC 本身还具有通讯联网功能 将同一条道 路上的信号灯组成一局域网进行统一调度治理 可缩短车辆通行 等候时刻 实现科学化治理 1 36 第一章 PLC 的特点及应用 一 概述 可编程操纵器 Programmable Controller 是计算机家族中的 一员 是为工业操纵应用而设计制造的

4、 早期的可编程操纵器 称作可编程逻辑操纵器 Programmable Logic Controller 简称 PLC 它要紧用来代替继电器实现逻辑操纵 随着技术的 进展 这种装置的功能差不多大大超过了逻辑操纵的范围 因 此 今天这种装置称作可编程操纵器 简称 PC 然而为了幸免 与个人计算机 Personal Computer 的简称混淆 因此将可编 程操纵器简称 PLC 三 PLC 的特点 PLC 的要紧特点 2 36 1 高可靠性 1 所有的 I O 接口电路均采纳光电隔离 使工业现场的外电 路与 PLC 内部电路之间电气上隔离 2 各输入端均采纳 R C 滤波器 其滤波时刻常数一般为 1

5、0 20ms 3 各模块均采纳屏蔽措施 以防止辐射干扰 4 采纳性能优良的开关电源 5 对采纳的器件进行严格的筛选 6 良好的自诊断功能 一旦电源或其他软 硬件发生异常情 况 CPU 立即采纳有效措施 以防止故障扩大 7 大型 PLC 还能够采纳由双 CPU 构成冗余系统或有三 CPU 构 成表决系统 使可靠性更进一步提高 2 丰富的 I O 接口模块 3 36 PLC 针对不同的工业现场信号 如 交流或直流 开关量或模 拟量 电压或电流 脉冲或电位 强电或弱电等 有相应的 I O 模块与工业现场的器件或设备 如 按钮 行程开关 接 近开关 传感器及变送器 电磁线圈 操纵阀等直接连接 另外为了

6、提高操作性能 它还有多种人 机对话的接口模块 为 了组成工业局部网络 它还有多种通讯联网的接口模块 等等 3 采纳模块化结构 为了适应各种工业操纵需要 除了单元式的小型 PLC 以外 绝 大多数 PLC 均采纳模块化结构 PLC 的各个部件 包括 CPU 电 源 I O 等均采纳模块化设计 由机架及电缆将各模块连接起 来 系统的规模和功能可依照用户的需要自行组合 4 36 4 编程简单易学 PLC 的编程大多采纳类似于继电器操纵线路的梯形图形式 对 使用者来讲 不需要具备计算机的专门知识 因此专门容易被 一般工程技术人员所理解和掌握 5 安装简单 维修方便 PLC 不需要专门的机房 能够在各种

7、工业环境下直接运行 使 用时只需将现场的各种设备与 PLC 相应的 I O 端相连接 即可 投入运行 各种模块上均有运行和故障指示装置 便于用户了 解运行情况和查找故障 由于采纳模块化结构 因此一旦某模块发生故障 用户能够通 过更换模块的方法 使系统迅速恢复运行 四 PLC 的功能 1 逻辑操纵 5 36 2 定时操纵 3 计数操纵 4 步进 顺序 操纵 5 PID 操纵 6 数据操纵 PLC 具有数据处理能力 7 通信和联网 8 其它 PLC 还有许多专门功能模块 适用于各种专门操纵的 要求 如 定位操纵模块 CRT 模块三 PLC 的应用 目前 PLC 在国内外已广泛应用于钢铁 石油 化工

8、 电力 建材 机械制造 汽车 轻纺 交通运输 环保及文化娱乐等 各个行业 使用情况大致可归纳为如下几类 1 开关量的逻辑操纵 这是 PLC 最差不多 最广泛的应用领域 它取代传统的继电器 电路 实现逻辑操纵 顺序操纵 既可用于单台设备的操纵 也可用于多机群控及自动化流水线 如注塑机 印刷机 订书 6 36 机械 组合机床 磨床 包装生产线 电镀流水线等 2 模拟量操纵 在工业生产过程当中 有许多连续变化的量 如温度 压力 流量 液位和速度等差不多上模拟量 为了使可编程操纵器处 理模拟量 必须实现模拟量 Analog 和数字量 Digital 之 间的 A D 转换及 D A 转换 PLC 厂家

9、都生产配套的 A D 和 D A 转换模块 使可编程操纵器用于模拟量操纵 3 运动操纵 PLC 能够用于圆周运动或直线运动的操纵 从操纵机构配置来 讲 早期直接用于开关量 I O 模块连接位置传感器和执行机构 现在一般使用专用的运动操纵模块 如可驱动步进电机或伺服 电机的单轴或多轴位置操纵模块 世界上各要紧 PLC 厂家的产 品几乎都有运动操纵功能 广泛用于各种机械 机床 机器人 电梯等场合 4 过程操纵 过程操纵是指对温度 压力 流量等模拟量的闭环操纵 作为 7 36 工业操纵计算机 PLC 能编制各种各样的操纵算法程序 完成 闭环操纵 PID 调节是一般闭环操纵系统中用得较多的调节方 法

10、大中型 PLC 都有 PID 模块 目前许多小型 PLC 也具有此功 能模块 PID 处理一般是运行专用的 PID 子程序 过程操纵在 冶金 化工 热处理 锅炉操纵等场合有特不广泛的应用 5 数据处理 现代 PLC 具有数学运算 含矩阵运算 函数运算 逻辑运算 数据传送 数据转换 排序 查表 位操作等功能 能够完成 数据的采集 分析及处理 这些数据能够与存储在存储器中的 参考值比较 完成一定的操纵操作 也能够利用通信功能传送 到不的智能装置 或将它们打印制表 数据处理一般用于大型 操纵系统 如无人操纵的柔性制造系统 也可用于过程操纵系 统 如造纸 冶金 食品工业中的一些大型操纵系统 6 通信及

11、联网 PLC 通信含 PLC 间的通信及 PLC 与其它智能设备间的通信 随 着计算机操纵的进展 工厂自动化网络进展得专门快 各 PLC 8 36 厂商都十分重视 PLC 的通信功能 纷纷推出各自的网络系统 新近生产的 PLC 都具有通信接口 通信特不方便 9 36 第二章 PLC 的结构及原理 一 PLC 的分类 一 按 plc 的结构形式分类 1 整体式 2 模块式 二 按 plc 的 I O 点数分类 1 小型 256 点以下 2 中型 256 点以上 2048 点以下 3 大型 2048 点以上 三 按 plc 功能分类 抵挡型 中挡型 高档型 二 PLC 的结构 PLC 实质是一种专

12、用于工业操纵的计算机其硬件结构差不多上 与微型计算机从结构上分 PLC 分为固定式和组合式 模块式 两种 固定式 PLC 包括 CPU 板 I O 板 显示面板 内存块 电源等 这些元素组合成一个不可拆卸的整体 模块式 PLC 包 括 CPU 模块 I O 模块 内存 电源模块 底板或机架 这些 模块能够按照一定规则组合配置 PLC 的差不多结构框图如下 同意 驱 动 输 入 接 口 部 件 中央处理单 元 CPU 板 接 口 部 件 输 出 10 36 现场信号 受 控元件 三 PLC 的工作原理 当可编程逻辑操纵器投入运行后 其工作过程一般分为三个 时期 可编程逻辑操纵器 即输入采样 用户

13、程序执行和输出刷新三个时期 完成上述 三个时期称作一个扫描周期 在整个运行期间 可编程逻辑 操纵器的 CPU 以一定的扫描速度重复执行上述三个时期 电 源 部 件 11 36 一 输入采样时期 在输入采样时期 可编程逻辑操纵器以扫描方式依次地读入 所有输入状态和数据 并将它们存入 I O 映象区中的相应的 单元内 输入采样结束后 转入用户程序执行和输出刷新时 期 在这两个时期中 即使输入状态和数据发生变化 I O 映象区中的相应单元的状态和数据也可不能改变 因此 假 如输入是脉冲信号 则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描 周期 才能保证在任何情况下 该输入均能被读入 二 用户程序执行时期 在用户

14、程序执行时期 可编程逻辑操纵器总是按由上而下的 顺序依次地扫描用户程序 梯形图 在扫描每一条梯形图时 又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的操纵线路 并按 先左后右 先上后下的顺序对由触点构成的操纵线路进行逻 辑运算 然后依照逻辑运算的结果 刷新该逻辑线圈在系统 RAM 存储区中对应位的状态 或者刷新该输出线圈在I O 映 象区中对应位的状态 或者确定是否要执行该梯形图所规定 的专门功能指令 12 36 即 在用户程序执行过程中 只有输入点在 I O 映象区内的 状态和数据可不能发生变化 而其他输出点和软设备在I O 映象区或系统 RAM 存储区内的状态和数据都有可能发生变化 而且排在上面的梯

15、形图 其程序执行结果会对排在下面的凡 是用到这些线圈或数据的梯形图起作用 相反 排在下面的 梯形图 其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫 描周期才能对排在其上面的程序起作用 在程序执行的过程中假如使用立即 I O 指令则能够直接存取 I O 点 即使用 I O 指令的话 输入过程影像寄存器的值可不 能被更新 程序直接从 I O 模块取值 输出过程影像寄存器 会被立即更新 这跟立即输入有些区不 三 输出刷新时期 当扫描用户程序结束后 可编程逻辑操纵器就进入输出刷新 时期 在此期间 CPU 按照 I O 映象区内对应的状态和数据 刷新所有的输出锁存电路 再经输出电路驱动相应的外设 13 3

16、6 这时 才是可编程逻辑操纵器的真正输出 一 plc 的工作方式 1 输入采样时期 在现在期 顺序读入所有输入缎子通断状态 并将读入的信息存入内存 接着进入程序执行时期 在程序执 行时 即使输入信号发生变化 内存中输入信息也不变化 只 有在下一个扫描周期的输入采样时期才能读入信息 2 程序执行时期 plc 对用户程序扫描 3 输出刷新时期 当所有指令执行完毕通过隔离电路 驱动功 率放大器 电路是输出端子向外界输出操纵信号驱动外部负载 四 PLC 汇编语言 采纳面向操纵过程 面向问题 简单直观的 plc 编写横语言 常用的有 梯形图 语句表 功能图等 一 梯形图 由继电器操纵逻辑演变而来 两者具有一定程 度的相似性 但梯形图编程语言功能更强更方便 14 36 要紧特点 1 自上而下 从左到右的顺序排列 两列垂直线为母线 每一 逻辑行 起使左母线 2 梯形图中采纳继电器名称 但不是真实物理继电器称为 软 继电器 3 每个梯级流过的是概念电流 从左向右 其两端母线设有电 源 4 输入继电器 用于接入信号 而无线圈 输入继电器 通过 输入接入的继电器 晶体及晶闸管才能实现 二 语句表 又叫指令