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1、邵阳职业技术学院 毕业设计 论文 课题名称 PLC 交通灯控制 学生姓名 罗 庆 财 学 号 200830930002 系 专业 机电工程系机电一体化 指导教师 肖 炜 2010 年 6 月 摘要摘要 计算机技术和网络技术的飞速发展 为工业自动化开辟了广阔的发展空间 通过 硬件和软件结合 可以方便快捷地组建优质高效的监控系统 三菱编程软件具有通 俗易懂 功能齐全的特点 它可以与很多硬件设备通讯构成监控系统 本设计以三菱 PLC 为例 以实际应用内容为载体 介绍通讯参数的设置 监控界面的设计 构件属性 设置 设备通道连接及设备调试等主要内容 本设计分为 4 章 第 1 章 PLC 的基础知识 让
2、我们熟悉 plc 的基本使用方法 和功能 按照实际工程的操作过程 使读者了解如何通过 MCGS 工控组态软件完成一 个工程项目 在此基础上学习第 2 章系统的编译与设计 第 3 章对交通灯的实例操 作 关键字 PLC 交通灯 程序 设计 目录 第一章 PLC 的基础知识 1 1 概述 3 1 2 PLC 的由来 3 1 3 PLC 的定义 4 1 4 PLC 的工作原理 4 1 5 PLC 的结构 4 1 6 PLC 的基本性能指标 5 第二章 PLC 控制系统设计 2 1 PLC 控制系统软件设计 5 2 2 PLC 硬件系统设计方法 5 第三章 可编程控制器程序设计 3 1 要求 8 3
3、2 PLC 输入 输出图 9 3 3 画出状态图 10 3 4 编写指令 11 3 5 梯形图 13 第四章 设计总结 致谢 参 考 文 献 第一章 PLC 的基础知识 1 1 概述 可编程控制器 Programmable Controller 是计算机家族中的一员 是为工 业控制应用而设计制造的 早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器 Programmable Logic Controller 简称 PLC 它主要用来代替继电器实现逻辑 控制 随着技术的发展 这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围 因此 今天这种装置称作可编程控制器 简称 PC 但是为了避免与个人计算机 Personal
4、 Computer 的简称混淆 所以将可编程控制器简称 PLC 1 2 PLC 的由来 在 60 年代 汽车生产流水线的自动控制系统基本上都是由继电器控制装置构 成的 当时汽车的每一次改型都直接导致继电器控制装置的重新设计和安装 随着 生产的发展 汽车型号更新的周期愈来愈短 这样 继电器控制装置就需要经常地 重新设计和安装 十分费时 费工 费料 甚至阻碍了更新周期的缩短 为了改变 这一现状 美国通用汽车公司在 1969 年公开招标 要求用新的控制装置取代继电 器控制装置 并提出了十项招标指标 即 1 编程方便 现场可修改程序 2 维修方便 采用模块化结构 3 可靠性高于继电器控制装置 4 体积
5、小于继电器控制装置 5 数据可直接送入管理计算机 6 成本可与继电器控制装置竞争 7 输入可以是交流 115V 8 输出为交流 115V 2A 以上 能直接驱动电磁阀 接触器等 9 在扩展时 原系统只要很小变更 10 用户程序存储器容量至少能扩展到 4K 1969 年 美国数字设备公司 DEC 研制出第一台 PLC 在美国通用汽车自动 装配线上试用 获得了成功 这种新型的工业控制装置以其简单易懂 操作方便 可行性高 通用灵活 体积小 使用寿命长等一系列优点 很快地在美国其他工业 领域推广应用 到 1971 年 已经成功地应用于食品 饮料 冶金 造纸等工业 这一新型工业控制装置的出现 也受到了世
6、界其他国家的高度重视 1971 日本从 美国引进了这项新技术 很快研制出了日本第一台 PLC 1973 年 西欧国家也研制 出它们的第一台 PLC 我国从 1974 年开始研制 于 1977 年开始工业应用 1 3 PLC 的定义 可编程控制器 简称 PLC Programmable logic Controller 是指以计算机 技术为基础的新型工业控制装置 在 1987 年国际电工委员会 International Electrical Committee 颁布的 PLC 标准草案中对 PLC 做了如下定义 PLC 是 一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置 它采用可以编
7、制 程序的存储器 用来在其内部存储执行逻辑运算 顺序运算 计时 计数和算术运 算等操作的指令 并能通过数字式或模拟式的输入和输出 控制各种类型的机械或 生产过程 PLC 及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体 易于扩展其功能的原则而设计 1 4 PLC 的工作原理 PLC 的工作原理 电力线是一个极其不稳定的高躁声 强衰减的传输通道 要 实现可靠的电力线高速数据通信 必须解决低压配电网上各种因素如 噪声 阻抗 波动 配电网结构 电磁兼容性以及线路阻抗和容性负载引起的信号衰减等主要因 素对数据传输的影响 1 5 PLC 的结构 PLC 实质是一种专用于工业控制的计算机其硬件结构
8、基本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 这些模块可以按照 一定规则组合配置 1 6 PLC 的基本性能指标 可编程控制器的基本性能可用如下八条予以概括 一 工作速度 二 控制规模 三 组成模块 四 内存容量 五 指令系统 六 支持软件 七 可靠控制 八 经济指标 第二章 PLC 控制系统设计 2 1 PLC 控制系统软件设计 2 1 1 系统设计的基本步骤 1 系统设计与设备选型
9、 a 分析你所控制的设备或系统 PLC 最主要的目的是控制外部系统 这个系 统可能是单个机器 机群或一个生产过程 b 判断一下你所要控制的设备或系统的输入输出点数是否符合可编程控制器 的点数要求 c 判断一下你所要控制的设备或系统的复杂程度 分析内存容量是否够 2 I O 赋值 分配输入输出 a 将你所要控制的设备或系统的输入信号进行赋值 与 PLC 的输入编号相对 应 b 将你所要控制的设备或系统的输出信号进行赋值 与 PLC 的输出编号相对 应 2 1 2 执行程序的过程及特点 PLC 执行程序的过程分为三个阶段 即输入采样阶段 程序执行阶段 输出刷 新阶段 1 输入采样阶段 在输入采样阶
10、段 PLC 以扫描工作方式按顺序对所有输入端的输入状态进行采 样 并存入输入映象寄存器中 此时输入映象寄存器被刷新 接着进入程序处理阶 段 在程序执行阶段或其它阶段 即使输入状态发生变化 输入映象寄存器的内容 也不会改变 输入状态的变化只有在下一个扫描周期的输入处理阶段才能被采样到 2 程序执行阶段 在程序执行阶段 PLC 对程序按顺序进行扫描执行 若程序用梯形图来表示 则总是按先上后下 先左后右的顺序进行 当遇到程序跳转指令时 则根据跳转条 件是否满足来决定程序是否跳转 当指令中涉及到输入 输出状态时 PLC 从输入 映像寄存器和元件映象寄存器中读出 根据用户程序进行运算 运算的结果再存入
11、元件映象寄存器中 对于元件映象寄存器来说 其内容会随程序执行的过程而变化 3 输出刷新阶段 程序执行完毕后 进入输出处理阶段 在这一阶段里 PLC 将输出映象寄存器 中与输出有关的状态 输出继电器状态 转存到输出锁存器中 并通过一定方式输 出 驱动外部负载 2 2 PLC 硬件系统设计方法 2 2 1 应用系统总体方案设计 1 PLC 控制系统类型 1 由 PLC 构成的单机控制系统 2 由 PLC 构成的集中控制系统 3 由 PLC 构成的分布式控制系统 4 用 PLC 构成远程 I 0 控制系统 2 系统的运行方式 1 手动运行方式 2 半自动运行方式 3 自动运行方式 2 2 2 系统硬
12、件设计根据 1 工艺要求 2 设备状况 3 控制功能 4 I 0 点数和种类 5 系统的先进性 2 2 3 可编程序控制器的机型选择 1 CPU 的功能 2 I 0 点数 3 响应速度 4 指令系统 5 机型选择的其他考虑 2 2 4 输入 输出模板的选择 1 数字量输入模块的选择 2 数字量输出模块的选择 3 模拟量模块的选择 4 智能 I 0 模块的应用选择 2 2 5 系统硬件设计文件 1 系统硬件配置图 2 模块统计表 3 I 0 硬件接口图及 I 0 地址表 2 26 系统供电设计 1 供电系统的保护措施 2 电源模块的选择 3 I 0 模块供电电源设计 4 系统接地设计 5 可编程
13、序控制器供电系统设计 6 电缆设计和敷设 第三章 可编程控制器程序设计 3 1 要求 本项目是通过采用可编程序控制器实现交通灯功能 要求完成以下操作 行向 红色 30 秒 绿色 20 秒 绿闪 5 秒 黄色 5 秒 要求 绿色 20 秒 绿闪 5 秒 黄色 5 秒 红色 30 秒 1 行向红灯亮 30 秒 绿灯亮 20 秒 绿灯闪 5 秒 周期 1 秒 黄灯亮 5 秒 2 列向红灯亮 30 秒 绿灯亮 20 秒 绿灯闪 5 秒 周期 1 秒 黄灯亮 5 秒 3 模拟屏显示 行向 Y0 红灯 Y1 绿灯 Y2 黄灯 列向 Y3 红灯 Y4 绿灯 Y5 黄灯 4 手动控制时 行 列均黄灯闪烁 周期
14、 1 秒 I O 输入 输出分配 Y0 行向红灯 X0 起动 Y1 行向绿灯 Y2 行向黄灯 X1 停止 Y3 列向红灯 Y4 列向绿灯 X2 手动 自动 Y2 列向黄灯 3 2 PLC 输入 输出图 画出 12V X0 Y0 Y1 Y2 X1 Y3 Y4 Y5 X2 COM1 2 COM 3 3 画出状态图ZRST C0 C1 M8000X1ZRST Y0 Y5 M0ZRST S20 S34 X0 X2T21PLS M0 X1T20 K5 T21 K5 Y0Y4T20Y2 T0 K300T10 K200 Y5 T0T10 Y1T11 K5 T1 K200 T12 T1C1T11C1 T2 K
15、5Y4 T3T12T12 K5 COT2C0 K5C1RST C1 Y1Y5 T3T3 K5T13T13 K50 C0RST C0 Y2Y3 T4T4 K50 T14T14 K300 S0 S0 S0 S20 S21 S22 S23 S24 S30 S31 S32 S33 S34 3 4 编写指令 LD M8000 SET S0 STL S0 LD X1 OR M0 ZRST CO C1 ZRST Y0 Y5 ZRST S20 S34 LD X2 PLS M0 ANI T21 OUT T20 K5 AND T20 OUT T21 K5 OUT Y2 OUT Y5 LD X0 ANI X1 SE
16、T S20 SET S30 STL S20 OUT Y0 OUT T0 K300 LD T0 SET S21 STL S21 OUT Y1 OUT T1 K200 LD T1 SET S22 STL S22 OUT T2 K5 LD T2 SET S23 STL S23 OUT C0 K5 OUT Y1 OUT T3 K5 LD T3 ANI C0 RST C0 OUT S22 LD T3 AND C0 SET S24 STL S24 OUT Y2 OUT T4 K50 LD T4 OUT S20 STL S30 OUT Y4 OUT T10 K200 LD T10 SET S31 STL S31 OUT T11 K5 LD T11 SET S32 STL S32 OUT C1 K5 OUT Y4 OUT T12 K5 LD T12 SET S33 STL S33 RST C1 OUT Y5 OUT T13 K50 LD T13 SET S34 STL S34 OUT Y3 OUT T14 K300 LD T14 OUT S30 RET END 3 5 梯形图 第四章第四章 设计总结
