《电气0801梅宏飞.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电气0801梅宏飞.doc（33页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、济源职业技术学院毕业设计济源职业技术学院 毕 业 设 计题目 交通灯的PLC控制设计 系别 电气工程系 专业 电气自动化技术 班级 电气0801 姓名 梅宏飞 学号 08040123 指导教师 赵小霞 日期 2010年12月 设计任务书设计题目：交通灯的PLC控制设计设计要求：东西红灯亮55S灭35S南北向左转亮6s闪4S灭南北向绿灯灭亮26S闪4S灭南北黄灯灭亮5S灭南北红灯灭45S亮45S东西向左转灭亮6s闪4S灭东西向绿灯灭亮26S闪4S灭东西黄灯灭亮5S表1 交通灯运行规律表在本设计中有开始按钮和停止按钮2个输入端口，共有2个七段数码管和6个指示灯，指示灯的具体亮、熄如上表1，在东西方
2、向设一组数码管显示器，按倒计时的方式显示通行和停止时间。设计进度要求：第一周：搜集设计资料。第二周：观察交通灯的运行规律。第三周：进行硬件设计。第四周：进行软件设计。第五周：整理资料。第六、七周：修改整理设计报告。第八周：毕业答辩。 指导教师（签名）： 摘 要PLC可编程序控制器是以微处理器为基础,综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术发展而来的一种新型工业控制装置。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控制中。据统计,可编程控制器是工业自动化装置中应用最多的一种设备。专家认为,可编程控制器将成为今后工业控制的主要手段和重要的基础设备之一,PLC、机器人、C
3、AD/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”信号灯进行精确控制,特别对多岔路口的控制可方便地实现。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管理,可缩短车辆通行等候时间,实现科学化管理。根据我这次交通灯的设计要求，我采用了2个输入端和24个输出端，选用主机CPU226，由于CPU226有16个输出端口不够设计所需，又使用了1个8输出端口电流流量为50mA的EM222扩展模块，最终实现交通灯的设计要求。关键词：交通灯 P
4、LC 程序 设计 CPU222目 录摘 要31 PLC的特点及应用51.1 概述51.2 PLC的特点51.3 PLC的应用52 PLC的结构及原理72.1 PLC的分类72.2 PLC的结构72.3 PLC的工作原理92.4 PLC汇编语言92.5 主要功能93 交通灯控制电路的设计123.1 控制要求123.2 控制对象123.3 控制规律123.4 输入输出（I/O）地址分配123.5 系统接线图123.6 程序流程图133.7梯形图143.8 调试过程304 设计总结31致 谢32参考文献331 PLC的特点及应用1.1 概述可编程控制器（Programmable Controller
5、）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 Computer）的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC。1.2 PLC的特点1.可靠性高，抗干扰能力强2.配套齐全，功能完善，适用性强3.易学易用，深受工程技术人员欢迎4.体积小，重量轻，能耗低5.系统设计周期短6.安装简便，调试方便，维护工作
6、量小7.采用先进的模块化结构，系统组合灵活方便1.3 PLC的应用目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、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. 开关量的逻辑控制 这是PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。2. 模拟量控制 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、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量（
7、Analog）和数字量（Digital）之间的A/D转换及D/A转换。PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。 3. 运动控制 PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，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控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。 4. 过程控制 过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。PID
8、调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。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。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。 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，可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系
9、统。 6. 通信及联网 PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各PLC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，通信非常方便。2 PLC的结构及原理2.1 PLC的分类1.按plc的结构形式分类：1）整体式；2）模块式。2.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。3.按plc功能分类：抵挡型，中挡型，高档型。2.2 PLC的结构可编程序控制器主机的硬件电路由CPU、存储器、基本I/O接口电路、外设接口、电源等五部
10、分组成1. 中央处理器CPU是可编程序控制器的控制中心，在系统监控下工作，承担将外部输入信号的状态写入输入映像寄存器区域，然后将结果送到输出映像寄存器区域。CPU常用的微处理器有通用型微处理器、单片机和位片式计算机等。小型PLC的CPU多采用单片机或专用CPU；大型PKC的CPU多采用位片式结构，具有高速数据处理能力。2. 存储器可编程序控制器的存储器由只读存储器ROM和随机存储器RAM两大部分构成。只读存储器ROM用以存放系统程序；中间运算数据和用户程序存在随机存储器RAM中，断电时，中间运算数据和用户程序保存在只读存储器EEPROM或由高能电池支持的RAM中。3. 基本I/O接口电路1）
11、输入接口单元PLC内部输入电路的作用是将PLC外部电路（如行程开关、按钮、传感器等）提供的符合PLC输入电路要求的电压信号，通过光耦电路送至PLC内部电路。输入电路通常以光电隔离和阻容滤波的方式提高抗干扰能力，输入响应时间一般在0.1s-15ms之间。多数PLC的输入接口单元都相同，通常有两种类型。一种是直流输入；另一种是交流输入。2） 输出接口单元PLC输出电路用来将CPU运算的结果变换成一定形式的功率输出，驱动被控负载（电磁铁、继电器、接触器线圈等）。PLC输出电路结构形式分为继电式、晶体管式和晶闸管输出型三种。3） 公共端点通常将一组PLC输入/输出电路公共端与PLC内部连在一起，以减少
12、PLC外部接线。比如PLC一般以3、4个输出接点为一组，在PLC内部连成一个输出公共端，公共端点之间是绝缘隔离的。分组后，不同组的负载可以采用不同的驱动电源。4. 接口电路PLC接口电路分为I/O扩展接口电路和外设通信接口电路两大类。1） I/O扩展接口电路I/O扩展电路用于连接I/O扩展单元，可以用来扩充开关量I/O点数和增加模拟量的I/O端子。I/O扩展接口电路采用并行接口和串行接口两种电路形式。2） 外设通信接口电路外设通信接口电路用于连接手持编程器、其他图形编程器和文本显示器等，并能组成PLC的控制网络。PLC通过PC/PPI电缆或使用MPI卡同通过RS-485接口与电缆和计算机连接可
13、以实现编程、监控、联网等功能。5. 电源PLC内部配有一个专用开关式稳压电源，将交流/直流供电电源转化为PLC内部电路需要的工作电源（5V直流）。当输入端子为非干接点（无源接点）结构时，为外部输入元件提供24V直流电源（仅供输入端子使用）。下图2.1为一典型PLC结构简图图2.1 PLC的结构简图2.3 PLC的工作原理 1. 输入采样阶段：在此阶段，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，接着进入程序执行阶段，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阶段才能读入信息。 2. 程序执行阶段：plc对用户程序扫描。 3. 输出刷新阶
14、段：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控制信号驱动外部负载。2.4 PLC汇编语言采用面向控制过程，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。1. 梯形图：由继电器控制逻辑演变而来，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。2. 语句表：又叫指令表，类似计算机汇编语言形式，用指令的记助符编程。2.5 主要功能1. 逻辑控制功能逻辑控制功能实际上就是位处理功能，是PLC的最基本功能之一。PLC设置有“与”（AND）、“或”（OR）、“非”（NOT）等逻辑指令，根据外部现场（开关、按钮或其它传感器）的状态，根据指定的逻辑进行运算处理后，将结果输出到现场的被控对象（电磁阀、电机等）。因此，PLC可代替继电器进行开关控制，完成接点的串联、并联、串并联、并串联等各种连接。另外，在PLC中一个逻辑位的状态可以无限次的使用，逻辑关系的修改和变更也十分方便。2. 定时控制功能定时控制功能是PLC
