PLC交通燈設計畢業(yè)論文1

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1、目 錄 第一章PLC的特點及應用.....................................................................1 1.1 概述...................................................................................................1 1.2 PLC的特點.......................................................................................1 1.3

2、 PLC的應用.......................................................................................1 第2章 PLC的結構及原理.....................................................................4 2.1 PLC的分類.......................................................................................4 2.2 PLC的結構........

3、...............................................................................4 2.3 PLC的工作原理...............................................................................5 2.4 PLC匯編語言...................................................................................5 2.5 PLC的基本指令...............

4、................................................................7 2.6 PLC交通燈控制論文編程器件......................................................10 第三章 梯形圖的設計與編程方法......................................................11 3．1 控制要求............................................................................

5、..........11 3．2 控制時序......................................................................................11 3.3 PLC交通燈論文硬件及外圍元器件..............................................12 3.4 I/O分配表........................................................................................13 第四章 程序設計........

6、..........................................................................14 4.1 梯形圖.............................................................................................14 4.2 指令表.............................................................................................15 4．3軟件設計.......

7、................................................................................19 摘要 PLC可編程序控制器是以微處理器為基礎,綜合了計算機技術、自動控制技術和通訊技術發(fā)展而來的一種新型工業(yè)控制裝置。它具有結構簡單、編程方便、可靠性高等優(yōu)點,已廣泛用于工業(yè)過程和位置的自動控制中。據統(tǒng)計,可編程控制器是工業(yè)自動化裝置中應用最多的一種設備。專家認為,可編程控制器將成為今后工業(yè)控制的主要手段和重要的基礎設備之一,PLC、機器人、CAD/CAM將成為工業(yè)生產的三大支柱。由于PLC具有對使用環(huán)境適

8、應性強的特性,同時其內部定時器資源十分豐富,可對目前普遍使用的“漸進式”信號燈進行精確控制,特別對多岔路口的控制可方便地實現(xiàn)。因此現(xiàn)在越來越多地將PLC應用于交通燈系統(tǒng)中。同時,PLC本身還具有通訊聯(lián)網功能,將同一條道路上的信號燈組成一局域網進行統(tǒng)一調度管理,可縮短車輛通行等候時間,實現(xiàn)科學化管理. I 第一章 PLC的特點及應用 1.1 概述 　 可編程控制器（Programmable Controller）是計算機家族中的一員，是為工業(yè)控制應用而設計制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller），簡稱PLC，它

9、主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制。隨著技術的發(fā)展，這種裝置的功能已經大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱PC。但是為了避免與個人計算機（Personal Computer）的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱PLC。 1.2 PLC的特點 1 可靠性高，抗干擾能力強； 2 通用性高，使用方便； 3程序設計簡單，易學，易懂； 4采用先進的模塊化結構，系統(tǒng)組合靈活方便； 5系統(tǒng)設計周期短； 6安裝簡便，調試方便，維護工作量??； 7對生產工藝改變適應性強，可進行柔性生產； 1.3 PLC的應用 目前，PLC在國內外已廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材

10、、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。 1開關量的邏輯控制 這是PLC最基本、最廣泛的應用領域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設備的控制，也可用于多機群控及自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產線、電鍍流水線等。 2 模擬量控制 在工業(yè)生產過程當中，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。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實現(xiàn)模擬量（Analog）和數字量（Digital）之間的A/D轉換及D/A轉換。PLC廠家都生產配套的A/D和D/A轉換模塊，

11、使可編程控制器用于模擬量控制。 3 運動控制 PLC可以用于圓周運動或直線運動的控制。從控制機構配置來說，早期直接用于開關量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機構，現(xiàn)在一般使用專用的運動控制模塊。如可驅動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC廠家的產品幾乎都有運動控制功能，廣泛用于各種機械、機床、機器人、電梯等場合。 4 過程控制 過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計算機，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID調節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調節(jié)方法。大中型PLC都有PID模塊，目前許多小型PLC也具有此功能模

12、塊。PID處理一般是運行專用的PID子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應用。 5 數據處理 現(xiàn)代PLC具有數學運算（含矩陣運算、函數運算、邏輯運算）、數據傳送、數據轉換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數據的采集、分析及處理。這些數據可以與存儲在存儲器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或將它們打印制表。數據處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。 6 通信及聯(lián)網 PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設備間的通信。隨著計

13、算機控制的發(fā)展，工廠自動化網絡發(fā)展得很快，各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推出各自的網絡系統(tǒng)。新近生產的PLC都具有通信接口，通信非常方便。 第二章 PLC的結構及原理 2.1 PLC的分類 1 按plc的結構形式分類：1）整體式；2）模塊式。 2 按plc的I/O點數分類：1）小型256點以下；2）中型256點以上，2048點以下；3）大型2048點以上。 3按plc功能分類：抵擋型，中擋型，高檔型。 2.2 PLC的結構 PLC 實質是一種專用于工業(yè)控制的計算機其硬件結構基本上與微型計算機從結構上分，PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式PLC包括CPU

14、板、I/O板、顯示面板、內存塊、電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內存、電源模塊、底板或機架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。 PLC的基本結構框圖如下： 接口部件輸出 輸入接口部件 中央處理單元 CPU板 接受 驅動 現(xiàn)場信號 受控元件 電 源 部 件 2.3 PLC的工作原理 1.plc

15、的工作方式 1）輸入采樣階段，在此階段，順序讀入所有輸入緞子通斷狀態(tài)，并將讀入的信息存入內存，接著進入程序執(zhí)行階段，在程序執(zhí)行時，即使輸入信號發(fā)生變化，內存中輸入信息也不變化，只有在下一個掃描周期的輸入采樣階段才能讀入信息。 2） 程序執(zhí)行階段：plc對用戶程序掃描。 3）輸出刷新階段：當所有指令執(zhí)行完畢通過隔離電路，驅動功率放大器，電路是輸出端子向外界輸出控制信號驅動外部負載。 2.4 PLC匯編語言 采用面向控制過程，面向問題，簡單直觀的plc編寫橫語言，常用的有：梯形圖，語句表，功能圖等。 1. 梯形圖：由繼電器控制邏輯演變而來，兩者具有一定程度

16、的相似性，但梯形圖編程語言功能更強更方便。 主要特點： 1）自上而下，從左到右的順序排列，兩列垂直線為母線。每一邏輯行，起使左母線。 2）梯形圖中采用繼電器名稱，但不是真實物理繼電器稱為“軟繼電器” 3）每個梯級流過的是概念電流，從左向右，其兩端母線設有電源。 4）輸入繼電器，用于接入信號，而無線圈，輸入繼電器，通過輸入接入的繼電器，晶體及晶閘管才能實現(xiàn)。 2.語句表：又叫指令表，類似計算機匯編語言形式，用指令的記助符編程。例：下圖是三菱公司的FX2N系列產品的最簡單的梯形圖例： X000 X001

17、 Y000 X010 END 它有兩組，第一組用以實現(xiàn)啟動、停止控制。第二組僅一個END指令，用以 結束程序。 l 梯形圖與助記符的對應關系： 助記符指令與梯形圖指令有嚴格的對應關系，而梯形圖的連線又可把指令的順序予以體現(xiàn)。一般講，其順序為：先輸入，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。上圖的助記符程序為： 地址 指令 變量 0000 LD X000 0001 OR X010 0002 AND X001 00

18、03 OUT Y000 0004 END 反之根據助記符，也可畫出與其對應的梯形圖 2.5 PLC的基本指令 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： 符號 功 能 梯形圖表示 操作元件 LD（?。? 常開觸點與母線相連 X，Y，M，T，C,S LDI（取反）常閉觸點與母線相連 X，Y，M，T，C,S OUT（輸出） 線圈驅動

19、 Y，M，T，C，S,F LD與LDI指令用于與母線相連的接點，此外還可用于分支電路的起點。 OUT 指令是線圈的驅動指令，可用于輸出繼電器、輔助繼電器、定時器、計數器、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。 X000 Y000 地址 指令 數據 0000 LD X000 0001 OUT Y000 2 觸點串連指令（AN

20、D/ANDI）、并聯(lián)指令（OR/ORI） 符號（名稱） 功 能 梯形圖表示 操作元件 AND（與） 常開觸點串聯(lián)連接 X，Y，M，T，C,S ANDI（與非） 常閉觸點串聯(lián)連接 X，Y，M，T，C,S OR（或） 常開觸點并聯(lián)連接 X，Y，M，T，C，S ORI（ 或非） 常閉觸點并聯(lián)連接 X，Y，M，T，C，S AND、ANDI指令用于一個觸點的串

21、聯(lián)，但串聯(lián)觸點的數量不限，這兩個指令可連續(xù)使用。 OR、ORI是用于一個觸點的并聯(lián)連接指令。 X001 X002 Y001 地址 指令 數據 0002 LD X001 X003 0003 ANDI X002

22、 0004 OR X003 0005 OUT Y001 3 電路塊的并聯(lián)和串聯(lián)指令（ORB、ANB） 符號（名稱） 功 能 梯形圖表示 操作元件 ORB（塊或） 電路塊并聯(lián)連接 無 ANB（塊與） 電路塊串聯(lián)連接 無 含有兩個以上觸點串聯(lián)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，支路的起點以LD或LDNOT指令開始，

23、而支路的終點要用ORB指令。ORB指令是一種獨立指令，其后不帶操作元件號，因此，ORB指令不表示觸點，可以看成電路塊之間的一段連接線。如需要將多個電路塊并聯(lián)連接，應在每個并聯(lián)電路塊之后使用一個ORB指令，用這種方法編程時并聯(lián)電路塊的個數沒有限制；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)連接時使用ANB指令，各并聯(lián)電路塊的起點，使用LD或LDNOT指令；與ORB指令一樣，ANB指令也不帶操作元件，如需要將多個電路塊串聯(lián)連接，應在每個串聯(lián)電路塊之后使用一個ANB指令，用這種方法編程時串聯(lián)

24、電路塊的個數沒有限制，若集中使用ANB指令，最多使用7次。 ANB X000 X002 X003 Y006 X001 X004 X005 ORB X006 X003 地 址 指 令 數 據 0000 L

25、D X000 0001 OR X001 0002 LD X002 0003 AND X003 0004 LDI X004 0005 AND X005 0006 OR X006 0007 ORB 0008 ANB

26、 0009 OR X003 0010 OUT Y006 4 程序結束指令（END） 符號（名稱） 功 能 梯形圖表示 操作元件 結束 END（結束） 程序結束 無 在程序結束處寫上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。在調試程序時，可以將END指令插在各程序段之后，分

27、段檢查各程序段的動作，確認無誤后，再依次刪去插入的END指令。 其他的一些指令，如置位復位、脈沖輸出、清除、移位、主控觸點、空操作、跳轉指令等，同學們可以參考一些課外書，在這里我們不詳細介紹了。 下面同學們可練習由梯形圖寫出與之對應的助記符形式的指令。并由后面的GPP軟件傳輸到PLC中，實時運行。 2.6 PLC交通燈畢業(yè)論文編程器件 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代表定時器，C代表計數器，S代表狀態(tài)繼電器，D代表數據寄存器，MOV代表傳輸等。 第三章 梯形圖的設計與編程方法 3．1 控制要求 信號燈受啟動

28、及停止按鈕的控制，當按下啟動按鈕時，信號燈系統(tǒng)開始工作，并周而復始地循環(huán)工作，當按下停止按鈕時，系統(tǒng)將停止在初始狀態(tài)，所有信號燈都熄滅。 3．2 控制時序 交通燈示意圖如圖1所示，在東西南北兩個方向均安裝信號燈，兩個方向各6個燈，分為紅、黃、綠三種顏色。工作時序如圖2所示，假設東西向較忙，綠燈時間是南北向的2倍(40s)。按下起動按鈕后，南北向綠燈亮維持20s，20s后，南北黃燈閃爍3次，計6S，期間，東西向紅燈也亮，并維持26s；26s后，東西方向綠燈亮40s，后東西向黃燈閃爍3次，計6s，期間，南北向紅燈也亮，并維持46so接下去周而復始，直到停止按鈕被按下為止。 3.3 PLC

29、交通燈畢業(yè)論文硬件及外圍元器件 根據信號燈的控制要求，所有的器件有：三菱FX系列PLC、起動按鈕SB1、停止按鈕SB2、紅黃綠色信號燈各4 只，輸入／輸出端口接線如圖3所示。由圖可見：起動按鈕SB1接于輸入繼電器X0端，停止按鈕SB2接于輸入繼電器xl端，東西方向的綠燈接于輸出繼電器Y5端，東西方向黃燈接于輸出繼電器Y4端，東西方向的紅燈接于輸出繼電器Y3端，南北方向綠燈接于輸出繼電器Y2端，南北方向的黃燈接于輸出繼電器Y1，南北方向紅燈接于輸出繼電器Y0。將輸出端的COM1及COM2用導線相連，輸出端的電源為交流220V。如果信號燈的功率較大，一個輸出繼電器不能帶動兩只信號燈，可以采用一

30、個輸出點驅動一只信號燈，也可以采用輸出繼電器先帶動中間繼電器，再由中間繼電器驅動信號燈。 3．4 I/O 分配表 圖3 I/O分配表 序號 輸入設備 端號 輸出設備 端號 1 啟動按鈕SB1 X0 南北綠燈 Y000 2 南北黃燈 Y001 3 南紅紅燈 Y002 4 報警燈 Y003 5 東西綠燈 Y004 6 東西黃燈 Y005 7 東西紅燈 Y006 第四章 程序設計 4．1 梯形圖 4．2 PLC交通燈畢業(yè)論文指令圖

31、 4．3軟件設計 采用步進梯形指令雙流程編程實現(xiàn)，應用并聯(lián)分支結構，其狀態(tài)轉移圖如圖4所示。由圖可知，我們把東西和南北方向信號燈的動作分成兩個流程同時起動，分別運行各自的時序動作，相互之間的配合由統(tǒng)一的時鐘進行有機配合，不會出現(xiàn)差錯?，F(xiàn)僅以南北方向的動作簡單分析一下工作原理，東西方向工作過程基本相同，在此不再贅述。系統(tǒng)起動時，利用M8002開機脈沖自動進入XO狀態(tài)，系統(tǒng)處于等待狀態(tài)。當啟動按鈕SB1按下時，xO11接通， Y1和Y4同時起動，Y1使南北綠燈亮，Y4使東西紅燈亮(東西方向以下不分析)，x0起動的同時TO開始計時，20s后利用 常開接點的閉合使狀態(tài)進入T4

32、，此時Y3和Y5起動，T4使南北黃燈亮，T1計時6s，6s后進入T2，在T3狀態(tài)下，起動CO和T2，此時南北黃燈滅，CO計數加1，T2時間到時，如果co,J-數不到3次，狀態(tài)轉到T0循環(huán)，如果CO計數到3次，狀態(tài)轉入T4，這樣就做到了南北方向黃燈閃爍3次的要求。南北方向黃燈閃爍3次后，系統(tǒng)進入T4狀態(tài)，在T4狀態(tài)下，為下次閃爍作好準備，同時起動Y3和Y5，Y1使南北紅燈亮，亮46s后進入X0狀態(tài)，至此南北方向的一個循環(huán)執(zhí)行完，此時東西方向也應該完成，在 兩個方向都完成后(必須都完成)，又重新進入X0和X11，如此反復工作。在任何時候按下停止按鈕SB2，Xl接通，并復位相關狀態(tài)和計數器，系統(tǒng)自

33、動停止。 結 論 本人對電力系統(tǒng)的基本知識以及相關課程有了更深一步的了解，在此基礎上進行本次畢業(yè)設計。通過專業(yè)學習和老師的悉心教導，再結合自己的實際工作，使自己的專業(yè)技術水平得到了提高。本次電力系統(tǒng)的專業(yè)知識學習，使我系統(tǒng)地了解了電力系統(tǒng)變電站的各種設備。比如變電站的主接線原理，各種接線方式的優(yōu)缺點，怎樣選擇主接線、選擇什么樣的主接線既節(jié)省投資、又能滿足供電可靠性和負荷的要求。 通過本次對降壓變電站電氣部分的改造設計，使我對變電站以及電力系統(tǒng)的結構、操作運行有了更深一步的了解，同時也是一個把自己所學專業(yè)知識得以施展、驗證的機會，

34、從中找出自己的不足，也使自己的專業(yè)知識得以鞏固。在本次設計過程中，我查閱了大量有關電力系統(tǒng)、變電站的信息資料，了解了許多先進電力設備的性能，對今后的工作有很大的幫助。 本設計還存在不足之處，首先，本次的設計的是一個110kV變35kV和10kV的降壓變電站，主要涉及的變電站內部電氣部分的設計，其中并未涉及到出線線路具體應用到什么用戶，所以負荷統(tǒng)計表相對比較簡潔，也減少了電氣主接線圖的制作難度。另外，由于本專業(yè)對繼電保護知識學習的還不夠全面，加上繼電保護涉及的內容很多，所以沒有對變電站繼電保護作更深的設計分析。 由于本人水平有限，設計中難免有錯誤和疏漏的地方敬請各位老師批評指

35、正。 致 謝 經過長時間的努力，我終于完成了這次畢業(yè)設計，通過這次難得的機會，我學到了很多的東西，受益匪淺。首先我要感謝的是我的指導老師，正是在他孜孜不倦的教誨下和悉心的指導下，我才得以順利地完成此次畢業(yè)設計。在這次畢業(yè)設計中，我存在很多的問題和疑難，正是姜老師不厭其煩的為我講解，幫我找一些相關的資料，才得以克服難關。老師淵博的知識和嚴謹的治學態(tài)度給我留下了深刻的印象。 其次我要感謝的是我的同學們和朋友們，每當我需要幫助的時候，他們都義無反顧地伸出了援手，他們放棄自己上網的時間，把電腦讓給我來做畢業(yè)設計，在我為畫圖軟件頭疼的時候，他們就會找同學借來畫圖軟件，幫我順利的完成畢業(yè)設計的

36、制作。讓我十分的感動。 我還要感謝我的父母，正是他們在背后默默地支持我，鼓勵我，我才順利的從大學里畢業(yè)，在這三年的時間里，他們給了我很多的幫助。在這次畢業(yè)設計中，我的父母也從經濟上，精神上給與了我巨大的支持，使得我專心致志的做畢業(yè)設計。 最后我還要感謝設計完成過程中幫助過我的各位老師，督促著我們時刻緊記自己的職責和任務，我使自己的進度時刻保持著正常狀態(tài)。其次，在老師們的提問中，我知道了自己的弱點和盲點，從而重點進行突破。使得我的畢業(yè)設計也順利的完成。 我要感謝所有支持我，關心我的朋友們，同學們，你們的激勵是我奮斗的源泉，我一定會在以后的生活中，再接再厲，勇創(chuàng)新高。謝謝。 參考

37、文獻 [1] 劉維仲. 《中小型變電站-電氣設備的原理與運行》，科學出版社，1991. [2] 何仰贊，溫增銀. 電力系統(tǒng)分析（上）. 武漢：華中科技大學出版社， [3] 何仰贊，溫增銀. 電力系統(tǒng)分析（下）. 武漢：華中科技大學出版社， [3] 范錫普. 發(fā)電廠電氣部分. 北京：中國電力出版社，1995 [4] 曹繩敏. 電力系統(tǒng)課程設計及畢業(yè)設計參考資料. 北京：水利電力出版社，1995 [5] 陳躍. 電力工程專業(yè)畢業(yè)設計指南. 北京：中國水利水電出版社，2003 [6] 李玉盛, 馬良玉, 牟道槐. 《發(fā)電廠-變電站電氣部分》，重慶大學出版社，1996。 [7] 劉介才, 工廠供電(第四版).北京：機械工業(yè)出版社,2007 21