基于plc交通燈控制畢業(yè)論文

1、<p>　　畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)</p><p>　題目基于PLC交通燈控制 </p><p>　系別電氣工程系系 </p><p>　專(zhuān)業(yè)應(yīng)用電子技術(shù) </p><p><b>　　設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)</b></p><p&g

2、t;<b>　　設(shè)計(jì)題目：</b></p><p>　　基于PLC的交通燈控制</p><p><b>　　設(shè)計(jì)要求：</b></p><p>　　設(shè)計(jì)一個(gè)用PLC控制的十字路口交通燈的控制系統(tǒng)，其控制要求如下：</p><p>　　按一下啟動(dòng)按鈕，信號(hào)燈系統(tǒng)按圖所示要求開(kāi)始工作，按一下停止按鈕，所

3、有信號(hào)燈熄滅，如圖1.0所示。</p><p>　　圖1.0 交通燈自動(dòng)運(yùn)行的動(dòng)作要求</p><p><b>　　設(shè)計(jì)進(jìn)度要求：</b></p><p>　　第一周：選定畢業(yè)設(shè)計(jì)題目； </p><p>　　第二周：收集和查找相關(guān)資料；</p><p>　　第三周：硬件的分析和設(shè)計(jì)；</p

4、><p>　　第四周：軟件的分析和編譯程序；</p><p>　　第五周：上機(jī)調(diào)試并驗(yàn)證結(jié)果；</p><p>　　第六周：撰寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文；</p><p>　　第七周：定稿畢業(yè)設(shè)計(jì)論文；</p><p>　　第八周：準(zhǔn)備畢業(yè)答辯。</p><p>　　指導(dǎo)教師（簽名）：

5、 </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　交通信號(hào)燈的出現(xiàn)，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。為了實(shí)現(xiàn)交通道路的管理，力求交通管理先進(jìn)性、科學(xué)化。</p><p>　　用可編程控制器實(shí)現(xiàn)交通管制的控制系統(tǒng)，以及該系統(tǒng)軟、硬件設(shè)計(jì)方法，實(shí)驗(yàn)證明該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，能夠

6、有效地疏導(dǎo)交通，提高交通路口的通行能力。分析了現(xiàn)代城市交通控制與管理問(wèn)題的現(xiàn)狀，結(jié)合交通的實(shí)際情況闡述了交通燈控制系統(tǒng)的工作原理，給出了一種簡(jiǎn)單實(shí)用的城市交通燈控制系統(tǒng)應(yīng)用于交通管理中，隨著科技的發(fā)展，可編程控制器的功能日益完善，加上小型化、價(jià)格低、可靠性高，在現(xiàn)代工業(yè)中的作用更加突出特別是由PLC實(shí)現(xiàn)的控制系統(tǒng)，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)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，抗干擾能力強(qiáng)，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，可方便地設(shè)置定時(shí)

7、時(shí)間，編程容易，功能擴(kuò)展方便，修改靈活等，并且有完善的自診斷和顯示功能，維修工作極為簡(jiǎn)單因此現(xiàn)在越來(lái)越多地將PLC應(yīng)用于交通燈系統(tǒng)中。同時(shí)，PLC本身還具有通訊聯(lián)網(wǎng)功能，將同一條道路上的信號(hào)燈組成一局域網(wǎng)進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度管理，可縮短車(chē)輛通行等候時(shí)間，實(shí)現(xiàn)科學(xué)化管理。</p><p>　　關(guān)鍵詞：交通燈，PLC，程序，設(shè)計(jì)</p><p><b>　　目 錄</b><

8、;/p><p><b>　　摘 要II</b></p><p>　　1 PLC的特點(diǎn)及應(yīng)用1</p><p><b>　　1.1概述1</b></p><p>　　1.2 PLC的基本結(jié)構(gòu)2</p><p>　　1.3 PLC的特點(diǎn)3</p><p

9、>　　1.4 PLC的工作原理4</p><p>　　1.5 PLC的主要性能指標(biāo)4</p><p><b>　　2 硬件設(shè)計(jì)6</b></p><p>　　2.1 CPU226介紹6</p><p>　　2.2 主機(jī)CPU及擴(kuò)展模塊的選擇10</p><p>　　2.3 控制系統(tǒng)

10、I/O分配表11</p><p>　　2.4 系統(tǒng)接線(xiàn)圖11</p><p><b>　　3 軟件設(shè)計(jì)13</b></p><p>　　3.1功能指令介紹13</p><p>　　3.2 PLC交通燈的控制梯形圖設(shè)計(jì)15</p><p><b>　　4 系統(tǒng)調(diào)試30</

11、b></p><p>　　4.1硬件調(diào)試30</p><p>　　4.2 軟件調(diào)試30</p><p><b>　　結(jié)　論32</b></p><p><b>　　致 謝33</b></p><p>　　1 PLC的特點(diǎn)及應(yīng)用</p><p

12、><b>　　1.1概述 </b></p><p>　　可編程控制器（Programmable Controller）是計(jì)算機(jī)家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的。早期的可編程控制器稱(chēng)作可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller），簡(jiǎn)稱(chēng)PLC，它主要用來(lái)代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過(guò)了邏輯控制的范圍，因此，今天

13、這種裝置稱(chēng)作可編程控制器，簡(jiǎn)稱(chēng)PC。但是為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī)（Personal Computer）的簡(jiǎn)稱(chēng)混淆，所以將可編程控制器簡(jiǎn)稱(chēng)PLC。</p><p><b>　　PLC的應(yīng)用</b></p><p>　　目前，PLC在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車(chē)、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂(lè)等各個(gè)行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類(lèi)。 <

14、;/p><p>　　1.開(kāi)關(guān)量的邏輯控制 </p><p>　　這是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線(xiàn)。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書(shū)機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線(xiàn)、電鍍流水線(xiàn)等。</p><p><b>　　2.模擬量控制 </b></p>

15、<p>　　在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)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(shí)現(xiàn)模擬量（Analog）和數(shù)字量（Digital）之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換。PLC廠家都生產(chǎn)配套的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。 </p><p><b>　　3.運(yùn)動(dòng)控制</b></p><p>

16、　　PLC可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的控制。從控制機(jī)構(gòu)配置來(lái)說(shuō)，早期直接用于開(kāi)關(guān)量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專(zhuān)用的運(yùn)動(dòng)控制模塊。如可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC廠家的產(chǎn)品幾乎都有運(yùn)動(dòng)控制功能，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場(chǎng)合。 </p><p><b>　　4.數(shù)據(jù)處理 </b></p><p>　

17、　現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)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?qū)⑺鼈兇蛴≈票?。?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無(wú)人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過(guò)程控制系統(tǒng)，</p><p><b>　　5.通信及聯(lián)網(wǎng) </b><

18、;/p><p>　　PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展，工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的PLC都具有通信接口，通信非常方便。</p><p>　　1.2 PLC的基本結(jié)構(gòu)</p><p>　　PLC可編程序控制器主機(jī)的硬件電路由CPU、存儲(chǔ)器、基本I/O接口電

19、路、外設(shè)接口、電源等五部分組成。</p><p>　　實(shí)質(zhì)是一種專(zhuān)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PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)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、內(nèi)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。</p><p><b

20、>　　1.中央處理器</b></p><p>　　CPU是可編程序控制器的控制中心，在系統(tǒng)監(jiān)控下工作，承擔(dān)將外部輸入信號(hào)的狀態(tài)寫(xiě)入輸入映像寄存器區(qū)域，然后將結(jié)果送到輸出映像寄存器區(qū)域。CPU常用的微處理器有通用型微處理器、單片機(jī)和位片式計(jì)算機(jī)等。小型PLC的CPU多采用單片機(jī)或?qū)Ｓ肅PU；大型PKC的CPU多采用位片式結(jié)構(gòu)，具有高速數(shù)據(jù)處理能力。</p><p><

21、b>　　2.存儲(chǔ)器</b></p><p>　　可編程序控制器的存儲(chǔ)器由只讀存儲(chǔ)器ROM和隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM兩大部分構(gòu)成。只讀存儲(chǔ)器ROM用以存放系統(tǒng)程序；中間運(yùn)算數(shù)據(jù)和用戶(hù)程序存在隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM中，斷電時(shí)，中間運(yùn)算數(shù)據(jù)和用戶(hù)程序保存在只讀存儲(chǔ)器EEPROM或由高能電池支持的RAM中。</p><p>　　3.基本I/O接口電路</p><p>

22、<b>　　1) 輸入接口單元</b></p><p>　　PLC內(nèi)部輸入電路的作用是將PLC外部電路（如行程開(kāi)關(guān)、按鈕、傳感器等）提供的符合PLC輸入電路要求的電壓信號(hào)，通過(guò)光耦電路送至PLC內(nèi)部電路。輸入電路通常以光電隔離和阻容濾波的方式提高抗干擾能力，輸入響應(yīng)時(shí)間一般在0.1s~15ms之間。多數(shù)PLC的輸入接口單元都相同，通常有兩種類(lèi)型。一種是直流輸入；另一種是交流輸入。</p

23、><p><b>　　2) 輸出接口單元</b></p><p>　　PLC輸出電路用來(lái)將CPU運(yùn)算的結(jié)果變換成一定形式的功率輸出，驅(qū)動(dòng)被控負(fù)載（電磁鐵、繼電器、接觸器線(xiàn)圈等）。PLC輸出電路結(jié)構(gòu)形式分為繼電式、晶體管式和晶閘管輸出型三種。</p><p><b>　　3) 公共端點(diǎn)</b></p><p&

24、gt;　　通常將一組PLC輸入/輸出電路公共端與PLC內(nèi)部連在一起，以減少PLC外部接線(xiàn)。比如PLC一般以3、4個(gè)輸出接點(diǎn)為一組，在PLC內(nèi)部連成一個(gè)輸出公共端，公共端點(diǎn)之間是絕緣隔離的。分組后，不同組的負(fù)載可以采用不同的驅(qū)動(dòng)電源。</p><p><b>　　4.接口電路</b></p><p>　　PLC接口電路分為I/O擴(kuò)展接口電路和外設(shè)通信接口電路兩大類(lèi)。&l

25、t;/p><p>　　1)I/O擴(kuò)展接口電路</p><p>　　I/O擴(kuò)展電路用于連接I/O擴(kuò)展單元，可以用來(lái)擴(kuò)充開(kāi)關(guān)量I/O點(diǎn)數(shù)和增加模擬量的I/O端子。I/O擴(kuò)展接口電路采用并行接口和串行接口兩種電路形式。</p><p>　　2)外設(shè)通信接口電路</p><p>　　外設(shè)通信接口電路用于連接手持編程器、其他圖形編程器和文本顯示器等，并能組

26、成PLC的控制網(wǎng)絡(luò)。PLC通過(guò)PC/PPI電纜或使用MPI卡同通過(guò)RS-485接口與電纜和計(jì)算機(jī)連接可以實(shí)現(xiàn)編程、監(jiān)控、聯(lián)網(wǎng)等功能。</p><p><b>　　5.電源</b></p><p>　　PLC內(nèi)部配有一個(gè)專(zhuān)用開(kāi)關(guān)式穩(wěn)壓電源，將交流/直流供電電源轉(zhuǎn)化為PLC內(nèi)部電路需要的工作電源（5V直流）。當(dāng)輸入端子為非干接點(diǎn)（無(wú)源接點(diǎn)）結(jié)構(gòu)時(shí)，為外部輸入元件提供24V

27、直流電源（僅供輸入端子使用）。</p><p>　　1.3 PLC的特點(diǎn)</p><p>　　1.可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)；</p><p>　　2.通用性高，使用方便；</p><p>　　3.程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，易學(xué)，易懂；</p><p>　　4.采用先進(jìn)的模塊化結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)組合靈活方便；</p><p

28、>　　5.系統(tǒng)設(shè)計(jì)周期短；</p><p>　　6.安裝簡(jiǎn)便，調(diào)試方便，維護(hù)工作量?。?lt;/p><p>　　1.4 PLC的工作原理</p><p><b>　　掃描工作方式</b></p><p>　　PLC的工作原理和計(jì)算機(jī)的工作原理基本上一致。但是工作方式有所不同，計(jì)算機(jī)采用的是等待命令的工作方式，而PLC采

29、用循環(huán)掃描的工作方式。</p><p>　　PLC有運(yùn)行（RUN)與停止（STOP)兩種工作方式。處于停止工作模式時(shí)，PLC只進(jìn)行內(nèi)部處理和通信服務(wù)等內(nèi)容。當(dāng)處于運(yùn)行工作模式時(shí)，PLC要進(jìn)行內(nèi)部處理、通信服務(wù)、輸入處理、執(zhí)行程序和輸出處理的操作，然后按上述過(guò)程循環(huán)掃描工作。PLC的這種周而復(fù)始的循環(huán)工作方式稱(chēng)為掃描工作方式。</p><p>　　循環(huán)掃描的工作方式是PLC的一大特點(diǎn)，也可以

30、說(shuō)PLC是“串行”工作的，這種傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)“并行”工作有本質(zhì)的區(qū)別，PLC的串行工作方式避免了繼電器控制系統(tǒng)中觸點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)和時(shí)序失配的問(wèn)題。</p><p>　　1.5 PLC的主要性能指標(biāo)</p><p>　　可編程控制器的種類(lèi)很多，用戶(hù)服務(wù)可以根據(jù)控制系統(tǒng)的具體要求選擇不同技術(shù)性能指標(biāo)的PLC?？删幊炭刂破鞯募夹g(shù)性能指標(biāo)主要有以下幾個(gè)方面：</p><p>

31、<b>　　1.I/O點(diǎn)數(shù)</b></p><p>　　可編程控制器的I/O點(diǎn)數(shù)指外部輸入、輸出端子數(shù)量的總和，又稱(chēng)主機(jī)的開(kāi)關(guān)量I/O點(diǎn)數(shù)。它是描述PLC大小的一個(gè)重要參數(shù)。</p><p><b>　　2.存儲(chǔ)容量</b></p><p>　　PLC的存儲(chǔ)器由系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器、用戶(hù)程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器三部分組成。PLC存

32、儲(chǔ)容量通常指用戶(hù)程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器容量之和，表征系統(tǒng)提供給用戶(hù)的可用資源，是系統(tǒng)性能的一項(xiàng)重要技術(shù)指標(biāo)。</p><p><b>　　3.掃描速度</b></p><p>　　可編程控制器采用循環(huán)掃描工作方式。掃描速度與周期成反比。影響掃描速度的主要因素有用戶(hù)程序的長(zhǎng)度和PLC產(chǎn)品的類(lèi)型。PLC中CPU的類(lèi)型、機(jī)器字長(zhǎng)等直接影響PLC運(yùn)算精度和運(yùn)行速度。</

33、p><p><b>　　4.指令系統(tǒng)</b></p><p>　　指令系統(tǒng)是指PLC所有指令的總和。可編程控制器的編程指令越多，軟件功能就越強(qiáng)，但掌握應(yīng)用也相對(duì)較復(fù)雜。用戶(hù)應(yīng)根據(jù)實(shí)際控制要求選擇合適指令功能的可編程控制器。</p><p><b>　　5.可擴(kuò)展性</b></p><p>　　小型PLC

34、的基本單元（主機(jī)）多為開(kāi)關(guān)量I\O接口，各廠家在PLC基本單元的基礎(chǔ)上大力發(fā)展模擬量處理、高速處理、溫度控制、通信等智能擴(kuò)展模塊。智能擴(kuò)展模塊的多少及性能也已成為衡量PLC產(chǎn)品水平的標(biāo)志。</p><p><b>　　6.通信功能</b></p><p>　　通信有PLC之間的通信和PLC與計(jì)算機(jī)或其他設(shè)備之間的通信。通信主要涉及通信模塊、通信協(xié)議和通信指令等內(nèi)容。

35、PLC的組網(wǎng)和通信能力也成為PLC產(chǎn)品水平的重要衡量指標(biāo)之一。</p><p><b>　　2 硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　2.1 CPU226介紹</p><p>　　S7--200系列PLC有CPU21X和CPU22X兩代產(chǎn)品，CPU21X系列PLC現(xiàn)在已經(jīng)很少用，CPU22X系列PLC用得較多，CPU22X型PLC有CPU222

36、、CPU224、CPU226四種基本型號(hào)。</p><p>　　CPU226具有24輸入、16輸出，共計(jì)40個(gè)數(shù)字量I\O點(diǎn)，13KB程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間?？梢赃B接7個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展248路數(shù)字量I\O或35路模擬量I\O點(diǎn)，也有高速計(jì)數(shù)和高速輸出端，同時(shí)增加了通信口的數(shù)量，使其通信能力大大增強(qiáng)。</p><p>　　1.CPU226系統(tǒng)的外形結(jié)構(gòu)中各部分的名稱(chēng)及作用</p>

37、<p>　　1) 輸入端子。輸入24點(diǎn)共26個(gè)接線(xiàn)端子，名稱(chēng)為I0.0--I0.7、I1.0--I1.7、I2.0--I2.7和公共端子1M、2M。用于連接主令信號(hào)及檢測(cè)信號(hào)，如啟停按鈕、行程開(kāi)關(guān)、傳感器等，與PLC內(nèi)部的輸入位存儲(chǔ)器相對(duì)應(yīng)。</p><p>　　2) 傳感器電源端子。接線(xiàn)端子兩個(gè)，名稱(chēng)為24V、0V，是PLC提供給傳感器的電源。</p><p>　　3) 輸

38、入狀態(tài)指示燈。當(dāng)輸入信號(hào)由0變1后對(duì)應(yīng)指示燈亮。</p><p>　　4) 狀態(tài)指示燈。PLC狀態(tài)指示燈用于顯示電源、運(yùn)行、停止等。</p><p>　　5) 通信口。用于通過(guò)通信電纜與上位計(jì)算機(jī)、其它PLC、變頻器或自控儀表連接。</p><p>　　6) 輸出狀態(tài)指示燈。用于顯示輸出信號(hào)的工作狀態(tài)。</p><p>　　7) PLC工作電

39、源輸入端。電源輸入端接線(xiàn)端子3個(gè)，名稱(chēng)為L(zhǎng)+、M、COM。輸入為110--240V的交流電。</p><p>　　8) 輸出端子。輸出16點(diǎn)共19個(gè)接線(xiàn)端子，名稱(chēng)為Q0.0--Q0.7、Q1.0--Q1.7和公共端1L、2L、3L。用于連接被控對(duì)象，如接觸器、電磁閥、信號(hào)燈等。與PLC內(nèi)部的輸出位存儲(chǔ)器相對(duì)應(yīng)。</p><p>　　9) 擴(kuò)展模塊。當(dāng)PLC本身的點(diǎn)數(shù)不夠用時(shí)，可通過(guò)擴(kuò)展接口

40、連接擴(kuò)展模塊來(lái)完成不同的任務(wù)，如數(shù)字量和模擬量控制模塊。</p><p>　　10) 存儲(chǔ)器卡。該卡位可以選擇安裝擴(kuò)展卡。如EEPROM存儲(chǔ)卡、電池和時(shí)鐘卡。</p><p>　　2.CPU226的主要技術(shù)指標(biāo)</p><p>　　PLC的交通控制系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)如表2.1。</p><p>　　表2.1 主要技術(shù)指標(biāo)</p>

41、<p>　　3.數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)及元器件功能</p><p>　　1) 輸入繼電器（I）</p><p>　　每個(gè)輸入繼電器都有一個(gè)PLC的輸入端子對(duì)應(yīng)，它用于接收外部的開(kāi)關(guān)信號(hào)。當(dāng)外部的開(kāi)關(guān)信號(hào)閉合，則輸入繼電器的線(xiàn)圈得電，在程序中其常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)。這些觸點(diǎn)可以在編程時(shí)任意使用，使用次數(shù)不受限制。</p><p>　　在每個(gè)掃描周期的開(kāi)始，PLC對(duì)個(gè)輸入點(diǎn)進(jìn)行

42、采樣，并把采樣值送到輸入映像寄存器。PLC在接下來(lái)的掃描周期各階段不在改變輸入映像寄存器中的值，直到下一個(gè)掃描周期的輸入采樣階段。</p><p>　　2) 輸出繼電器（Q）</p><p>　　每個(gè)輸出繼電器都有一個(gè)PLC的輸出端子對(duì)應(yīng)。當(dāng)通過(guò)程序使得輸出繼電器線(xiàn)圈得電時(shí)，PLC主機(jī)上的輸出端開(kāi)關(guān)閉合，他可以作為控制外部負(fù)載的開(kāi)關(guān)信號(hào)。同時(shí)在程序中其常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)。這些觸點(diǎn)可

43、以在編程時(shí)任意使用，使用次數(shù)不受限制。</p><p>　　在每個(gè)掃描周期的輸入采樣、程序執(zhí)行等階段，并不把輸出結(jié)果信號(hào)直接送到輸出繼電器，而只是送到輸出映像寄存器，只有在每個(gè)掃描周期的末尾才將輸出映像寄存器中的結(jié)果信號(hào)幾乎同時(shí)送到輸出鎖存器，對(duì)輸出點(diǎn)進(jìn)行刷新。</p><p>　　3) 通用輔助繼電器（M)</p><p>　　通用輔助繼電器如同繼電器控制系統(tǒng)中的

44、中間繼電器，在PLC中沒(méi)有輸入、輸出端與之對(duì)應(yīng)，因此通用輔助繼電器的線(xiàn)圈不直接受輸入信號(hào)的控制，其觸點(diǎn)不能驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載，外部負(fù)載必須由輸出繼電器的外部硬接點(diǎn)來(lái)驅(qū)動(dòng)。輔助繼電器的常開(kāi)常閉接點(diǎn)在PLC的梯形圖中可以無(wú)限次自由使用。</p><p>　　4) 特殊標(biāo)志繼電器（SM)</p><p>　　有些輔助繼電器具有特殊功能或用來(lái)存儲(chǔ)系統(tǒng)的狀態(tài)變量、有關(guān)的控制參數(shù)和信息。用戶(hù)可以通過(guò)特殊標(biāo)志

45、位來(lái)溝通PLC與被控程序?qū)崿F(xiàn)一定的控制動(dòng)作，用戶(hù)也可以通過(guò)直接設(shè)置某些特殊標(biāo)志位來(lái)使設(shè)備實(shí)現(xiàn)某種功能。例如：</p><p>　　SM0.0 當(dāng)PLC處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，該位置1</p><p>　　SM0.5 提供0.5S高電平0.5S低電平，呈現(xiàn)方波，及占空比為50%。</p><p>　　5) 順序控制繼電器（S)</p><p>　　

46、順序控制繼電器就是根據(jù)順序控制的特點(diǎn)和要求設(shè)計(jì)的。順序控制繼電器區(qū)是S7--200CPU為順序控制繼電器的數(shù)據(jù)而建立的一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)，用S表示。在順序控制過(guò)程中，用于組織步進(jìn)過(guò)程的控制。可以按位、字節(jié)、字、雙字四種方式來(lái)存取。</p><p><b>　　6) 定時(shí)器（T)</b></p><p>　　定時(shí)器是PLC中重要的編程元件，是累計(jì)時(shí)間增量的內(nèi)部器件。定時(shí)器的工作

47、過(guò)程與繼電器控制系統(tǒng)的時(shí)間繼電器基本相同。使用時(shí)要提前輸入時(shí)間預(yù)設(shè)值。當(dāng)定時(shí)器的當(dāng)前值達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，他的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，利用定時(shí)器的觸點(diǎn)就可以得到控制所需要的延時(shí)時(shí)間。</p><p><b>　　7) 計(jì)數(shù)器（C）</b></p><p>　　計(jì)數(shù)器用來(lái)累計(jì)輸入脈沖的次數(shù)。它是應(yīng)用非常廣泛的編程元件，經(jīng)常用來(lái)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行計(jì)數(shù)或進(jìn)行特定功能的編程。使用時(shí)要提

48、前輸入他的設(shè)定值。當(dāng)輸入觸發(fā)條件滿(mǎn)足時(shí)，計(jì)數(shù)器開(kāi)始累計(jì)他的輸入端脈沖電位上升沿的次數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)達(dá)到設(shè)定的設(shè)定值，其常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)。</p><p>　　4.CPU226編程元器件的有效范圍</p><p>　　PLC的交通控制系統(tǒng)的編程元器件的有效范圍如表2.2。</p><p>　　表2.2 編程元器件表的有效范圍</p><p

49、>　　2.2 主機(jī)CPU及擴(kuò)展模塊的選擇</p><p>　　經(jīng)綜合價(jià)格，性能考慮，應(yīng)參照主機(jī)類(lèi)型表2.3，根據(jù)設(shè)計(jì)要求有2個(gè)輸入端及22個(gè)輸出端的需要，設(shè)計(jì)中主機(jī)選用CPU226，CPU226的輸入輸出端點(diǎn)比較多，共有I0.0-2.7共24個(gè)輸入，Q0.0-Q1.7共16個(gè)輸出點(diǎn)。CPU226的24個(gè)輸入點(diǎn)可以滿(mǎn)足本設(shè)計(jì)中2個(gè)輸入點(diǎn)的需求，但是16個(gè)輸出點(diǎn)不能滿(mǎn)足本設(shè)計(jì)22個(gè)輸出點(diǎn)的需求。</p&g

50、t;<p>　　表2.3 主機(jī)類(lèi)型表</p><p>　　根據(jù)本設(shè)計(jì)輸出端口、電流流量的需求及價(jià)格比較，可選擴(kuò)展模塊如表2.4，經(jīng)比較后在設(shè)計(jì)中選用了1個(gè)8輸出端口 電流為50mA的EM222擴(kuò)展模塊。</p><p>　　表2.4 擴(kuò)展模塊表</p><p>　　2.3 控制系統(tǒng)I/O分配表</p><p>　　PLC的交通控

51、制系統(tǒng)的I/O端口分配如表2.5。</p><p>　　表2.5 I/O端口分配表</p><p><b>　　2.4 系統(tǒng)接線(xiàn)圖</b></p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)要求和所需要的硬件，系統(tǒng)數(shù)字量輸入點(diǎn)總計(jì)2個(gè)點(diǎn)，輸出點(diǎn)總計(jì)22個(gè)點(diǎn)。綜合考慮到系統(tǒng)的性?xún)r(jià)比和系統(tǒng)的可擴(kuò)展性，輸入、輸出點(diǎn)留出一定的富裕量，因此PLC選擇SIEMENS的S7-20

52、0系列的CPU226繼電器輸出型和數(shù)字量擴(kuò)展模塊EM222，輸入、輸出端子電氣接線(xiàn)圖如下圖2.1所示。</p><p>　　圖2.1 系統(tǒng)硬件連接圖</p><p><b>　　3 軟件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　3.1功能指令介紹</b></p><p>　　在設(shè)計(jì)中我所使用的功能數(shù)

53、據(jù)轉(zhuǎn)換指令、七段顯示譯碼指令、字節(jié)與字整數(shù)之間的轉(zhuǎn)換、TON定時(shí)器、循環(huán)右移指令、減計(jì)數(shù)器（CTD）具體如下。</p><p><b>　　1.數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換指令 </b></p><p>　　BCD碼轉(zhuǎn)換指令如圖3.1所示，此指令作用是當(dāng)使能輸入有效時(shí)，將整數(shù)輸入數(shù)據(jù)IN轉(zhuǎn)換成BCD碼類(lèi)型，并將結(jié)果送到OUT輸出。</p><p>　　圖3.1 B

54、CD碼轉(zhuǎn)換指令</p><p>　　2.七段顯示譯碼指令 </p><p>　　七段顯示譯碼指令如圖3.2所示，此指令作用是當(dāng)使能輸入有效時(shí)，將字節(jié)型輸入數(shù)據(jù)IN的低四位有效數(shù)字產(chǎn)生相應(yīng)的七段顯示碼，并將其輸出到OUT指定的單元</p><p>　　圖3.2 七段顯示譯碼指令</p><p>　　3.字節(jié)與字整數(shù)之間的轉(zhuǎn)換 </p&

55、gt;<p>　　字節(jié)與字整數(shù)轉(zhuǎn)換指令圖如圖3.3所示，此指IN轉(zhuǎn)換成字節(jié)類(lèi)型， 并將結(jié)果送到OUT輸出。</p><p>　　圖3.3 字節(jié)與字整數(shù)轉(zhuǎn)換指令</p><p>　　4.通電延時(shí)型定時(shí)器</p><p>　　通電延時(shí)型定時(shí)器如圖3.4所示，此指令作用IN端為輸入端，用于連接驅(qū)動(dòng)定時(shí)器線(xiàn)圈的信號(hào)；PT端為設(shè)定端，

56、用于標(biāo)定定時(shí)器的設(shè)定值。當(dāng)連接于IN端的觸點(diǎn)閉合時(shí)，定時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，當(dāng)前值逐漸增長(zhǎng)；當(dāng)累積時(shí)間達(dá)到設(shè)定值PT時(shí)，定時(shí)器的狀態(tài)被置1（線(xiàn)圈得電），動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，當(dāng)連接于IN端的觸點(diǎn)斷0（線(xiàn)圈失電）。</p><p>　　圖3.4 通電延時(shí)型定時(shí)器</p><p>　　5.循環(huán)右移指令 </p><p>　　循環(huán)右移指令如圖3.5所示，此指令作用當(dāng)使能輸入有效時(shí)，字節(jié)

57、、字、或雙字節(jié)IN數(shù)據(jù)循環(huán)右移N個(gè)位后，將其結(jié)果輸出到OUT所指定的存儲(chǔ)單元中，并將最后一次移出位送SM1.1。</p><p>　　圖3.5 循環(huán)右移指令</p><p>　　6.減計(jì)數(shù)器（CTD）</p><p>　　減計(jì)數(shù)器指令如圖3.6所示，此指令作用當(dāng)使能輸入(LD)有效時(shí)，計(jì)數(shù)器把預(yù)置值（PV）裝入當(dāng)前值存儲(chǔ)器，計(jì)數(shù)器狀態(tài)位復(fù)位（置0）。當(dāng)CD端每一個(gè)輸

58、入脈沖上升沿來(lái)時(shí)，減計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值從預(yù)置值開(kāi)始遞減計(jì)數(shù)，當(dāng)前值等于0時(shí)，計(jì)數(shù)器狀態(tài)位置位（置1），停止計(jì)數(shù)。</p><p><b>　　圖3.6 減計(jì)數(shù)器</b></p><p>　　3.2 PLC交通燈的控制梯形圖設(shè)計(jì)</p><p>　　PLC交通燈的控制的程序梯形圖如圖3.7所示。本程序簡(jiǎn)潔易懂、便于修改、使用性強(qiáng)、條理性強(qiáng)。</

59、p><p>　　圖3.7 PLC交通燈的控制的程序梯形圖</p><p><b>　　4 系統(tǒng)調(diào)試</b></p><p><b>　　4.1硬件調(diào)試</b></p><p>　　根據(jù)電氣接線(xiàn)圖安裝接線(xiàn)，PLC實(shí)際接線(xiàn)時(shí)，還應(yīng)考慮到以下幾個(gè)方面：</p><p>　　1.應(yīng)有電

60、源輸入線(xiàn)，通常為220V、50HZ交流電源，允許電源有一定的浮動(dòng)范圍。并且必須有保護(hù)裝置，如熔斷器等。若是干擾較強(qiáng)或?qū)煽啃砸蠛芨叩膱?chǎng)合，應(yīng)在PLC的電源輸入端加裝帶屏蔽層的隔離變壓器和低通濾波器。</p><p>　　2.輸入端子八個(gè)為一組，公用一個(gè)COM端。PLC應(yīng)單獨(dú)接地，不要和其他電器元件共用接地線(xiàn)，接地線(xiàn)面積應(yīng)大于2mm²，并盡可能靠近PLC。</p><p>　　3

61、.PLC輸出端接有線(xiàn)圈和電磁閥等感性元件時(shí)必須加保護(hù)電路，例如并接阻容吸收回路（對(duì)于交流電源）或續(xù)流二極管（對(duì)于支流電源）。</p><p><b>　　4.2 軟件調(diào)試</b></p><p>　　用編程工具將用戶(hù)程序輸入計(jì)算機(jī)，經(jīng)過(guò)反復(fù)編輯、編譯、下載、調(diào)試、運(yùn)行，直至運(yùn)行正確。</p><p>　　打開(kāi)梯形圖編輯器將程序輸入電腦。程序輸入

62、完成后，用CPU的下拉菜單或工具條中編譯快捷按鈕對(duì)程序進(jìn)行編譯，編譯后在顯示器下方的輸入窗口顯示編譯結(jié)果，并能明確的指出錯(cuò)誤的網(wǎng)絡(luò)段，可以根據(jù)錯(cuò)誤的提示對(duì)程序進(jìn)行修改，然后再編譯，一直到編譯無(wú)誤。</p><p>　　程序編譯成功后，單擊標(biāo)準(zhǔn)工具條中下載快捷按鈕打開(kāi)文件菜單，選擇下載項(xiàng)，彈出對(duì)話(huà)框，經(jīng)選定程序塊、數(shù)據(jù)塊、系統(tǒng)塊等下載內(nèi)容后，按確認(rèn)按鈕將選中內(nèi)容下載到PLC的存儲(chǔ)器上。</p><

63、;p>　　當(dāng)PLC工作方式開(kāi)關(guān)在TERM位置時(shí)還可用STEP—MICRO/WIN32的菜單命令或快捷按鈕都可以對(duì)CPU工作方式進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)。</p><p>　　使用程序編輯器還可以在PLC運(yùn)行監(jiān)視程序執(zhí)行的過(guò)程和各元件的狀態(tài)及數(shù)據(jù)，打開(kāi)調(diào)試菜單選中程序狀態(tài)。這時(shí)閉合觸點(diǎn)和通電線(xiàn)圈內(nèi)部顏色變藍(lán)。在PLC的運(yùn)行工作狀態(tài)隨輸入條件的改變定時(shí)及計(jì)數(shù)過(guò)程的運(yùn)行，每個(gè)掃描周期的輸入階段將各個(gè)期間的狀態(tài)刷新，同時(shí)還可以

64、動(dòng)態(tài)顯示各個(gè)定時(shí)與計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值，以便在線(xiàn)動(dòng)態(tài)觀察程序的運(yùn)行，出現(xiàn)錯(cuò)誤易于發(fā)現(xiàn)更改。在STOP狀態(tài)下對(duì)程序進(jìn)行修改編輯，重新編譯、下載、監(jiān)視運(yùn)行，如此反復(fù)修改調(diào)試，直到得到正確運(yùn)行結(jié)果。</p><p>　　在最初的調(diào)試過(guò)程中因?yàn)樗x用的主機(jī)擴(kuò)展模塊無(wú)法提供，所以我們把數(shù)碼顯示倒計(jì)和交通燈的閃亮分開(kāi)來(lái)調(diào)試，在大二學(xué)習(xí)PLC課程時(shí)，交通燈的閃亮我們?cè)鲞^(guò)課程設(shè)計(jì)所以這部分并沒(méi)有花太多的時(shí)間。在調(diào)試數(shù)碼管倒計(jì)顯示時(shí)遇

65、到的困難就比較大了，在最初寫(xiě)程序時(shí)因?yàn)闆](méi)有分析清楚七段顯示譯碼指令輸出的是字節(jié)還是字，結(jié)果在調(diào)試時(shí)根本無(wú)法成功的下載，編譯中有一錯(cuò)誤總是修正不過(guò)來(lái)，后來(lái)經(jīng)過(guò)老師和同學(xué)的幫忙后，才算是把錯(cuò)誤找出來(lái)準(zhǔn)確的修改了。</p><p>　　數(shù)碼管倒計(jì)剛開(kāi)始的初值本應(yīng)是在減計(jì)數(shù)器中所賦予的初值顯示，但在程序循環(huán)執(zhí)行第一遍后，之后所送的初值顯示都會(huì)比原來(lái)的值少1。所以又經(jīng)過(guò)重新修改程序后循環(huán)才出現(xiàn)理想狀態(tài)。</p>

66、<p><b>　　結(jié)　論</b></p><p>　　本系統(tǒng)主要以PLC為核心，利用PLC的強(qiáng)大的控制功能，實(shí)現(xiàn)了對(duì)交通燈的控制。</p><p>　　利用梯形圖程序可以很直觀的看出運(yùn)行過(guò)程。利用可編程控制器控制交通燈，具有接線(xiàn)簡(jiǎn)單、編程直觀、擴(kuò)展容易等特點(diǎn)。調(diào)試結(jié)果表明，在適應(yīng)性、精確性和可靠性方面，到達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求，表明該設(shè)計(jì)方案是可行的。<

67、;/p><p>　　交通燈的設(shè)計(jì)課題，詳細(xì)介紹了PLC的結(jié)構(gòu)配置、工作原理、編程方法和通信等內(nèi)容；并在此基礎(chǔ)上介紹了PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則、設(shè)計(jì)步驟、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)等；最后在實(shí)例中介紹常用PLC的型號(hào)和資源配置。</p><p>　　本課程是以實(shí)際生活中的設(shè)計(jì),運(yùn)行、管理,維護(hù)安裝為目的，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用 PLC解決實(shí)際問(wèn)題和獨(dú)立工作的能力，培養(yǎng)實(shí)事求是、嚴(yán)肅認(rèn)真、細(xì)致踏實(shí)的工作作風(fēng)，為將來(lái)

68、從事自動(dòng)化設(shè)備的生產(chǎn)、調(diào)試、安裝打下必要的基礎(chǔ)。使我們熟練掌握 PLC的硬件配線(xiàn)，熟悉PLC的編程規(guī)則，熟悉編程軟件的使用，掌握應(yīng)用PLC解決生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題的方法及步驟。通過(guò)設(shè)計(jì)，學(xué)會(huì)觀察、調(diào)查研究、搜集資料、整理報(bào)告的方法，提高分析問(wèn)題的能力。</p><p>　　通過(guò)本設(shè)計(jì)，我學(xué)習(xí)到了很多東西，在工作的細(xì)心上也得到了提高。并且，更了解了有關(guān)可編程控制器的功能。我選擇這個(gè)設(shè)計(jì)，也是為了彌補(bǔ)以前學(xué)習(xí)上的不足。這次設(shè)

69、計(jì)，使我了解到老師的用心良苦，并且從老師那學(xué)到了很多寶貴的東西。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　在這篇畢業(yè)論文完成之際，借此機(jī)會(huì)我想向在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中給我?guī)椭椭С值睦蠋熞约巴瑢W(xué)們表示衷心的感謝！</p><p>　　通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我得到了一次用專(zhuān)業(yè)知識(shí)、專(zhuān)業(yè)技能分析和解決問(wèn)題全面系統(tǒng)的鍛煉。使我

70、在元器件的基本原理、元器件的應(yīng)用方面都能向前邁了一大步，為日后成為合格的應(yīng)用型人才打下良好的基礎(chǔ)。在設(shè)計(jì)中也發(fā)現(xiàn)了自己的不少缺陷也為我在以后的學(xué)習(xí)中有方向有目的獼補(bǔ)自己的不足。</p><p>　　李老師一絲不茍的作風(fēng)，嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的態(tài)度，踏踏實(shí)實(shí)的精神，不僅授我以文，而且教我做人，雖歷時(shí)三載，卻給以終生受益無(wú)窮之道。李老師的感激之情是無(wú)法用言語(yǔ)表達(dá)的。</p><p>　　在此，我還要感謝在

71、一起愉快的度過(guò)大學(xué)生生活的電氣工程系全體老師和同門(mén)，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個(gè)一個(gè)的困難和疑惑，直至本文的順利完成。特別要感謝的是我的父母和家人!感謝父母在我成長(zhǎng)的道路上給予的無(wú)私的愛(ài)，他們的理解和全力支持使我的畢業(yè)論文得以順利完成。參考文獻(xiàn)</p><p>　　[1] 胡滿(mǎn)紅主編. 電氣控制與PLC .鄭州：大象出版社，2008</p><p>　　[2] 王成福主編.可編

72、程序控制器原理及應(yīng)用.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006</p><p>　　[3] 周淑珍、高鴻斌主編.PLC分析與設(shè)計(jì)應(yīng)用.北京：電子工業(yè)出版社，2004</p><p>　　[5] 王玉中主編.電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù).河南：河南科學(xué)技術(shù)出版社，2006</p><p>　　[6] 孫平主編.可編程序控制器原理及應(yīng)用，北京：高等教育出版社，2003</p&g

73、t;<p>　　[7] 江秀漢、湯楠主編.可編程序控制器原理及應(yīng)用.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2003</p><p>　　[8] 劉敏主編.可編程序控制器技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001</p><p>　　[9] 鄒其洪、黃智偉、高嵩、等編著.電工電子實(shí)驗(yàn)與計(jì)算機(jī)仿真[M].電子工業(yè)出版社，2005</p><p>　　[10] 林明星主編