基于plc交通燈的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 12 頁 /共 29 頁 設(shè)計(jì)人：梁丹明 它的內(nèi)部種種繼電器，相當(dāng)于中間繼電器，數(shù)量更多。它的計(jì)數(shù)器、定時(shí)器也很多，是繼電電路所望塵莫及的。小小的箱體或模塊、其內(nèi)部定時(shí)器、計(jì)數(shù)器可達(dá)成百、成千。這也是因?yàn)橹灰脙?nèi)存中的一個(gè)字，再加一些標(biāo)志位，即可成為定時(shí)器、計(jì)數(shù)器，所以才那么多。 而且，這些內(nèi)部器件還可設(shè)置成丟電保持的，或丟電不保持的，即上電后予以清零的。以滿足不同的使用要求。這些也是繼電器件所難以做到的。 它的數(shù)據(jù)存儲區(qū)還可用以存儲大量數(shù)據(jù)，幾百、幾千、幾萬字的信息都可以存，而且掉電后還不丟失。 PLC 還 有豐富的外部設(shè)備，可建立友好的人機(jī)界面，以進(jìn)行信息交換。可送入程序，送入數(shù)據(jù)，可讀出程序，讀出數(shù)據(jù)。而且讀、寫時(shí)可在圖文并茂的畫面上進(jìn)行。數(shù)據(jù)讀出后，可轉(zhuǎn)儲、可打印。數(shù)據(jù)送入可鍵入、可以讀卡入等等。 PLC 還具有通訊接口，可與計(jì)算機(jī)鏈接或聯(lián)網(wǎng)，與計(jì)算機(jī)交換信息。自身也可聯(lián)網(wǎng)，以形成單機(jī)所不能有的更大的、地域更廣的控制系統(tǒng)。 PLC 還有強(qiáng)大的自檢功能，可進(jìn)行自診斷。其結(jié)果可自動記錄。這為它的維修增加了透明度，提供了方便。豐富的功能為 PLC 的廣泛應(yīng)用提供了可能；同時(shí)，也為工業(yè)系統(tǒng)的自動化、遠(yuǎn)動化 及其控制的智能化創(chuàng)造了條件。 使用方便 用 PLC 實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的控制是非常方便的。這是因?yàn)椋菏紫?PLC 控制邏輯的建立是程序，用程序代替硬件接線。編程序比接線，更改程序比更改接線，當(dāng)然要方便得多 。 其次 PLC 的硬件是高度集成化的，已集成為種種小型化的模塊。而且，這些模塊是配套的，已實(shí)現(xiàn)了系列化與規(guī)格化。種種控制系統(tǒng)所需的模塊， PLC 廠家多有現(xiàn)貨供應(yīng)，市場上即可購得。所以，硬件系統(tǒng)配置與建造也非常方便。 正因如此，用可編程序控制器才有這個(gè)“可”字。對軟件講，它的程序可編，也不難編 。對硬件講，它的配置可變，而且也易于變。具體地講， PLC 有五個(gè)方面的方便： (1)配置方便：可接控制系統(tǒng)的需要確定要使用哪家的 PLC，哪種類型的，用什么模塊，要多少模塊，確定后，到市場上定貨購買即可。 (2)安裝方便： PLC 硬件安裝簡單，組裝容易。外部接線有接線器，接線簡單，而且一次接好后，更換模塊時(shí)，把接線器安裝到新模塊上層口可，都不必再接線。內(nèi)部什么線都不要接，只要做些必要的 DIP 開關(guān)設(shè)定或軟件設(shè)定，以及編制好用戶程序就可工作。 (3)編程方便： PLC 內(nèi)部雖然沒有什么實(shí)際的繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器，但它通過程序 (軟件 )與系統(tǒng)內(nèi)存，這些器件卻實(shí)實(shí)在在地存在著。其數(shù)量之多是繼電器控制系統(tǒng)難以想象的。即使是小型的 PLC，內(nèi)部繼電器數(shù)都可以千計(jì)，時(shí)西南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 基于 PLC 的交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 13 頁 /共 29 頁 設(shè)計(jì)人：梁丹明 間繼電器、計(jì)數(shù)也以百計(jì)。而且，這些繼電器的接點(diǎn)可無限次地使用。 PLC 內(nèi)部邏輯器件之多，用戶用起來已不感到有什么限制。唯一考慮的只是入出點(diǎn)。而這個(gè)內(nèi)部入出點(diǎn)即使用得再多，也無關(guān)緊要。大型 PLC 的控制點(diǎn)數(shù)可達(dá)萬點(diǎn)以上，哪有那么大的現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) ?若實(shí)在不夠，還可聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行控制，不受什么限制。 PLC的指令系統(tǒng) 也非常豐富，可毫不困難地實(shí)現(xiàn)種種開關(guān)量，以及模擬量的控制。 PLC還有存儲數(shù)據(jù)的內(nèi)存區(qū)，可存儲控制過程的所有要保存的信息。 總之，由于 PLC 功能之強(qiáng)，發(fā)揮其在控制系統(tǒng)的作用，所受的限制已不是PLC 本身，而是人們的想象力，或與其配套的其它硬件設(shè)施了。 PLC 的外設(shè)很豐富，編程器種類很多，用起來都較方便，還有數(shù)據(jù)監(jiān)控器，可監(jiān)控 PLC 的工作。使用 PLC 的軟件也很多，不僅可用類似于繼電電路設(shè)計(jì)的梯形圖語言，有的還可用 BASIC 語言、 C 語言，以至于自然語言。這些也為 PLC 編程提供了方便。 PLC 的程序也便于存儲、移植及再使用。某定型產(chǎn)品用的 PLC 的程序完善之后，凡這種產(chǎn)品都可健用。生產(chǎn)一臺，拷貝一份即可。這比起繼電器電路臺設(shè)備都要接線、調(diào)試，要省事及簡單得多。 (4)維修方便： ① PLC 工作可靠，出現(xiàn)故障的情況不多，這大大減輕了維修的工作量。這在講述 PLC 的第三個(gè)特點(diǎn)時(shí)，還將進(jìn)一步介紹。 ②即使 PLC 出現(xiàn)故障，維修也很方便。這是因?yàn)?PLC 都設(shè)有很多故障提示信號，如 PLC 支持內(nèi)存保持?jǐn)?shù)據(jù)的電池電壓不足，相應(yīng)的就有電壓低信號指示。而且， PLC 本身還可作故障情況記錄。所以， PLC 出了故障，很易診斷 。同時(shí)，診斷出故障后排故也很簡單。可按模塊排故，而模塊的備件市場可以買到，進(jìn)行簡單的更換就可以。至于軟件，調(diào)試好后不會出故障，再多只要依據(jù)使用經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行調(diào)整，使之完善就是了。 (5)改用方便： PLC 用于某設(shè)備，若這個(gè)設(shè)備不再使用了，其所用的 PLC 還可給別的設(shè)備使用，只要改編一下程序，就可辦到。如果原設(shè)備與新設(shè)備差別較大，它的一些模塊還可重用。 工作可靠 用 PLC 實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的控制是非常可靠的。這是因?yàn)?PLC 在硬件與軟件兩個(gè)方面都采取了很多措施，確保它能可靠工作。事實(shí)上，如果 PLC 工作 不可靠，就無法在工業(yè)環(huán)境下運(yùn)用，也就不成其為 PLC 了。 經(jīng)濟(jì)合算 高新技術(shù)的使用必將帶來巨大的社會效益與經(jīng)濟(jì)效益，這是科技是第一生產(chǎn)力的體現(xiàn)，也是高新技術(shù)生命力之所在。 PLC 也是如此。 盡管使用 PLC 首次投資要大些，但從全面及長遠(yuǎn)看，使用 PLC 還是經(jīng)濟(jì)的。西南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 基于 PLC 的交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 14 頁 /共 29 頁 設(shè)計(jì)人：梁丹明 這是因?yàn)槭褂?PLC 的投資雖大，但它的體積小、所占空間小，輔助設(shè)施的投入少；使用時(shí)省電，運(yùn)行贊少；工作可靠。停工損失少；維修簡單，維修費(fèi)少；還可再次使用以及能帶來附加價(jià)值等等，從中可得更大的回報(bào)。所以，在多數(shù)情況下，它的效益是可觀的。 PLC的工作原理 PLC 是采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的方式進(jìn)行工作的。即在 PLC 運(yùn)行時(shí)，CPU 根據(jù)用戶按控制要求編制好并存于用戶存儲器中的程序，按指令步序號（或地址號）作周期性循環(huán)掃描，如無跳轉(zhuǎn)指令，則從第一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至程序結(jié)束。然后重新返回第一條指令，開始下一輪新的掃描。在每次掃描過程中，還要完成對輸入信號的采樣和對輸出狀態(tài)的刷新等工作。 西南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 基于 PLC 的交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 15 頁 /共 29 頁 設(shè)計(jì)人：梁丹明 第 4 章 交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) PLC 型號選擇 根據(jù)設(shè)計(jì)要求得出，只需一個(gè)啟動按鈕 SB1 與 一個(gè)停止按鈕 SB2 兩個(gè)輸入信號，而東西南北的紅綠燈共 10 組信號燈，另外有 4 組人行道信號燈。共 12 個(gè)輸出信號。為了避免大材小用，而造的資金浪費(fèi)，同時(shí)要保證現(xiàn)實(shí)操作的可行性，則選用三菱型號為 FX2N32MR001 的 PLC 機(jī)型。 FX2n 系列是 FX 系列 PLC 家族中最先進(jìn)的系列。由于 FX2n 系列具備如下特點(diǎn)：最大范圍的包容了標(biāo)準(zhǔn)特點(diǎn)、程式執(zhí)行更快、全面補(bǔ)充了通信功能、適合世界各國不同的電源以及滿足單個(gè)需要的大量特殊功能模塊，它可以為你的工廠自動化應(yīng)用提供最大的靈活性和控制能力。為大量實(shí)際應(yīng)用而開發(fā)的特殊功能開發(fā) 了各個(gè)范圍的特殊功能模塊以滿足不同的需要 ， 模擬 I/O，高速計(jì)數(shù)器。內(nèi)置式 24V 直流電源 ,24V、 400mA直流電源可用于外圍設(shè)備，如傳感器或其它元件。快速斷開端子塊因?yàn)椴捎昧藘?yōu)良的可維護(hù)性快速斷開端子塊，即使接著電纜也可以更換單元。時(shí)鐘功能和小時(shí)表功能在所有的 FX2N 的 PLC 中都有實(shí)時(shí)時(shí)鐘標(biāo)準(zhǔn)。時(shí)間設(shè)置和比較指令易于操作。小時(shí)表功能對過程跟蹤和機(jī)器維護(hù)提供了有價(jià)值的信息。持續(xù)掃描功能為應(yīng)用所需求的持續(xù)掃描時(shí)間定義操作周期 。 在線程序編輯在線改變程序不會損失工作時(shí)間或停止生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)。RUN/STOP 開關(guān)面板上運(yùn) 行 /停止開關(guān)易于操作。遠(yuǎn)程維護(hù)遠(yuǎn)處的編程軟件可以通過調(diào)制解調(diào)器通信來監(jiān)測、上載或卸載程序和數(shù)據(jù)密碼保護(hù)使用一個(gè)八位數(shù)字密碼保護(hù)您的程序。 FX2N32MR001 的 PLC 機(jī)型， I/0 總點(diǎn)數(shù)為 32 點(diǎn)，輸入點(diǎn)數(shù)為 16 點(diǎn)（ X000到 X017）輸出點(diǎn)為 16 點(diǎn)（ Y000 到 Y017），為繼電器輸出，交流電源、 24V 直 流輸入類型。它更具有 靈活的配置 ， 除了具有滿足特殊需求的大量特殊模塊外 ,6個(gè)基本單元中的每個(gè)單元可擴(kuò)展至 256 個(gè) I/O 。有 高速運(yùn)算 ， 基本指令 :指令 ， 應(yīng)用指令 : 至幾 百 us/指令 。有 突出 的寄存器容量 ， FX2N 系列包括 8K步內(nèi)置 RAM 寄存器 ,用一個(gè)寄存器盒可擴(kuò)展到 16RAM 或 EEPROM。有 豐富的元件資源 ， 3072 點(diǎn)輔助繼電器 ,256 點(diǎn)計(jì)時(shí)器 ,235 點(diǎn)計(jì)數(shù)器 ,8000 數(shù)據(jù)存儲器 。 滿足我設(shè)計(jì)的需要。 為了簡約整個(gè)系統(tǒng)組件及成本，提高工作可靠性，交通燈選用 220VAC 為宜，選用其它型號的交通燈，只需加裝相應(yīng)等級電壓轉(zhuǎn)換裝置即可，同時(shí)要特別注意單點(diǎn)負(fù)載電流不能超過 2A，若高于 2A 則要采取隔離技術(shù)手段。 西南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 基于 PLC 的交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 16 頁 /共 29 頁 設(shè)計(jì)人：梁丹明 硬件設(shè)計(jì)及 I/O 分配 硬件選擇 表 名稱 型號及要求 備注 PLC 主機(jī) FX2N32MR001 主令器 XB2BW33B1C 綠 XB2BW33B1C 紅 SB1 SB2 FU 熔斷器 10A 交通信號指示燈 220VAC 單個(gè)燈工作電流不大于1A 即可 10 套 ,其中 2 套為直行左轉(zhuǎn)雙箭頭型 人行道指示燈 220VAC 單個(gè)燈工作電流不大于1A 即可 4 套 電線 /450v 長度實(shí)測 其它附件 略 據(jù)實(shí)測定 I/O 分配 表 序號 端口 連接器件 輸入（ I） 1 X000 啟動按鈕 SB1 2 X001 停止按鈕 SB2 輸出（ O） 3 Y000 東南西北右轉(zhuǎn)綠燈 4 Y001 南北直行綠燈 5 Y002 南北直行紅燈 6 Y003 南北直行黃燈 7 Y004 南北左轉(zhuǎn)紅燈 8 Y005 南北左轉(zhuǎn)黃燈 9 Y006 南北左轉(zhuǎn)綠燈 10 Y007 東西直行右轉(zhuǎn)紅燈 11 Y010 東西直行右轉(zhuǎn)黃燈 12 Y011 東西直行右轉(zhuǎn)綠燈 12 Y012 南北人行道綠燈 13 Y013 南北人行道紅燈 西南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 基于 PLC 的交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 17 頁 /共 29 頁