【正文】 以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制。 PLC 的應(yīng)用領(lǐng)域： 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)。 5．主要參考文獻(xiàn) [1] 高安邦等 .基于 PLC 的城市交通指揮燈智能化控制系統(tǒng) .哈爾濱：電腦學(xué)習(xí) .2021（ 5）：12~13 [2 史叢立 .一種基于 PLC 的智能交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) .溫州職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào) .2021（ 6）：44~46 [3] 黃云 龍等編 .可編程控制器教程 .北京：科學(xué)出版社 . [4] 袁任光編著 .可編程序控制器選用手冊(cè) .北京：機(jī)械工業(yè)出版社 . [5] 袁任光編著 .交流變頻調(diào)速器選用手冊(cè) .廣州：廣東科技出版社 . [6] 陳宇編 .可編程序控制器基礎(chǔ)及編程技巧 .廣州：華南理工大學(xué)出版社 .2021 [7] 鐘肇新 等編 .可編程序控制器原理及應(yīng)用（第二版） .廣州：華南理工大學(xué)出版社 .1997 [8] 陸寶春等編 .電氣與可編程序控制器技術(shù) .南京：南京理工大學(xué)出版社 .2021 [9] 廖常初主編 .PLC 基礎(chǔ)及應(yīng)用 .第 2 版 .北京 ： 機(jī)械工業(yè)出版社 .2021 [10] 三菱公司 FX2n 系列 PLC 軟、硬件手冊(cè) .2021 湖北理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文 ) 3 前言 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。 2021 年 4 月 9 日～ 2021 年 4 月 13 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)中期檢查 2021年 4月 14日～ 2021年 4月 30日 系統(tǒng)測(cè)試與功能完善，畢業(yè)設(shè)計(jì)論文撰 寫(xiě)。 2021 年 2 月 11 日～ 2021 年 3 月 10 日 擬定總體設(shè)計(jì)方案，編寫(xiě)技術(shù)開(kāi)發(fā)路線。頁(yè)號(hào)論文名或著作名一級(jí)目錄：黑體、三號(hào)；二級(jí)目錄：黑體、四號(hào)；三級(jí)目錄：宋體、加粗、小四：正文部分：宋體、小四；頁(yè)眉“黃石理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）”，宋體、 5號(hào)，居右排列；頁(yè)碼居頁(yè)面底端靠右排列。 （ 4）完成論文撰寫(xiě)，論文須符合學(xué)院的畢業(yè)論文撰寫(xiě)規(guī)范，包含必要的電路圖、 PLC 源程序和元件清單等。系統(tǒng)的主要功能特點(diǎn)為：具有常規(guī)人 /車(chē)通行控制的一般功能；增加了急車(chē)先行控制功能；加入光電傳感器實(shí)現(xiàn)闖紅燈報(bào)警功能；直行方向通行時(shí)間倒計(jì)時(shí)顯示；用 PLC 進(jìn)行系統(tǒng)全局控制； 用傳感器進(jìn)行信號(hào)的檢測(cè)。學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)期間主要完成以下工作： （ 1）了解道路交通燈控制系統(tǒng)的控制原理，在此基礎(chǔ)上明確設(shè)計(jì)任務(wù)和目標(biāo)，擬定系統(tǒng)設(shè)計(jì)路線。 （ 5）完成畢業(yè)設(shè)計(jì)所須完成的畢業(yè)實(shí)習(xí)等。 （ 3） 參考文獻(xiàn)著錄按照 GB771487文參考文獻(xiàn)著錄規(guī)則執(zhí)行。雜志或會(huì)議名 年。系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)， I/O 點(diǎn)選取， PLC 選型，繪制外部接線圖。 2021年 5月 1日～ 2021年 5月 20日 整理畢業(yè)設(shè)計(jì)論文，畢業(yè)答辯 4．其他情況說(shuō)明 （ 1） 畢業(yè)設(shè)計(jì)期間每周考勤兩次，初定每周星期一下午 78 節(jié)和星期五下午 78 節(jié)為集中答疑時(shí)間。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。開(kāi)關(guān)量的邏輯控制這是 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 。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。 PID 調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。 數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代 PLC 具有數(shù)學(xué)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。新近生產(chǎn)的 PLC 都具有通信接口，通信非常 方便。 1968 年，美國(guó)最大的汽車(chē)制造商通用汽車(chē)公司（ GM），為了適應(yīng)汽車(chē)型號(hào)的不斷翻新，想尋找一種方法，以盡可能減少重新設(shè)計(jì)繼電器控制系統(tǒng)和接線、降低成本、縮短時(shí)間，而考慮把計(jì)算機(jī)的功能完善、通用靈活等優(yōu)點(diǎn)與繼電器控制的簡(jiǎn)單易懂、操作方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，制成一種通用控制裝置，提出了研制 PLC 的基本設(shè)想： ，可在現(xiàn)場(chǎng)修改程序； ，最好是插件式結(jié)構(gòu)； ； 積小于繼電器控制裝置； 5.可將數(shù)據(jù)直接送入管理計(jì)算機(jī)； ； 115V； 115V， 2A以上，能直接驅(qū)動(dòng)電磁閥； ，原有系統(tǒng)只需做很小的改動(dòng)； 4K。梯形圖語(yǔ)言的電路符號(hào)和表達(dá)方式與繼電器電路原理圖非常接近。用戶(hù)在硬件方面的設(shè)計(jì)工作只是確定 PLC 的硬件配置和外部接線。 4．可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) 絕大多數(shù)用戶(hù)都將可靠性作為選擇控制裝置的首要條件。 PLC 的梯形圖程序很容易掌握，設(shè)計(jì)和調(diào)試梯形圖所花的時(shí)間比設(shè)計(jì)繼電器系統(tǒng)電路圖花的時(shí)間要少得多。 7．體積小，能耗低 以 F1 意 40M 型 PLC 為例，其外形尺寸為 305ll0110mm，功耗小于 25VA。 湖北理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文 ) 7 中型 PLC ：中型 PLC 采用模塊化結(jié)構(gòu)，其 I/O 點(diǎn)數(shù)一般在 256~1024 點(diǎn)之間。大型 PLC 的軟、硬件功能極強(qiáng)。 PLC 的基本結(jié)構(gòu) PLC 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。它按照 PLC 系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶(hù)程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲(chǔ)器、 I/O 以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)，并能 診斷用戶(hù)程序中的語(yǔ)法錯(cuò)誤。這樣，即使某個(gè) CPU 出現(xiàn)故 障，整個(gè)系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。如果沒(méi)有一個(gè)良好的、可靠得電源系統(tǒng)是無(wú)法正常工作的，因此 PLC 的制造商對(duì)電源的設(shè)計(jì)和制造也十分重視。 有三種類(lèi)型： 第一：繼電器輸出型：為有觸點(diǎn)輸出方式，用于接通或斷開(kāi)開(kāi)關(guān)頻率較低的直流負(fù)載或交流負(fù)載回路。 ： 程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言梯形圖程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言是用梯形圖的圖形符號(hào)來(lái)描述程序的一種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。在梯級(jí)中，描述事件發(fā)生的條件表示在左面，事件發(fā)生的結(jié)果表示在后面。布爾助記符程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言與計(jì)算機(jī)中的匯編語(yǔ)言非常相似，采用布爾助記符來(lái)表示操作功能。 湖北理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文 ) 11 PLC 的基本工作原理 一 . 掃描 技術(shù) 當(dāng) PLC 投入運(yùn)行后，其工作過(guò)程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶(hù)程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶(hù)程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在掃描每一條梯形圖時(shí)，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng) RAM 存儲(chǔ)區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在 I/O 映象區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。這時(shí)，才是 PLC的真正輸出。 湖北理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文 ) 12 一般來(lái)說(shuō)， PLC的掃描周期包括自診斷、通訊等，如下圖所示，即一個(gè)掃描周期等于自診斷、通訊、輸入采樣、用戶(hù)程序執(zhí)行、輸出刷新等所有時(shí)間的總和 。為了擴(kuò)大存儲(chǔ)容量，有的公司已使用了磁泡存儲(chǔ)器或硬盤(pán)。超小型 PLC 向體積更小、速度更快、功能更強(qiáng)、價(jià)格更低方向發(fā)展，以真正完全取代最小的繼電器系統(tǒng)。 4．不斷開(kāi)發(fā)智能模塊，加強(qiáng)聯(lián)網(wǎng)和通信能力 為了滿足各種自動(dòng)化控制系統(tǒng)的要求，近年來(lái)不斷開(kāi)發(fā)出許多功能模塊，如高速計(jì)數(shù)模塊、溫度控制模塊、遠(yuǎn)程 I／ O 模塊、通信和人機(jī)接口模塊等，擴(kuò)大了 PLC 應(yīng)用范圍。 Ⅱ、具有急車(chē)先行控制功能。當(dāng)控制開(kāi)關(guān) S01接通時(shí)，信號(hào)燈全部熄滅。 SO２為東西方向闖紅燈報(bào)警光電開(kāi)關(guān)，ＳＯ３為南北方向闖紅燈報(bào)警光電開(kāi)關(guān)、ＳＯ４為東西方向急車(chē)先行光電 開(kāi)關(guān)、ＳＯ４為南北方向急車(chē)先行光電開(kāi)關(guān)。因此，合理選用 PLC，對(duì)于提高 PLC 控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有著重要意義。 整體式 PLC 的每一個(gè) I／ O 點(diǎn)的平均價(jià)格比模塊式的便宜，且體積相對(duì)較小一般用于系統(tǒng)工藝過(guò)程較為固定的小型控制系統(tǒng)中；而模塊式 PLC 的功能擴(kuò)展靈活方便在 I／ O點(diǎn)數(shù)、輸入點(diǎn)數(shù)與輸出點(diǎn)數(shù)的比例、 I／ O模塊的種 類(lèi)等方面選擇余地大，且維修方便，一般于較復(fù)雜的控制系統(tǒng)。 對(duì)于以開(kāi)關(guān)量控制為主，帶少量模擬量控制的系統(tǒng)，可選用能帶 A／ D和 D／ A轉(zhuǎn)換單元，具有加減算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送功能的增強(qiáng)型低檔 PLC。如果要跨范圍使用 PLC，或者某些功能或信號(hào)有特殊的速度要求時(shí)，則應(yīng)該慎重考慮 PLC 的響應(yīng)速度，可選用具有高速 I／ O處理功能的 PLC，或選用具有快速響應(yīng)模塊和中斷輸入模塊的 PLC等。 2)機(jī)型統(tǒng)一 ，其功能和使用方法類(lèi)似，有利于技術(shù)力量的培訓(xùn)和技術(shù)水平的提高。 通常 I／ O點(diǎn)數(shù)是根據(jù)被控對(duì)象的輸入、輸出信號(hào)的實(shí)際需要，再 加上 10%~15%的裕量來(lái)確定。 存儲(chǔ)容量 (字節(jié) )＝開(kāi)關(guān)量 I／ O 點(diǎn)數(shù) 10 ＋模擬量 I／ O通道數(shù) 100 本系統(tǒng)選擇的 PLC 本 次交通燈設(shè)計(jì) 采 用的是來(lái)自 OMRON 的 CPM1A30CDRA可編 程 控制器。 圖 22 PLC 的外部系統(tǒng)接線圖 交通燈控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 湖北理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文 ) 18 十字路口交通燈模擬控制時(shí)序圖 圖 23 十字路口交通信號(hào)燈控制時(shí)序圖 設(shè)計(jì)系統(tǒng) 流程圖 圖 24 系統(tǒng)流程圖 湖北理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文 ) 19 數(shù)碼管顯示控制 LED 數(shù)碼管工作原理 LED 數(shù)碼管（ LED Segment Displays）是由多個(gè)發(fā)光二極管封裝在一起組成“ 8”字型的器件，引線已在內(nèi)部連接完成，只需引出它們的各個(gè)筆劃，公共電極。顏色有紅，綠，藍(lán)，黃等幾種。 這是一個(gè) 7段兩位帶小數(shù)點(diǎn) 10引腳的 LED 數(shù)碼管 引腳定義 每一筆劃都是對(duì)應(yīng)一個(gè)字母表示 DP 是小數(shù)點(diǎn) . 數(shù)碼管分為共陽(yáng)極的 LED 數(shù)碼管、共陰極的 LED數(shù)碼管兩種。 圖 25 共陽(yáng)極 LED 數(shù)碼管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖 湖北理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文 ) 21 圖 26 共陰極 LED 數(shù)碼管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖 顯示數(shù)字對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制電平信號(hào) 湖北理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文 ) 22 LED 數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的各個(gè)段碼，從而顯示出我們要的數(shù)位，因此根據(jù) LED 數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動(dòng)態(tài)式兩類(lèi)。故實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須增加驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，增加了硬體電路的復(fù)雜性。 將 S 指定的元件低 4 位中的十六進(jìn)制數(shù)譯碼后送給 7 段顯示器，譯 碼信號(hào)存于 D 指定的元件中，輸出要占 7 個(gè)輸出點(diǎn) 用 PLC 控制七段數(shù)碼管循環(huán)顯示數(shù)字 0~9，顯示間隔 1s。 湖北理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文 ) 24 圖 27 PLC 的外部硬件接線圖 顯示過(guò)程分析 M8002 指令為初始脈沖。 SUB 為減法指令， 30 減去 D0 得出的 D1 就是最終所要得出的倒計(jì)時(shí)。 最終 D2 為倒計(jì)時(shí)的十位數(shù)， D4 為個(gè)位數(shù)。 SB2 X0 X1 COM 啟動(dòng)按鈕 停止按鈕 P L C Y11 Y12 Y13 Y15 Y14 Y16 Y20 Y21 Y22 Y23 Y24 Y25 Y26 Y10 1 2 15V 湖北理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文 )