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正文內(nèi)容

基于plc的交通信號(hào)燈設(shè)計(jì)論文(編輯修改稿)

2025-04-03 10:12 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 要用萬用表檢測(cè)每一條電路是否正常。再用 24V 電壓給每條電路通電,確保每條電路上的燈都能亮。 軟件調(diào)試 調(diào)試的預(yù)期效果 在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上向 FXGPWIN 軟件輸入本設(shè)計(jì)的程序,按控制要求把輸入輸出導(dǎo)線連接好,在整個(gè)裝置中接上 24V 電壓,通過硬件和軟件的結(jié)合,得到控制要求的預(yù)期效果。 調(diào)試過程中遇到的問題 為什么不循環(huán)? 當(dāng)給了信號(hào)后系統(tǒng)正常運(yùn)行,但只運(yùn)行了 90 秒后就不循環(huán)了,查看系統(tǒng)沒什么不對(duì)的,最后在同學(xué)的指導(dǎo)下才知道,原來在梯形圖第四步時(shí)多加了計(jì) 數(shù)器 C3 閉合,這使得在程序進(jìn)行到 C3 作用時(shí)整個(gè)系統(tǒng)失去了信號(hào),從而使系統(tǒng)只執(zhí)行一次。把 C3 刪除就可以實(shí)現(xiàn)循環(huán)了 為什么只進(jìn)行部分循環(huán)? 當(dāng)系統(tǒng)能夠循環(huán)時(shí),在仔細(xì)一看發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)只進(jìn)行部分循環(huán),每次循環(huán)程序逗 從 10秒后開始工作,為何不從 0 秒循環(huán),我仔細(xì)分析了一下,發(fā)現(xiàn)程序中的計(jì)時(shí)器 T0 沒有 13 在 C3 出發(fā)后復(fù)位。使得程序只在 10 秒后循環(huán)。解決方案:在程序中加一步,在計(jì)數(shù)器出發(fā)時(shí)讓計(jì)時(shí)器 T0 復(fù)位即可實(shí)現(xiàn)程序按只要求有序的循環(huán)。 14 第五章 軟件編程 第 編程元件 下面我們著 重介紹三菱公司的 F X2 N 系列產(chǎn)品的一些編程元件及其功能。 FX 系列產(chǎn)品,它內(nèi)部的編程元件,也就是支持該機(jī)型編程語言的軟元件,按通俗叫法分別稱為繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等,但它們與真實(shí)元件有很大的差別,一般稱它們?yōu)椤败浝^電器”。這些編程用的繼電器,它的工作線圈沒有工作電壓等級(jí)、功耗大小和電磁慣性等問題;觸點(diǎn)沒有數(shù)量限制、沒有機(jī)械磨損和電蝕等問題。它在不同的指令操作下,其工作狀態(tài)可以無記憶,也可以有記憶,還可以作脈沖數(shù)字元件使用。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(shí)器, C 代表計(jì)數(shù)器, S 代表狀態(tài)繼電器, D 代表數(shù)據(jù)寄存器, MOV代表傳輸?shù)取? ( 1) 輸入繼電器( X) PLC 的輸入端子是從外部開關(guān)接受信號(hào)的窗口, PLC 內(nèi)部與輸入端子連接的輸入繼電器 X 是用光電隔離的電子繼電器,它們的編號(hào)與接線端子編號(hào)一致(按八進(jìn)制輸入),線圈的吸合或釋放只取決于 PLC 外部觸點(diǎn)的狀態(tài)。內(nèi)部有常開 /常閉兩種觸點(diǎn)供編程時(shí)隨時(shí)使用,且使用次數(shù)不限。輸入電路的時(shí)間常數(shù)一般小于 10ms。各基本單元都是八進(jìn)制輸入的地址,輸入為 X000 ~ X007, X010 ~ X017, X020 ~ X027 。它們一般位于機(jī)器的上端。 ( 2) 輸出繼電器( Y) PLC 的輸出端子是向外部負(fù)載輸出信號(hào)的窗口。輸出繼電器的線圈由程序控制,輸出繼電器的外部輸出主觸點(diǎn)接到 PLC 的輸出端子上供外部負(fù)載使用,其余常開 /常閉觸點(diǎn)供內(nèi)部程序使用。輸出繼電器的電子常開 /常閉觸點(diǎn)使用次數(shù)不限。輸出電路的時(shí)間常數(shù)是固定的 。各基本單元都是八進(jìn)制輸出,輸出為 Y000 ~ Y007, Y010~ Y017,Y020~ Y027 。它們一般位于機(jī)器的下端。 ( 3) 輔助繼電器 ( M) PLC 內(nèi)有很多的輔助繼電器,其線圈與輸出繼電器一樣,由 PLC 內(nèi)各軟元件的觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)。輔助繼電器也稱中間繼電器,它沒有向外的任何聯(lián)系,只供內(nèi)部編程使用。它的電子常開 /常閉觸點(diǎn)使用次數(shù)不受限制。但是,這些觸點(diǎn)不能直接驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載,外部負(fù)載的驅(qū)動(dòng)必須通過輸出繼電器來實(shí)現(xiàn)。如下圖中的 M300,它只起到一個(gè)自鎖的功能。在 FX2N 中普遍途采用 M0~ M499,共 500 點(diǎn)輔助繼電器,其地址號(hào)按十進(jìn)制編號(hào)。輔助繼電器中還有一些特殊的輔助繼電器,如掉電繼電器、保持繼電器等,在這里就不一一介紹了。 圖 51 繼電器的自鎖功能 15 ( 4)定時(shí)器( T) 在 PLC 內(nèi)的定時(shí)器是根據(jù)時(shí)鐘脈沖的累積形式,當(dāng)所計(jì)時(shí)間達(dá)到設(shè)定值時(shí),其輸出觸點(diǎn)動(dòng)作,時(shí)鐘脈沖有 1ms、 10ms、 100ms。定時(shí)器可以用用戶程序存儲(chǔ)器內(nèi)的常數(shù) K 作為設(shè)定值,也可以用數(shù)據(jù)寄存器( D)的內(nèi)容作為設(shè)定值。在后一種情況下,一般使用有掉電保護(hù)功能的數(shù)據(jù)寄存器。即使如此,若備用電池電壓降低時(shí),定時(shí)器或計(jì)數(shù)器往往會(huì)發(fā)生誤動(dòng)作。 定時(shí)器通道范圍如下: 100 ms 定時(shí)器 T0~ T199, 共 200 點(diǎn),設(shè)定值: ~ 秒; 10 ms 定時(shí)器 T200~ TT245,共 46 點(diǎn),設(shè)定值: ~ 秒; 1 ms 積算定時(shí)器 T245~ T249,共 4 點(diǎn),設(shè)定值: ~ 秒; 100 ms 積算定時(shí)器 T250~ T255,共 6 點(diǎn),設(shè)定值: ~ 秒; 定時(shí)器指令符號(hào)及應(yīng)用如下圖所示: 圖 52 繼電器的應(yīng)用 當(dāng)定時(shí)器線圈 T200 的驅(qū)動(dòng)輸入 X000 接通時(shí), T200 的當(dāng)前值計(jì)數(shù)器對(duì) 10 ms的時(shí)鐘脈沖進(jìn)行累積計(jì)數(shù),當(dāng)前值與設(shè)定值 K123 相等時(shí),定時(shí)器的輸出接點(diǎn)動(dòng)作,即輸出觸點(diǎn)是在驅(qū)動(dòng)線圈后的 秒( 10 * 123ms = )時(shí)才動(dòng)作, 當(dāng) T200 觸點(diǎn)吸合后, Y000 就有輸出。當(dāng)驅(qū)動(dòng)輸入 X000 斷開或發(fā)生停電時(shí),定時(shí)器就復(fù)位,輸出觸點(diǎn)也復(fù)位。 每個(gè)定時(shí)器只有一個(gè)輸入,它與常規(guī)定時(shí)器一樣,線圈通電時(shí),開始計(jì)時(shí);斷電時(shí),自動(dòng)復(fù)位,不保存中間數(shù)值。定時(shí)器有兩個(gè)數(shù)據(jù)寄存器,一個(gè)為設(shè)定值寄存器,另一個(gè)是現(xiàn)時(shí)值寄存器,編程時(shí),由用戶設(shè)定累積值。 (5)計(jì)數(shù)器( C) FX2N 中的 16 位增計(jì)數(shù)器,是 16 位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器,它是在計(jì)數(shù)信號(hào)的上升沿進(jìn)行計(jì)數(shù),它有兩個(gè)輸入,一個(gè)用于復(fù)位,一個(gè)用于計(jì)數(shù)。每一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖上升沿使原來的數(shù)值減 1,當(dāng)現(xiàn)時(shí)值減到零時(shí)停止計(jì) 數(shù),同時(shí)觸點(diǎn)閉合。直到復(fù)位控制信號(hào)的上升沿輸入時(shí),觸點(diǎn)才斷開,設(shè)定值又寫入,再又進(jìn)入計(jì)數(shù)狀態(tài)。 其設(shè)定值在 K1~ K32767 范圍內(nèi)有效。 設(shè)定值 K0 與 K1 含義相同,即在第一次計(jì)數(shù)時(shí),其輸出觸點(diǎn)就動(dòng)作。 通用計(jì)數(shù)器的通道號(hào): C0 ~ C99,共 100 點(diǎn)。 保持用計(jì)數(shù)器的通道號(hào) : C100~ C199,共 100 點(diǎn)。 通用與掉電保持用的計(jì)數(shù)器點(diǎn)數(shù)分配,可由參數(shù)設(shè)置而隨意更改。 舉個(gè)例子: 16 圖 53 計(jì)數(shù)器的應(yīng)用 由計(jì)數(shù)輸入 X011 每次驅(qū)動(dòng) C0 線圈時(shí),計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值加 1。當(dāng)?shù)?10 次執(zhí)行線圈指令時(shí),計(jì)數(shù)器 C0 的 輸出觸點(diǎn)即動(dòng)作。之后即使計(jì)數(shù)器輸入 X011 再動(dòng)作,計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值保持不變。 當(dāng)復(fù)位輸入 X010 接通 ( ON) 時(shí),執(zhí)行 RST 指令,計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值為 0,輸出接點(diǎn)也復(fù)位。 應(yīng)注意的是,計(jì)數(shù)器 C100~ C199,即使發(fā)生停電,當(dāng)前值與輸出觸點(diǎn)的動(dòng)作狀態(tài)或復(fù)位狀態(tài)也能保持。 (6)數(shù)據(jù)寄存器 數(shù)據(jù)寄存器是計(jì)算機(jī)必不可少的元件,用于存放各種數(shù)據(jù)。 FX2N 中每一個(gè)數(shù)據(jù)寄存器都是 16bit(最高位為正、負(fù)符號(hào)位),也可用兩個(gè)數(shù)據(jù)寄存器合并起來存儲(chǔ) 32 bit 數(shù)據(jù)(最高位為正、負(fù)符號(hào)位)。 ①通用數(shù)據(jù)寄存器 D 通道分配 D 0~ D199,共 200 點(diǎn)。 只要不寫入其他數(shù)據(jù),已寫入的數(shù)據(jù)不會(huì)變化。但是,由 RUN→STOP 時(shí),全部數(shù)據(jù)均清零。(若特殊輔助繼電器 M8033 已被驅(qū)動(dòng),則數(shù)據(jù)不被清零)。 ②停電保持用寄存器 通道分配 D200~ D511,共 312 點(diǎn),或 D200~ D999,共 800 點(diǎn)(由機(jī)器的具體型號(hào)定)。 基本上同通用數(shù)據(jù)寄存器。除非改寫,否則原有數(shù)據(jù)不會(huì)丟失,不論電源接通與否, PLC 運(yùn)行與否,其內(nèi)容也不變化。然而在二臺(tái) PLC 作點(diǎn)對(duì)的通信時(shí), D490~D509 被用作通信操作。 ③文件寄存器 通道分配 D1000~ D2999,共 2021 點(diǎn)。 文件寄存器是在用戶程序存儲(chǔ)器( RAM、 EEPROM、 EPROM)內(nèi)的一個(gè)存儲(chǔ)區(qū),以 500 點(diǎn)為一個(gè)單位,最多可在參數(shù)設(shè)置時(shí)到 2021 點(diǎn)。用外部設(shè)備口進(jìn)行寫入操作。在 PLC 運(yùn)行時(shí),可用 BMOV 指令讀到通用數(shù)據(jù)寄存器中,但是不能用指令將數(shù)據(jù)寫入文件寄存器。用 BMOV 將 數(shù)據(jù)寫入 RAM 后,再從 RAM 中讀出。將數(shù)據(jù)寫入 EEPROM 盒時(shí),需要花費(fèi)一定的時(shí)間,務(wù)必請(qǐng)注意。 ④ RAM 文件寄存器 通道分配 D6000~ D7999,共 2021 點(diǎn)。 驅(qū)動(dòng)特殊輔助繼電器 M8074,由于采用掃描被 禁止,上述的數(shù)據(jù)寄存器可作為文件寄存器處理,用 BMOV 指令傳送數(shù)據(jù)(寫入或讀出)。 ⑤特殊用寄存器 通道分配 D8000~ D8255,共 256 點(diǎn)。 是寫入特定目的的數(shù)據(jù)或已經(jīng)寫入數(shù)據(jù)寄存器,其內(nèi)容在電源接通時(shí),寫入初始化值(一般先清零,然后由系統(tǒng) ROM 來寫入)。 17 第 FX2N 系列的基本邏輯指令 基本邏輯指令是 PLC 中最基本的編程語言,掌握了它也就初步掌握了 PLC 的使用方法,各種型號(hào)的 PLC 的基本邏輯指令都大臺(tái)大同小異,現(xiàn)在我們針對(duì) FX2N系列,逐條學(xué)習(xí)其指令的功能和使用方法。每條指令 及其應(yīng)用實(shí)例都以梯形圖和語句表兩種編程語言對(duì)照說明。 ( 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: 表 51 LD/LDI/OUT 指令的應(yīng)用 LD 與 LDI 指令用于與母線相連的接點(diǎn),此外還可用于分支電路的起點(diǎn)。 OUT 指令是線圈的驅(qū)動(dòng)指令,可用于輸出繼電器、輔助繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)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。 ( 2)觸點(diǎn)串連指令( AND/ANDI)、 并聯(lián)指令( OR/ORI) 表 52 串聯(lián)、并聯(lián)指令的應(yīng)用 AND、 ANDI 指 令用于一個(gè)觸點(diǎn)的串聯(lián),但串聯(lián)觸點(diǎn)的數(shù)量不限,這兩個(gè)指令可連續(xù)使用。 OR、 ORI 是用于一個(gè)觸點(diǎn)的并聯(lián)連接指令。 表 53 相應(yīng)指令語句 18 ( 3)電路塊的并聯(lián)和串聯(lián)指令( ORB、 ANB) 表 54 ORB、 ANB 指令的應(yīng)用 含有兩個(gè)以上觸點(diǎn)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(shí),支路的起點(diǎn)以 LD 或 LDNOT 指令開始,而支路的終點(diǎn)要用 ORB 指令。 ORB指令是一種獨(dú)立指令,其后不帶操作元件號(hào),因此, ORB 指令不表示觸點(diǎn),可以看成電路塊之間的一段連接線。如需要將多個(gè)電路塊并聯(lián)連接,應(yīng)在每個(gè)并聯(lián)電路塊之后使用一個(gè) ORB 指令,用這種方法編程時(shí)并聯(lián)電路塊的個(gè)數(shù)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(shí) 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(shí)使用 ANB 指令,各并聯(lián)電路塊的起點(diǎn),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(gè)電路塊串聯(lián)連接,應(yīng)在每個(gè)串聯(lián)電路塊之后使用一個(gè) ANB 指令,用這種方法編程時(shí)串聯(lián)電路塊的個(gè)數(shù)沒有限制,若集中使用 ANB 指令,最多使用 7 次。 圖 55 ORB、 ANB實(shí)例 ( 4)程序結(jié)束指令( END) 表 55 END指令的應(yīng)用 在程序結(jié)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 19 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(diào)試程序時(shí),可以將 END 指令插在各程序段之后,分段檢查各程序段的動(dòng)作,確認(rèn)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(fù)位、脈沖輸出、清除、移位、主控觸點(diǎn)、空操作、跳轉(zhuǎn)指令等。 本設(shè)計(jì)程序見附錄三 20 總 結(jié) 本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、操作方便,可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。對(duì)優(yōu)化城市交通具有一定的意義。本設(shè)計(jì)將各任務(wù)進(jìn)行細(xì)分包裝,使各任務(wù)保持相對(duì)獨(dú)立;能有效改善程序結(jié)構(gòu),使程序的可讀性、可維護(hù)性和可移植性都得到進(jìn)一步的提高。實(shí)驗(yàn)最后成功完 成,由于很多客觀原因,比如時(shí)間上,個(gè)人技術(shù)上,本設(shè)計(jì)的應(yīng)用范圍不是很廣,想想還可以用攝像頭測(cè)量十字路口的車流量,改變路口的通行時(shí)間,實(shí)現(xiàn)智能化。 經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計(jì),使我覺得不論從理論知識(shí)還是從實(shí)際操作中都學(xué)到了不少知識(shí),我向來歸納起來主要有以下幾方面: ( 1) 經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計(jì),他讓我接觸了平時(shí)沒有接觸過的編程軟件及獲得相關(guān)的軟件調(diào)試經(jīng)驗(yàn),同時(shí)我也發(fā)現(xiàn)自己在這方面的不足之處。體會(huì)到理論知識(shí)對(duì)實(shí)踐有很大的指導(dǎo)作用,它讓我知道,只有在正確的理論指導(dǎo)下,才能設(shè)計(jì)出合乎實(shí)際需要的硬件電路。 ( 2) 學(xué)會(huì)了高效率的查閱資 料、運(yùn)用工具書、利用網(wǎng)絡(luò)找資料。
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