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plc交通燈設(shè)計(jì)——畢業(yè)設(shè)計(jì)-文庫(kù)吧資料

2025-03-05 11:49本頁(yè)面
  

【正文】 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。而且還可連接可編程控制終端,創(chuàng)造了尚無(wú)前例的靈活運(yùn)用。 存儲(chǔ)容量 (字節(jié) )=開關(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 用的是來自 OMRON 的 CPM1A30CDRA可編 程 控制器。一個(gè)有經(jīng)驗(yàn)的程序員和一個(gè)初學(xué)者,在完成同一復(fù)雜功能時(shí),其程序量可能相差 25%之多,所以對(duì)于初學(xué)者應(yīng)該在存儲(chǔ)容量估算時(shí)多留裕量。 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%的裕量來確定。 二 、 PLC 容量的選擇步驟與原則 PLC 的容量包括 I/ O 點(diǎn)數(shù)和用戶存儲(chǔ)容量?jī)蓚€(gè)方面。 2)機(jī)型統(tǒng)一 ,其功能和使用方法類似,有利于技術(shù)力量的培訓(xùn)和技術(shù)水平的提高。對(duì)可靠性要求很高的系統(tǒng),應(yīng)考慮是否采用冗余系統(tǒng)或熱備用系統(tǒng)。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。但是中、高檔 PLC 價(jià)格較貴,一般用于大規(guī)模過程控制和集散控制系統(tǒng)等場(chǎng)合。 對(duì)于以開關(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。 集中式不需要設(shè)置驅(qū)動(dòng)遠(yuǎn)程 I/ O硬件,系統(tǒng)反應(yīng)快、成本低;遠(yuǎn)程 I/ O 式適用于大型系統(tǒng),系統(tǒng)的裝置分布范圍很廣,遠(yuǎn)程 I/ O 可以分散安裝在現(xiàn)場(chǎng)裝置附近,連線短,但需要增設(shè)驅(qū)動(dòng)器和遠(yuǎn)程 I/ O 電源;多臺(tái) PLC 聯(lián)網(wǎng)的分布式適用于多臺(tái)設(shè)備分別獨(dú)立控制,又要相互聯(lián)系的場(chǎng)合,可以選用小型 PLC,但必須要附加通訊模塊。 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)。 PLC 機(jī)型選擇的基本原則是在滿足功能要求及保證可靠、維護(hù)方便的前提下,力爭(zhēng)最佳的性能價(jià)格比。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。 T9 T10 0.5秒脈沖發(fā)生控制綠燈的閃亮 T11 1s發(fā)生 控制LED的減一 T12 30s記時(shí)控制 LED數(shù)據(jù)的重新裝載 T13 急車東西 6通過控制 T14 南北急車 6 通過控制 輸入設(shè)備 PLC 輸入繼電器 PLC 輸出繼電器 代號(hào) 功能 功能 SB1 啟動(dòng)按鈕 X0 南北紅燈 Y1 SB2 停止按鈕 X1 南北綠燈 Y2 SB3 東西光電報(bào)警器 X2 南北黃燈 Y3 SB4 南北光電報(bào)警器 X3 東西紅燈 Y4 SB5 東西急車光電器 X4 東西綠燈 Y5 SB6 南北急車光電器 X5 東西黃燈 Y6 FR 過載繼電 器 X6 LED 個(gè)位 Y10~ Y17 LED 十位 Y20~ Y27 闖紅燈報(bào)警 Y0 表 21 地址分配表 湖北理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 15 交通燈控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) PLC 選擇 一、 PLC 機(jī)型和容量的選擇步驟與原則 隨著 PLC 技術(shù)的發(fā)展, PLC 產(chǎn)品的種類也越來越多。 SO2為東西方向闖紅燈報(bào)警光電開關(guān),SO3為南北方向闖紅燈報(bào)警光電開關(guān)、SO4為東西方向急車先行光電 開關(guān)、SO4為南北方向急車先行光電開關(guān)。 東西紅燈亮并保持 25秒。當(dāng)控制開關(guān) S01接通時(shí),信號(hào)燈全部熄滅。 Ⅳ、 用兩位七段數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)綠燈的倒計(jì)時(shí)。 Ⅱ、具有急車先行控制功能。 PLC 的聯(lián)網(wǎng)和通信可分為兩類:一類是 PLC之間聯(lián)網(wǎng)通信,各 PLC 制造廠家都有自己的專有聯(lián)網(wǎng)手段;另一類是 PLC與計(jì)算機(jī)之間的聯(lián)網(wǎng)通信,一般 PLC 都有通信 模塊用于與計(jì)算機(jī)通信。 4.不斷開發(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,近年來不斷開發(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。 3. PLC 編程語(yǔ)言更加豐富,功能不斷提高,編程語(yǔ)言趨向標(biāo)準(zhǔn)化 在 PLC 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不斷發(fā)展的同時(shí), PLC 的編程語(yǔ)言也越來越豐富,功能也不斷提高,除了大多數(shù) PLC 使用的梯形圖語(yǔ)言外,還有些 PLC 采用 BASIC、 C語(yǔ)言等高級(jí)語(yǔ)言編程。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)。如歐姆龍公司的 C1000H 為 0. 4ms/ KB,三菱公司的 A3N 為 0. 2ms/ KB。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。在PLC 中,用戶程序的存儲(chǔ)容量有的是用編程的步數(shù)來表示,每編一條語(yǔ)句為一步;有的是以字為單位來計(jì)算, 16 位二進(jìn)制數(shù)為一個(gè)字節(jié),每 1024 個(gè)字節(jié)為 1KB;有的是以編程的地址來表示,每編一條語(yǔ)句為一地址。 湖北理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 12 一般來說, 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、用戶程序執(zhí)行、輸出刷新等所有時(shí)間的總和 。另外,采用掃描用戶程序的運(yùn)行結(jié)果與繼電器控制裝置的硬邏輯并行運(yùn)行的結(jié)果有所區(qū)別。這時(shí),才是 PLC的真正輸出。 3 輸出刷新階段 當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后, PLC就進(jìn)入輸出刷新階段。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。因此,如果輸入是脈沖信號(hào),則該脈沖信號(hào) 的寬度必須大于一個(gè)掃描周期,才能保證在任何情況下,該輸入均能被讀入。輸入采樣結(jié)束后,轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在整個(gè)運(yùn)行期間, PLC 的 CPU 以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。 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,其工作過程一般分為三個(gè)階段,即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。它是近年來發(fā)展起來的一種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。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,采用布爾助記符來表示操作功能。它來源于繼電器邏輯控制系統(tǒng)的描述 。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。這種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言采用因果關(guān)系來描述事件發(fā)生的條件和結(jié)果。 : 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)來描述程序的一種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。 圖 13 晶閘管輸出型 第三:晶體管輸出型:為無(wú)觸點(diǎn)輸出方式,用于接通或斷開開關(guān)頻率較高的直流電源負(fù)載。 有三種類型: 第一:繼電器輸出型:為有觸點(diǎn)輸出方式,用于接通或斷開開關(guān)頻率較低的直流負(fù)載或交流負(fù)載回路。 輸入 /輸出接口 輸入接口 : 光電耦合器由兩個(gè)發(fā)光二極度管和光電三極管組成。如果沒有一個(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。存放應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)器稱為用戶程序存儲(chǔ)器。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。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后,最后將 I/O 映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置,如此循環(huán)運(yùn)行,直到停止運(yùn)行。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 診斷用戶程序中的語(yǔ)法錯(cuò)誤。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。 PLC 的基本結(jié)構(gòu) PLC 實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(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。通訊聯(lián)網(wǎng)功能強(qiáng),有各種通訊聯(lián)網(wǎng)的模塊,可以構(gòu)成三級(jí)通訊網(wǎng),實(shí)現(xiàn)工廠生產(chǎn)管理自動(dòng)化。大型 PLC 的軟、硬件功能極強(qiáng)。它能聯(lián)接各種特殊功能模塊,通訊聯(lián)網(wǎng)功能更強(qiáng),指令系統(tǒng)更豐富,內(nèi)存容量更大,掃描速度更快。 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。 PLC 的分類 現(xiàn)在比較習(xí)慣的 PLC 分類是按 I/O 點(diǎn)數(shù)分,一般分為三類: 小型 PLC :小型 PLC 的 I/O 點(diǎn)數(shù)一般在 128 點(diǎn)以下,其特點(diǎn)是體積小、結(jié)構(gòu)緊湊,整個(gè)硬件融為一體,除了開關(guān)量 I/O以外,還可以連接模擬量 I/O 以 及其他各種特殊功能模塊。 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。 PLC 或外部的輸入裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)生故障時(shí),可以根據(jù) PLC 上的指 示燈或編程器提供的信息迅速地查明故障的原因。 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。 PLC 的平均無(wú)故障間隔時(shí)間高, 如日本三菱公司的 F F2系列 PLC 的平均無(wú)故障間隔時(shí)間長(zhǎng)達(dá) 30萬(wàn)小時(shí),這是一般微機(jī)所不能比擬的。 4.可靠性高,抗干擾能力強(qiáng) 絕大多數(shù)用戶都將可靠性作為選擇控制裝置的首要條件。 3.通用性強(qiáng),適應(yīng)性強(qiáng) PLC 的生產(chǎn)具有系列化和模塊化特點(diǎn),硬件配置相當(dāng)靈活,可以很方便地組成能滿足各種控制要求的控制系統(tǒng)。用戶在硬件方面的設(shè)計(jì)工作只是確定 PLC 的硬件配置和外部接線。通過閱讀 PLC 的使用手冊(cè)或短期培訓(xùn),電氣技術(shù)人員或技術(shù)工人只要幾天的時(shí)間就可以熟悉梯形圖語(yǔ)言,并用來編制用戶程序。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。從此,這一更新技術(shù)就以很快的速度發(fā)展起來,現(xiàn)代的 PLC 已成為現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱( PLC,機(jī)器人 和 CAD/ CAM)之一。 1968 年,美國(guó)最大的汽車制造商通用汽車公司( GM),為了適應(yīng)汽車型號(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,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。但是,這些控制裝置體積大、動(dòng)作速度較慢、耗電較多、功能少,特別是接線復(fù)雜、排除故障非常困難而且要花費(fèi)大量的時(shí)間。新近生產(chǎn)的 PLC 都具有通信接口,通信非常 方便。通信及聯(lián)網(wǎng) PLC 通信含PLC 間的通信及 PLC與其它智能設(shè)備間的通信。 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。 PID 處理一般是運(yùn)行專用的 PID 子程序 。 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。過程控制過程控制是指對(duì)溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)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。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。開關(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 。但是為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī)( Personal Computer)的簡(jiǎn)稱混淆,所以將可編程控制器簡(jiǎn)稱 PLC。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器( Programmable Logic Controller),簡(jiǎn)稱 PLC,它主要用
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