【正文】 ................................................ 21 4 軟件設(shè)計 ......................................................................................................... 22 順序功能圖 ............................................................................................ 22 梯形圖 .................................................................................................... 23 5 工作原理 ........................................................................................................... 27 6 總結(jié)體會 ........................................................................................................... 28 7 參考資料 ........................................................................................................... 29 PLC 交通燈畢業(yè)設(shè)計 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 1 總體設(shè)計思路 交通信號燈的 PLC 控制設(shè)計包括：普通交通燈的顯示控制、急車來時的信號燈的顯示控制。 首先要分析控制原理，道路東西、南北縱橫，正常情況下，可選擇通過定時器來控制，東西、南北交替運(yùn)行；非正常情況下，可以設(shè)置急車強(qiáng)通功能，急車過來時，選擇急車狀態(tài)，考慮到東西、南北方向可能同時來急車，應(yīng)該在急車強(qiáng)通功能中設(shè)置互鎖功能，對先來的一方響應(yīng)。 PLC 交通燈畢業(yè)設(shè)計 2 PLC 基礎(chǔ)知識 可編程控制器 PLC 技術(shù)發(fā)展 【 摘要 】 本文 論述了在工業(yè)控制領(lǐng)域占主要地位的工業(yè)可編程序控制器 (PLC)的 產(chǎn)生、現(xiàn)狀和 發(fā)展趨勢，簡單介紹了國際、國內(nèi) PLC 的主要廠家及產(chǎn)品。 1969 年，美國數(shù)字設(shè)備公司（ DEC 公司）研制出了第一臺可編程控制器 PDP－ 14，在美國通用汽車公司的生產(chǎn)線上試用成功，并取得了滿意的效果，可編程控制器自 此產(chǎn)生。 1971 年，日本開始生產(chǎn)可編程控制器。到現(xiàn)在世界各國的一些著名的電氣工廠幾乎都在生產(chǎn)可編程控制器裝置。 早期的可編程控制器主要由分立元件和中小規(guī)模集成電路組成，它采用了一些計算機(jī)技術(shù)，但簡化了計算機(jī)的內(nèi)部電路，對工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境適應(yīng)性較好，指令系統(tǒng)簡單，一般只具有邏輯運(yùn)算的功能?，F(xiàn)在的可編程控制器都采用了微處理器（ CPU）、只讀存儲器（ ROM）、隨機(jī)處理器（ RAM）或是單片機(jī)作為其核心。展望未來，可編程控制器在規(guī)模和功能上將向兩大方向發(fā)展，一方面大型可編程控制器不斷高速、大容量和高功能方向發(fā)展。 我國工業(yè) 可編程控制器 的發(fā)展 我國研制與應(yīng)用 PLC 起步較晚， 1973 年開始應(yīng)用， 20 世紀(jì) 80 年代初期以前發(fā)展較慢， 20 世紀(jì) 80 年代隨著成套設(shè)備或?qū)Ｓ迷O(shè)備引進(jìn)了不少 PLC，例如寶鋼一期工程整個生產(chǎn)線上就使用了數(shù)百臺的 PLC，二期工程將使用更多的 PLC。 20 世紀(jì) 80 年代中后期，我國開發(fā)應(yīng)PLC 交通燈畢業(yè)設(shè)計 用 PLC 技術(shù)發(fā)展迅速，例如資料 介紹東風(fēng)汽車公司裝備系統(tǒng)從 1986 年起，全面采用 PLC 對老設(shè)備進(jìn)行更新改造，至 1991 年止一共改造設(shè)備 1000 多臺，并取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。廣東佛山市中聯(lián)自動控制工程公司，近幾年來已為多個廠家設(shè)計制造了 PLC 控制裝置既是套，成功應(yīng)用于陶瓷窯爐、瓷磚輸送線和其他自動控制生產(chǎn)設(shè)備上。 目前 PLC 發(fā)展方向主要是朝著小型化、廉價化、 標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、智能化、高速化、大容量化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，這將使 PLC 功能更強(qiáng)，可靠性更高，使用更方便，適用更廣。它具有控制方便、可靠性高、容易掌握、體積小、價格適宜等特點。預(yù)計到 2021 年，銷售額約為 86 億美元，占工控機(jī)市場份額的 50%， PLC 將在工控機(jī)市場中占有主要地位，并保持繼續(xù)上升的勢頭。新一代的 PLC具有 PID 調(diào)節(jié)功能，它的應(yīng)用已從開關(guān)量控制擴(kuò)大到模擬量控制領(lǐng)域，廣泛地應(yīng)用于航天、冶金、輕工、建材等行業(yè)。三菱的 FXOS14 點 (8 個 24VDC 輸入， 6 個繼電器輸出 )，其尺寸僅為 58mm89mm，僅大于信用卡幾個毫米，而功能卻有所增強(qiáng)，使 PLC 的應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)大到遠(yuǎn)離工業(yè)控制的其它行業(yè)，如快餐廳、醫(yī)院手術(shù)室、旋轉(zhuǎn)門和車輛等，甚至引入家庭住宅、娛樂場所和商業(yè)部門。 PLC 與 PC 集成，即將計算機(jī)、 PLC 及操作人員的人 — 機(jī)接口結(jié)合在一起，使 PLC 能利用計算機(jī)豐富的軟件資源，而計算機(jī)能和 PLC 的 模塊交互存取數(shù)據(jù)。 (3) 向開放性轉(zhuǎn)變 PLC 存在嚴(yán)重的缺點，主要是 PLC 的軟、硬件體系結(jié)構(gòu)是封閉而不是開放的，絕大多數(shù)的 PLC 是專用總線、專用通信網(wǎng)絡(luò)及協(xié)議，編程雖多為梯形圖，但各公司的組態(tài)、尋址、語文結(jié)構(gòu)不一致，使各種 PLC 互不兼容。現(xiàn)在開發(fā)以 PC 為基、在 WINDOWS 平臺下， 符合PLC 交通燈畢業(yè)設(shè)計 IEC11313 國際標(biāo)準(zhǔn)的新一代開放體系結(jié)構(gòu)的 PLC 正在規(guī)劃中。 他們的產(chǎn)品分別有：西門子 S7 系列 PLC、 AB Micro Logix 1500 PLC、 施耐德 TSX Neza PLC 和 Modicon TSX Momentum PLC、三菱 FX 系列 PLC、 歐姆龍 C 系列 PLC 等等。 我國的 PLC 生產(chǎn)目前也有一定的發(fā)展，小型 PLC 已批量生產(chǎn)；中型 PLC 已有產(chǎn)品；大型 PLC 已開始研制。國內(nèi)產(chǎn)品在價格上占有明顯的優(yōu)勢。 隨著 微處理器、網(wǎng)絡(luò)通信、人機(jī)界面技術(shù)的迅速發(fā)展，工業(yè)自動化技術(shù)日新月異，各種產(chǎn)品競爭激烈，新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。 近幾年 PLC 在工農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用越來越廣泛。因此，選擇溫度控制這一課題是有一定的實際意義的。 plc 的分類 小型 PLC 小型 PLC 的 I/O 點數(shù)一般在 128 點以下，其特點是體積小、結(jié)構(gòu)緊湊，整個硬件融為一體，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。 中型 PLC 中型 PLC 采用模塊化結(jié)構(gòu)，其 I/O 點數(shù)一般在 256~1024 點之間。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。大型 PLC 的軟、硬件功能極強(qiáng)。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)成三級通訊網(wǎng)，實現(xiàn)工廠生產(chǎn)管理自動化。 四 . PLC 的基本結(jié)構(gòu) PLC 實質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計算機(jī)相同， 中央處理單元 (CPU) 中央處理單元 (CPU)是 PLC 的控制中樞。 為了進(jìn)一步提高 PLC 的可靠性，近年來對大型 PLC 還采用雙 CPU 構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三 CPU 的表決式系統(tǒng)。 存儲器 存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器。 PLC 存儲空間的分配 雖然各種 PLC 的 CPU 的最大尋址空間各不相同，但是 根據(jù) PLC 的工作原理，其存儲空間一般包括以下三個區(qū)域： （ 1）系統(tǒng)程序存儲區(qū) （ 2）系統(tǒng) RAM 存儲區(qū)（包括 I/O 映象區(qū)和系統(tǒng)軟設(shè)備等） （ 3）用戶程序存儲區(qū) 系統(tǒng)程序存儲區(qū)：在系統(tǒng)程序存儲區(qū)中存放著相當(dāng)于計算機(jī)操作系統(tǒng)的系統(tǒng)程序。系統(tǒng) RAM 存儲區(qū)：系統(tǒng) RAM 存儲區(qū)包括 I/O 映象區(qū)以及各類軟設(shè)備 。因此，它 需要一定數(shù)量的存儲單元 (RAM)以存放 I/O 的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，這些單元稱作 I/O映象區(qū)。因此整個 I/O 映象區(qū)可看作兩個部分組成：開關(guān)量 I/O 映象區(qū)；模擬量 I/O 映象區(qū)。該存儲區(qū)又分為具有失電保持的存儲區(qū)域和無失電保持的存儲區(qū)域，前者在 PLC 斷電時，由內(nèi)部的 鋰電池供電，數(shù)據(jù)不會遺失；后者當(dāng) PLC 斷電時，數(shù)據(jù)被清零。 另外，不同的 PLC 還提供數(shù)量不等的特殊邏輯線圈，具有不同的功能。 另外， PLC 還提供數(shù)量不等的特殊數(shù)據(jù)寄存器，具有不同的功能。不同類型的 PLC，其存儲容量各不相同。如果沒有一個良好的、可靠得電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此 PLC 的制造商對電源的設(shè)計和制造也十分重視。 S7200 系列 PLC 概述 西門子 S7200 系列可編程控制器有 CPU21X 系列和 CPU22X 系列，其中CPU22X 型可編程控制器提供了 4 個不同的基本型號，常見的有 CPU221，CPU222， CPU224 和 CPU226 四種基本型號 ，其主要技術(shù)規(guī)范如表 21 所示。系統(tǒng)的硬件構(gòu)架是由成系統(tǒng)的CPU 模塊和豐富的功能擴(kuò)展模塊組成。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動檢測、自動化控制相關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機(jī)床、機(jī)械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護(hù)設(shè)備、汽車、機(jī)器人等等。 S7200 系列除了具有 PLC 的基本控 制功能以外，還有以下三個方面特點：（ 1）功能強(qiáng)大的指令集；（ 2）豐富強(qiáng)大的通信功能；（ 3）編程軟件的易用性。CPU226 內(nèi)裝硬件實時時鐘，自帶后備電源，在正常電源被關(guān)掉的情況下， CPU的時鐘仍能正常工作。 CPU響應(yīng)那些事件，操作系統(tǒng)就會去調(diào)用相應(yīng)的該事件的組織塊 OB。另外 ，有 34 個系統(tǒng)功能 SFC 集成在操作系統(tǒng)中。在這里主要介紹模擬量輸出模塊EM232 和模擬量輸入模塊 EM231。其內(nèi)部集成了 D/A 轉(zhuǎn)換器、放大器等多種功能的電路，可用于復(fù)雜的控制場合。 EM231 模擬量輸入擴(kuò)展模塊提供了 4X12 位模擬量輸入的功能。它能夠不用外放大器而與傳感器直接相連，有 4 輸入模擬量通道，具有12 位的分辨率，且具有多種輸入、輸出信號范圍。 連接時 CPU 模塊放在最左側(cè) 。模擬量、數(shù)字量擴(kuò)展模塊分別如表 2表 23 所示。 PLC 的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示： 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。然后重新返回第一條指令，開始下一輪新的掃描。 PLC的掃描一個周期必經(jīng)輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。隨即關(guān)閉輸入端口，進(jìn)入程序執(zhí)行階段 。輸出刷新階段：當(dāng)所有指令執(zhí)行完畢，輸出狀態(tài)寄存器的通斷狀態(tài)在輸出刷新階段送至輸出鎖存器中，并通過一定的方式（繼電器、晶體管或晶閘管）輸出，驅(qū)動相應(yīng)輸出設(shè)備工作。 幾點說明： 輸入模塊C P U模塊輸出模塊可編程序控制器編程裝置接觸器電磁閥指示燈電源 電源