基于plc的交通燈控制系統(tǒng)的畢業(yè)設計論文

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　隨著社會的不斷發(fā)展，PLC在工業(yè)上的應用更為廣泛；工業(yè)自動化更為提高。在現(xiàn)在交通燈控制系統(tǒng)中PLC被廣泛應用于其中,實現(xiàn)了交通燈科學化管理。</p><p>　　本次設計的題目是：基于PLC的交通燈控制系統(tǒng)設計。交通燈的自動控制是一個典型的時序控制實例，其梯形圖設計的關鍵是要將各燈狀態(tài)變化的“時間點”表示

2、出來；時間的準確計算用定時器實現(xiàn)；燈的閃爍次數(shù)用計數(shù)器實現(xiàn)。</p><p>　　關鍵詞：交通燈 PLC 程序</p><p>　　Abstract: With the continuous development of society, PLC applications in industry more widely; more to improve industrial automa

3、tion. Traffic light control system, now widely used in the PLC in which to achieve the scientific management of traffic lights. The project topic is: Based on the PLC's traffic light control system Automati

4、c control of traffic lights is a typical example of timing control, the ladder design is the key to the changes of the light "time points" that come out; time a</p><p><b>　　目錄</b></p

5、><p>　　第一章、PLC的特點及應用</p><p><b>　　1.1 概述</b></p><p>　　1.2 PLC的特點.......................................................3</p><p>　　1.3 PLC的應用...................

6、....................................5</p><p>　　第二章、PLC的結(jié)構(gòu)及原理</p><p>　　2.1 PLC的分類.......................................................5</p><p>　　2.2 PLC的結(jié)構(gòu).........................

7、..............................5</p><p>　　2.3 PLC的工作原理...................................................8</p><p>　　2.4PLC的編程語言....................................................9</p><

8、;p>　　2.5FX2N系列PLC的指令系統(tǒng)..........................................11</p><p>　　第三章、形圖的設計與編程方法</p><p>　　3.1 編程方法.......................................................20</p><p>　　3.2

9、 控制工藝和要求.................................................20</p><p>　　3.3十字路口交通燈示意圖............................................20</p><p>　　3.4控制時序圖................................................

10、......21</p><p>　　3.5 PLC的外部接線圖................................................22</p><p>　　3.6 硬件及外圍元件.................................................22</p><p>　　3.7 輸入輸出裝置與PLC對應表.

11、......................................23</p><p><b>　　第四章程序設計</b></p><p>　　4.1 軟件設計.......................................................24</p><p>　　4.2 梯形圖.............

12、............................................25</p><p>　　4.3 指令表.........................................................27</p><p>　　第五章、設計總結(jié)...................................................29&

13、lt;/p><p>　　致謝...............................................................29</p><p>　　參考文獻...........................................................29</p><p>　　第一章 PLC的特點及應用</p&

14、gt;<p><b>　　1.1 概述 </b></p><p>　　可編程控制器（Programmable Controller）是計算機家族中的一員，是為工業(yè)控制應用而設計制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller），簡稱PLC，它主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制。隨著技術的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯

15、控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱PC。但是為了避免與個人計算機（Personal Computer）的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱PLC。</p><p>　　1.2 PLC的特點</p><p>　　1、可靠性高，抗干擾能力強；</p><p>　　2、通用性高，使用方便；</p><p>　　3、編程簡單，易學，易

16、懂；</p><p>　　4、采用先進的模塊化結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)組合靈活方便；</p><p>　　5、系統(tǒng)設計、調(diào)試周期短；</p><p>　　6、安裝簡單，維修方便；</p><p>　　7、對生產(chǎn)工藝改變適應性強，可進行柔性生產(chǎn)。</p><p>　　1.3 PLC的應用</p><p>　　目

17、前，PLC在國內(nèi)外已廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。 </p><p>　　1、開關量的邏輯控制 </p><p>　　這是PLC最基本、最廣泛的應用領域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設備的控制，也可用于多機群控及自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床

18、、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。</p><p><b>　　2、模擬量控制 </b></p><p>　　在工業(yè)生產(chǎn)過程當中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實現(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。PLC制造廠商都有配套的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊，使PLC可以

19、很方便地用于模擬量控制。 </p><p><b>　　3、運動控制 </b></p><p>　　PLC可以用于圓周運動或直線運動的控制。從控制機構(gòu)配置來說，早期直接用于開關量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運動控制模塊。如可驅(qū)動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC廠家的產(chǎn)品幾乎都有運動控制功能，廣泛用于各種機床、機器

20、人、電梯等場合。 </p><p><b>　　4、 過程控制 </b></p><p>　　過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計算機，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。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。大中型PLC都有PID模塊，目前許多小型PLC也具有此功能模塊。PID處理一般是運行專用的PID子程序。過

21、程控制在冶金、精細化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應用。 5 、數(shù)據(jù)處理 </p><p>　　現(xiàn)代PLC具有數(shù)學運算（含矩陣運算、函數(shù)運算、邏輯運算）、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。這些數(shù)據(jù)可以與存儲在存儲器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票?。?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系

22、統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、化工、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。 </p><p><b>　　6 、通信和聯(lián)網(wǎng) </b></p><p>　　PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設備間的通信。隨著計算機控制的發(fā)展，工廠自動化網(wǎng)絡發(fā)展得很快，各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的PLC都具有通信接口，通信非常方便

23、。</p><p>　　第二章 PLC的結(jié)構(gòu)及原理</p><p>　　2.1 PLC的分類</p><p>　　1 、按PLC的結(jié)構(gòu)形式分類：1）整體式；2）模塊式。</p><p>　　2、 按PLC的I/O點數(shù)分類：</p><p>　　1）小型256點以下；</p><p>　　2）中型

24、256點以上，2048點以下；</p><p>　　3）大型2048點以上。</p><p>　　3、按PLC功能分類：低擋型，中擋型，高檔型。</p><p>　　2.2 PLC的結(jié)構(gòu)</p><p>　　PLC 實質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計算機，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計算機相同。從結(jié)構(gòu)上分，PLC分為整體式和模塊式兩種。整體式PLC包括C

25、PU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。</p><p>　　PLC的硬件基本結(jié)構(gòu)框圖如下：</p><p>　　編程器 擴展</p>

26、<p>　　一、中央處理器（CPU）</p><p>　　CPU主要是由運算器和控制器兩部分組成，它是PLC的控制中樞。PLC的CPU按照系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲用戶鍵入的應用程序和數(shù)據(jù)，檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時器的狀態(tài)，診斷用戶程序的語法錯誤。當PLC運行時，CPU首先以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映像區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解

27、釋后按指令的規(guī)定邏輯或算術運算，并將運算的結(jié)果送入I/O映像區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)，等所有的用戶程序執(zhí)行完畢后，最后將I/O映像區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應的輸出裝置，如此循環(huán)運行，直至停止。</p><p><b>　　二、存儲器</b></p><p>　　在PLC中存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)存儲器（EPROM）; 存放應用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲

28、器（RAM）。EPROM是一種可擦除的只讀存儲器，在斷電情況下存儲器內(nèi)的所有信息保持不變，在紫外線連續(xù)照射20分鐘后，能清除存儲器的所有內(nèi)容，加高電平可以寫入信息。RAM是一種讀寫存儲器或者稱為隨機存儲器，它讀寫方便，存取速度快，有鋰電池支持。用它來存儲用戶程序居多。</p><p>　　三、輸入/輸出（I/O）電路</p><p>　　PLC的輸入/輸出（I/O）接口電路實現(xiàn)了輸入信號電

29、平、CPU所能處理信號的標準電平、被控對象所需的電平之間的轉(zhuǎn)換。（I/O）接口有良好的光電隔離和濾波作用。</p><p><b>　　1、輸入接口電路</b></p><p>　　PLC的輸入接口電路大都有三種輸入類型：(1)、直流（12～24V）輸入；（2）、交流（100～120V、200～240V）輸入；（3）、交直流輸入。外部輸入器件是通過PLC輸入接口電路與

30、PLC相連的。</p><p><b>　　2、輸出接口電路</b></p><p>　　PLC的輸出有三種形式：繼電器輸出、晶體管輸出、晶閘管輸出。三種形式的輸出中，繼電器輸出響應最慢，負載能力最強；晶體管輸出響應最快，負載能力最弱。</p><p><b>　　四、電源</b></p><p>

31、　　模塊化的PLC是獨立的電源模塊；整體式PLC集成在廂體內(nèi)。PLC的電源多為高精度的開關電源；掉電保護電路供電的后備電源多為鋰電池。</p><p><b>　　五、編程器</b></p><p>　　編程器是PLC的重要外圍設備，一般分為簡易編程器和圖形編程器。編程器的主要任務是輸入程序、編輯程序、調(diào)試程序、健康程序，還可以在線測試PLC工作狀態(tài)和參數(shù)與PLC進行

32、人機對話。</p><p>　　2.3 PLC的工作原理</p><p>　　PLC是采用循環(huán)掃描的工作方式，即順序地逐條地掃描用戶程序的操作，根據(jù)程序運行的結(jié)果，一個輸出的邏輯線圈應接通或斷開，但該線圈的觸點并立即動作，而必須等用戶程序全部掃描結(jié)束后，才同時將輸出動作信息全部送出執(zhí)行。也就是說，PLC系統(tǒng)工作任務管理應用程序執(zhí)行都是掃描方式完成的。</p><p>

33、;<b>　　一、循環(huán)掃描技術</b></p><p>　　PLC投入運行后，都是以重復的方式執(zhí)行的，執(zhí)行用戶程序不是只執(zhí)行一遍，而是一遍一遍不停地循環(huán)執(zhí)行，這里每執(zhí)行一遍我們稱為掃描一次。掃描一遍用戶程序的時間叫掃描周期。掃描一次，PLC內(nèi)部要進行一系列操作，可分為五大類：以故障診斷、通訊處理為主的公共操作、聯(lián)系工業(yè)現(xiàn)場的輸入采樣操作、執(zhí)行用戶程序的操作、輸出刷新操作以及服務外圍設備的操作

34、。下面重點把輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三步操作加以說明。</p><p><b>　　1、輸入采樣階段</b></p><p>　　在PLC投入運行時，PLC以掃描方式依次讀入所有端子口的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并把這些數(shù)據(jù)存入（I）映像區(qū)的相應單元內(nèi)，接著進入程序執(zhí)行階段，在程序執(zhí)行時，即使輸入信號發(fā)生變化，內(nèi)存中輸入信息也不變化，只有在下一個掃描周期的輸入采樣階段才能讀入信

35、息。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證該輸入信號不被丟失。</p><p><b>　　2 、程序執(zhí)行階段</b></p><p>　　PLC在用戶程序執(zhí)行階段，CPU總是按由上而下的順序依次掃描用戶的梯形圖程序。掃描每一條梯形圖支路時，又是由左到右、先上后下的順序?qū)τ捎|點構(gòu)成的控制線路進行邏輯運算，并根據(jù)邏輯運算的結(jié)果，刷新該

36、邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應位的狀態(tài)，或者刷新該輸出線圈在I/O映像區(qū)中對應位的狀態(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。</p><p><b>　　3、輸出刷新階段</b></p><p>　　PLC的CPU掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就進入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映像區(qū)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應的被控負載

37、，這才是PLC的真正輸出。</p><p>　　二、PLC掃描周期的中斷處理</p><p>　　PLC的掃描工作方式對急待處理的任務是不能及時解決的，引入中斷處理方式即可得到解決。在中斷方式下，急待處理的任務申請中斷，被響應后，停止正在進行的用戶程序掃描，轉(zhuǎn)而去處理中斷工作，運行有關中斷服務程序，中斷處理完成后，又返回運行原來的用戶程序。</p><p>　　三、

38、PLC的I/O響應時間</p><p>　　輸入輸出響應時間又稱滯后時間，是指PLC外部輸入信號發(fā)生變化的時刻起至系統(tǒng)有關輸出信號發(fā)生變化的時刻止所間隔的時間。它由輸入濾波時間、輸出電路的滯后時間和因掃描工作方式產(chǎn)生的滯后時間三部分組成。</p><p>　　2.4 PLC的編程語言</p><p>　　應用程序的編制需要使用PLC生產(chǎn)制造廠商提供的編程語言。至今為

39、止還沒有一種能適合各種PLC的通用編程語言。為了用戶的利益和PLC制造商的需要，國際電工委員會（IEC）對當代種類繁多的概念和語言進行了標準化（IEC61131-3）,制訂了工業(yè)控制器（包括PLC）的標準，對PLC定義了5種編程語言。分別是梯形圖、指令語句表、功能塊圖、順序功能圖、結(jié)構(gòu)化文本。下面就梯形圖、指令語句表、順序功能圖這三種編程語言進行詳細說明：</p><p><b>　　1、梯形圖（LD）

40、</b></p><p>　　梯形圖編程語言是一種以圖形符號在圖中的相互關系表示控制關系的編程語言，是由傳統(tǒng)的繼電器控制電路圖演變而來的，也可以說，梯形圖編程語言是在電氣控制系統(tǒng)中常用的繼電器、接觸器邏輯控制基礎上簡化了符號演變而來的，它直觀、形象，電氣技術人員容易接受，是目前國內(nèi)用得最多的一種PLC編程語言，其主要特點：</p><p>　　1）梯形圖格式中的繼電器不是真實物

41、理繼電器，而是 “軟繼電器”， “軟繼電器”的觸點可在用戶編制程序時無限次使用。</p><p>　　2）PLC梯形圖左右兩端的母線是不接任何電源的。通常所指梯形圖中流過的電流不是指物理電流，而僅僅指“概念”電流，“概念”電流只能從左到右流動。</p><p>　　3）梯形圖中用戶程序邏輯運算結(jié)果，馬上可以為后面用戶程序的運算所利用。</p><p>　　4）梯形圖

42、中輸出邏輯線圈中對應輸出映像區(qū)的相應位，不能用該編程軟器件直接驅(qū)動現(xiàn)場執(zhí)行機構(gòu)。</p><p>　　2、指令語句表（IL）</p><p>　　指令語句表又叫語句表，類似于單片機程序中的匯編語言，用指令的助記符編程。指令語句表和梯形圖有嚴格的對應關系，梯形圖程序只有轉(zhuǎn)換為指令語句表才有可能送入PLC內(nèi)運行。例：下圖是三菱公司的FX2N系列產(chǎn)品的最簡單的梯形圖例：</p>&

43、lt;p>　　X000 X001 Y000</p><p><b>　　X010</b></p><p>　　它有兩組，第一組用以實現(xiàn)啟動、停止控制。第二組僅一個END指令，用</p><p><b>　　以結(jié)束程序。</b></p><p>　　梯形圖

44、與助記符的對應關系： 助記符指令與梯形圖指令有嚴格的對應關系，而梯形圖的連線又可把指令的順序予以體現(xiàn)。一般來說，其順序為：先輸入，后輸出（含其他處理）；先上，后下；先左，后右。有了梯形圖就可將其翻譯成助記符程序。上圖的助記符程序為：</p><p>　　反之根據(jù)助記符，也可畫出與其對應的梯形圖，它們之間可以相互轉(zhuǎn)換。</p><p>　　3、順序功能圖（SFC）</p>&l

45、t;p>　　順序功能圖屬于圖形語言，用它經(jīng)常編制順序控制程序。順序功能圖包含有步（STEP）、執(zhí)行和轉(zhuǎn)換三個要素。順序功能圖編程法可將一個復雜的控制過程分解為一些小的工作狀態(tài)，對這些小狀態(tài)的功能分別處理后再把這些小狀態(tài)依一定的順序控制要求連接組合成整體的控制程序。順序功能圖體現(xiàn)了一種編程思想，在步進順序控制中應用廣泛。</p><p>　　2.5 FX2N系列PLC的指令系統(tǒng)</p><

46、p>　　一、FX2N系列PLC的內(nèi)部編程器件</p><p>　　1、輸入繼電器X（X0～X177）</p><p>　　輸入繼電器的作用是專門用于接收和存儲外部開關量信號，它能提供無數(shù)對常開、常閉觸點用于內(nèi)部編程。每個輸入繼電器線圈與PLC的一個輸入端子相連。輸入繼電器的狀態(tài)只能由外部信號驅(qū)動改變，而無法用程序驅(qū)動。所以在梯形圖中只見其觸點而不會出現(xiàn)輸入繼電器線圈符號。另外，輸入繼

47、電器觸點只能用于內(nèi)部編程，無法驅(qū)動外部負載。FX2N系列PLC輸入繼電器采用八進制地址編號，其地址編號為X0～X177，即最多為128點，其輸入響應時間為10ms。</p><p>　　2、輸出繼電器Y（Y0～Y177）</p><p>　　輸出繼電器有兩個作用，第一是提供無數(shù)對常開、常閉觸點用于內(nèi)部編程；其二是能提供一副常開觸點驅(qū)動外部負載（繼電器輸出響應時間為10ms）。每一個輸出繼電

48、器的外部常開觸點或輸出管與PLC的一個輸出點相連。輸出繼電器線圈狀態(tài)由程序驅(qū)動。FX2N系列PLC輸出繼電器也采用八進制地址編號，其地址編號為Y0～Y177，即最多為128點。</p><p><b>　　3、輔助繼電器M</b></p><p>　　PLC內(nèi)部有很多輔助繼電器，其作用相當于繼電器控制系統(tǒng)中的中間繼電器，用于狀態(tài)暫存、輔助移位運算及特殊功能等。輔助繼電

49、器線圈也是由程序驅(qū)動，也能提供無數(shù)對常開、常閉觸點用于內(nèi)部編程。PLC內(nèi)部輔助繼電器一般有三種類型：</p><p>　?。?）通用型輔助繼電器</p><p>　　例如，F(xiàn)X2N型PLC按十進制編號為M0～M499共500點。請注意FX2N型PLC的軟器件出X、Y為八進制編號外，其它器件均為十進制編號。</p><p>　　（2）掉電保持型輔助繼電器</p&

50、gt;<p>　　有些控制系統(tǒng)要求有些信號、狀態(tài)保持斷電瞬間的狀態(tài)，就必須使用掉電保持型輔助繼電器。這類輔助繼電器是依靠PLC內(nèi)部的備用鋰電池來實現(xiàn)掉電保持功能。FX2N型PLC掉電保持型輔助繼電器編號為M500～M3071共2572點。</p><p>　?。?）特殊輔助繼電器</p><p>　　FX2N型PLC共有M8000～M8255共256點特殊輔助繼電器。顧名思義

51、，這256個輔助繼電器都有特殊功能的。例如M8000，一旦PLC運行（RUN），M8000即為ON，實際上M8000是用于運行顯示；又如M8012是產(chǎn)生100ms時鐘脈沖。</p><p><b>　　4、狀態(tài)器S</b></p><p>　　狀態(tài)器S是構(gòu)成狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的重要器件，用于步進順序控制。FX2N型PLC共有1000點狀態(tài)器：</p><p

52、>　　（1）初始狀態(tài)器S0～S9共10點</p><p>　?。?）一般狀態(tài)器S10～S499共490點</p><p>　?。?）保持狀態(tài)器S500～S899共400點</p><p>　?。?）報警狀態(tài)器S900～S999共100點</p><p>　　狀態(tài)器供編程使用，使用次數(shù)不限，當狀態(tài)器不用于步進控制時，狀態(tài)器S</p&

53、gt;<p>　　也可以作為輔助繼電器使用。</p><p>　　5、定時器T(T0～T255)</p><p>　　FX2N型PLC共有256個定時器，其地址編號為T0～T255，定時器的作用相當于電氣控制系統(tǒng)中的時間繼電器，但PLC里的定時器都是通電延時型。在程序中定時器總是與一個定時設定值常數(shù)一起使用，根據(jù)時鐘脈沖累積計時，當計時時間到達設定值，其輸出觸點動作，定時器觸

54、點可供編程使用，使用次數(shù)不限。</p><p>　　FX2N型PLC定時器計時單位有1ms、10ms、100ms三種類型，其中T0～T199（200點）T250～T255（6點）都是以100ms為計時單位，設定值范圍是0.1～3276.7s;</p><p>　　T200～T245(46點)是以10ms為計時單位，設定值范圍是0.01～327.67s；T246～T249（4點）是以1ms為

55、計時單位，設定值范圍是0.001～32.767s。</p><p>　　6、計數(shù)器C（C0～C255）</p><p>　　FX2N型PLC共有256個計數(shù)器。根據(jù)它們的計數(shù)方式、工作特點可分為內(nèi)部信號計數(shù)用計數(shù)器和高速計數(shù)器。</p><p>　?。?）內(nèi)部信號計數(shù)用計數(shù)器</p><p>　　在執(zhí)行掃描操作時，對內(nèi)部器件X、Y、M、S、T

56、和C的信號（通/斷）進行計數(shù)的計數(shù)器稱為信號計數(shù)器。通常為保證信號計數(shù)的準確性，要求接通和斷開時間應比PLC的掃描周期長。內(nèi)部信號計數(shù)器按工作方式又分為16位單向加法計數(shù)器（C0～C199）和32位雙向加/減計數(shù)器（C200～C224），它們的計數(shù)范圍分別是1～32767和-2147483648～+2147463647。</p><p><b>　?。?）高速計數(shù)器</b></p>

57、;<p>　　FX2N型PLC有21個高速計數(shù)器，其地址編號是C235～C255。高速計數(shù)器的最高計數(shù)頻率受兩個因素限制，一個是輸入響應速度，另一個是全部高速計數(shù)器的處理速度。因為高速計數(shù)器是采用中斷方式操作，因此計數(shù)器用得越少，計數(shù)頻率就越高。</p><p><b>　　7、數(shù)據(jù)寄存器D</b></p><p>　　FX2N型PLC有如下幾種寄存器：

58、</p><p>　?。?）通用數(shù)據(jù)寄存器（D0～D199）</p><p>　　（2）掉電保持數(shù)據(jù)寄存器（D200～D7999）</p><p>　?。?）特殊數(shù)據(jù)寄存器（D8000～D8255）</p><p>　　8、變址寄存器V/Z</p><p>　　變址寄存器實際上是一種特殊用途數(shù)據(jù)寄存器，其作用相當于微處

59、理器中的變址寄存器，用于改變元器件的地址編號。V、Z都是16位寄存器，可串聯(lián)使用表示32位數(shù)，并規(guī)定V為高位，Z為低位。</p><p><b>　　9、常數(shù)K/H</b></p><p>　　常數(shù)也作為一種軟器件處理，十進制常數(shù)用K表示，十六進制數(shù)則用H表示。</p><p><b>　　10、指針P/I</b><

60、/p><p><b>　　指針有兩種類型：</b></p><p><b>　　（1）分支指令指針</b></p><p>　　P0～P63共64點。作為一種標號，用來指定跳轉(zhuǎn)指令CJ或子程序調(diào)用指令CALL等分支指令的跳轉(zhuǎn)目標，指針在用戶存儲器中占有一定空間。</p><p><b>　?。?/p>

61、2）中斷用指針</b></p><p>　　I0××～I8××共9點。可分為輸入中斷和定時器中斷。</p><p>　　二、FX2N系列PLC的指令系統(tǒng)</p><p>　　FX2N系列PLC指令有三種類型，即基本指令27條，步進指令2條，應用指令128條。下面重點介紹27條基本指令的符號、格式、功能及使用方法。&

62、lt;/p><p>　　1、輸入輸出指令（LD/LDI/OUT）</p><p>　　下面把LD/LDI/OUT三條指令的功能、梯形圖表示形式、操作元件</p><p>　　以列表的形式加以說明： </p><p>　　符號 功 能 梯形圖表示 操作元件</p><p>　　LD（取

63、） 常開觸點與母線相連 X，Y，M，T，C,S</p><p>　　LDI（取反）常閉觸點與母線相連 X，Y，M，T，C,S</p><p>　　OUT（輸出） 線圈驅(qū)動 Y，M，T，C，S,F </p><p>　　LD與LDI指令用于與母線相連的接點，此

64、外還可用于分支電路的起點。</p><p>　　OUT 指令是線圈的驅(qū)動指令，可用于輸出繼電器、輔助繼電器、定時器、計數(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。OUT是多程序步指令，要視目標元件而定。</p><p>　　X000 Y000 地址 指令 數(shù)據(jù) </p><p>　　0000

65、 LD X000 </p><p>　　0001 OUT Y000</p><p>　　2 、觸點串連指令（AND/ANI）、并聯(lián)指令（OR/ORI）</p><p>　　符號（名稱） 功 能 梯形圖表示 操作元件</p><p>　　AND（與） 單個常開觸點串聯(lián)

66、 X，Y，M，T，C,S </p><p>　　ANI（與非） 單個常閉觸點串聯(lián) X，Y，M，T，C,S</p><p>　　OR（或） 單個常開觸點并聯(lián) X，Y，M，T，C，S </p><p>　　ORI（ 或非）單個常閉觸點并聯(lián)

67、 X，Y，M，T，C，S </p><p>　　AND、ANI指令用于一個觸點的串聯(lián)，但串聯(lián)觸點的數(shù)量不限，這兩個指令可連續(xù)使用。OR、ORI是用于一個觸點的并聯(lián)連接指令。</p><p>　　X001 X002 Y001 地址 指令 數(shù)據(jù) </p><p>　　0002 LD X0

68、01 </p><p>　　X003 0003 ANDI X002 </p><p>　　0004 OR X003</p><p>　　0005 OUT Y001 </p><p>　　3 、電路塊的并聯(lián)和串

69、聯(lián)指令（ORB、ANB）</p><p>　　符號（名稱） 功 能 梯形圖表示 操作元件</p><p>　　ORB（塊或） 電路塊并聯(lián)連接 無</p><p>　　ANB（塊與） 電路塊串聯(lián)連接 無 </p><p>

70、;　　含有兩個以上觸點串聯(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，支路的起點以LD或LDNOT指令開始，而支路的終點要用ORB指令。ORB指令是一種獨立指令，其后不帶操作元件號，因此，ORB指令不表示觸點，可以看成電路塊之間的一段連接線。如需要將多個電路塊并聯(lián)連接，應在每個并聯(lián)電路塊之后使用一個ORB指令，用這種方法編程時并聯(lián)電路塊的個數(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，

71、但這時ORB指令最多使用7次。</p><p>　　將分支電路（并聯(lián)電路塊）與前面的電路串聯(lián)連接時使用ANB指令，各并聯(lián)電路塊的起點，使用LD或LDNOT指令；與ORB指令一樣，ANB指令也不帶操作元件，如需要將多個電路塊串聯(lián)連接，應在每個串聯(lián)電路塊之后使用一個ANB指令，用這種方法編程時串聯(lián)電路塊的個數(shù)沒有限制，若集中使用ANB指令，最多使用7次。 </p><p><b>　

72、　ANB</b></p><p>　　X000 X002 X003 Y006</p><p>　　X001 X004 X005 </p><p><b>　　ORB </b></p><p><b>　　X006</b></p

73、><p><b>　　X003</b></p><p>　　地 址 指 令 數(shù) 據(jù) </p><p>　　0000 LD X000</p><p>　　0001 OR X001</p><p>　　0002 LD X002

74、</p><p>　　0003 AND X003 </p><p>　　0004 LDI X004</p><p>　　0005 AND X005</p><p>　　0006 OR X006 </p><p>　　0007

75、 ORB</p><p>　　0008 ANB </p><p>　　0009 OR X003 </p><p>　　0010 OUT Y006 </p><p>　　4、多重輸出指令MPS、MRD、MPP</p><p><b>　　MPS，進棧指令<

76、/b></p><p><b>　　MRD，讀棧指令</b></p><p><b>　　MPP，出棧指令</b></p><p>　　這三條指令用于多重輸出電路，可以將觸點狀態(tài)存儲起來（進棧），需要時再取出（讀棧）。</p><p>　　FX2N系列PLC中有11個棧存儲器。當使用進棧指令M

77、PS時，當時的運算結(jié)果壓入棧的第一層，棧中原來的數(shù)據(jù)向下一層推移；使用出棧指令MPP時，各層的數(shù)據(jù)依次向上移動一次；MRD是最上層所存數(shù)據(jù)的讀出指令，讀出時，棧內(nèi)數(shù)據(jù)不發(fā)生移動。MPS和MPP指令必須成對使用，而且連續(xù)使用應少于11次。</p><p>　　5、脈沖上升沿、下降沿檢出的觸點指令</p><p>　　LDP: 取脈沖上升沿指令</p><p>　　LD

78、F：取脈沖下降沿指令</p><p>　　ANDP：與脈沖上升沿指令</p><p>　　ANDF：與脈沖下降沿指令</p><p>　　ORP：或脈沖上升沿指令</p><p>　　ORF：或取脈沖下降沿指令</p><p>　　上面6條指令的目標元件都為X、Y、M、S、T、C。</p><p&g

79、t;　　6、主控與主控復位指令MC、MCR</p><p>　　MC為主控指令，用于公共串聯(lián)觸點的連接，MCR叫主控復位指令。在編程時，經(jīng)常遇到多個線圈同時受一個或一組觸點控制，如果在每個線圈的控制電路中都串入同樣的觸點，將占用存儲單元，程序就長，此時若使用MC指令更為合理。使用主控指令的觸點稱為主控觸點，它在梯形圖中與一般觸點垂直。它們是與母線相連的觸點，像是控制一組電路的總開關。MC是3程序步指令，MCR是2

80、程序步指令，兩條指令的操作目標元件是Y、M，但不允許使用特殊輔助繼電器M。</p><p>　　7、置位與復位指令SET、RST</p><p>　　SET為置位指令，使動作保持；RST為復位指令，使操作復位。SET指令的操作目標元件為Y、M、S，而RST指令的操作目標元件為Y、M、S、D、V、Z、T、。C</p><p>　　8、脈沖輸出指令PLS、PLF<

81、/p><p>　　PLS指令在輸入信號上升沿產(chǎn)生脈沖輸出；而PLF在輸入信號下降沿產(chǎn)生脈沖輸出，這兩條指令都是2程序步指令，它們的目標元件是Y和M，但特殊輔助繼電器不能作為目標元件。</p><p><b>　　9、取反指令INV</b></p><p>　　INV指令是將INV指令之前的運算結(jié)果取反的指令。在能輸入AND、ANI、ANDP、AND

82、F指令步的相同位置處，可編寫INV指令，該指令不能像指令LD、LDI、LDP、LDF那樣與母線相連，也不像指令OR、ORI、ORP、ORF那樣單獨使用。INV指令的功能是將執(zhí)行INV指令之前存在的LD、LDI、LDP和LDF指令以后的運算結(jié)果取反。</p><p>　　10、空操作指令NOP</p><p>　　NOP是一條無動作、無目標元件的一程序步指令。在PLC內(nèi)將程序全部清除時，全部

83、指令成為NOP。</p><p>　　11、程序結(jié)束指令（END）</p><p>　　END指令是一條無目標元件的一程序步指令。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，可以將END指令插在各程序段之后，分段檢查各程序段的動作，確認

84、無誤后，再依次刪去插入的END指令。</p><p>　　第三章 梯形圖的設計與編程方法</p><p><b>　　3．1 編程方法</b></p><p>　　PLC的梯形圖從上至下按行繪制，每一行從左至右，左側(cè)總是安排輸入觸點，并且把并聯(lián)觸點多的支路靠近最左端；在編輯梯形圖時，只有一個梯級編制完整后才能繼續(xù)后面的程序編制；支路最右邊的軟器

85、件必須是輸出器件；梯形圖中每個編程軟件應按一定的規(guī)則加標字母和數(shù)字串。</p><p>　　3．2控制工藝和要求</p><p><b>　　1）控制工藝</b></p><p>　　南北、東西向的十字路口，均設有紅、黃、綠三只信號燈，其中南、北向的信號燈同步變化；東、西向的信號燈也同步變化。六只燈依一定的時序循環(huán)往復工作。</p>

86、<p><b>　　2）控制要求</b></p><p>　　信號燈受啟動及停止按鈕的控制，當按下啟動按鈕時，信號燈系統(tǒng)開始工作，并周而復始地循環(huán)工作，當按下停止按鈕時，系統(tǒng)將停止在初始狀態(tài)，所有信號燈都熄滅。</p><p>　　3.3十字路口交通燈示意圖</p><p>　　交通燈示意圖如下圖所示，在東西南北兩個方向均安裝信號

87、燈，兩個方向各6個燈，分為紅、黃、綠三種顏色。按下起動按鈕后，南北向綠燈亮維持25s，綠燈閃動3秒后，南北黃燈亮2S，（期間，東西向紅燈亮30S）然后東西方向綠燈亮25s，接著綠燈閃動3秒后，東西向黃燈亮2S（期間，南北向紅燈也亮30S）。接下去周而復始，直到停止按鈕被按下為止。</p><p><b>　　圖1</b></p><p>　　3.4控制時序圖（圖2）&

88、lt;/p><p>　　3.5PLC外部接線圖(圖3)</p><p>　　3.6硬件及外圍元件</p><p>　　根據(jù)信號燈的控制要求，所有的器件有：三菱FX2N系列PLC、啟動按鈕SB1、停止按鈕SB2、紅黃綠三色信號燈各3只，輸入／輸出端口接線如下圖所示。由圖可見：啟動按鈕SB1接于輸入繼電器X0端，停止按鈕SB2接于輸入繼電器Xl端，南北方向綠燈接于輸出繼電器

89、Y0端，南北方向的黃燈接于輸出繼電器Y1，南北方向紅燈接于輸出繼電器Y2，東西方向的綠燈接于輸出繼電器Y3端，東西方向黃燈接于輸出繼電器Y4端，東西方向的紅燈接于輸出繼電器Y5端。輸出端的電源為AC220V,輸入端的電源為DC24V。</p><p>　　3.7輸入輸出裝置與PLC端口對應表</p><p><b>　　第四章 程序設計</b></p>

90、<p><b>　　4．1軟件設計</b></p><p>　　應用FX系列PLC自帶的編程軟件FXGPWIN采用梯形圖語言編程實現(xiàn)。把東西和南北方向信號燈的動作分成兩個流程同時起動，分別運行各自的時序動作，相互之間的配合由統(tǒng)一的時鐘進行有機配合，不會出現(xiàn)差錯。時間點及實現(xiàn)過程見下表：</p><p><b>　　4．2 梯形圖</b>

91、;</p><p><b>　　4．3 指令表</b></p><p><b>　　第五章 設計總結(jié)</b></p><p>　　通過這次畢業(yè)設計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的

92、能力。同時在設計的過程中也發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。在以后的學習和工作中，我會知難而進的。</p><p><b>　　謝 辭</b></p><p>　　三個多月的畢業(yè)設計在不知不覺中結(jié)束了，在此，我首先要感xx大學給我們提供了這個能自我展示的平臺，感謝我的指導教師xx先生，他從一開始的論文方向的選定，到最后的整篇論文

93、的完成，都非常耐心地對我進行指導。給我提供了大量數(shù)據(jù)資料和建議，告訴我應該注意的細節(jié)問題，細心的給我指出錯誤，修改論文。謝謝我的班主任xx老師，從我一入學到現(xiàn)在是她的悉心教導、孜孜不倦，才使我們能順利的完成學業(yè)。我要感謝在電大三年的學習中無私傳授我知識的各位老師，是他們將自己寶貴的財富無私地奉獻給了我們，讓我們能在學業(yè)上有所成績。最后，我還要感謝我的同學，在我完成論文的過程中他們給了我?guī)椭凸膭睢?lt;/p><p>

94、;<b>　　參考文獻</b></p><p>　　1.廖常初主編. PLC基礎及應用 . 北京：機械工業(yè)出版社， 2008</p><p>　　2.王兆義主編. 可編程控制器教程第2版.北京：機械工業(yè)出版社，2004</p><p>　　3.廖常初.PLC梯形圖的順序控制設計法.電工技術雜志，2001</p><