人行道和车道指示灯PLC控制系统设计
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摘要:本设计主要介绍三菱FX系列可编程控制器,对人行道指示灯的控制,阐述控制方案。实现人行道交通灯的方法这有多种方法,可以采用早期的模拟数字电路技术,或是模拟电路与数字电路的混合电路,随着科技发展,现在也采用可编程控制器来控制。本设计主要采FX N2-16MR-001型PLC作为核心控制器对人行道交通灯的控制设计.采用顺序功能图设计法,设计出顺序功能图,梯形图指令,指令表程序,并进行程序调试.
第1章可编程控制器概述
1 .1 PLC 的定义特点.
1.1.1 PLC 的定义
可编程控制器是在传统顺序控制器的基础上引入微电子技术.计算机技术,自动控制技术和通信技术而形成的新型工业控制装置.早期的可编程控制器在功能上只能进行逻辑控制,因此称它为可编程逻辑控制器(Cprogrammable Logiccontroller .PLC) 随着技术的发展国外一些厂家采用微处理器(Microprocessor)作为中央处理单元,使其功能大大增强,现已经广泛应用于工业控制的各个领域.1980年美国电器制造商协会( NEMA)将它命名为可编程控制器(Programmable.Controller.PC)由于个人计算机简称PC为避免混淆可编程控制器仍简称PLC.
国际电工委员会(IEC)曾于1987年2月对可编程控制器的定义是:“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境下应用而设计.它采用了可编程的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算,顺序控制,定时,计数和计数操作等面向用户的指令,并通过数字式或模拟式的输入/输出,控制各种类型的机械或生产过程”
1.12 PLC的特点
1可靠性高,抗干扰能力强
PLC是为工业控制而设计的,可靠性高,抗干扰能力强是它重要的特点之一。PLC的平均无故障间隔时间可达几十万小时。
PLC在硬件和软件上均采用了提高可靠性的措施。
2编程简单、使用方便。
PLC的编程可采用与继电器电路极为相似的梯形图语言。近年来又发展了面向对象的顺序功能图语言,使编程更简单方便。
3通用性好,组合灵活。
PLC是通过软件来实现控制目的,同一台PLC 可用于不同的控制对象,只需改变软件就可以实现不同的控制要求,充分体现了灵活性和通用性。
4、功能完善,适应面广。
PLC不仅可以完成逻辑运算、计数、定时和算术运算功能。配合特殊功能模块还可实现定位控制、过程控制和数字控制等功能。
5、体积小,功耗低。
PLC是采用半导体集成电路制成的,因此具有体积小,重量轻,功耗低的特点。
6、设计施工周期短。
1.2 PLC的分类
1.2.1按结构形式分类
根据PLC的结构形式可将PLC分为整体式和模块式两类。
1、整体PLC是将电源、CPU、存储器及I/O等各个功能集成在一个机壳内,其特点是结
构紧凑,体积小、价格低。小型PLC一般多采用这种结构。
2、模块式PLC是将电源模块、CPU模块、I/O接口模块作为单独的模块安装在同一底版
或框架上的PLC。其特点是配置灵活、装配维护方便。大、中型PLC多采用这种结构。1.2.2按I/O点数和存储容量可将PLC分为大型、中型、小型三类。
1、I/O点数在256点以下存储容量为2K步的为小型PLC。
2、I/O点数在256~2048点之间,存储容量为2K~8K步之间的为中型PLC。
3、I/O点书在2048以上。存储容量为8K步以上的为大型PLC。
1.3 PLC的应用领域
随着微电子技术的快速发展,PLC的制造成本不断降低,而功能却不断增强,目前,在先进工业国家PLC已成为工业控制中的标准设备,应用领域已覆盖整个工业企业,概括起来主要应用在以下几个方面:
1 逻辑控制2过程控制
3运动控制4通信联网
5数据处理
第2章PLC指令系统
2.1 FX系列PLC的基本逻辑指令
2.1.1 LD、LDI、OUT指令
LD:取指令,是从左母线取常开触点指令,表示常开触点与母线相连。操作对象有: X、Y、M、S、T、C
LDI:取反指令,是从左母线上去常闭触点指令,表示常闭触点与母线相连。操作对象有:X、Y、M、S、T、C
OUT:输出指令,表示对输出继电器Y、辅助继电器M、状态继电器S、定时器T、计数器C的线圈进行驱动的指令,但不能用于输入继电器。
2.1.2 触电的串并联指令
1 AND、ANI指令
AND:与指令,用于单个常开触点的串联,操作对象有:X、Y、M、S、T、C
ANI:与非指令,用于单个常闭触点的串联,操作对象有:X、Y、M、S、T、C
AND和ANI串联的触点数量无限制,并且可以多次使用。
2 OR、ORI指令
OR:或指令,用于单个常开触点的并联,操作对象有:X、Y、M、S、T、C
ORI:或非指令,用于单个常开触点的并联,操作对象有:X、Y、M、S、T、C
OR、ORI指令紧接在LD、LDI指令后使用,亦即对LD、LDI指令规定的触点再并联一个触点,并联次数无限制。
2.1.3 电路块的串并联指令
1.串联电路的并联指令
ORB:多触点电路块的并联连接指令。
ORB指令是不带操作元件的指令。
2. 并联电路的串联指令
ANB:多触点电路块的串联连接指令。
ANB指令是不带操作元件的指令。
2.1.4 置位与复位指令
1. SET:置位指令,使操作保持ON的指令。
2. RST:复位指令,使操作保持OFF的指令。
2.1.5 取反指令
INV:取反指令,表示将INV指令电路之前的运算结果取反。在梯形图上用一条短斜线表示,它不带操作元件,不能直接与母线连接也不能像OR、ORI、ORP、ORF一样单独使用。
2.1.6 空操作指令
NOP:空操作指令,使该步进行空操作。
2.1.7程序结束指令
END:为程序结束指令,将输入输出处理到零。
2.2 编程元件
2.2.1输入继电器和输出继电器
1. 输入继电器(X)
PLC 的输入端子是从外部接收信号的窗口,PLC内部与输入端子连接的输入继电器(X)是光电隔离的电子继电器,线圈的吸合与释放只取决于PLC外部触点的状态。
2. 输出继电器(Y)
PLC的输出端子是向外部负载输出信号的窗口,输出继电器的线圈由程序控制,且外部输出主触点接到PLC的输出端子上供外部负载使用。输出继电器常开/常闭触电的使用次数不限。
2.2.2 辅助继电器(M)
PLC内部有很多辅助继电器,启动作原理与输出继电器一样,只能由程序驱动。辅助继电器也称中间继电器,主要包含以下三类:
1.通用辅助继电器
2.锁存(断电保护)辅助继电器
3. 特殊辅助继电器
2.2.3 状态继电器(S)
状态继电器是用于编制顺序控制程序的一种编程元件(状态标志),常与STL指令(步进梯形指令)配合使用,主要用于编程过程中顺控状态的描述和初始化,FX2n系列PLC的状态继电器通常分为以下几类:
初始化使用:S 0~S9(10点)
返回原点状态器:S10~S19(10点)