人行道和车道指示灯PLC控制系统设计

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”

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。

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

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。

编程元件

．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）

通用型：S20~S499（480点）

断电保持型：S500~S899（400点）