基于PLC交通信号灯的控制和设计

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其CPU、电源、I/O接口等也是各自地理的模块,但他们之间是靠电缆进行联接,并且各模块可以一层层地叠装。这样,不但系统可以灵活配置,还可做得体积小巧。

2按功能分类 根据PLC所具有的功能不同,可将PLC分为抵挡、中档、高档三类。 (1) 抵挡PLC:具有逻辑运算、定时、计数、移位以及自诊断、监控等基本功

能,还可有少数模拟量输入/输出、算术运算、数据传送和比较、通信等功能。主要用于逻辑控制、顺序控制或少量模拟量控制的单机控制系统。 (2) 中档PLC:除具有抵挡PLC的功能外,还具有较强的模拟量输入/输出、算

术运算、数据传送和比较、数据转移、远程I/O、子程序、通信联网等功能。有些还可增设中断控制、PID控制等功能,适用于复杂控制体统。 (3) 高档PLC:除具有中档机的功能外,还增加了带符号算术运算、矩阵运算、

位逻辑运算、平方根运算及其它特殊功能函数的运算、制表及表格传送功能等。高档PLC机具有更强的通信联网功能,可用于大规模过程控制或机构成分布式网络控制系统,实现共产自动化。

3按I/O点数分类根据PLC的I/O点数的多少,可讲PLC分为小型、中型和大型三类。 (1) 小型PLC——I/O点数<256点;单CPU、8位或16位处理器、用户存储器容

量4K字以下。

(2) 中型PLC——I/O点数256~2048点;双CPU,用户存储器容量2~8K (3) 大型PLC——I/O点数>2048点;多CPU,16位、32位处理器,用户存储器

容量8~16k

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第二章 PLC的硬件和软件的介绍和组成

2.1PLC的硬件介绍

PLC的基本组成包括中央处理器(CPU)、存储器、I/O接口(接入口、输出接口、外部设备接口、扩展接口等),编程器和电源 2.1.1PLC的组成

1)中央处理器(CPU)

中央处理器(CPU)由控制器、运算器和寄存器组成并集成在一个芯片内。CPU通过数据总线总线、地址总线、控制总线和电源总线与存储器、输入输出接口、编程器和电源相连接。

小型PLC的CPU采用8位或16位微处理器或单片机,如8031、M68000等,这类芯片价格很低;中型PLC的CPU采用16位或32位微处理器或单片机,如8086、96系列单片机等,这类芯片主要特点是集成度高、运算速度快且可靠性高;而大型PLC则需采用高速位片式微处理器。

CPU按照PLC内系统程序赋予的功能指挥PLC控制系统完成各项工作任务。 存储器

PLC的内部存储器主要用于存放系统程序、用户程序。

系统程序存储器是有PLC制造厂家编写并固化在系统系统程序存储器中,主要有系统管理程序、用户指令解释程序和功能程序与系统程序调用等部分。 用户存程序存储器

用户程序存储器用于存放用于载入的PLC应用程序,载入初期的用户程序因需要修改与调试,所以成为用户调试程序,存放在可以随机读写操作的随机存取存储器RAM内以方便用户修改与调试。 3)I/O接口

输入输出接口是PLC与工业现场控制或检测元件和执行元件连接的接口电路。PLC的输入接口有直流输入、交流输入、交直流输入等类型;输出接口有晶体管输出、晶闸管输出和继电器输出等类型。晶体管和晶闸管输出为无触点输出型电路,晶体管输出型用于高频小功率负载、晶闸管输出型用于高频大功率负载;继电器输出为有触点输出型电路,用于低频负载。 4)编程器

编程器作用是将用户编写的程序下载至PLC的用户程序存储器,并利用编程器检查、修改和调试用户程序,监视用户程序的执行过程,显示PLC状态、内部器件及系统的参数等。

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编程器有简易编程器和图形编程器两种。简易编程器体积小,携带方便,但只能用语句形式进行联机编程,适合小型PLC的编程及现场调试。图形编程器既可用语句形式编程,又可用梯形图编程,同时还能进行脱机编程。

目前PLC制造厂家大都开发了计算机辅助PLC编程支持软件,当个人计算机安装了PLC编程支持软件后,可用作图形编程器,进行用户程序的编辑、修改,并通过个人计算机和PLC之间的通信接口实现用户程序的双向传送、监控PLC运行状态等。 5.)电源

PLC的电源将外部供给的交流电转换成供CPU、存储器等所需的直流电,是整个PLC的能源供给中心。PLC大都采用高质量的工作稳定性好、抗干扰能力强的开关稳压电源,许多PLC电源还可向外部提供直流24V稳压电源,用于向输入接口上的接入电气元件供电,从而简化外围配置。

2.2 PLC的软件介绍

PLC实质上是一种工业控制用的专用计算机。PLC系统也是由硬件系统和软件系统两大部分组成。其软件主要有以下几个逻辑部件:

(1) 继电器逻辑:为适应电气控制的需要,PLC为用户提供继电器逻辑,

用逻辑与或非等逻辑运算来处理各种继电器的连接。PLC内部有存储单元有“1”和“0”两种状态,对应于“ON”或“OFF”两种状态。因此PLC中所说的继电器是一种逻辑概念的,而不是真正的继电器,有时也称为“软继电器”与通常的继电器相比有以下特点: 1. 体积小,功耗低

2. 无触点、速度快、寿命长

3. 有无数个触点,使用中不必考虑借点的容量 PLC一般为用户提供以下集中继电器:

1. 输入继电器(x):把现场输入PLC;同时提供无限多个常开、常

闭出点供用户编程使用。在程序中只有触点没有线圈,信号由外部信号驱动。编号采用八进制,分别为X000~X007,X010~X017等。 2. 输出继电器(Y):具备一对物理机电,可以串接在负载回路中,

对用物理原件有继电器、晶闸管和晶体管。外部信号只能直接驱动,只能在程序中用指令驱动。摆好采用八进制,分别为Y000~Y017等。

3. 内部继电器(M):与外界美欧直接联系,仅作运算的中间结果适

用。有时也成为辅助继电器或中间继电器。和输出继电器一样,只能由程序驱动。每个辅助继电器有无限多对常开、常闭触点,

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供编程适用。地址号按十进制分配,通用型辅助继电器有M0~M499供500点,保持型辅助机电其有M500~M1023共524点,特殊型辅助继电器有M8000~M8255供157点。

4. 定时器逻辑:PLC一般采用硬件定时中断,软件计数的方法来实

现定时逻辑功能,定时器一般包括: 1) 定时条件:控制定时器操作

2) 定时语句:指定所适用的定时器,给出定时设定值 3) 定时器的当前值:记录定时时间

4) 定时继电器:定时器达到设定的时为“1”(ON)状态,未开始定时或定时为达到设定值时为“0”(OFF)状态。

(2)计数器逻辑 PLC为用户提供了若干计数器:计数器复位信号R、计数器的计数信号(CP单位脉冲)、计数器设定值的记忆单元、计数器当前计数值单元、计数器当前计数值单元,计数继电器,计数器计数达到设定值时为ON,复位或未计数设定值时为OFF 2.2.1 PLC的软件组成

PLC的软件由系统程序和用户程序组成。

系统程序有PLC制造厂商设计编写的,并存入PLC的系统存储器中,用户不能直接读写与更改。系统程序一般包括系统诊断程序、输入处理程序、编译程序、信息传送程序、监控程序等。

PLC的用户程序是用户利用PLC的编程语言,根据控制要求编制的程序。在PLC的应用中,最重要的是用PLC的编程语言来编写用户程序,以实现控制目的。由于PLC是专门为工业控制而开发的装置,其主要使用者是官大电气技术人员,为了满足他们的传统习惯和掌握能力,PLC的主要编程语言采用比计算机语言相对简单、易懂、形象的专用语言

PLC编程语言多种多样的,对于不同生产厂家、不同系列的PLC产品采用的编程语言的表达方式也不同,但基本上可归纳两种类型,一是采用字符表达方式的编程语言,如语句表等;二是采用图形符号表达使编程语言,如梯形图等。

以下简要介绍集中常见的PLC编程语言

1梯形图语言 梯形图语言在传统电器控制系统中长的接触器、继电器等图形表达符的基础上演变而来的。它与电器控制线路图相似,继承了传统电气控制逻辑适用的框架结构、逻辑运算方式和输入输出形式,具有形象、直观、适用的特点。因此,这种编程语言为广大电气技术人员所熟知,是应用最广泛的PLC的汇编语言,是PLC的第一编程语言。

2语句表语言 这种编程语言是一种汇编语言类似的助符编程表达方式。在

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