基于PLC的交通信号灯设计论文.doc

目 录摘要1Abstrac2第1章 绪论31.1 交通信号灯的作用和意义31.2 本文的研究内容3第2章 可编程控制器概况4 2.1 PLC的发明和发展4 2.2 PLC的一般结构4 2.3 PLC的应用领域6第3章 交通灯控制系统整体设计8 3.1 系统的控制要求8 3.2 系统I/O分配表和实物图83.3 系统的梯形图9第4章 系统整体调试124.1 硬件安装124.2 软件调试12第5章 软件安装14 5.1 编程元件 14 5.2 FX2N系列的基本逻辑指令17总结19致谢20参考文献21附录22 附录1 时序图22 附录2 梯形图23 附录3 语句表26- -摘 要：随着社会经济的发展，城市交通问题越来越引起人们的关注。人、车、路三者关系的协调，已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。本文提出了三菱公司FX2N_48MR可编程控制器（PLC）的交通灯控制系统。该系统选用PLC（可编程控制器）来实现交通灯控制有利于实现整个系统的自动化和现代化；有利于用简单而实用的程序来完成较完善的功能；有利于缓解交通压力和减少交通事故。对PLC控制系统进行了软、硬件设计，并通过实验证明该系统简单、经济、运行可靠，具有很高的实用价值。关键词：PLC，交通灯控制系统，性价比Abstrac：With the social and economic development, urban transport problems are becoming increasingly a cause for concern. Of passengers, vehicles and the relationship between the way the coordination of traffic management has become an important need to address one of the issues. In this paper, FX2N_48MR Mitsubishi programmable logic controller (PLC) control system of traffic lights. The system chosen PLC (Programmable Logic Controller) to achieve the traffic lights to control the entire system conducive to the realization of the automation and modernization; is conducive to simple and practical procedure to accomplish the functions of a better; help alleviate the traffic pressure and reduce traffic accidents . On the PLC control system software and hardware design, and through experiments that the system is simple, economic, reliable operation of high practical value Keywords： PLC，Control system for traffic Lights ,Cost-effective 第1章 绪 论第1.1节 交通信号灯的作用和意义随着社会经济的发展，城市交通问题越来越引起人们的关注。人，车，路三者关系的协调，已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。城市交通控制系统是用于城市交通数据监测，交通信号灯控制与交通疏导的计算机综合管理系统，它是现代城市交通监控指挥中最重要的组成部分。随着城市机动车量的不断增加，许多大城市如北京，上海，南京等出现了交通超负荷运行的情况，因此，自80年代后期，这些城市纷纷修建城市高速公路，在 高速公路建设完成的初期，它们也曾有效地改善了交通状况。然而，随着交通量的快速增长和缺乏对高速道路的系统研究和控制，高速道路没有充分发挥出预期的作用。而城市高速道路在构造上的特点，也决定了城市高速道路的 交通状况必然受高速道路和普通道路耦合出交通状况的制约。所以，如何采用合适的控制方法，最大限度利用好耗费巨资修建的城市高速道路，缓解主干道与匝道，城区与周边地区的交通拥堵状况，越来越成为交通运输管理和城市规划部门亟待解决的主要问题，根据交通等工艺控制要求和特点，我们采用了日本三菱公司FX2N_48MR。三菱PLC有小型化，高速度，高性能等特点，三菱可编程控制器指令丰富，可以接各种输入，输出扩充设备，有丰富的特殊扩展设备，其中的模拟输入设备和通信设备是系统所必需的，能够方便地联网通信。本系统就是应用可编程控制器（PLC）对十字路口交通控制等实现控制。本系统采用PLC是基于以下四个原因：（1）PLC具有很高的可靠性，抗干扰能力。通常的平均无障碍时间都在30万小时以上；（2）系统设计周期短，维护方便，改造容易，功能完善，实用性强；（3）干扰能力强，具有硬件故障的自我检查功能，目前空中各种电磁干扰日益严重，为了保证交通控制的可靠稳定，我们选择了能够在恶劣的电磁干扰环境下正常工作的PLC；（4）近年来PLC的性能价格比有较大幅度的提高，是的实际应用成为可能。第1.2 节 本文的研究内容PLC是在传统的顺序控制器的基础上引入了微电子技术、计算机技术、自动控制技术和通讯技术而形成的一代新型工业控制装置，目的是用来取代继电器、执行逻辑、记时、计数等顺序控制功能，建立柔性的程控系统。国际电工委员会（IEC）颁布了对PLC的规定：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。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。本文分五章，第1章介绍了交通灯的作用和意义；第2章介绍了PLC的发明、发展、PLC的一般结构以及他的应用领域；第3章介绍了系统的控制要求，系统的I/O分配表和实物图，系统的梯形图；第4章介绍了系统整体调试的硬件安装和软件调试；第5章交通灯的软件编程。第2章 可编程控制器概况可编程控制器（PROGRAMMABLE CONTROLLER，简称PC）。与个人计算机的PC相区别，用PLC表示。PLC的发明和发展2.1.1 PLC的发展在可编程控制器出现前，在工业电器控制领域中，继电器控制占主导地位。但是电气控制系统存在体积大、可靠性低、查找和排除故障困难等缺点，特别是其接线复杂、不易更改，对生产工艺变化的适应性差。1969年美国数字设备公司根据美国通用汽车公司的要求研制成功了世界上第一台PLC，并在通用汽车公司的自动装配线上使用，取得很好的成果。从此这项技术迅速发展起来。早期的PLC仅有逻辑运算、定时、计数等顺序控制功能，只是用来取代传统的继电器控制，故称为可编程控制器。随着微电子和计算机技术的发展，20世纪70年代中期微处理器技术应用到PLC中，使PLC不仅具有逻辑运算，还增加了算术运算、数据处理和数据传送等功能。20世纪80年代后，随着大规模，超大规模集成电路等微电子技术的迅速发展，16位和32位微处理器应用于PLC中，使PLC得到迅速发展。PLC不仅控制能力增强，同时可靠性提高，功耗、体积减小，成本降低，编程和故障检测更加灵活方便，而且具有通信和联网、数据处理和图像显示等功能，使PLC真正成为具有逻辑控制、过程控制、运动控制、数据处理，联网通信等功能的名副其实的 多功能控制器。自从第一台PLC出现以后，日本、德国、法国等也相继开始研制PLC，并得到了迅速的发展。PLC已成为工业自动化控制领域中占主导地位的通用工业控制装置。 2.1.2 PLC的发展趋势(1)向高速度、大容量方向发展为了提高PLC的处理能力，要求PLC具有更好的响应速度和更大的储存容量。(2)向超大型、超小型两个方向发展。以适应不同类型的自动控制系统的需要。(3)PLC大力开发智能模块，加强联网通信功能。为了扩大适用范围，厂家还制定了通用的通信彼岸准，已构成更大的网络系统。(4)增强外部故障的检测与处理能力。外部故障的几率很大，因此，PLC厂家致力于研制、发展用于检测外部故障的专用智能模块，进一步提高系统的可靠性(5)编程语言多样化。PLC结构不断发展的同时,PLC的编程语言也越来越丰富。多种语言并存、互补与发展是PLC进步的一种趋势。 第2.2节 PLC的一般结构2.2.1 可编程控制器的结构分类(1)按硬件的结构类型分类：编程控制器是专门为工业生产环境设计的。为了便于在工业现场安装，便于扩展，方便接线，其结构与普通计算机有很大区别，常见的有箱体式，模块式，及叠装式三种结构。箱体式PLC一般用于规模小，输入输出点数固定，不需要扩展的场合。模块式PLC一般用于规模较大，输入输出点数多，输入输出点数比例灵活的场合。叠装式PLC具有二者的优点。(2)按应用规模及功能分类：为了适应不同工业生产过程的应用要求，PLC能够处理的输入信号数量是不一样的。一般将一路信号称作一个店，将输入输出点数的总和称为机器的点。按照点数的多少，可将PLC分为超小，小，中，打，超大等五类型如下表2-1：表2-1 PLC按规模分类超小型小型中型大型超大型64点以下64128点128512点5128192点8192点以上2.2.2 可编程控制器的配置可编程控制器虽然外观各异，但硬件结构大体相同。主要由中央处理器（CPU），存储器（RAM/ROM），输入输出（I/O接口）,电源及编程设备几大部分组成。PLC的硬件结构框图如下所示：接口部件输出输入接口部件 中央处理单元 CPU板接受 驱动现场信号 受控元件电 源 部 件图2-1 基本构成(1)CPU的构成：PLC中的CPU是PLC的核心，起神经中枢的作用，每台PLC至少有一个CPU，它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路。 与通用计算机一样，主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，还有外围芯片、总线接口及有关电路。它确定了进行控制的规模、工作速度、内存容量等。内存主要用于存储程序及数据，是PLC不可缺少的组成单元。CPU的控制器控制CPU工作，由它读取指令、解释指令及执行指令。但工作节奏由震荡信号控制。CPU的运算器用于进行数字或逻辑运算，在控制器指挥下工作。CPU的寄存器参与运算，并存储运算的中间结果，它也是在控制器指挥下工作。CPU虽然划分为以上几个部分，但PLC中的CPU芯片实际上就是微处理器，由于电路的高度集成，对CPU内部的详细分析已无必要，我们只要弄清它在PLC中的功能与性能，能正确地使用它就够了。CPU模块的外部表现就是它的工作状态的种种显示、种种接口及设定或控制开关。一般讲，CPU模块总要有相应的状态指示灯，如电源显示、运行显示、故障显示等。箱体式PLC的主箱体也有这些显示。它的总线接口，用于接I/O模板或底板，有内存接口，用于安装内存，有外设口，用于接外部设备，有的还有通讯口，用于进行通讯。CPU模块上还有许多设定开关，用以对PLC作设定，如设定起始工作方式、内存区等。（2）I/O模块：PLC的对外功能，主要是通过各种I/O接口模块与外界联系的，按I/O点数确定模块规格及数量，I/O模块可多可少，但其最大数受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或机架槽数限制。I/O模块集成了PLC的I/O电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。（3）电源模块：有些PLC中的电源，是与CPU模块合二为一的，有些是分开的，其主要用途是为PLC各模块的集成电路提供工作电源。同时，有的还为输入电路提供24V的工作电源。电源以其输入类型有：交流电源，加的为交流220VAC或110VAC，直流电源，加的为直流电压，常用的为24V。(4)底板或机架：大多数模块式PLC使用底板或机架，其作用是：电气上，实现各模块间的联系，使CPU能访问底板上的所有模块，机械上，实现各模块间的连接，使各模块构成一个整体。（5）PLC 的外部设备：外部设备是PLC系统不可分割的一部分，它有四大类 编程设备：有简易编程器和智能图形编程器，用于编程、对系统作一些设定、监控PLC及PLC所控制的系统的工作状况。编程器是PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件，但它不直接参与现场控制运行。设备：有数据监视器和图形监视器。直接监视数据或通过画面监视数据。存储设备：有存储卡、存储磁带、软磁盘或只读存储器，用于永久性地存储用户数据，使用户程序不丢失，如EPROM、EEPROM写入器等。输入输出设备：用于接收信号或输出信号，一般有条码读人器，输入模拟量的电位器，打印机等。（6）PLC的通信联网：PLC具有通信联网的功能，它使PLC与PLC 之间、PLC与上位计算机以及其他智能设备之间能够交换信息，形成一个统一的整体，实现分散集中控制。现在几乎所有的PLC新产品都有通信联网功能，它和计算机一样具有RS-232接口，通过双绞线、同轴电缆或光缆，可以在几公里甚至几十公里的范围内交换信息。当然，PLC之间的通讯网络是各厂家专用的，PLC与计算机之间的通讯，一些生产厂家采用工业标准总线，并向标准通讯协议靠拢，这将使不同机型的PLC之间、PLC与计算机之间可以方便地进行通讯与联网。了解了PLC的基本结构，我们在购买程控器时就有了一个基本配置的概念，做到既经济又合理，尽可能发挥PLC所提供的最佳功能。2.3 PLC的应用领域目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为以下几类：（1）开关量的逻辑控制 这是PLC最基本、最广泛的应用领域，可用它取代传统的继电器控制电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，又可用于多机群控制及自动化流水线。如电梯控制、高炉上料、注塑机、印刷机、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。（2）模拟量控制 在工业生产过程中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使PLC能处理模拟信号，PLC厂家生产有配套的A/D、D/A转换模块，使PLC可用于模拟量控制。（3）运动控制 PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在可使用专门的运动控制模块。广泛的运用于各种机床、机械、机器人、电器等场合。（4）过程控制 这是对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。PLC能编制各种控制算法程序，完成闭环控制。PID控制时一般闭环控制系统中常用的控制方法。PID处理一般是运行专用的PID子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用（5）数据处理 现代PLC具有数学运算、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较。一般用于大型系统，如无人控制的柔性制造业。（6）通信及联网 PLC通信包含PLC之间的通信以及PLC与其他智能设备间的通信。在工业自动化网络发展加快前提下，厂家都十分重视PLC的通讯功能，纷纷推出各自的网络系统，通讯十分方便。第3章 交通灯控制系统整体设计第3.1节 系统的控制要求（1）用绿、黄、红三色发光二极管作信号灯。（2）假设一个路口为东西南北走向。初始状态0为各个灯都不亮。然后转至状态1南北直行绿灯亮以及南北人行道绿灯亮。过一段时间转至状态2，南北直行绿灯亮、南北右行绿灯亮以及东西右行绿灯亮。过一段时间转至状态3，南北右行绿灯亮、南北左行绿灯亮以及东西右行绿灯亮。过一段时间转至状态4，东西直行绿灯亮以及东西人行道绿灯亮。过一段时间转至状态5，东西直行绿灯亮、东西右行绿灯亮以及南北右行绿灯亮。过一段时间转至状态6，东西左行绿灯亮、东西右行绿灯亮以及南北右行绿灯亮。最后 循环至状态1。（3）循环一次要90秒。循环期间，南北直行绿灯在0-25秒亮，直行黄灯在25-30秒亮，直行红灯在30-90亮。南北右行绿灯1540秒和6085秒亮，4045秒和8590秒闪烁，右行红灯015秒和4560秒亮。南北左行绿灯在3040秒亮，在4045闪烁，其余时间左行红灯在亮。南北人行道绿灯在010秒亮，在1015秒闪烁，其余南北人行道红灯亮。东西直行绿灯在45-70秒亮，直行黄灯在70-75秒亮，直行红灯在045秒和7590秒亮。东西右行绿灯1540秒和6085秒亮，4045秒和8590秒闪烁，右行红灯015秒和4560秒亮。东西左行绿灯在75-85秒亮，在85-90闪烁，其余时间左行红灯在亮。南北人行道绿灯在45-55秒亮，在55-60秒闪烁，其余南北人行道红灯亮。第3.2节 系统I/O分配表和实物图 3.2.1 交通灯的I/O分配表如下：表3-1 交通灯I/O的分配表输入信号输出信号名称代号输入点编号名称代号输出点编号启动按钮SB1X000南北直行绿灯2Y000停止按钮SB2X001南北直行黄灯4Y001南北直行红灯6Y002南北右行绿灯8Y003南北右行红灯11Y016南北左行绿灯10Y004南北左行红灯13Y017东西直行绿灯16Y007东西直行黄灯18Y010东西直行红灯1Y011东西右行绿灯3Y012东西右行红灯15Y020东西左行绿灯5Y013东西左行红灯17Y021南北人行道绿灯12Y005南北人行道红灯14Y006东西人行道绿灯7Y014东西人行道红灯9Y0153.2.2 此图是设计研究过程中的实物图：图3-1 交通灯的实物图第3.3节 系统的梯形图3.3.1 梯形图梯形图是通过连线把PLC指令的梯形图符号连接在一起的连通图，用以表达所使用的PLC指令及其前后顺序，它与电气原理图很相似。它的连线有两种：一为母线，另一为内部横竖线。内部横竖线把一个个梯形图符号指令连成一个指令组，这个指令组一般总是从装载（LD）指令开始，必要时再继以若干个输入指令（含LD指令），以建立逻辑条件。最后为输出类指令，实现输出控制，或为数据控制、流程控制、通讯处理、监控工作等指令，以进行相应的工作。母线是用来连接指令组的。下图是三菱公司的FX2N系列产品的最简单的梯形图例： 图3-2 FX2N系列产品的最简单的梯形图它有两组，第一组用以实现启动、停止控制。第二组仅一个END指令，用以 结束程序。 梯形图与助记符的对应关系： 助记符指令与梯形图指令有严格的对应关系，而梯形图的连线又可把指令的顺序予以体现。一般讲，其顺序为：先输入，后输出（含其他处理）；先上，后下；先左，后右。有了梯形图就可将其翻译成助记符程序。上图的助记符程序为：地址 指令 变量0000 LD X0000001 OR X0100002 AND NOT X0010003 OUT Y0000004 END反之根据助记符，也可画出与其对应的梯形图。梯形图与电气原理图的关系：如果仅考虑逻辑控制，梯形图与电气原理图也可建立起一定的对应关系。如梯形图的输出（OUT）指令，对应于继电器的线圈，而输入指令（如LD，AND，OR）对应于接点，互锁指令（IL、ILC）可看成总开关，等等。这样，原有的继电控制逻辑，经转换即可变成梯形图，再进一步转换，即可变成语句表程序。有了这个对应关系，用PLC程序代表继电逻辑是很容易的。这也是PLC技术对传统继电控制技术继承。 3.3.2 梯形图的编程规则（1） 每个继电器的线圈和它的触点均用同一编号，每个元件的触点使用时没有数量限制。（2） 梯形图每一行都是从左边开始，线圈接在最右边（线圈右边不允许再有接触点），如图(a)错，图(b)正确。 （a） (b)图3-3规则2说明（3）线圈不能直接接在左边母线上。（4）在一个程序中，同一编号的线圈如果使用两次，称为双线圈输出，它很容易引起误操作，应尽量避免。（5）在梯形图中没有真实的电流流动，为了便于分析PLC的周期扫描原理和逻辑上的因果关系，假定在梯形图中有“电流”流动，这个“电流”只能在梯形图中单方向流动即从左向右流动，层次的改变只能从上向下。 下图是一个错误的桥式电路梯形图。 图3-4 规则5说明3.3.3 本设计的控制系统梯形图 由本文的控制要求可知系统的时序控制图如下：见附录一 由时序控制图可得梯形图如下： 见附录二第4章 系统整体调试第4.1节 硬件安装4.1.1 安装前的准备鉴于控制要求，安装前必须准备好所需要的器件，如下图所示：表4-1 器件清单器件数量（单位个）器件数量（单位个）直径为5毫米绿灯12电烙铁1直径为5毫米黄灯4焊锡若干直径为5毫米红灯12多功能电路板1直径为3毫米绿灯8多路接口1直径为3毫米红灯85.1K欧姆电阻18导线若干4.1.2 安装时的注意事项（1）每个控制灯都要用万用表检测它的好坏并判断它的正负极，每个电阻也要用万用表确定它的阻值。（2）如果一次性不能焊接成功要把多功能电路板用密封袋装好，防止氧化。（3）在焊接时，要注意焊接的技巧，防止虚焊，使得电路板不能达到预期的效果。在电路板反面焊接时脑中要先想好每条线路的分布，防止交叉无序。把每个灯的负极用导线连接在一起，可以简化电路的焊接。（4）焊接好后，要用万用表检测每一条电路是否正常。再用24V电压给每条电路通电，确保每条电路上的灯都能亮。4.2 软件调试4.2.1 调试的预期效果在实验台上向FXGPWIN软件输入本设计的程序，按控制要求把输入输出导线连接好，在整个装置中接上24V电压，通过硬件和软件的结合，得到控制要求的预期效果。4.2.2 调试过程中遇到的问题为什么不循环？当给了信号后系统正常运行，但只运行了90秒后就不循环了，查看系统没什么不对的，最后在同学的指导下才知道，原来在梯形图第四步时多加了计数器C3闭合，这使得在程序进行到C3作用时整个系统失去了信号，从而使系统只执行一次。把C3删除就可以实现循环了为什么只进行部分循环？当系统能够循环时，在仔细一看发现系统只进行部分循环，每次循环程序逗 从10秒后开始工作，为何不从0秒循环，我仔细分析了一下，发现程序中的计时器T0没有在C3出发后复位。使得程序只在10秒后循环。解决方案：在程序中加一步，在计数器出发时让计时器T0复位即可实现程序按只要求有序的循环。 第五章 软件编程第5.1节 编程元件 下面我们着重介绍三菱公司的FX2N系列产品的一些编程元件及其功能。FX系列产品，它内部的编程元件，也就是支持该机型编程语言的软元件，按通俗叫法分别称为继电器、定时器、计数器等，但它们与真实元件有很大的差别，一般称它们为“软继电器”。这些编程用的继电器，它的工作线圈没有工作电压等级、功耗大小和电磁惯性等问题；触点没有数量限制、没有机械磨损和电蚀等问题。它在不同的指令操作下，其工作状态可以无记忆，也可以有记忆，还可以作脉冲数字元件使用。一般情况下，X代表输入继电器，Y代表输出继电器，M代表辅助继电器，SPM代表专用辅助继电器，T代表定时器，C代表计数器，S代表状态继电器，D代表数据寄存器，MOV代表传输等。 （1）输入继电器（X） PLC的输入端子是从外部开关接受信号的窗口，PLC 内部与输入端子连接的输入继电器X是用光电隔离的电子继电器，它们的编号与接线端子编号一致（按八进制输入），线圈的吸合或释放只取决于PLC外部触点的状态。内部有常开/常闭两种触点供编程时随时使用，且使用次数不限。输入电路的时间常数一般小于10ms。各基本单元都是八进制输入的地址，输入为X000 X007，X010 X017，X020 X027 。它们一般位于机器的上端。（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，输出继电器的外部输出主触点接到PLC的输出端子上供外部负载使用，其余常开/常闭触点供内部程序使用。输出继电器的电子常开/常闭触点使用次数不限。输出电路的时间常数是固定的 。各基本单元都是八进制输出，输出为Y000 Y007，Y010Y017，Y020Y027 。它们一般位于机器的下端。（3）辅助继电器（M）PLC内有很多的辅助继电器，其线圈与输出继电器一样，由PLC内各软元件的触点驱动。辅助继电器也称中间继电器，它没有向外的任何联系，只供内部编程使用。它的电子常开/常闭触点使用次数不受限制。但是，这些触点不能直接驱动外部负载，外部负载的驱动必须通过输出继电器来实现。如下图中的M300，它只起到一个自锁的功能。在FX2N中普遍途采用M0M499，共500点辅助继电器，其地址号按十进制编号。辅助继电器中还有一些特殊的辅助继电器，如掉电继电器、保持继电器等，在这里就不一一介绍了。 图5-1 继电器的自锁功能（4）定时器（T）在PLC内的定时器是根据时钟脉冲的累积形式，当所计时间达到设定值时，其输出触点动作，时钟脉冲有1ms、10ms、100ms。定时器可以用用户程序存储器内的常数K作为设定值，也可以用数据寄存器（D）的内容作为设定值。在后一种情况下，一般使用有掉电保护功能的数据寄存器。即使如此，若备用电池电压降低时，定时器或计数器往往会发生误动作。定时器通道范围如下：100 ms定时器T0T199， 共200点，设定值：0.1 3276.7秒；10 ms定时器T200TT245，共46点，设定值：0.01327.67秒；1 ms积算定时器 T245T249，共4点，设定值：0.00132.767秒；100 ms积算定时器T250T255，共6点，设定值：0.13276.7秒； 定时器指令符号及应用如下图所示： 图5-2 继电器的应用当定时器线圈T200的驱动输入X000接通时，T200的当前值计数器对10 ms的时钟脉冲进行累积计数，当前值与设定值K123相等时，定时器的输出接点动作，即输出触点是在驱动线圈后的1.23秒（10 * 123ms = 1.23s）时才动作，当T200触点吸合后，Y000就有输出。当驱动输入X000断开或发生停电时，定时器就复位，输出触点也复位。每个定时器只有一个输入，它与常规定时器一样，线圈通电时，开始计时；断电时，自动复位，不保存中间数值。定时器有两个数据寄存器，一个为设定值寄存器，另一个是现时值寄存器，编程时，由用户设定累积值。(5)计数器（C） FX2N中的16位增计数器，是16位二进制加法计数器，它是在计数信号的上升沿进行计数，它有两个输入，一个用于复位，一个用于计数。每一个计数脉冲上升沿使原来的数值减1，当现时值减到零时停止计数，同时触点闭合。直到复位控制信号的上升沿输入时，触点才断开，设定值又写入，再又进入计数状态。 其设定值在K1K32767范围内有效。设定值K0与K1含义相同，即在第一次计数时，其输出触点就动作。通用计数器的通道号：C0 C99，共100点。保持用计数器的通道号：C100C199，共100点。通用与掉电保持用的计数器点数分配，可由参数设置而随意更改。举个例子：图5-3 计数器的应用由计数输入X011每次驱动C0线圈时，计数器的当前值加1。当第10次执行线圈指令时，计数器C0的输出触点即动作。之后即使计数器输入X011再动作，计数器的当前值保持不变。当复位输入X010接通（ON）时，执行RST指令，计数器的当前值为0，输出接点也复位。应注意的是，计数器C100C199，即使发生停电，当前值与输出触点的动作状态或复位状态也能保持。(6)数据寄存器 数据寄存器是计算机必不可少的元件，用于存放各种数据。FX2N中每一个数据寄存器都是16bit（最高位为正、负符号位），也可用两个数据寄存器合并起来存储32 bit数据（最高位为正、负符号位）。通用数据寄存器D 通道分配 D 0D199，共200点。只要不写入其他数据，已写入的数据不会变化。但是，由RUNSTOP时，全部数据均清零。（若特殊辅助继电器M8033已被驱动，则数据不被清零）。停电保持用寄存器 通道分配 D200D511，共312点，或D200D999，共800点（由机器的具体型号定）。基本上同通用数据寄存器。除非改写，否则原有数据不会丢失，不论电源接通与否，PLC运行与否，其内容也不变化。然而在二台PLC作点对的通信时， D490D509被用作通信操作。 文件寄存器 通道分配 D1000D2999，共2000点。文件寄存器是在用户程序存储器（RAM、EEPROM、EPROM）内的一个存储区，以500点为一个单位，最多可在参数设置时到2000点。用外部设备口进行写入操作。在PLC运行时，可用BMOV指令读到通用数据寄存器中，但是不能用指令将数据写入文件寄存器。用BMOV将 数据写入RAM后，再从RAM中读出。将数据写入EEPROM盒时，需要花费一定的时间，务必请注意。RAM文件寄存器 通道分配 D6000D7999，共2000点。驱动特殊辅助继电器M8074，由于采用扫描被禁止，上述的数据寄存器可作为文件寄存器处理，用BMOV指令传送数据（写入或读出）。特殊用寄存器 通道分配 D8000D8255，共256点。是写入特定目的的数据或已经写入数据寄存器，其内容在电源接通时，写入初始化值（一般先清零，然后由系统ROM来写入）。第5.2节 FX2N系列的基本逻辑指令 基本逻辑指令是PLC中最基本的编程语言，掌握了它也就初步掌握了PLC的使用方法，各种型号的PLC的基本逻辑指令都大台大同小异，现在我们针对FX2N系列，逐条学习其指令的功能和使用方法，。每条指令及其应用实例都以梯形图和语句表两种编程语言对照说明。（1）输入输出指令（LD/LDI/OUT）下面把LD/LDI/OUT三条指令的功能、梯形图表示形式、操作元件以列表的形式加以说明： 表5-1 LD/LDI/OUT指令的应用 LD与LDI指令用于与母线相连的接点，此外还可用于分支电路的起点。OUT 指令是线圈的驱动指令，可用于输出继电器、辅助继电器、定时器、计数器、状态寄存器等，但不能用于输入继电器。输出指令用于并行输出，能连续使用多次。（2）触点串连指令（AND/ANDI）、并联指令（OR/ORI）表5-2 串联、并联指令的应用 AND、ANDI指令用于一个触点的串联，但串联触点的数量不限，这两个指令可连续使用。OR、ORI是用于一个触点的并联连接指令。 表5-3 相应指令语句 （3）电路块的并联和串联指令（ORB、ANB）表5-4 ORB、ANB指令的应用含有两个以上触点串联连接的电路称为“串联连接块”，串联电路块并联连接时，支路的起点以LD或LDNOT指令开始，而支路的终点要用ORB指令。ORB指令是一种独立指令，其后不带操作元件号，因此，ORB指令不表示触点，可以看成电路块之间的一段连接线。如需要将多个电路块并联连接，应在每个并联电路块之后使用一个ORB指令，用这种方法编程时并联电路块的个数没有限制；也可将所有要并联的电路块依次写出，然后在这些电路块的末尾集中写出ORB的指令，但这时ORB指令最多使用7次。将分支电路（并联电路块）与前面的电路串联连接时使用ANB指令，各并联电路块的起点，使用LD或LDNOT指令；与ORB指令一样，ANB指令也不带操作元件，如需要将多个电路块串联连接，应在每个串联电路块之后使用一个ANB指令，用这种方法编程时串联电路块的个数没有限制，若集中使用ANB指令，最多使用7次。 图5-5 ORB、ANB实例（4）程序结束指令（END）表5-5 END指令的应用 在程序结束处写上END指令，PLC只执行第一步至END之间的程序，并立即输出处理。若不写END指令，PLC将以用户存贮器的第一步执行到最后一步，因此，使用END指令可缩短扫描周期。另外。在调试程序时，可以将END指令插在各程序段之后，分段检查各程序段的动作，确认无误后，再依次删去插入的END指令。其他的一些指令，如置位复位、脉冲输出、清除、移位、主控触点、空操作、跳转指令等。本设计程序见附录三总 结本系统结构简单、操作方便，可实现自动控制。对优化城市交通具有一定的意义。本设计将各任务进行细分包装，使各任务保持相对独立；能有效改善程序结构，使程序的可读性、可维护性和可移植性都得到进一步的提高。实验最后成功完成，由于很多客观原因，比如时间上，个人技术上，本设计的应用范围不是很广，想想还可以用摄像头测量十字路口的车流量，改变路口的通行时间，实现智能化。经过这次毕业设计，使我觉得不论从理论知识还是从实际操作中都学到了不少知识，我向来归纳起来主要有以下几方面：（1）经过这次毕业设计，他让我接触了平时没有接触过的编程软件及获得相关的软件调试经验，同时我也发现自己在这方面的不足之处。体会到理论知识对实践有很大的指导作用，它让我知道，只有在正确的理论指导下，才能设计出合乎实际需要的硬件电路。（2）学会了高效率的查阅资料、运用工具书、利用网络找资料。我发现，在我们所使用的书籍上有一些知识在实际应用中并不是十分理想的，需要自己去调整，还会遇到错误的资料现象，这就要求我们应更加注重实践环节（3）在毕业设计中，我们应当注意重点与细节的关系。（4）失败不可怕，只要不趴下，昂首向前走，希望总会有。（5）同组同学相互包容，彼此合作，取长补短才能铸就最后的成果。可以这样说毕业设计是对大学四年所学习知识的一次运用和检阅，同时对自学能力提出很高的要求，所以平时的学习离开思考就是严重的错误，我们学习不应该有偏科现象，各方面的知识都应该要接触，这样才能未毕业设计打下基础。对我而言，知识上的收获非常重要，精神上的丰收更加可喜。错这是一份财富，经历是一份拥有。这次毕业设计必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆。致 谢四年的读书生活在这个季节即将划上一个句号，而于我的人生却只是一个逗号，我将面对又一次征程的开始。四年的求学生涯在师长、亲友的大力支持下，走得辛苦却也收获满囊，在论文即将付梓之际，思绪万千，心情久久不能平静。 伟人、名人为我所崇拜，可是我更急切地要把我的敬意和赞美献给一位平凡的人，我的沈导师。我不是您最出色的学生，而您却是我最尊敬的老师。您治学严谨，学识渊博，思想深邃，视野雄阔，为我营造了一种良好的精神氛围。授人以鱼不如授人以渔，置身其间，耳濡目染，潜移默化，使我不仅接受了全新的思想观念，树立了宏伟的学术目标，领会了基本的思考方式，从论文题目的选定到论文写作的指导,经由您悉心的点拨,再经思考后的领悟,常常让我有“山重水复疑无路,柳暗花明又一村”。 感谢我的爸爸妈妈，焉得谖草，言树之背，养育之恩，无以回报，你们永远健康快乐是我最大的心愿。 我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚谢意！同时也感谢学院为我提供良好的做毕业设计的环境，还要感谢电子院和我的母校南京师范大学四年来对我的栽培。最后再一次感谢所有在毕业设计中曾经帮助过我的良师益友和同学，以及在设计中被我引用或参考的论著的作者。参 考 文 献1 廖常初.可编程序控制器的编程方法与工程应用M.重庆:重庆大学出版社，20012 廖常初.PLC梯形图程序的设计方法与技巧M.重庆:重庆大学出版社,20013 郭纯生.可编程控制器编程实践与提高M.北京:电子工业出版社，2006 4 邓则名、邝穗芳.电器与可编程序控制器应用技术M .北京:机械工业出版社，1997 5 张运波.工厂电气控制技术M.北京:高等教育出版社，2001 6 龚仲华.三菱FX/Q系列PLC的应用M.北京:人民邮电出版社，2006 7 王永华.现代电气控制与PLC应用技术M.北京:北京航空航天大学出版社，2003 8 刘洪涛.PLC应用开发从基础到实践M.北京:电子工业出版社，20079 王永华.现代电器及可编程技术M.北京:北京航空航天大学出版社，200210 陈立定.电气控制与可编程控制M.广州：理工大学出版社，200111 戴一平.可编程控制器技术M.北京:机械工业出版社，2002 附 录附录一 时序表附录二 梯形图附录三 语句表幅提高，使得实际应用成为可能。- 30 -