plc控制交通灯讲课稿.doc

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1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。plc控制交通灯-我所了解的三菱FX2NC系列PLC应用论文题目：基于三菱FX2NC系列可编程控制器的十字路信号灯控制系统设计学校：安徽机电职业技术学院班级：电气自动化3082姓名：于永波指导老师：葛晓2010年12月目录摘要I第1章可编程序控制器的概况11.1PLC的概念及发展11.2可编程序控制器的基本结构及工作原理21.3PLC的基础知识81.4PLC的分类9第2章三菱FX2NC系列PLC122.1三菱FX2NC系列PLC简介122.2编程的基本知识16第3章交通灯控制系统设计203.1设计内容2

2、03.2交通灯控制时序图203.3PLC(FX2NC)外部接线图213.4交通灯控制状态转移图223.5PLC梯形图233.6PLC指令表24第4章FX2NC系列PLC系统的程序调试25致谢26参考文献27-摘要随着社会的发展和进步，上路的车辆越来越多，而道路建设却往往跟不上城市发展的速度，因此城市交通的问题日益突出，经常在十字路口等交通繁忙的地方发生堵塞情况。在这个时候，道路交通灯的正常运行以及合理的功能就是交通畅通的重要保证。而以往的交通信号灯大都采用继电器或是单片机来实现，存在着功能少，可靠性差。维护量大等缺点，而PLC编程简单，易维护，可以随着不同场合的需要灵活改变程序以实现不同的功能

3、需求，且可靠性高，性价比较好，最重要的是PLC很适合来控制交通信号灯这类的时序控制系统。通过分析现代城市交通控制与管理问题的现状，结合城乡交通的实际情况阐述了交通灯控制系统的工作原理，本设计介绍了应用PLC实现十字路口交通信号灯的自动控制。通过对交通信号灯的控制要求分析，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：运行，控制，交通灯。第1章可编程序控制器的概况1.1PLC的概念及发展1.可编程控制器的定义可编程控制器一直在发展中，因此直到目前为止,还未能对其下最后的定义。美国电气制造商协会NEMA（NationalElectrical

4、ManufacturersAssociation）在1980年给可编程控制器作了如下的定义：“可编程控制器是一个数字式的电子装置，它使用了可编程序的记忆以存储指令，用来执行诸如逻辑，顺序，计时，计数和演算等功能，并通过数字或模拟的输入和输出，以控制各种机械或生产过程。一部数字电子计算机若是用来执行PLC之功能者,亦被视同为PLC,但不包括鼓式或机械式顺序控制器。”国际电工委员会(IEC)曾于1982年11月颁发了可编程控制器标准草案第一稿，1985年1月又颁发了第二稿，1987年2月颁发了第三稿。草案中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

5、计。它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数和算术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。可编程控制器及其有关外围设备，都按易于工业系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。”2.可编程控制器的发展1968年美国GM(通用汽车)公司提出取代继电器控制装置的要求，第二年美国数字公司研制出了第一代可编程序控制器，满足了GM公司装配线的要求。随着集成电路技术和计算机技术的发展，现在已有第五代PLC产品了。在以改变几何形状和机械性能为特征的制造工业和以物理变化和化学变化将原料转化成产品为特征的过程工业中，除了以连续量为

6、主的反馈控制外，特别在制造工业中存在了大量的开关量为主的开环的顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作号按照时序动作;另外还有与顺序、时序无关的按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制;以及大量的开关量、脉冲量、计时、计数器、模拟量的越限报警等状态量为主的离散量的数据采集监视。由于这些控制和监视的要求，所以PLC发展成了取代继电器线路和进行顺序控制为主的产品。1.2可编程序控制器的基本结构及工作原理1.2.1可编程控制器的基本结构PLC种类繁多，但其组成结构和工作原理基本相同。用可编程序控制器实施控制，其实质是按一定算法进行输入输出变换，并将这个变换予以物理实现，应用于工业现场。PLC专为工业现场应用而

7、设计，采用了典型的计算机结构，它主要是由CPU、电源、存储器和专门设计的输入输出接口电路等组成。PLC的结构框图如图1.1所示。图1.1PLC的结构框图1中央处理器中央处理单元(CPU)一般由控制器、运算器和寄存器组成，这些电路都集成在一个芯片内。CPU通过数据总线、地址总线和控制总线与存储单元、输入输出接口电路相连接。与一般计算机一样，CPU是PLC的核心，它按PLC中系统程序赋予的功能指挥PLC有条不紊地进行工作。用户程序和数据事先存入存储器中，当PLC处于运行方式时，CPU按循环扫描方式执行用户程序。CPU的主要任务有：控制用户程序和数据的接收与存储；用扫描的方式通过I/O部件接收现场的

8、状态或数据。并存人输入映像寄存器或数据存储器中；诊断PLC内部电路的工作故障和编程中的语法错误等；PLC进入运行状态后，从存储器逐条读取用户指令，经过命令解释后按指令规定的任务进行数据传送、逻辑或算术运算等；根据运算结果，更新有关标志位的状态和输出映像寄存器的内容，再经输出部件实现输出控制、制表打印或数据通讯等功能。2存储器PLC的存储器包括系统存储器和用户存储器两部分。系统存储器用来存放由PLC生产厂家编写的系统程序，系统程序固化在ROM内，用户不能直接更改，它使PLC具有基本的功能，能够完成PLC设计者规定的各项工作。用户存储器包括用户程序存储器(程序区)和功能存储器(数据区)两部分。用户

9、程序存储器用来存放用户针对具体控制任务用规定的PLC编程语言编写的各种用户程序，以及用户的系统配置。用户程序存储器根据所选用的存储器单元类型的不同，可以是RAM(有掉电保护)、EPROM或EEPROM存储器，其内容可以由用户任意修改或增删。用户功能存储器是用来存放(记忆)用户程序中使用器件的ON/OFF状态数值数据等。用户存储器容量的大小，关系到用户程序容量的大小，是反映PLC性能的重要指标之一。3输入单元可编程序控制器的输入信号类型可以是开关量、模拟量和数字量。输入单元从广义上分包含两部分：一是与被控设备相连接的接口电路，另一部分是输入映像寄存器。输入单元接收来自用户设备的各种控制信号，如限

10、位开关、操作按钮、选择开关、行程开关以及其他一些传感器的信号。通过接口电路将这些信号转换成中央处理器能够识别和处理的信号，并存到输入映像寄存器。运行时CPU从输入映像寄存器读取输入信息并进行处理，将处理结果存放到输出映像寄存器。为防止各种干扰信号和高电压信号进入PLC，影响其可靠性或造成设备损坏，现场输入接口电路一般由光电耦合电路进行隔离。光电耦合电路的关键器件是光耦合器，一般由发光二极管和光电三极管组成。通常PLC的输入类型可以是直流（DC24V）、交流和交直流。输入电路的电源可由外部供给。有的也可由PLC内部提供。对于直流输入，根据现场输入接口电路形式的不同，分为源型输入和漏型输入两种形式

11、。极大部分的欧美品牌的PLC采用漏型输入，而极大部分的亚洲品牌的PLC采用源型输入。5通讯接口现代PLC一个显著的特点就是具有通讯功能，目前主流的PLC一般都具有RS485（或RS232）通讯接口，以便连接编程设备、监视器、打印机等外围设备，或连接诸如变频器、温控仪等简单控制设备进行简单的主从式通讯，一些先进的PLC上还具有工业网络通讯接口，可以与其他的PLC或计算机相连，组成分布式工业控制系统，实现更大规模的控制，另外还可以与数据库软件相结合，实现控制与管理相结合的综合控制。6编程设备编程器的作用是供用户进行程序的编制、编辑、调试和监视。编程器有简易型和智能型两类。简易型的编程器只能联机编程

12、，且往往需要将梯形图转化为机器语言助记符(指令表)后，才能输入。它般由简易键盘和发光二极管或其他显示器件组成。智能型的编程器又称图形编程器，它可以联机编程，也可以脱机编程，具有LCD或CRT图形显示功能，可以直接输入梯形图和通过屏幕对话。还可以利用微机(如IBMPC)作为编程器，PLC生产厂家配有相应的软件包，使用微机编程是PLC发展的趋势。现在已有些PLC不再提供编程器，而只提供微机编程软件了，并且配有相应的通讯连接电缆。1.2.2可编程控制器的工作原理1PLC的控制逻辑实现原理继电器控制系统是一种“硬件逻辑系统”，如图1.2（a）所示，它的三条支路是并行工作的，当按下按钮SB1，中间继电器

13、K得电，K的两个触点闭合，接触器KMl、KM2同时得电并产生动作。所以继电器控制系统采用的是并行工作方式。可编程控制器是一种计算机图1.2PLC控制逻辑实现原理示意图控制系统，它的工作原理是建立在计算机工作原理基础之上的，如图1.2（b）所示。由于CPU是以执行程序来处理各项任务的，所以在每一瞬间只能做一件事，属于串行工作方式。通过程序的执行按程序顺序依次完成各相应的动作。2PLC的工作方式为了满足工业逻辑控制的要求，同时结合计算机控制的特点，PLC的工作方式采用不断循环的顺序扫描工作方式。每一次扫描所用的时间称为扫描周期或工作周期。CPU从第一条指令执行开始，按顺序逐条地执行用户程序直到用户

14、程序结束，然后返回第一条指令开始新的一轮扫描。PLC就是这样周而复始地重复上述循环扫描的。PLC工作的全过程可用图1.3所示的运行框图来表示。整个过程可分为以下几个部分：第一部分是上电处理。PLC上电后对系统进行一次初始化，包括硬件初始化和软件初始化，停电保持范围设定及其他初始化处理等。第二部分是自诊断处理。PLC每扫描一次，执行次自诊断检查，确定PLC自身的动作是否正常。如CPU、电池电压、程序存储器、IO和通讯等是否异常或出错，如检查出异常时，CPU面板上的LED及异常继电器会接通，在特殊寄存器中会存入出错代码。当出现致命错误时，CPU被强制为STOP方式，所有的扫描便停止。图1.3PLC

15、运行框图第三部分是通讯服务。PLC自诊断处理完成以后进入通讯服务过程。首先检查有无通讯任务，如有则调用相应进程，完成与其他设备的通讯处理，并对通讯数据作相应处理；然后进行时钟、特殊寄存器更新处理等工作。第四部分是程序扫描过程。PLC在上电处理、自诊断和通讯服务完成以后，如果工作选择开关在RUN位置，则进人程序扫描工作阶段。先完成输入处理，即把输入端子的状态读入输入映像寄存器中，然后执行用户程序，最后把输出处理结果刷新到输出锁存器中。作周期称为扫描周期。可以看出扫描周期直接影响控制信号的实时性和正确性，为了确保控制能正确实时地进行，在每个扫描周期中，通讯任务的作业时间必须被控制在一定范围内。PL

16、C运行正常时，程序扫描周期的长短与CPU的运算速度、与I/O点的情况、与用户应用程序的长短及编程情况等有关。通常用PLC执行lKB指令所需时间来说明其扫描速度，一般为零点几ms到上百ms。值得注意的是，不同指令其执行时间是不同的，从零点几s到上百s不等，故选用不同指令所用的扫描时间将会不同。而对于一些需要高速处理的信号，则需要特殊的软、硬件措施来处理。当PLC处于正常运行时，它将不断重复扫描过程。分析上述扫描过程，如果对远程I/O、特殊模块和其他通讯服务暂不考虑，这样扫描过程就只剩下“输入采样”、“程序执行”和“输出刷新”三个阶段了。这三个阶段是PLC工作过程的中心内容，理解透PLC工作过程的

17、这三个阶段是学习好PLC的基础。下面就对这三个阶段进行详细的分析。(1)输入采样阶段PLC在输入采样阶段，首先扫描所有输人端点，并将各输入状态存入相对应的输入映像寄存器中。此时，输入映像寄存器被刷新。接着，进入程序执行阶段和输出刷新阶段，在此阶段输入映像寄存器与外界隔离，无论输入情况如何变化，其内容保持不变，直到下一个扫描周期的输人采样阶段，才重新写入输入端的新内容。所以一般来说，输人信号的宽度要大于一个扫描周期，否则很可能造成信号的丢失。由此可见，输入映像寄存器的数据完全取决于输入端子上各输入点在上一刷新期间的接通和断开状态。(2)程序执行阶段根据PLC梯形图程序扫描原则，一般来说，PLC按

18、从左到右、从上到下的步骤顺序执行程序。当指令中涉及输入、输出状态时，PLC就从输入映像寄存器中“读入”采集到的对应输入端子状态，从元件映像寄存器“读入”对应元件(“软继电器”)的当前状态。然后，进行相应的运算，运算结果再存入元件映像寄存器中。对元件映像寄存器来说，每一个元件(“软继电器”)的状态会随着程序执行过程而变化。(3)输出刷新阶段在所有指令执行完毕后，元件映像寄存器中所有输出继电器的状态(接通断开)在输出刷新阶段转存到输出锁存器中，通过输出端子和外部电源，驱动外部负载。由此可见，输出映像寄存器的数据取决于输出指令的执行结果，输出锁存器中的数据由上一次输出刷新期间输出映像寄存器中的数据决

19、定，而输出端子的接通和断开状态，完全由输出锁存器决定。1.3PLC的基础知识1.3.1PLC的组成及结构1PLC的构成从结构上分，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。2CPU的构成CPU是PLC的核心，起神经中枢的作用，每套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

20、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。CPU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，CPU单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。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。运算器用于进行数字或逻辑运算，在控制器指挥下工作。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速度和内存容量是PLC的重要参数，它们决定着PLC的工

21、作速度，IO数量及软件容量等，因此限制着控制规模。3.I/O模块PLC与电气回路的接口，是通过输入输出部分（I/O）完成的。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。输入模块将电信号变换成数字信号进入PLC系统，输出模块相反。4电源模块PLC电源用于为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。电源输入类型有：交流电源（220VAC或110VAC），直流电源（常用的为24VDC）。5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

22、模块间的连接，使各模块构成一个整体。1.3.2PLC的功能1逻辑控制2定时控制3计数控制4步进(顺序)控制5PID控制6数据控制：PLC具有数据处理能力。7通信和联网8其它：PLC还有许多特殊功能模块，适用于各种特殊控制的要求，如：定位控制模块，CRT模块。1.4PLC的分类1.小型PLC小型PLC的I/O点数一般在128点以下，其特点是体积小、结构紧凑，整个硬件融为一体，除了开关量I/O以外，还可以连接模拟量I/O以及其他各种特殊功能模块。它能执行包括逻辑运算、计时、计数、算术运算、数据处理和传送、通讯联网以及各种应用指令。2.中型PLC中型PLC采用模块化结构，其I/O点数一般在25610

23、24点之间。I/O的处理方式除了采用一般PLC通用的扫描处理方式外，还能采用直接处理方式，即在扫描用户程序的过程中，直接读输入，刷新输出。它能联接各种特殊功能模块，通讯联网功能更强，指令系统更丰富，内存容量更大，扫描速度更快。3.大型PLC一般I/O点数在1024点以上的称为大型PLC。大型PLC的软、硬件功能极强。具有极强的自诊断功能。通讯联网功能强，有各种通讯联网的模块，可以构成三级通讯网，实现工厂生产管理自动化。大型PLC还可以采用三CPU构成表决式系统，使机器的可靠性更高。由硬件结构上分类，可分为整体式、模块式和叠装式；由功能上分类，可分为低档机、中档机及高档机。在发达国家可编程控制器

24、已经广泛地应用在所有的工业部门，随着其性能价格比的不断提高，应用范围不断扩大，主要有以下几个方面：（1）开关量逻辑控制；（2）运动控制；（3）闭环过程控制；（4）数据控制；（5）通信联网。第2章三菱FX2nc系列PLC2.1三菱FX系列PLC简介FX系列PLC是由三菱公司近年来推出的高性能小型可编程控制器，以逐步替代三菱公司原F、F1、F2系列PLC产品。1.FX系列PLC型号的说明FX系列PLC型号的含义如下：FX系列名称输入输出总点数特殊品种输出方式单元类型图2.1PLC型号的含义其中系列名称：如0、2、0S、1S、ON、1N、2N、2NC等单元类型：M基本单元E输入输出混合扩展单元Ex扩

25、展输入模块EY扩展输出模块输出方式：R继电器输出S晶闸管输出T晶体管输出特殊品种：DDC电源，DC输出A1AC电源，AC（AC100120V）输入或AC输出模块H大电流输出扩块V立式端子排的扩展模块C接插口输入输出方式F输入滤波时间常数为1ms的扩展模块2.三菱FX系列PLC结构PLC的硬件主要由中央处理器（CPU）、存储器、输入单元、输出单元、通信接口、扩展接口电源等部分组成。其中，CPU是PLC的核心，输入单元与输出单元是连接现场输入/输出设备与CPU之间的接口电路，通信接口用于与编程器、上位计算机等外设连接对于整体式PLC，所有部件都装在同一机壳内，其组成框图如图2.2所示；尽管整体式与

26、模块式PLC的结构不太一样，但各部分的功能作用是相同的，下面对PLC主要组成各部分进行简单介绍。1.中央处理单元（CPU）同一般的微机一样，CPU是PLC的核心。PLC中所配置的CPU随机型不同而不同，常用有三类：通用微处理器（如Z80、8086、80286等）、单片微处理器（如8031、8096等）和位片式微处理器(如AMD29W等)。小型PLC大多采用8位通用微处理器和单片微处理器；中型PLC大多采用16位通用微处理器或单片微处理器；大型PLC大多采用高速位片式微处理器。2.存储器存储器主要有两种：一种是可读/写操作的随机存储器RAM，另一种是只读存储器ROM、PROM、EPROM和EEP

27、ROM。在PLC中，存储器主要用于存放系统程序、用户程序及工作数据。3.输入/输出单元输入/输出单元通常也称I/O单元或I/O模块，是PLC与工业生产现场之间的连接部件。PLC通过输入接口可以检测被控对象的各种数据，以这些数据作为PLC对被控制对象进行控制的依据；同时PLC又通过输出接口将处理结果送给被控制对象，以实现控制目的。常用的开关量输入接口按其使用的电源不同有三种类型：直流输入接口、交流输入接口和交/直流输入接口。4.通信接口PLC配有各种通信接口，这些通信接口一般都带有通信处理器。PLC通过这些通信接口可与监视器、打印机、其它PLC、计算机等设备实现通信。PLC与打印机连接，可将过程

28、信息、系统参数等输出打印；与监视器连接，可将控制过程图像显示出来；与其它PLC连接，可组成多机系统或连成网络，实现更大规模控制。与计算机连接，可组成多级分布式控制系统，实现控制与管理相结合。5.智能接口模块智能接口模块是一独立的计算机系统，它有自己的CPU、系统程序、存储器以及与PLC系统总线相连的接口。它作为PLC系统的一个模块，通过总线与PLC相连，进行数据交换，并在PLC的协调管理下独立地进行工作。PLC的智能接口模块种类很多，如：高速计数模块、闭环控制模块、运动控制模块、中断控制模块等。6.编程装置编程装置的作用是编辑、调试、输入用户程序，也可在线监控PLC内部状态和参数，与PLC进行

29、人机对话。它是开发、应用、维护PLC不可缺少的工具。编程装置可以是专用编程器，也可以是配有专用编程软件包的通用计算机系统。专用编程器是由PLC厂家生产，专供该厂家生产的某些PLC产品使用，它主要由键盘、显示器和外存储器接插口等部件组成。专用编程器有简易编程器和智能编程器两类。7.电源PLC配有开关电源，以供内部电路使用。与普通电源相比，PLC电源的稳定性好、抗干扰能力强。对电网提供的电源稳定度要求不高，一般允许电源电压在其额定值15%的范围内波动。许多PLC还向外提供直流24V稳压电源，用于对外部传感器供电。8.其它外部设备除了以上所述的部件和设备外，PLC还有许多外部设备，如EPROM写入器

30、、外存储器、人/机接口装置等。9.FX系列PLC性能比较以上我们已对FX系列PLC的基本单元、扩充单元及特殊功能模块等做了介绍，尽管FX系列中FXOS、FX1S、FX1N、FX2N等在外形尺寸上相差不多，但在性能上有较大的差别，其中FX2N和FX2NC子系列，在FX系列PLC中功能最强、性能最好。FX系列PLC主要产品的性能比较如表1所示。表2-1FX系列PLC主要产品的性能比较型号I/0点数基本指令执行时间功能指令模拟模块量通信FX0S10301.63.6s50无无FX0N241281.63.6s55有较强FX1N141280.550.7s177有较强FX2N162560.08s298有强1

31、0.FX系列PLC的环境指标FX系列PLC的环境指标要求如表2-2所示。表2-2FX系列PLC的环境指标环境温度使用温度0550C，储存温度-20700C环境湿度使用时35%85%RH（无凝露）防震性能JISC0911标准，1055HZ，0.5(最大2G)，3轴方向各2次(但用DIN导轨安装时为0.5G)抗冲击性能JISC0912标准，10G，3轴方向各3次抗噪声能力用噪声模拟器产生电压为1000伏(峰峰值)、脉宽1s、30100Hz的噪声绝缘耐压AC1500V，1min(接地端与其他端子间)绝缘电阻5M以上（DC500V兆欧表测量，接地端与其他端子间）接地电阻第三种接地，如接地有困难，可以不

32、接使用环境无腐蚀性气体，无尘埃。11.FX系列PLC的输入技术指标FX系列PLC对输入信号的技术要求如表2-3所示。表2-3FX系列PLC的输入技术指标输入端项目X0X3（FX0S）X4X17（FX0S）X0X7（FX0N、1S、1N、2N）X10（FX0N、1S、1N、2N）X0X3（FX0S）X4X17（FX0S）输入电压DC24V10%DC12V10%输入电流8.5mA7mA5mA9mA10mA输入阻抗2.7k3.3k4.3k1k1.2k输入ON电流4.5m以上4.5mA以上3.5mA以上4.5m以上4.5mA以上输入OFF电流1.5m以下1.5mA以下1.5mA以下1.5m以下1.5m

33、A以下输入响应时间约10ms,其中：FX0S、FX1N的X0X17和FX0N的X0X7为015ms可变，FX2N的X0X17为060ms可变输入信号形式无电压触点，或NPN集电极开路晶体管电路隔离光电耦合器隔离输入状态显示输入ON时LED灯亮12.FX系列PLC的输出技术指标FX系列PLC对输出信号的技术要求如表2-4所示。表2-4FX系列PLC的输出技术指标项目继电器输入晶闸管输出晶体管输出外部电源AC250V或DC30V以下AC85240VDC5V30V最大电阻负载2A/1点、8A/4点、8A/8点0.3A/点、0.8A/4点（1A/1点2A/4点）0.5A/1点、0.8A/4点（0.1A

34、/1点、0.4A/4点）（1A/1点、2A/4点）（0.3A/1点、1.6A/16点）最大感性负载80VA15VA/AC100V、30VA/AC200V12W/DC24V最大灯负载100W30W1.5W/DC24V开路漏电流-1mA/AC100V2mA/AC200v0.1mA以下响应时间约10msON：1ms，OFF：10msON：0.2ms、OFF：0.2ms大电流OFF为0.4ms以下电路隔离继电器隔离光电晶闸管隔离光电耦合器隔离输出动作显示输出ON时LED亮2.2编程的基本知识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

35、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。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

36、址，输入为X000X007，X010X017，X020X027。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Y000Y007，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

37、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。在FX2N中普遍采用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。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

38、，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：100ms定时器T0T199，共200点，设定值：0.13276.7秒；10ms定时器T200TT245，共46点，设定值：0.01327.67秒；1ms积算定时器T246T249，共4点，设定值：0.00132.767秒；100ms积算定时器T250T255，共6点，设定值：0.13276.7秒；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10ms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

39、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。定时器线圈T250的驱动输入X001接通时，T250的当前值计数器对100ms的时钟脉冲进行累积计数，当该值与设定值K345相等时，定时器的输出触点动作。在计数过程中，即使输入X001在接通或复电时，计数继续进行，其累积时间为34.5s（100ms*345=34.5s）时触点动作。当复位输入X

40、002接通，定时器就复位，输出触点也复位。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：C0C99，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。由计数

41、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.PLC常用程序设计语言简介在可编程控制器中有多种程序设计语言,它们是梯形图语言、布尔助记符语言、功能表图语言、功能模块图语言及结构化语句描述语言等。PLC是专为工业控制而开发的装置，其主要使用者是工厂广大电气技术人员，为了适应他们的传统习惯和掌握能力

42、，通常PLC不采用微机的编程语言，而常常采用面向控制过程、面向问题的“自然语言”编程。国际电工委员会（IEC）1994年5月公布的IEC1131-3（可编程控制器语言标准）详细地说明了句法、语义和下述5种编程语言：功能表图（sequentialfunctionchart）、梯形图（Ladderdiagram）、功能块图（Functionblackdiagram）、指令表（Instructionlist）、结构文本（structuredtext）。梯形图和功能块图为图形语言，指令表和结构文本为文字语言，功能表图是一种结构块控制流程图。第3章交通灯控制系统设计3.1设计内容1.设计任务南北信号灯和

43、东西信号灯同时工作，050s期间，南北信号绿灯亮，东西信号红灯亮：5060s期间，南北信号黄灯亮，东西信号红灯亮；60110s期间，南北信号红灯亮，东西信号绿灯亮；110120s期间，南北信号红灯亮，东西信号黄灯亮。2.输入、输出分配输入输出X0启动Y0绿灯Y1黄灯Y2红灯Y3红灯Y4绿灯Y5黄灯3.2交通灯控制时序图3.3PLC外部接线图3.4交通灯控制状态转移图3.5PLC梯形图3.6PLC指令表第4章PLC系统的程序调试致谢本论文是在葛晓老师悉心指导下完成的。葛老师严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严以律己、宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响深

44、远。不仅使我树立了远大的目标、掌握了基本的学习方法，还使我明白了许多待人接物与为人处世的道理。本论文的选题过程，是在葛老师的指导下完成的，花费了葛老师大量的心血。在此，谨向葛晓老师表示崇高的敬意和衷心的感谢！最后对评阅本论文的各位老师致以诚挚的感谢！参考文献1郝海青.串联关节式机械手的控制系统分析与设计M.万方数据库硕博士论文，2002.2常晓玲.电气控制系统与可编程控制器M.北京：北京机械工业出版社，2004.3李乃夫.可编程控制器原理、应用、实验M.北京：中国轻工业出版社，2003.4章文浩.可编程控制器原理及实验M.北京：国防工业出版社，2003.5张建民.机电一体化系统设计M.北京：高等教育出版社，2001.6钟肇新.可编程序控制器原理及应用M.广州：华南理工大学出版社，2002.7章文浩.可编程控制器原理及实验M.北京：国防工业出版社，2003.8陈宇.可编程控制器基础及编程技巧M.广州：华南理工大学出版社，2002.9常晓玲.电气控制系统与可编程控制器M.北京：机械工业出版社，2004.