plc交通灯教学设计（推荐10篇）
⒈定义：可编程控制器，简称PLC（Programmable logic Controller）,是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。“PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置”。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。
⒉工作原理: 当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行三个阶段。
(一)输入采样阶段
在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。
(二)用户程序执行阶段
在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。
(三)输出刷新阶段
当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。
随着自动化控制技术和微电子技术的迅猛发展，PLC作为前沿的工业控制器，具有体积小、可靠性高、易操作、灵活性强、抗干扰能力强等一系列优点，广泛用于自动化控制领域。用内部编程取代继电器逻辑控制电路中大量的中间继电器和时间继电器，简化了控制路线，提高了系统控制的可靠性，这是PLC最大的优点。借助于书序控制图和梯形图来编制用户控制程序，实现自动控制系统顺序控制，是PLC的主要功能之一。
实训１
基础试验
1.两灯交替闪烁 指令表
梯形图
工作过程：
按下启动开关X0，Y0亮，且开始计时,2S后，T0动作，T0常闭断开Y0熄灭，T0常开闭合Y1亮，经过2s，Y0亮；如此循环，直到按下停止开关X1。
2.利用计数器实现循环
指令表
梯形图
工作过程：
按下启动开关X0，Y0亮，开始计时2S后，T0动作，Y0熄灭，Y1亮，如此循环，直到循环了5次，计数器CO动作，常开触点闭合，整个过程停止。
实训２ 十字路口交通灯控制系统
1、实训目的
① 了解ＰＬＣ基本功能指令使用方法 ②掌握功能指令图的输入方法 ③学会利用功能指令进行设计 ２、实训的内容
该实验在十字路口交通信号灯控制实验区内完成,按启动按钮，六盏灯按如下时序工作：第一组绿灯亮５秒后闪烁３次（灭０．５秒，亮０．５秒），黄灯亮２秒，红灯亮1０秒；第二组红灯亮1０秒，绿灯亮５秒后闪烁３次（灭０．５秒，亮０．５秒），黄灯亮２秒。
从时序图可以看出，该系统有一个输入装置和 6个输出装置。下表为输入装置与输出装置与PLC的地址编号对应表。
指令表
⒈ ⒉ ⒊ ⒋ ⒌ ⒍ ⒎ ⒏ ⒐ ⒑ ⒒ LD
M8002 SET
L0 STL
S0 LD
X000 OUT
Y000 OUT
Y003 SET
S21 SET
S31 STL
S21 OUT
Y000 OUT
T0
K50 ⒓ LD
T0 ⒔ SET
S22 ⒕ STL
S22 ⒖ OUT
T1
K30 ⒗ LDI
T1 ⒘ AND
M8013 ⒙ OUT
Y000 ⒚ LD
T1 ⒛ SET
S23 ２１．STL ２２．OUT ２３．OUT ２４．LD ２５．SET ２６．STL ２７．OUT ２８．OUT ２９．STL ３０．OUT ３１．OUT ３２．LD ３３．SET ３４．STL ３５．OUT ３６．OUT ３７．LD ３８．SET ３９．STL ４０．OUT ４１．LDI ４２．AND ４３．UT ４４．LD ４５．SET ４６．STL ４７．OUT ４８．OUT ４９．STL ５０．STL ５１．LD ５２．AND ５３．SET ５４．RET ５５．END S23 Y001 T2
K20 T2
S24
S24 Y002 T3
K100
S31 Y003 T4
K100
T4
S32
S32 Y004 T5 T5 S33
S33 T6
K30
T6
M8013 Y004
T6
S34
S34
Y005
T7
S24
S34
T3
T7
S0
附加任务
机械手手动控制实验
控制要求1：
实现机械手左右移动。
按下向左按钮，机械手向左移动，到达左限位开关后停止；按下向右按钮，机械手向右移动，到达右限位开关后停止。
控制要求2：
实现机械手上下移动。
按下向上按钮，机械手向上移动，到达上限位开关后停止；按下向下按钮，机械手向下移动，到达下限位开关后停止。
控制要求3：
实现机械手左右、上下移动。
按下向左按钮，机械手向左移动，到达左限位开关后停止，按下向右按钮，机械手向右移动，到达右限位开关后停止。
按下向上按钮，机械手向上移动，到达上限位开关后停止；按下向下按钮，机械手向下移动，到达下限位开关后停止。
控制要求4：
实现上述控制后，机械手电磁铁在A位置可吸引提取物料（铁块）或释放物料。机械手电磁铁在B位置同样可吸引提取物料（铁块）或释放物料。
可手动操作实现物料从A位置移动到B位置或从B位置移到达A位置。
总
结
这是一个比较典型的十字路口交通灯的梯形图设计，最为一种设计实践，主要是为PLC在交通控制系统中提出一种设计理论，为以后PLC在复杂的控制系统中提出一种可行的理论方案。在实际应用中，采用PLC控制城市交通信号灯，能根据不同路况要求，随时修改控制程序，以改变各信号灯的工作时间和工作状况。与继电器或逻辑电路控制系统相比，PLC控制系统具有更高的可靠性、灵活性和经济实用性。
关键词：PLC,交通灯,控制
国际电工委员会 (IEC) 在1985年的PLC标准草案第3稿中, 对PLC作下定义:“可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统, 转为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器, 用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等程序及其有关设备, 都应按易于是使工业控制系统同形成一个整体, 易于扩充其功能的原则设计。”从上述定义可以看出, PLC是一种用程序来改变控制功能的工业控制计算机, 除了能完成各种各样的控制功能外, 还有与其他计算机通信联网的功能。
PLC的推广应用得到了迅速的发展, 它已经广泛应用在各种机械设备和生产过程的电气控制装置中。了解PLC的工作原理, 具备设计、调试和维护PLC控制系统的能力, 已经成为现代工业对电器技术人员和工科学生的基本要求。
本文就基于FX2N-48MRPLC的交通灯控制系统设计方案进行详细说明。
1 设计任务
基本要求:利用一台 (或多台) 三菱FX2N机型PLC, 实现十字路口交通灯的控制, 尽可能智能化。具体要求交通灯的运行方式如下:白天车多的时候接个时间长, 晚上可以适当缩短。
2 总体方案设计
设计采用PLC可编程控制器控制十字路口信号灯, PLC可编程控制器具有可靠性高、维护方便, 用法简单、通用性强等特点。根据城市交通的实际情况, 给出三菱FX2N型PLC实现带人行横道过马路请求的十字路交通灯控制系统的硬件和软件设计。
FX2N-48MR是日本三菱公司的可编程控制器 (PLC) , 继电器输出及输入24点, 输出24点。FX2N是FX系列中功能最强、速度最高的微型PLC, 内置用户存储器8K步, 可扩展到16K步, 最大可扩展到256个I/O点, 可有多种特殊功能扩展, 实现多种特殊控制功能 (PID、高速计数、A/D、D/A、等) 。有功能很强的数学指令集。通过通信扩展板或特殊适配器可实现多种通信和数据链接。
3 交通灯控制整体框图设计
按下总电源开关, 按下启动键, 判断是否为白天, 如果为白天, 从南向北直走绿亮60秒, 同时从南向北左转绿灯亮30秒, 30秒后, 从南向北左转亮红灯, 从北向南直走绿灯亮60秒, 60秒后, 从南向北亮红灯, 从北向南左转变绿灯亮30秒, 90秒后, 从北向南变红灯亮, 从北向南左转变红灯。同时, 从东向西直走绿灯亮60秒, 从东向西左转绿灯30秒, 120秒后, 从东向西左转亮红灯, 从西向东直走绿灯亮60秒, 180秒后, 从东向西亮红灯, 从西向东左转变绿灯亮30秒。如果为夜晚则按下夜晚开关, 执行从南向北直走绿灯亮40秒, 同时从南向北左转绿灯亮20秒, 20秒后, 从南向北左转亮红灯, 从北向南直走绿灯亮40秒, 40秒后, 从南向北亮红灯, 从北向南左转变绿灯亮20秒, 60秒后, 从北向南变红灯, 从北向南左转变红灯。同时, 从东向西直走绿灯亮40秒, 从东向西左转绿灯亮20秒, 80秒后, 从东向西左转亮红灯, 从西向东直走绿灯亮40秒, 100秒后, 从东向西亮红灯, 从西向东左转变绿灯亮20秒。无限循环。
4 实物调试
4.1 硬件调试
通过天煌公司生产的PLC控制系统实验台进行模拟测试, 进行交通灯控制系统安装接线, 接通电源, 检查可编程序控制器能否正常工作, 接头是否接触良好。
4.2 软件调试
打开上位机电脑, 通过电脑中三菱公编程软GX-develop, 按要求输入梯形图, 检查后编译通过, 在线工作后把程序写入可编程序控制器的程序存储区, 然后运行程序, 仿真信号灯控制完全满足要求。
4.3 运行调试
在硬件调试和软件调试正确的基础上, 使PLC进入运行状态, 观察运行情况, 看是否能够循环工作。根据以上调试情况, 说明该控制设计方案完全符合控制要求 (见图1) 。
5 结语
采用PLC技术对交通灯进行控制, 不仅可以提高控制系统的可靠性, 减少故障率, 而且还可以根据实测各十字路口之间的距离、车流量和车速及人流量等变更时间参数, 合理确定各路口信号灯之间的时差, 使控制变得更加灵活, 大大缩短车辆的等待时间。该控制系统可改善十字路口车辆和行人的通行状态, 提高道路的交通利用率实现对交通状况的科学化管理。
参考文献
[1]陈宇姗.三菱PLC在交通灯控制的应用[J].民营科技, 2011 (1) :18.
[2]崔玉珍.PLC技术在“十字路口交通灯控制”中的应用[J].科技传播, 2011 (6) :73.
[3]沈世斌.三菱PLC与PC机间的通讯应用[J].微计算机信息, 2012 (4) :81-83.
【关键词】交通信号灯；FP1-C24；PLC梯形图
前言
PLC是可编程控制器的简称，是一种以微处理器为基础，综合了计算机技术，自动控制技术和通信技术发展起来的新型工业控制装置。PLC的特点是可靠性高，抗干扰能力强，有丰富的I/O接口模块，可实现接口功能扩展。PLC的编程采用类似于继电器控制线路的梯形图语言，简单易学，可用来实现多种控制，如逻辑控制，定时控制，计数控制，步进控制，模拟量处理与PID控制，数据处理，通信和联网等，因此，用PLC控制交通信号灯，工作可靠，得到了广泛的应用。
一、PLC交通信号灯的控制要求
1.交通信号灯受两个按钮控制，当启动按钮动作时，信号灯系统开始工作。当停止按钮动作时，所有信号灯都熄灭。2.按下启动按钮后，东西向绿灯亮5秒后闪3秒灭，黄灯亮2秒灭，红灯亮10秒灭，绿灯亮5秒后闪3秒灭……循环往复；对应东西向绿灯、黄灯亮时，南北向红灯亮10秒灭，接着绿灯亮5秒后闪3秒灭，黄灯亮2秒灭，红灯亮10秒灭……循环往复。
二、PLC交通信号灯硬件系统的设计
1、交通信号灯的I/O分配表。按照交通灯的控制要求，PLC要满足两个信号输入（分别起系统启动、停止作用）；六个信号输出，即十字路口有十二个交通信号灯，但南北向、东西向两个为一组，用一个输出信号控制，也就是六个输出信号。
2、交通灯硬件接线图。随着PLC技术发展，PLC种类越来越多，不同型号的PLC其性能、容量、指令系统、编程方式各有不同。因此，合理选用PLC对于提高PLC控制系统技术指标有重要意义。PLC的选择应从PLC机型、容量、I/O点数、电源模块、通信联网能力等方面综合考虑。从以上分析可以知道，交通灯控制系统共有开关量输入点两个，开关量输出点六个，即I/O点数为八个，采用松下FP1-C24很合适，不需要扩展模块。另外，FP1-C24型PLC带有24伏直流电源，供PLC输入点使用，24伏DC极性可任意选择，每组输出COM端独立。
二、交通灯软件系统设计
1、FPWINGR软件简介。松下FP1-C24PLC编程软件是FPWINGR软件，操作系统是中文WINDOWS95/98/2000/NT，FPWINGR软件采用典型的WINDOWS界面，菜单界面、编程界面、监控界面等可同时以窗口形式重叠或平铺显示，甚至可以把两个不同程序在一个屏幕上同时显示，各种功能和指令输入可用鼠标单击图标操作，使用很方便，特别是在软件“帮助”菜单中增加了软件操作方法，指令列表，特殊内部继电器和数据寄存器一览表等。
2、梯形图设计。本设计采用SR移位指令，移位信号采用内部1秒时钟脉冲继电器R901C，每来一个脉冲，内部字继电器WR0中每一位向右移动一位，复位信号采用停止按钮X1，当X1闭合时，WR0清零，交通灯熄灭。SR指令的数据输入信号采用内部继电器R9的通断状态，10秒为一个周期，用WR0的内部位继电器R0～R9的通断来控制东西向和南北向的红灯、绿灯和黄灯Y0～Y5。
3、程序的输入与运行。程序检查无误后输入电脑，进行程序转换，并通过PLC数据线下载到PLC，通过程序下载到PLC，可以清楚形象地模拟十字路口的交通灯的运行。下载完成，如果遇到程序错误，可将PLC由RUN模式转变为PROG模式，进行调试。
四、结束语
此论文主要是针对南北方向和东西方向通道的交通灯设计，当然，对交通信号灯控制系统还应结合实际进行改进，对于PLC在交通信号灯的应用应进一步学习和研究，增加人行横道的红绿灯设计。写作这个论文，遇到了一些问题，通过查阅相关文献，才解决了这些问题，并且把所学的知识进行综合应用，对知识有一个更完整、更系统的理解和掌握，从设计的角度又学会了很多新知识，总结了一些经验，为以后的工作打下了基础。
参考文献
[1]PLC原理與应用（松下FP0系列）；李国厚主编；清华大学出版社；2005年.
[2]松下PLC入门与典型应用；王建、张宏主编；中国电力出版社；2008年5月.
一、实验目的
1.掌握十字路口交通信号灯的控制原理。2.掌握PLC定时器﹑计数器的使用方法。
二、实验器材
1.PLC可编程序控制器实验台
1台 2.PLC-DEMO001交通信号灯PLC自动控制演示板
1块 3.PC机或编程器
1台 4.编程电缆
1根 5.自锁式连接导线
若干
三、实验要求
1.本装置与交通信号灯控制一致，采用LE模拟信号灯，信号灯分东西﹑南北二组分别有“红”“黄”“绿”三种颜色。其工作状态由PLC程序控制，“启动”、“停止”按钮分别控制信号灯的启动和停止。“白天/黑夜”开关控制信号灯白天黑夜转换。
2.对“红”“黄”“绿”灯控制要求如下：
3.假设东西方向交通比南北方向繁忙一倍，因此东西方向的绿灯通行的时间多一倍。
4.控制时序要求如 所示。
5.按下“启动”按钮开始工作，按下“停止”按钮停止工作，“白天/黑夜”开关按下闭合时为黑夜工作状态，这时只有黄灯闪烁，断开时按时序控制图工作。6.根据具体情况还可增加控制要求，如紧急控制，某一方向绿灯常亮。
PLC简介
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。1.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，2.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：
3.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；
4.系统设计周期短，维护方便，改造容易，功能完善，实用性强； 5.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；
6.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。2 PLC及PLC简介
7.可编程控制器简称——PLC是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术发展而来的一种新型工业控制装置。它具有结构简单、编程方便、可靠性高等优点，已广泛用于工业过程和位置的自动控制中。据统计，可编程控制器是工业自动化装置中应用最多的一种设备。专家认为，可编程控制器将成为今后工业控制的主要手段和重要的基础设备之一，PLC、机器人、CAD/CAM将成为工业生产的三大支柱。
8.可编程控制器（PLC）是用来取代控制系统中的继电器的一种设备，它通过检测输入端口，并根据输入端口的状态，按照程序控制输出口，可编程控制器的程序一般要使用一定的软件编写，使用人员通过输入预先编写的程序，使可编程控制器按预定的控制方案执行控制任务。目前大多数城市采用的交通信号灯指挥控制系统，采用电子线路加继电器构成，也有少数采用单片机构成。对信号灯的要求也越来越高，采用电子线路加继电器的控制方式，则需要加入大量的中间继电器，时间继电器，计数器等器件。而且交通控制智能化需要按实际情况而改变参数，如使用继电器控制，则很难实现。如使用单片机控制，则需要引入大量I/O接口电路、硬件设计，而且这两种控制方式的抗干扰能力十分有限。采用可编程控制器对交通信号灯进行管理，技能满足控制要求，又具有高的抗干扰和稳定性。
9.PLC的一般结构 10.可编程控制器的结构分类
11.(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。
12.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。
13.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，14.超小型 小型 上
中型
大型
超大型
512—8192点
8192点以15.64点以下 64—128点 128—512点
二、实验内容
程序指令：
三、实验记录
程序测试过程
定时器
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：
ms定时器T0～T199，共200点，设定值：0.1～ 3276.7秒；ms定时器T200～TT245，共46点，设定值：0.01～327.67秒；ms积算定时器 T245～T249，共4点，设定值：0.001～32.767秒；
ms积算定时器T250～T255，共6点，设定值：0.1～3276.7秒；
定时器指令符号及应用如图
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
交通灯工作时的程序
1.初始态，南北东西都是红灯，其梯形图如图所示
2.按下启动按钮X0，东西直行绿灯了，南北全是红灯，东西左转弯红灯亮，其梯形图如图所示：
3.当T0时间到9秒时，东西直行绿灯灭，黄灯闪1秒，此时南北仍是红灯，其梯形图如图所示：
4.当T1时间到时，东西左转弯绿灯亮，东西直行红灯亮，南北仍全是红灯，禁止通行，其梯形图如图所示：
5.当T2时间5秒一到，东西左转弯黄灯闪1秒，东西直行红灯亮，南北全是红灯，其梯形图如图所示
6.当T3时间到，南北直行绿灯亮9秒，东西全是红灯。其梯形图如图所示
7.当T4的时间到，南北直行黄灯闪1秒，东西全是红灯，禁止通行。其梯形图如图所示
8.当T11的时间到，南北左转弯的绿灯亮，直行红灯亮，东西全是红灯亮。其梯形图如图所示
9.当T5时间到，南北左转弯的黄灯闪1秒，东西仍全是红灯。其梯形图如图所示
10.当T6时间到，东西直行的绿灯亮，又回到了S1状态，以后依次执行。
系统的调试过程
（1）将PLC与对应输入输出的设备连接起来。
（2）用FXgpwin软件编制图的梯形图程序，将编制无误的程序分别下载到PLC中，并将模式选择开关拨至RUN状态。
（3）调试运行。
按下启动开关，东西方向绿灯亮9ｓ，同时南北方向的红灯亮16ｓ，换行前东西方向的黄灯闪烁1ｓ，然后东西左转弯方向的绿灯亮5ｓ；接着东西左转弯方向的黄灯亮1ｓ，同时东西方向的红灯亮6ｓ，然后南北方向的绿灯亮9ｓ，最后南北方向黄灯亮1ｓ，然后南北左转弯方向绿灯亮5秒，东西方向红灯亮，之后南北左转弯黄灯亮1秒。之后自动开始第二周期的循环显示。
（4）监控运行。
当PLC运行时，可以使用FXgpwin软件中的监视功能监控整个程序的运行过程，以方便调试程序。在FXgpwin软件上，单击 “PLC写入”—“监视”－“监视开始”，可以全画面监控PLC的运行，这时可以观察到定时器的定时值会随着程序的运行而动态变化，通电闭合的触点和线圈会变蓝。借助于FXgpwin软件的监控功能可以检查哪些线圈和触点该通电时没通电，从而为进一步修改程序提供帮助。
四、实验总结
通过交通灯PLC控制系统的设计，掌握了十字路口交通信号灯的控制原理，以及PLC定时器﹑计数器的使用方法，同时学会了PLC系统设计的步骤和方法。
五、实验心得
在近两星期的日子里，经过这次设计我学到很多很多的的东西，不仅巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。课程设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次课程设计使我明白了自己原来知识太理论化了，面对单独的课题的是感觉很茫然。自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。通过这次课程设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。而且通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正的学到知识，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。总之，不管学会的还是学不会的的确觉得困难比较多，真是万事开头难，不知道如何入手。最后终于做完了有种如释重负的感觉。此外，还得出一个结论：知识必须通过应用才能实现其价值！有些东西以为学会了，但真正到用的时候才发现是两回事，所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。
1.机械手设计： 1.1程序说明
1.2仿真结果
X0闭合一下启动，Y5高电平。X5闭合一下，Y4高电位，Y5复位。X4闭合一下，Y7高电位，Y4复位。X7闭合一下，Y5高电位，Y7复位。X5闭合一下，Y3高电平0.2s，Y4高电平，Y5复位。X4闭合一下，Y6高电位，Y4复位。X6闭合一下，进入下一次循环。
2.交通灯控制
2.1程序说明
2.2仿真结果
3.大小球分拣系统控制
3.1程序说明
3.2仿真结果
1.捡大球：X0闭合一下启动，X2闭合，Y12高电平10s后，Y13高电平5s，Y11高电平。X5闭合一下，Y5高电平。X7闭合一下，Y12高电平，Y5复位。X4闭合一下，Y12Y13复位，放大球5s后，Y11高电平。X5闭合一下，Y11复位，Y4高电平。X3闭合一下，Y4复位，进入下一次捡球过程。
2.捡小球：X0闭合一下启动，X2闭合，Y12高电平10s后。X4闭合一下，Y13高电平5s，Y11高电平。X5闭合一下，Y5高电平。X7闭合一下，Y12高电平，Y5复位。X4闭合一下，Y12Y13复位，放小球5s后，Y11高电平。X5闭合一下，Y11复位，Y4高电平。X3闭合一下，Y4复位，进入下一次捡球过程。
三．设计型实验
1.电动机控制
1.1两台电动机M1.M2的时序运行
1.1.1 I/O连接图及控制电路图
1.1.2 程序及其说明
1.1.3 仿真结果
1.2.三台电动机M1 M2 M3的时序运行
1.2.1 I/O连接图及控制电路
1.2.2 程序及其说明
1.2.3 仿真结果
2.彩灯控制
2.1 I/O连接图及控制电路
2.2 程序及其说明
2.2仿真结果
彩灯分为4组，编号0到3为第一组，编号4到7为第二组，编号10到13为第三组，编号14到17为第四组；第一组彩灯由编号0—3逐一点亮，点亮后熄灭，隔3秒后逆序逐一点亮，再熄灭，3秒后编号0和编号2与编号1和编号3交替亮，5秒后全部熄灭；第二组彩灯由编号4—7逐一点亮，点亮后熄灭，隔3秒后逆序逐一点亮，再熄灭，3秒后编号4和编号6与编号5和编号7交替亮，5秒后全部熄灭；第三组彩灯由编号10—13逐一点亮，点亮后熄灭，隔3秒后逆序逐一点亮，再熄灭，3秒后编号10和编号12与编号11和编号13交替亮，5秒后全部熄灭；第四组彩灯由编号14—17逐一点亮，点亮后熄灭，隔3秒后逆序逐一点亮，再熄灭，3秒后编号14和编号16与编号15和编号17交替亮，5秒后全部熄灭；最后，奇数号彩灯与偶数号彩灯交替亮，重复了5次全部熄灭。机械手
3.1 I/O连接图及控制电路
3.2 程序及其说明
3.3仿真结果
X0闭合一下启动，Y5高电位。X5闭合，计数器记1，Y4高电位，Y5复位。X4闭合一下，Y7高电平。X7闭合一下，Y5高电平。X5闭合6次，计数器记7，Y3高电平0.2s，Y4高电平。闭合X5五次，闭合X4一下，Y6高电平。闭合X6一下，进入第二次。X5闭合两次，计数器记14，Y4高电位，Y5复位。X4闭合一下，Y7高电平。X7闭合一下，Y5高电平。X5闭合6次，计数器记21，Y3高电平0.2s，Y4高电平。闭合X5五次，闭合X4一下，Y6高电平。闭合X6一下，进入第三次。X5闭合三次，计数器记29，Y4高电位，Y5复位。X4闭合一下，Y7高电平。X7闭合一下，Y5高电平。X5闭合6次，计数器记37，Y3高电平0.2s，Y4高电平。闭合X5五次，闭合X4一下，Y6高电平。闭合X6一下，进入第四次。X5闭合四次，计数器记46，Y4高电位，Y5复位。X4闭合一下，Y7高电平。X7闭合一下，Y5高电平。X5闭合6次，计数器记55，Y3高电平0.2s，Y4高电平。闭合X5五次，闭合X4一下，Y6高电平。闭合X6一下，进入第五次。X5闭合五次，计数器记65，Y4高电位，Y5复位。X4闭合一下，Y7高电平。X7闭合一下，Y5高电平。X5闭合6次，计数器记75，Y3高电平0.2s，Y4高电平。闭合X5五次，闭合X4一下，Y6高电平。闭合X6一下，进入下一轮循环。
四．实验总结
1.基于PLC的舞台灯控制
2.基于PLC的交通信号灯设计
3.基于PLC的机械手自动控制 4.基于PLC的四层电梯控制
5.基于PLC的刀库捷径方向选择控制 6.基于PLC的物料混合控制 7.基于PLC的水塔水位控制 8.基于PLC的邮件分拣控制 9.基于PLC的四级传送带控制 10.基于PLC的自动洗车控制
11.基于PLC的运料小车自动往复行程控制 12.基于PLC的两台电机顺序运行控制 13.基于PLC的两台电机循环运行控制 14.基于PLC的产品数量检测设计
目前我国城市交通道路拥挤的问题日益突出, 主要是随着城市的发展, 车辆数量极具增加而导致。就我国大多数城市而言, 已经建立了多种交通信号控制系统, 其中定时控制所占的比例较大, 定时控制方式控制系统效率低, 不仅容易造成交通拥挤, 也浪费人力、物力。由此我们提出是否能有一种智能控制系统可以有效模仿有经验的交警指挥交通时的思路, 根据十字路口的车流量以及时间、气候、道路变化情况适时改变控制方式, 自动调节红绿灯的时间长度, 缓解交通拥挤, 减少车辆滞留, 实现道路交通的最优控制, 从而提高交通控制系统的效率。而模糊控制可以实现这种智能控制, 从而达到很好的控制效果。其中PLC模糊控制是控制系统的核心。
2 十字路口交通灯智能控制系统
2.1 控制系统组成
系统主要由车辆探测器、PLC、交通灯等3部分组成, 如图1所示。该系统具有构成简单, 编程容易, 系统设计和开发周期短, 可靠性高, 性价比好且安装维护方便等优点。特别适合于交通繁忙、无立交桥的十字路口。
图1中车辆探测器用于探测车辆通过信号, 信号输入PLC内高速计数器, PLC内高速计数器计数频率可达10 k Hz, 可满足探测车辆要求。由于PLC内只有6个高速计数器可同时工作, 数量有限, 因为车辆出口速度一般较慢, 所以PLC内部计数器也可用来对车辆探测器测得的车辆通过信号进行计数。车辆探测器的安装距离可依据系统最大计数车辆确定, 一般可取200~250 m。
2.2 模糊控制的数据采集
图2是十字路口交通流分布图。对于东、南、西、北4个方向, 每个方向均有右行、直行和左行3个车道车流。在直行和左行的入口道上设置两个信号检测器构成一个检测区, 一个设在停车线处, 用于检测该道的车辆离开数;一个设在远端, 用于检测车辆到达数。检测器对路口各个车道流量进行实时检测而获取车流量信息, 为模糊控制提供必要的数据。
2.3 模糊控制原则和达到效果
控制系统采用“模糊分档、专家控制”的绿灯时间长度控制原则。核心是PLC模糊控制, 通过路口采集的流通车辆数据自动运算并输出绿灯时间长度。根据路口的交通现状通过模糊控制系统需达到以下的控制效果: (1) 车辆滞留量最少; (2) 绿灯时间与车流规模相适应; (3) 系统动态调节反应快。
2.4 模糊控制方式
采用双层控制方法:第一层通过观测数据来估计目前在绿灯和红灯方向上的交通强度;第二层通过交通强度来确定是否延长或终止现行的信号相位。具体思路: (1) 由东西直行道现有的绿灯时间内离开的车辆数和南北左行道红灯时间内的交通强度来确定东西直行的绿灯是否延时; (2) 而现有的南北左行道的绿灯时间内离开的车辆数和南北直行道红灯时间内的交通强度来确定南北左行的绿灯是否延时; (3) 现有南北直行道的绿灯时间内离开的车辆数和东西左行道红灯时间内的交通强度来确定南北直行的绿灯延时; (4) 现有东西左行道绿灯时间内离开的车辆数和东西直行道红灯时间内的交通强度来确定东西左行的绿灯延时。
3 P LC程序设计
3.1 交通灯控制时序图
图3是南北方向时序图, 东西方向时序图与南北方向类似。
3.2程序控制流程图
程序流程控制图如图4所示。整个流程按照智能控制的模式简历模块, 并可以实现主次干道来选择控制。
4 结语
运用PLC模糊控制实现的十字路口交通灯智能控制系统在保证系统稳定可靠运行时, 能根据不同的交通流量优化信号灯的配时, 缓解交通拥挤, 提高交通控制效率, 从而有效地解决交通流量不均衡、不稳定带来的问题。
摘要：交通信号控制不仅是一实时的控制系统, 而且是一个具有随机性、非线性、不确定性的复杂系统。运用PLC模糊控制原理设计的十字路口交通灯智能控制系统, 解决了交通流量不均衡、不稳定带来的问题, 根据交通状况实时调整交通信号灯以达到对交通实时控制的能力, 缓解局部交通高峰。
关键词：交通信号控制,PLC,模糊控制,智能控制,交通流量
参考文献
[1]洪清辉.基于PLC的智能红绿灯专家控制系统.漳州师范学院学报 (自然科学版) , 2007 (3)
[关键词] 上料装置 PLC控制 电磁阀
近年来PLC在我国已经得到了广泛应用和发展，各行业中采用PLC控制系统的生产设备不胜枚举，不但中职院校普遍开设了PLC课程，技师考证和各类培训学校也都纷纷开设了此课程及相关内容。在教学过程中，如何让学生更好地理解和掌握PLC技术，也成为近年来一个重要的课题。
德国“双元制”教学以职业能力为本位．体现了以实践为主的原则，项目教学又是“双元制”的主要手段，与传统的课堂型职业教育形式相比存在明显优势。项目教学建立了开放式环境，把传统的“实验”变为“任务”．教师从“我要在这课堂上讲什么?”变为“学生在上课时能做什么?”学生是中心，教师是任务制定者、设备提供者、问题咨询者和学习过程的检查者。这样才能有效提高PLC教学的效率和质量。笔者按照项目教学的要求，建立了“上料装置模拟系统”的项目方案。
一、上料装置模拟系统的电气控制系统简介
以PLC为控制中心，以电磁阀的控制线圈为PLC的输出执行元件，再由电磁阀控制气缸最终执行元件，以及灯光报警器形成了整个按PLC程序去执行相应动作的机构系统，以达到生产控制要求，并最终完成生产任务。
电气部件的组成包括三部分：检测部件、控制部件、执行部件。（如图1）
检测部分：光电开关、四个磁性开关
控制部分：电磁阀、节流阀
执行部分：汽缸
上料装置具有如下模式：
1、工件检测：
①开机后，机器首先检测汽缸Q1、Q2是否处于初始状态（即都要处于下限位），否则汽缸Q1、Q2要自动复位。
②按动启动按钮SB1，然后光电开关R1检测料架上是否有工件，没有则等待加料，7秒钟内都不能完成加料，报警器启动，当R1检测到工件加入到位后，报警器关闭，1秒后系统工作。
2、工作情况：
小汽缸Q2提升，到位后一直保持，接着大汽缸Q1载着工件提升，到位后一直保持。当下站的机械手（这里用人手代替）取走工件后（通过R1检测），汽缸Q1下降，到位后则汽缸Q2下降，到位后等待加料，即机器重新处于初始状态。5秒内没有取走工件，报警器以亮1秒灭1秒的方式闪烁报警，取走工件后，报警器灭。其工作过程是不断的重复，其关键是光电开关R1检测工件，从而决定机器的动作。
3、系统要求：汽缸Q1、Q2只有自动工作方式，但要分为两种工作状态，通过模式转换开关SA1可选择连续循环工作和单次循环工作。
①单次循环：当模式转换开关SA1处于断开位置时，是单次循环，汽缸Q1、Q2完成一个工作循环后，蜂鸣器要鸣0.5秒静3秒的方式重复3次提示单次工作循环已结束，系统停止工作。
②连续循环：当模式转换开关SA1处于闭合位置时，是连续循环，汽缸Q1、Q2完成一个工作循环后，蜂鸣器要长鸣1.5秒的方式提示连续工作的一个工作循环已结束，蜂鸣器长鸣1.5秒后立即进入下一个工作循环。
③正常停止：在连续循环运行过程中，按下停止按钮SB2，汽缸Q1、Q2要完成一次循环后才停止工作，按动启动按钮SB1又可开始工作。
4、系统设置的保护：
① 汽缸Q1、Q2的防卡死保护。当汽缸Q1、2在上升或下降的过程中，如果由于某些原因卡死不动，超过5秒后都不能到达预定位置，为了避免电磁阀损坏，系统自动复位，并启动报警器报警，只有连续按下停止按钮3秒后才可解除此故障，系统才可以重新启动。
② 紧急停止保护。系统无论在连续循环工作或单次循环工作的状态下，只要按下紧急停止按钮SA2，系统马上停止工作，报警器以亮3秒灭5秒的方式报警。再次启动前要使汽缸Q1、Q2处于初始位置。
二、上料装置的PLC控制
1.PLC的I/O分配表：
2.输入、输出分配图（如图2）
根据生产流程的控制要求，可编程控制器的输入、输出分配图如下图所示，本系统的控制选用了FX1N-40MR可编程控制器，其特点是体积小，运行性能稳定，价格便宜，又能满足本系统的使用要求，而且不会造成资源浪费，又能留下改进空间。图中设置启动按钮SB1，它是自动加工时的启动按钮，也是再次启动工作的启动按钮。停止按钮SB2是自动停止按钮，工件处于上料过程中按下它，机器则必须完成本次上料后才可停止。事故紧急停止自锁按钮SB3也接到PLC处，SB3的目的是要把运行的程序停止，重新回到原点位置，SA转换开关只是选择连续循环工作和单次循环工作。从分配图可知，X3～X10检测位处的传感器,接在Y1的是220V红色灯光报警器，接在Y0蜂鸣器及Y2～Y3电磁阀的控制线圈YA1～YA2均使用24V直流电。
三、项目评价与考核
在项目教学中，学习过程成为一个人人参与的创造实践活动，注重的是完成项目的过程。学生在实践过程中理解和把握课程要求的知识和技能，体验创新的艰辛与乐趣，培养分析问题和解决问题的思想和方法。因此，项目教学所采用的评价和考核标准也与常规教学不同，主要是过程性的评价和终结性的评价。
1.学生在参与工作的过程中，工作态度是否认真、工作过程步骤与方法是否规范。项目工作中难免会出现意想不到的问题，这时学生是否采取了有效和安全的应对措施来解决问题也是一个重要的评价内容。
因为学生的个性导致的学习行动的不同特征也应列入评价范围，学习行动的特征往往反映了学生的思考能力和应变能力，这些能力往往是有项目实践的关键能力。这一评价有利于培养学生良好的学习和行为习惯。
2.知识的应用评价仍然是基础。学生在项目学习的过程中能否按照设计规程操作，首先以知识的掌握为基础，对应知、应会的知识的评价是保证学生在操作中严格执行操作规范，以及准确利用知识解决问题的基础。
四、结语
项目教学法对ＰＬＣ教学起到了很大促进作用，这与学科的实用性有密切关系。在教学中设计项目方案，指导学生完成项目任务，不仅能保证学生在兴趣下更好地记忆和使用知识，并可以提高学生的应用能力，培养良好的操作行为。
参考文献：
[1] MITSUBISHI公司. FX1S，FX1N，FX2N，FX2NC编程手册基本指令，步进梯形指令，应用指令说明.2001年4月.
EL-PLC-III 型箱式PLC 教学实验系统采用箱式结构，由实验箱、外扩模块、PLC 和上位计算机组成。
其中实验箱为PLC 提供： 1）：开关量输入信号单元；
2）：开关量输出信号（发光二极管显示信号和声音信号）单元； 3）：高速脉冲信号（0~20K）单元；
4）：模拟量输入信号（电压源信号范围-10V~10V）单元； 5)：电压表显示单元； 6）：模拟量输出显示单元； 7）：输入、输出接线端子单元； 8）：交通灯实验单元； 9）：混合液体控制单元；
其中外扩模块为PLC 提供：
1．星-三角起动和电机控制单元 2.计件单元 3.刀具库单元 4.电梯单元 5.冲压单元 6.步进电机控制单元 7.温度采集控制单元
上位计算机配有典型的实验箱及模块的上位监控组态实例程序，从而完成数据通信、网络管理、人机界面和数据处理的功能，PLC 完成信号的采集和设备的控制。
EL-PLC-III 型PLC 实验箱的布局说明：
S1（P01）—S8(P08)：按键输入，COMS1为公共端，接GND。PH01—PH07：开关输入，COMS2为公共端，接GND。D1—D4：LED指示灯，低电平点亮； D5—D8：LED指示灯，高电平点亮； BEEP为蜂鸣器，低电平点亮；
DIGITAL INPUT:PLC的数字量输入端口，1M—4M为公共端（暂时不用）。00—07为X0—X7；08—15为X10—X17；16—23为X20—X27。DIGITAL OUTPUT:PLC的数字量输出端口。1L为00—03的公共端；2L为04—16的公共端。
00—07为Y0—Y7；08—15为Y10—Y17；16为Y20。输入、输出接线端子单元介绍：
实验箱端子与PLC 请按下面方法连接（如出厂已连接好，请检查接线）：
PLC 开关量输入：接实验箱DIGITAL INPUT 00…….23，公共端接实验箱的1M….4M；
PLC 开关量输出：接实验箱DIGITAL OUTPUT 00…….15，公共端接实验箱的1L….2L；
PLC 模拟量：接实验箱ANALOG，输入接AIA…AID，输出接AO1、AO2，公共端接实验箱的COM； 开关量信号单元介绍：
输入信号分为不带锁按键和带自锁按键，各有八个，共十六个，按键按下时是高电平还是低电平由公共端决定，不带锁按键的公共端是COMS1 接口，带自锁按键的公共端是COMS2 接口。
输出信号是2 组输出指示灯和一个蜂鸣器声音信号，其中一组指示灯的信号是低电平点亮，标示为LED1----LED4，另一组指示灯的信号是高电平点亮，标示为LED5----LED8。
声音信号的接口标示为BEEP，接通低电平信号时蜂鸣器响。
实验箱内部接线特别说明：
1、实验箱面板上的GND接PLC内置24V电源的负极，即和PLC输入端子上的COM端相连，此端子应该与实验箱上的COMS1相连（当使用S1、S2、。。S8 8个按键时），或者和COMS2相连（当使用PH01、PH02、、PH07 7个开关时）。如同时使用时，COMS1和COMS2应该都和GND相连。
2、实验箱面板上的1L和PLC的输出Y0到Y3的公共端相连，即和PLC上的输出端子排上的COM1相连，2L和PLC的输出Y4到Y23的公共端相连，即和PLC上的输出端子排上的COM2、COM3、COM4、COM5相连。1L和2L可以和实验箱面板上的GND相连也可以和24V相连。
3、如果1L和GND相连，那么输出Y0到Y3不能接LED5到LED8 这四个指示灯，剩下的指示灯都可以接；如果1L和24V相连，那么输出Y0到Y3只能接LED5到LED8 这四个指示灯，剩下的指示灯都不能接；
4、如果2L和GND相连，那么输出Y4到Y23不能接LED5到LED8 这四个指示灯，剩下的指示灯都可以接；如果2L和24V相连，那么输出Y4到Y23只能接LED5到LED8 这四个指示灯，剩下的指示灯都不能接；
目录 引言.................................................................5 2 设计目的及主要内容...................................................6 2.1设计目的.......................................................4 2.2.主要内容.......................................................4 3 气动机械手的操作要求及功能...........................................4
3.1.操作要求.......................................................4 3.2操作功能.......................................................5 4 PLC及机械手的选择和论证.............................................6 4.1 PLC............................................................6 4.1.1 PLC简介...................................................6 4.1.2 PLC的结构及基本配置.......................................6 4.1.3 PLC的选择及论证..........................................7 4.2机械手.........................................................7 4.2.1机械手简介.................................................7 4.2.2机械手的选择...............................................8 5 硬件电路设计及描述...................................................8 5.1操作方式.......................................................8 5.2 PLC的I/O分配接线.............................................9 6 软件电路设计及描述..................................................10 6.1机械手的操作系统程序..........................................10 6.2回原位程序....................................................10 6.3手动单步操作程序..............................................11 6.4自动操作程序..................................................12 6.5机械臂传送系统梯形图..........................................12 6.6指令语句表....................................................13 7 心得体会...........................................................15 参考文献.............................................................16
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1引 言
在现代工业中，生产过程的机械化，自动化已成为突出的主题。化工等连续性生产过程的自动化已基本得到解决。但在机械工业中，加工、装配等生产是不连续的。专用机床是大批量生产自动化的有效的办法；控制机床、数控机床、加工中心等自动化机械是有效地解决多品种小批量生产自动化的重要办法。但除切削加工本身外，还有大量的装卸、搬运、装配等作业，有待于进一步实现机械化。据资料介绍，美国生产的全部工业零件中，有75%是小批量生产，金属加工生产批量中有四分之三有50件以下，零件真正在机床上加工的时间仅占零件生产时间的5%。从这里看出，装卸、搬运等工序机械化的迫切性，工业机械手就是为实现这些工序的自动化而生产的。并且在工业生产和其他领域内，由于工作的需要，人们经常受到高温、腐蚀及有毒气体等因素的危害，增加了工人的劳动强度，甚至于危及生命。自从机械手问世以来，相应的各种难题迎刃而解。机械手可在空间抓、放、搬运物体，动作灵活多样，适用于可变换生产品种的中、小批量自动化生产，广泛应用于柔性自动线。机械手一般由耐高温，抗腐蚀的材料制成，以适应现场恶劣的环境，大大降低了工人的劳动强度，提高了工作效率。
可编程控制器是继电器控制和计算机控制出上开发的产品，逐渐发展成以微器处理为核心把自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业自动控制装置。
机械手采用plc控制，具有可靠性高，改变程序灵活等优点。无论进行时间控制还是控制或混合控制，都可以通过设置plc的程序实现。可以根据机械手的动作顺序改变程序，是机械手通用性更好。
采用气压传动，动作迅速，反应灵敏，能实现过载保护，便于自动控制。工作环境适应性好。阻力损失和泄露减少。不会污染环境，造价低。
在彩电、冰箱等家用电器产品的装配生产线上，在半导体芯片、印刷电路等各种电子产品的装配流水线上，不仅可以看到各种大小不
一、形状不同的气缸、气爪，还可以看到许多灵巧的真空吸盘将一般气爪很难抓起的显像管、纸箱等物品轻轻地吸住，运送到指定目标位置气动机械手被广泛应用于汽车制造业、半导体及家电行业、化肥和化工，食品和药品的包装、精密仪器和军事工业等。
课程设计说明书 设计目的及主要内容
2.1设计目的
1、培养plc设计能力；
2、扩展知识结构；
3、培养综合运用能力；
4、是课堂教学的有益补充。通过本次课程设计，进一步加强自己对机械手和PLC的认识，以及它们在生活中广泛应用。
2.2主要内容
1.正确选用机械手和PLC类 2.绘制I/O分配 3.设计梯形图 4.指令语句 5.模拟调试 气动机械手的操作要求及功能
3.1操作要求
气动机械手的动作示意图如图1所示，气动机械手的功能是将工件从A处移送到B处。控制要求为：
1、气动机械手的升降和左右移行分别由不同的双线圈电磁阀来实现，电磁阀线圈失电时能保持原来的状态，必须驱动反向的线圈才能反向运动；
2、上升、下降的电磁阀线圈分别为Q0.0、Q0.2；右行、左行的电磁阀线圈为Q0.3、Q0.4；
3、机械手的夹钳由单线圈电磁阀Q0.1来实现，线圈通电时夹紧工件，线圈断电时松开工件；
4、机械手的夹钳的松开、夹紧通过延1S实现；
5、机械手的下降、上升、右行、左行的限位由行程开关I1.0、I0.5、I1.1、I0.6来实现；
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3.2操作功能
机械手的操作面板如图2所示。机械手能实现手动、回原位、单步、单周期和连续等五种工作方式。
1、手动工作方式时，用各按钮的点动实现相应的动作；
2、连续工作方式时，机械手在原位，只要按下启动安钮，机械手就会连续循环工作，直到按下停止安钮；
3、单步工作方式时，每按下一次启动安钮，机械手向前执行一步；
4、单周期工作方式时，每按下一次启动安钮，机械手只运行一个周期；
5、传送工件时，机械手必须升到最高点才能左右移动，以防止机械手在较低位置运行时碰到其他工件；
6、出现紧急情况，按下紧急停车按钮时，机械手停止所有的操作。
课程设计说明书 PLC及机械手的选择和论证
4.1 PLC 4.1.1 PLC简介
可编程控制器（简称PLC）：是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。
PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。可以预料：在工业控制领域中，PLC控制技术的应用必将形成世界潮流。
4.1.2 PLC的结构及基本配置
一般讲，PLC分为箱体式和模块式两种。但它们的组成是相同的，对箱体式PLC，有一块CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，当然按CPU性能分成若干型号，并按I/O点数又有若干规格。对模块式PLC，有CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架。无任哪种结构类型的PLC，都属于总线式开
课程设计说明书
放型结构，其I/O能力可按用户需要进行扩展与组合。
CPU：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。与通用计算机一样，主要由运算器、控制器、存储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。
存储器：可编程序控制器的存储器分为系统程序存储器和用户程序存储器。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。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。
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 1.编程设备2.监控设备3.存储设备.4.输入输出设备.4.2 机械手
4.2.1机械手简介
mechanical hand 也被称为自动手，auto hand能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。
机械手简述:机械手的形式是多种多样的，有的较为简单，有的较为复杂，但基本的组成形式是相同的，一般由执行机构、传动系统、控制系统和辅助装置组成。
1．执行机构
机械手的执行机构，由手、手腕、手臂、支柱组成。手是抓取机构，用来夹紧和松开工件，与人的手指相仿，能完成人手的类似动作。手腕是连接手指与手臂的元件，可以进行上下、左右和回转动作。支柱用来支撑手臂，也可以根据需要做成移动。
2．传动系统
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执行机构的动作要由传动系统来实现。常用机械手传动系统分机械传动、液压传动、气压传动和电力传动等几种形式。
3.控制系统
机械手控制系统的主要作用是控制机械手按一定的程序、方向、位置、速度进行动作，简单的机械手一般不设置专用的控制系统，只采用行程开关、继电器、控制阀及电路便可实现动传动系统的控制，使执行机构按要求进行动作．动作复杂的机械手则要采用可编程控制器、微型计算机进行控制。
4.2.2机械手选择
由于机械手是在搬运中的应用，所以采用传送带加旋转的机械手类型。此机械手易于操作，性能可靠。并且根据要求，我们设计的是气动机械式。硬件电路设计及描述
5.1 操作方式
设备的操作方式一般可分为手动和自动两大类，手动操作方式主要用于设备的调整，自动操作方式用于设备的自动运行。
手动操作方式------手动操作：用单个按钮接通或断开各自对应的负载。
自动操作方式------单步运行：每按一次启动按钮，设备前进一个工步。------单周期运行：在原点位置时，按下启动按钮设备自动运行一个周期后停止原位；途中按下停止按钮，设备停止运行；再按下启动按钮时，设备从断点处继续运行，直到原位停止。
-------连续运行：在原点位置按下启动按钮，设备按既定工序连续反复运行。中途按下停止按钮，设备运行到原位停止。
5.2 PLC的I/O分配接线
I/O分配及接线图I 软件电路设计及描述
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6.1 主程序设计
主程序是整个程序的开始，系统读取的时候一定从主程序开始，至于之后需执行哪个子程序，都在主程序中体现。SM0.0的常开触点一直闭合，链接公用程序，公用程序是无条件执行的；在手动控制方式中，I2.0为ON时，其常开触点闭合，执行“手动”子程序；在回原点控制方式中，I2.1为ON时，其常开触点闭合，执行“回原点”子程序；在单步、单周期和连续控制方式中，I2.2、I2.3、I2.4并联，其中任何一个为ON时，执行“自动”子程序。主程序梯形图为：
图2-1 主程序梯形图
6.2 公用程序设计
公用程序用于处理各种工作方式都要执行的任务，以及不同的工作方式之间相互切换的处理。左限位开关I0.4、上限位开关I0.2的常开触点和表示机械手松开的Q0.1的常闭触点串联接通时，“原点条件”M0.5变为ON，机械手处于原点状态，在开始执行用户程序、系统处于手动或自动回原点状态时，初始步对应的M0.0将被置位，为进入单步、单周期和连续工作方式作好准备。若M0.5为OFF状态，M0.0被复位，初始步为不活动步，按下启动按钮也不能进入步M2.0，系统不能在单步、单周期和连续工作方式下工作。
当系统处于手动工作方式和回原点方式时，必须将单步、单周期以及连续工作方式程序中，除初始步以外的各步对应的存储器位（M2.0~M2.7）复位，否则当系统从自动工作方式切换到手动工作方式，然后又返回自动工作方式时，可能会出现同时有两个活动部的异常情况，引起错误的动作。如果不是回原点方式，I2.1的常闭触点闭合，代表回原点中的各步
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M1.0~M1.5复位。在非连续方式，I2.4的常闭触点闭合，表示连续工作状态的标志M0.7复位。公用程序梯形图为：
图2-2 公用程序梯形图
6.3 手动程序设计
在手动程序中，为了保证系统安全运行，设置了上升与下降之间、左行与右行之间的互锁，防止功能相反的两个输出同时为ON；限位开关I1.2的常开触点闭合使得输出Q0.1置位得电，表示工件已夹紧；当左限位开关或右限位开关的常开触点闭合同时限位开关I0.7常开触点闭合时，输出Q0.1复位失电，表示工件已松开；I0.1~I0.4的常闭触点，限制机械手移动的范围；上限位开关I0.2的常开触点与控制左右行的Q0.4和Q0.3的线圈串联，机械手升到最高位置才能左右移动，以防止机械手在较低位置运行时与别的物体碰撞；只允许机械手在最左边或最右边时上升、下降和松开工件。
手动程序梯形图为：
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图2-3 手动程序梯形图
6．4 自动程序设计
自动程序（包括单步、单周期和连续）采用起保停电路控制。单周期、连续和单步工作方式主要用“连续”标志M0.7和“转换允许”标志M0.6来区分，M0.0表示初始步，M2.0~M2.7分别表示下降、夹紧、上升、右行、下降，松开、上升、左行标志。当系统处于单步工作状态时，I2.2常闭触点断开，只有在每按下一次启动按钮I2.6，M0.6才能得电一个扫描周期，程序执行一步，以此来实现单步执行，此时转换不允许。当系统处于连续工作状态时，M0.6始终得电，按下启动按钮I2.6后同时未按停止按钮I2.7之前，“连续”标志M0.7始终得电，系统首先通过M0.0、M0.5、I2.6使M2.0得电，进而开始程序执行，由于M0.7始终得电，其常闭触点断开，使得程序执行完一个周期后不在进入初始步M0.0，而是直接进入M2.0，开始了下一个周期的执行，以此来实现连续执行。当系统处于单周期工作状态时，M0.7不得电，M0.6得电，按下启动按钮I2.6后系统也是首先通过M0.0、M0.5、I2.6使M2.0得电，进而开始程序执行，由于M0.7不得电，其常闭触点闭合，当程序执行完一个周期后，返回初始步M0.0，此时程序再要执行必须重新按下启动按钮I2.6，以此来实现单周期执行。自动程序梯形图见附录1。
6.5 自动回原点程序设计
自动回原点程序用起保停电路设计。在此工作方式下，I2.1为ON，按下启动按钮I2.6后，机械手可能处于三种情况下，应分别处理。
Q0.1为0状态，即机械手处于松开状态，应直接返回原点应进入上升步M1.4或左行
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步M1.5；若Q0.1为1状态同时机械手在最右边此时说明应执行下降步M1.2,；若Q0.1为1状态同时机械手不在最右边，应将工件先送到B点，再返回原点，进入步M1.0。
返回原点后，原点条件满足，公用程序中的原点条件标志M0.5为ON，此时I2.1为ON，M0.0在公用程序中置位，为进入自动工作方式作好准备。因此可以认为自动程序中的初始步M0.0是步M1.5的后续步。自动回原点程序见附录2。心得体会
可编程控制器课程设计是课程当中一个重要环节，通过了2周的课程设计使我对plc设计过程有进一步了解，对plc产品的有关的控制知识有了深刻的认识。
因为理论知识学的不牢固，在设计遇到了不少问题，通过理论与实际的结合，进一步提高观察、分析和解决问题的实际工作能力，以便培养成为能够主动适应社会主义现代化建设需要的高素质的复合型人才。运用学习成果，把理论运用于实际，使理论得以提升，形成创新思想。通过此次设计过程，巩固了专业基础知识，培养了我综合应用可编程控制器设计课程及其他课程的理论知识和应用生产实际知识解决工程实际问题的能力，在设计的过程中还培养出了我们的团队精神，为今后的学习和工作过程打下基础。
参考文献
《可编程控制器原理与应用》 主编：周惠文 电子工业出版社 北京，2007.8 《可编程控制器原理与应用》 主编：涂明武 北京航空航天出版社 北京，2008.8 《PLC操作实训（三菱）》 主编：孙德胜 李伟 机械工业出版社 北京，2007.9 《PLC应用技术》 主编：冯新强 北京邮电大学出版社 北京，2009.4
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附录1 自动程序梯形图：
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附录2 自动回原点程序梯形图：
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