畢業(yè)設計（論文）交通燈的PLC程序設計

1、目錄摘要3第一章 引言41.1 概述41.2 plc的特點及應用41.2.1 plc的特點41.2.2 plc的應用41.3 plc的結構及原理5 1.3.1 plc的結構及分類6 1.3.2 plc的工作原理8 1.3.3 plc的編程語言、編程結構和基本指令9第二章 plc控制交通燈系統(tǒng) 14 2.1 十字路口交通燈控制實際情況 142.2 結合十字路口交通燈的路況模擬控制實驗 142.3 交通燈控制流程圖 15第三章 交通燈硬件設計 153.1 硬件及外圍元器件的選擇 163.2 plc外部接線圖的設計163.3 交通燈的保護措施173.4 干擾的來源173.5 抗干擾措施18第四章 交

2、通燈控制程序設計 184.1 十字路口交通燈模擬控制時序圖 184.2 可編程控制器i/o端口分配表 204.3 控制程序梯形圖 224.4 程序設計 25第五章 設計總結285.1 難點分析285.2 調試的錯誤與修改方法285.3 設計的體會及心得29致謝30參考文獻30摘要隨著社會經濟的發(fā)展，城市交通問題越來越引起人們的關注。人、車、路三者關系的協調，已成為交通管理部門需要解決的重要問題之一。城市交通控制系統(tǒng)是用于城市交通數據監(jiān)測、交通信號燈控制與交通疏導的計算機綜合管理系統(tǒng)，它是現代城市交通監(jiān)控指揮系統(tǒng)中最重要的組成部分。 隨著城市機動車量的不斷增加，如何采用合適的控制方法，最大限度利

3、用好耗費巨資修建的城市高速道路，緩解主干道與匝道、城區(qū)同周邊地區(qū)的交通擁堵狀況，越來越成為交通運輸管理和城市規(guī)劃部門亟待解決的主要問題。本文就城鄉(xiāng)交通燈模擬控制系統(tǒng)的電路原理、設計計算和實驗調試等問題來進行具體分析討論。實現路口交通燈系統(tǒng)的控制方法很多，可以用標準邏輯器件、可編程序控制器plc、單片機等方案來實現。由于我對plc較熟悉，最終我選擇了用可編程的控制器plc來實現系統(tǒng)功能的設計，完成本次課設的題目。 關鍵字：  plc 交通燈 程序 報告 設計第一章 引言1.1 概述plc即可編程控制器（programmable logic controller，是指以計算機技術為基礎的

4、新型工業(yè)控制裝置。在1987年國際電工委員會（international electrical committee）頒布的plc標準草案中對plc做了如下定義：“plc是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數和算術運算等操作的指令，并能通過數字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。plc及其有關的外圍設備都應該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設計?！?.2 plc的特點及應用1.2.1 plc的特點1.可靠性高，抗干擾能力強2.配套齊全，功能完善，適用性強3

5、.易學易用，深受工程技術人員的歡迎4.系統(tǒng)的設計、建造工作量小，維護方便，易于改造5.體積小，重量輕，能耗低。1.2.2 plc的應用領域目前，plc在國內外已廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。1.開關量的邏輯控制這是plc最基本、最廣泛的應用領域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實現邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設備的控制，也可用于多機群控及自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產線、電鍍流水線等。2.模擬量控制在工業(yè)生產過程當中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速

6、度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實現模擬量（analog）和數字量（digital）之間的a/d轉換及d/a轉換。plc廠家都生產配套的a/d和d/a轉換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。3.運動控制plc可以用于圓周運動或直線運動的控制。從控制機構配置來說，早期直接用于開關量i/o模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機構，現在一般使用專用的運動控制模塊。如可驅動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要plc廠家的產品幾乎都有運動控制功能，廣泛用于各種機械、機床、機器人、電梯等場合。4.過程控制過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計算機，plc

7、能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。pid調節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調節(jié)方法。大中型plc都有pid模塊，目前許多小型plc也具有此功能模塊。pid處理一般是運行專用的pid子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應用。5.數據處理現代plc具有數學運算（含矩陣運算、函數運算、邏輯運算）、數據傳送、數據轉換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數據的采集、分析及處理。這些數據可以與存儲在存儲器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或將它們打印制表。數據處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系

8、統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。6.通信及聯網plc通信含plc間的通信及plc與其它智能設備間的通信。隨著計算機控制的發(fā)展，工廠自動化網絡發(fā)展得很快，各plc廠商都十分重視plc的通信功能，紛紛推出各自的網絡系統(tǒng)。新近生產的plc都具有通信接口，通信非常方便。1.3 plc的結構及原理1.3.1 plc的結構及分類plc主要由cpu模塊、輸入模塊、輸出模塊和編程器組成（見圖1-1）.plc的特殊功能模塊用來完成某些特殊的任務。1. cpu模塊cpu主要由微處理器（cpu芯片）和存儲器組成。在plc控制系統(tǒng)中，cpu模塊相當于認得大腦和心臟，它不斷的采集輸入信號，執(zhí)行用戶程序，

9、刷新系統(tǒng)輸出；存儲器用來存儲程序和數據。并存入規(guī)定的寄存器中，同時，診斷電源和plc內部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等。進入運行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經分析后再按指令規(guī)定的任務產生相應的控制信號，去指揮有關的控制電路， 與通用計算機一樣，主要由運算器、控制器、寄存器及實現它們之間聯系的數據、控制及狀態(tài)總線構成，還有外圍芯片、總線接口及有關電路。它確定了進行控制的規(guī)模、工作速度、內存容量等。內存主要用于存儲程序及數據，是plc不可缺少的組成單元。 cpu的控制器控制cpu工作，由它讀取指令、解釋指令及執(zhí)行指令。但工作節(jié)奏由震蕩信號控制。 cpu的運算器用于進行數字或邏輯運算

10、，在控制器指揮下工作。 cpu的寄存器參與運算，并存儲運算的中間結果，它也是在控制器指揮下工作。cpu雖然劃分為以上幾個部分，但plc中的cpu芯片實際上就是微處理器，由于電路的高度集成，對cpu內部的詳細分析已無必要，我們只要弄清它在plc中的功能與性能，能正確地使用它就夠了。cpu模塊的外部表現就是它的工作狀態(tài)的種種顯示、種種接口及設定或控制開關。一般講，cpu模塊總要有相應的狀態(tài)指示燈，如電源顯示、運行顯示、故障顯示等。箱體式plc的主箱體也有這些顯示。它的總線接口，用于接i/o模板或底板，有內存接口，用于安裝內存，有外設口，用于接外部設備，有的還有通訊口，用于進行通訊。cpu模塊上還有

11、許多設定開關，用以對plc作設定，如設定起始工作方式、內存區(qū)等。2. i/o模塊輸入（input）模塊和輸出（output）模塊簡稱i/o模塊，他們相當于人的眼、耳、鼻、手、腳，是聯系外部現場設備和cpu模塊的橋梁。plc的對外功能，主要是通過各種i/o接口模塊與外界聯系的，按i/o點數確定模塊規(guī)格及數量，i/o模塊可多可少，但其最大數受cpu所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或機架槽數限制。i/o模塊集成了plc的i/o電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài)，輸出點反映輸出鎖存器狀態(tài)。3. 編程器編程器是用來生成用戶程序，便用它來編輯、檢查、修改用戶程序，監(jiān)視用戶程序的執(zhí)行情況。手持式編程

12、器不能直接輸入和編輯梯形圖，只能輸入好編輯指令表程序，因此又叫做指令編輯器。它的體積小，價格便宜，一般用來給小型的plc編程，或者用與現場調試和維護。4. 電源plc使用ac 220v電源或dc 24v電源。內部的開關電源為各模塊提供不同等級的直流電源。小型的plc可以為輸入電路和外部的電子傳感器（例如接近開關）提供dc 24v電源，驅動plc負載的直流電源一般由用戶提供。5.plc的通信聯網 plc具有通信聯網的功能，它使plc與plc 之間、plc與上位計算機以及其他智能設備之間能夠交換信息，形成一個統(tǒng)一的整體，實現分散集中控制。現在幾乎所有的plc新產品都有通信聯網功能，它和計算機一樣具

13、有rs-232接口，通過雙絞線、同軸電纜或光纜，可以在幾公里甚至幾十公里的范圍內交換信息。 當然，plc之間的通訊網絡是各廠家專用的，plc與計算機之間的通訊，一些生產廠家采用工業(yè)標準總線，并向標準通訊協議靠攏，這將使不同機型的plc之間、plc與計算機之間可以方便地進行通訊與聯網。 了解了plc的基本結構，我們在購買程控器時就有了一個基本配置的概念，做到既經濟又合理，盡可能發(fā)揮plc所提供的最佳功能。分類根據硬件結構的不同，可以將plc分為整體式和模塊式。按plc的功能分：低檔型、中當選、高檔型。    可編程序控制器規(guī)模分類   

14、  類型 i/o點數 存儲器容量      微型plc 64點以下 1-2kb（字節(jié)）      小型plc 64-128點 2-4kb（字節(jié)）      中型plc 128-512點 4-16kb（字節(jié)）      大型plc 512-8192點 16-64kb（字節(jié)）

15、0;     超大型plc 大于8192點 64-128kb（字節(jié)）       可編程序控制器的規(guī)模劃分并無嚴格的界限，目前微、小型的機器也具有以前中、大型機的功能1.3.2 plc的工作原理可編程控制器是從繼電器控制系統(tǒng)發(fā)展而來的，它的梯形圖程序與繼電器系統(tǒng)電路圖很相似，梯形圖中的某些編程元件也沿用了繼電器這一名稱，如輸入繼電器、輸出繼電器等等。這種用計算機程序實現的“軟繼電器”，與繼電器系統(tǒng)中的物理繼電器在功能上也有某些相似之處。繼電器在控制系統(tǒng)中有功率放大、電氣隔離、邏輯運算的

16、作用。plc有兩種基本的工作狀態(tài)，即運行（run）狀態(tài)與停止（stop）狀態(tài)。在運行狀態(tài)，plc通過執(zhí)行反映控制要求的用戶程序不實現控制功能。為了使plc的輸出及時地響應隨時可能變化的輸入信號，用戶程序不是只執(zhí)行一次，而是反復不斷地重復執(zhí)行，直至plc停機或切換到stop工作狀態(tài)。除了執(zhí)行用戶程序之外，在每次循環(huán)過程中，plc還要完成內部處理、通信處理等工作，一共有五個階段（見圖2）。plc的這種周而復始的循環(huán)工作方式稱為掃描工作方式。由于計算機執(zhí)行指令的速度極高，從外部輸入-輸出關系來看，處理過程似乎是同時完成的。在內部處理階段，plc檢查cpu模塊內部的硬件是否正常，將監(jiān)控定時器復位，以及

17、完成別的一些內部工作。在通信服務階段，plc與別的帶微處理器的智能裝置通信，響應編程器鍵入的命令，更新編程器的顯示內容。當plc處于停止（stop）狀態(tài)時，只執(zhí)行以上的操作。plc處于運行（run）狀態(tài)時，還要完成另外三個階段的操作。讀取輸入執(zhí)行用戶程序處理通信請求自診斷檢查改寫輸出讀取輸入處理通信請求自診斷檢查改寫輸出run模式stop模式圖 2 掃描過程在plc的存儲器中，設置了一片區(qū)域用來存放輸入信號和輸出信號的狀態(tài)，它們分別稱為輸入映象寄存器和輸出映象寄存器。plc梯形圖中別的編程元件也有對應的映象存儲區(qū)，它們統(tǒng)稱為元件映象寄存器。plc的用戶程序由若干條指令組成，指令在存儲器中按步序

18、號順序排列。在沒有跳轉指令時，cpu從第一條指令開始，逐條順序地執(zhí)行用戶程序，直到用戶程序結束之處。在程序執(zhí)行階段，當執(zhí)行指令時，從輸入映象寄存器或別的元件映象寄存器中將有關編程元件的“0”/“1”狀態(tài)讀出來，并根據指令的要求執(zhí)行相應的邏輯運算，運算的結果寫入到對應的元件映象寄存器中。因此，各編程元件的映象寄存器（輸入映象寄存器除外）的內容隨著程序的執(zhí)行而變化。在輸出處理階段，cpu將輸出映象寄存器的“0”/“1”狀態(tài)傳送到輸出鎖存器，經輸出模塊隔離和功率放大后驅動外部的負載。1.3.3 plc的編程語言、編程結構和基本指令現代的plc一般備有多種編程語言，供用戶使用。但不同廠家的plc的編程

19、語言有很大的區(qū)別，用戶不得不學習多種編程語言和查找故障的方法。因此，iec（國際電工委員會）1994年5月公布了可編程序控制器標準（iec1131）。該標準由以下5部分組成：通用信息、設備與測試要求、plc的編程語言、用戶指南和通訊。由其制定的編程語言即滿足目前市場的要求，又適應未來技術的發(fā)展。同時，iec11313詳細說明了句法、語義和下述5種plc編程語言（見圖4）的表達方式：順序功能圖梯形圖功能塊圖指令表文本結構標準中有兩種圖形語言梯形圖（ld）和功能塊圖（fbd），還有兩種文字語言指令表（il）和結構文本（st），可以認為順序功能圖（sfc）是一種結構塊控制程序流程圖。順序功能圖（sf

20、c）sfc提供了一種組織程序的圖形方法，在sfc中可以用別的語言嵌套編程。步、轉換和動作（action）是sfc中的三種主要元件（見圖5）。步是一種邏輯塊，即對應于特定的控制任務的編程邏輯；動作是控制任務的獨立部分；轉換是從一個任務到另一個任務的原因。作為梯形圖語言，sfc提供用戶了以上三種基本結構（見圖5）。在順序結構中，cpu首先反復執(zhí)行1中的動作，直到轉換1變?yōu)椤?”狀態(tài)，cpu才處理第2步。在選擇支路中，取決于哪一個轉換是活動的，cpu只執(zhí)行一條支路。在并行支路中，所有的支路被同時執(zhí)行。對于目前大多數plc來說，sfc還僅僅作為組織編程的工具使用，尚需用其它的編程語言（如梯形圖）將它轉

21、換為plc可執(zhí)行的程序。因此，通常只是將sfc作為plc的輔助編程工具，而不是一種獨立的編程語言。 梯形圖(ld)梯形圖是使用得最多的plc圖形編程語言，有時又被稱為電路或程序。它是一種軟件信息，是一種反映plc的輸入輸出控制邏輯關系的程序軟件，它與傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)的梯形圖（硬件）電路不同，不是真正的物理（硬件）電路，一定不能把它們當作硬件電路來看待。由于梯形圖與繼電器控制系統(tǒng)的電路圖很相似，具有直觀易懂的優(yōu)點，因此很容易被工廠熟悉繼電器控制的電氣技術人員掌握，特別適用于開頭量邏輯控制。iec1131-3的梯形圖中除了線圈、常開觸點和常閉觸點外，還允許增加功能和功能塊。1、梯形圖的主要特點

22、（1）plc梯形圖是的某些編程元件沿用了繼電器這一名稱，如輸入繼電器、輸出繼電器、內部輔助繼電器等。但是它們不是真實物理繼電器（即硬件繼電器），而是在軟件中使用的編程元件。（2）梯形圖兩側的垂直公共線稱為公共母線（bus bar）。在分析梯形圖的邏輯關系時，為了借用繼電器電路圖的分析方法，可以想象左右兩側母線之間有一個左正右負的直流電源電壓。當圖6中的觸點1、2接通時，可假設“概念電流”或“能流”（power flow）從左向右流動，這一方向與執(zhí)行用戶程序時的邏輯運算的順序一致。能流的方向只能從左向右流動，因此圖6中（a）圖應改為圖（b）所示的等效電路。（3）根據梯形圖中各觸點的狀態(tài)和邏輯關系

23、，求出與圖中各線圈對應的編程元件的狀態(tài)，稱為梯形圖的邏輯解算。邏輯運算是按梯形圖中從上到下、從左到右的順序進行的。解算的結果立即可以被后面的邏輯解算所利用。邏輯結算是根據輸入映象寄存器中的值，而不是根據解算瞬時外部輸入觸點的狀態(tài)來進行的。（4）梯形圖中的線圈應放在最右邊，圖7（a）的電路應改為圖7（b）中的電路。（5）梯形圖中各編程元件的常開觸點和常閉觸點均可無限次的使用。2、梯形圖經驗設計方法：（1）.可根據原有的繼電邏輯控制圖進行轉化設計；（2）.沒有固定的方法和步驟可遵循，試探性和隨意性強；（3）.由于需要中間變量完成記憶聯鎖互鎖，需要考慮的因素很多；（4）.設計耗時長，且修改麻煩；3、

24、梯形圖編規(guī)則：（1）、 每個繼電器的線圈和它的觸點均用同一編號，每個元件的觸點使用時沒有數量限制。（2）、 梯形圖每一行都是從左邊開始，線圈接在最右邊（線圈右邊不允許再有接觸點），如圖(a)錯，圖(b)正確。 （3）、線圈不能直接接在左邊母線上。（4）、在一個程序中，同一編號的線圈如果使用兩次，稱為雙線圈輸出，它很容易引起誤操作，應盡量避免。（5）、在梯形圖中沒有真實的電流流動，為了便于分析plc的周期掃描原理和邏輯上的因果關系，假定在梯形圖中有“電流”流動，這個“電流”只能在梯形圖中單方向流動即從左向右流動，層次的改變只能從上向下。 下圖是一個錯誤的橋式電路梯形圖。功能塊圖(fbd)這是一種

25、類似于數字邏輯電路的編程語言，具有數字電路基礎的人很容易掌握。該編程語言用類似與門、或門的方框來表示邏輯運算關系，方框的左側為邏輯運算輸入變量，右側為輸出變量，輸入端、輸出端的小圓圈表示“非”運算，信號是自左向右流運的。像sfc一樣，功能塊圖fbd也是一種圖形語言，在fbd中也允許嵌入別的語言（如梯形圖、指令表和結構文本）。指令表(il)指令表：又叫語句表，類似計算機匯編語言形式，用指令的記助符編程。例：下圖是三菱公司的fx2n系列產品的最簡單的梯形圖例 end x000 x0001 y000 x010 它有兩組，第一組用以實現啟動、停止控制。第二組僅一個end指令，用以結束程序。 梯形圖與助

26、記符的對應關系： 助記符指令與梯形圖指令有嚴格的對應關系，而梯形圖的連線又可把指令的順序予以體現。一般講，其順序為：先輸入，后輸出（含其他處理）；先上，后下；先左，后右。有了梯形圖就可將其翻譯成助記符程序。上圖的助記符程序為： 地址 指令 變量 0000 ld x000 0001 or x010 0002 and not x001 0003 out y0000004 end 反之根據助記符，也可畫出與其對應的梯形圖。 plc的基本指令有輸入輸出指令（ld/ldi/out）；觸點串連指令（and/andi）、并聯指令（or/ori）；電路塊的并聯和串聯指令（orb、anb）；程序結束指令（end

27、）.4. 電路塊的并聯和串聯指令（orb、anb）含有兩個以上觸點串聯連接的電路稱為“串聯連接塊”，串聯電路塊并聯連接時，支路的起點以ld或ldnot指令開始，而支路的終點要用orb指令。orb指令是一種獨立指令，其后不帶操作元件號，因此，orb指令不表示觸點，可以看成電路塊之間的一段連接線。如需要將多個電路塊并聯連接，應在每個并聯電路塊之后使用一個orb指令，用這種方法編程時并聯電路塊的個數沒有限制；也可將所有要并聯的電路塊依次寫出，然后在這些電路塊的末尾集中寫出orb的指令，但這時orb指令最多使用7次。將分支電路（并聯電路塊）與前面的電路串聯連接時使用anb指令，各并聯電路塊的起點，使用

28、ld或ldnot指令；與orb指令一樣，anb指令也不帶操作元件，如需要將多個電路塊串聯連接，應在每個串聯電路塊之后使用一個anb指令，用這種方法編程時串聯電路塊的個數沒有限制，若集中使用anb指令，最多使用7次。5. 程序結束指令（end）在程序結束處寫上end指令，plc只執(zhí)行第一步至end之間的程序，并立即輸出處理。若不寫end指令，plc將以用戶存貯器的第一步執(zhí)行到最后一步，因此，使用end指令可縮短掃描周期。另外。在調試程序時，可以將end指令插在各程序段之后，分段檢查各程序段的動作，確認無誤后，再依次刪去插入的end指令。其他的一些指令，如置位復位、脈沖輸出、清除、移位、主控觸點、

29、空操作、跳轉指令等，同學們可以參考一些課外書，在這里我們不詳細介紹了。在plc編程器中，一般情況下，x代表輸入繼電器，y代表輸出繼電器，m代表輔助繼電器，spm代表專用輔助繼電器，t代表定時器，c代表計數器，s代表狀態(tài)繼電器，d代表數據寄存器，mov代表傳輸等。第二章 plc控制交通燈系統(tǒng)2.1 十字路口交通燈控制實際情況在一般的十字路口都有紅、黃、綠三個信號燈對交通實現自動控制啟動開關合上后，南北紅燈維持30s，同時東西紅燈亮25s后，閃亮3s，東西黃燈亮2s。然后，東西紅燈維持30s，同時南北綠燈亮25s后，閃亮3s，南北黃燈亮2s，之后一直循環(huán)。循環(huán)控制方式交通燈變化順序表（單循環(huán)周期3

30、0秒） 1. 系統(tǒng)工作后，首先南北紅燈亮并維持30s；在此同時，東西綠燈亮并維持25s，到25s時，東西綠燈閃亮，閃亮3s后熄滅。東西綠燈熄滅時，東西黃燈亮并維持2s。到2s時，東西黃燈熄滅，東西紅燈亮；同時南北紅燈熄滅，南北綠燈亮。2. 東西紅燈亮并維持30s；在此同時，南北綠燈亮并維持25s，到25s時，南北綠燈閃亮，閃亮3s后熄滅。南北綠燈熄滅時，南北黃燈亮并維持2s。到2s時，南北黃燈熄滅，南北紅燈亮；同時東西紅燈熄滅，東西綠燈亮。至此，結束一個工作循環(huán)。2.2 結合十字路口交通燈的路況模擬控制實驗在plc交通燈模擬模塊中，東西南北每面都有3個控制燈，分別為： 禁止通行燈 （亮時為紅色

31、） 準備禁止通行燈 （亮時為黃色） 直通燈 （亮時為綠色） 結合十字路口交通燈實際情況設計交通燈模擬控制系統(tǒng)如下：當交通燈系統(tǒng)啟動開關接通時，南北紅燈亮并維持30s；在此同時，東西綠燈亮并維持25s，到25s時，東西綠燈閃亮，閃亮3s后熄滅。東西綠燈熄滅時，東西黃燈亮并維持2s。到2s時，東西黃燈熄滅，東西紅燈亮；同時南北紅燈熄滅，南北綠燈亮。東西紅燈亮并維持30s；在此同時，南北綠燈亮并維持25s，到25s時，南北綠燈閃亮，閃亮3s后熄滅。南北綠燈熄滅時，南北黃燈亮并維持2s。到2s時，南北黃燈熄滅，南北紅燈亮；同時東西紅燈熄滅，東西綠燈亮。至此，結束一個工作循環(huán)。2.3 十字路口交通燈流程

32、圖第三章 交通燈硬件設計3.1 交通燈硬件及外圍元器件的選擇 根據信號燈的要求，所有器件有：三菱fx系列plc，紅黃綠色信號燈各4個，各種傳感器以及若干導線。3.2 plc外部接線圖的設計輸入，輸出接口連線如下圖所示： 由圖可見啟動按鈕sb1接于輸入繼電器x0端，停止按鈕sb2接于輸入繼電器x1端，東西方向綠燈接于輸出繼電器y5端，東西方向黃燈接于輸出繼電器y4端，東西方向的紅燈接于輸出繼電器的y3端，南北方向的綠燈接于輸出繼電器的y2端，南北方向的黃燈接于輸出繼電器的y1端，南北方向的紅燈接于輸出繼電器的y0端。將輸出端的com1和com2用導線相連，輸出端的電源為交流220v。如果信號燈的

33、功率較大，一個輸出繼電器不能帶動兩只信號燈，可以采用一個輸出點驅動一只信號燈，也可以采用輸出繼電器先帶動中間繼電器，再由中間繼電器驅動信號燈。 3.3 交通燈的保護措施感應線圈(電感式傳感器)電感式傳感器其主要部件是埋設在公路下十幾厘米深處的環(huán)狀絕緣電線(特別適合新鋪道路，可用混凝土直接預埋，老路則需開挖再埋)。當有高頻電流通過電感時，公路面上就會形成如圖1(a)中虛線所形成的高頻磁場。當汽車進入這一高頻磁場區(qū)時，汽車就會產生渦流損耗，環(huán)狀絕緣電線的電感開始減少。當汽車正好在該感應線圈的正上方時，該感應線圈的電感減到最小值。當汽車離開這高頻磁場區(qū)時，該感應線圈電感逐漸復原到初始狀態(tài)。由于電感變

34、化該感應線圈中流動的高頻電流的振幅(本論文所涉及的檢測工作方式)和相位發(fā)生變化，因此，在環(huán)的始端連接上檢測相位或振幅變化的檢測器，就可得到汽車通過的電信號。若將環(huán)狀絕緣電線作為振蕩電路的一部分，則只要檢測振蕩頻率的變化即可知道汽車的存在和通過。電感式傳感器的高頻電流頻率為60khz，尺寸為 2×3m，電感約為100h.這種傳感器可檢測的電感變化率在0.3以上。電感式傳感器安裝在公路下面，從交通安全和美觀考慮, 它是理想的傳感器。傳感器最好選用防潮性能好的原材料。檢測汽車存在的具體實現是在感應線圈的始端連接上檢測電感電流變化的檢測器, 并將之轉化為標準脈沖電壓輸出。其具體電路圖由三部分

35、組成:信號源部分、檢測部分、比較鑒別部。傳感器的鋪設車輛計數是智能控制的關鍵，為防止車輛出現漏檢的現象，環(huán)狀絕緣電線在地下的鋪設我們設采取在每個車行道上中的出口地(停車線處)以及在離出口地一定遠的進口的地方各鋪設一個相同的傳感器，方案如圖3(以典型的十子路口為例)，同一股道上的兩傳感器相距的距離為該股道正常運行時所允許的最長停車車龍為好。3.4 干擾的來源 所謂干擾，就是有用信號以外的噪音或造成惡劣影響的變化部分的總稱。干擾源有的在設備內部，有的在設備外部。 1. 外部干擾有：電臺及雷達發(fā)射的電磁波；太陽及其它天體輻射的電磁波；氣象條件、空中雷電、氣溫、濕度、地磁場影響；周圍電氣裝置如高壓輸電

36、線、汽車、日光燈、家用電器發(fā)出的電或磁的干擾；電機、接觸器的啟停和通斷；供電電源的波動；各接地點間的點位差等。2. 內部干擾有：信號線互相之間的串擾；多點接地造成的電位差；寄生振蕩；元件熱噪音、觸點電勢的影響；饋電系統(tǒng)電壓或電流突變引起的浪涌干擾；相鄰回路之間的耦合；數字地和摸擬地的影響等；在實際工作環(huán)境中，干擾總是客觀存在的。內部干擾與系統(tǒng)結構有關，它可以通過精心設計，改變結構布局和生產工藝等方法，將內部干擾抑制到工程所允許的程度。外部干擾是隨機的，它與系統(tǒng)結構無關，因而難以對干擾源加以限制，而只能針對不同情況，采用不同的方法來處理。3.5 抗干擾措施1. 系統(tǒng)總體設計中的抗干擾措施無論控制

37、系統(tǒng)的規(guī)模如何，在總體設計時就應該充分考慮系統(tǒng)的抗干擾措施，盡量提高它的抗干擾能力。在具體的電路設計上，應注意一下幾個方面：提高系統(tǒng)電平、采用選通脈沖輸出、去耦電容、模擬量輸入方法、a/d轉換器的選用。2. 信號隔離在信號傳輸網絡中，為了避免形成接地環(huán)路引入的電位差，同時也是為了切斷干擾噪音的通道，需要將輸入和輸出的信號與系統(tǒng)本體在電路上分開，我們把這種措施稱之為信號隔離。當然，采取了隔離措施之后，系統(tǒng)的信號傳輸功能仍應保持不變。信號可分為開關量（或稱數字量）和模擬量兩大類型，信號隔離方法很多，主要有：開關隔離、光電耦合、固態(tài)繼電器、隔離放大器。第四章 交通燈控制程序設計4.1 十字路口交通燈

38、模擬控制時序圖南北紅東西綠東西黃東西紅南北綠南北黃25s3s2s25s3s2s25s3s2s十字路口交通信號燈控制示意圖和時序圖啟動on4.2 plc的i/o分配與接線1. plc的i/o分配啟動開關x0停止開關x0東西道綠燈y0南北道紅燈y3東西道紅燈y1南北道黃燈y4東西道黃燈y2南北道綠燈y52. plc的i/o接線啟動sb1runx0say0y1y2y3y4y5東西黃燈東西綠燈東西紅燈南北紅燈南北黃燈南北綠燈comcomnl220sb24.3 控制程序梯形圖4.4程序設計第五章5.1 難點分析1.本程序在設計過程遇到了交通燈的閃亮的問題交通燈綠燈在實際運行中是要經過閃爍的，所以在設計程

39、序中也要加入這個功能，參考了一些plc的交通燈程序介紹時發(fā)現plc中有一些繼電器可以實現閃爍這些繼電器也就是plc內部的功能繼電器，這是一種硬件實現功能的方法，雖然程序可以減少但比較死板閃爍頻率不能控制。由于對plc內部的功能繼電器不太熟悉（不同型號的plc內部功能繼電器編號也不一樣）我想了一個用程序實現的方法，此方法可以說是軟件實現功能的方法，雖然程序加長了但閃爍頻率可以控制比較靈活。2.在系統(tǒng)設計中要注意寄存器、定時器等元件的編號是按八進制進行的，在寫某一步時，如果出現m104、m119、t1 k250等書寫時，是一定要避免的。3.在計數器的使用時，一定要設置計數器的初始化復位，并在計數器使用完畢后一步使其復位，否則將不能使用設置好的計數器，或者不能按設置要求來進行計數。5.2 調試的錯誤與修改方法經過設計，想一次性把程序完成是非常難的，在調試中就出現了不少的錯誤。1.剛開始的時候把程序寫進去然后運行卻發(fā)現有些燈亮不起來而且在完成了一個周期后就循環(huán)不起來了。那時真的不知道從哪里入手，只好一條一條