plc控制紅綠燈畢業(yè)論文

1、PLC控制紅綠燈運(yùn)行摘要傳統(tǒng)的交通燈控制系統(tǒng)大多是由數(shù)字電路來實(shí)現(xiàn)的，交通燈控制系統(tǒng)穩(wěn)定性 可靠性與抗干擾能力較差，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，數(shù)字電路交通燈越來越不能滿 足日益增長的交通壓力，因此必須尋求一種新的方法來取代這種復(fù)雜而工作不穩(wěn) 定的控制系統(tǒng)。在實(shí)際應(yīng)用中，采用 PLC 控制城市交通信號(hào)燈，能根據(jù)不同的路況要求，隨 時(shí)修改控制程序，以改變各信號(hào)燈的工作時(shí)間和工作狀況。與繼電器或邏輯電路控制系統(tǒng)相比，PLC 控制系統(tǒng)具有更高的可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)實(shí)用性。本論文 就是運(yùn)用 PLC 原理來實(shí)現(xiàn)對(duì)十字路口的交通燈的控制，介紹了基于 PLC 在交通系 統(tǒng)的運(yùn)用，系統(tǒng)介紹了 PLC 的基本原理。關(guān)鍵

2、詞：交通燈控制系統(tǒng)；PLC；科學(xué)化管理；穩(wěn)定性；可靠性基于 PLCPLC 交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1 可編程序控制器 PLC 的概況1.1PLC 的定義早期的可編程控制器是為了取代繼電器控制線路，采用存儲(chǔ)器程序指令完成 順序控制而設(shè)計(jì)的。它僅有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)等功能，采用開關(guān)量控制，實(shí) 際只能進(jìn)行邏輯運(yùn)算，所以稱為可編程邏輯控制器，簡稱PLC( ProgrammableLogic Controller )。進(jìn)入 20 世紀(jì) 80 年代后，采用了 16 位和少數(shù) 32 位微處理 器構(gòu)成PLC，使得可編程邏輯控制器在概念、設(shè)計(jì)、性能上都有了新的突破。采 用微處理器之后，這種控制器的功能不再局限于當(dāng)

3、初的邏輯運(yùn)算，增加了數(shù)值運(yùn)算、模擬量的處理、通信等功能，成為真正意義上的可編程控制器(ProgrammableController )，簡稱為 PC 但是為了與個(gè)人計(jì)算機(jī) PC (Personal Computer )相 區(qū)別，長將可編程控制器仍成為 PLC隨著可編程控制器的不斷發(fā)展，其定義也在不斷變化。國際電工委員會(huì)(IEC) 曾于1982 年 11 月頒布了可編程控制器標(biāo)準(zhǔn)草案第一稿，1985 年 1 月發(fā)表了第 二稿，1987年 2 月又頒布了第三稿。1987 年頒布的可編程控制器的定義如下：“可編程邏輯控制器是專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的一種數(shù)字運(yùn)算操作 的電子裝置，是帶有存儲(chǔ)器、可以

4、編制程序的控制器。它能夠存儲(chǔ)和執(zhí)行命令， 進(jìn)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作，并通過數(shù)字式和模擬 式的輸入、輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。 可編程控制器及其相關(guān)的外 圍設(shè)備，都應(yīng)按易于工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體、易于擴(kuò)展其功能的原則設(shè)計(jì)。1.2PLC 的工作原理PLC 實(shí)質(zhì)上是一種專用與工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)， 其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算 機(jī)相近，在結(jié)構(gòu)上分為固定式和組合式（模塊式）兩種，固定式PLC 包括 CPU板，I/O 板，顯示面板，內(nèi)存塊，電源等，這些元素組合成一個(gè)不可拆卸的整體。 模塊式PLC 包括 CPU 模塊，I/O 模塊，內(nèi)存模塊，電源模塊，底板或機(jī)架。這些 模塊

5、可以按照一定的規(guī)則組合配置。圖 1 PLC 操作過程按照可編程控制器系統(tǒng)的構(gòu)成原理， 可編程控制器系統(tǒng)由傳感器，可編程控 制器和執(zhí)行器組成，可編程控制器通過循環(huán)掃描輸入端口的狀態(tài)， 執(zhí)行用戶程序 來實(shí)現(xiàn)控制任務(wù)，其操作過程如上圖 1 所示。PLC 輸入模塊的輸入信號(hào)狀態(tài)與傳感器信號(hào)相對(duì)應(yīng)，為傳感器信號(hào)經(jīng)過隔離 和濾波后的有效信號(hào)。開關(guān)量輸入電路通過識(shí)別傳感器0、1 電平，識(shí)別開關(guān)的通斷。CPU 在每個(gè)掃描周期的開始掃描輸入模塊的信號(hào)狀態(tài)，并將其狀態(tài)送入到 輸入映像寄存器區(qū)域；CPU 根據(jù)用戶程序中的程序指令來處理傳感器信號(hào)，并將 其處理的結(jié)果送到輸出映像寄存器。 現(xiàn)代的 PLC 已經(jīng)具備了處理

6、模擬量的功能， 但是相對(duì)于開關(guān)量的處理較復(fù)雜一些。 PLC 輸出模塊具有一定的負(fù)載驅(qū)動(dòng)能力，在額定負(fù)載以內(nèi)，直接和負(fù)載相連，可以驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的執(zhí)行器在 PLC 處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，從內(nèi)部處理、通信操作、程序輸入、程序執(zhí)行、程 序輸出，一直循環(huán)掃描工作。1.3PLC 的應(yīng)用領(lǐng)域目前，PLC 在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制 造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、保及文化娛樂等各個(gè)行業(yè)，使用情況大致可歸納為 以下幾類：（1）開關(guān)量的邏輯控制 這是 PLC 最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，可用它取代傳 統(tǒng)的繼電器控制電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，又 可用于多機(jī)群控制及自動(dòng)化流水

7、線。如電梯控制、高爐上料、注塑機(jī)、印刷機(jī)、 組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。（ 2）模擬量控制 在工業(yè)生產(chǎn)過程中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使 PLC 能處理模擬信號(hào)，PLCT家生產(chǎn)有 配套的A/D、D/A 轉(zhuǎn)換模塊，使 PLC 可用于模擬量控制。（ 3）運(yùn)動(dòng)控制 PLC 可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制。從控制機(jī)構(gòu)配置來 說，早期直接用開關(guān)量 I/O 模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)， 現(xiàn)在可使用專門的 運(yùn)動(dòng)控制模塊。廣泛的運(yùn)用于各種機(jī)床、機(jī)械、機(jī)器人、電器等場合。（4） 過程控制 這是對(duì)溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。PLC 能編制各 種

8、控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID 控制時(shí)一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中常用的控制方 法。PID 處理一般是運(yùn)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(yīng)用（5） 數(shù)據(jù)處理 現(xiàn)代 PLC 具有數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、 位操作等功能， 可以完成數(shù)據(jù)采集、 分析及處理。 這些數(shù)據(jù)可以與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器 中的參考值比較。一般用于大型系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造業(yè)。（6）通信及聯(lián)網(wǎng) PLC 通信包含 PLC 之間的通信以及 PLC 與其他智能設(shè)備間的通信。在 工業(yè)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展加快前提下，廠家都十分重視 PLC 的通訊功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò) 系統(tǒng)，通訊十分方

9、便。1.4PLC 的發(fā)展趨勢(shì)1969 年，美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC 首先研制出第一臺(tái)符合要求的控制器， 即可編程邏輯控制器，并在美國 GE 公司的汽車自動(dòng)裝配上試用獲得成功。 此后， 這項(xiàng)技術(shù)迅速發(fā)展，從美國、日本、歐洲普及到全世界?？偟膩碚f發(fā)展趨勢(shì)如下：(1) 向高速度、大容量方向發(fā)展為了提高 PLC 的處理能力，要求 PLC 具有更 好的響應(yīng)速度和更大的儲(chǔ)存容量。(2) 向超大型、超小型兩個(gè)方向發(fā)展。以適應(yīng)不同類型的自動(dòng)控制系統(tǒng)的需 要。(3) PLC 大力開發(fā)智能模塊，加強(qiáng)聯(lián)網(wǎng)通信功能。為了擴(kuò)大適用范圍，廠家 還制定了通用的通信彼岸準(zhǔn)，已構(gòu)成更大的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。增強(qiáng)外部故障的檢測(cè)與處理能力。

10、外部故障的幾率很大，因此，PLC 廠家致力于研制、 發(fā)展用于檢測(cè)外部故障的專用智能模塊， 進(jìn)一步提高系統(tǒng)的可靠 性(5)編程語言多樣化。PLC 結(jié)構(gòu)不斷發(fā)展的同時(shí),PLC 的編程語言也越來越豐 富。多種語言并存、互補(bǔ)與發(fā)展是 PLC 進(jìn)步的一種趨勢(shì)。2 2 控制要求主要程序要求如下：信號(hào)燈受啟動(dòng)開關(guān)控制。 當(dāng)啟動(dòng)開關(guān)接同時(shí)， 信號(hào)燈系統(tǒng)開始工作， 先南 北綠燈亮，后東西綠燈亮。當(dāng)啟動(dòng)開關(guān)斷開時(shí)，所有信號(hào)燈都熄滅。(1) 東西方向紅燈亮維持 30s 期間，南北方向綠燈亮維持 25s，然后綠燈 閃亮 3s后熄滅，同時(shí)南北方向黃燈亮，維持 2s 后熄滅，這時(shí)南北方向紅燈亮， 東西方向綠燈亮。(2)

11、南北方向紅燈亮維持 30s 期間，東西方向綠燈亮維持 25s，然后綠燈 閃亮 3s后熄滅，同時(shí)東西方向黃燈亮，維持 2s 后熄滅，這時(shí)南北方向綠燈亮， 東西方向紅燈亮。( 3)上述動(dòng)作循環(huán)進(jìn)行。3 3 交通燈系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與控制順序圖 I/O 分配及接線圖 編制程序3.1 順序圖 I/O 分配及接線圖分析系統(tǒng)控制要求，可繪制系統(tǒng)功能順序圖如下圖4 所示:3.2 I/O分配及接線圖硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須了解各個(gè)對(duì)象的控制要求，分析對(duì)象的控制要求，確定輸 入/輸出(I/O)接口的數(shù)量，確定所控制參數(shù)的精度及類型。如對(duì)開關(guān)量，模擬量的 控制,用戶存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量等。選擇合適的 PLC 機(jī)型及外設(shè),以完成 PL

12、C 的硬件 結(jié)構(gòu)配置。根據(jù)上述選型及控制要求，繪制 PLC 控制交通燈的電路接線原理圖，編制 I/O 接口功能表,I/O 分配及其接線原理圖分別如下表 1 和圖 5 所示。表 1 PLC I/O 端口分配表輸入功能輸出功能I0.0啟動(dòng)Q0.0南北紅燈I0.1停止Q0.1南北黃燈Q0.2南北綠燈Q0.4東西紅燈Q0.5東西黃燈Q0.6東西綠燈圖 4交通燈的功能順序圖3.3 編制程序總結(jié)由于本人對(duì) PLC 學(xué)習(xí)不精，這在編程中給我?guī)砹撕芏嗦闊?很多指令不知 如何去寫。我只好再去查看它的使用手冊(cè)。經(jīng)過不懈努力，最后終于把程序編出 來了，雖然還可能存在一些問題設(shè)計(jì)，但是心情還是很愉快的。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我得到了一次用專業(yè)知識(shí)、專業(yè)技能分析和解決問題 全面系統(tǒng)的鍛煉。使我在 PLC 的基本原理、PLC 應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)過程，以及在常用 編程設(shè)計(jì)思路技巧（特別是匯編語言）的掌握方面都能向前邁了一大步