基于PLC控制的交通燈設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）word格式

1、桂林電子科技大學(xué)實(shí)訓(xùn)說明書用紙編號(hào)： 單片機(jī)應(yīng)用實(shí)訓(xùn)說明書題 目： 基于 PLC控制的交通燈設(shè)計(jì) 院 （系）： 機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 2012年1月5日摘 要交通信號(hào)燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對(duì)于疏導(dǎo)交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。分析了現(xiàn)代城市交通控制與管理問題的現(xiàn)狀，結(jié)合交通的實(shí)際情況闡述了交通燈控制系統(tǒng)的工作原理，給出了一種簡單實(shí)用的城市交通燈控制系統(tǒng)的PLC設(shè)計(jì)方案。PLC可編程序控制器是以微處理器為基礎(chǔ),綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通訊技術(shù)發(fā)展而來的一種新型工業(yè)控制裝置。它具有結(jié)構(gòu)簡單、編程方便、

2、可靠性高等優(yōu)點(diǎn),已廣泛用于工業(yè)過程和位置的自動(dòng)控制中。由于PLC具有對(duì)使用環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的特性,同時(shí)其內(nèi)部定時(shí)器資源十分豐富,可對(duì)目前普遍使用的“漸進(jìn)式”信號(hào)燈進(jìn)行精確控制,特別對(duì)多岔路口的控制可方便地實(shí)現(xiàn)。因此現(xiàn)在越來越多地將PLC應(yīng)用于交通燈系統(tǒng)中。同時(shí),PLC本身還具有通訊聯(lián)網(wǎng)功能,將同一條道路上的信號(hào)燈組成一局域網(wǎng)進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度管理,可縮短車輛通行等候時(shí)間，實(shí)現(xiàn)科學(xué)化管理.關(guān)鍵詞: 交通燈；PLC；程序；設(shè)計(jì)Abstract The emergence of traffic lights, let traffic can be effectively controlled, for eas

3、e traffic flow, increase road capacity and reduce traffic accidents have remarkable results. Analysis of the modern urban traffic control and management status, combined with the traffic situation described the traffic light control system working principle of a simple and practical urban traffic li

4、ght control system PLC design. PLC programmable logic controller is a microprocessor-based, integrated computer technology, automatic control technology and communication technology from a new type of industrial control devices. It has a simple structure, convenient programming, and higher reliabili

5、ty, has been widely used in industrial processes and control of the location. As the PLC with the use of environmental adaptability features, while its internal timer resources are very rich, the current widespread use of progressive precise control of lights, in particular the control of multi-fork

6、 can be easily achieved. Therefore, the PLC is now increasingly used in traffic lights system. Meanwhile, PLC itself with communications networking, will be the same signal on the road to form a unified LAN, scheduling management, vehicle traffic can reduce the waiting time to realize the scientific

7、 management.Key words：Traffic lights；Program; design 目 錄引言51 PLC的基礎(chǔ)知識(shí)61.1 PLC的概述61.2 PLC的由來61.3 PLC的工作原理81.4 PLC的結(jié)構(gòu)92、交通信號(hào)控制系統(tǒng)分析102.1 控制要求102.2 控制時(shí)序102.3 程序梯形圖與指令表132.4 程序指令表222.5 運(yùn)行結(jié)果223、結(jié)論233.1 程序調(diào)試233.2 收獲和體會(huì)23謝 辭24引言隨著自動(dòng)化控制技術(shù)和微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，PLC作為前沿的工業(yè)控制器，具有體積小、可靠性高、易操作、靈活性強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)等一系列優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于自動(dòng)化控制領(lǐng)域。

8、用內(nèi)部編程取代繼電器邏輯控制電路中大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，簡化了控制路線，提高了系統(tǒng)控制的可靠性，這是PLC最大的優(yōu)點(diǎn)。借助于書序控制圖和梯形圖來編制用戶控制程序，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制系統(tǒng)順序控制，是PLC的主要功能之一。 1 PLC的基礎(chǔ)知識(shí)1.1 PLC的概述 可編程控制器（PLC）是以微處理器為核心，將計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、通訊技術(shù)融為一體的一種專門為適應(yīng)惡劣的工業(yè)環(huán)境下而設(shè)計(jì)的工業(yè)控制裝置，涉及到很多自動(dòng)控制、電器方面的知識(shí)。經(jīng)過30多年的發(fā)展，在工業(yè)生產(chǎn)中獲得極其廣泛的應(yīng)用。目前，可編程控制器成為工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中最重要、應(yīng)用最多的控制裝置，居工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化三大支柱（可編程控制器、機(jī)

9、器人、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造）的首位。其應(yīng)用的深度和廣度成為衡量一個(gè)國家工業(yè)自動(dòng)化程度高低的標(biāo)志。1.2 PLC的由來 早期工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用的電器自動(dòng)控制系統(tǒng)是繼電器-接觸器控制系統(tǒng)，簡稱繼電器控制系統(tǒng)，隨著20世紀(jì)工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，市場(chǎng)競(jìng)爭越來越激烈，工業(yè)產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期日趨縮短，新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)難以滿足現(xiàn)代社會(huì)小批量、多品種、低成本、高質(zhì)量生產(chǎn)方式的生產(chǎn)控制要求，為了改變這一現(xiàn)狀，美國通用汽車公司在1969年公開招標(biāo)，要求用新的控制裝置取代繼電器控制裝置，并提出了十項(xiàng)招標(biāo)指標(biāo)，即： 1、編程方便，現(xiàn)場(chǎng)可修改程序；2、維修方便，采用模塊化結(jié)構(gòu)；3、可靠性高于繼電器控制

10、裝置；4、體積小于繼電器控制裝置；5、數(shù)據(jù)可直接送入管理計(jì)算機(jī)；6、成本可與繼電器控制裝置競(jìng)爭；7、輸入可以是交流115V；8、輸出為交流115V，2A以上，能直接驅(qū)動(dòng)電磁閥，接觸器等；9、在擴(kuò)展時(shí)，原系統(tǒng)只要很小變更；10、用戶程序存儲(chǔ)器容量至少能擴(kuò)展到4KB。 這就是著名的GM10條1.3 PLC的工作原理PLC的工作原理：電力線是一個(gè)極其不穩(wěn)定的高躁聲、強(qiáng)衰減的傳輸通道，要實(shí)現(xiàn)可靠的電力線高速數(shù)據(jù)通信，必須解決低壓配電網(wǎng)上各種因素如：噪聲、阻抗波動(dòng)、配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、電磁兼容性以及線路阻抗和容性負(fù)載引起的信號(hào)衰減等主要因素對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠绊憽?一. 掃描技術(shù) 當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作過程一般分

11、為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。 (一) 輸入采樣階段 在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個(gè)階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會(huì)改變。因此，如果輸入是脈沖信號(hào)，則該脈沖信號(hào)的寬度必須大于一個(gè)掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。 (二) 用戶程序執(zhí)行階段 在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下

12、的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時(shí)，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點(diǎn)在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生變化，而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會(huì)對(duì)排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下

13、面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個(gè)掃描周期才能對(duì)排在其上面的程序起作用。(三) 輸出刷新階段 當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。這時(shí)，才是PLC的真正輸出。- 24 -1.4 PLC的結(jié)構(gòu)PLC實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(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)相同，如圖所示： 1）. 中央處理單元(CPU) 中央處理單元(CPU)是PLC的控制中樞。它按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲(chǔ)器、I/O以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)，

14、并能診斷用戶程序中的語法錯(cuò)誤。當(dāng)PLC投入運(yùn)行時(shí)，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場(chǎng)各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行，直到停止運(yùn)行。為了進(jìn)一步提高PLC的可靠性，近年來對(duì)大型PLC還采用雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三CPU的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個(gè)CPU出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。 2）、存儲(chǔ)器 存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器稱為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器。 存放應(yīng)用軟

15、件的存儲(chǔ)器稱為用戶程序存儲(chǔ)器。 3）、電源 PLC的電源在整個(gè)系統(tǒng)中起著十分重要的作用。如果沒有一個(gè)良好的、可靠的電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此PLC的制造商對(duì)電源的設(shè)計(jì)和制造也十分重視。一般交流電壓波動(dòng)在+10%(+15%)范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網(wǎng)上去 2、交通信號(hào)控制系統(tǒng)分析2.1 控制要求信號(hào)燈受按鈕的控制，當(dāng)按下按鈕時(shí)，信號(hào)燈系統(tǒng)開始工作，并周而復(fù)始地循環(huán)工作，當(dāng)停止按按鈕時(shí)，系統(tǒng)將停止在初始狀態(tài)，所有信號(hào)燈都熄滅。2.2 控制時(shí)序車行道：南北向綠燈亮15S，綠燈閃爍5次，每次1S，黃燈亮2S，南北左轉(zhuǎn)綠燈亮10S；綠燈閃爍5次，每次1S，黃燈亮2S，南北

16、紅燈亮39S東西紅燈亮39S，綠燈亮15S，綠燈閃爍5次，每次1S，黃燈亮2S，東西左轉(zhuǎn)綠燈亮10，綠燈閃爍5次，每次1S，黃燈亮2S。交通燈分布圖如圖2.2.1所示:圖2.2.1 十字路口交通燈分布示意圖PLC投入運(yùn)行后，給交通燈模型提供24V電壓。供交通燈模型工作使用。其工作流程圖如下圖2.2.2所示：圖2.2.2正常時(shí)序流程圖交通燈時(shí)序圖2.2.3所示: 圖2.2.3 交通燈時(shí)序圖2.3程序梯形圖與指令表2.4程序指令表 見附錄表一2.5運(yùn)行結(jié)果 編好梯形圖后，在三菱軟件中把梯形圖內(nèi)容燒到PLC當(dāng)中，然后再按照梯形圖輸出線圈號(hào)數(shù)與交通燈相應(yīng)的插孔相連接。插上電源開關(guān)，然后打開PLC開關(guān)，

17、即可看到交通燈模型按照自己編好的梯形圖設(shè)想工作了，并且一直循環(huán)工作下去。當(dāng)關(guān)掉PLC開關(guān)后，交通燈模型即停止工作。試驗(yàn)完成后收拾好用到的東西，并記得關(guān)掉電源。 3、結(jié)論3.1程序調(diào)試經(jīng)過設(shè)計(jì)，想一次性把程序完成是非常難的，在調(diào)試中就出現(xiàn)了不少的錯(cuò)誤，剛開始的時(shí)候把程序?qū)戇M(jìn)去然后運(yùn)行卻發(fā)現(xiàn)有些燈亮不起來而且在完成了一個(gè)周期后就循環(huán)不起來了。那時(shí)真的不知道從哪里入手，只好一條一條地檢查才發(fā)現(xiàn)了一條指令把常閉寫成了輸出真正的輸出口就沒有收到信號(hào)了。燈雖然是亮了但仍然循環(huán)不起來。從梯形圖又仔細(xì)的看了一次卻看不出什么問題出來。突然想起來編程器還可以進(jìn)行監(jiān)控于是再在運(yùn)行的同時(shí)進(jìn)行監(jiān)控，于是發(fā)現(xiàn)了在程序的第

18、一周期一切都運(yùn)行正常但再運(yùn)行下去的時(shí)候第二周期就再?zèng)]有反應(yīng)了，最后發(fā)現(xiàn)原來是程序后面沒有并上完成這個(gè)循環(huán)的步號(hào)。后來就這樣把加上其他功能出現(xiàn)的錯(cuò)誤也找出來了。雖然找錯(cuò)誤是一個(gè)枯燥無味的工作，但只要耐心的去做的話，肯定能學(xué)到有用的動(dòng)西。3.2 收獲和體會(huì) 通過這次PLC設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)，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，為日后成為合格的應(yīng)用型人才打下良好的基礎(chǔ)。 謝 辭在實(shí)訓(xùn)即將完成之際，我的心情無法平靜，因?yàn)閺膭傞_始進(jìn)對(duì)PLC一知半解，到實(shí)訓(xùn)結(jié)束的深刻掌握，其間我們克服一個(gè)一個(gè)的困難和疑惑，才能完成老師所要求的功能的實(shí)訓(xùn)作品。通過自己從頭到尾對(duì)交通燈的控制設(shè)計(jì)，才知道在日常生活中，很多需要自動(dòng)控制的東西，都可以用我們所學(xué)到的知識(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)，這樣我們才真正的做到了學(xué)以致用。PLC實(shí)訓(xùn) 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書年級(jí)： 09應(yīng)本項(xiàng)目名稱：PLC控制的交通燈實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目類型設(shè)計(jì)特殊要求無承擔(dān)學(xué)生姓名陳立川學(xué)號(hào)0901120105專業(yè)機(jī)電專業(yè)聯(lián)系電目設(shè)計(jì)要求：（含如下內(nèi)容）1、主要技術(shù)要求:（1）使用MELSEC-F FX AppLicetions在Windows下運(yùn)行,設(shè)計(jì)并完成一個(gè)PL