PLC交通紅綠燈設計

吉林建筑大學城建學院電氣信息工程系課程設計目錄摘 要IABSTRACTII第1章 緒 論11.1 設計目的11.2 設計的主要內容1第 2 章 PLC的結構及設計原理22.1 PLC的結構22.2 PLC的分類22.3 PLC的工作原理22.4 PLC設計交通燈所用指令介紹3第3章 程序編寫63.1 控制要求63.2 依據(jù)要求畫時序圖63.3交通燈程序圖7程序調試11結 論12致 謝13參 考 文 獻14 摘 要本次課程設計主要能完成：用PLC進行編程完成交通十字路口紅綠燈的設計，控制對象：南北主干道和東西主干道各有六個交通燈，其中左轉有紅、黃、綠三個；直行有紅、黃、綠三個；南北人行道和東西人行道各有紅、黃、綠三個交通燈。先根據(jù)要求畫出時序圖，再利用CX-Programmer軟件進行編程，并用Microsoft Office Visio 2003軟件畫出模擬現(xiàn)場十字交通路口，使編程更容易讓人接受看懂。應用PLC可編程技術，是因為現(xiàn)今很多工程已經(jīng)運用了PLC來設計程序，可編程控制器(PLC)以微處理器為核心，普遍采用繼電接觸器控制系統(tǒng)的梯形圖語言進行程序設計，編程容易，功能擴展方便，修改靈活,而且結構簡單，抗干擾能力強。歐姆龍可編程控制器指令豐富，可以接各種輸出、輸入擴充設備，有豐富的特殊擴展設備，其中的模擬輸入設備和通信設備更是符合交通燈控制系統(tǒng)的要求與特點，能夠方便地聯(lián)網(wǎng)通信。 關鍵字： 交通燈；梯形圖；梯形圖 第 I 頁 共 II 頁 ABSTRACT The curriculum design is mainly to complete the traffic intersection traffic lights design, control object: North and south main roads and trunk road, there are six traffic lights, which turn left turn red, yellow, green three; straight line is red, yellow, green three; North and West Road and East and West are red, yellow, green three traffic lights, and CX-Programmer software for the programming, and Office Visio Microsoft 2003 software to make programming more easy to understand. The reason why the application of PLC technology, because many projects have been using PLC to design procedures, because the programmable controller (PLC) to the core of the system, the general use of the relay contactor control system based on the electrical schematic diagram of the program design, easy to extend, easy to expand, flexible, and simple structure, strong anti-interference ability. SIEMENS programmable controller instruction is rich, can be connected to a variety of output, input expansion equipment, a wealth of special equipment, in which the analog input devices and communications equipment is in line with the requirements of traffic light control Keywords：Traffic light； Technology; Ladder diagram第 II 頁 共 II 頁 第1章 緒 論1.1 設計目的在十字路口設置交通燈可以對交通進行有效的疏通，并為交通參與者的安全提供了強有力的保障。但是隨著社會、經(jīng)濟的快速發(fā)展，原先的交通燈控制系統(tǒng)已經(jīng)不能適應現(xiàn)在日益繁忙的交通狀況。如何改善交通燈控制系統(tǒng)，使其適應現(xiàn)在的交通狀況，成為研究的課題。由于PLC具有對使用環(huán)境適應性強的特性,同時其內部定時器資源十分豐富,可對目前普遍使用的“漸進式”信號燈進行精確控制,特別對多岔路口的控制可方便地實現(xiàn)。因此值得研究將PLC應用于交通燈系統(tǒng)中。 1.2 設計的主要內容1、 按要求畫出各時間段交通燈的時序圖。2、 CX-Programmer軟件進行此次交通紅綠燈課題設計的編程3、 通過此次課程設計掌握低壓電器和可編程控制器設計的相關知識。1.3 設計要求 1、正常循環(huán) 按下啟動按鈕，交通燈開始工作，先亮南北方向綠燈和東西方向紅燈，主干道南北方向左轉綠燈亮10S，黃燈亮2S后紅燈亮；左轉綠燈滅的同時直行綠燈亮，持續(xù)30S，綠燈閃亮3S,黃燈亮2S后，紅燈亮。當南北主干道紅燈全亮時，東西主干道按照南北主干道相同的規(guī)律依次點亮左轉和直行方向燈。人行道上的紅、黃和綠燈與同方向主干道上的直行燈運行方式相同。2、急車強制通過控制 急車的強通受強通開關控制。無急車時，按正常循環(huán)運行，又急車來時，打開急車強通開關，不管原來信號燈的狀態(tài)，一律讓急車來車方向的綠燈亮，直到急車通過，斷開急車強通開關，信號的狀態(tài)立即轉為急車放行方向的綠燈閃亮3S,隨后按正常時序控制。 第 2 章 PLC的結構及設計原理2.1 PLC的結構 PLC 實質是一種專用于工業(yè)控制的計算機其硬件結構基本上與微型計算機從結構上分，PLC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、內存塊、電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內存、電源模塊、底板或機架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。 圖2-1 PLC的基本結構框圖2.2 PLC的分類1、按PLC的結構形式分類： 整體式； 模塊式。2、按PLC的I/O點數(shù)分類：小型256點以下；中型256點以上，2048點以下；大型2048點以上。3、按PLC功能分類：抵擋型，中擋型，高檔型。2.3 PLC的工作原理1. PLC的工作方式1、輸入采樣階段，在此階段，順序讀入所有輸入緞子通斷狀態(tài)，并將讀入的信息存入內存，接著進入程序執(zhí)行階段，在程序執(zhí)行時，即使輸入信號發(fā)生變化，內存中輸入信息也不變化，只有在下一個掃描周期的輸入采樣階段才能讀入信息。2、程序執(zhí)行階段：PLC對用戶程序掃描。圖2-1 PLC的掃描工作過程圖圖2-2 PLC的掃描周期圖3、輸出刷新階段：當掃描用戶程序結束后，PLC就進入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內對應的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅動相應的外設，當所有指令執(zhí)行完畢通過隔離電路，驅動功率放大器，電路是輸出端子向外界輸出控制信號驅動外部負載。2.4 PLC設計交通燈所用指令介紹1、 LD、OUT指令 LD（Load)：LD指令（叫做取指令）適用于梯形圖中與左母線相連的第一個常開接點，表示一個邏輯的開始。OUT(Out): 線圈驅動指令（又叫輸出指令）適用于將運算結果驅動輸出繼電器、輔助繼電器、定時器、計數(shù)器、狀態(tài)繼電器和功能指令線圈，但不能用與輸入繼電器。OUT指令用于繼電器和定時器時必須有常值K緊隨K分別表示定時器的定時時間或計數(shù)器的計數(shù)次數(shù)，它也作為一個步序。圖2-3 LD及OUT指令符號2、 ANI、AND指令AND（And): AND指令（叫與指令）適用于和接點串聯(lián)的常開接點。ANI（And Inverse): 本指令（叫與反指令）適用于和接點串聯(lián)的常閉接點。圖2-4 AND及ANI指令符號3、 OR、ORI指令OR（Or):這條指令（叫或指令）適用于和接點并聯(lián)的常開接點。ORI（Or Inverse):這條指令（叫或反指令）適用于和接點并聯(lián)的常閉接點。圖2-5 OR及ORI指令符號4、 TIM定時器TIM：TIM定時器為PLC內部繼電器，用于延時控制，不同型號和規(guī)格的PLC，其定時器個數(shù)和定時時間的長短是完全不同的F1系列PLC共有24個0.1-999s的定時器和8個0.01-99.9s定時器，當輸入條件接通定時器線圈回路時，開始計時，定時時間到，則定時器的常開節(jié)點接通，而常閉接點斷開。圖2-6 TIM定式繼電器第3章 程序編寫3.1 控制要求1、 正常循環(huán) 按下啟動按鈕，交通燈開始工作，先亮南北方向綠燈和東西方向紅燈，主干道南北方向左轉綠燈亮10S，黃燈亮2S后紅燈亮；左轉綠燈滅的同時直行綠燈亮，持續(xù)30S，綠燈閃亮3S,黃燈亮2S后，紅燈亮。當南北主干道紅燈全亮時，東西主干道按照南北主干道相同的規(guī)律依次點亮左轉和直行方向燈。人行道上的紅、黃和綠燈與同方向主干道上的直行燈運行方式相同。2、 急車強制通過控制 急車的強通受強通開關控制。無急車時，按正常循環(huán)運行，又急車來時，打開急車強通開關，不管原來信號燈的狀態(tài)，一律讓急車來車方向的綠燈亮，直到急車通過，斷開急車強通開關，信號的狀態(tài)立即轉為急車放行方向的綠燈閃亮3S,隨后按正常時序控制。3.2 依據(jù)要求畫時序圖南北左轉綠10s南北左轉黃2s南北左轉紅72s南北直行綠30s南北直行黃2s42s南北直行紅 10s東西左轉紅 東西左轉黃 42s 2s東西左轉綠 10s 10s東西直行紅 10s 54s東西直行黃2s 東西直行綠 30s西南西北10s 東北東南紅西南西北 2s東北東南黃西南西北東北東南綠 30s東南西南東北西北紅52s東南西南2s東北西北黃東南西南30s東北西北綠3.3交通燈程序圖程序調試無論什么問題，只要涉及到PLC編程技術，就必須先畫出時序圖，然后按照時序圖的順序依次編程，等到程序我們編好后就剩下的是檢驗與測試，看程序能否實現(xiàn)要求，我們在電氣試驗樓進行了調試，將程序用電腦再數(shù)據(jù)線的連接下輸進歐姆龍試驗臺里，然后將線全部連好，一邊看著電腦模擬圖，一邊手動按著實驗臺上的開關，與之前的要求一樣，我們成功進行了調試，因為每個人的理解不同，所以結果也不同，所以就出現(xiàn)很多種不一樣的結果，但總體基本上是按要求做的，只不過在一些細節(jié)上還是有所不同的，但結果還是和我們想象的一樣，因為按照要求并且嚴謹?shù)倪壿嬎季S走下來，我們的程序還是很成功的。結 論此次設計PLC交通燈我們先按照要求將問題分析一清二楚，然后開始畫出時序圖，根據(jù)時序圖清晰的畫出PLC交通燈的程序梯形圖，然后進行檢查測試調節(jié)，將程序用數(shù)據(jù)線連接到歐姆龍實驗臺內部，讓后觀察電腦模擬梯形圖程序，調節(jié)實驗臺上對應的開關，觀察程序能否實現(xiàn)此交通燈的控制的要求，經(jīng)過這次的設計，加強了我對低壓電器與可編程控制器這門課程的理解與認知。在程序設計過程中，我對以前的編程方法做了歸納，之前我習慣直接寫程序，有時候就會出錯，而且思路不會特別清晰，現(xiàn)在編寫程序，先畫梯形圖，然后再去考慮編程問題，這樣思路就會很清晰有序，遇到難點的時候習慣翻書，對照例子提取點精華?，F(xiàn)在能靈活運用經(jīng)驗設計法、順序控制設計法。特別多順序時間定點控制設計有了一定的了解。對于PLC編程只要你能熟悉掌握，靈活應用的話，那么編程對你來說將變的非常容易。一個流程圖無論多么復雜，都可以拆分上面的形式，然后就可以利用上面的方法編程了。只要按照它的格式就可以寫出正確的程序。這次的課程設計使我把可編程控制器的理論知識用在實踐中，實現(xiàn)了理論和實踐相結合，從中更懂得理論是實踐的基礎，實踐又能檢驗理論的正確性，讓我受益非淺， 對我以后工作中遇到問題或者繼續(xù)學習將會產生巨大的幫助和影響。致 謝 在設計過程中，由于知識的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有老師的督促指導，同學的幫助支持，我的設計將困難重重。在這里首先感謝我的輔導老師，感謝她的督促和耐心指導。雖然在設計的過程中會遇到各種意想不到的事情，但是在老師的悉心教導與同學的熱心幫助之下，最終都得到較好地解決。在PLC交通燈的設計當中，遇到了怎么做才能條理清晰的把程序編下來問題，在老師的指導下我們學會了先畫時序圖，再去編寫程序；這次設計老師給我們提出了寶貴的意見，為我的設計提供了充足的設計說明與資料，給我疑問一一解答為我的設計得到完滿的結果提供了充足的意見，在此表示十分感謝！感謝給我指導的各個老師，沒有他們的諄諄教導，我就不可能具備扎實的電氣專業(yè)知識。感謝我的同學，平時在生活與學習中，對我的幫助與關懷，懷念一起經(jīng)歷的點點滴滴。在設計期間也要特別感謝幫助過我的同學，在我數(shù)電制作過程中曾出現(xiàn)過許多問題，是他們幫我找出了錯誤，加以糾正，在此向他們再次表達我的感激之情。 在通過兩周的設計后，使得我更扎實地掌握了數(shù)電的基礎知識，也使得我提高了動手與動腦的能力，綜合能力與素質較大地提升。 參 考 文 獻1顧桂梅等著，電氣控制與PLC應用項目教程。M北京：機械工業(yè)出版社，20102史國生，電氣控制與可編程控制器技術。M北京：化學工業(yè)出版社，20033孫振強，可編程控制器