PLC交通紅綠燈設(shè)計(jì)

吉林建筑大學(xué)城建學(xué)院電氣信息工程系課程設(shè)計(jì)目錄摘 要IABSTRACTII第1章 緒 論11.1 設(shè)計(jì)目的11.2 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容1第 2 章 PLC的結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)原理22.1 PLC的結(jié)構(gòu)22.2 PLC的分類22.3 PLC的工作原理22.4 PLC設(shè)計(jì)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(shí)序圖63.3交通燈程序圖7程序調(diào)試11結(jié) 論12致 謝13參 考 文 獻(xiàn)14 摘 要本次課程設(shè)計(jì)主要能完成：用PLC進(jìn)行編程完成交通十字路口紅綠燈的設(shè)計(jì)，控制對(duì)象：南北主干道和東西主干道各有六個(gè)交通燈，其中左轉(zhuǎn)有紅、黃、綠三個(gè)；直行有紅、黃、綠三個(gè)；南北人行道和東西人行道各有紅、黃、綠三個(gè)交通燈。先根據(jù)要求畫出時(shí)序圖，再利用CX-Programmer軟件進(jìn)行編程，并用Microsoft Office Visio 2003軟件畫出模擬現(xiàn)場(chǎng)十字交通路口，使編程更容易讓人接受看懂。應(yīng)用PLC可編程技術(shù)，是因?yàn)楝F(xiàn)今很多工程已經(jīng)運(yùn)用了PLC來設(shè)計(jì)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(jìn)行程序設(shè)計(jì)，編程容易，功能擴(kuò)展方便，修改靈活,而且結(jié)構(gòu)簡單，抗干擾能力強(qiáng)。歐姆龍可編程控制器指令豐富，可以接各種輸出、輸入擴(kuò)充設(shè)備，有豐富的特殊擴(kuò)展設(shè)備，其中的模擬輸入設(shè)備和通信設(shè)備更是符合交通燈控制系統(tǒng)的要求與特點(diǎn)，能夠方便地聯(lián)網(wǎng)通信。 關(guān)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(shè)計(jì)目的在十字路口設(shè)置交通燈可以對(duì)交通進(jìn)行有效的疏通，并為交通參與者的安全提供了強(qiáng)有力的保障。但是隨著社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，原先的交通燈控制系統(tǒng)已經(jīng)不能適應(yīng)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(yīng)現(xiàn)在的交通狀況，成為研究的課題。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)。因此值得研究將PLC應(yīng)用于交通燈系統(tǒng)中。 1.2 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容1、 按要求畫出各時(shí)間段交通燈的時(shí)序圖。2、 CX-Programmer軟件進(jìn)行此次交通紅綠燈課題設(shè)計(jì)的編程3、 通過此次課程設(shè)計(jì)掌握低壓電器和可編程控制器設(shè)計(jì)的相關(guān)知識(shí)。1.3 設(shè)計(jì)要求 1、正常循環(huán) 按下啟動(dòng)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(zhuǎn)綠燈亮10S，黃燈亮2S后紅燈亮；左轉(zhuǎn)綠燈滅的同時(shí)直行綠燈亮，持續(xù)30S，綠燈閃亮3S,黃燈亮2S后，紅燈亮。當(dāng)南北主干道紅燈全亮?xí)r，東西主干道按照南北主干道相同的規(guī)律依次點(diǎn)亮左轉(zhuǎn)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(yùn)行方式相同。2、急車強(qiáng)制通過控制 急車的強(qiáng)通受強(qiáng)通開關(guān)控制。無急車時(shí)，按正常循環(huán)運(yùn)行，又急車來時(shí)，打開急車強(qiáng)通開關(guān)，不管原來信號(hào)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(qiáng)通開關(guān)，信號(hào)的狀態(tài)立即轉(zhuǎn)為急車放行方向的綠燈閃亮3S,隨后按正常時(shí)序控制。 第 2 章 PLC的結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)原理2.1 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)從結(jié)構(gòu)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(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、電源模塊、底板或機(jī)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(jié)構(gòu)框圖2.2 PLC的分類1、按PLC的結(jié)構(gòu)形式分類： 整體式； 模塊式。2、按PLC的I/O點(diǎn)數(shù)分類：小型256點(diǎn)以下；中型256點(diǎn)以上，2048點(diǎn)以下；大型2048點(diǎn)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(nèi)存，接著進(jìn)入程序執(zhí)行階段，在程序執(zhí)行時(shí)，即使輸入信號(hào)發(fā)生變化，內(nèi)存中輸入信息也不變化，只有在下一個(gè)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(duì)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(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)，當(dāng)所有指令執(zhí)行完畢通過隔離電路，驅(qū)動(dòng)功率放大器，電路是輸出端子向外界輸出控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。2.4 PLC設(shè)計(jì)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(gè)常開接點(diǎn)，表示一個(gè)邏輯的開始。OUT(Out): 線圈驅(qū)動(dòng)指令（又叫輸出指令）適用于將運(yùn)算結(jié)果驅(qū)動(dòng)輸出繼電器、輔助繼電器、定時(shí)器、計(jì)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(shí)器時(shí)必須有常值K緊隨K分別表示定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間或計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)次數(shù)，它也作為一個(gè)步序。圖2-3 LD及OUT指令符號(hào)2、 ANI、AND指令A(yù)ND（And): AND指令（叫與指令）適用于和接點(diǎn)串聯(lián)的常開接點(diǎn)。ANI（And Inverse): 本指令（叫與反指令）適用于和接點(diǎn)串聯(lián)的常閉接點(diǎn)。圖2-4 AND及ANI指令符號(hào)3、 OR、ORI指令OR（Or):這條指令（叫或指令）適用于和接點(diǎn)并聯(lián)的常開接點(diǎn)。ORI（Or Inverse):這條指令（叫或反指令）適用于和接點(diǎn)并聯(lián)的常閉接點(diǎn)。圖2-5 OR及ORI指令符號(hào)4、 TIM定時(shí)器TIM：TIM定時(shí)器為PLC內(nèi)部繼電器，用于延時(shí)控制，不同型號(hào)和規(guī)格的PLC，其定時(shí)器個(gè)數(shù)和定時(shí)時(shí)間的長短是完全不同的F1系列PLC共有24個(gè)0.1-999s的定時(shí)器和8個(gè)0.01-99.9s定時(shí)器，當(dāng)輸入條件接通定時(shí)器線圈回路時(shí)，開始計(jì)時(shí)，定時(shí)時(shí)間到，則定時(shí)器的常開節(jié)點(diǎn)接通，而常閉接點(diǎn)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(dòng)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(zhuǎn)綠燈亮10S，黃燈亮2S后紅燈亮；左轉(zhuǎn)綠燈滅的同時(shí)直行綠燈亮，持續(xù)30S，綠燈閃亮3S,黃燈亮2S后，紅燈亮。當(dāng)南北主干道紅燈全亮?xí)r，東西主干道按照南北主干道相同的規(guī)律依次點(diǎn)亮左轉(zhuǎn)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(yùn)行方式相同。2、 急車強(qiáng)制通過控制 急車的強(qiáng)通受強(qiáng)通開關(guān)控制。無急車時(shí)，按正常循環(huán)運(yùn)行，又急車來時(shí)，打開急車強(qiáng)通開關(guān)，不管原來信號(hào)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(qiáng)通開關(guān)，信號(hào)的狀態(tài)立即轉(zhuǎn)為急車放行方向的綠燈閃亮3S,隨后按正常時(shí)序控制。3.2 依據(jù)要求畫時(shí)序圖南北左轉(zhuǎn)綠10s南北左轉(zhuǎn)黃2s南北左轉(zhuǎn)紅72s南北直行綠30s南北直行黃2s42s南北直行紅 10s東西左轉(zhuǎn)紅 東西左轉(zhuǎn)黃 42s 2s東西左轉(zhuǎn)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(diào)試無論什么問題，只要涉及到PLC編程技術(shù)，就必須先畫出時(shí)序圖，然后按照時(shí)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(yàn)與測(cè)試，看程序能否實(shí)現(xiàn)要求，我們?cè)陔姎庠囼?yàn)樓進(jìn)行了調(diào)試，將程序用電腦再數(shù)據(jù)線的連接下輸進(jìn)歐姆龍?jiān)囼?yàn)臺(tái)里，然后將線全部連好，一邊看著電腦模擬圖，一邊手動(dòng)按著實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的開關(guān)，與之前的要求一樣，我們成功進(jìn)行了調(diào)試，因?yàn)槊總€(gè)人的理解不同，所以結(jié)果也不同，所以就出現(xiàn)很多種不一樣的結(jié)果，但總體基本上是按要求做的，只不過在一些細(xì)節(jié)上還是有所不同的，但結(jié)果還是和我們想象的一樣，因?yàn)榘凑找蟛⑶覈?yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬎季S走下來，我們的程序還是很成功的。結(jié) 論此次設(shè)計(jì)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(shí)序圖，根據(jù)時(shí)序圖清晰的畫出PLC交通燈的程序梯形圖，然后進(jìn)行檢查測(cè)試調(diào)節(jié)，將程序用數(shù)據(jù)線連接到歐姆龍實(shí)驗(yàn)臺(tái)內(nèi)部，讓后觀察電腦模擬梯形圖程序，調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)臺(tái)上對(duì)應(yīng)的開關(guān)，觀察程序能否實(shí)現(xiàn)此交通燈的控制的要求，經(jīng)過這次的設(shè)計(jì)，加強(qiáng)了我對(duì)低壓電器與可編程控制器這門課程的理解與認(rèn)知。在程序設(shè)計(jì)過程中，我對(duì)以前的編程方法做了歸納，之前我習(xí)慣直接寫程序，有時(shí)候就會(huì)出錯(cuò)，而且思路不會(huì)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(huì)很清晰有序，遇到難點(diǎn)的時(shí)候習(xí)慣翻書，對(duì)照例子提取點(diǎn)精華?，F(xiàn)在能靈活運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法、順序控制設(shè)計(jì)法。特別多順序時(shí)間定點(diǎn)控制設(shè)計(jì)有了一定的了解。對(duì)于PLC編程只要你能熟悉掌握，靈活應(yīng)用的話，那么編程對(duì)你來說將變的非常容易。一個(gè)流程圖無論多么復(fù)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(shè)計(jì)使我把可編程控制器的理論知識(shí)用在實(shí)踐中，實(shí)現(xiàn)了理論和實(shí)踐相結(jié)合，從中更懂得理論是實(shí)踐的基礎(chǔ)，實(shí)踐又能檢驗(yàn)理論的正確性，讓我受益非淺， 對(duì)我以后工作中遇到問題或者繼續(xù)學(xué)習(xí)將會(huì)產(chǎn)生巨大的幫助和影響。致 謝 在設(shè)計(jì)過程中，由于知識(shí)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(dǎo)，同學(xué)的幫助支持，我的設(shè)計(jì)將困難重重。在這里首先感謝我的輔導(dǎo)老師，感謝她的督促和耐心指導(dǎo)。雖然在設(shè)計(jì)的過程中會(huì)遇到各種意想不到的事情，但是在老師的悉心教導(dǎo)與同學(xué)的熱心幫助之下，最終都得到較好地解決。在PLC交通燈的設(shè)計(jì)當(dāng)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(dǎo)下我們學(xué)會(huì)了先畫時(shí)序圖，再去編寫程序；這次設(shè)計(jì)老師給我們提出了寶貴的意見，為我的設(shè)計(jì)提供了充足的設(shè)計(jì)說明與資料，給我疑問一一解答為我的設(shè)計(jì)得到完滿的結(jié)果提供了充足的意見，在此表示十分感謝！感謝給我指導(dǎo)的各個(gè)老師，沒有他們的諄諄教導(dǎo)，我就不可能具備扎實(shí)的電氣專業(yè)知識(shí)。感謝我的同學(xué)，平時(shí)在生活與學(xué)習(xí)中，對(duì)我的幫助與關(guān)懷，懷念一起經(jīng)歷的點(diǎn)點(diǎn)滴滴。在設(shè)計(jì)期間也要特別感謝幫助過我的同學(xué)，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(cuò)誤，加以糾正，在此向他們?cè)俅伪磉_(dá)我的感激之情。 在通過兩周的設(shè)計(jì)后，使得我更扎實(shí)地掌握了數(shù)電的基礎(chǔ)知識(shí)，也使得我提高了動(dòng)手與動(dòng)腦的能力，綜合能力與素質(zhì)較大地提升。 參 考 文 獻(xiàn)1顧桂梅等著，電氣控制與PLC應(yīng)用項(xiàng)目教程。M北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20102史國生，電氣控制與可編程控制器技術(shù)。M北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20033孫振強(qiáng)，可編程控制器