PLC交通信號指示燈畢業(yè)設計

1、 畢 業(yè) 論 文論文題目：plc交通信號指示燈教 學 系 工業(yè)工程系專 業(yè) 機電一體化年 級 2009級姓 名 指導教師 職 稱（2012 年 3 月）摘要隨著社會經(jīng)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(xié)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(shù)據(jù)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(xiàn)代城市交通監(jiān)控指揮系統(tǒng)中最重要的組成部分。 實現(xiàn)路口交通燈系統(tǒng)的控制方法很多，可以用可編程序控制器plc、單片機等方案來實現(xiàn)。其中用單片機來實現(xiàn)電路在很大程度上要受到軟件程序的影響，調試工作極為不易，而采用可編程控制器plc來實現(xiàn)

2、系統(tǒng)功能的設計靈活性高。plc梯形圖程序的設計是實現(xiàn)plc控制的重要內(nèi)容，本文就plc自動控制交通燈設計給出順序控制設計法的梯形圖編程方法，通過分析對交通信號燈的控制要求，對plc控制系統(tǒng)進行了設計。有效解決現(xiàn)有交通的道路擁擠、交通秩序混亂等問題。關鍵詞： plc；梯形圖；編程方法目錄摘要一、plc的特點及應用 （一）、概述（二）、plc的特點二、控制方案設計 （一）、技術控制要求 （二）、總體方案確定 1、方案的原理 2、方案的選擇依據(jù)三、硬件、軟件選擇、plc指令圖接線圖（一）、器件選擇 1、器件 2、軟件 3、硬件（二）、plc指令圖 1、輸入輸出指令（ld/ldi/out） 2、觸點串

3、連指令（and/andi）、并聯(lián)指令（or/ori） 3、電路塊的并聯(lián)和串聯(lián)指令（orb、anb） 4、程序結束指令（end）（三）、接線圖 四、軟件編程 （一）、編寫程序流程圖 （二）、編寫梯形圖 （三）、采用步進梯形指令雙流程編程實現(xiàn)五、總結 致謝 參考文獻 附件：程序梯形圖： 程序指令表： plc接線圖 一 、plc的特點及應用（一）、概述 可編程控制器（programmable controller）是計算機家族中的一員，是為工業(yè)控制應用而設計制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器（programmable logic controller），簡稱plc，它主要用來代替繼電器實

4、現(xiàn)邏輯控制。隨著技術的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱pc。但是為了避免與個人計算機（personal computer）的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱plc。（二）、 plc的特點1 可靠性高，抗干擾能力強；2 通用性高，使用方便；3程序設計簡單，易學，易懂；4采用先進的模塊化結構，系統(tǒng)組合靈活方便；5系統(tǒng)設計周期短；6安裝簡便，調試方便，維護工作量??；7對生產(chǎn)工藝改變適應性強，可進行柔性生產(chǎn)；plc主體由三部分組成，主要包括中央處理器cpu、存儲系統(tǒng)和輸入、輸出接口。plc基本結構如圖所示：接口部件輸出輸入接口部件 中央處理單元

5、 cpu板 接受 驅動 現(xiàn)場信號 受控元件 電 源 部 件 二、控制方案設計（一）、技術控制要求設計一個十字路口交通燈控制系統(tǒng)電路，要求使用三菱plc進行控制，能夠指揮車輛在十字路口完成左轉和不同路口的直行，并且設計出十字路口交通燈控制系統(tǒng)的實物模型。功能：東西兩組燈，南北兩組燈，分別用來指示轉彎和直行。如下表所示。黃燈亮時，要求每秒閃亮一次。同步設置人行橫道紅、綠燈指示。具體交通燈控制電路狀態(tài)如表1-1所示：表1-1 交通燈控制電路狀態(tài)表狀態(tài) 直行燈（南北） 左轉燈（南北） 直行燈（東西） 直行燈（東西） 持續(xù)時間（s） 紅 黃 綠 紅 黃 綠 紅 黃 綠 紅 黃 綠 s0 0 0 1 1

6、0 0 1 0 0 1 0 0 27 s1 0 1 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 3 s2 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 27 s3 1 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 3 s4 1 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 27 s5 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 3 s6 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 27 s7 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 3 s0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 0 0 27注：0表示燈滅，1表示燈亮。（二）、總體方案確定1、方案的原理 本方案所要實現(xiàn)的是模擬十字路

7、口交通燈的運行，并利用plc對十字路口交通燈進行控制：總共有2個輸入點和16個輸出點，兩個輸入是系統(tǒng)的開和關，用代替交通燈的發(fā)光二極管的亮、滅和閃爍作為信號的輸出，把燈分為東西兩組，南北兩組，各有紅、黃、綠三種，分別用來指示左轉彎和直行，另外，還有四組人行道上的紅綠燈。首先，按照控制要求利用計算機編程軟件編寫好科學合理的程序并輸入plc，plc按照所輸入的程序給出輸出并通過外部中間繼電器對硬件電路進行相應的邏輯順序控制，使交通燈按控制要求進行亮、滅和閃爍來完成科學的交通控制要求。2、方案的特點plc運用與交通燈控制系統(tǒng)有較強的優(yōu)勢,： (1)、plc具有很高的可靠性，通常的平均無故障時間都在3

8、0萬小時以上；(2)、編程能力強，可以將模糊化、模糊決策和解模糊都方便地用軟件來實 現(xiàn)；(3)、抗干擾能力強，目前空中各種電磁干擾日益嚴重，為了保證交通控制的可靠穩(wěn)定3、方案的選擇依據(jù) 利用plc進行的十字路口交通燈的控制與繼電器-接觸器控制系統(tǒng)相比省去了很多的繼電器、接觸器，不但節(jié)約了成本，而且傳輸速率高，更便捷穩(wěn)定，抗干擾能力強,因此我們選用了plc對交通燈系統(tǒng)進行控制。外部的執(zhí)行設備我們選擇了中間繼電器，這里用它主要是為了保護plc的觸點不被意外燒壞，因為plc畢竟比中間繼電器貴多了，且可以由一個輸入控制幾個輸出動作，減少了plc的輸出點數(shù)。交通燈我們用發(fā)光二級管代替，這種二極管壓降只有

9、2v。 三、硬件、軟件選擇、plc指令圖、接線圖(一）、 器件選擇1、根據(jù)信號燈的控制要求，所有的器件有：三菱fx系列plc、起動按鈕sb1、停止按鈕sb2、紅黃綠色信號燈各4只，輸入輸出端口接線如圖3所示。由圖可見：起動按鈕sb1接于輸入繼電器x0端，停止按鈕sb2接于輸入繼電器xl端，東西方向的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y3端，南北方向綠燈接于輸出繼電器y2端，南北方向的黃燈接于輸出繼電器y1，南北方向紅燈接于輸出繼電器y0。將輸出端的com1及com2用導線相連，輸出端的電源為交流220v。如果信號燈的功率較大，一個輸出繼電器

10、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。 2、軟件選擇至于編寫程序的軟件，本系統(tǒng)的設計使用了三菱電機的swopc-fxgp/win-c編程軟件，它是專為fx系列plc設計的中文編程軟件，可在windows9x、windows3.1以上操作系統(tǒng)運行。此軟件可用梯形圖、指令表、順序功能圖符號來創(chuàng)建plc的程序，并可將程序儲存為文件，用打印機打印出來?？山o編程元件、程序塊建立注釋、設置寄存器數(shù)據(jù)。通過串行口，可將用戶程序與plc進行通訊、文件傳送，可實現(xiàn)各種監(jiān)控和測試功能。所以，我們利用里面的梯形圖和指令表進行編程。3、硬

11、件連接硬件連接需要根據(jù)附錄中的各圖進行相應的連接，首先要根據(jù)布置圖進行大體的硬件布置規(guī)劃，將相應的器件安裝到相應的地方。然后，根據(jù)plc的輸入輸出端接線圖進行相應的連接，并根據(jù)轉換電源圖把轉換電源和plc相連接，最后再根據(jù)控制電路電氣原理圖把控制電路和其他部分相連接。同時我們盡量做到線路敷設平直，固定點位置正確，導線剖削規(guī)范，線路安裝正確，導線壓接規(guī)范，元件安裝整齊、緊固。（二）、plc指令圖1、輸入輸出指令（ld/ldi/out）下面把ld/ldi/out三條指令的功能、梯形圖表示形式、操作元件以列表的形式加以說明： 符號 功 能 梯形圖表示 操作元件 ld（?。?常開觸點與母線相連 x，y

12、，m，t，c,s ldi（取反）常閉觸點與母線相連 x，y，m，t，c,sout（輸出） 線圈驅動 y，m，t，c，s,f ld與ldi指令用于與母線相連的接點，此外還可用于分支電路的起點。out 指令是線圈的驅動指令，可用于輸出繼電器、輔助繼電器、定時器、計數(shù)器、狀態(tài)寄存器等，但不能用于輸入繼電器。輸出指令用于并行輸出，能連續(xù)使用多次。 x000 y000 地址 指令 數(shù)據(jù) 0000 ld x000 0001 out y0002 、點串連指令（and/andi）、并聯(lián)指令（or/ori） 符號（名稱） 功 能 梯形圖表示 操作元件 and（與） 常開觸點串聯(lián)連接 x，y，m，t，c,s an

13、i（與非） 常閉觸點串聯(lián)連接 x，y，m，t，c,s or（或） 常開觸點并聯(lián)連接 x，y，m，t，c，s ori（ 或非） 常閉觸點并聯(lián)連接 x，y，m，t，c，s 注： and、ani指令用于一個觸點的串聯(lián)，但串聯(lián)觸點的數(shù)量不限，這兩個指令可連續(xù)使用。 or、ori是用于一個觸點的并聯(lián)連接指令。 x1 x2 y1 地址 指令 數(shù)據(jù) 1 ld x1 x3 2 andi x2 3 or x3 4 out y1 3、的并聯(lián)和串聯(lián)指令（orb、anb）符號(名稱) 功能 梯形圖表示orb（塊或） 電路塊并聯(lián) anb(塊與) 電路塊串聯(lián) 含有兩個以上觸點串聯(lián)連接的電路稱為“串聯(lián)連接塊”，串聯(lián)電路塊并

14、聯(lián)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(lián)連接，應在每個并聯(lián)電路塊之后使用一個orb指令，用這種方法編程時并聯(lián)電路塊的個數(shù)沒有限制；也可將所有要并聯(lián)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(lián)電路塊）與前面的電路串聯(lián)連接時使用anb指令，各并聯(lián)電路塊的起點，使用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(lián)連接，應在每個串聯(lián)電路塊

15、之后使用一個anb指令，用這種方法編程時串聯(lián)電路塊的個數(shù)沒有限制，若集中使用anb指令，最多使用7次。 anb x0 x2 x3 y1 x1 x4 x5 orb x6 x7 地址 指令 數(shù)據(jù) 0 ld x0 1 or x1 2 ld x2 3 and x3 4 ldi x4 5 and x5 6 orb 7 or x6 8 anb 9 or x7 10 out y14、程序結束指令（end）符號（名稱） 功 能 梯形圖表示 操作元件end end（結束） 程序結束 無 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

16、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。4、 軟件編程 （1） 、交通燈控制1、 控制對象有六個： 東西方向紅燈兩個，南北方向紅燈兩個 東西方向黃燈兩個，南北方向黃燈兩個 東西方向綠燈兩個，南北方向綠燈兩個圖1是十字路口交通燈信號燈示意圖。信號燈的動作受開關總體控制，按一下啟動按鈕，信號燈系統(tǒng)開始工作，并周而復始地循環(huán)動作；按一下停止按鈕，所有信號燈都熄滅。信號燈控制的具體要求如表1所示。 （2） 、控制思路 1、控制思路設計步驟 （1）、觀察十字路口交通燈的工作

17、時序。 （2）、設計i/o口。 （3）、畫出狀態(tài)轉移圖。 （4）、寫出指令圖。 （5）、用編程器輸入指令。 （6）、調試運行。 （7）、i/o端子接線圖。2、硬件及外圍元器件 根據(jù)信號燈的控制要求，本模塊所用的器件有：啟動按鈕sb1，停止按鈕sb2，紅黃綠色信號燈各四只，輸入/輸出端口接線如圖2所示： 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 以采用輸出繼電器現(xiàn)代東中間繼電器，再由中間繼電器驅動信號燈。（3） 、軟件設計及調試 根據(jù)十字路口交通信號燈的控制要求，可作出信號燈的控制時序圖，如 圖3所示：梯形圖 ：五、總結用plc控制交通信號燈要充分利用其特點，高可靠性，豐富的

18、l/o接口模塊，采用模塊化結構，編程簡單易學，安裝簡單，維修方便。主要的難點、中甸是編程思路。通過此次畢業(yè)設計，我不僅把知識融會貫通，而且豐富了大腦，同時在查找資料的過程中也了解了許多課外知識，開拓了視野，認識了將來電子的發(fā)展方向，使自己在專業(yè)知識方面和動手能力方面有了質的飛躍。畢業(yè)設計是我作為一名學生即將完成學業(yè)的最后一次作業(yè)，他既是對學校所學知識的全面總結和綜合應用，又為今后走向社會的實際操作應用鑄就了一個良好開端，畢業(yè)設計是我對所學知識理論的檢驗與總結，能夠培養(yǎng)和提高設計者獨立分析和解決問題的能力；是我在校期間向學校所交的最后一份綜和性作業(yè)，從老師的角度來說，指導做畢業(yè)設計是老師對學生所

19、做的最后一次執(zhí)手訓練。其次，畢業(yè)設計的指導是老師檢驗其教學效果，改進教學方法，提高教學質量的絕好機會。在沒有做畢業(yè)設計以前覺得畢業(yè)設計只是對這幾年來所學知識的大概總結，但是真的面對畢業(yè)設計時發(fā)現(xiàn)自己的想法基本是錯誤的。畢業(yè)設計不僅是對前面所學知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。通過這次畢業(yè)設計使我明白了自己原來知識太理論化了，面對單獨的課題的是感覺很茫然。自己要學習的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會，什么東西都懂，有點眼高手低。通過這次畢業(yè)設計，我才明白學習是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應該不斷的學習，努力提高自己知識和綜合素質。 總之，不管學會的還是學不會的的確覺得困難比較多，真是萬事開頭