PLC交通燈實(shí)訓(xùn)論文教案資料

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。PLC交通燈實(shí)訓(xùn)論文-引言交通信號燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對于疏導(dǎo)交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。為了實(shí)現(xiàn)交通道路的管理，力求交通管理先進(jìn)性、科學(xué)化。用可編程控制器實(shí)現(xiàn)交通燈管制的控制系統(tǒng)，以及該系統(tǒng)軟、硬件設(shè)計(jì)方法，實(shí)驗(yàn)證明該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)簡單、經(jīng)濟(jì)，能夠有效地疏導(dǎo)交通，提高交通路口的通行能力。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?？删幊绦蚩刂破髟诠I(yè)自動化中的地位極為重要，

2、廣泛的應(yīng)用于各個行業(yè)。隨著科技的發(fā)展，可編程控制器的功能日益完善，加上小型化、價格低、可靠性高，在現(xiàn)代工業(yè)中的作用更加突出。1PLC的特點(diǎn)及應(yīng)用1.1概述可編程控制器（ProgrammableController）是計(jì)算機(jī)家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器（ProgrammableLogicController），簡稱PLC，它主要用來代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)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(jì)算機(jī)（PersonalComputer）的簡稱混淆，所以將可編程

3、控制器簡稱PLC。1.2PLC的特點(diǎn)（1）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)；（2）通用性高，使用方便；（3）程序設(shè)計(jì)簡單，易學(xué)，易懂；（4）采用先進(jìn)的模塊化結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)組合靈活方便；（5）系統(tǒng)設(shè)計(jì)周期短；（6）安裝簡便，調(diào)試方便，維護(hù)工作量?。唬?）對生產(chǎn)工藝改變適應(yīng)性強(qiáng)，可進(jìn)行柔性生產(chǎn)；1.3PLC的應(yīng)用目前，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、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。1.3.1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，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自

4、動化流水線。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。1.3.2模擬量控制在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)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。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實(shí)現(xiàn)模擬量（Analog）和數(shù)字量（Digital）之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換。PLC廠家都生產(chǎn)配套的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。1.3.3運(yùn)動控制PLC可以用于圓周運(yùn)動或直線運(yùn)動的控制。從控制機(jī)構(gòu)配置來說，早期直接用于開關(guān)量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運(yùn)動控制模塊。如可驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。世界上

5、各主要PLC廠家的產(chǎn)品幾乎都有運(yùn)動控制功能，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場合。1.3.4過程控制過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。大中型PLC都有PID模塊，目前許多小型PLC也具有此功能模塊。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。1.3.5數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(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)的采集、分析及處理。這些

6、數(shù)據(jù)可以與存儲在存儲器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票?。?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。1.3.6通信及聯(lián)網(wǎng)PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展，工廠自動化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的PLC都具有通信接口，通信非常方便。2PLC的結(jié)構(gòu)和原理2.1PLC的分類（1）按PLC的結(jié)構(gòu)形式分類：1）整體式；2）模塊式。（2）按PLC的I/O點(diǎn)數(shù)分類：1）

7、小型256點(diǎn)以下；2）中型256點(diǎn)以上，2048點(diǎn)以下；3）大型2048點(diǎn)以上。（3）按PLC功能分類：抵擋型，中擋型，高檔型。2.2PLC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。PLC的基本結(jié)構(gòu)框圖如下：圖2-1PLC的基本結(jié)構(gòu)框圖2.3PLC的工作原理2.3.1PLC的工作方式1）輸入采樣階段，在此階段，順序讀入

8、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，即使輸入信號發(fā)生變化，內(nèi)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。3）輸出刷新階段：當(dāng)所有指令執(zhí)行完畢通過隔離電路，驅(qū)動功率放大器，電路是輸出端子向外界輸出控制信號驅(qū)動外部負(fù)載。2.4PLC匯編語言采用面向控制過程，面向問題，簡單直觀的plc編寫橫語言，常用的有：梯形圖，語句表，功能圖等。2.4.1梯形圖由繼電器控制邏輯演變而來，兩者具有一定程度的相似性，但梯形圖編程語言功能更強(qiáng)更方便。主要特點(diǎn)：1）自上而下，從左到右的順序排列，兩列垂直線為母線

9、。每一邏輯行，起使左母線。2）梯形圖中采用繼電器名稱，但不是真實(shí)物理繼電器稱為“軟繼電器”3）每個梯級流過的是概念電流，從左向右，其兩端母線設(shè)有電源。4）輸入繼電器，用于接入信號，而無線圈，輸入繼電器，通過輸入接入的繼電器，晶體及晶閘管才能實(shí)現(xiàn)。2.4.2語句表又叫指令表，類似計(jì)算機(jī)匯編語言形式，用指令的記助符編程。例：下圖是三菱公司的FX2N系列產(chǎn)品的最簡單的梯形圖例：圖2-2基本梯形圖它有兩組，第一組用以實(shí)現(xiàn)啟動、停止控制。第二組僅一個END指令，用以結(jié)束程序。梯形圖與助記符的對應(yīng)關(guān)系：助記符指令與梯形圖指令有嚴(yán)格的對應(yīng)關(guān)系，而梯形圖的連線又可把指令的順序予以體現(xiàn)。一般講，其順序?yàn)椋合容斎?/p>

10、，后輸出（含其他處理）；先上，后下；先左，后右。有了梯形圖就可將其翻譯成助記符程序。上圖的助記符程序?yàn)椋旱刂分噶钭兞?000LDX0000001ORX0100002ANDX0010003OUTY0000004END反之根據(jù)助記符，也可畫出與其對應(yīng)的梯形圖。2.5PLC的基本指令2.5.1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（?。┏ｉ_觸點(diǎn)與母線相連X，Y，M，T，C,SLDI（取反）常閉觸點(diǎn)與母線相連X，Y，M，T，C,SOUT（輸出）線圈驅(qū)動（）Y，M，T，C，S,FLD與LD

11、I指令用于與母線相連的接點(diǎn)，此外還可用于分支電路的起點(diǎn)。OUT指令是線圈的驅(qū)動指令，可用于輸出繼電器、輔助繼電器、定時器、計(jì)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。2.5.2觸點(diǎn)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(diǎn)串聯(lián)連接X，Y，M，T，C,SANDI（與非）常閉觸點(diǎn)串聯(lián)連接X，Y，M，T，C,SOR（或）常開觸點(diǎn)并聯(lián)連接X，Y，M，T，C，SORI（或非）常閉觸點(diǎn)并聯(lián)連接X，Y，M，T，C，SAND、ANDI指令用于一個觸點(diǎn)的串聯(lián)，但串聯(lián)觸點(diǎn)的數(shù)量不限，這兩個指令可連續(xù)使用。OR、

12、ORI是用于一個觸點(diǎn)的并聯(lián)連接指令。2.5.3程序結(jié)束指令（END）符號（名稱）功能梯形圖表示操作元件END（結(jié)束）程序結(jié)束無在程序結(jié)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(diào)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(rèn)無誤后，再依次刪去插入的END指令。其他還有一些指令，如置位復(fù)位、脈沖輸出、清除、移位、主控觸點(diǎn)、空操作、跳轉(zhuǎn)指令等。由梯形圖寫出與之對應(yīng)的助記符形式的指令。并由后面的GPP軟件傳輸?shù)絇LC中，實(shí)時運(yùn)行。2.6P

13、LC交通燈設(shè)計(jì)編程器件一般情況下，X代表輸入繼電器，Y代表輸出繼電器，M代表輔助繼電器，SPM代表專用輔助繼電器，T代表定時器，C代表計(jì)數(shù)器，S代表狀態(tài)繼電器，D代表數(shù)據(jù)寄存器，MOV代表傳輸?shù)取?交通燈梯形圖的設(shè)計(jì)與編程方法3.1控制要求開關(guān)合上后，東西綠燈亮5秒后閃2秒滅；黃燈亮2秒滅；紅燈亮9秒；綠燈亮循環(huán)，對應(yīng)東西綠黃燈亮?xí)r南北紅燈亮9秒，接著綠燈亮5秒后閃2秒滅；黃燈亮2秒后，紅燈又亮循環(huán)。3.2I/O地址分配輸入地址：X000為啟動按鈕X001為停止按鈕輸出地址：綠燈（G1）-Y000綠燈（G2）-Y003東西方向：黃燈（Y1）-Y001南北方向：黃燈（Y2）-Y004紅燈（R1）

14、-Y002紅燈（R2）-Y005圖3-1十字路口交通燈場地圖3.3十字路口交通信號燈的控制要求時序圖圖3-2控制時序圖3.4PLC接線圖圖3-3接線圖START按鈕-輸入X000；STOP按鈕-輸入X001；G1指示燈-輸出Y000；G2指示燈-輸出Y003；Y1指示燈-輸出Y001；Y2指示燈-輸出Y004；R1指示燈-輸出Y002；R2指示燈-輸出Y005；3.5PLC流程圖圖3-4流程圖4檢測與調(diào)試4.1調(diào)試錯誤與修改方法經(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)了不少的錯誤。剛開始的時候把程序?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周期后就循環(huán)不起來了。那時真的不

15、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)行的同時進(jìn)行監(jiān)控，于是發(fā)現(xiàn)了在程序的第一周期一切都運(yùn)行正常但再運(yùn)行下去的時候第二周期就再沒有反應(yīng)了，包括里面的輔助繼電器，最后發(fā)現(xiàn)原來是程序前面沒有并上完成這個循環(huán)的繼電器號。后來就這樣把加上其他功能出現(xiàn)的錯誤也找出來了。雖然找錯誤是一個枯燥無味的工作，但只要你耐心的去做的話，你肯定能學(xué)到有用的東西。4.2PLC智能化控制交通燈的方法傳統(tǒng)的十字路口交通控制燈，通常是事先經(jīng)過交通流量的

16、調(diào)查，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)的方法將兩個方向紅綠燈的延時預(yù)先設(shè)置好。然而實(shí)際上交通流量的變化往往是不確定的，有的路口在不同的時段甚至可能產(chǎn)生很大的差異。即使是經(jīng)過長期運(yùn)行、適用的方案，仍然會發(fā)生這樣的現(xiàn)象：綠燈方向幾乎沒有什么車輛，而紅燈方向卻排著長隊(duì)等候通過。這種流量變化的偶然性是無法建立準(zhǔn)確模型的，統(tǒng)計(jì)的方法已不能適應(yīng)迅猛發(fā)展的交通現(xiàn)狀，需要有一種能夠根據(jù)流量變化情況自適應(yīng)控制的交通燈。而模糊控制恰恰具有這方面的優(yōu)勢。此系統(tǒng)就是應(yīng)用可編程序控制器(PLC)對十字路口交通控制燈實(shí)現(xiàn)模糊控制，此控制系統(tǒng)的輸入量是指十字路口各方向上車輛數(shù)的動態(tài)變化量。具體由傳感器采集后送入可編程序控制器。在十字路口的四個方向

17、(E、S、W、N)的近端J(斑馬線附近)和遠(yuǎn)端Y(距斑馬線約100米處)各設(shè)置一個傳感器，分別統(tǒng)計(jì)通過該處的車輛數(shù)。為了實(shí)現(xiàn)模糊控制，需要將綠燈時間分為兩部分：其一是固定的10秒作為路口車輛狀態(tài)參數(shù)的采集時間t1；其二是根據(jù)兩個方向車輛流量變化進(jìn)行模糊決策的延時t2。然后通過傳感器采集后的排隊(duì)等候的車輛數(shù)送往PLC進(jìn)行模糊推理運(yùn)算得出延遲時t2，最后由t1和t2來實(shí)現(xiàn)對十字路口車流量的靈活控制。5結(jié)論在設(shè)計(jì)過程中，經(jīng)常會遇到這樣那樣的情況，就是心里老想著這樣的接法可以行得通，但實(shí)際接上電路，總是實(shí)現(xiàn)不了，因此耗費(fèi)在這上面的時間用去很多。我趁著做課程設(shè)計(jì)的同時也對課本知識有了鞏固和加強(qiáng)，由于課本

18、上的知識太多，平時課間的學(xué)習(xí)并不能很好的理解和運(yùn)用各個元件的功能，而且考試內(nèi)容有限，所以在這次課程設(shè)計(jì)過程中，我們了解了很多元件的功能，并且對于其在電路中的使用有了更多的認(rèn)識。經(jīng)過兩個星期的設(shè)計(jì)里，過程曲折可謂一語難盡。在此期間我們也失落過，也曾一度熱情高漲。從開始時的滿富激情到后來汗水背后的復(fù)雜心情，點(diǎn)點(diǎn)滴滴無不令我回味無長。通過這次實(shí)訓(xùn)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實(shí)踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做，難免會遇到過各種各樣的問題，同時在設(shè)計(jì)的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學(xué)過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。一次又一次的學(xué)習(xí)，探索又探索，我們慢慢地在體會、研究和感悟，終于開始領(lǐng)會到將近成功的那一份喜悅，從撰寫實(shí)訓(xùn)論文，查找資料，程序設(shè)計(jì)，到整理每一個次的調(diào)試，我們學(xué)會了細(xì)心和耐心，也品嘗到了酸、甜、苦、辣，無數(shù)的成功與失敗更加肯定了我們的研究成果。興趣是自發(fā)形成的，而默契是慢慢培養(yǎng)出來的。當(dāng)前的社會，科技迅速發(fā)展，知識更新速度大