張浩畢業(yè)設(shè)計交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計西門子s.doc

當(dāng)今時代是一個自動劃時代，交通燈控制系統(tǒng)等很多行業(yè)的設(shè)備都與計算機密切相關(guān)。以此，一個好的交通燈控制系統(tǒng)，將給道路擁擠，違章控制等方面給予技術(shù)革命。隨著大規(guī)模集成電路及計算機技術(shù)的迅速的發(fā)展，以及人工智能在控制技術(shù)方面的廣泛運用，智能設(shè)備有了很大的發(fā)展，是現(xiàn)代科技發(fā)展的主流。 自從交通燈誕生以來，其內(nèi)部的電路控制系統(tǒng)就不斷被改進。設(shè)計方案也開始多種多樣，從而使交通燈顯得更加智能化。交通燈主要以PLC來實現(xiàn)控制導(dǎo)航的，PLC以微處理器為核心，普遍采用的依據(jù)繼電接觸器控制原理圖編制。梯形圖語言進行程序設(shè)計，編程內(nèi)容，功能擴展方便，修改靈活，而且結(jié)構(gòu)簡單，抗干擾能力強。 本題設(shè)計用西門子PLCs7-200來實現(xiàn)十字路口交通信號燈控制PLC對東西南北的紅黃綠，左綠燈實現(xiàn)有規(guī)律的循環(huán)閃亮以達到對交通等信號燈的控制?？刂七^程采用了順序設(shè)計法用了八個定時器六個計數(shù)器分時段分頻率自動實現(xiàn)對八個控制對象控制。控制程序包括有順序功能圖，梯形圖，指令表等。 關(guān)鍵詞PLC：交通燈，自動化，s7-200,交通燈，順序功能圖，梯形圖。 目錄第一章 緒論.第一章緒論 1.11簡單介紹及研究的意義？ 可變的程序控制器，是從早期的繼電器邏輯控制系統(tǒng)發(fā)展而來的。自從60年代問世以來，PLC的到了很大的發(fā)展，尤其是數(shù)據(jù)處理網(wǎng)絡(luò)通信與DOS等集散系統(tǒng)融合方面有了很大的發(fā)展，可變程序控制系統(tǒng)已經(jīng)成為工業(yè)自動化強有力的工具，得到了廣泛的應(yīng)用。 城市交通信號燈是通過對交通流量的調(diào)節(jié)以達到改善任何貨物的安全運輸，提高運營率來設(shè)計的。但是交通系統(tǒng)是一個具有隨機性模糊性和不確定性的復(fù)雜性系統(tǒng)。十字路口車輛穿梭，行人熙攘人行道有條不絮地進行?？康氖鞘裁磥韺崿F(xiàn)的呢？靠的是交通信號燈的自動指揮系統(tǒng)。那么控制系統(tǒng)是如何實現(xiàn)紅綠黃三種顏色信號燈有條不絮的工作呢？交通燈的控制方式很多?？梢杂秒娮与娐穪韺崿F(xiàn)，也可以用單片機編程控制來實現(xiàn)。本文主要介紹如何利用PLC來實現(xiàn)十字路口交通燈的控制。 1.12課題優(yōu)缺點的分析 目前國內(nèi)外對智能交通系統(tǒng)的理解不盡相同，但是不論從何種角度出發(fā)，有一點是共同交通燈系統(tǒng)，是用各種高新技術(shù)，特別是電子信息技術(shù)提高交通效率，增加交通安全性和改善環(huán)境的技術(shù)經(jīng)濟系統(tǒng)。日本，歐洲等國家和地區(qū)在智能交通系統(tǒng)方面取得了很大的進展，對當(dāng)?shù)亟煌ㄟ\輸效率的提高起了關(guān)鍵的作用。從各國看智能交通系統(tǒng)使交通基礎(chǔ)的設(shè)施發(fā)揮出最大的效能，提高服務(wù)質(zhì)量，同時使社會能夠高效的用交通設(shè)施和能源，從而獲得社會經(jīng)濟效益，它不但可能解決擁堵問題，而且對交通安全事故處理與救援客貨運輸管理道路智能系統(tǒng)等方面的問題。1.13設(shè)計的目的及工作內(nèi)容 在十字路口設(shè)置交通燈可以對交通，并為交通參與者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，原來的交通等不能適應(yīng)現(xiàn)在日益繁忙的交通狀況。如何改善交通燈的控制系統(tǒng)，使其適應(yīng)現(xiàn)在的交通狀況，成為研究的課題。 用PLC實現(xiàn)系統(tǒng)連續(xù)循環(huán)運行，工作規(guī)律按時序圖對交通異常狀況的判斷處理。 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 東西綠燈方向兩個，南北方向綠燈兩個 東西方向左轉(zhuǎn)彎綠燈兩個，南北方向左轉(zhuǎn)綠燈兩個 報警喇叭一個。 1.14PLC的簡介 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(yīng)用而設(shè)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算機（Personal Computer）的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱PLC。（1）LC 的由來在60 年代，汽車生產(chǎn)流水線的自動控制系統(tǒng)基本上都是由繼電器控制裝置構(gòu)成的。當(dāng)時汽車的每一次改型都直接導(dǎo)致繼電器控制裝置的重新設(shè)計和安裝。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，汽車型號更新的周期愈來愈短，這樣，繼電器控制裝置就需要經(jīng)常地重新設(shè)計和安裝，十分費時，費工，費料，甚至阻礙了更新周期的縮短。為了改變這一現(xiàn)狀，美國通用汽車公司在1969 年公開招標，要求用新的控制裝置取代繼電器控制裝置，并提出了十項招標指標，即：1編程方便現(xiàn)場可修改程序；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)可直接送入管理計算機；6成本可與繼電器控制裝置競爭；7 輸入可以是交流115V；8輸出為交流115V 2A 以上能直接驅(qū)動電磁閥接觸器等；9在擴展時原系統(tǒng)只要很小變更；10用戶程序存儲器容量至少能擴展到4K。1969 年，美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC） 研制出第一臺PLC，在美國通用汽車自動裝配線上試用，獲得了成功。這種新型的工業(yè)控制裝置以其簡單易懂，操作方便，可靠性高，通用靈活，體積小，使用壽命長等一系列優(yōu)點，很快地在美國其他工業(yè)領(lǐng)域推廣應(yīng)用。到1971 年，已經(jīng)成功地應(yīng)用于食品飲料冶金造紙等工業(yè)。這一新型工業(yè)控制裝置的出現(xiàn)，也受到了世界其他國家的高度重視。1971 日本從美國引進了這項新技術(shù)，很快研制出了日本第一臺PLC。1973年，西歐國家也研制出它們的第一臺PLC。我國從1974 年開始研制，于1977年開始工業(yè)應(yīng)用。（2）PLC 的定義PLC 問世以來，盡管時間不長，但發(fā)展迅速。為了使其生產(chǎn)和發(fā)展標準化，美國電氣制造商協(xié)會NEMA 經(jīng)過四年的調(diào)查工作，于1984 年首先將其正式命名為PC，并給PC 作了如下定義“PC 是一個數(shù)字式的電子裝置，它使用了可編程序的記憶體儲存指令。用來執(zhí)行諸如邏輯，順序，計時，計數(shù)與演算等功能，并通過數(shù)字或類似的輸入/輸出模塊，以控制各種機械或工作程序。一部數(shù)字電子計算機若是從事執(zhí)行PC 之功能的，亦被視為PC，但不包括鼓式或類似的機械式順序控制器?！币院髧H電工委員會（IEC）又先后頒布了PLC 標準的草案第一稿，第二稿，并在1987 年2 月，通過了對它的定義：“可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算，順序控制，定時，計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外部設(shè)備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴充其功能的原則設(shè)計?！笨傊?，可編程控制器是一臺計算機，它是專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計制造的計算機。它具有豐富的輸入/輸出接口，并且具有較強的驅(qū)動能力。但可編程控制器產(chǎn)品并不針對某一具體工業(yè)應(yīng)用，在實際應(yīng)用時，其硬件需根據(jù)實際需要進行選用配置，其軟件需根據(jù)控制要求進行設(shè)計編制。（3）PLC的工作原理 PLC的工作原理：電力線是一個極其不穩(wěn)定的高噪聲、強衰減的傳輸通道，要實現(xiàn)可靠的電力線高速數(shù)據(jù)的通信，必須要解決低壓配電網(wǎng)絡(luò)和因素。如噪聲、在阻礙波動，配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，電磁兼容性以及線路的阻抗和兼容負載引起的信號衰減等主要因素的影響。 PLC的選擇主要應(yīng)從PLC的機型，容量，I/O模塊電源模塊特殊功能表，PLC選擇是主要考慮以下幾個問題：1）合理的結(jié)構(gòu)型式2）安裝方式的選擇 3）響應(yīng)速度的要求1.15PLC 的特點1 PLC 的主要特點（1）高可靠性1）所有的I/O 接口電路均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場的外電路與PLC 內(nèi)部電路之間電氣上隔離。2）各輸入端，均采用R-C濾波器，其濾波時間常數(shù)一般為1020ms。3）各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾。4）采用性能優(yōu)良的開關(guān)電源。5）對采用的器件進行嚴格的篩選。6）良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟、硬件發(fā)生異常情況，CPU立即采用有效措施，以防止故障擴大。7）大型PLC 還可以采用由雙CPU 構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三CPU 構(gòu)成表決系統(tǒng),使可靠性更進一步提高。（2）豐富的I/O 接口模塊PLC針對不同的工業(yè)現(xiàn)場信號，如： 交流或直流； 開關(guān)量或模擬量； 電壓或電流； 脈沖或電位； 強電或弱電等。有相應(yīng)的I/O 模塊與工業(yè)現(xiàn)場的器件或設(shè)備，如： 按鈕 行程開關(guān) 接近開關(guān) 傳感器及變送器 電磁線圈 控制閥直接連接另外為了提高操作性能，它還有多種人-機對話的接口模塊；為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)，它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊，等等。（3）采用模塊化結(jié)構(gòu)為了適應(yīng)各種工業(yè)控制需要除了單元式的小型PLC 以外絕大多數(shù)PLC 均采用模塊化結(jié)構(gòu)PLC 的各個部件包括CPU 電源I/O 等均采用模塊化設(shè)計由機架及電纜將各模塊連接起來系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合（4）編程簡單易學(xué)PLC的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式對使用者來說不需要具備計算機的專門知識因此很容易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌握（5）安裝簡單維修方便PLC不需要專門的機房可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運行使用時只需將現(xiàn)場的各種設(shè)備與PLC 相應(yīng)的I/O 端相連接即可投入運行各種模塊上均有運行和故障指示裝置便于用戶了解運行情況和查找故障由于采用模塊化結(jié)構(gòu)因此一旦某模塊發(fā)生故障用戶可以通過更換模塊的方法使系統(tǒng)迅速恢復(fù)運行。 第二章 系統(tǒng)的方案設(shè)計2.1研究設(shè)計中還要解決的問題 1） 按照提的要求畫出PLC端子接線圖梯形圖控制程序。2） 講述程序設(shè)計思路PLC的選擇程序框圖及工作流程。3） 完成PLC端子接線工作，并利用編程器輸入梯形圖控制程序完成調(diào)試。211功能要求 PLC