張浩畢業(yè)設(shè)計(jì)交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)西門子s.docVIP

當(dāng)今時(shí)代是一個(gè)自動(dòng)劃時(shí)代，交通燈控制系統(tǒng)等很多行業(yè)的設(shè)備都與計(jì)算機(jī)密切相關(guān)。以此，一個(gè)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(jì)算機(jī)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(yùn)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(lái)，其內(nèi)部的電路控制系統(tǒng)就不斷被改進(jìn)。設(shè)計(jì)方案也開(kāi)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(lái)實(shí)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(yǔ)言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，編程內(nèi)容，功能擴(kuò)展方便，修改靈活，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，抗干擾能力強(qiáng)。 本題設(shè)計(jì)用西門子PLCs7-200來(lái)實(shí)現(xiàn)十字路口交通信號(hào)燈控制PLC對(duì)東西南北的紅黃綠，左綠燈實(shí)現(xiàn)有規(guī)律的循環(huán)閃亮以達(dá)到對(duì)交通等信號(hào)燈的控制?？刂七^(guò)程采用了順序設(shè)計(jì)法用了八個(gè)定時(shí)器六個(gè)計(jì)數(shù)器分時(shí)段分頻率自動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)八個(gè)控制對(duì)象控制?？刂瞥绦虬ㄓ许樞蚬δ軋D，梯形圖，指令表等。 關(guān)鍵詞PLC：交通燈，自動(dòng)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(jiǎn)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(lái)的。自從60年代問(wèn)世以來(lái)，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(dòng)化強(qiáng)有力的工具，得到了廣泛的應(yīng)用。 城市交通信號(hào)燈是通過(guò)對(duì)交通流量的調(diào)節(jié)以達(dá)到改善任何貨物的安全運(yùn)輸，提高運(yùn)營(yíng)率來(lái)設(shè)計(jì)的。但是交通系統(tǒng)是一個(gè)具有隨機(jī)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(jìn)行?？康氖鞘裁磥?lái)實(shí)現(xiàn)的呢？靠的是交通信號(hào)燈的自動(dòng)指揮系統(tǒng)。那么控制系統(tǒng)是如何實(shí)現(xiàn)紅綠黃三種顏色信號(hào)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?lái)實(shí)現(xiàn)，也可以用單片機(jī)編程控制來(lái)實(shí)現(xiàn)。本文主要介紹如何利用PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)十字路口交通燈的控制。 1.12課題優(yōu)缺點(diǎn)的分析 目前國(guó)內(nèi)外對(duì)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(diǎn)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(jì)系統(tǒng)。日本，歐洲等國(guó)家和地區(qū)在智能交通系統(tǒng)方面取得了很大的進(jìn)展，對(duì)當(dāng)?shù)亟煌ㄟ\(yùn)輸效率的提高起了關(guān)鍵的作用。從各國(guó)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(shí)使社會(huì)能夠高效的用交通設(shè)施和能源，從而獲得社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，它不但可能解決擁堵問(wèn)題，而且對(duì)交通安全事故處理與救援客貨運(yùn)輸管理道路智能系統(tǒng)等方面的問(wèn)題。1.13設(shè)計(jì)的目的及工作內(nèi)容 在十字路口設(shè)置交通燈可以對(duì)交通，并為交通參與者安全提供了強(qiáng)有力的保障。但是隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，原來(lái)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(shí)現(xiàn)系統(tǒng)連續(xù)循環(huán)運(yùn)行，工作規(guī)律按時(shí)序圖對(duì)交通異常狀況的判斷處理。 東西方向紅燈兩個(gè)，南北方向紅燈兩個(gè) 東西方向黃燈兩個(gè)，南北方向黃燈兩個(gè) 東西綠燈方向兩個(gè)，南北方向綠燈兩個(gè) 東西方向左轉(zhuǎn)彎綠燈兩個(gè)，南北方向左轉(zhuǎn)綠燈兩個(gè) 報(bào)警喇叭一個(gè)。 1.14PLC的簡(jiǎn)介 可編程控制器（Programmable Controller）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（Programmable Logic Controller）， 簡(jiǎn)稱PLC，它主要用來(lái)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(guò)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(jiǎn)稱PC。但是為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī)（Personal Computer）的簡(jiǎn)稱混淆，所以將可編程控制器簡(jiǎn)稱PLC。（1）LC 的由來(lái)在60 年代，汽車生產(chǎn)流水線的自動(dòng)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(shí)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(jì)和安裝。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，汽車型號(hào)更新的周期愈來(lái)愈短，這樣，繼電器控制裝置就需要經(jīng)常地重新設(shè)計(jì)和安裝，十分費(fèi)時(shí)，費(fèi)工，費(fèi)料，甚至阻礙了更新周期的縮短。為了改變這一現(xiàn)狀，美國(guó)通用汽車公司在1969 年公開(kāi)招標(biāo)，要求用新的控制裝置取代繼電器控制裝置，并提出了十項(xiàng)招標(biāo)指標(biāo)，即：1編程方便現(xiàn)場(chǎng)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(jì)算機(jī)；6成本可與繼電器控制裝置競(jìng)爭(zhēng)；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(dòng)電磁閥接觸器等；9在擴(kuò)展時(shí)原系統(tǒng)只要很小變更；10用戶程序存儲(chǔ)器容量至少能擴(kuò)展到4K。1969 年，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（DEC） 研制出第一臺(tái)PLC，在美國(guó)通用汽車自動(dòng)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(jiǎn)單易懂，操作方便，可靠性高，通用靈活，體積小，使用壽命長(zhǎng)等一系列優(yōu)點(diǎn)，很快地在美國(guó)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(guó)家的高度重視。1971 日本從美國(guó)引進(jìn)了這項(xiàng)新技術(shù)，很快研制出了日本第一臺(tái)PLC。1973年，西歐國(guó)家也研制出它們的第一臺(tái)PLC。我國(guó)從1974 年開(kāi)始研制，于1977年開(kāi)始工業(yè)應(yīng)用。（2）PLC 的定義PLC 問(wèn)世以來(lái)，盡管時(shí)間不長(zhǎng)，但發(fā)展迅速。為了使其生產(chǎn)和發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)化，美國(guó)電氣制造商協(xié)會(huì)NEMA 經(jīng)過(guò)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(gè)數(shù)字式的電子裝置，它使用了可編程序的記憶體儲(chǔ)存指令。用來(lái)執(zhí)行諸如邏輯，順序，計(jì)時(shí)，計(jì)數(shù)與演算等功能，并通過(guò)數(shù)字或類似的輸入/輸出模塊，以控制各種機(jī)械或工作程序。一部數(shù)字電子計(jì)算機(jī)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(jī)械式順序控制器?！币院髧?guó)際電工委員會(huì)（IEC）又先后頒布了PLC 標(biāo)準(zhǔn)的草案第一稿，第二稿，并在1987 年2 月，通過(guò)了對(duì)它的定義：“可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)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(jì)的。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)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(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。”總之，可編程控制器是一臺(tái)計(jì)算機(jī)，它是專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的計(jì)算機(jī)。它具有豐富的輸入/輸出接口，并且具有較強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力。但可編程控制器產(chǎn)品并不針對(duì)某一具體工業(yè)應(yīng)用，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，其硬件需根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選用配置，其軟件需根據(jù)控制要求進(jìn)行設(shè)計(jì)編制。（3）PLC的工作原理 PLC的工作原理：電力線是一個(gè)極其不穩(wěn)定的高噪聲、強(qiáng)衰減的傳輸通道，要實(shí)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(dòng)，配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，電磁兼容性以及線路的阻抗和兼容負(fù)載引起的信號(hào)衰減等主要因素的影響。 PLC的選擇主要應(yīng)從PLC的機(jī)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(gè)問(wèn)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(diǎn)1 PLC 的主要特點(diǎn)（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(chǎng)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(shí)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(kāi)關(guān)電源。5）對(duì)采用的器件進(jìn)行嚴(yán)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(kuò)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(jìn)一步提高。（2）豐富的I/O 接口模塊PLC針對(duì)不同的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，如： 交流或直流； 開(kāi)關(guān)量或模擬量； 電壓或電流； 脈沖或電位； 強(qiáng)電或弱電等。有相應(yīng)的I/O 模塊與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的器件或設(shè)備，如： 按鈕 行程開(kāi)關(guān) 接近開(kāi)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(jī)對(duì)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(gè)部件包括CPU 電源I/O 等均采用模塊化設(shè)計(jì)由機(jī)架及電纜將各模塊連接起來(lái)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(jiǎn)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(duì)使用者來(lái)說(shuō)不需要具備計(jì)算機(jī)的專門知識(shí)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(jiǎn)單維修方便PLC不需要專門的機(jī)房可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運(yùn)行使用時(shí)只需將現(xiàn)場(chǎng)的各種設(shè)備與PLC 相應(yīng)的I/O 端相連接即可投入運(yùn)行各種模塊上均有運(yùn)行和故障指示裝置便于用戶了解運(yùn)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(guò)更換模塊的方法使系統(tǒng)迅速恢復(fù)運(yùn)行。 第二章 系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)2.1研究設(shè)計(jì)中還要解決的問(wèn)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(jì)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