基于PLC控制交通指揮燈程序的設(shè)計(jì)

1、湖南信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)論文 題 目：基于plc控制交通指揮燈程序的設(shè)計(jì) 系 (部) 機(jī)電工程系 專 業(yè) 電氣自動(dòng)化 開題時(shí)間 2010.9.10 完成時(shí)間 2010.11.10 年 月 日學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)答辯表學(xué)生姓名專業(yè)電氣自動(dòng)化所屬系部機(jī)電工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)課題(論文)題目基于plc控制交通指揮燈程序的設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師姓名石玉明答辯委員會(huì)成員姓 名(簽字)職 稱工 作 單 位對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)打分(或等級(jí))答辯委員會(huì)對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)的評(píng)語:答辯委員會(huì)主任(簽字)副主任(簽字)年 月 日答辯成績:備注注：畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯評(píng)價(jià)等級(jí)為 優(yōu)秀（90100）、良好（8089）、中（7079）、及格（6069）、不及

2、格（60分以下）。 湖南信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院教務(wù)處制 湖南信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 成 績 評(píng) 定 表學(xué)生姓名段世垣學(xué)號(hào)41專業(yè)電氣子動(dòng)化所屬系部機(jī)電工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)課題基于plc控制交通指揮燈程序的設(shè)計(jì)評(píng)分評(píng)語：指導(dǎo)教師（簽名） 年 月 日備注注：畢業(yè)設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)等級(jí)為 優(yōu)秀（90100）、良好（8089）、中（7079）、及格（6069）、不及格（60分以下）。湖南信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院教務(wù)處制湖南信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書學(xué)生姓名段世垣學(xué)號(hào)41專業(yè)電氣自動(dòng)化所屬系部機(jī)電工程系通信地址湖南信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣0802班郵政編碼410200email地址121098452聯(lián)系電話號(hào)碼152

3、00949420設(shè)計(jì)（論文）課題基于plc控制交通指揮燈程序的設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師姓名職 稱指導(dǎo)教師工作單位聯(lián)系方式指導(dǎo)教師所在教研室主任姓名電話電子郵箱開題時(shí)間: 完成時(shí)間： 湖南信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院教務(wù)處制 目錄目錄5摘要7第一章 plc的特點(diǎn)及應(yīng)用81.1 概述81.2 plc的特點(diǎn)81.3 plc的應(yīng)用9第二章 plc的結(jié)構(gòu)及原理112.1 plc的分類112.2 plc的結(jié)構(gòu)112.3 plc的工作原理122.4 plc匯編語言122.5編程器件13第三章 梯形圖的設(shè)計(jì)與編程方法1331 控制要求1332 控制時(shí)序13plc外部接線圖153.3硬件及外圍元器件15第四章 程序設(shè)計(jì)174.1 順序

4、功能圖1742 梯形圖1843指令圖204.4 流程圖2245軟件設(shè)計(jì)23第五章 設(shè)計(jì)總結(jié)23參考文獻(xiàn)24摘要plc可編程序控制器是以微處理器為基礎(chǔ),綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通訊技術(shù)發(fā)展而來的一種新型工業(yè)控制裝置。它具有結(jié)構(gòu)簡單、編程方便、可靠性高等優(yōu)點(diǎn),已廣泛用于工業(yè)過程和位置的自動(dòng)控制中。據(jù)統(tǒng)計(jì),可編程控制器是工業(yè)自動(dòng)化裝置中應(yīng)用最多的一種設(shè)備。專家認(rèn)為,可編程控制器將成為今后工業(yè)控制的主要手段和重要的基礎(chǔ)設(shè)備之一,plc、機(jī)器人、cad/cam將成為工業(yè)生產(chǎn)的三大支柱。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

5、控制,特別對(duì)多岔路口的控制可方便地實(shí)現(xiàn)。因此現(xiàn)在越來越多地將plc應(yīng)用于交通燈系統(tǒng)中。同時(shí),plc本身還具有通訊聯(lián)網(wǎng)功能,將同一條道路上的信號(hào)燈組成一局域網(wǎng)進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度管理,可縮短車輛通行等候時(shí)間,實(shí)現(xiàn)科學(xué)化管理.關(guān)鍵詞：交通燈 plc 程序 設(shè)計(jì)第一章 plc的特點(diǎn)及應(yīng)用1.1 概述 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

6、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(gè)人計(jì)算機(jī)（personal computer）的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱plc。1.2 plc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??；7對(duì)生產(chǎn)工藝改變適應(yīng)性強(qiáng)，可進(jìn)行柔性生產(chǎn)；1.3 plc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(gè)行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。 1開關(guān)量的邏輯控制 這是plc

7、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(tái)設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)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。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。 3 運(yùn)動(dòng)控制 plc可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)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

8、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(dòng)控制模塊。如可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要plc廠家的產(chǎn)品幾乎都有運(yùn)動(dòng)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。 4 過程控制 過程控制是指對(duì)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。 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)

9、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。這些數(shù)據(jù)可以與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)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)。 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(dòng)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。第二章 plc的結(jié)構(gòu)及

10、原理2.1 plc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）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。2.2 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。plc的基本結(jié)構(gòu)框圖如下：接

11、口部件輸出輸入接口部件 中央處理單元 cpu板 接受 驅(qū)動(dòng) 現(xiàn)場信號(hào) 受控元件 電 源 部 件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。 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(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：

12、梯形圖，語句表，功能圖等。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。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(gè)梯級(jí)流過的是概念電流，從左向右，其兩端母線設(shè)有電源。2.5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(shí)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)?。第三?梯形圖的設(shè)計(jì)與編程方法31 控制要求信號(hào)燈受啟動(dòng)及停止按鈕的控制，

13、當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕時(shí)，信號(hào)燈系統(tǒng)開始工作，并周而復(fù)始地循環(huán)工作，當(dāng)按下停止按鈕時(shí)，系統(tǒng)將停止在初始狀態(tài)，所有信號(hào)燈都熄滅。32 控制時(shí)序車行道：東西向綠燈亮30s，綠燈閃爍3次，每次1s，黃燈亮2s，紅燈亮35s；南北紅燈亮35s，綠燈亮30s，綠燈閃爍3次，每次1s，黃燈亮2s。人行道：東西綠燈亮30s，綠燈閃爍5次，每次1s，紅燈亮35s，南北向紅燈亮35s，綠燈亮30s，綠燈閃爍5次，每次1s。 如下圖: plc外部接線圖3.3硬件及外圍元器件根據(jù)信號(hào)燈的控制要求，所有的器件有：三菱fx2n系列plc、起動(dòng)按鈕sb1、停止按鈕sb2、紅黃綠色信號(hào)燈各4只，輸入輸出端口接線如下圖所示。由圖可見

14、：起動(dòng)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y0端，東西方向黃燈接于輸出繼電器y1端，東西方向的紅燈接于輸出繼電器y2端，南北方向綠燈接于輸出繼電器y3端，南北方向的黃燈接于輸出繼電器y4，南北方向紅燈接于輸出繼電器y5。南北人行道紅燈接y10,南北人行道綠燈接y11.東西人行道紅燈接y6,東西人行道綠燈接y7.將輸出端的com1及com2用導(dǎo)線相連，輸出端的電源為交流220v。如果信號(hào)燈的功率較大，一個(gè)輸出繼電器不能帶動(dòng)兩只信號(hào)燈，可以采用一個(gè)輸出點(diǎn)驅(qū)動(dòng)一只信號(hào)燈。34 i/o 分配表啟動(dòng)開關(guān)sb1x0停止開關(guān)sb2x1東西主干道紅燈

15、y2南北主干道紅燈y5東西主干道黃燈y1南北主干道黃燈y4東西主干道綠燈y0南北主干道綠燈y3東西人行道紅燈y6南北人行道紅燈y10東西人行道綠燈y7南北人行道綠燈y11第4章 程序設(shè)計(jì)4.1 順序功能圖42 梯形圖 43指令圖 4.4 流程圖啟動(dòng)開關(guān)東西綠燈亮東西綠燈閃東西黃燈亮東西紅燈亮東西主干道30s3s2s南北紅燈亮南北綠燈亮南北綠燈閃南北黃燈亮南北主干道35s30s3s啟動(dòng)開關(guān)南北紅燈亮南北綠燈南北綠燈閃35s30s東西綠燈亮東西綠燈閃東西紅燈亮30s5s東西行人道南北行人道結(jié)束結(jié)束交通燈模擬控制系統(tǒng)流程圖45軟件設(shè)計(jì) 初始脈沖m8002對(duì)初始位置s0置1后，接通x1，則狀態(tài)同時(shí)轉(zhuǎn)移

16、到s20和s30。s20置1，驅(qū)動(dòng)車道東西綠燈，車道南北紅燈，延時(shí)30s，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到s21，s21和s22構(gòu)成閃爍電路，綠燈閃爍3次，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到s23，車道東西道黃燈亮2s。之后狀態(tài)轉(zhuǎn)移到s24，使車道南北紅燈熄滅，車道南北道綠燈亮，車道東西道紅燈亮，延時(shí)30s，狀態(tài)轉(zhuǎn)回到s21，車道南北綠燈閃爍3次，之后狀態(tài)轉(zhuǎn)移到s25，車道南北黃燈亮2s。同理，s30置1，驅(qū)動(dòng)人行東西向亮綠燈，人行道南北向紅燈，延時(shí)30s后，人行道東西綠燈閃爍5次，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到s33，使人行南北向紅燈熄滅，人行南北綠燈亮，人行東西紅燈亮。延時(shí)30s后，轉(zhuǎn)向回到s31，人行南北閃爍5次。之后，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到s34，使人行南北向綠

17、燈熄滅。兩并行支路會(huì)合，返回狀態(tài)s0。由于x1已閉合，又同時(shí)驅(qū)動(dòng)s20s30，所以令其置1，開始另一個(gè)循環(huán)。第五章 設(shè)計(jì)總結(jié) 在設(shè)計(jì)過程中，經(jīng)常會(huì)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(shí)間用去很多.我趁著做課程設(shè)計(jì)的同時(shí)也對(duì)課本知識(shí)有了鞏固和加強(qiáng)，由于課本上的知識(shí)太多，平時(shí)課間的學(xué)習(xí)并不能很好的理解和運(yùn)用各個(gè)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(duì)于其在電路中的使用有了更多的認(rèn)識(shí)。經(jīng)過兩個(gè)多月的設(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(shí)的滿富激情

18、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。通過這次課程設(shè)計(jì)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(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)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(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)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(huì)遇到過各種各樣的問題，同時(shí)在設(shè)計(jì)的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對(duì)以前所學(xué)過的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。參考文獻(xiàn)1.廖常初主編. plc基礎(chǔ)及應(yīng)用 . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 20042.廖常初主編. plc基礎(chǔ)及應(yīng)用.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20023.廖常初.plc梯形圖的順序控制設(shè)計(jì)法.電工技術(shù)雜志，20014.朱獻(xiàn)清 編著.物業(yè)供用電.北京.機(jī)械工業(yè)出版社.20035.劉介才主編.實(shí)用供配電技術(shù)手冊(cè).北京：中國水利水電出版社，20026.常斗南主編 可編程序控制器原理*應(yīng)用*實(shí)驗(yàn).