電工技師論文

1、國家職業(yè)資格全省統(tǒng)一鑒定維修電工技師論文（國家職業(yè)資格二級）論文題目：淺談PLC控制交通信號燈的應(yīng)用目 錄摘要1一、 概述 1二、總機(jī)設(shè)計(jì)2三、硬件設(shè)計(jì)過程4四、軟件設(shè)計(jì)過程8五、調(diào)試與檢測10六、總結(jié)與展望12淺談PLC控制交通信號燈的應(yīng)用楊 赫江蘇省宿遷市淮海技師學(xué)院【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)過程和位置的自動控制中。據(jù)統(tǒng)計(jì)，可編程控制器是工業(yè)自動化裝置中應(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

2、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具有對使用環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的特性，同時其內(nèi)部定時器資源十分豐富，可對目前普遍使用的“漸進(jìn)式”信號燈進(jìn)行精確控制，特別對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)用于交通燈控制系統(tǒng)中。同時，PLC本身還具有通訊聯(lián)網(wǎng)功能，將同一條道路上的信號燈組成一局域網(wǎng)進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度管理，可縮短車輛通行等候時間，實(shí)現(xiàn)科學(xué)化管理。在該設(shè)計(jì)中，模擬十字路口紅綠燈閃亮，十分形象地顯示出了PLC在交通燈系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用?！娟P(guān)鍵詞】：PLC；交通控制一、 概述1交通燈現(xiàn)狀與發(fā)展據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前我國城市里的十字路口交通系統(tǒng)大都采用定時來控制，這

3、樣必然會產(chǎn)生弊端，當(dāng)某一條路段的東西方向車流量很大，卻要等待紅燈，而南北方向是空道或車流量相對很少，卻長時間亮的是綠燈，這種現(xiàn)象在我們生活中屢屢出現(xiàn)，也一直困惑著我們在等紅燈的司機(jī)們，而且對人力和物力資源也是一種浪費(fèi)。但是隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，原來的交通燈控制系統(tǒng)已經(jīng)不能勝任現(xiàn)在的交通狀況，我給予多方面考慮給予了紅綠燈系統(tǒng)的設(shè)計(jì)-智能控制交通系統(tǒng)。智能控制交通系統(tǒng)是目前研究的方向，也已經(jīng)取得不少成果，在幾個發(fā)達(dá)國家已采用智能方式來控制交通信號，主要運(yùn)用GPS全球定位系統(tǒng)等。先根據(jù)便捷和效果的綜合考慮，我們采用PLC方案來控制交通路況。2 運(yùn)用PLC于交通燈的優(yōu)勢傳統(tǒng)的定時交通燈控制與智能交通

4、燈控制相比，能清晰的看出后者的最大優(yōu)點(diǎn)在可以減緩滯流現(xiàn)象，也不會出現(xiàn)空道占時的情形，提高了紅綠燈控制交通通行率，較采用GPS全球定位系統(tǒng)而言成本更低。二、總機(jī)設(shè)計(jì)1 PLC系統(tǒng)配置結(jié)構(gòu)PLC是微機(jī)技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物，是一種以微處理器為核心的用作數(shù)字控制的特殊計(jì)算機(jī)。它的硬件配置與一般微機(jī)裝置類似，主要由中央處理單元（CPU）、輸入單元、輸出單元、編程器、電源和特殊輸入輸出單元等組成。（如圖21）圖2-1 PLC系統(tǒng)配置結(jié)構(gòu)圖可編程控制器的工作原理：PLC控制是能完成是建立在其硬件的支持下，通過執(zhí)行邏輯時序控制的用戶程序來實(shí)現(xiàn)的，是和計(jì)算機(jī)的工作原理一致的。PLC并不是單純像普

5、通計(jì)算機(jī)那樣工作，而是發(fā)展了一種叫做巡回掃描的工作機(jī)制。PLC的循環(huán)掃描，即是對整個程序循環(huán)行列掃描的工作方式，也就是說用戶程序的執(zhí)行不是從頭到尾只執(zhí)行一次，而是執(zhí)行一次以后，又返回去執(zhí)行第二次、第三次直到停機(jī)。2 設(shè)計(jì)指標(biāo)與思路交通燈的PLC控制裝置的主要技術(shù)指標(biāo)：1）、用紅、黃、綠燈構(gòu)成交通指示控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)東西、南北方向直通行指示、右轉(zhuǎn)彎指示、左轉(zhuǎn)彎指示及人行道指示。2）、控制交通燈的啟動與停止，東西、南北向的緊急通行。 設(shè)計(jì)思路1.PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則（1）必須滿足被控對象的控制要求。（2）應(yīng)該考慮到系統(tǒng)的升級和改進(jìn)，設(shè)計(jì)PLC系統(tǒng)時要有適當(dāng)余量。（3）應(yīng)力求使該系統(tǒng)具有較高

6、的性能價(jià)格比。（4）確?？刂葡到y(tǒng)的安全、可靠。設(shè)計(jì)任務(wù)書在技術(shù)方面應(yīng)包括以下幾點(diǎn)：（1）PLC控制系統(tǒng)的名稱。（2）控制任務(wù)和范圍。指明控制對象范圍及必須完成的動作。（3）檢測和控制的參數(shù)表（I/O）表。根據(jù)工藝指標(biāo)、操作3系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖（22）是可編程控制器系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程框圖圖22三、硬件設(shè)計(jì)過程1十字路口交通燈布置圖十字路口交通燈示意圖如圖3-1所示。在是字路口的東、西、南、北方向裝有主干道“紅黃綠”燈、人行道“紅綠”燈，其中主干道的“紅黃綠”燈又分為左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)“紅黃綠”燈和直行“紅黃綠”。具體交通燈布置如下：1）.南北主干道南北主干道的交通燈有9個。分別是直行紅燈、直行黃燈、直行綠燈，左轉(zhuǎn)紅燈

7、、左轉(zhuǎn)黃燈、左轉(zhuǎn)綠燈，右轉(zhuǎn)紅燈、右轉(zhuǎn)黃燈、右轉(zhuǎn)綠燈。2）.東西主干道東西主干道的交通燈有9個。分別是直行紅燈、直行黃燈、直行綠燈，左轉(zhuǎn)紅燈、左轉(zhuǎn)黃燈、左轉(zhuǎn)綠燈，右轉(zhuǎn)紅燈、右轉(zhuǎn)黃燈、右轉(zhuǎn)綠燈。3）.南北人行道南北人行道的交通燈有2個，分別是紅燈、綠燈。4）.東西人行道東西人行道的交通燈有2個，分別是紅燈、綠燈圖3-1十字路口交通燈布置圖2 PLC與交通燈的硬件連接該裝置用FXON可編程控制器進(jìn)行控制。系統(tǒng)的輸入信號有：3個按鈕;分別是啟動信號、東西強(qiáng)通信號、南北強(qiáng)通信號。系統(tǒng)的輸出信號共有12個，包含所有的交通燈信號。輸入/輸出端子地址分配如表（3-1）所示。 I/O地址分配采用自動分配的方式，

8、輸入地址和輸出地址分配如表3-1所示輸入繼電器輸入端子輸出繼電器輸出端子起行開關(guān)SA0X0東西方向直通紅燈Y0東西強(qiáng)通開關(guān)SA1X1東西方向直通綠燈Y1南北強(qiáng)通開關(guān)SA2X2東西方向直通黃燈Y2東西方向左轉(zhuǎn)綠燈Y3東西方向右轉(zhuǎn)綠燈Y4東西方向人行道燈Y5南北方向直通紅燈Y6南北方向直通綠燈Y7南北方向直通黃燈Y10南北方向左轉(zhuǎn)綠燈Y11南北方向右轉(zhuǎn)綠燈Y12南北方向人行道綠燈Y13表31 輸入端子和輸出端子分配表3 控制系統(tǒng)構(gòu)成圖1） 控制系統(tǒng)構(gòu)成圖如3-3所示圖3-3 交通燈控制系統(tǒng)圖2）模塊功能概述(1)電源模塊采用24V直流電源 ，它通過基架，供電給其他模塊。(2)PLC模塊采用FX 2

9、n模塊，它控制整個系統(tǒng)有條不紊地工作。它有輸入24個輸入點(diǎn)，本系統(tǒng)中它將接收自啟動按鈕、強(qiáng)通開關(guān)的輸入信號。(3)數(shù)字量輸出模塊采用它主要用來控制信號的輸出到相應(yīng)的交通燈，實(shí)現(xiàn)控制。Y0-Y27模塊有24個輸出點(diǎn)。 直流驅(qū)動電源設(shè)計(jì)1） 直流穩(wěn)壓電源一個我們CW7824組成的24V穩(wěn)壓電源，分別對的輸出設(shè)備和驅(qū)動電路供電。如圖3-4由一個200V/24V的變壓器、IN 4007整流二極管四個、電容3300f/50V和470f/25V各一個、散熱器一個、保險(xiǎn)絲一個、接線柱若干、導(dǎo)線和電子萬用板一塊圖3-424電源原理圖2 ） 繼電器實(shí)現(xiàn)弱電控制強(qiáng)電是根據(jù)某種輸入信號來接通或斷開小電流控制電路，實(shí)

10、現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制和保護(hù)的自動控制的電路。我們采用的是DC24V繼電器JZC23F實(shí)現(xiàn)24V直流驅(qū)動控制220V的交通燈。圖3-5 驅(qū)動電路圖3）原器件清單Fx0N-40MR型號PLC實(shí)驗(yàn)箱一臺,航空插件6組,4個自鎖開關(guān),14個DC24V繼電器JZC23、交通信號燈（紅、黃、綠）28個,接頭和排線若干,24V穩(wěn)壓電源一個四、程序設(shè)計(jì)過程1. 控制系統(tǒng)的控制要求交通信號燈控制系統(tǒng)的要求是能實(shí)現(xiàn)“正常循環(huán)運(yùn)行”和“急車強(qiáng)通控制”兩種控制方式：正常循環(huán)運(yùn)行交通信號燈正常循環(huán)運(yùn)行的邏輯流程圖如圖4-1所示。具體控制要求如下：4-1 交通信號燈正常循環(huán)運(yùn)行圖急車強(qiáng)通控急車強(qiáng)通控制的邏輯流程圖如圖4-2所示。

11、具體控制如下：如圖4-2 交通信號燈急車強(qiáng)通控制流程圖。2梯形圖的設(shè)計(jì)根據(jù)控制要求編寫的梯形圖如圖（43）所示圖4-3 控制交通信號燈的梯形圖五、調(diào)試與檢測1軟件調(diào)試把程序?qū)懭隤LC后，為了檢驗(yàn)程序的正確性，需要對程序進(jìn)行調(diào)試。這里我們介紹實(shí)驗(yàn)室模擬運(yùn)行調(diào)試法。本設(shè)計(jì)中，只有3個輸入點(diǎn)，具體調(diào)試步驟如下：初始狀態(tài)；3個輸入點(diǎn)X0X3均為OFF，12個輸出繼電器Y0Y13的交通指示燈也均為OFF，Y0Y13對應(yīng)的指示燈亮，相當(dāng)于顯示交通指示信號，一段時間后自動切換。正常循環(huán)啟動操作；模擬按下啟動按鈕SB1的操作，此時Y0Y13對應(yīng)的交通指示燈，從東西方向到到南北方向循環(huán)指示顯示，每一盞燈對應(yīng)著一

12、種交通指示信號，能夠正?？刂平煌ㄏ到y(tǒng)。緊急強(qiáng)通信號；當(dāng)發(fā)生一種緊急事件時，能夠讓某一方向通行，另一方向靜止通行。a.模擬按下按鈕SB2，東西方向強(qiáng)通，即：東西方向綠燈亮，南北方向紅燈亮。b.模擬按下按鈕SB3，南北方向強(qiáng)通，即：南北方向綠燈亮，東西方向紅。2硬件調(diào)試硬件連接如圖5-1圖5-1 硬件圖在整個硬件電路焊接好后，我們首先對其電源部分相應(yīng)參數(shù)進(jìn)行了測試，發(fā)現(xiàn)沒有異常情況出現(xiàn)，緊接著檢查繼電器電路的好壞，分別給其加入直流24V，通過看繼電器的知識燈和萬用表檢測來判斷繼電器的好壞。以上敘述的是線路板上各電路模塊正常工作狀態(tài)。接下來檢查的是外接電路。外接電路主要有自鎖開關(guān)及一些航空插件，檢查

13、方法與繼電器的檢查相同。3軟硬連接調(diào)試針對可編程控制器外部接線作仔細(xì)檢查，這一環(huán)節(jié)很重要，外部接線事實(shí)上要準(zhǔn)確、無誤。如果用戶程序還沒有送到機(jī)器里去，可用自行編寫的試驗(yàn)程序?qū)ν獠拷泳€做掃描通電檢查，查找接線故障。我們通過相應(yīng)腳的電壓測量法來確定接線的正確與否。當(dāng)確認(rèn)接線無誤后再接主電路，將模擬調(diào)試好的程序送入用戶存儲器進(jìn)行總調(diào)節(jié)器，試用發(fā)光二極管來模擬，直到各部分的功能都正常，并能協(xié)調(diào)一致成為一個完整的整體控制為止。在完成了軟件部分與硬件部分的單獨(dú)調(diào)試都正常工作的前提下，我們進(jìn)行了軟硬聯(lián)調(diào)，在聯(lián)調(diào)的過程中，我們把其與模擬調(diào)試實(shí)施并行工作，這樣做的好處就是便于及時發(fā)現(xiàn)問題與故障在哪里。在調(diào)試過程

14、中，在程序并無任何錯誤的情況下，按下啟動按鈕后，看能否正常運(yùn)行，每個交通指示燈是否得到正?？刂?。六、 總結(jié)通過本次設(shè)計(jì)，對三菱系列PLC的特點(diǎn)有了更深的理解。十字路口交通燈控制系統(tǒng)利用了三菱系列PLC的特點(diǎn)，對按鈕、開關(guān)、交通等輸入/輸出點(diǎn)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)了十字路口交通燈控制的自動化。該系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于繁忙的十字路口， 對車輛和行人的安全通行起控制作用。PLC具有體積小、可讀性好，抗干擾能力強(qiáng)及可性高等優(yōu)點(diǎn)，且隨著配方數(shù)目的增加越能體現(xiàn)出其擴(kuò)展功能的強(qiáng)大及性能價(jià)格比上的優(yōu)勢。在電子技術(shù)日益發(fā)展的今天，新電路、新器件不斷涌現(xiàn)，尤其以利用PLC為核心的電子產(chǎn)品層出不窮，因其高度的性價(jià)比而受到企業(yè)科研機(jī)

15、關(guān)及大專院校的喜愛。我們這次做的PLC控制交通燈系統(tǒng)，由于受自己知識技能條件缺乏及實(shí)驗(yàn)室的限制，因此大部分都是對他人研究成果的一種仿真設(shè)計(jì)。但作為跨世紀(jì)人才的我們來說，要以此次設(shè)計(jì)為起點(diǎn)，努力鉆研，爭取能夠在這一領(lǐng)域有所作為。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)我們對PLC的硬件設(shè)計(jì)和軟件調(diào)試有了一定的了解，對仿真技術(shù)也有了一定的了解,雖然只是一點(diǎn)皮毛,卻比以前的一無所知好得多.也為以后的進(jìn)一步學(xué)習(xí)和工作打下了基礎(chǔ),擴(kuò)大了自己的知識面。在當(dāng)今高速發(fā)展的社會里，交通問題成為大家關(guān)注的社會問題，汽車數(shù)量的直線上升及現(xiàn)有的交通控制方式的局限性都使得我們有必要尋求一種智能的交通控制系統(tǒng)，基于此考慮到十字路口交通信號燈系統(tǒng)的準(zhǔn)確性、可靠性、實(shí)時性、以及對交通事故的處理，將會在更深、更廣的層次上展開對交通信號燈的研究，如：引入全球定位系統(tǒng)控制交通燈