課程設(shè)計(jì)交通信號(hào)燈PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、信息與電氣工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書（2010/2011學(xué)年第一學(xué)期）課程名稱 ： 可編程控制器應(yīng)用 題 目 ：交通信號(hào)燈plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)專業(yè)班級(jí) ：電氣工程及其自動(dòng)化0706班 學(xué)生姓名 ： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師 ： 設(shè)計(jì)周數(shù) ： 兩 周 設(shè)計(jì)成績 ： 2011 年 1月 14日目錄一、課程設(shè)計(jì)的要求 2 1、1課程設(shè)計(jì)目的及意義 2 1、2課程設(shè)計(jì)的主要任務(wù)2 1、3課程設(shè)計(jì)的技術(shù)要求3 1、4課程設(shè)計(jì)的控制規(guī)律 3二、課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容 4 2、1 控制對(duì)象 4 2、2硬件選擇 5 2、3編制i/o地址分配表 6 2、4控制系統(tǒng)的電路接圖 6三、交通信號(hào)燈程序流程圖 7四、交通信號(hào)燈時(shí)序圖 8五

2、、程序梯形圖 8六、參考文獻(xiàn) 12七、心得體會(huì) 12八、成績?cè)u(píng)語 131. 課程設(shè)計(jì)的要求 1、1 課程設(shè)計(jì)目的及意義 可編程序控制器，英文全稱programmable controller,簡稱plc。它是一個(gè)以微處理器為核心的數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng)裝置，轉(zhuǎn)為在工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用而設(shè)計(jì)，采用可編程序的存儲(chǔ)器，用以在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)/計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并通過數(shù)字式或模擬式的輸入/輸出接口，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。plc式微機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)的繼電接觸控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它克服了繼電接觸控制系統(tǒng)中的機(jī)械觸點(diǎn)接線復(fù)雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差等缺點(diǎn)，充分利用了微處

3、理器的優(yōu)點(diǎn)，有照顧到了現(xiàn)場電氣操作維修人員的技能與習(xí)慣，特別是plc的程序編制，不需要專門的計(jì)算機(jī)編程語言知識(shí)，而是采用了一套以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的簡單指令形式，使用戶程序編制形象、直觀、方便易學(xué)，調(diào)試和簡易的用戶程序編制工作，就靈活方便地將plc應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐之中。1、2課程設(shè)計(jì)的主要任務(wù)（1）了解某交通信號(hào)燈控制的步驟和要求。（2）繪制交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)的電路原理圖，編制i/o地址分配表。（3）編制plc的程序，并利用實(shí)驗(yàn)室設(shè)備進(jìn)行調(diào)試，要求能在現(xiàn)有設(shè)備上演示控制過程。（4）撰寫課程設(shè)計(jì)說明書。說明書要闡明各路輸入輸出信號(hào)的名稱、作用、信號(hào)處理電路或驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)，寫明設(shè)計(jì)過程的分析、計(jì)算

4、、比較和選擇，畫出程序流程圖，并附上源程序。1、3課程設(shè)計(jì)的技術(shù)要求 某十字路口東西方向和南北方向各裝有直行(包括右轉(zhuǎn)彎)控制紅、黃、綠交通信號(hào)燈和左轉(zhuǎn)彎控制紅、綠交通信號(hào)燈,另外還有倒計(jì)時(shí)顯示器。顯示器用于顯示相應(yīng)方向直行控制當(dāng)前點(diǎn)亮的信號(hào)燈還要持續(xù)的時(shí)間(剩余時(shí)間),由另外的單片機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成。plc通過串口以自由口方式輸出八位二進(jìn)制數(shù)據(jù),最高位為0表示東西方向數(shù)據(jù),1表示南北方向數(shù)據(jù),單位為秒。系統(tǒng)中有兩個(gè)控制開關(guān)：東西方向控制開關(guān)sew和南北方向控制開關(guān)ssn。sew接通ssn關(guān)斷則東西方向綠燈全亮南北紅燈全亮,其他燈全。接通則南北方向綠燈全亮,東西方向紅燈全亮,其他燈全滅。sew和ssn

5、都關(guān)斷停止工作。sew和ssn都接通則進(jìn)入正?？刂茽顟B(tài),（其規(guī)律控制參考人民路與中華大街交叉路口信號(hào)燈)1、4課程設(shè)計(jì)的控制規(guī)律（1）、系統(tǒng)啟動(dòng)后，南北紅燈全亮35s；與此同時(shí)東西直行綠燈亮20s；東西左轉(zhuǎn)彎紅燈亮；（2）、東西直行綠燈亮20s后開始閃爍，周期為1s（滅0.5s，亮0.5s），閃亮3s；（3）、東西直行綠燈閃亮3s后變?yōu)辄S燈亮，維持2s；（4）、東西直行黃燈亮2s后變?yōu)榧t燈亮；同時(shí)東西左轉(zhuǎn)彎綠燈亮，維持10s；（5）、東西左轉(zhuǎn)彎綠燈亮10s后變?yōu)榧t燈亮（至此東西方向全是紅燈亮，維持40s）；同時(shí)南北方向直行控制紅燈滅，綠燈亮，維持25s；南北左轉(zhuǎn)彎繼續(xù)紅燈亮；（6）、南北直行綠

6、燈亮25s后開始閃爍，周期為1s（滅0.5s，亮0.5s），閃亮3s；（7）、南北直行綠燈閃亮3s后變?yōu)辄S燈亮，維持2s；（8）、南北直行黃燈亮2s后變?yōu)榧t燈亮；同時(shí)南北左轉(zhuǎn)彎綠燈亮，維持10s；（9）、南北左轉(zhuǎn)彎綠燈亮10s后變?yōu)榧t燈亮（此時(shí)南北方向全是紅燈亮）；同時(shí)東西方向直行控制紅燈滅，綠燈亮；東西左轉(zhuǎn)彎繼續(xù)紅燈亮。（10）、循環(huán)執(zhí)行上述第（1）到（9）步，實(shí)現(xiàn)對(duì)交通信號(hào)燈的控制。二、課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容 2、1 控制對(duì)象 本系統(tǒng)的控制對(duì)象有十個(gè)，分別是：東西方向紅燈（rew）兩個(gè)；南北方向紅燈 (rsn) 兩個(gè)；東西方向黃燈（yew）兩個(gè)；南北方向黃燈 (ysn) 兩個(gè)；東西方向綠燈（gew

7、）兩個(gè)；南北方向綠燈 (gsn) 兩個(gè)；東西方向左轉(zhuǎn)彎綠燈(glew)兩個(gè)；東西方向左轉(zhuǎn)彎紅燈(rlew)兩個(gè)；南北方向左轉(zhuǎn)彎紅燈(rlsn)兩個(gè)；南北方向左轉(zhuǎn)彎綠燈(glsn)兩個(gè)。2、2硬件選擇 城市道路交通信號(hào)控制是典型的開關(guān)量順序控制，采用plc能充分利用它的優(yōu)點(diǎn)。在這里我們采用德國西門子公司的s7-200可編程控制器，它是積木式結(jié)構(gòu)，安裝比較方便，中央處理單元和信號(hào)模板有多種類型，另外還具有如位控單元、pd調(diào)節(jié)等特殊功能模塊。根據(jù)本系統(tǒng)輸入點(diǎn)數(shù)及控制要求，中央處理單元可選用cpu226，該cpu板上本身具有24個(gè)數(shù)字量輸入點(diǎn)，16個(gè)非隔離數(shù)字量輸出點(diǎn)。 電源模塊將交流電源轉(zhuǎn)換成供cp

8、u，存儲(chǔ)器等所有擴(kuò)展模塊使用的直流電源，是整個(gè)plc系統(tǒng)的能源供給中心，它的好壞直接影響到plc的穩(wěn)定性和可靠。s7-200屬于小型plc，電源模塊與cpu模塊封裝在一起，通過連接總線為本機(jī)和擴(kuò)展模塊提供+5v（dc）電源。同時(shí)，還可通過端子向外輸出一個(gè)+24v（dc）電源，供本機(jī)輸入點(diǎn)和擴(kuò)展模塊繼電器線圈使用。需注意的是，從資料中我們了解到，外部電源不可與s7-200的傳感器電源并聯(lián)使用。否則，交會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)電源的竟?fàn)幎绊懰鼈兏髯缘妮敵?，縮短其使用壽命，使得一個(gè)或兩個(gè)電源同時(shí)失效，使plc系統(tǒng)產(chǎn)生不正確的操作。正確的使用方法是s7-200的傳感器電源和外部電源應(yīng)該在不同的點(diǎn)上提供電源，而兩者

9、之間只能有一個(gè)會(huì)共連接點(diǎn)。由于根據(jù)控制要求所確定的輸入輸出點(diǎn)分別人2個(gè)和10個(gè)，由于我們是以一個(gè)路口信號(hào)單獨(dú)控制為例，考慮到備用問題。所以我們選擇了cpu226這一具有較強(qiáng)控制功能的控制器。另外，在硬件選型時(shí)，不要忘記完成現(xiàn)場測試及軟件編程時(shí)所需的一些設(shè)備。2、3編制i/o地址分配表地址號(hào)說明地址號(hào)說明輸入i0.0東西控制開關(guān)i0.1南北控制開關(guān)輸出q0.0南北直行綠燈q0.1南北直行黃燈q0.2南北直行紅燈q0.3東西直行綠燈q0.4東西直行黃燈q0.5東西直行紅燈q0.6東西左轉(zhuǎn)紅燈q0.7東西左轉(zhuǎn)綠燈q1.0南北左轉(zhuǎn)紅燈q1.1南北左轉(zhuǎn)綠燈2、4控制系統(tǒng)的電路接線圖三、交通信號(hào)燈程序流程

10、圖65s10s50s10s25s25s35s20s東西方向開關(guān)和南北方向開關(guān)接通紅燈亮紅燈亮綠燈亮綠燈閃亮3s后黃燈亮2s紅燈亮東西直行南北直行東西左轉(zhuǎn)彎綠燈亮綠燈閃亮3s后黃燈亮2s紅燈亮紅燈亮綠燈亮綠燈亮開始綠燈亮南北左轉(zhuǎn)彎紅燈亮紅燈亮東西方向開關(guān)接通，南北方向開關(guān)關(guān)斷（東西方向紅燈全亮，南北方向綠燈全亮，其他燈全滅）東西方向開關(guān)關(guān)斷，南北方向開關(guān)接通（東西方向綠燈全亮，南北方向紅燈全亮，其他燈全滅）4、 交通信號(hào)燈時(shí)序圖5、 程序梯形圖 6、 參考文獻(xiàn) 1、電器與可編程控制器應(yīng)用技術(shù) 鄧則名等 2、可編程控制器教程 王兆義主編 3、可編程控制器教程原理、應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò) 徐世許主編 4、電氣控

11、制與可編程控制器技術(shù) 史國生主編 化學(xué)工業(yè)出版社 7、 心得體會(huì) 通過這次設(shè)計(jì)實(shí)踐。我學(xué)會(huì)了plc的基本編程方法，對(duì)plc的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在對(duì)理論的運(yùn)用中，提高了我們的工程素質(zhì)，在沒有做實(shí)踐設(shè)計(jì)以前，我們對(duì)知道的撐握都是思想上的，對(duì)一些細(xì)節(jié)不加重視，當(dāng)我們把自己想出來的程序與到plc中的時(shí)候，問題出現(xiàn)了，不是不能運(yùn)行，就是運(yùn)行的結(jié)果和要求的結(jié)果不相符合。能過解決一個(gè)個(gè)在調(diào)試中出現(xiàn)的問題，我們對(duì)plc 的理解得到加強(qiáng)，看到了實(shí)踐與理論的差距。通過合作，我們的合作意識(shí)得到加強(qiáng)。合作能力得到提高。上大學(xué)后，很多同學(xué)都沒有過深入的交流，在設(shè)計(jì)的過程中，我們用了分工與合作的方式，每個(gè)人互責(zé)一定的部分，同時(shí)在一定的階段共同討論，以解決分工中個(gè)人不能解決的問題，在交流中大家積極發(fā)言，和提出意見，同時(shí)我們還向別的同學(xué)請(qǐng)教。在此過程中，每個(gè)人