交通信號燈PLC控制系統(tǒng)

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1、 《PLC技術(shù)及應用課程設計》 電氣工程系 畢業(yè)設計論文 專業(yè)名稱 電氣自動化 學生姓名 王亞飛 指導教師 宣峰 畢業(yè)時間 目錄 第1章 課題概述 - 1 - 1.1課題背景 - 1 - 1.2課題要求 - 1 - 第2章 總體設計思路與方案 - 3 - 2.1 整體方案 - 3 - 2.2 順序功能圖 - 5 - 第3章 硬件設計 - 6 - 3.1 PLC選型 - 6 - 3.2 I/O分配 - 6 - 3.3

2、PLC外部硬件接線 - 7 - 第4章 軟件設計 - 8 - 4.1 指令表 - 8 - 4.2 程序梯形圖 - 10 - 第5章 設計總結(jié) - 16 - 第6章 附錄 - 18 - 致謝 - 18 - 參考文獻 - 18 - 第1章 課題概述 1.1 課題背景 可變程序控制器（PLC）是從早期的繼電器邏輯控制系統(tǒng)發(fā)展而來的。自60年代問世以來，PLC得到了突飛猛進的發(fā)展，尤其在數(shù)據(jù)處理、網(wǎng)絡通信及與DCS等集散系統(tǒng)融合方面有了很大的進展，可變程序控制器已經(jīng)成為工業(yè)自動化強有力的工具，得到了廣泛的普及和推廣應用。 交通十字路口車輛穿梭，行人熙攘，車行車道，人行人道

3、，有條不紊?？渴裁磥韺崿F(xiàn)這井然秩序呢?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紊工作的呢?交通信號燈控制方式很多，可以用電子電路來實現(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。 1.2 課題要求 如圖1-1系統(tǒng)工作受開關控制，起動開關 ON 則系統(tǒng)工作；起動開關 OFF 則系統(tǒng)停止工作。 控制對象有八個： 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， 圖1-1 交通示意圖 東西方向綠燈兩個 , 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)彎綠

4、燈兩個。 高峰時段如圖1-3時序圖二運行， 正常時段按時序圖三運行如圖1-4，晚上時段按提示警告方式運行規(guī)律為： 東、南、西、北四個黃燈全部閃亮，其余燈全部熄滅，黃燈閃亮按亮 0.4 S，暗 0.6 S的規(guī)律反復循環(huán)。 高峰時段、 正常時段及晚上時段的時序分配如圖1-2時序圖一運行。 圖1-2 時序圖一 圖1-3 時序圖二 圖1-4 時序圖三 第2章 總體設計思路與方案 2.1 整體方案 1.晚間時段如圖2-1： M2或M5置位，

5、則S30置位，東西黃燈Y6、南北黃燈Y2亮，同時計數(shù)器T10開始計時，0.4S后T10的常開觸頭閉合，S31置位，東西黃燈Y6、南北黃燈Y2熄滅，同時T11開始計時，0.6S后T11常開觸頭閉合，S30置位，至此晚間時間段一個周期工作完畢，如此循環(huán)工作。 圖2-1 .晚間時段 2.正常時段如圖2-2：M8、M11、M14其中一個置位，則S40置位，東西紅燈Y3、南北紅燈Y7、南北左轉(zhuǎn)綠燈Y0亮，同時計數(shù)器T15開始計時，5S后S41置位，南北左轉(zhuǎn)綠燈Y0閃爍，T16開始計時，5S后S42置位，南北紅燈Y7、南北左轉(zhuǎn)綠燈Y0熄滅，南北綠燈Y

6、1亮，T17開始計時，25S后S43置位，T18開始計時，Y1閃爍，5S后S44置位，南北綠燈Y1熄滅，南北黃燈Y2亮，同時T19開始計時，5S后S45置位，南北紅燈Y7、東西左轉(zhuǎn)綠燈Y4亮，T20開始計時，5S后S46置位，東西左轉(zhuǎn)綠燈Y4閃爍，同時T21開始計時，5S后S47置位，東西紅燈Y3、南北左轉(zhuǎn)綠燈Y4熄滅，東西綠燈Y5亮，同時T22開始計時，25S后S48置位，東西綠燈Y5閃爍，同時T23開始計時，5S后S49置位，東西綠燈Y5熄滅，東西黃燈Y6亮，同時T24開始計時，5S后S40置位，至此正常時間段一個周期工作完畢，如此循環(huán)工作。

7、 圖2-2 正常時段 3.高峰時段如圖2-3：M17或M20置位后，則S20置位，南北左轉(zhuǎn)綠燈Y0、東西紅燈Y3、南北紅燈Y7亮, 同時T0開始計時,5S后S21置位,南北左轉(zhuǎn)綠燈Y0閃爍，T1開始計時，5S后S22置位，南北左轉(zhuǎn)綠燈Y0、南北紅燈Y7熄滅，南北紅燈Y1亮，同時T2開始計時，25S后S23置位，南北綠燈Y1閃爍，同T3開始計時，5S后S24置位，南北綠燈Y1熄滅，南北黃燈Y2亮，同時T4開始計時，5S后S25置位，南北黃燈Y2熄滅，南北紅燈Y7亮，同時T5開始計時，5S后S26置位，東西左轉(zhuǎn)綠燈Y4閃爍，同時T6開始計時，5S后S27置位，東西紅燈Y3、東西左轉(zhuǎn)

8、綠燈Y4熄滅，東西綠燈Y5亮，同時T7開始計時，25S后，S28置位，東西綠燈Y5閃爍，同時T8開始計時，5S后S29置位，東西綠燈Y5熄滅，東西黃燈Y6亮，同時T9開始計時，5S后S20置位，至此高峰時間段一個周期工作完畢，如此循環(huán)工作。 圖2-3 高峰時段 2.2 順序功能圖 晚間時段順序功能圖 圖2-4 晚間時段順序功能圖 圖2-6 圖2-5 高峰時段順序功能圖

9、 正常時段順序功能圖 第3章 硬件設計 3.1 PLC選型 1) 型號選擇：輸入控制X0、X1，輸出端有東西、南北方向紅綠黃燈和東西、南北方向左轉(zhuǎn)彎紅綠燈共十個輸入輸出點，選用PLC 型號： FX2N-16MR 2) 本設計采用PLC來實現(xiàn)對十字路口交通信號燈的控制，其控制方法是選用FX2N-16MR4型號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，以達到對交通信號燈的控制?？刂七^程中采用順序控制設計法用多個定時器和計數(shù)器分時段分頻率自動實現(xiàn)對八個控制對象的控制，根據(jù)交通信號燈的亮滅規(guī)律，可用PLC編程對其實行自動控制。晚上時段黃燈按一定規(guī)律亮滅循環(huán)，可

10、先用定時器控制其亮滅，再用計數(shù)器控制其循環(huán)。高峰時段與正常時段可先選時序圖中的90S為一個周期，用定時器與計數(shù)器先實現(xiàn)一個周期的循環(huán)。 表3-1：I/O分配表 3.2 I/O分配 輸 入 輸入繼電器 輸入元件 作用 X0 SB1 啟動按鈕 X1 SB2 停止按鈕 輸 出 Y0 KM1 控制南北左轉(zhuǎn)綠燈 Y1 KM2 控制南北綠燈 Y2 KM3 控制南北黃燈 Y3 KM4 控制東西紅燈 Y4 KM5 控制東西左轉(zhuǎn)綠燈 Y5 KM6 控制東西綠燈 Y6 KM7 控制東西黃燈 Y7 KM8 控制南北紅燈

11、3.3 PLC外部硬件接線 如圖3-1： ? 起動按鈕SB1控制系統(tǒng)工作；按鈕SB2控制系統(tǒng)停止工作； ? 控制對象： 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， 東西方向綠燈兩個 , 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)彎綠燈個。 圖3-1 硬件接線 第4章 軟件設計 4.1 指令表 交通燈的控制指令表如下：X0閉合控制系統(tǒng)工作，X1閉合控制系統(tǒng)停止。

12、 4.2 程序梯形圖 多功能交通燈控制的程序梯形圖如下：運用了區(qū)間比較指令來比較，運用步進來實現(xiàn)循環(huán)。交通燈循環(huán)交錯工作。

13、 第5章 設計總結(jié) 經(jīng)過本次課程設計，讓我更加深刻的了解了PLC這門課程，不僅從理論上掌握了課堂上沒有學懂的知識，還從實踐中拓寬了我

14、的知識面，讓我對我們專業(yè)的知識有了更加全面的認識，更加清晰的認識到我們專業(yè)知識的實用性是如此的強，而且這次課程設計也在一定程度上還鍛煉了我們發(fā)現(xiàn)問題，解決問題的能力。 首先，在本次課程設計我主要是負責PPT與WORD這一塊，在這其中遇到了很多問題，也獲得了很多意想不到的知識。在每次解決一個問題后都有種久違的滿足感，甚至對每發(fā)現(xiàn)一個問題都有種莫名的興奮。?在完成課程設計后,我發(fā)現(xiàn)我還有許多方面的不足,所了解的知識還遠遠不夠,包括對知識的掌握和各種軟件的操作上都有很多不足。但通過這一次課程設計,增強了我們的動手能力,提高了PLC與計算機知識的了解。其次，特別要感謝我們團隊的成員，王劍和武文昌同學

15、在設計過程中屢次因為忙于修改方案，調(diào)試程序，想解決問題的方法而忘記吃飯、休息，他們廢寢忘食的工作態(tài)度，讓我感動，在此向他們表示我誠摯的謝意！最后我相信，通過這次課程設計，這不僅對我們的專業(yè)知識有相當大的幫助，而且我相信這對于我們今后走上社會工作時一定會有很大的幫助！ 在這一周的課程設計中，我組選擇了交通燈控制，設計前時我以將自己的思路和整體方案想清楚，運用區(qū)間比較、子程序調(diào)用、步進來設計程序，軟件設計且并用軟件來調(diào)試很成功的通過。不然，在硬件調(diào)試時出現(xiàn)了錯誤，此時我一臉茫然，我錯誤的所在是硬件的調(diào)試，在這其中并沒有找到知識點與理論的錯誤，調(diào)出PLC CPU錯誤發(fā)現(xiàn)子程序中不能使用S

16、TL、MC、MCR時，我的設計遭到了阻力，我轉(zhuǎn)變思路運用調(diào)用但是都沒有成功，調(diào)用后的程序與當前的狀態(tài)這個問題，我運用自己現(xiàn)在所學的知識難以解決，不得已放棄了調(diào)用，運用我們所學的最基礎的知識將程序完成。 在設計時要把握好基本知識，將其運用熟悉，要了解PLC里各種指令的用法，在運用功能指令是要注意適可而止、觸類旁通，不要過于鉆牛角，放松一下頭腦，借鑒別人的經(jīng)驗與方法。 本次設計中我主要負責設計編程，我組成員分工協(xié)作，分步工作，在我組成員的共同努力下本次設計達到預期目的，我相信通過本設計我在以后的工作中會更有經(jīng)驗！ ------xxx 一、基礎理論，武裝頭腦 　　沒有基礎理論，一切解決

17、問題的方法都只是形式，或者空談。學以致用，學習的目的是為了發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題，否則將只是一個書櫥。自己在實踐中學習，在學習中實踐，使學習與實踐工作相得益彰。 　二、團隊合作 　　從上面主要的工作內(nèi)容來看，不是我一個人所能完成的，正所謂一切事務離不開團隊，個人無法稱英雄。今年在王劍同學的領導之下，團隊合作有了很大的進步，每個項目開始之前，好好的交流、加強了解、對問題的共識、解決問題的方法能很好的統(tǒng)一起來。我個人也很好的溶入這個團隊，共同做好一個項目。 　　在解決問題的過程中，雖然都不時風平浪靜，但事后都能夠客觀地分析，而不參雜個人的感情。腳踏實地，積極做好本職工作。 三、工作態(tài)

18、度 給我的最大的感觸就是一定要好好的去聆聽，每個人對待問題的看法，不管他的看法對還是不對，合理與否，或者考慮的角度是否確切，都要好好地聆聽，至少要等他說完，如果你主觀的色彩，可能你都不愿意或者不屑聽完他說的話，但是靜下心來你或許也能發(fā)現(xiàn)他看問題的某些角度是你沒有考慮過的，他想的某些方面也許確實是要注意到的。靜心！聆聽！把技術(shù)與大家共同分享，擺正心態(tài)，共同提高。 第6章 摘要 致謝 一直以來得到老師和同學們的悉心幫助，包括到本課題的完成，老師都給予我們細心的指導和不懈的支持。在此，沒有更多華麗的語言，謹向老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。同時還要感謝同我們一起走過的自控0806班的同學們，不管在什么時候，也正因為有了你們的幫助和支持，我們團隊才能克服眾多困難和疑惑，直到把本文按時順利的完成，在此請大家接受我們誠摯的謝意！ 參考文獻 [1]漆漢宏. PLC電氣控制技術(shù)[M]北京：機械工業(yè)出版社，2006 [2]史宜巧、孫業(yè)明、景紹學.PLC技術(shù)及應用[M]北京：機械工業(yè)出版社，2009 [3]《十字交通信號燈PLC控制系統(tǒng)設計與調(diào)試》