交通信號(hào)燈PLC控制系統(tǒng)

《PLC技術(shù)及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)》 電氣工程系 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 專(zhuān)業(yè)名稱(chēng) 電氣自動(dòng)化 學(xué)生姓名 王亞飛 指導(dǎo)教師 宣峰 畢業(yè)時(shí)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(shè)計(jì)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(shè)計(jì) - 6 - 3.1 PLC選型 - 6 - 3.2 I/O分配 - 6 - 3.3 PLC外部硬件接線 - 7 - 第4章 軟件設(shè)計(jì) - 8 - 4.1 指令表 - 8 - 4.2 程序梯形圖 - 10 - 第5章 設(shè)計(jì)總結(jié) - 16 - 第6章 附錄 - 18 - 致謝 - 18 - 參考文獻(xiàn) - 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(lái)的。自60年代問(wèn)世以來(lái)，PLC得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，尤其在數(shù)據(jù)處理、網(wǎng)絡(luò)通信及與DCS等集散系統(tǒng)融合方面有了很大的進(jìn)展，可變程序控制器已經(jīng)成為工業(yè)自動(dòng)化強(qiáng)有力的工具，得到了廣泛的普及和推廣應(yīng)用。 交通十字路口車(chē)輛穿梭，行人熙攘，車(chē)行車(chē)道，人行人道，有條不紊。靠什么來(lái)實(shí)現(xiàn)這井然秩序呢?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)燈有條不紊工作的呢?交通信號(hào)燈控制方式很多，可以用電子電路來(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。 1.2 課題要求 如圖1-1系統(tǒng)工作受開(kāi)關(guān)控制，起動(dòng)開(kāi)關(guān) ON 則系統(tǒng)工作；起動(dòng)開(kāi)關(guān) OFF 則系統(tǒng)停止工作。 控制對(duì)象有八個(gè)： 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)， 圖1-1 交通示意圖 東西方向綠燈兩個(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)彎綠燈兩個(gè)。 高峰時(shí)段如圖1-3時(shí)序圖二運(yùn)行， 正常時(shí)段按時(shí)序圖三運(yùn)行如圖1-4，晚上時(shí)段按提示警告方式運(yùn)行規(guī)律為： 東、南、西、北四個(gè)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(fù)循環(huán)。 高峰時(shí)段、 正常時(shí)段及晚上時(shí)段的時(shí)序分配如圖1-2時(shí)序圖一運(yùn)行。 圖1-2 時(shí)序圖一 圖1-3 時(shí)序圖二 圖1-4 時(shí)序圖三 第2章 總體設(shè)計(jì)思路與方案 2.1 整體方案 1.晚間時(shí)段如圖2-1： M2或M5置位，則S30置位，東西黃燈Y6、南北黃燈Y2亮，同時(shí)計(jì)數(shù)器T10開(kāi)始計(jì)時(shí)，0.4S后T10的常開(kāi)觸頭閉合，S31置位，東西黃燈Y6、南北黃燈Y2熄滅，同時(shí)T11開(kāi)始計(jì)時(shí)，0.6S后T11常開(kāi)觸頭閉合，S30置位，至此晚間時(shí)間段一個(gè)周期工作完畢，如此循環(huán)工作。 圖2-1 .晚間時(shí)段 2.正常時(shí)段如圖2-2：M8、M11、M14其中一個(gè)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(shí)計(jì)數(shù)器T15開(kāi)始計(jì)時(shí)，5S后S41置位，南北左轉(zhuǎn)綠燈Y0閃爍，T16開(kāi)始計(jì)時(shí)，5S后S42置位，南北紅燈Y7、南北左轉(zhuǎn)綠燈Y0熄滅，南北綠燈Y1亮，T17開(kāi)始計(jì)時(shí)，25S后S43置位，T18開(kāi)始計(jì)時(shí)，Y1閃爍，5S后S44置位，南北綠燈Y1熄滅，南北黃燈Y2亮，同時(shí)T19開(kāi)始計(jì)時(shí)，5S后S45置位，南北紅燈Y7、東西左轉(zhuǎn)綠燈Y4亮，T20開(kāi)始計(jì)時(shí)，5S后S46置位，東西左轉(zhuǎn)綠燈Y4閃爍，同時(shí)T21開(kāi)始計(jì)時(shí)，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(shí)T22開(kāi)始計(jì)時(shí)，25S后S48置位，東西綠燈Y5閃爍，同時(shí)T23開(kāi)始計(jì)時(shí)，5S后S49置位，東西綠燈Y5熄滅，東西黃燈Y6亮，同時(shí)T24開(kāi)始計(jì)時(shí)，5S后S40置位，至此正常時(shí)間段一個(gè)周期工作完畢，如此循環(huán)工作。 圖2-2 正常時(shí)段 3.高峰時(shí)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(shí)T0開(kāi)始計(jì)時(shí),5S后S21置位,南北左轉(zhuǎn)綠燈Y0閃爍，T1開(kāi)始計(jì)時(shí)，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(shí)T2開(kāi)始計(jì)時(shí)，25S后S23置位，南北綠燈Y1閃爍，同T3開(kāi)始計(jì)時(shí)，5S后S24置位，南北綠燈Y1熄滅，南北黃燈Y2亮，同時(shí)T4開(kāi)始計(jì)時(shí)，5S后S25置位，南北黃燈Y2熄滅，南北紅燈Y7亮，同時(shí)T5開(kāi)始計(jì)時(shí)，5S后S26置位，東西左轉(zhuǎn)綠燈Y4閃爍，同時(shí)T6開(kāi)始計(jì)時(shí)，5S后S27置位，東西紅燈Y3、東西左轉(zhuǎn)綠燈Y4熄滅，東西綠燈Y5亮，同時(shí)T7開(kāi)始計(jì)時(shí)，25S后，S28置位，東西綠燈Y5閃爍，同時(shí)T8開(kāi)始計(jì)時(shí)，5S后S29置位，東西綠燈Y5熄滅，東西黃燈Y6亮，同時(shí)T9開(kāi)始計(jì)時(shí)，5S后S20置位，至此高峰時(shí)間段一個(gè)周期工作完畢，如此循環(huán)工作。 圖2-3 高峰時(shí)段 2.2 順序功能圖 晚間時(shí)段順序功能圖 圖2-4 晚間時(shí)段順序功能圖 圖2-6 圖2-5 高峰時(shí)段順序功能圖 正常時(shí)段順序功能圖 第3章 硬件設(shè)計(jì) 3.1 PLC選型 1) 型號(hào)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(gè)輸入輸出點(diǎn)，選用PLC 型號(hào)： FX2N-16MR 2) 本設(shè)計(jì)采用PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)十字路口交通信號(hào)燈的控制，其控制方法是選用FX2N-16MR4型號(hào)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)交通信號(hào)燈的控制?？刂七^(guò)程中采用順序控制設(shè)計(jì)法用多個(gè)定時(shí)器和計(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)象的控制，根據(jù)交通信號(hào)燈的亮滅規(guī)律，可用PLC編程對(duì)其實(shí)行自動(dòng)控制。晚上時(shí)段黃燈按一定規(guī)律亮滅循環(huán)，可先用定時(shí)器控制其亮滅，再用計(jì)數(shù)器控制其循環(huán)。高峰時(shí)段與正常時(shí)段可先選時(shí)序圖中的90S為一個(gè)周期，用定時(shí)器與計(jì)數(shù)器先實(shí)現(xiàn)一個(gè)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(dòng)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 3.3 PLC外部硬件接線 如圖3-1： Ø 起動(dòng)按鈕SB1控制系統(tǒng)工作；按鈕SB2控制系統(tǒng)停止工作； Ø 控制對(duì)象： 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)， 東西方向綠燈兩個(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)彎綠燈個(gè)。 圖3-1 硬件接線 第4章 軟件設(shè)計(jì) 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。 4.2 程序梯形圖 多功能交通燈控制的程序梯形圖如下：運(yùn)用了區(qū)間比較指令來(lái)比較，運(yùn)用步進(jìn)來(lái)實(shí)現(xiàn)循環(huán)。交通燈循環(huán)交錯(cuò)工作。 第5章 設(shè)計(jì)總結(jié) 經(jīng)過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，讓我更加深刻的了解了PLC這門(mén)課程，不僅從理論上掌握了課堂上沒(méi)有學(xué)懂的知識(shí)，還從實(shí)踐中拓寬了我的知識(shí)面，讓我對(duì)我們專(zhuān)業(yè)的知識(shí)有了更加全面的認(rèn)識(shí)，更加清晰的認(rèn)識(shí)到我們專(zhuān)業(yè)知識(shí)的實(shí)用性是如此的強(qiáng)，而且這次課程設(shè)計(jì)也在一定程度上還鍛煉了我們發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，解決問(wèn)題的能力。 首先，在本次課程設(shè)計(jì)我主要是負(fù)責(zé)PPT與WORD這一塊，在這其中遇到了很多問(wèn)題，也獲得了很多意想不到的知識(shí)。在每次解決一個(gè)問(wèn)題后都有種久違的滿足感，甚至對(duì)每發(fā)現(xiàn)一個(gè)問(wèn)題都有種莫名的興奮。 在完成課程設(shè)計(jì)后,我發(fā)現(xiàn)我還有許多方面的不足,所了解的知識(shí)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,包括對(duì)知識(shí)的掌握和各種軟件的操作上都有很多不足。但通過(guò)這一次課程設(shè)計(jì),增強(qiáng)了我們的動(dòng)手能力,提高了PLC與計(jì)算機(jī)知識(shí)的了解。其次，特別要感謝我們團(tuán)隊(duì)的成員，王劍和武文昌同學(xué)在設(shè)計(jì)過(guò)程中屢次因?yàn)槊τ谛薷姆桨?，調(diào)試程序，想解決問(wèn)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(dòng)，在此向他們表示我誠(chéng)摯的謝意！最后我相信，通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，這不僅對(duì)我們的專(zhuān)業(yè)知識(shí)有相當(dāng)大的幫助，而且我相信這對(duì)于我們今后走上社會(huì)工作時(shí)一定會(huì)有很大的幫助！ 在這一周的課程設(shè)計(jì)中，我組選擇了交通燈控制，設(shè)計(jì)前時(shí)我以將自己的思路和整體方案想清楚，運(yùn)用區(qū)間比較、子程序調(diào)用、步進(jìn)來(lái)設(shè)計(jì)程序，軟件設(shè)計(jì)且并用軟件來(lái)調(diào)試很成功的通過(guò)。不然，在硬件調(diào)試時(shí)出現(xiàn)了錯(cuò)誤，此時(shí)我一臉茫然，我錯(cuò)誤的所在是硬件的調(diào)試，在這其中并沒(méi)有找到知識(shí)點(diǎn)與理論的錯(cuò)誤，調(diào)出PLC CPU錯(cuò)誤發(fā)現(xiàn)子程序中不能使用STL、MC、MCR時(shí)，我的設(shè)計(jì)遭到了阻力，我轉(zhuǎn)變思路運(yùn)用調(diào)用但是都沒(méi)有成功，調(diào)用后的程序與當(dāng)前的狀態(tài)這個(gè)問(wèn)題，我運(yùn)用自己現(xiàn)在所學(xué)的知識(shí)難以解決，不得已放棄了調(diào)用，運(yùn)用我們所學(xué)的最基礎(chǔ)的知識(shí)將程序完成。 在設(shè)計(jì)時(shí)要把握好基本知識(shí)，將其運(yùn)用熟悉，要了解PLC里各種指令的用法，在運(yùn)用功能指令是要注意適可而止、觸類(lèi)旁通，不要過(guò)于鉆牛角，放松一下頭腦，借鑒別人的經(jīng)驗(yàn)與方法。 本次設(shè)計(jì)中我主要負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)達(dá)到預(yù)期目的，我相信通過(guò)本設(shè)計(jì)我在以后的工作中會(huì)更有經(jīng)驗(yàn)！ ------xxx 一、基礎(chǔ)理論，武裝頭腦 　　沒(méi)有基礎(chǔ)理論，一切解決問(wèn)題的方法都只是形式，或者空談。學(xué)以致用，學(xué)習(xí)的目的是為了發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題，否則將只是一個(gè)書(shū)櫥。自己在實(shí)踐中學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)中實(shí)踐，使學(xué)習(xí)與實(shí)踐工作相得益彰。 　二、團(tuán)隊(duì)合作 　　從上面主要的工作內(nèi)容來(lái)看，不是我一個(gè)人所能完成的，正所謂一切事務(wù)離不開(kāi)團(tuán)隊(duì)，個(gè)人無(wú)法稱(chēng)英雄。今年在王劍同學(xué)的領(lǐng)導(dǎo)之下，團(tuán)隊(duì)合作有了很大的進(jìn)步，每個(gè)項(xiàng)目開(kāi)始之前，好好的交流、加強(qiáng)了解、對(duì)問(wèn)題的共識(shí)、解決問(wèn)題的方法能很好的統(tǒng)一起來(lái)。我個(gè)人也很好的溶入這個(gè)團(tuán)隊(duì)，共同做好一個(gè)項(xiàng)目。 　　在解決問(wèn)題的過(guò)程中，雖然都不時(shí)風(fēng)平浪靜，但事后都能夠客觀地分析，而不參雜個(gè)人的感情。腳踏實(shí)地，積極做好本職工作。 三、工作態(tài)度 給我的最大的感觸就是一定要好好的去聆聽(tīng)，每個(gè)人對(duì)待問(wèn)題的看法，不管他的看法對(duì)還是不對(duì)，合理與否，或者考慮的角度是否確切，都要好好地聆聽(tīng)，至少要等他說(shuō)完，如果你主觀的色彩，可能你都不愿意或者不屑聽(tīng)完他說(shuō)的話，但是靜下心來(lái)你或許也能發(fā)現(xiàn)他看問(wèn)題的某些角度是你沒(méi)有考慮過(guò)的，他想的某些方面也許確實(shí)是要注意到的。靜心！聆聽(tīng)！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(lái)得到老師和同學(xué)們的悉心幫助，包括到本課題的完成，老師都給予我們細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。在此，沒(méi)有更多華麗的語(yǔ)言，謹(jǐn)向老師致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意。同時(shí)還要感謝同我們一起走過(guò)的自控0806班的同學(xué)們，不管在什么時(shí)候，也正因?yàn)橛辛四銈兊膸椭椭С郑覀儓F(tuán)隊(duì)才能克服眾多困難和疑惑，直到把本文按時(shí)順利的完成，在此請(qǐng)大家接受我們誠(chéng)摯的謝意！ 參考文獻(xiàn) [1]漆漢宏. PLC電氣控制技術(shù)[M]北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006 [2]史宜巧、孫業(yè)明、景紹學(xué).PLC技術(shù)及應(yīng)用[M]北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009 [3]《十字交通信號(hào)燈PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試》