PLC課程設計 交通信號燈PLC控制系統(tǒng)設計

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1、精品文檔 課程設計（論文） 題目名 稱 交通信號燈PLC控制系統(tǒng)設計 課程名稱 PLC原理及應用 學生姓名 學 號 系、專業(yè) 電氣 指導教師 2015年 2月12日 邵陽學院課程設計（論文）任務書 年級專業(yè) 學生姓名 學號 題目名稱 交通信號燈PLC控制系統(tǒng)設計 設計時間 課程名稱 PLC原理及應用 課程編號 121200107 設計地點 數(shù)字控制與PLC實驗室 （306 ） 一、課程設計（論文）目的 PLC原理及應用課程設計是電氣工程及其自動化專業(yè)領域重要的實踐環(huán)節(jié)之一， 主要以小型實用 性PLC控制系統(tǒng)的軟、

2、硬件設計為主。 課程設計的目的和任務：全面熟練掌握 PLC的硬件組成以及各種指令的應用，使學生掌握小型 PLC應用系統(tǒng)設計的步驟，熟悉和掌握 PLC開發(fā)系統(tǒng)的應用和軟件調試過程，通過設計過程中對故 障的分析、判斷、檢修進一步鍛煉和培養(yǎng)學生的動手能力。 二、已知技術參數(shù)和條件 利用PLC設計控制十字路口交通燈的全自動運行， 系統(tǒng)啟動后，根據(jù)設置好的東西南北方向的通 車時間控制東西南北方向指示燈按照一定的規(guī)律運行，完成一個周期工作后自動進入下一個周期繼續(xù) 運行。城市路口交通燈控制系統(tǒng)用于十字路口的車輛以及行人的交通管理， 每個方向具有左拐、 右拐、 直行以及行人4種通行指示燈。執(zhí)行程序

3、，初始態(tài)為四個路口的紅燈全亮之后，東西路口的綠燈亮， 南北路口的紅燈亮，東西路通車，延時一段時間后路口的綠燈熄火，黃火」開始閃爍，閃爍若葉 次后，東西路口紅燈亮，而同時南北路口的綠燈亮，南北路口方向開始通車,延時一段時間后，南北 路口的綠燈熄滅，黃燈開始閃爍，閃爍若十次后，再切換到東西路口方向，之后重復以上過程。 技術參數(shù)：請調研邵陽市某個十字路口的運行狀況。 三、任務和要求 1、設計系統(tǒng)的PLC外部接線圖 2、系統(tǒng)的操作面板 3、系統(tǒng)的T形圖 按照要求書寫課程設計報告 注：1.此表由指導教師填寫，經(jīng)系、教研室審批，指導教師、學生簽字后生效; 2 .此表1式3份，學生、指導教

4、師、教研室各 1份 四、參考資料和現(xiàn)有基礎條件（包括實驗室、主要儀器設備等） 實驗室有EL型PLC實驗系統(tǒng)4套， FX2N系列實驗裝置8臺，以及相關的軟件。 FX2N系列、S7系列產(chǎn)品說明書； FX2N系列實驗裝置實驗指導書； 五、進度安排 年月日：收集和課程設計有關的資料，熟悉課題任務何要求 年月日-日：總體方案設計 年月日-日：外部接線圖 年月日-日：T形圖設計 年月日-日：系統(tǒng)調試改進 年月日：整理書寫設計說明書 年月日：答辯 六、教研室審批意見 教研室主任（簽字）： 七|、主管教學主任意見 主管主任（簽字）： 八、備注 學生（簽字）： 指導教師（

5、簽字）： 邵陽學院課程設計 學生姓名 系 電氣系 題目名稱 交通信號燈PLC控制系統(tǒng)設計 一、學生自我總結 （論文）評閱表 學 號 專業(yè)班級 課程名稱 PLC原理及應用 通過這次課程設計，加深了對書本知識的認識，同時很好的鍛煉了我理論與實踐 相結合的能力。在這次課程設計中，我學會了電路設計的基本流程和方法，對今后的 學習設計會有很大的幫助。 學生簽名: 、指導教師評定 評分項目 平時成績 論文 答辯 綜合成績 權 重 30 40 30 單項成績 指導教師評語： 指導教師（簽名）： 年 月 日 注：1、本表是學生課

6、程設計（論文）成績評定的依據(jù)，裝訂在設計說明書（或論文）的“任務書”頁后面; 2、表中的“評分項目”及“權重”根據(jù)各系的考核細則和評分標準確定。 摘要 自從交通燈誕生以來，其內部的電路控制系統(tǒng)就不斷的被改進。設計方法也開始 多種多樣，從而使交通燈顯得更加智能化?？删幊炭刂破?（PLC）以微處理器為核心, 普遍采用依據(jù)繼電接觸器控制系統(tǒng)電氣原理圖 編制的梯形圖語言進行程序設計，編 程容易，功能擴展方便，修改靈活 ,而且結構簡單，抗干擾能力強。三菱可編程控制 器指令豐富，可以接各種輸出、輸入擴充設備，有豐富的特殊擴展設備，其中的模擬 輸入設備和通信設備更是符合交通燈控制系統(tǒng)的要求與

7、特 點， 能夠方便地聯(lián)網(wǎng)通信。 本文選擇三菱可編程控制器 FX2N 為核心部件，著重進行硬件接口設計，利用 梯形 圖和語句表進行編程，實現(xiàn)了十字路口交通燈控制系統(tǒng)的自動化。 關鍵詞 : PLC ；交通控制；自動化 ； 可編輯 目錄 要 I 1 設 計 方 案 .……. 1.. 1.1 設 計 要 求 … 1.. 1.2 設 計 方 案 分 析 ..…..1 2 PLC 的 基 本 知 識 …….3 2.1 PLC 產(chǎn) 生 和 定 義 3 2.2 PLC 的 基 本 組 成 3 2.3 PLC 的 基 本 工 作 原 理 4 2.4

8、 PLC 的 特 點 ..…..4 2.5 PLC 的 應 用 與 前 景 .4 3 系 統(tǒng) 設 計 .5 3.1 硬 件 設 計 .5 3.2 PLC 接 線 6… 3.3 系 統(tǒng) 程 序 分 析 ..….7 結 束 語 ……..11 參 考 文 獻 12 附 錄 13 1設計方案 1.1 設計要求 利用PLC設計控制十字路口交通燈的全自動運行，系統(tǒng)啟動后，根據(jù)設置好的 東西南北方向的通車時間控制東西南北方向指示燈按照一定的規(guī)律運行， 完成一個周 期工作后自動進入下一個周期繼續(xù)運行。城市路口交通燈控制系統(tǒng)用于十字路口

9、的車 輛以及行人的交通管理，每個方向具有左拐、右拐、直行以及行人 4種通行指示燈， 以及每個路口綠燈亮時有倒計時顯示屏。 1.2 設計方案分析 按照交通燈系統(tǒng)控制要求下，結合三菱 FX2N系列可編程控制器的特性， 選 擇適合的型號。設計思想分析如下：結合當前所學知識，確定已轉換為中心的程序設 計方法更簡單方便的達到設計要求 圖1.1程序流程圖 執(zhí)行程序，初始態(tài)為四個路口的紅燈全亮之后，所有右拐綠燈全亮；路口的直行 左拐綠燈亮，西南北路口的紅燈亮，東路口方向通車，延時 9S 后路口的綠燈熄滅， 黃燈開始亮 3S ，東路口紅燈亮；同時西路口的直行和左拐綠燈亮，西路口方向開始

10、 通車，延時 9S 后，西路口的綠燈熄滅，黃燈開始亮 3S ，而在東西路口通車期間， 南北路口的人行道一直都亮綠燈， 東西路口人行道亮紅燈； 西路口紅燈亮， 同時南路 口直行和左拐綠燈亮，南路口方向通車，延時 9S 候，南路口綠燈熄滅，黃燈開始亮 3S ，南路口紅燈亮；同時北路口的直行和左拐綠燈亮，北路口方向開始通車，延時 9S 候，北路口綠燈熄滅，黃燈開始亮 3S ，而在南北路口通車期間，東西路口人行 道一直都亮綠燈，東西路口人行道亮紅燈。如此重復以上過程。 這種設計方案源于我們的課本上已轉換為中心的程序設計。 首先從理論上可 行，由于用到的都是較為簡單的 PLC 程序，程序以

11、順序控制為主線，以及多個子程 序共同組成， 從而可以把總程序分為多個， 這樣就可以降低編程難度。 其次是硬件上 來說，所需要的元件都是一些低端常用產(chǎn)品?？傊捎眠@種設計，是經(jīng)過了深思的， 經(jīng)過分析才得出來的可行性。 2 PLC的基本知識 2.1 PLC產(chǎn)生和定義 1968年由美國通用汽車公司（GE）提出，1969年有美國數(shù)字設備公司 （DEC ）研制成功，有邏輯運算、定時、計算功能稱為 PLC （programmable logic controller ）。 80年代，由于計算機技術的發(fā)展，PLC采用通用微處理器為核心，功能擴展到各 種算術運算，PLC 運算過程控制并可與上位機

12、通訊、實現(xiàn)遠程控制。被稱為 PC （programmable controller ）即可編程控制器。國際電工委員會（IEC ）1987 年頒布的可編程邏輯控制器的定義如下： 可編程邏輯控制器是專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的一種數(shù)字運算操作的電子 裝置，是帶有存儲器、可以編制程序的控制器。它能夠存儲和執(zhí)行命令，進行邏輯運 算、順序控制、定時、計數(shù)和算術運算等操作，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入輸出， 控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P的外圍設備， 都應按易于工 業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體、易于擴展其功能的原則設計。 2.2 PLC的基本組成 目前，可編程控制器的產(chǎn)品很多，不同的

13、廠家生產(chǎn)的 PLC以及同一家生產(chǎn)的不 同型號的PLC其結構個不相同，但就其工作原理而言，是大致相同的。它們都是以 微處理器為核心的結構，其功能的實現(xiàn)不僅基于硬件的作用，而更靠軟件的支持。 PLC的主機由微處理器（CPU）、存儲器（EPROM、ROM ）、輸入/輸出模塊、 用戶程序存儲器 電源 系統(tǒng)程序存儲器 外設I/O 接口、通信接口及電源組成 輸 入 電 路 圖2.1 PLC的組成 2.3 PLC 的基本工作原理 PLC 是一種存儲程序的控制器。用戶根據(jù)某一對象的具體控制要求，編好程序 后，編程器將程序鍵入 PLC 的用戶存儲器中存儲。 PLC 的控制功能就是運用用戶

14、程序來實現(xiàn)的。 PLC 運行程序的方式與微型機算計相比有較大的不同， 微型計算機運行程序時， 一旦執(zhí)行到 END 指令，程序運行結束。而 PLC 從 0000 存儲地址所存放的第一 條擁護指令開始， 在無中斷或跳轉的情況下， 按存儲地址好遞增的方向順序執(zhí)行擁護 程序，直到 END 指令結束。然后再從頭開始，并周而復始的重復，直至到停機或 運行（ RUN ）切換到停止（ STOP ） 工作狀態(tài)。我們把 PLC 這種執(zhí)行程序的方式 成為掃描工作方式。每掃描完一次程序就構成一個掃描周期。 2.4 PLC 的特點 PLC 是綜合繼電器接觸器控制的優(yōu)點及計算機靈活、方便的特點而設計制造和

15、 發(fā)展的 ,這就使 PLC 具有許多其他控制器所無法相比的優(yōu)點。 （ 1 ）可靠性高，抗干擾能力強。 （ 2 ）通用性強，使用方便。 （ 3 ）采用模塊化結構，使系統(tǒng)組合靈活方便。 （ 4 ）編程語言簡單、易學，便于掌握。 （ 5 ）系統(tǒng)設計周期短。 （ 6 ）對生產(chǎn)工藝改變適應性強。 （ 7 ）安裝簡單、調試方便、維護工作量小。 （ 8 ）體積小、重量輕、功耗低。 2.5 PLC 的應用與前景 為了適應市場的各方面的需求 ,各生產(chǎn)廠家對 PLC 不斷進行改進 ,推出功能更加 強大、結果更加完美的新產(chǎn)品。這些新產(chǎn)品總體來說，朝兩個方向發(fā)展：一個向超小 型、專用化和低價

16、格的方向發(fā)展，以進行單機控制；另一個是向大型化、高速化、多 功能化和分布式全自動網(wǎng)絡化方向發(fā)展， 以適應現(xiàn)代化的大型工廠、 企業(yè)自動化的需 要。 3系統(tǒng)設計 3.1硬件設計 輸入控制X0 ,輸出端有東西、南北方向紅綠黃燈和東西、南北方向左轉彎紅綠 燈共十個輸出點，所以選用日本三菱公司生產(chǎn)的 FX2N系列，I/O 分配如下表: 表3.1 I/O分配表 輸入 交通燈控制開關 X0 輸 出 東路口直行左拐紅燈 Y0 東路口直行左拐綠燈 Y1 東路口直行左拐黃燈 Y2 西路口直行左拐紅燈 Y3 西路口直行左拐綠燈 Y4 西路口直行左拐黃燈 Y5 南路口

17、直行左拐紅燈 Y6 南路口直行左拐綠燈 Y7 南路口直行左拐黃燈 Y10 北路口直行左拐紅燈 Y11 北路口直行左拐綠燈 Y12 北路口直行左拐黃燈 Y13 東西人行道紅燈 Y14 東西人行道綠燈 Y15 南北人行道紅燈 Y16 南北人行道綠燈 Y17 所有路口右轉綠燈 Y20 數(shù)碼管顯示 Y21-Y27 100m s T0 T2 T4 T6 T8 3S 100m s T1 T3 T 5 T7 9s 3.2 PLC接線 硬件電路圖連接：如圖3.1所示 圖3.1硬件電路圖連接

18、 圖3.2系統(tǒng)順序功能圖 3.3系統(tǒng)程序分析 (1)啟動電源M8002接通 所有繼電器復位，然后啟動 M200，逐步觸發(fā)后面指 令。啟動程序: 勖m t!ll E-9^10 (2)以轉換為中心的順序程序設計逐步觸發(fā)指令，如下: UK3 眼精 HS 必？ HZI-6 Mill? 必勺 !131 MEH

19、 (3)東路口紅燈程序觸發(fā): EVOO EK05 Tk ML 05 Tl- EttO? Tk EttOS E409 (4)西路口紅燈程序觸發(fā): H5士 Tk Tk MtOt H0S (5)南路口紅燈程序觸發(fā): mon —II— —II— 陰上@) —1^ E9W (6)北路口紅燈程序觸發(fā)： YQ11 ) vst^i am T卜 -II- ttD5 MIC? (7)人行道紅綠燈觸發(fā)程序: MIOS MIC7 HIQI

20、 T卜 *9 mot -l\- Tk ( 01E ] (Y01& ] { 。14 J (m? 1 (8)程序啟動后開始定時以及數(shù)碼管倒計時顯示程序: (9)東路口亮綠燈以及倒計時顯示程序: (10)東路口亮黃燈以及倒計時顯示程序: 以及西路口、南路口、北路口程序均與上同理 系統(tǒng)整體梯形圖件附錄。

21、 結束語 在此次課程設計中， 我們將課本理論知識與實際應用聯(lián)系起來。 按照書本上的知 識和王老師講授的方法， 首先和同學一起分析研究此次課程設計任務和要求， 然后按 照分析的結果進行實際連接電路和編寫程序操作， 檢測和校正， 再進一步完善電路和 程序。 在其中遇到一些不解和疑惑的地方， 還有出現(xiàn)的一些未知問題， 我們都認真分 析討論， 然后對討論出的結果進行實際檢測校正， 對一些疑難問題我們也認真向王老 師詢問請教，和王老師一起探討解決。 通過此次電路和程序設計， 我們加深了對課本知識的認識理解， 對電路設計方法 和實際電路連接也有了一定的初步認

22、識。也對 PLC 應用技術有了更深的認識。 感謝王老師的細心教導，感謝團隊的積極合作，團隊的力量是無限的。 參考文獻 [1] 孫平主編《可編程控制器原理及應用》 . 2002.5. . 2002.5. .2000.4. [2] 王永華主編《現(xiàn)代電氣及可編程控制技術》北京航空航天大學 [3] 胡學林主編《可編程控制器應用技術》 .高等教育出版社 [4] 張運波 . 《工廠電氣控制技術》 . 2001. [5] 田瑞庭 . 《可編程控制器應用技術》 1994. [6] 曲非非 . 《 PLC 應用技術 200 例》 2003. 系統(tǒng)梯形圖 附錄

23、 陽 trn : 網(wǎng) m ] ：頓] ＜郵: C惻6 -1 一一 ＜加4] ＜仁] H?(0 3〕 m 制〕