交通信號燈PLC控制系統(tǒng)

PLC技術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 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- 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，尤其在數據處理、網絡通信及與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，有條不紊。靠什么來實現(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?？刂茖ο笥邪藗€：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，東西方向左轉彎綠燈兩個，南北方向左轉彎綠燈兩個。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，則S30置位，東西黃燈Y6、南北黃燈Y2亮，同時計數器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、南北左轉綠燈Y0亮，同時計數器T15開始計時，5S后S41置位，南北左轉綠燈Y0閃爍，T16開始計時，5S后S42置位，南北紅燈Y7、南北左轉綠燈Y0熄滅，南北綠燈Y1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、東西左轉綠燈Y4亮，T20開始計時，5S后S46置位，東西左轉綠燈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。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,南北左轉綠燈Y0閃爍，T1開始計時，5S后S22置位，南北左轉綠燈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 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、南北方向左轉彎紅綠燈共十個輸入輸出點，選用PLC 型號： FX2N-16MR2) 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器分時段分頻率自動實現(xiàn)對八個控制對象的控制，根據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)，可先用定時器控制其亮滅，再用計數器控制其循環(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X0SB1啟動按鈕X1SB2停止按鈕輸 出Y0KM1控制南北左轉綠燈Y1KM2控制南北綠燈Y2KM3控制南北黃燈Y3KM4控制東西紅燈Y4KM5控制東西左轉綠燈Y5KM6控制東西綠燈Y6KM7控制東西黃燈Y7KM8控制南北紅燈3.3 PLC外部硬件接線如圖3-1：Ø 起動按鈕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， 東西方向左轉彎綠燈兩個，南北方向左轉彎綠燈個。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。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。第5章 設計總結經過本次課程設計，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，王劍和武文昌同學在設計過程中屢次因為忙于修改方案，調試程序，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、子程序調用、步進來設計程序，軟件設計且并用軟件來調試很成功的通過。不然，在硬件調試時出現(xiàn)了錯誤，此時我一臉茫然，我錯誤的所在是硬件的調試，在這其中并沒有找到知識點與理論的錯誤，調出PLC CPU錯誤發(fā)現(xiàn)子程序中不能使用STL、MC、MCR時，我的設計遭到了阻力，我轉變思路運用調用但是都沒有成功，調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驗！-xxx一、基礎理論，武裝頭腦沒有基礎理論，一切解決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)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M北京：機械工業(yè)出版社，20062史宜巧、孫業(yè)明、景紹學.PLC技術及應用M北京：機械工業(yè)出版社，20093十字交通信號燈PLC控制系統(tǒng)設計與調試