交通信号灯PLC控制系统

PLC技术及应用课程设计电气工程系毕业设计论文专业名称电气自动化学生姓名王亚飞指导教师宣峰毕业时间 目录第1章课题概述- 1 -1.1课题背景- 1 -1.2课题要求- 1 -第2章总体设计思路与方案- 3 -2.1 整体方案- 3 -2.2 顺序功能图- 5 -第3章硬件设计- 6 -3.1 PLC选型- 6 -3.2 I/O分配- 6 -3.3 PLC外部硬件接线- 7 -第4章软件设计- 8 -4.1 指令表- 8 -4.2 程序梯形图- 10 -第5章设计总结- 16 -第6章附录- 18 -致谢- 18 -参考文献- 18 -第1章 课题概述1.1 课题背景可变程序控制器（PLC）是从早期的继电器逻辑控制系统发展而来的。自60年代问世以来，PLC得到了突飞猛进的发展，尤其在数据处理、网络通信及与DCS等集散系统融合方面有了很大的进展，可变程序控制器已经成为工业自动化强有力的工具，得到了广泛的普及和推广应用。交通十字路口车辆穿梭，行人熙攘，车行车道，人行人道，有条不紊。靠什么来实现这井然秩序呢?靠的是交通信号灯的自动指挥系统。那么控制系统是如何实现红、绿、黄三种颜色信号灯有条不紊工作的呢?交通信号灯控制方式很多，可以用电子电路来实现，也可以用单片机编程控制来实现。本文主要介绍如何利用PLC来实现十字路口交通灯的控制。1.2 课题要求如图1-1系统工作受开关控制，起动开关 ON 则系统工作；起动开关 OFF 则系统停止工作。控制对象有八个：东西方向红灯两个 , 南北方向红灯两个，东西方向黄灯两个 , 南北方向黄灯两个，图1-1 交通示意图东西方向绿灯两个 , 南北方向绿灯两个，东西方向左转弯绿灯两个，南北方向左转弯绿灯两个。高峰时段如图1-3时序图二运行， 正常时段按时序图三运行如图1-4，晚上时段按提示警告方式运行规律为： 东、南、西、北四个黄灯全部闪亮，其余灯全部熄灭，黄灯闪亮按亮 0.4 S，暗 0.6 S的规律反复循环。高峰时段、 正常时段及晚上时段的时序分配如图1-2时序图一运行。图1-2时序图一图1-3时序图二图1-4时序图三第2章 总体设计思路与方案2.1 整体方案1.晚间时段如图2-1： M2或M5置位，则S30置位，东西黄灯Y6、南北黄灯Y2亮，同时计数器T10开始计时，0.4S后T10的常开触头闭合，S31置位，东西黄灯Y6、南北黄灯Y2熄灭，同时T11开始计时，0.6S后T11常开触头闭合，S30置位，至此晚间时间段一个周期工作完毕，如此循环工作。图2-1 .晚间时段2.正常时段如图2-2：M8、M11、M14其中一个置位，则S40置位，东西红灯Y3、南北红灯Y7、南北左转绿灯Y0亮，同时计数器T15开始计时，5S后S41置位，南北左转绿灯Y0闪烁，T16开始计时，5S后S42置位，南北红灯Y7、南北左转绿灯Y0熄灭，南北绿灯Y1亮，T17开始计时，25S后S43置位，T18开始计时，Y1闪烁，5S后S44置位，南北绿灯Y1熄灭，南北黄灯Y2亮，同时T19开始计时，5S后S45置位，南北红灯Y7、东西左转绿灯Y4亮，T20开始计时，5S后S46置位，东西左转绿灯Y4闪烁，同时T21开始计时，5S后S47置位，东西红灯Y3、南北左转绿灯Y4熄灭，东西绿灯Y5亮，同时T22开始计时，25S后S48置位，东西绿灯Y5闪烁，同时T23开始计时，5S后S49置位，东西绿灯Y5熄灭，东西黄灯Y6亮，同时T24开始计时，5S后S40置位，至此正常时间段一个周期工作完毕，如此循环工作。图2-2 正常时段3.高峰时段如图2-3：M17或M20置位后，则S20置位，南北左转绿灯Y0、东西红灯Y3、南北红灯Y7亮, 同时T0开始计时,5S后S21置位,南北左转绿灯Y0闪烁，T1开始计时，5S后S22置位，南北左转绿灯Y0、南北红灯Y7熄灭，南北红灯Y1亮，同时T2开始计时，25S后S23置位，南北绿灯Y1闪烁，同T3开始计时，5S后S24置位，南北绿灯Y1熄灭，南北黄灯Y2亮，同时T4开始计时，5S后S25置位，南北黄灯Y2熄灭，南北红灯Y7亮，同时T5开始计时，5S后S26置位，东西左转绿灯Y4闪烁，同时T6开始计时，5S后S27置位，东西红灯Y3、东西左转绿灯Y4熄灭，东西绿灯Y5亮，同时T7开始计时，25S后，S28置位，东西绿灯Y5闪烁，同时T8开始计时，5S后S29置位，东西绿灯Y5熄灭，东西黄灯Y6亮，同时T9开始计时，5S后S20置位，至此高峰时间段一个周期工作完毕，如此循环工作。图2-3 高峰时段2.2 顺序功能图晚间时段顺序功能图图2-4晚间时段顺序功能图图2-6图2-5高峰时段顺序功能图 正常时段顺序功能图第3章 硬件设计3.1 PLC选型1) 型号选择：输入控制X0、X1，输出端有东西、南北方向红绿黄灯和东西、南北方向左转弯红绿灯共十个输入输出点，选用PLC 型号： FX2N-16MR2) 本设计采用PLC来实现对十字路口交通信号灯的控制，其控制方法是选用FX2N-16MR4型号PLC对东西南北的红、黄、绿、左绿灯实现有规律的循环闪亮，以达到对交通信号灯的控制。控制过程中采用顺序控制设计法用多个定时器和计数器分时段分频率自动实现对八个控制对象的控制，根据交通信号灯的亮灭规律，可用PLC编程对其实行自动控制。晚上时段黄灯按一定规律亮灭循环，可先用定时器控制其亮灭，再用计数器控制其循环。高峰时段与正常时段可先选时序图中的90S为一个周期，用定时器与计数器先实现一个周期的循环。表3-1：I/O分配表3.2 I/O分配输 入输入继电器输入元件作用X0SB1启动按钮X1SB2停止按钮输 出Y0KM1控制南北左转绿灯Y1KM2控制南北绿灯Y2KM3控制南北黄灯Y3KM4控制东西红灯Y4KM5控制东西左转绿灯Y5KM6控制东西绿灯Y6KM7控制东西黄灯Y7KM8控制南北红灯3.3 PLC外部硬件接线如图3-1： 起动按钮SB1控制系统工作；按钮SB2控制系统停止工作； 控制对象： 东西方向红灯两个 , 南北方向红灯两个， 东西方向黄灯两个 , 南北方向黄灯两个， 东西方向绿灯两个 , 南北方向绿灯两个， 东西方向左转弯绿灯两个，南北方向左转弯绿灯个。图3-1 硬件接线第4章 软件设计4.1 指令表交通灯的控制指令表如下：X0闭合控制系统工作，X1闭合控制系统停止。4.2 程序梯形图多功能交通灯控制的程序梯形图如下：运用了区间比较指令来比较，运用步进来实现循环。交通灯循环交错工作。第5章 设计总结经过本次课程设计，让我更加深刻的了解了PLC这门课程，不仅从理论上掌握了课堂上没有学懂的知识，还从实践中拓宽了我的知识面，让我对我们专业的知识有了更加全面的认识，更加清晰的认识到我们专业知识的实用性是如此的强，而且这次课程设计也在一定程度上还锻炼了我们发现问题，解决问题的能力。首先，在本次课程设计我主要是负责PPT与WORD这一块，在这其中遇到了很多问题，也获得了很多意想不到的知识。在每次解决一个问题后都有种久违的满足感，甚至对每发现一个问题都有种莫名的兴奋。在完成课程设计后,我发现我还有许多方面的不足,所了解的知识还远远不够,包括对知识的掌握和各种软件的操作上都有很多不足。但通过这一次课程设计,增强了我们的动手能力,提高了PLC与计算机知识的了解。其次，特别要感谢我们团队的成员，王剑和武文昌同学在设计过程中屡次因为忙于修改方案，调试程序，想解决问题的方法而忘记吃饭、休息，他们废寝忘食的工作态度，让我感动，在此向他们表示我诚挚的谢意！最后我相信，通过这次课程设计，这不仅对我们的专业知识有相当大的帮助，而且我相信这对于我们今后走上社会工作时一定会有很大的帮助！在这一周的课程设计中，我组选择了交通灯控制，设计前时我以将自己的思路和整体方案想清楚，运用区间比较、子程序调用、步进来设计程序，软件设计且并用软件来调试很成功的通过。不然，在硬件调试时出现了错误，此时我一脸茫然，我错误的所在是硬件的调试，在这其中并没有找到知识点与理论的错误，调出PLC CPU错误发现子程序中不能使用STL、MC、MCR时，我的设计遭到了阻力，我转变思路运用调用但是都没有成功，调用后的程序与当前的状态这个问题，我运用自己现在所学的知识难以解决，不得已放弃了调用，运用我们所学的最基础的知识将程序完成。在设计时要把握好基本知识，将其运用熟悉，要了解PLC里各种指令的用法，在运用功能指令是要注意适可而止、触类旁通，不要过于钻牛角，放松一下头脑，借鉴别人的经验与方法。本次设计中我主要负责设计编程，我组成员分工协作，分步工作，在我组成员的共同努力下本次设计达到预期目的，我相信通过本设计我在以后的工作中会更有经验！-xxx一、基础理论，武装头脑没有基础理论，一切解决问题的方法都只是形式，或者空谈。学以致用，学习的目的是为了发现问题、分析问题、解决问题，否则将只是一个书橱。自己在实践中学习，在学习中实践，使学习与实践工作相得益彰。二、团队合作从上面主要的工作内容来看，不是我一个人所能完成的，正所谓一切事务离不开团队，个人无法称英雄。今年在王剑同学的领导之下，团队合作有了很大的进步，每个项目开始之前，好好的交流、加强了解、对问题的共识、解决问题的方法能很好的统一起来。我个人也很好的溶入这个团队，共同做好一个项目。在解决问题的过程中，虽然都不时风平浪静，但事后都能够客观地分析，而不参杂个人的感情。脚踏实地，积极做好本职工作。三、工作态度给我的最大的感触就是一定要好好的去聆听，每个人对待问题的看法，不管他的看法对还是不对，合理与否，或者考虑的角度是否确切，都要好好地聆听，至少要等他说完，如果你主观的色彩，可能你都不愿意或者不屑听完他说的话，但是静下心来你或许也能发现他看问题的某些角度是你没有考虑过的，他想的某些方面也许确实是要注意到的。静心！聆听！把技术与大家共同分享，摆正心态，共同提高。第6章 摘要致谢一直以来得到老师和同学们的悉心帮助，包括到本课题的完成，老师都给予我们细心的指导和不懈的支持。在此，没有更多华丽的语言，谨向老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。同时还要感谢同我们一起走过的自控0806班的同学们，不管在什么时候，也正因为有了你们的帮助和支持，我们团队才能克服众多困难和疑惑，直到把本文按时顺利的完成，在此请大家接受我们诚挚的谢意！参考文献1漆汉宏. PLC电气控制技术M北京：机械工业出版社，20062史宜巧、孙业明、景绍学.PLC技术及应用M北京：机械工业出版社，20093十字交通信号灯PLC控制系统设计与调试