PLC課程設(shè)計 交通信號燈PLC控制系統(tǒng)設(shè)計

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1、精品文檔 課程設(shè)計（論文） 題目名 稱 交通信號燈PLC控制系統(tǒng)設(shè)計 課程名稱 PLC原理及應(yīng)用 學(xué)生姓名 學(xué) 號 系、專業(yè) 電氣 指導(dǎo)教師 2015年 2月12日 邵陽學(xué)院課程設(shè)計（論文）任務(wù)書 年級專業(yè) 學(xué)生姓名 學(xué)號 題目名稱 交通信號燈PLC控制系統(tǒng)設(shè)計 設(shè)計時間 課程名稱 PLC原理及應(yīng)用 課程編號 121200107 設(shè)計地點 數(shù)字控制與PLC實驗室 （306 ） 一、課程設(shè)計（論文）目的 PLC原理及應(yīng)用課程設(shè)計是電氣工程及其自動化專業(yè)領(lǐng)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(shè)計為主。 課程設(shè)計的目的和任務(wù)：全面熟練掌握 PLC的硬件組成以及各種指令的應(yīng)用，使學(xué)生掌握小型 PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的步驟，熟悉和掌握 PLC開發(fā)系統(tǒng)的應(yīng)用和軟件調(diào)試過程，通過設(shè)計過程中對故 障的分析、判斷、檢修進(jìn)一步鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生的動手能力。 二、已知技術(shù)參數(shù)和條件 利用PLC設(shè)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(shè)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(jìn)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(fù)以上過程。 技術(shù)參數(shù)：請調(diào)研邵陽市某個十字路口的運行狀況。 三、任務(wù)和要求 1、設(shè)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(shè)計報告 注：1.此表由指導(dǎo)教師填寫，經(jīng)系、教研室審批，指導(dǎo)教師、學(xué)生簽字后生效; 2 .此表1式3份，學(xué)生、指導(dǎo)教

4、師、教研室各 1份 四、參考資料和現(xiàn)有基礎(chǔ)條件（包括實驗室、主要儀器設(shè)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(guān)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(dǎo)書； 五、進(jìn)度安排 年月日：收集和課程設(shè)計有關(guān)的資料，熟悉課題任務(wù)何要求 年月日-日：總體方案設(shè)計 年月日-日：外部接線圖 年月日-日：T形圖設(shè)計 年月日-日：系統(tǒng)調(diào)試改進(jìn) 年月日：整理書寫設(shè)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(xué)主任意見 主管主任（簽字）： 八、備注 學(xué)生（簽字）： 指導(dǎo)教師（

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

6、程設(shè)計（論文）成績評定的依據(jù)，裝訂在設(shè)計說明書（或論文）的“任務(wù)書”頁后面; 2、表中的“評分項目”及“權(quán)重”根據(jù)各系的考核細(xì)則和評分標(biāo)準(zhǔn)確定。 摘要 自從交通燈誕生以來，其內(nèi)部的電路控制系統(tǒng)就不斷的被改進(jìn)。設(shè)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(jìn)行程序設(shè)計，編 程容易，功能擴(kuò)展方便，修改靈活 ,而且結(jié)構(gòu)簡單，抗干擾能力強(qiáng)。三菱可編程控制 器指令豐富，可以接各種輸出、輸入擴(kuò)充設(shè)備，有豐富的特殊擴(kuò)展設(shè)備，其中的模擬 輸入設(shè)備和通信設(shè)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(jìn)行硬件接口設(shè)計，利用 梯形 圖和語句表進(jìn)行編程，實現(xiàn)了十字路口交通燈控制系統(tǒng)的自動化。 關(guān)鍵詞 : PLC ；交通控制；自動化 ； 可編輯 目錄 要 I 1 設(shè) 計 方 案 .……. 1.. 1.1 設(shè) 計 要 求 … 1.. 1.2 設(shè) 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(yīng) 用 與 前 景 .4 3 系 統(tǒng) 設(shè) 計 .5 3.1 硬 件 設(shè) 計 .5 3.2 PLC 接 線 6… 3.3 系 統(tǒng) 程 序 分 析 ..….7 結(jié) 束 語 ……..11 參 考 文 獻(xiàn) 12 附 錄 13 1設(shè)計方案 1.1 設(shè)計要求 利用PLC設(shè)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(shè)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(jìn)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?xí)r有倒計時顯示屏。 1.2 設(shè)計方案分析 按照交通燈系統(tǒng)控制要求下，結(jié)合三菱 FX2N系列可編程控制器的特性， 選 擇適合的型號。設(shè)計思想分析如下：結(jié)合當(dāng)前所學(xué)知識，確定已轉(zhuǎn)換為中心的程序設(shè) 計方法更簡單方便的達(dá)到設(shè)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(fù)以上過程。 這種設(shè)計方案源于我們的課本上已轉(zhuǎn)換為中心的程序設(shè)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(shè)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(shè)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(jī)技術(shù)的發(fā)展，PLC采用通用微處理器為核心，功能擴(kuò)展到各 種算術(shù)運算，PLC 運算過程控制并可與上位機(jī)

12、通訊、實現(xiàn)遠(yuǎn)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(yīng)用而設(shè)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(jìn)行邏輯運 算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)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(jī)械或生產(chǎn)過程。可編程控制器及其有關(guān)的外圍設(shè)備， 都應(yīng)按易于工 業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體、易于擴(kuò)展其功能的原則設(shè)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)，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(jī)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(shè)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(jī)算計相比有較大的不同， 微型計算機(jī)運行程序時， 一旦執(zhí)行到 END 指令，程序運行結(jié)束。而 PLC 從 0000 存儲地址所存放的第一 條擁護(hù)指令開始， 在無中斷或跳轉(zhuǎn)的情況下， 按存儲地址好遞增的方向順序執(zhí)行擁護(hù) 程序，直到 END 指令結(jié)束。然后再從頭開始，并周而復(fù)始的重復(fù)，直至到停機(jī)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(gòu)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(jī)靈活、方便的特點而設(shè)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(qiáng)。 （ 2 ）通用性強(qiáng)，使用方便。 （ 3 ）采用模塊化結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)組合靈活方便。 （ 4 ）編程語言簡單、易學(xué)，便于掌握。 （ 5 ）系統(tǒng)設(shè)計周期短。 （ 6 ）對生產(chǎn)工藝改變適應(yīng)性強(qiáng)。 （ 7 ）安裝簡單、調(diào)試方便、維護(hù)工作量小。 （ 8 ）體積小、重量輕、功耗低。 2.5 PLC 的應(yīng)用與前景 為了適應(yīng)市場的各方面的需求 ,各生產(chǎn)廠家對 PLC 不斷進(jìn)行改進(jìn) ,推出功能更加 強(qiáng)大、結(jié)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(jìn)行單機(jī)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(luò)化方向發(fā)展， 以適應(yīng)現(xiàn)代化的大型工廠、 企業(yè)自動化的需 要。 3系統(tǒng)設(shè)計 3.1硬件設(shè)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(zhuǎn)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(guān) 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(zhuǎn)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(fù)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(zhuǎn)換為中心的順序程序設(shè)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(jié)束語 在此次課程設(shè)計中， 我們將課本理論知識與實際應(yīng)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(xué)一起分析研究此次課程設(shè)計任務(wù)和要求， 然后按 照分析的結(jié)果進(jìn)行實際連接電路和編寫程序操作， 檢測和校正， 再進(jìn)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(rèn)真分 析討論， 然后對討論出的結(jié)果進(jìn)行實際檢測校正， 對一些疑難問題我們也認(rèn)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(shè)計， 我們加深了對課本知識的認(rèn)識理解， 對電路設(shè)計方法 和實際電路連接也有了一定的初步認(rèn)

22、識。也對 PLC 應(yīng)用技術(shù)有了更深的認(rèn)識。 感謝王老師的細(xì)心教導(dǎo)，感謝團(tuán)隊的積極合作，團(tuán)隊的力量是無限的。 參考文獻(xiàn) [1] 孫平主編《可編程控制器原理及應(yīng)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(shù)》北京航空航天大學(xué) [3] 胡學(xué)林主編《可編程控制器應(yīng)用技術(shù)》 .高等教育出版社 [4] 張運波 . 《工廠電氣控制技術(shù)》 . 2001. [5] 田瑞庭 . 《可編程控制器應(yīng)用技術(shù)》 1994. [6] 曲非非 . 《 PLC 應(yīng)用技術(shù) 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〕