《電氣控制與PLC》課程設(shè)計說明書交通燈PLC控制

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1、 《電氣控制與PLC》課程設(shè)計說明書 交通燈PLC控制 系 、 部: 電氣與信息工程系 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 專 業(yè)： 電氣自動化技術(shù) 班 級： 電氣0901班 學(xué) 號: 完成時間: 2011年12月 摘 要 本設(shè)計交通燈系統(tǒng)以三菱FX2N-32MR型PLC為核心，能實現(xiàn)交通燈系統(tǒng)的控制。 本

2、文介紹了交通燈的基本原理以及工作流程，從硬件和軟件上對系統(tǒng)進(jìn)行了較詳細(xì)的設(shè)計。在軟件設(shè)計時分別設(shè)計了不同的模塊系統(tǒng)功能，分別對程序塊編寫梯形圖程序，最后完成了總個系統(tǒng)的設(shè)計，使所設(shè)計系統(tǒng)達(dá)到了設(shè)計要求。利用PLC控制的交通燈控制系統(tǒng)提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，保證交通燈能夠長期穩(wěn)定運(yùn)行。 關(guān)鍵詞： 交通燈；PLC；梯形圖 ABSTRACT This design traffic light system with mitsubishi FX2N-32 MR type PLC as the core, can realize the control of tra

3、ffic light system. This paper introduces the basic principle of the traffic lights and the working process, from the hardware and software of the system is a detailed design. In the software design of different modules are designed respectively system function respectively, the block write ladde

4、r diagram program, finally completed a total the design of the system, design the system to achieve the design requirements. Use of PLC control of traffic light control system improves the stability of system, ensure the traffic lights can have a long-term stable operation. Key words： traffic lig

5、hts; PLC; Ladder diagram 目 錄 1 緒論 4 1. 1 交通燈簡介 4 1.2 交通燈的基本功能 4 2 系統(tǒng)方案論證 5 2.1 PLC的特點(diǎn) 5 2.2 PLC控制交通燈的優(yōu)點(diǎn) 6 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計 7 3.1 系統(tǒng)的輸入/輸出信號及PLC選型 7 3.2 I/O地址分配 7 3.3 PLC控制外部接線電路 8 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計 9 4.1 系統(tǒng)流程圖 9 4.2 交通燈系統(tǒng)時序 9 4.3 啟動系統(tǒng)

6、11 4.4 停止系統(tǒng) 11 4.5 緊急事件處理系統(tǒng) 11 4.6 系統(tǒng)總體PLC編程梯形圖 11 5 總結(jié) 13 參考文獻(xiàn) 14 1 緒論 1.1 交通燈簡介 隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展趨勢，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展越來越成為一個國家支撐其他事業(yè)的發(fā)展的必要條件。所以要致富，先修路。交通業(yè)的發(fā)展加速了我們的生活節(jié)奏。道路的規(guī)劃也是不可忽略的一項技術(shù)，其中行人及乘客、駕駛員的安全問題也是無法忽視的問題，有規(guī)矩才成方圓，所以對于一些地帶必須裝設(shè)有交通燈來使得大家形成一個道路規(guī)矩，以免帶來不必要的

7、麻煩。 1.2 交通燈的功能 當(dāng)我們行走在一些十字交叉路口的地方，我們可以看見的交通燈的控制及其所產(chǎn)生的作用。交通燈的基本功能就是對各個方向的來往車輛進(jìn)行一種規(guī)矩。舉一個簡單的例子來說明，例如：當(dāng)其他三個方向的車輛要往同一方向行駛時，如果沒有形成一套相應(yīng)的秩序系統(tǒng)，那么，我們見到的就是一片混亂，車輛阻塞，這樣子的話就很麻煩了。另外一方面，當(dāng)出現(xiàn)緊急事件時，我們可以按下緊急按鈕，讓四個方向的車輛停止一會兒，優(yōu)先處理緊急事件。到了深夜時，車輛少了很多，可以按下停止按鈕停止交通燈的信號指示控制作用，直到第二天早上再按下啟動按鈕進(jìn)行控制。因此，交通燈控制系統(tǒng)要有正常顯示控制的作用。還要有緊急

8、事件的處理功能。交通燈的工作流程圖如圖1.1所示。 圖1.1 交通燈工作流程圖 2 系統(tǒng)方案論證 此次的設(shè)計可以有多種方案來實現(xiàn)，可以用數(shù)字電子技術(shù)來實現(xiàn)該設(shè)計所要達(dá)到的功能，也可以用單片機(jī)技術(shù)來實現(xiàn)，其中沒門課程都可以設(shè)計出多種方案，所以方案是非常多的。即便是這樣，基于PLC課程及PLC的特點(diǎn)與應(yīng)用出發(fā)，選定了用PLC控制交通燈系統(tǒng)設(shè)計的方案。 2.1 PLC的特點(diǎn) PLC是一種用于工業(yè)自動化控制的專用計算機(jī)，實質(zhì)上屬于計算機(jī)控制方式。PLC與普通微機(jī)一樣，以通用或?qū)Ｓ肅PU作為字處理器，實現(xiàn)通道(字)的運(yùn)算和數(shù)據(jù)存儲，另外

9、還有位處理器(布爾處理器)，進(jìn)行點(diǎn)(位)運(yùn)算與控制。PLC控制一般具有可靠性高、易操作、維修、編程簡單、靈活性強(qiáng)等特點(diǎn)。 (1)可靠性:對可維修的產(chǎn)品，可靠性包括產(chǎn)品的有效性和可維修性。 A. PLC不需要大量的活動元件和接線電子元件，它的接線大大減少，與此同時，系統(tǒng)的維修簡單，維修時間短。 B. PLC采用了一系列可靠性設(shè)計的方法進(jìn)行設(shè)計，例如，冗余設(shè)計，斷電保護(hù)，故障診斷和信息保護(hù)及恢復(fù)等，提高了MTBF，降低了MTTR使可靠性提高。 C. PLC有較高的易操作性，它具有編程簡單，操作方便，維修容易等特點(diǎn)，一般不易發(fā)生操作的錯誤。 D. PLC是為工業(yè)生產(chǎn)過程控制而專門

10、設(shè)計的控制裝置，它具有比通用計算機(jī)控制更簡單的編程語言和更可靠的硬件。采用了精簡化的編程語言，編程出錯率大大降低，而為工業(yè)惡劣操作環(huán)境設(shè)計的硬件使可靠性大大提高。 E.在PLC的硬件方面，采用了一系列提高可靠性的措施。例如，采用可靠性的元件:采用先進(jìn)的工藝制造流水線制造;對干擾的屏蔽、隔離和濾波等;對電源的斷電保護(hù);對存儲器內(nèi)容的保護(hù)等。 F. PLC的軟件方面，也采取了一系列提高系統(tǒng)可靠性的措施。例如，采用軟件濾波;軟件自診斷;簡化編程語言等。 (2)易操作性，PLC的易操作性表現(xiàn)在下列幾個方面: A、操作方便對PLC的操作包括程序輸入和程序更改的操作。大多數(shù)PLC采用編

11、程器進(jìn)行輸入和更改的操作。編程器至少提供了輸入信息的顯示，對大中型的PLC，編程器采用了CRT屏幕顯示，因此，程序的輸入直接可以顯示。更改程序的操作也可直接根據(jù)所需要的地址編號或接點(diǎn)號進(jìn)行搜索或順序?qū)ふ?，然后進(jìn)行更改。更改的信息可在液晶屏或CRT上顯示。 B、編程方便PLC有多種程序設(shè)計語言可供使用。對電氣技術(shù)人員來說，由于梯形圖與電氣原理圖較為接近，容易掌握和理解。采用布爾助記符編程語言時，十分有助于編程人員的編程。 C、維修方便PLC具有的自診斷功能對維修人員維修技能的要求降低。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時，通過硬件和軟件的自診斷，維修人員可以很快的找到故障的部位，以便維修。 (3)

12、靈活性，PLC的靈活性表現(xiàn)在以下幾個方面: A.編程的靈活性。PLC采用的編程語言有梯形圖、布爾助記符、功能表圖、功能模塊和語句描述編程語言。編程方法的多樣性使編程方便、應(yīng)用面拓展。 B.擴(kuò)展的靈活性。PLC的擴(kuò)展靈活性是它的一個重要特點(diǎn)。它可根據(jù)應(yīng)用的規(guī)模不同，即可進(jìn)行容量的擴(kuò)展、功能的擴(kuò)展、應(yīng)用和控制范圍的擴(kuò)展。 C.操作的靈活性。操作十分靈活方便，監(jiān)視和控制變得十分容易。 2.2 PLC控制交通燈的優(yōu)點(diǎn) PLC控制自動售貨機(jī)的優(yōu)點(diǎn)有： (1)在交通燈控制系統(tǒng)中采用PLC，用軟件實現(xiàn)對其運(yùn)行的自動控制，可靠性大大提高。 (2)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，外部線路簡化。

13、(3)PLC可實現(xiàn)各種復(fù)雜的控制系統(tǒng)，方便地增加或改變控制功能。 (4)PLC可進(jìn)行故障自動檢測與報警顯示，提高運(yùn)行安全性，并便于檢修。 (6)更改控制方案時不需改動硬件接線。 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計 3.1 系統(tǒng)的輸入/輸出信號及PLC選型 根據(jù)設(shè)計要求，交通燈控制系統(tǒng)輸入信號有3個，分別為啟動按鈕、停止按鍵和緊急事件按鈕；輸出系統(tǒng)有7個，其中6個用于東西方向綠黃紅和南北方向綠黃紅指示燈，另外1個用于緊急事件喇叭報警指示。 根據(jù)I/O信號數(shù)量、類型以及控制要求，選擇日本三菱公司的FX2N-32MR型PLC，其16個輸入端子和16個輸出端子

14、能夠很好的滿足控制要求。 FX2N 型機(jī)具有以下幾方面的優(yōu)點(diǎn)： (1)專用于開關(guān)量控制，其體積小，安裝起來節(jié)省空間； (2)其功能較強(qiáng)，具有2kHz的高速計數(shù)器，可作為定位控制的標(biāo)準(zhǔn)硬件使用;在指令方面，具有編碼、譯碼、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、可逆計數(shù)等功能。從結(jié)構(gòu)上看：包括主機(jī)單元、I/O擴(kuò)展單元、I/O鏈接單元、A/D轉(zhuǎn)換單元、D/A轉(zhuǎn)換單元等； (3)采用的是箱體結(jié)構(gòu)，其價格便宜，可靠性高； (4)其任一種CPU箱和任一種擴(kuò)展箱均可配置在一起，因此，用戶可根據(jù)所需的I/0點(diǎn)數(shù)進(jìn)行選件配置，使用靈活、方便。 3.2 I/O地址分配 將3個輸入信號X000控制信號啟動、X001控制信

15、號停止、X002控制緊急事件7個輸出信號，分別是Y000--Y005紅綠信號指示燈、Y010為緊急事件報警的功能類型，如表3.1所示。 表3.1 外部信號與PLC的I/O地址編號 3.3 PLC控制外部接線電路 根據(jù)設(shè)計要求及I/O地址分配畫出PLC與外部模塊的接線圖如圖3.1所示。 圖3.1 PLC輸入、輸出接線圖 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計 4.1 系統(tǒng)流程圖 交通燈系統(tǒng)主要包括：啟動系統(tǒng)、停止系統(tǒng)和緊急事件處理系統(tǒng)。根據(jù)交通燈的使用要求，采

16、用了三菱公司的FX2N－32MR可編程序控制器，交通燈控制系統(tǒng)流程圖如圖4.1所示。 圖4.1 交通燈控制系統(tǒng)流程圖 4.2 系統(tǒng)時序 按交通燈系統(tǒng)的設(shè)計要求，設(shè)計出相應(yīng)的時序圖。 4.2.1 正常情況時序圖 如圖4.2.1所示為正常情況下的時序圖。 圖4.2.1所示為正常情況下的時序圖 4.2.2 緊急情況時序圖 如圖4.2.2所示為緊急時刻的相應(yīng)時序圖。 圖4.2.2所示為緊急時刻的相應(yīng)時序圖 4.3 啟動系統(tǒng) 當(dāng)有緊急事件時，按下啟動按鈕X000，交通燈正常運(yùn)行。PLC編程梯形圖如圖4.3所示。 圖4.3 啟動系統(tǒng)PLC

17、編程梯形圖 4.4 停止系統(tǒng) 當(dāng)夜深人靜時，如果按下停止按鈕X001的話就停止交通信號燈的運(yùn)行。PLC編程梯形圖如圖4.4所示。 圖4.4 停止系統(tǒng)PLC編程梯形圖 4.5 緊急事件處理系統(tǒng) 按下緊急事件處理按鈕X002時，相應(yīng)的電磁閥起動，喇叭報警。PLC編程梯形圖如圖4.5所示。 圖4.5 緊急事件處理系統(tǒng)PLC編程梯形圖 4.6 系統(tǒng)總體PLC編程梯形圖 由上面的各個系統(tǒng)共同構(gòu)成的交通燈系統(tǒng)總體PLC編程梯形圖如圖4.6所示。 圖4.6 系統(tǒng)總體PLC編程梯形圖

18、 5、 總結(jié) 通過這次的《電氣控制與PLC》的課程設(shè)計，我進(jìn)一步加強(qiáng)了動手、思考和解決問題的能力。在整個設(shè)計過程中，我們通過借鑒及在專業(yè)基礎(chǔ)課上所學(xué)的知識設(shè)計了該系統(tǒng)控制程序。最重要的一點(diǎn)是要有虛心求教的精神，一個人不懂什么知識不重要，重要的是要有好的道德品質(zhì)。軟件系統(tǒng)的設(shè)計也是很重要的，尤其是對可編程邏輯器件的掌握及編程能力的鍛煉是很有幫助的，在這方面，我們把自己編好的程序與他人交流，希望能夠使程序最簡以及自己需要改進(jìn)的地方，做到取長補(bǔ)短，完善自我。 在此次的課程設(shè)計中，我領(lǐng)會到一點(diǎn)：在當(dāng)今世界中，要想立足于這個知識爆炸時代，就必須

19、學(xué)會與他人合作，團(tuán)結(jié)大家，不斷的完善自己，加強(qiáng)自己。 參考文獻(xiàn) [1]史國生.電氣控制與可編程控制器技術(shù)（第二版）【M】.北京：化學(xué)工業(yè)出版 社，2003.12 [2]王永華.現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)【M】.北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 2000，7 [3]崔曉利.中文版AutoCAD工程制圖（2008版）【M】.北京：清華大學(xué)出版社， 2007.9 [4]熊幸明.電氣控制與PLC（20

20、11版）【M】.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011 [5]PLC百例成才 ut2ApOdfXXc02GyBKsKCWw97MrqqWhoj5TL15Zt6jIPYytYCummtARp3v1N5luizi3xh3BhWYreKO8d9g7nmZQoWPJeTLDrw08gVS8DsDQQYGC3cE7moO2tLF0Jf1gK74IUXyBmtIVR97CkrfVqULT5fn2t6MpJR6rbzVPSortZvIj5NB5ndVvSr4iWr1TwLFKgLSPzuhRjQ3CmZU98eUOuijdLSZqPmvrw9zKupxf8WFUG9l2G9277g2rTipa1YpCZ

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