PLC交通信號(hào)指示燈畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、 畢 業(yè) 論 文論文題目：plc交通信號(hào)指示燈教 學(xué) 系 工業(yè)工程系專 業(yè) 機(jī)電一體化年 級(jí) 2009級(jí)姓 名 指導(dǎo)教師 職 稱（2012 年 3 月）摘要隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市交通問題越來越引起人們的關(guān)注。人、車、路三者關(guān)系的協(xié)調(diào)，已成為交通管理部門需要解決的重要問題之一。城市交通控制系統(tǒng)是用于城市交通數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、交通信號(hào)燈控制與交通疏導(dǎo)的計(jì)算機(jī)綜合管理系統(tǒng)，它是現(xiàn)代城市交通監(jiān)控指揮系統(tǒng)中最重要的組成部分。 實(shí)現(xiàn)路口交通燈系統(tǒng)的控制方法很多，可以用可編程序控制器plc、單片機(jī)等方案來實(shí)現(xiàn)。其中用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)電路在很大程度上要受到軟件程序的影響，調(diào)試工作極為不易，而采用可編程控制器plc來實(shí)現(xiàn)

2、系統(tǒng)功能的設(shè)計(jì)靈活性高。plc梯形圖程序的設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)plc控制的重要內(nèi)容，本文就plc自動(dòng)控制交通燈設(shè)計(jì)給出順序控制設(shè)計(jì)法的梯形圖編程方法，通過分析對(duì)交通信號(hào)燈的控制要求，對(duì)plc控制系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。有效解決現(xiàn)有交通的道路擁擠、交通秩序混亂等問題。關(guān)鍵詞： plc；梯形圖；編程方法目錄摘要一、plc的特點(diǎn)及應(yīng)用 （一）、概述（二）、plc的特點(diǎn)二、控制方案設(shè)計(jì) （一）、技術(shù)控制要求 （二）、總體方案確定 1、方案的原理 2、方案的選擇依據(jù)三、硬件、軟件選擇、plc指令圖接線圖（一）、器件選擇 1、器件 2、軟件 3、硬件（二）、plc指令圖 1、輸入輸出指令（ld/ldi/out） 2、觸點(diǎn)串

3、連指令（and/andi）、并聯(lián)指令（or/ori） 3、電路塊的并聯(lián)和串聯(lián)指令（orb、anb） 4、程序結(jié)束指令（end）（三）、接線圖 四、軟件編程 （一）、編寫程序流程圖 （二）、編寫梯形圖 （三）、采用步進(jìn)梯形指令雙流程編程實(shí)現(xiàn)五、總結(jié) 致謝 參考文獻(xiàn) 附件：程序梯形圖： 程序指令表： plc接線圖 一 、plc的特點(diǎn)及應(yīng)用（一）、概述 可編程控制器（programmable controller）是計(jì)算機(jī)家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器（programmable logic controller），簡(jiǎn)稱plc，它主要用來代替繼電器實(shí)

4、現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡(jiǎn)稱pc。但是為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī)（personal computer）的簡(jiǎn)稱混淆，所以將可編程控制器簡(jiǎn)稱plc。（二）、 plc的特點(diǎn)1 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)；2 通用性高，使用方便；3程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，易學(xué)，易懂；4采用先進(jìn)的模塊化結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)組合靈活方便；5系統(tǒng)設(shè)計(jì)周期短；6安裝簡(jiǎn)便，調(diào)試方便，維護(hù)工作量小；7對(duì)生產(chǎn)工藝改變適應(yīng)性強(qiáng)，可進(jìn)行柔性生產(chǎn)；plc主體由三部分組成，主要包括中央處理器cpu、存儲(chǔ)系統(tǒng)和輸入、輸出接口。plc基本結(jié)構(gòu)如圖所示：接口部件輸出輸入接口部件 中央處理單元

5、 cpu板 接受 驅(qū)動(dòng) 現(xiàn)場(chǎng)信號(hào) 受控元件 電 源 部 件 二、控制方案設(shè)計(jì)（一）、技術(shù)控制要求設(shè)計(jì)一個(gè)十字路口交通燈控制系統(tǒng)電路，要求使用三菱plc進(jìn)行控制，能夠指揮車輛在十字路口完成左轉(zhuǎn)和不同路口的直行，并且設(shè)計(jì)出十字路口交通燈控制系統(tǒng)的實(shí)物模型。功能：東西兩組燈，南北兩組燈，分別用來指示轉(zhuǎn)彎和直行。如下表所示。黃燈亮?xí)r，要求每秒閃亮一次。同步設(shè)置人行橫道紅、綠燈指示。具體交通燈控制電路狀態(tài)如表1-1所示：表1-1 交通燈控制電路狀態(tài)表狀態(tài) 直行燈（南北） 左轉(zhuǎn)燈（南北） 直行燈（東西） 直行燈（東西） 持續(xù)時(shí)間（s） 紅 黃 綠 紅 黃 綠 紅 黃 綠 紅 黃 綠 s0 0 0 1 1

6、0 0 1 0 0 1 0 0 27 s1 0 1 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 3 s2 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 27 s3 1 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 3 s4 1 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 27 s5 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 3 s6 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 27 s7 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 3 s0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 0 0 27注：0表示燈滅，1表示燈亮。（二）、總體方案確定1、方案的原理 本方案所要實(shí)現(xiàn)的是模擬十字路

7、口交通燈的運(yùn)行，并利用plc對(duì)十字路口交通燈進(jìn)行控制：總共有2個(gè)輸入點(diǎn)和16個(gè)輸出點(diǎn)，兩個(gè)輸入是系統(tǒng)的開和關(guān)，用代替交通燈的發(fā)光二極管的亮、滅和閃爍作為信號(hào)的輸出，把燈分為東西兩組，南北兩組，各有紅、黃、綠三種，分別用來指示左轉(zhuǎn)彎和直行，另外，還有四組人行道上的紅綠燈。首先，按照控制要求利用計(jì)算機(jī)編程軟件編寫好科學(xué)合理的程序并輸入plc，plc按照所輸入的程序給出輸出并通過外部中間繼電器對(duì)硬件電路進(jìn)行相應(yīng)的邏輯順序控制，使交通燈按控制要求進(jìn)行亮、滅和閃爍來完成科學(xué)的交通控制要求。2、方案的特點(diǎn)plc運(yùn)用與交通燈控制系統(tǒng)有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì),： (1)、plc具有很高的可靠性，通常的平均無故障時(shí)間都在3

8、0萬小時(shí)以上；(2)、編程能力強(qiáng)，可以將模糊化、模糊決策和解模糊都方便地用軟件來實(shí) 現(xiàn)；(3)、抗干擾能力強(qiáng)，目前空中各種電磁干擾日益嚴(yán)重，為了保證交通控制的可靠穩(wěn)定3、方案的選擇依據(jù) 利用plc進(jìn)行的十字路口交通燈的控制與繼電器-接觸器控制系統(tǒng)相比省去了很多的繼電器、接觸器，不但節(jié)約了成本，而且傳輸速率高，更便捷穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng),因此我們選用了plc對(duì)交通燈系統(tǒng)進(jìn)行控制。外部的執(zhí)行設(shè)備我們選擇了中間繼電器，這里用它主要是為了保護(hù)plc的觸點(diǎn)不被意外燒壞，因?yàn)閜lc畢竟比中間繼電器貴多了，且可以由一個(gè)輸入控制幾個(gè)輸出動(dòng)作，減少了plc的輸出點(diǎn)數(shù)。交通燈我們用發(fā)光二級(jí)管代替，這種二極管壓降只有

9、2v。 三、硬件、軟件選擇、plc指令圖、接線圖(一）、 器件選擇1、根據(jù)信號(hào)燈的控制要求，所有的器件有：三菱fx系列plc、起動(dòng)按鈕sb1、停止按鈕sb2、紅黃綠色信號(hào)燈各4只，輸入輸出端口接線如圖3所示。由圖可見：起動(dòng)按鈕sb1接于輸入繼電器x0端，停止按鈕sb2接于輸入繼電器xl端，東西方向的綠燈接于輸出繼電器y5端，東西方向黃燈接于輸出繼電器y4端，東西方向的紅燈接于輸出繼電器y3端，南北方向綠燈接于輸出繼電器y2端，南北方向的黃燈接于輸出繼電器y1，南北方向紅燈接于輸出繼電器y0。將輸出端的com1及com2用導(dǎo)線相連，輸出端的電源為交流220v。如果信號(hào)燈的功率較大，一個(gè)輸出繼電器

10、不能帶動(dòng)兩只信號(hào)燈，可以采用一個(gè)輸出點(diǎn)驅(qū)動(dòng)一只信號(hào)燈，也可以采用輸出繼電器先帶動(dòng)中間繼電器，再由中間繼電器驅(qū)動(dòng)信號(hào)燈。 2、軟件選擇至于編寫程序的軟件，本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)使用了三菱電機(jī)的swopc-fxgp/win-c編程軟件，它是專為fx系列plc設(shè)計(jì)的中文編程軟件，可在windows9x、windows3.1以上操作系統(tǒng)運(yùn)行。此軟件可用梯形圖、指令表、順序功能圖符號(hào)來創(chuàng)建plc的程序，并可將程序儲(chǔ)存為文件，用打印機(jī)打印出來?？山o編程元件、程序塊建立注釋、設(shè)置寄存器數(shù)據(jù)。通過串行口，可將用戶程序與plc進(jìn)行通訊、文件傳送，可實(shí)現(xiàn)各種監(jiān)控和測(cè)試功能。所以，我們利用里面的梯形圖和指令表進(jìn)行編程。3、硬

11、件連接硬件連接需要根據(jù)附錄中的各圖進(jìn)行相應(yīng)的連接，首先要根據(jù)布置圖進(jìn)行大體的硬件布置規(guī)劃，將相應(yīng)的器件安裝到相應(yīng)的地方。然后，根據(jù)plc的輸入輸出端接線圖進(jìn)行相應(yīng)的連接，并根據(jù)轉(zhuǎn)換電源圖把轉(zhuǎn)換電源和plc相連接，最后再根據(jù)控制電路電氣原理圖把控制電路和其他部分相連接。同時(shí)我們盡量做到線路敷設(shè)平直，固定點(diǎn)位置正確，導(dǎo)線剖削規(guī)范，線路安裝正確，導(dǎo)線壓接規(guī)范，元件安裝整齊、緊固。（二）、plc指令圖1、輸入輸出指令（ld/ldi/out）下面把ld/ldi/out三條指令的功能、梯形圖表示形式、操作元件以列表的形式加以說明： 符號(hào) 功 能 梯形圖表示 操作元件 ld（?。?常開觸點(diǎn)與母線相連 x，y

12、，m，t，c,s ldi（取反）常閉觸點(diǎn)與母線相連 x，y，m，t，c,sout（輸出） 線圈驅(qū)動(dòng) y，m，t，c，s,f ld與ldi指令用于與母線相連的接點(diǎn)，此外還可用于分支電路的起點(diǎn)。out 指令是線圈的驅(qū)動(dòng)指令，可用于輸出繼電器、輔助繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、狀態(tài)寄存器等，但不能用于輸入繼電器。輸出指令用于并行輸出，能連續(xù)使用多次。 x000 y000 地址 指令 數(shù)據(jù) 0000 ld x000 0001 out y0002 、點(diǎn)串連指令（and/andi）、并聯(lián)指令（or/ori） 符號(hào)（名稱） 功 能 梯形圖表示 操作元件 and（與） 常開觸點(diǎn)串聯(lián)連接 x，y，m，t，c,s an

13、i（與非） 常閉觸點(diǎn)串聯(lián)連接 x，y，m，t，c,s or（或） 常開觸點(diǎn)并聯(lián)連接 x，y，m，t，c，s ori（ 或非） 常閉觸點(diǎn)并聯(lián)連接 x，y，m，t，c，s 注： and、ani指令用于一個(gè)觸點(diǎn)的串聯(lián)，但串聯(lián)觸點(diǎn)的數(shù)量不限，這兩個(gè)指令可連續(xù)使用。 or、ori是用于一個(gè)觸點(diǎn)的并聯(lián)連接指令。 x1 x2 y1 地址 指令 數(shù)據(jù) 1 ld x1 x3 2 andi x2 3 or x3 4 out y1 3、的并聯(lián)和串聯(lián)指令（orb、anb）符號(hào)(名稱) 功能 梯形圖表示orb（塊或） 電路塊并聯(lián) anb(塊與) 電路塊串聯(lián) 含有兩個(gè)以上觸點(diǎn)串聯(lián)連接的電路稱為“串聯(lián)連接塊”，串聯(lián)電路塊并

14、聯(lián)連接時(shí)，支路的起點(diǎn)以ld或ldnot指令開始，而支路的終點(diǎn)要用orb指令。orb指令是一種獨(dú)立指令，其后不帶操作元件號(hào)，因此，orb指令不表示觸點(diǎn)，可以看成電路塊之間的一段連接線。如需要將多個(gè)電路塊并聯(lián)連接，應(yīng)在每個(gè)并聯(lián)電路塊之后使用一個(gè)orb指令，用這種方法編程時(shí)并聯(lián)電路塊的個(gè)數(shù)沒有限制；也可將所有要并聯(lián)的電路塊依次寫出，然后在這些電路塊的末尾集中寫出orb的指令，但這時(shí)orb指令最多使用7次。將分支電路（并聯(lián)電路塊）與前面的電路串聯(lián)連接時(shí)使用anb指令，各并聯(lián)電路塊的起點(diǎn)，使用ld或ldnot指令；與orb指令一樣，anb指令也不帶操作元件，如需要將多個(gè)電路塊串聯(lián)連接，應(yīng)在每個(gè)串聯(lián)電路塊

15、之后使用一個(gè)anb指令，用這種方法編程時(shí)串聯(lián)電路塊的個(gè)數(shù)沒有限制，若集中使用anb指令，最多使用7次。 anb x0 x2 x3 y1 x1 x4 x5 orb x6 x7 地址 指令 數(shù)據(jù) 0 ld x0 1 or x1 2 ld x2 3 and x3 4 ldi x4 5 and x5 6 orb 7 or x6 8 anb 9 or x7 10 out y14、程序結(jié)束指令（end）符號(hào)（名稱） 功 能 梯形圖表示 操作元件end end（結(jié)束） 程序結(jié)束 無 在程序結(jié)束處寫上end指令，plc只執(zhí)行第一步至end之間的程序，并立即輸出處理。若不寫end指令，plc將以用戶存貯器的第一

16、步執(zhí)行到最后一步，因此，使用end指令可縮短掃描周期。另外。在調(diào)試程序時(shí)，可以將end指令插在各程序段之后，分段檢查各程序段的動(dòng)作，確認(rèn)無誤后，再依次刪去插入的end指令。4、 軟件編程 （1） 、交通燈控制1、 控制對(duì)象有六個(gè)： 東西方向紅燈兩個(gè)，南北方向紅燈兩個(gè) 東西方向黃燈兩個(gè)，南北方向黃燈兩個(gè) 東西方向綠燈兩個(gè)，南北方向綠燈兩個(gè)圖1是十字路口交通燈信號(hào)燈示意圖。信號(hào)燈的動(dòng)作受開關(guān)總體控制，按一下啟動(dòng)按鈕，信號(hào)燈系統(tǒng)開始工作，并周而復(fù)始地循環(huán)動(dòng)作；按一下停止按鈕，所有信號(hào)燈都熄滅。信號(hào)燈控制的具體要求如表1所示。 （2） 、控制思路 1、控制思路設(shè)計(jì)步驟 （1）、觀察十字路口交通燈的工作

17、時(shí)序。 （2）、設(shè)計(jì)i/o口。 （3）、畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。 （4）、寫出指令圖。 （5）、用編程器輸入指令。 （6）、調(diào)試運(yùn)行。 （7）、i/o端子接線圖。2、硬件及外圍元器件 根據(jù)信號(hào)燈的控制要求，本模塊所用的器件有：?jiǎn)?dòng)按鈕sb1，停止按鈕sb2，紅黃綠色信號(hào)燈各四只，輸入/輸出端口接線如圖2所示： 器不能帶動(dòng)兩只信號(hào)燈，可以采用一個(gè)輸出點(diǎn)驅(qū)動(dòng)一只信號(hào)燈，也可 以采用輸出繼電器現(xiàn)代東中間繼電器，再由中間繼電器驅(qū)動(dòng)信號(hào)燈。（3） 、軟件設(shè)計(jì)及調(diào)試 根據(jù)十字路口交通信號(hào)燈的控制要求，可作出信號(hào)燈的控制時(shí)序圖，如 圖3所示：梯形圖 ：五、總結(jié)用plc控制交通信號(hào)燈要充分利用其特點(diǎn)，高可靠性，豐富的

18、l/o接口模塊，采用模塊化結(jié)構(gòu)，編程簡(jiǎn)單易學(xué)，安裝簡(jiǎn)單，維修方便。主要的難點(diǎn)、中甸是編程思路。通過此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我不僅把知識(shí)融會(huì)貫通，而且豐富了大腦，同時(shí)在查找資料的過程中也了解了許多課外知識(shí)，開拓了視野，認(rèn)識(shí)了將來電子的發(fā)展方向，使自己在專業(yè)知識(shí)方面和動(dòng)手能力方面有了質(zhì)的飛躍。畢業(yè)設(shè)計(jì)是我作為一名學(xué)生即將完成學(xué)業(yè)的最后一次作業(yè)，他既是對(duì)學(xué)校所學(xué)知識(shí)的全面總結(jié)和綜合應(yīng)用，又為今后走向社會(huì)的實(shí)際操作應(yīng)用鑄就了一個(gè)良好開端，畢業(yè)設(shè)計(jì)是我對(duì)所學(xué)知識(shí)理論的檢驗(yàn)與總結(jié)，能夠培養(yǎng)和提高設(shè)計(jì)者獨(dú)立分析和解決問題的能力；是我在校期間向?qū)W校所交的最后一份綜和性作業(yè)，從老師的角度來說，指導(dǎo)做畢業(yè)設(shè)計(jì)是老師對(duì)學(xué)生所

19、做的最后一次執(zhí)手訓(xùn)練。其次，畢業(yè)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)是老師檢驗(yàn)其教學(xué)效果，改進(jìn)教學(xué)方法，提高教學(xué)質(zhì)量的絕好機(jī)會(huì)。在沒有做畢業(yè)設(shè)計(jì)以前覺得畢業(yè)設(shè)計(jì)只是對(duì)這幾年來所學(xué)知識(shí)的大概總結(jié)，但是真的面對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)發(fā)現(xiàn)自己的想法基本是錯(cuò)誤的。畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅是對(duì)前面所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)，而且也是對(duì)自己能力的一種提高。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我明白了自己原來知識(shí)太理論化了，面對(duì)單獨(dú)的課題的是感覺很茫然。自己要學(xué)習(xí)的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會(huì)，什么東西都懂，有點(diǎn)眼高手低。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我才明白學(xué)習(xí)是一個(gè)長(zhǎng)期積累的過程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識(shí)和綜合素質(zhì)。 總之，不管學(xué)會(huì)的還是學(xué)不會(huì)的的確覺得困難比較多，真是萬事開頭