PLC控制紅綠燈

1、WUHA.M VOCATIONAL COLLIDE OF SOFTWARE A MD ENINEENIH畢業(yè)設(shè)計說明書題 目 PLC控制紅綠燈運(yùn)行專業(yè)一數(shù)控技術(shù)班級 數(shù)控1502學(xué)生姓名易能指導(dǎo)教師夏伯雄老師2017 年 11 月 20- 9 -目錄1.2 PLC 的工作原理 31.3 PLC 的應(yīng)用領(lǐng)域 51.4 PLC 的發(fā)展趨勢 62 控制要求 6主要程序要求如下： 63 交通燈系統(tǒng)的設(shè)計與控制 73.1 順序圖 I/O 分配及接線圖 7圖 4 交通燈的功能順序圖 83.2 I/O 分配及接線圖 83.3 編制程序 10總結(jié) 11摘要傳統(tǒng)的交通燈控制系統(tǒng)大多是由數(shù)字電路來實(shí)現(xiàn)的，交通燈控

2、制系統(tǒng)穩(wěn)定性可靠性與抗干擾能力較差， 隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展， 數(shù)字電路交通燈越來越不能滿足日益增長的交通壓力， 因此必須尋求一種新的方法來取代這種復(fù)雜而工作不穩(wěn)定的控制系統(tǒng)。在實(shí)際應(yīng)用中，采用 PLC 控制城市交通信號燈，能根據(jù)不同的路況要求，隨時修改控制程序， 以改變各信號燈的工作時間和工作狀況。 與繼電器或邏輯電路控制系統(tǒng)相比， PLC 控制系統(tǒng)具有更高的可靠性、 靈活性和經(jīng)濟(jì)實(shí)用性。 本論文就是運(yùn)用 PLC 原理來實(shí)現(xiàn)對十字路口的交通燈的控制，介紹了基于 PLC 在交通系統(tǒng)的運(yùn)用，系統(tǒng)介紹了 PLC 的基本原理。關(guān)鍵詞：交通燈控制系統(tǒng)； PLC;科學(xué)化管理；穩(wěn)定性；可靠性基于 PLC 交通

3、燈控制系統(tǒng)的設(shè)計1 可編程序控制器PLC 的概況1.1 PLC 的定義早期的可編程控制器是為了取代繼電器控制線路， 采用存儲器程序指令完成順序控制而設(shè)計的。它僅有邏輯運(yùn)算、定時、計數(shù)等功能，采用開關(guān)量控制，實(shí)際只能進(jìn)行邏輯運(yùn)算，所以稱為可編程邏輯控制器，簡稱PLC ( ProgrammableLogic Controller)。進(jìn)入20世紀(jì)80年代后，采用了 16位和少數(shù)32位微處理器構(gòu)成 PLC ，使得可編程邏輯控制器在概念、 設(shè)計、性能上都有了新的突破。采用微處理器之后， 這種控制器的功能不再局限于當(dāng)初的邏輯運(yùn)算， 增加了數(shù)值運(yùn)算、模擬量的處理、通信等功能，成為真正意義上的可編程控制器(

4、ProgrammableController),簡稱為PC。但是為了與個人計算機(jī) PC (Personal Computer相區(qū)別，長將可編程控制器仍成為 PLC。隨著可編程控制器的不斷發(fā)展，其定義也在不斷變化。國際電工委員會(IEC)曾于1982年11月頒布了可編程控制器標(biāo)準(zhǔn)草案第一稿，1985年1月發(fā)表了第二稿， 1987 年 2 月又頒布了第三稿。 1987 年頒布的可編程控制器的定義如下：“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(yùn)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(yùn)算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作，并通過數(shù)字式和

5、模擬式的輸入、 輸出， 控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。 可編程控制器及其相關(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。 ”1.2 PLC 的工作原理PLC 實(shí)質(zhì)上是一種專用與工業(yè)控制的計算機(jī)， 其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計算機(jī)相近，在結(jié)構(gòu)上分為固定式和組合式(模塊式)兩種，固定式 PLC 包括 CPU板， I/O 板，顯示面板，內(nèi)存塊，電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體。模塊式 PLC 包括 CPU 模塊， I/O 模塊，內(nèi)存模塊，電源模塊，底板或機(jī)架。這些模塊可以按照一定的規(guī)則組合配置。圖1 PLt操作過程按照可編程控制器系統(tǒng)的構(gòu)成原理， 可編程控制器系

6、統(tǒng)由傳感器，可編程控 制器和執(zhí)行器組成，可編程控制器通過循環(huán)掃描輸入端口的狀態(tài)， 執(zhí)行用戶程序 來實(shí)現(xiàn)控制任務(wù)，其操作過程如上圖1所示。PLC輸入模塊的輸入信號狀態(tài)與傳感器信號相對應(yīng)，為傳感器信號經(jīng)過隔 離和濾波后的有效信號。開關(guān)量輸入電路通過識別傳感器0、1電平，識別開關(guān)的通斷。CPU在每個掃描周期的開始掃描輸入模塊的信號狀態(tài)，并將其狀態(tài)送 入到輸入映像寄存器區(qū)域；CPU根據(jù)用戶程序中的程序指令來處理傳感器信號， 并將其處理的結(jié)果送到輸出映像寄存器?，F(xiàn)代的PLC已經(jīng)具備了處理模擬量的功能，但是相對于開關(guān)量的處理較復(fù)雜一些。PLC輸出模塊具有一定的負(fù)載驅(qū)動 能力，在額定負(fù)載以內(nèi)，直接和負(fù)載相連

7、，可以驅(qū)動相應(yīng)的執(zhí)行器。在PLC處于運(yùn)行狀態(tài)時，從內(nèi)部處理、通信操作、程序輸入、程序執(zhí)行、 程序輸出，一直循環(huán)掃描工作。1.3 PLC的應(yīng)用領(lǐng)域目前，PLC在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制 造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、保及文化娛樂等各個行業(yè)，使用情況大致可歸納為 以下幾類：(1)開關(guān)量的邏輯控制 這是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，可用它取代傳統(tǒng)的繼電器控制電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設(shè)備的控制，又可用于多機(jī)群控制及自動化流水線。如電梯控制、高爐上料、注塑機(jī)、印刷機(jī)、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。（ 2）模擬量控制在工業(yè)生產(chǎn)過程中，有許多連續(xù)變化

8、的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使PLC 能處理模擬信號， PLC 廠家生產(chǎn)有配套的 A/D 、 D/A 轉(zhuǎn)換模塊，使PLC 可用于模擬量控制。（ 3）運(yùn)動控制PLC 可以用于圓周運(yùn)動或直線運(yùn)動的控制。從控制機(jī)構(gòu)配置來說，早期直接用開關(guān)量I/O 模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在可使用專門的運(yùn)動控制模塊。廣泛的運(yùn)用于各種機(jī)床、機(jī)械、機(jī)器人、電器等場合。（ 4）過程控制這是對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。 PLC 能編制各種控制算法程序， 完成閉環(huán)控制。 PID 控制時一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中常用的控制方法。 PID 處理一般是運(yùn)行專用的 PID 子程序。過程控制在冶金、化

9、工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應(yīng)用（ 5）數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代 PLC 具有數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能， 可以完成數(shù)據(jù)采集、 分析及處理。 這些數(shù)據(jù)可以與存儲在存儲器中的參考值比較。一般用于大型系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造業(yè)。（ 6）通信及聯(lián)網(wǎng)PLC 通信包含 PLC 之間的通信以及PLC 與其他智能設(shè)備間的通信。在工業(yè)自動化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展加快前提下，廠家都十分重視PLC 的通訊功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，通訊十分方便。1.4 PLC 的發(fā)展趨勢1969年，美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）首先研制出第一臺符合要求的控制器，即可編程邏輯控制器， 并在美國 GE 公司的汽車自動裝配

10、上試用獲得成功。 此后， 這項技術(shù)迅速發(fā)展，從美國、日本、歐洲普及到全世界?？偟膩碚f發(fā)展趨勢如下：(1)向高速度、大容量方向發(fā)展為了提高PLC 的處理能力，要求PLC 具有更好的響應(yīng)速度和更大的儲存容量。(2)向超大型、超小型兩個方向發(fā)展。以適應(yīng)不同類型的自動控制系統(tǒng)的需要。(3)PLC 大力開發(fā)智能模塊，加強(qiáng)聯(lián)網(wǎng)通信功能。為了擴(kuò)大適用范圍，廠家還制定了通用的通信彼岸準(zhǔn)，已構(gòu)成更大的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。(4)增強(qiáng)外部故障的檢測與處理能力。外部故障的幾率很大，因此，PLC 廠家致力于研制、 發(fā)展用于檢測外部故障的專用智能模塊， 進(jìn)一步提高系統(tǒng)的可靠 性(5)編程語言多樣化。PLC 結(jié)構(gòu)不斷發(fā)展的同時,PL

11、C 的編程語言也越來越豐富。多種語言并存、互補(bǔ)與發(fā)展是 PLC 進(jìn)步的一種趨勢。2 控制要求主要程序要求如下：信號燈受啟動開關(guān)控制。 當(dāng)啟動開關(guān)接同時， 信號燈系統(tǒng)開始工作， 先南北 綠燈亮，后東西綠燈亮。當(dāng)啟動開關(guān)斷開時，所有信號燈都熄滅。(1)東西方向紅燈亮維持30s期間，南北方向綠燈亮維持25s,然后綠燈閃 亮3s后熄滅，同時南北方向黃燈亮，維持2s后熄滅，這時南北方向紅燈亮，東西方向綠燈亮。(2)南北方向紅燈亮維持30s期間，東西方向綠燈亮維持25s,然后綠燈 閃亮 3s 后熄滅，同時東西方向黃燈亮，維持2s 后熄滅，這時南北方向綠燈亮，東西方向紅燈亮。3)上述動作循環(huán)進(jìn)行。3 交通燈

12、系統(tǒng)的設(shè)計與控制I/O 分配及接線圖 編制程序3.1 I/O 分配及接線圖硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計必須了解各個對象的控制要求,分析對象的控制要求,確定輸入/輸出(I/O)接口的數(shù)量，確定所控制參數(shù)的精度及類型。如對開關(guān)量，模擬量的控制,用戶存儲器的存儲容量等。 選擇合適的 PLC 機(jī)型及外設(shè),以完成PLC 的硬件結(jié)構(gòu)配置。根據(jù)上述選型及控制要求，繪制PLC控制交通燈的電路接線原理圖，編制I/O接口功能表, I/O 分配及其接線原理圖分別如下表1 和圖 5所示。表1 PLC I/O端口分配表輸入功能輸出功能X0啟動Y0南北紅燈X1停止Y1南北黃燈Y2南北綠燈Y4東西紅燈Y5東西黃燈Y6東西綠燈起動停止南北紅

13、燈南北黃燈南北綠燈東西紅燈東西黃燈東西城燈圖5電路原理圖3.2編制程序T2T11卜T2 lTOT卜T4丁田(mqMOK100 fT2;K140 fT3?K170T4K200 (T5MO T5k40I IK7O-(YOOO 南紅TYQQ5T1 M6013I I-T2T5T4T3T5M8013T I-東綠TYQQ4東黃(Y003東紅(V002 南綠(V0O1 南黃END總結(jié)由于本人對PLC學(xué)習(xí)不精，這在編程中給我?guī)砹撕芏嗦闊?很多指令不知 如何去寫。我只好再去查看它的使用手冊。經(jīng)過不懈努力，最后終于把程序編出 來了，雖然還可能存在一些問題設(shè)計，但是心情還是很愉快的。通過這次畢業(yè)設(shè)計， 使我得到了一次用專業(yè)知識、 專業(yè)技能分析和解決問題 全面系統(tǒng)的