按鈕式人行橫道指示燈的控制

..>等級(jí):等級(jí):課程設(shè)計(jì)課程名稱電氣控制與PLC課程設(shè)計(jì)課題名稱按鈕式人行橫道指示燈的控制專業(yè)班級(jí)學(xué)號(hào)姓名指導(dǎo)教師劉星平，賴指南，譚梅，沈細(xì)群2016年6月17日..>電氣信息學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書課題名稱按鈕式人行橫道指示燈的控制姓名專業(yè)班級(jí)**指導(dǎo)教師沈細(xì)群課程設(shè)計(jì)時(shí)間2016年6月6日～2016年6月17日〔第15～16周〕教研室意見同意開題。審核人：汪超林國漢設(shè)計(jì)任務(wù)：按*0或*1，人行道和車道指示燈按如圖1所示的示意圖點(diǎn)亮。圖1示意圖1.第一周星期一：布置課程設(shè)計(jì)任務(wù)，講解設(shè)計(jì)思路和要求，查閱設(shè)計(jì)資料。2.第一周星期二～星期四：詳細(xì)了解金屬壓鑄機(jī)的根本組成構(gòu)造、工藝過程和控制要求。確定控制方案。配置電器元件，選擇PLC型號(hào)。繪制金屬壓鑄機(jī)控制系統(tǒng)的PLCI/O接線圖。設(shè)計(jì)PLC梯形圖程序，列出指令程序清單。3.第一周星期五：上機(jī)調(diào)試程序。4.第二周星期一：指導(dǎo)編寫設(shè)計(jì)說明書。5.第二周星期二～星期四：編寫設(shè)計(jì)說明書。6.第二周星期五：辯論。[1]劉星平.PLC原理及工程應(yīng)用[M].：中國電力出版社，2014年。[2]廖常初.S7-200PLC編程及應(yīng)用[M].：機(jī)械工業(yè)出版社，2014年。[3]王阿根.西門子S7-200PLC編程實(shí)例精解[M].：電子工業(yè)出版社，2013年。[4]賴指南.PLC原理與應(yīng)用補(bǔ)充教材〔內(nèi)部使用〕，本校自編教材，2010年。..>目錄TOC\o"1-3"\h\u435第1章人行橫道指示燈概述 1271001.1可編程控制器的特點(diǎn)及應(yīng)用 1196381.2按鈕式人行橫道指示燈的作用與研究意義 123509第2章控制方案選擇 2108522.1PLC工作原理 287392.2PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的根本原則 2192172.3PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟 312402第3章控制系統(tǒng)具體設(shè)計(jì) 4280973.1設(shè)計(jì)要求 49473.2硬件配置 4219303.2.1I/O地址分配 4276593.2.2PLC外部接線圖 5279133.3按鈕式人行橫道系統(tǒng)設(shè)計(jì) 689283.3.1系統(tǒng)的閃爍電路 618783.3.2系統(tǒng)順序功能圖的設(shè)計(jì) 7303863.4控制系統(tǒng)梯形圖 816233.5控制系統(tǒng)的指令應(yīng)用程序 1225190第4章PLC程序的調(diào)試 15175第5章完畢語 17..>第1章人行橫道指示燈概述PLC可編程序控制器是以微處理器為根底，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通訊技術(shù)開展而來的一種新型工業(yè)控制裝置。它具有構(gòu)造簡單、編程方便、可靠性高和抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)過程和位置的自動(dòng)控制中。據(jù)統(tǒng)計(jì)，可編程序控制器是工業(yè)自動(dòng)化裝置中應(yīng)用最多的一種設(shè)備。專家認(rèn)為，可編程序控制器將成為今后工業(yè)控制的主要手段和重要的根底設(shè)施之一。PLC、機(jī)器人、CAD/CAM將成為工業(yè)生產(chǎn)的三大支柱。由于PLC具有對(duì)使用環(huán)境適應(yīng)強(qiáng)的特性，同時(shí)其內(nèi)部定時(shí)器資源十分豐富，可對(duì)目前普遍使用的"漸進(jìn)式〞信號(hào)燈進(jìn)展準(zhǔn)確控制，特別是對(duì)多岔路口的控制亦可方便的實(shí)現(xiàn)。因此，現(xiàn)在越來越多的將PLC應(yīng)用于交通燈系統(tǒng)中。近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的開展，城市的交通擁擠問題日趨嚴(yán)重。因此，提高城市路網(wǎng)的通過能力，實(shí)現(xiàn)交通的科學(xué)化管理迫在眉睫。傳統(tǒng)的十字路口交通燈，通常采用的是定時(shí)控制，即事先對(duì)經(jīng)過車輛流量的調(diào)查，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)的方法將兩個(gè)方向紅綠燈的延時(shí)預(yù)先設(shè)置好。然而，實(shí)際上車輛流量的變化往往是不確定的，有的路口在不同的時(shí)段甚至可能產(chǎn)生很大的差異。即使是經(jīng)過長期運(yùn)行、較適用的方案，仍然會(huì)發(fā)生這樣的現(xiàn)象：綠燈方向幾乎沒有什么車輛，而紅燈方向卻排著長隊(duì)等候通過。這種流量變化的偶然性是無法建立起準(zhǔn)確模型的。不對(duì)實(shí)際情況進(jìn)展實(shí)時(shí)監(jiān)控的方法，已不能適應(yīng)迅猛開展的交通狀況。而更為現(xiàn)實(shí)的需要是能有一種可以根據(jù)實(shí)際情況控制調(diào)節(jié)的交通燈。本課題所研究的這種智能交通控制系統(tǒng)，正是源自這種需求，并能夠較好的改善當(dāng)前十字路口馬路交通的為難局面。第2章控制方案選擇2.1PLC工作原理PLC是采用"循環(huán)逐行〞掃描的"串行〞方式工作的，即在PLC運(yùn)行時(shí)，CPU根據(jù)用戶依控制要求編制好的程序，按指令步序號(hào)從第一條指令開場(chǎng)逐條順序執(zhí)行，直至程序完畢；然后重新返回第一條指令，開場(chǎng)下一輪新的掃描。這種工作方式是在系統(tǒng)軟件控制下，順次掃描各輸入點(diǎn)的狀態(tài)，并按用戶程序進(jìn)展運(yùn)算處理，然后順序向輸出點(diǎn)發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)。整個(gè)過程可分為五個(gè)階段：自診斷、通信處理、掃描輸入、執(zhí)行程序、刷新輸出。其中，在掃描輸入階段：PLC的中央處理器對(duì)各個(gè)輸入端進(jìn)展掃描，將所有輸入端的狀態(tài)送到輸入映像存放器。在執(zhí)行程序階段：中央處理器將逐條執(zhí)行用戶指令程序，即按程序要求對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)展邏輯、算數(shù)計(jì)算，再將正確的結(jié)果送到輸出狀態(tài)存放器中。在刷新輸出階段：當(dāng)所有的指令執(zhí)行完畢時(shí)，集中把輸出映像存放器的狀態(tài)，通過輸出部件轉(zhuǎn)換成被控設(shè)備所能承受的電壓或電流信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)被控設(shè)備。2.2PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的根本原則任何一種控制系統(tǒng)都是為了實(shí)現(xiàn)被控對(duì)象的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。因此，在設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)遵循以下根本原則：最大限度的滿足被控對(duì)象的控制要求充分發(fā)揮PLC的功能，最大限度的滿足被控對(duì)象的控制要求，使設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)的首要前提，也是設(shè)計(jì)中最重要的一條原則。這就要求設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)前就要深入現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查研究，收集控制現(xiàn)場(chǎng)的資料，收集相關(guān)先進(jìn)的國內(nèi)、國外資料。同時(shí)要注意和現(xiàn)場(chǎng)的工程管理人員、工程技術(shù)員、現(xiàn)場(chǎng)操作人員嚴(yán)密配合，擬定控制方案，共同解決設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)問題和疑難問題。保證PLC控制系統(tǒng)平安可靠保證PLC控制系統(tǒng)能夠長期平安、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行，是設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的重要原則。這就要求設(shè)計(jì)者在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、元器件選擇、軟件編程上要全面考慮，以確保控制系統(tǒng)平安可靠。例如：應(yīng)該保證PLC程序不僅在正常條件下運(yùn)行，而且在非正常情況下〔如突然掉電再上電、按鈕按錯(cuò)等〕也能正常工作。在滿足控制要求的前提下，力求簡單、經(jīng)濟(jì)、使用及維修方便一個(gè)新的控制工程固然能提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量，帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，但新工程的投入、技術(shù)的培訓(xùn)、設(shè)備的維護(hù)也將導(dǎo)致運(yùn)行資金的增加。因此，在滿足控制要求的前提下，一方面要注意不斷地?cái)U(kuò)大工程的效益，另一方面也要注意不斷地降低工程的本錢。這就要求設(shè)計(jì)者不僅應(yīng)該使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟(jì)，而且要使控制系統(tǒng)的使用和維護(hù)方便，本錢低，不宜盲目追求自動(dòng)化和高指標(biāo)?？紤]到生產(chǎn)的開展和工藝的改進(jìn)，應(yīng)適當(dāng)留有擴(kuò)大的裕量由于技術(shù)的不斷開展，控制系統(tǒng)的要求也將會(huì)不斷地提高，設(shè)計(jì)時(shí)要適當(dāng)考慮到今后控制系統(tǒng)開展和完善的需要。這就要求在選擇PLC、輸入/輸出模塊、I/O點(diǎn)數(shù)和內(nèi)存容量時(shí)，要適當(dāng)留有裕量，以滿足今后生產(chǎn)的開展和工藝的改進(jìn)。2.3PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟分析生產(chǎn)工藝過程，明確工藝過程對(duì)電氣控制的要求分析生產(chǎn)工藝過程，是了解被控對(duì)象要求的前提。在這一過程中，要詳細(xì)調(diào)查被控對(duì)象的工作性質(zhì)，明確其功能要求，弄清系統(tǒng)是以邏輯量控制為主還是以模擬量控制為主，并繪制出工藝控制流程圖。確定控制方案在分析被控對(duì)象的根底上，根據(jù)PLC的特點(diǎn)，與繼電接觸器控制系統(tǒng)、微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)比較。如果被控對(duì)象的工業(yè)壞境較差，而平安性、可靠性要求較高，用人工進(jìn)展控制工作量大、操作復(fù)雜、容易出錯(cuò)或者操作過于頻繁時(shí)，往往與PLC控制。選擇可編程序控制器機(jī)型機(jī)型選擇的根本原則是在滿足生產(chǎn)工藝要求的情況下，保證運(yùn)行可靠、維護(hù)使用方便以及最正確的性能價(jià)格比。具體應(yīng)考慮這幾個(gè)方面：構(gòu)造合理、功能合理、機(jī)型統(tǒng)一、是否在線編程等。硬、軟件設(shè)計(jì)選擇機(jī)型后，就可根據(jù)控制系統(tǒng)的要求具體安排輸入、輸出的配置，并對(duì)輸入、輸出進(jìn)展地址分配，然后分頭對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)展硬、軟件的設(shè)計(jì)。硬件設(shè)計(jì)是對(duì)可編程序控制器外圍電路的設(shè)計(jì)，而軟件設(shè)計(jì)是指根據(jù)工藝要求使用PLC編程語言進(jìn)展用戶程序的設(shè)計(jì)?？傃b調(diào)試首先對(duì)可編程序控制器外部線路做仔細(xì)檢查。檢查時(shí)，常將主電路斷開，通過一些簡單的實(shí)驗(yàn)程序?qū)ζ溥M(jìn)展通電掃描，查找故障。確認(rèn)無誤后接主電路，將模擬調(diào)試好的程序進(jìn)展調(diào)試，直到各局部的功能都正常，并能協(xié)調(diào)一致為止。編制技術(shù)說明書將控制系統(tǒng)的性能用文字形式詳細(xì)的作出說明，同時(shí)給出必要的電氣原理圖和接線圖。第3章控制系統(tǒng)具體設(shè)計(jì)3.1設(shè)計(jì)要求由于設(shè)計(jì)要求中信號(hào)燈亮有時(shí)間限制及閃爍，故采用定時(shí)器進(jìn)展時(shí)間控制，閃爍電路完成閃爍，在程序中使用順序控制繼電器來控制燈的亮滅，利用自鎖、互鎖實(shí)現(xiàn)順序控制。在正常情況下公路上只允許車輛通行，車道保持綠燈，人行道也一直保持紅燈，當(dāng)有人需要過馬路時(shí)，按下車道兩側(cè)設(shè)有的開關(guān)*0或*1，人行道收到信號(hào)送入端子任選SL-200PLC中，SL-200PLC在承受信號(hào)后開場(chǎng)執(zhí)行相應(yīng)程序。3.2硬件配置3.2.1I/O地址分配輸入信號(hào)端：2個(gè)人行道手動(dòng)按鈕〔*0、*1〕，作為有人要過馬路時(shí)的輸入指令。輸入作用輸出作用人行道按鈕*0車行道紅燈人行道按鈕*1車行道黃燈車行道綠燈人行道紅燈人行道綠燈3.2.2PLC外部接線圖根據(jù)控制要求，設(shè)計(jì)分析及I/O地址分配表，外部硬件接線如圖3.1所示.3.3.1系統(tǒng)的閃爍電路閃爍電路也稱振蕩電路，實(shí)際是一個(gè)時(shí)鐘電路，閃爍時(shí)間可以是等間隔，也可是不等連續(xù)的。本設(shè)計(jì)采用的是等間隔的通斷。利用SM0.5給一個(gè)秒脈沖，用定時(shí)器設(shè)置閃爍的時(shí)間。SM0.5是輸出一個(gè)占空比為50%的秒時(shí)鐘脈沖，作為時(shí)間基準(zhǔn)。閃爍電路是時(shí)序圖如圖3.2所示，梯形圖如圖3.3所示。利用S7-200PLC設(shè)計(jì)人行道按鈕控制信號(hào)燈，控制過程如下：〔1〕設(shè)計(jì)一路口交通燈控制電路，要求無人橫穿馬路時(shí)，車道綠燈與人行道紅燈始終都是亮的。(2〕當(dāng)有人要過馬路時(shí)按下按鈕*0或*1，30s后車道綠燈滅，黃燈亮10s后滅，紅燈亮?！?〕過5s人行道紅燈滅綠燈亮，綠燈亮15s后閃爍5次，每次0.5s?！?〕綠燈閃爍5s后滅人行道紅燈再亮5s后，車道紅燈滅綠燈亮。在這個(gè)過程中再按路邊按鈕式不起作用的，只有當(dāng)整個(gè)過程完畢后也就是車道綠燈與人行道紅燈同時(shí)亮?xí)r按鈕才起作用。根據(jù)控制過程繪制出順序功能圖如圖3.2所示。SM0.1Q0.3T39Q0.2T37Q0.3T39Q0.2T37綠燈亮30S紅燈亮45S T37T39Q0.4T40Q0.1T38Q0.4T40Q0.1T38黃燈亮10S綠燈亮15SQ0.0T42 T38T40Q0.0T42T41T41紅燈亮30S綠燈閃5SQ0.3T43 T42T41Q0.3T43紅燈亮5S T433.4控制系統(tǒng)梯形圖3.5控制系統(tǒng)的指令應(yīng)用程序網(wǎng)絡(luò)1RM0.1，11網(wǎng)絡(luò)2TONT37，300網(wǎng)絡(luò)3AT37TONT38,100網(wǎng)絡(luò)4AT38TONT42，300網(wǎng)絡(luò)5AT42網(wǎng)絡(luò)6TONT39，450網(wǎng)絡(luò)7AT39TONT40，150網(wǎng)絡(luò)8AT40TONT41,50網(wǎng)絡(luò)9網(wǎng)絡(luò)10AT41TONT43，50網(wǎng)絡(luò)11AT43網(wǎng)絡(luò)12=Q0.3第4章PLC程序的調(diào)試〔1〕硬件調(diào)試：檢查外接線頭是否良好，檢查完畢把PLC連上電源線并用PC/PPI電纜線和電腦相連。接通電源，檢查可編程邏輯控制器是否正常工作，觀察PLC是否有報(bào)警現(xiàn)象?！?〕軟件調(diào)試：在PLC根本功能正常的情況下，將編好的程序輸入編程軟件STEP7后,檢查無誤后，下載到PLC中以便下步調(diào)試。〔3〕運(yùn)行調(diào)試：在硬件調(diào)試和軟件調(diào)試根底上，將可編程控制器主機(jī)上的STOP/RUN開關(guān)撥到RUN位置，運(yùn)行指示燈點(diǎn)亮，運(yùn)行程序，觀察運(yùn)行情況。〔4〕結(jié)果：經(jīng)過調(diào)試修改使運(yùn)行結(jié)果符合設(shè)計(jì)要求。電路接通后，電路處于復(fù)位狀態(tài)，當(dāng)按下I0.0或I0.1按鈕，30s后Q0.2車道綠燈滅，黃燈亮再過10s黃燈滅紅燈亮，然后5s人行道紅燈滅綠燈亮，綠燈亮15s后閃爍5次,紅燈亮5s后車道紅燈滅綠燈亮。通過調(diào)試，得實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象完全與要求一樣，故按鈕式人行道信號(hào)燈的PLC控制系統(tǒng)經(jīng)過不斷調(diào)試和修改符合設(shè)計(jì)要求。交通燈正常工作時(shí)，調(diào)試結(jié)果圖如圖4.1所示。第5章完畢語經(jīng)過兩個(gè)星期的課程設(shè)計(jì)，簡單掌握了PLC電氣設(shè)計(jì)的根本方法由與步驟，進(jìn)一步穩(wěn)固了課堂所學(xué)知識(shí)，將理論與實(shí)踐相結(jié)合，用理論來進(jìn)展實(shí)踐，用實(shí)踐來完善理論。為了對(duì)交通進(jìn)展有效地管理，本課題介紹了一種全新的以交通燈為對(duì)象，通過可編程序控制器對(duì)其進(jìn)展控制的智能化交通燈系統(tǒng)。設(shè)計(jì)中針對(duì)交通燈的控制方式、LED燈的顯示、倒計(jì)