畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）交通指揮信號燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

PAGE攀枝花學(xué)院學(xué)生課程設(shè)計(jì)（論文）題目：交通指揮信號燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：學(xué)號：200710601148所在院(系)：機(jī)電工程學(xué)院專業(yè)：07級機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化班級：3班指導(dǎo)教師：職稱：高級工程師2010年12月26日攀枝花學(xué)院教務(wù)攀枝花學(xué)院本科學(xué)生課程設(shè)計(jì)任務(wù)書題目交通指揮信號燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)1、課程設(shè)計(jì)的目的專業(yè)課程綜合訓(xùn)練目的是本使學(xué)生通過對所學(xué)主要專業(yè)課的綜合應(yīng)用，基本掌握一般機(jī)電控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法及步驟。綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)知識技能，進(jìn)一步提高學(xué)生的設(shè)計(jì)能力，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力，提高控制系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)的總體意識和工程實(shí)踐能力。2、課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）試設(shè)計(jì)一個(gè)十字路口交通指揮信號燈PLC控制系統(tǒng)，燈的供電電壓為220V。設(shè)計(jì)結(jié)束后提交：1.4000字左右的課程設(shè)計(jì)論文；2、電氣元件列表；3、繪制工作狀態(tài)圖、控制原理圖（若為PLC控制，繪制PLC的接線圖與梯形圖及程序。）；4、有機(jī)械設(shè)計(jì)的完成設(shè)計(jì)分析計(jì)算及CAD制圖。3、主要參考文獻(xiàn)[1]張建民等，《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》，北京：高等教育2年[2]趙先仲，《機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)》，北京：4年[3]吳圣莊，《金屬切削機(jī)床概論》，3年[4]周萬珍，《PLC分析與設(shè)計(jì)應(yīng)用》，北京，電子工業(yè)出版社，2004年[5]黃明琪，《可編程序控制器》，重慶，重慶大學(xué)出版社，2003年[6]楊幫文，《新型繼電器實(shí)用手冊》，人民郵電出版社，2004年4、課程設(shè)計(jì)工作進(jìn)度計(jì)劃內(nèi)容學(xué)時(shí)明確對控制系統(tǒng)的要求，進(jìn)行工作過程分析8初步確定控制系統(tǒng)的形式，進(jìn)行控制系統(tǒng)輸入、輸出參數(shù)的確定與應(yīng)采用的安全保護(hù)措施時(shí)48確定控制系統(tǒng)方案,擬定電氣控制圖16分析計(jì)算電氣參數(shù)并選擇適合的電氣元件8系統(tǒng)性能驗(yàn)算4繪制所需的種類圖及編制技術(shù)文件20合計(jì)3周指導(dǎo)教師（簽字）日期2010年12月教研室意見：年月日學(xué)生（簽字）：接受任務(wù)時(shí)間：年月日課程設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)教師成績評定表題目名稱交通指揮信號燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)評分項(xiàng)目分值得分評價(jià)內(nèi)涵工作表現(xiàn)20%01學(xué)習(xí)態(tài)度6遵守各項(xiàng)紀(jì)律，工作刻苦努力，具有良好的科學(xué)工作態(tài)度。02科學(xué)實(shí)踐、調(diào)研7通過實(shí)驗(yàn)、試驗(yàn)、查閱文獻(xiàn)、深入生產(chǎn)實(shí)踐等渠道獲取與課程設(shè)計(jì)有關(guān)的材料。03課題工作量7按期圓滿完成規(guī)定的任務(wù)，工作量飽滿。能力水平35%04綜合運(yùn)用知識的能力10能運(yùn)用所學(xué)知識和技能去發(fā)現(xiàn)與解決實(shí)際問題，能正確處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，能對課題進(jìn)行理論分析，得出有價(jià)值的結(jié)論。05應(yīng)用文獻(xiàn)的能力5能獨(dú)立查閱相關(guān)文獻(xiàn)和從事其他調(diào)研；能提出并較好地論述課題的實(shí)施方案；有收集、加工各種信息及獲取新知識的能力。06設(shè)計(jì)（實(shí)驗(yàn)）能力，方案的設(shè)計(jì)能力5能正確設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，獨(dú)立進(jìn)行裝置安裝、調(diào)試、操作等實(shí)驗(yàn)工作，數(shù)據(jù)正確、可靠；研究思路清晰、完整。07計(jì)算及計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力5具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)運(yùn)算與處理能力；能運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行資料搜集、加工、處理和輔助設(shè)計(jì)等。08對計(jì)算或?qū)嶒?yàn)結(jié)果的分析能力（綜合分析能力、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析能力）10具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)收集、分析、處理、綜合的能力。成果質(zhì)量45%09插圖（或圖紙）質(zhì)量、篇幅、設(shè)計(jì)（論文）規(guī)范化程度5符合本專業(yè)相關(guān)規(guī)范或規(guī)定要求；規(guī)范化符合本文件第五條要求。10設(shè)計(jì)說明書（論文）質(zhì)量30綜述簡練完整，有見解；立論正確，論述充分，結(jié)論嚴(yán)謹(jǐn)合理；實(shí)驗(yàn)正確，分析處理科學(xué)。11創(chuàng)新10對前人工作有改進(jìn)或突破，或有獨(dú)特見解。成績指導(dǎo)教師評語指導(dǎo)教師簽名：年月日機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)摘要PAGEI摘要PLC可編程序控制器是以微處理器為基礎(chǔ),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)發(fā)展而來的一種新型工業(yè)控制裝置。它具有結(jié)構(gòu)簡單、編程方便、可靠性高等優(yōu)點(diǎn),已廣泛用于工業(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,可編程控制器將成為今后工業(yè)控制的主要手段和重要的基礎(chǔ)設(shè)備之一,PLC、機(jī)器人、CAD/CAM將成為工業(yè)生產(chǎn)的三大支柱。由于PLC具有對使用環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的特性,同時(shí)其內(nèi)部定時(shí)器資源十分豐富,可對目前普遍使用的“漸進(jìn)式”信號燈進(jìn)行精確控制,特別對多岔路口的控制可方便地實(shí)現(xiàn)。因此現(xiàn)在越來越多地將PLC應(yīng)用于交通燈系統(tǒng)中。同時(shí),PLC本身還具有通訊聯(lián)網(wǎng)功能,將同一條道路上的信號燈組成一局域網(wǎng)進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度管理,可縮短車輛通行等候時(shí)間,實(shí)現(xiàn)科學(xué)化管理.關(guān)鍵詞：交通燈PLC程序設(shè)計(jì)機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)目錄目錄摘要 I目錄 1前言 31交通信號控制系統(tǒng)任務(wù)分析 41.1設(shè)計(jì)任務(wù)和內(nèi)容 42.1方案設(shè)計(jì) 42設(shè)計(jì)背景 52.1背景概述 52.2可編程邏輯控制器簡介 53PLC的特點(diǎn)及應(yīng)用 63.1概述 63.2PLC的特點(diǎn) 63.3PLC的應(yīng)用 6開關(guān)量的邏輯控制 73.3.2模擬量控制 73.3.3運(yùn)動(dòng)控制 73.3.4過程控制 73.3.5數(shù)據(jù)處理 73.3.6通信及聯(lián)網(wǎng) 84PLC的結(jié)構(gòu)及原理 94.1PLC的分類 94.2PLC的結(jié)構(gòu) 94.3PLC的工作原理 104.4PLC匯編語言 104.4.1梯形圖 104.4.2語句表 114.5PLC的基本指令 114.5.1輸入輸出指令（LD/LDI/OUT） 114.5.2觸點(diǎn)串連指令（AND/ANDI）、并聯(lián)指令（OR/ORI） 124.5.3電路塊的并聯(lián)和串聯(lián)指令（ORB、ANB） 134.5.4程序結(jié)束指令（END） 145丁字路口交通信號燈PLC控制系統(tǒng)簡介 155.1控制對象及要求 155.1.1控制對象 155.1.2控制要求 165.2系統(tǒng)簡介 175.3硬件選型 186系統(tǒng)I/O分配 206.1系統(tǒng)I/O分配表 206.2PLC端子接線圖 217軟件設(shè)計(jì) 227.1實(shí)驗(yàn)步驟 237.2由順序功能圖繪出的PLC梯形圖 297.3根據(jù)梯形圖寫出的指令 338總結(jié) 34程序調(diào)試 34難點(diǎn)分析 348.3收獲和體會(huì) 35參考文獻(xiàn) 36機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)交通信號控制系統(tǒng)任務(wù)分析前言當(dāng)今，紅綠燈安裝在各個(gè)道口上，已經(jīng)成為疏導(dǎo)交通車輛最常見和最有效的手段。但這一技術(shù)在19世紀(jì)就已出現(xiàn)了。1858年，在英國倫敦主要街頭安裝了以燃煤氣為光源的紅，藍(lán)兩色的機(jī)械扳手式信號燈，用以指揮馬車通行。這是世界上最早的交通信號燈。1868年，英國機(jī)械工程師納伊特在倫敦威斯敏斯特區(qū)的議會(huì)大廈前的廣場上，安裝了世界上最早的煤氣紅綠燈。它由紅綠兩以旋轉(zhuǎn)式方形玻璃提燈組成，紅色表示“停止”，綠色表示“注意”。1869年1月2日，煤氣燈爆炸，使警察受傷，遂被取消。電氣啟動(dòng)的紅綠燈出現(xiàn)在美國，這種紅綠燈由紅綠黃三色圓形的投光器組成，1914年始安裝于紐約市5號大街的一座高塔上。紅燈亮表示“停止”，綠燈亮表示“通行”。1918年，又出現(xiàn)了帶控制的紅綠燈和紅外線紅綠燈。帶控制的紅綠燈，一種是把壓力探測器安在地下，車輛一接近紅燈便變?yōu)榫G燈；另一種是用擴(kuò)音器來啟動(dòng)紅綠燈，司機(jī)遇紅燈時(shí)按一下嗽叭，就使紅燈變?yōu)榫G燈。紅外線紅綠燈當(dāng)行人踏上對壓力敏感的路面時(shí)，它就能察覺到有人要過馬路。紅外光束能把信號燈的紅燈延長一段時(shí)間，推遲汽車放行，以免發(fā)生交通事故。

信號燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對于疏導(dǎo)交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。1交通信號控制系統(tǒng)任務(wù)分析1.1設(shè)計(jì)任務(wù)和內(nèi)容任務(wù)：試設(shè)計(jì)一個(gè)十字路口交通指揮信號燈PLC控制系統(tǒng)，燈的供電電壓220V。內(nèi)容：因?yàn)楸菊n程設(shè)計(jì)是交通燈的plc控制設(shè)計(jì)，所以要了解實(shí)際交通燈的變化情況和規(guī)律。假設(shè)一個(gè)十字路口為東西南北走向。然后南北紅燈，東西綠燈通車。過一段時(shí)間東西綠燈滅，黃燈閃爍幾次，南北仍然紅燈。再轉(zhuǎn)南北綠燈通車，東西紅燈。過一段時(shí)間，南北綠燈滅，閃幾次黃燈，東西仍然紅燈。最后循環(huán)。2.1方案設(shè)計(jì)在日常生活中我們可以看見十字路口有很多種形式，而最常見的有兩種：十字形和丁字路形。我們以這兩種方案來設(shè)計(jì)交通指揮信號燈控制系統(tǒng)。方案一：紅黃紅黃綠綠北西東紅黃綠南紅黃綠十字路口示意圖方案二:丁字路口示意圖機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)背景2設(shè)計(jì)背景2.1背景概述隨著汽車進(jìn)入家庭步伐的加快和城市汽車數(shù)量的增多，城市道路交通問題顯得越來越重要。馬路上經(jīng)常會(huì)看到這種現(xiàn)象:一旦整個(gè)路口的交通信號燈出現(xiàn)故障，若沒有交警的及時(shí)疏導(dǎo)，該路口就會(huì)塞得一塌糊涂，甚至造成嚴(yán)重的交通事故。原交通信號控制大都采用繼電器或單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，存在著功能少、可靠性差、維護(hù)量大等缺點(diǎn),越來越不能適應(yīng)城市道路交通高速發(fā)展的要求。另外，根據(jù)人車流量的多少，可能隨時(shí)增加路口的交通信號，比如增加轉(zhuǎn)彎或人行道交通信號，原有系統(tǒng)的制約性就更加明顯了。為了彌補(bǔ)原交通信號燈系統(tǒng)存在的以上缺點(diǎn)，我們引入了基于PLC控制的交通信號燈控制系統(tǒng)。本文對十字路口交通信號燈控制系統(tǒng)，運(yùn)用可編程邏輯器件PLC做了軟件與硬件的設(shè)計(jì)，能基本達(dá)到控制要求。系統(tǒng)僅實(shí)現(xiàn)了小型PLC系統(tǒng)的一個(gè)雛形，在完善各項(xiàng)功能方面都還需要進(jìn)一步的分析、研究和調(diào)試工作。如果進(jìn)一步結(jié)合工業(yè)控制的要求，形成一個(gè)較為成型的產(chǎn)品，則需要作更多、更深入的研究。2.2可編程邏輯控制器簡介可編程邏輯控制器(ProgrammableLogicController,簡稱PLC)根據(jù)國際電工委員會(huì)(IEC)在1987年的可編程控制器國際標(biāo)準(zhǔn)第三稿中，對其作了如下定義：“可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，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)外部設(shè)備，都應(yīng)按易于使工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)?！笨删幊炭刂破髯鳛槟壳肮I(yè)自動(dòng)化的重要基礎(chǔ)設(shè)備，被稱為“工業(yè)自動(dòng)化三大支柱性產(chǎn)業(yè)之一”，在各工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域發(fā)揮著愈來愈大的作用。機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)PLC的特點(diǎn)及應(yīng)用3PLC的特點(diǎn)及應(yīng)用3.1概述可編程控制器（ProgrammableController）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（ProgrammableLogicController），簡稱PLC，它主要用來代替繼電器實(shí)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，簡稱PC。但是為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī)（PersonalComputer）的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱PLC。3.2PLC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安裝簡便，調(diào)試方便，維護(hù)工作量小；7對生產(chǎn)工藝改變適應(yīng)性強(qiáng)，可進(jìn)行柔性生產(chǎn)；3.3PLC的應(yīng)用目前，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、環(huán)保及文化娛樂等各個(gè)行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。3.3.1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，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。3.3.2模擬量控制在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實(shí)現(xiàn)模擬量（Analog）和數(shù)字量（Digital）之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換。PLC廠家都生產(chǎn)配套的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。3.運(yùn)動(dòng)控制PLC可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制。從控制機(jī)構(gòu)配置來說，早期直接用于開關(guān)量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊。如可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC廠家的產(chǎn)品幾乎都有運(yùn)動(dòng)控制功能，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場合。過程控制過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。大中型PLC都有PID模塊，目前許多小型PLC也具有此功能模塊。PID處理一般是運(yùn)行專用的PID子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應(yīng)用。

3.3.5數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(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)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票怼?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。3.3.6通信及聯(lián)網(wǎng)PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展，工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的PLC都具有通信接口，通信非常方便。機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)PLC的特點(diǎn)及原理4PLC的結(jié)構(gòu)及原理4.1PLC的分類1按plc的結(jié)構(gòu)形式分類：1）整體式；2）模塊式。2按plc的I/O點(diǎn)數(shù)分類：1）小型256點(diǎn)以下；2）中型256點(diǎn)以上，2048點(diǎn)以下；3）大型2048點(diǎn)以上。3按plc功能分類：抵擋型，中擋型，高檔型。4.2PLC的結(jié)構(gòu)PLC實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)從結(jié)構(gòu)上分，PLC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(gè)不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。PLC的基本結(jié)構(gòu)框圖如下：接口部件輸出輸入接口部件中央處理單元CPU板接口部件輸出輸入接口部件中央處理單元CPU板現(xiàn)場信號受控元件電源部件電源部件 4.3PLC的工作原理1輸入采樣階段，在此階段，順序讀入所有輸入緞子通斷狀態(tài)，并將讀入的信息存入內(nèi)存，接著進(jìn)入程序執(zhí)行階段，在程序執(zhí)行時(shí)，即使輸入信號發(fā)生變化，內(nèi)存中輸入信息也不變化，只有在下一個(gè)掃描周期的輸入采樣階段才能讀入信息。2程序執(zhí)行階段：plc對用戶程序掃描。3輸出刷新階段：當(dāng)所有指令執(zhí)行完畢通過隔離電路，驅(qū)動(dòng)功率放大器，電路是輸出端子向外界輸出控制信號驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。4.4PLC匯編語言采用面向控制過程，面向問題，簡單直觀的plc編寫橫語言，常用的有：梯形圖，語句表，功能圖等。4梯形圖由繼電器控制邏輯演變而來，兩者具有一定程度的相似性，但梯形圖編程語言功能更強(qiáng)更方便。主要特點(diǎn)：1自上而下，從左到右的順序排列，兩列垂直線為母線。每一邏輯行，起使左母線。2梯形圖中采用繼電器名稱，但不是真實(shí)物理繼電器稱為“軟繼電器”3每個(gè)梯級流過的是概念電流，從左向右，其兩端母線設(shè)有電源。4輸入繼電器，用于接入信號，而無線圈，輸入繼電器，通過輸入接入的繼電器，晶體及晶閘管才能實(shí)現(xiàn)。4語句表又叫指令表，類似計(jì)算機(jī)匯編語言形式，用指令的記助符編程。梯形圖與助記符的對應(yīng)關(guān)系：助記符指令與梯形圖指令有嚴(yán)格的對應(yīng)關(guān)系，而梯形圖的連線又可把指令的順序予以體現(xiàn)。一般講，其順序?yàn)椋合容斎?，后輸出（含其他處理）；先上，后下；先左，后右。有了梯形圖就可將其翻譯成助記符程序。上圖的助記符程序?yàn)椋旱刂分噶钭兞?000LDX0000001ORX0100002ANDX0010003OUTY0000004END反之根據(jù)助記符，也可畫出與其對應(yīng)的梯形圖4.5PLC的基本指令輸入輸出指令（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：符號功能梯形圖表示操作元件LD（?。┏ｉ_觸點(diǎn)與母線相連X，Y，M，T，C,SLDI（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,FLD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。X000Y000地址指令數(shù)據(jù)0000LDX0000001OUTY0004.5.2觸點(diǎn)串連指令（AND/ANDI）、并聯(lián)指令（OR/ORI）符號（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,SANDI（與非）常閉觸點(diǎn)串聯(lián)連接X，Y，M，T，C,SOR（或）常開觸點(diǎn)并聯(lián)連接X，Y，M，T，C，SORI（或非）常閉觸點(diǎn)并聯(lián)連接X，Y，M，T，C，SAND、ANDI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。X001X002Y001地址指令數(shù)據(jù)0002LDX001X0030003ANDIX0020004ORX0030005OUTY0014電路塊的并聯(lián)和串聯(lián)指令（ORB、ANB）符號（名稱）功能梯形圖表示操作元件ORB（塊或）電路塊并聯(lián)連接無ANB（塊與）電路塊串聯(lián)連接無含有兩個(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，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。ANBX000X002X003Y006X001X004X005ORBX006X003地址指令數(shù)據(jù)0000LDX0000001ORX0010002LDX0020003ANDX0030004LDIX0040005ANDX0050006ORX0060007ORB0008ANB0009ORX0030010OUTY0064程序結(jié)束指令（END）符號（名稱）功能梯形圖表示操作元件結(jié)束END（結(jié)束）程序結(jié)束無結(jié)束在程序結(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。機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)丁字路口交通信號燈PLC控制系統(tǒng)簡介5丁字路口交通信號燈PLC控制系統(tǒng)簡介5.1控制對象及要求控制對象本系統(tǒng)的控制對象有八個(gè)，分別是：東西方向紅燈（R—EW）兩個(gè)；南北方向紅燈(R—SN)一個(gè)；東西方向黃燈（Y—EW）兩個(gè)；南北方向黃燈(Y—SN)一個(gè)；東西方向綠燈（G—EW）兩個(gè)；南北方向綠燈(G—SN)一個(gè)；東西方向左轉(zhuǎn)彎綠燈(L—EW)一個(gè)；南北方向左轉(zhuǎn)彎綠燈(L—SN)一個(gè)。圖1丁字路口交通燈示意圖控制要求1、系統(tǒng)工作受開關(guān)控制，起動(dòng)開關(guān)ON則系統(tǒng)工作；起動(dòng)開關(guān)OFF則系統(tǒng)停止工作；2、交通信號燈按高峰時(shí)段、正常時(shí)段及晚上時(shí)段進(jìn)行控制，這三個(gè)時(shí)段的的時(shí)序分配如圖1所示；3、在高峰時(shí)段，交通信號燈按圖2所示時(shí)序控制；4、在正常時(shí)段，交通信號燈按圖3所示時(shí)序控制；5、晚上時(shí)段按提示警告方式運(yùn)行，規(guī)律為：東、南、西、北四個(gè)黃燈全部閃亮，其余燈全部熄滅，黃燈閃亮按亮0.4秒，暗0.6秒的規(guī)律反復(fù)循環(huán)。圖2時(shí)段分配時(shí)序圖圖2時(shí)段分配時(shí)序圖tt0t1t2t3t4t5t6圖3高峰期信號燈時(shí)序控制圖t0t1t2t3t4t5t6t0t1t2t3t4t5t6圖4正常期信號燈時(shí)序控制圖5.2系統(tǒng)簡介本系統(tǒng)是一個(gè)丁字路口交通燈的PLC控制系統(tǒng)，利用西門子公司的S7-200可編程邏輯控制器對丁字路口的交通燈進(jìn)行控制。本系統(tǒng)具有一定的智能性，即它可以對交通燈按高峰期、正常期及晚間幾個(gè)時(shí)段進(jìn)行分段控制。高峰期的控制方案為：1、南北方向左轉(zhuǎn)彎燈和南北方向紅燈同時(shí)亮10秒，同時(shí)東西方向紅燈亮；2、南北方向綠燈亮35秒，東西方向紅燈繼續(xù)亮；3、南北方向黃燈閃爍5秒；東西方向紅燈繼續(xù)亮；4、東西方向左轉(zhuǎn)彎綠燈和南北方向紅燈同時(shí)亮10秒，東西方向紅燈繼續(xù)亮；5、東西方向綠燈亮25秒，南北方向紅燈繼續(xù)亮；6、東西方向黃燈閃爍5秒，南北方向紅燈繼續(xù)亮，然后跳至第（1）步依次循環(huán)。正常期的控制方案為：1、南北方向左轉(zhuǎn)彎燈和南北方向紅燈同時(shí)亮10秒，同時(shí)東西方向紅燈亮；2、南北方向綠燈亮30秒，東西方向紅燈繼續(xù)亮；3、南北方向黃燈閃爍5秒；東西方向紅燈繼續(xù)亮；4、東西方向左轉(zhuǎn)彎綠燈和南北方向紅燈同時(shí)亮10秒，東西方向紅燈繼續(xù)亮；5、東西方向綠燈亮30秒，南北方向紅燈繼續(xù)亮；6、東西方向黃燈閃爍5秒，南北方向紅燈繼續(xù)亮，然后跳至第（1）步依次循環(huán)。晚間的控制方案為：東、南、西四個(gè)黃燈全部閃亮，其余燈全部熄滅，黃燈閃亮按亮0.4秒，暗0.6秒的規(guī)律反復(fù)循環(huán)。5.3硬件選型城市道路交通信號控制是典型的開關(guān)量順序控制，采用PLC能充分利用它的優(yōu)點(diǎn)。在這里我們采用德國西門子公司的S7-200可編程控制器，它是積木式結(jié)構(gòu)，安裝比較方便，中央處理單元和信號模板有多種類型，另外還具有如位控單元、PD調(diào)節(jié)等特殊功能模塊。根據(jù)本系統(tǒng)輸入點(diǎn)數(shù)及控制要求，中央處理單元可選用CPU224，該CPU板上本身具有10個(gè)數(shù)字量輸入點(diǎn)，6個(gè)非隔離數(shù)字量輸出點(diǎn)，最多能夠帶8個(gè)數(shù)字量信號模板。電源模塊將交流電源轉(zhuǎn)換成供CPU，存儲(chǔ)器等所有擴(kuò)展模塊使用的直流電源，是整個(gè)PLC系統(tǒng)的能源供給中心，它的好壞直接影響到PLC的穩(wěn)定性和可靠。S7-200屬于小型PLC，電源模塊與CPU模塊封裝在一起，通過連接總線為本機(jī)和擴(kuò)展模塊提供+5V（DC）電源。同時(shí)，還可通過端子向外輸出一個(gè)+24V（DC）電源，供本機(jī)輸入點(diǎn)和擴(kuò)展模塊繼電器線圈使用。需注意的是，從資料中我們了解到，外部電源不可與S7-200的傳感器電源并聯(lián)使用。否則，交會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)電源的竟?fàn)幎绊懰鼈兏髯缘妮敵?，縮短其使用壽命，使得一個(gè)或兩個(gè)電源同時(shí)失效，使PLC系統(tǒng)產(chǎn)生不正確的操作。正確的使用方法是S7-200的傳感器電源和外部電源應(yīng)該在不同的點(diǎn)上提供電源，而兩者之間只能有一個(gè)會(huì)共連接點(diǎn)。由于根據(jù)控制要求所確定的輸入輸出點(diǎn)分別人二個(gè)和九個(gè)，由于我們是以一個(gè)路口信號單獨(dú)控制為例，考慮到夠用為準(zhǔn)。所以我們選擇了CPU224這一具有較強(qiáng)控制功能的控制器。另外，在硬件選型時(shí)，不要忘記完成現(xiàn)場測試及軟件編程時(shí)所需的一些設(shè)備。綜上，得到系統(tǒng)硬件配置如表1所示：表1硬件配置表名稱數(shù)量DC24V電源1CPU2241PC/PPI編程電纜1STEP7編程軟件1PC機(jī)1機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)系統(tǒng)I/O分配6系統(tǒng)I/O分配6.1系統(tǒng)I/O分配表分析PLC的輸入和輸出信號,在滿足控制要求的前提下,要盡量減少占用PLC的I/O點(diǎn)。由系統(tǒng)控制要求可見，由控制開關(guān)輸入的啟、停信號是輸入信號。由PLC的輸出信號控制各指示燈的亮、滅。在交通燈布置圖中，東西方向的三色燈共六盞，同顏色的燈在同一時(shí)間亮、滅；所以，可將同色燈兩兩并聯(lián)，用一個(gè)輸出信號控制。同理，南北方向的三色燈也依次設(shè)計(jì)。再加上東西方向左轉(zhuǎn)和南北方向左轉(zhuǎn)的兩色燈共八盞，所以其占8個(gè)輸出點(diǎn)。由此可得系統(tǒng)I/O分配如表2所示：表2系統(tǒng)I/O分配表輸入/輸出設(shè)備/器件名稱I/O地址符號名數(shù)據(jù)類型輸入高峰時(shí)期按鈕SB0BOOL正常時(shí)期按鈕SB1BOOL晚上工作按鈕SB2BOOL停止按鈕SB3BOOL輸出東西方向綠燈Q1DINT東西方向黃燈Q2DINT東西方向紅燈Q3DINT南北方向綠燈QQ4INT南北方向黃燈Q5INT南北方向紅燈Q6INT東西方向左轉(zhuǎn)彎燈Q7INT南北方向左轉(zhuǎn)彎燈Q8INT6.2PLC端子接線圖根據(jù)I/O表及PLC的配置圖很容易就可以得到PLC端子接線圖4如下所示：圖5正常期信號燈時(shí)序控制圖機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)7軟件設(shè)計(jì)本控制系統(tǒng)的控制原理是：用一路數(shù)字量的不同輸入狀態(tài)來判定是否對時(shí)鐘進(jìn)行初始化，用一路數(shù)字量的不同輸入狀態(tài)分別用作程序的啟動(dòng)和停止控制，每一方向有紅、黃、綠及轉(zhuǎn)彎四種信號燈，分別對應(yīng)四位數(shù)字量輸出，兩個(gè)方向共有8位數(shù)定量輸出；在某一方向用兩個(gè)延時(shí)脈沖定時(shí)器分別控制該方向黃燈閃爍的亮、滅時(shí)間，根據(jù)道路人車流量多少，分別設(shè)置各信號燈亮滅時(shí)間的長短，通過6個(gè)定時(shí)器依次交替工作，就可實(shí)現(xiàn)各方向交通信號燈的順序工作。本文所設(shè)計(jì)的軟件由一個(gè)主程序和四個(gè)子程序（時(shí)鐘初始化子程序，晚間時(shí)段交通燈控制子程序，正常時(shí)段交通燈控制子程序和高峰時(shí)段交通燈控制子程序）組成。主程序主要任務(wù)包括：讀取兩個(gè)開關(guān)狀態(tài)，根據(jù)開關(guān)的不同狀態(tài)做出相應(yīng)的處理，當(dāng)開關(guān)SB0閉合時(shí)則對時(shí)鐘進(jìn)行初始化，反之則不對時(shí)鐘進(jìn)行初始化；當(dāng)開關(guān)SB1閉合時(shí)，則讀取時(shí)鐘值，并做處理，根據(jù)處理后的時(shí)鐘值的大小判定當(dāng)前時(shí)間是屬于哪個(gè)時(shí)間段，并調(diào)用相應(yīng)的交通燈控制子程序，反之，則停止程序的運(yùn)行主程序流程圖如圖5所示。晚間時(shí)段的控制規(guī)律為：兩個(gè)方向的四個(gè)黃燈均按亮0.4秒滅0.6秒的規(guī)律閃爍，其余的交通燈全滅程序中將用到兩個(gè)定時(shí)器T37和T38，各定時(shí)器的功能如表3所示。正常時(shí)段的控制方案結(jié)構(gòu)圖如圖6所示，程序中將用到8個(gè)定時(shí)T37-T44，各定時(shí)器的功能如表4所示。高峰時(shí)段的控制方案結(jié)構(gòu)圖如圖7所示，程序中將用到8個(gè)定時(shí)T37-T44，各定時(shí)器的功能如表5所示。該程序?qū)崿F(xiàn)了信號由東西左轉(zhuǎn)、東西直行、南北左轉(zhuǎn)依次循環(huán)變化。其優(yōu)勢思路簡單，容易理解，對時(shí)鐘的校正以及各時(shí)段的起始時(shí)間和終止時(shí)間的修改方便。如路口要求在晚上10：00以后實(shí)行各方向黃色信號燈閃爍功能，只需要將實(shí)時(shí)采集PLC的時(shí)鐘信號作為一個(gè)子程序的跳轉(zhuǎn)條件，再增加一段閃光程序即可。如果需要將幾個(gè)路口集中到一臺(tái)PLC控制，根據(jù)實(shí)際需要的I/O點(diǎn)數(shù)，硬件上再增加相應(yīng)的數(shù)字量輸出模板即可。需要指出的是，用PLC實(shí)現(xiàn)城市道路關(guān)通信號控制，最好幾個(gè)路口共用一套PLC，這樣可以大大降低工程成本。7.1實(shí)驗(yàn)步驟（1）、由實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和分析控制過程，得出控制規(guī)律，根據(jù)以上分析繪出順序功能圖如下：表3晚間時(shí)段各定時(shí)器一個(gè)循環(huán)中的功能明細(xì)表定時(shí)器t0t1T2T37開始定時(shí)，黃燈亮定時(shí)到，輸出ON且保持；黃燈滅開始下一次循環(huán)的定時(shí)T38定時(shí)1秒開始定時(shí)繼續(xù)定時(shí)定時(shí)到，輸出ON，隨即復(fù)位開始下一次循環(huán)的定時(shí)，黃燈亮。表4正常時(shí)段各定時(shí)器一個(gè)循環(huán)中的功能明細(xì)表定時(shí)器t0t1t2t3t4t5t6T37定時(shí)10秒開始定時(shí),南北轉(zhuǎn)彎燈、南北紅燈、東西紅燈亮。定時(shí)到，輸出ON且保持；南北轉(zhuǎn)彎燈滅，南北綠燈亮，東西紅燈繼續(xù)亮。ONONONON開始下一個(gè)循環(huán)定時(shí)T38定時(shí)40秒開始定時(shí)繼續(xù)定時(shí)定時(shí)到，輸出ON且保持；南北綠燈滅，南北黃燈閃爍，東西紅燈繼續(xù)亮。ONONON開始下一個(gè)循環(huán)定時(shí)T39定時(shí)45秒開始定時(shí)繼續(xù)定時(shí)繼續(xù)定時(shí)定時(shí)到，輸出ON且保持；南北黃燈滅，東西轉(zhuǎn)彎燈、南北紅燈亮，東西紅燈繼續(xù)亮。ONON開始下一個(gè)循環(huán)定時(shí)T40定時(shí)55秒開始定時(shí)繼續(xù)定時(shí)繼續(xù)定時(shí)繼續(xù)定時(shí)定時(shí)到，輸出ON且保持；東西轉(zhuǎn)彎、東西紅燈滅，東西綠燈亮，南北紅燈繼續(xù)亮。ON開始下一個(gè)循環(huán)定時(shí)T41定時(shí)85秒開始定時(shí)繼續(xù)定時(shí)繼續(xù)定時(shí)繼續(xù)定時(shí)繼續(xù)定時(shí)定時(shí)到，輸出ON且保持；東西綠燈滅，東西黃燈閃爍，南北紅燈繼續(xù)亮。開始下一個(gè)循環(huán)定時(shí)T42定時(shí)90秒開始定時(shí)繼續(xù)定時(shí)繼續(xù)定時(shí)繼續(xù)定時(shí)繼續(xù)定時(shí)繼續(xù)定時(shí)定時(shí)到，輸出ON，隨即復(fù)位開始下一次循環(huán)定時(shí)；東西黃燈、南北紅燈滅，南北轉(zhuǎn)彎燈、南北紅燈、東西紅燈亮。表5高峰時(shí)段各定時(shí)器一個(gè)循環(huán)中的功能明細(xì)表定時(shí)器t0t1t2t3t4t5t6T37定時(shí)10秒開始定時(shí),南北轉(zhuǎn)彎燈、南北紅燈、東西紅燈亮。定時(shí)到，輸出ON且保持；南北轉(zhuǎn)彎燈滅，南北綠燈亮，東西紅燈繼續(xù)亮。ONONONON開始下一個(gè)循環(huán)定時(shí)T38定時(shí)45秒開始定時(shí)繼續(xù)定時(shí)定時(shí)到，輸出ON且保持；南北綠燈滅，南北黃燈閃爍，東西紅燈繼續(xù)亮。ONONON開始下一個(gè)循環(huán)定時(shí)T39定時(shí)50秒開始定時(shí)繼續(xù)定時(shí)繼續(xù)定時(shí)定時(shí)到，輸出ON且保持；南北黃燈滅，東西轉(zhuǎn)彎燈、南北紅燈亮，東西紅燈繼續(xù)亮。ONON開始下一個(gè)循環(huán)定時(shí)T40定時(shí)60秒開始定時(shí)繼續(xù)定時(shí)繼續(xù)定時(shí)繼續(xù)定時(shí)定時(shí)到，輸出ON且保持；東西轉(zhuǎn)彎、東西紅燈滅，東西綠燈亮，南北紅燈繼續(xù)亮。ON開始下一個(gè)循環(huán)定時(shí)T41定時(shí)85秒開始定時(shí)繼續(xù)定時(shí)繼續(xù)定時(shí)繼續(xù)定時(shí)繼續(xù)定時(shí)定時(shí)到，輸出ON且保持；東西綠燈滅，東西黃燈閃爍，南北紅燈繼續(xù)亮。開始下一個(gè)循環(huán)定時(shí)T42定時(shí)90秒開始定時(shí)繼續(xù)定時(shí)繼續(xù)定時(shí)繼續(xù)定時(shí)繼續(xù)定時(shí)繼續(xù)定時(shí)定時(shí)到，輸出ON，隨即復(fù)位開始下一次循環(huán)定時(shí)；東西黃燈、南北紅燈滅，南北轉(zhuǎn)彎燈、南北紅燈、東西紅燈亮。圖圖6正常時(shí)段控制結(jié)構(gòu)圖10—40s0—10s40—45s45—55s55—85s85—90s東西方向紅燈、南北方向紅燈和南北方向左轉(zhuǎn)綠燈亮；其他燈滅。南北方向綠燈亮,，東西方向紅燈仍亮；其他燈滅。南北方向黃燈閃爍,東西方向紅燈仍亮；其他燈滅。南北方向紅燈、東西方向紅燈和東西方向左轉(zhuǎn)彎燈亮；其他燈滅。東西方向綠燈亮，南北方向紅燈仍亮；其他燈滅。東西方向黃燈閃爍,南北方向紅燈仍亮；其他燈滅。圖圖7高峰時(shí)段控制結(jié)構(gòu)圖10—45s0—10s45—50s50—60s60—85s85—90s東西