基于PLC控制系統(tǒng)十字路口交通燈設(shè)計畢業(yè)論文

PAGEv（此文檔為word格式，下載后您可任意編輯修改?。┱ㄟ^對對歐姆龍公司小型化PLC的CPM1A系列產(chǎn)品系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，掌握PLC的工作原理及結(jié)構(gòu)，PLC的輸入、輸出以及接線、編程等，由于可編程序控制器應(yīng)用的廣泛性，各種機型所具備的指令系統(tǒng)也不完全相同，現(xiàn)代的可編程序控制器的指令功能越來越強，內(nèi)部元件的個數(shù)也越來越多。在機型選擇時，從指令系統(tǒng)方向應(yīng)注意下述內(nèi)容：指令系統(tǒng)的總語句數(shù)，這一點反映了整個指令所包括的全部功能；指令系統(tǒng)的種類，主要應(yīng)包括邏輯指令，運算指令和控制指令，具體的要求則與實際要完成的控制功能有關(guān)；指令系統(tǒng)的表達(dá)方式，指令系統(tǒng)的表達(dá)方式有多種；應(yīng)用軟件的程序結(jié)構(gòu)圖，程序結(jié)構(gòu)有模塊化的程序結(jié)構(gòu)，有子程序式的程序結(jié)構(gòu)；軟件開發(fā)手段。然后選用PLC的CPM1A-30CDT-D系列控制紅綠燈運轉(zhuǎn)，使紅綠燈按照自己編的梯形圖開始運行，由于紅綠燈是由PLC控制的，為了提高紅綠燈的運行效率，必須通過軟硬件設(shè)計提高PLC的抗干擾等。關(guān)鍵詞：PLC控制系統(tǒng)；十字路口；交通燈Abstract

ThroughtherightrightOmronCorporationPLCofthesmallfamilysystemCPM1Athestudy,masterPLCprincipleandstructureofthework,PLCoftheimport,exportandwiring,programming,PLCasthebreadthofapplication,allkindsofThosemodelsdonotexactlythesamecommandsystem,modernPLCcommandfunctionisgrowing,thenumberofinternalcomponentsaremoreandmore.Inthemodelchosen,thedirectionfromthecommandsystemshouldpayattentiontothefollowing:instructionofthetotalnumberofstatements,whichreflecttheentirecommandbyincludingallthefunctionsofthetypeofinstruction,themainlogicshouldincludeinstruction,commandandcontroloperationsInstructionsandspecificrequirementsaretobecompletedandtheactualcontrolfunctionsrelatedtoinstructionmeansofexpression,thecommandsystemhasavarietyofmeansofexpression;applicationproceduresforstructuralplans,proceduresmodularstructureoftheprogramstructure,asubroutine-Theprogramstructure;softwaredevelopmenttools.ThenchoosethePLCCPM1A-30CDT-Dseriesofoperationalcontroloftrafficlights,trafficlights,accordingtoitsownseriesofladderrunning,becauseofthetrafficlightsarecontrolledbythePLCinordertoimprovetheoperatingefficiencyoftrafficlights,itisnecessarytoimprovethedesignofhardwareandsoftwarePLC'santi-jammingAndsoon.Keywords:PLCcontrolsystem;crossroads;trafficlights目錄TOC\o"1-4"\h\z\u第一篇交通燈的發(fā)展、結(jié)構(gòu)、現(xiàn)狀 1第二篇可編程控制器概述 4第一章PLC的特點與應(yīng)用領(lǐng)域 4第一節(jié)PLC的特點 6一、可靠性高、抗干擾能力強 6二、編程簡單、使用方便 6三、功能完善、通用性強 7四、設(shè)計安裝簡單、維護(hù)方便 7五、體積小、重量輕、能耗低 7第二節(jié)PLC的應(yīng)用領(lǐng)域 7一、開關(guān)量邏輯控制 7二、運動控制 7三、過程控制 7四、數(shù)據(jù)處理 8五、通信聯(lián)網(wǎng) 8第三節(jié)PLC的分類 8一、按結(jié)構(gòu)形式分類 8二、按功能分類 9三、按I/O點數(shù)分類 9第二章PLC控制系統(tǒng)與電器控制系統(tǒng)的比較 10第一節(jié)電器控制系統(tǒng)與PLC控制系統(tǒng) 10一、電器控制系統(tǒng)的組成 10二、PLC控制系統(tǒng)的組成 10第二節(jié)PLC控制系統(tǒng)與電器控制系統(tǒng)的區(qū)別 10一、從控制方法上看 11二、從工作方式上看 11三、從控制速度上看 11四、從定時和計數(shù)控制上看 11五、從可靠性和可維護(hù)性上看 11第三章PLC的基本組成以及PLC的工作原理 12第一節(jié)PLC的基本組成 12一、PLC的硬件組成 12二、PLC的軟件組成 16第二節(jié)PLC的工作原理 18一、掃描工作原理 18二、PLC掃描工作過程 18三、PLC執(zhí)行程序的過程及特點 19第四章PLC的性能指標(biāo)與發(fā)展趨勢以及國內(nèi)外PLC產(chǎn)品介紹 20第一節(jié)PLC的性能指標(biāo)與發(fā)展趨勢以 20一、PLC性能指標(biāo) 20二、PLC的發(fā)展趨勢 21第二節(jié)國內(nèi)外PLC產(chǎn)品介紹 22一、美國PLC產(chǎn)品 22二、歐州PLC產(chǎn)品 23三、日本PLC產(chǎn)品 24四、我國PLC產(chǎn)品 25第三篇控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計 26第一章控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計 26第一節(jié)可編程序控制器PLC的選型 26一、可編程序控制器物理結(jié)構(gòu)及控制方式的選擇 27二、CPU的能力 27三、I/O點數(shù)的確定 27四、響應(yīng)速度 28五、存儲器容量的選擇 29六、可編程序控制器的指令系統(tǒng) 30七、機型選擇的其他考慮 30第二章控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計 31第一節(jié)控制系統(tǒng)的軟件分析 31一、時序圖設(shè)計法 31二、分析PLC的輸入和輸出信號 31三、時序圖 32四、由時序圖分析各輸出信號之間的時間關(guān)系 33五、進(jìn)行PLC的I/O分配 33第二節(jié)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計 33一、梯形圖 33二、指令表 37第四篇PLC控制系統(tǒng)的抗干擾措施 40第一章干擾源分類及PLC控制系統(tǒng)干擾的來源 40第一節(jié)干擾源及一般分類 40第二節(jié)PLC控制系統(tǒng)中干擾的主要來源 40一、來自空間的輻射干擾 40二、來自電源的干擾 40三、來自信號線引入的干擾 41四、來自接地系統(tǒng)混亂的干擾 41第二章PLC控制系統(tǒng)的抗干擾措施 41第一節(jié)硬件抗干擾技術(shù) 41一、電源部分防干擾 41二、控制系統(tǒng)接地抗干擾設(shè)計 42三、電纜敷設(shè)的抗干擾設(shè)計 42四、設(shè)備選型 42五、抑制輸入、輸出電路引入的干擾 43第二節(jié)軟件抗干擾技術(shù) 43一、延時確認(rèn) 43二、封鎖干擾 43三、軟件濾波 43四、數(shù)字濾波 43五、軟件容錯 43結(jié)論 45參考文獻(xiàn) 46致謝 48附表一： 49陽泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書PAGE51第一篇交通燈的發(fā)展、結(jié)構(gòu)、現(xiàn)狀在今天，紅綠燈安裝在各個道口上，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。19世紀(jì)初，在英國中部的約克城，紅、綠裝分別代表女性的不同身份。其中，著紅裝的女人表示我已結(jié)婚，而著綠裝的女人則是未婚者。后來，英國倫敦議會大廈前經(jīng)常發(fā)生馬車軋人的事故，于是人們受到紅綠裝啟發(fā)，1868年12月10日，信號燈家族的第一個成員就在倫敦議會大廈的廣場上誕生了，由當(dāng)時英國機械師德·哈特設(shè)計、制造的燈柱高7米，身上掛著一盞紅、綠兩色的提燈--煤氣交通信號燈，這是城市街道的第一盞信號燈。在燈的腳下，一名手持長桿的警察隨心所欲地牽動皮帶轉(zhuǎn)換提燈的顏色。后來在信號燈的中心裝上煤氣燈罩，它的前面有兩塊紅、綠玻璃交替遮擋。不幸的是只面世23天的煤氣燈突然爆炸自滅，使一位正在值勤的警察也因此斷送了性命。

從此，城市的交通信號燈被取締了。直到1914年，在美國的克利夫蘭市才率先恢復(fù)了紅綠燈，不過，這時已是“電氣信號燈”。稍后又在紐約和芝加哥等城市，相繼重新出現(xiàn)了交通信號燈。

隨著各種交通工具的發(fā)展和交通指揮的需要，第一盞名副其實的三色燈(紅、黃、綠三種標(biāo)志)于1918年誕生。它是三色圓形四面投影器，被安裝在紐約市五號街的一座高塔上，它控制的紅綠燈，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)音器來啟動紅綠燈，司機遇紅燈時按一下嗽叭，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，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間，推遲汽車放行，以免發(fā)生交通事故。由于它的誕生，使城市交通大為改善。

黃色信號燈的發(fā)明者是我國的胡汝鼎，他懷著“科學(xué)救國”的抱負(fù)到美國深造，在大發(fā)明家愛迪生為董事長的美國通用電器公司任職員。一天，他站在繁華的十字路口等待綠燈信號，當(dāng)他看到紅燈而正要過去時，一輛轉(zhuǎn)彎的汽車呼地一聲擦身而過，嚇了他一身冷汗?；氐剿奚?，他反復(fù)琢磨，終于想到在紅、綠燈中間再加上一個黃色信號燈，提醒人們注意危險。他的建議立即得到有關(guān)方面的肯定。于是紅、黃、綠三色信號燈即以一個完整的指揮信號家族，遍及全世界陸、海、空交通領(lǐng)域了。

中國最早的馬路紅綠燈，是于1928年出現(xiàn)在上海的英租界。從最早的手牽皮帶到20世紀(jì)50年代的電氣控制，從采用計算機控制到現(xiàn)代化的電子定時監(jiān)控，交通信號燈在科學(xué)化、自動化上不斷地更新、發(fā)展和完善。

交通指揮燈是非裔美國人加萊特?摩根在1923年發(fā)明的。此前，鐵路交通已經(jīng)使用自動轉(zhuǎn)換的燈光信號有一段時間了。但是由于火車是按固定的時刻表以單列方式運行的，而且火車要停下來不是很容易，因此鐵路上使用的信號只有一種命令：通行。公路交通的紅綠燈則不一樣，它的職責(zé)在很大程度上是要告訴汽車司機把車輛停下來。開車的人誰也不愿意看到停車信號。美國夏威夷大學(xué)心理學(xué)家詹姆斯指出，人有一種將剎車和油門與自尊相互聯(lián)系的傾向。他說：駕車者看到黃燈亮?xí)r，心里便暗暗作好加速的準(zhǔn)備。如果此時紅燈亮了，馬上就會產(chǎn)生一種失望的感覺。他把交叉路口稱作“心理動力區(qū)”。如果他的理論成立的話，這個區(qū)域在佛羅伊德心理學(xué)理論中應(yīng)該是屬于超我（superego）而非本能的范疇。

新式的紅綠燈能將闖紅燈的人拍照下來。犯事的司機不久就會收到罰款單。有的紅綠燈還具備監(jiān)測車輛行駛速度的功能。

最早的交通燈出現(xiàn)于一八六八年英國倫敦。那時的交通燈只有紅、綠兩色，經(jīng)改良后，再增加一盞黃色的燈，紅燈表示停止，黃燈表示準(zhǔn)備，綠燈則表示通行。

其實,用這三色來作交通訊號和人的視覺機能結(jié)構(gòu)和心理反應(yīng)有關(guān)。

我們的視網(wǎng)膜含有桿狀和三種錐狀感光細(xì)胞，。桿狀細(xì)胞對黃色的光特別敏感，三種錐狀細(xì)胞則分別對紅光、綠光及藍(lán)光最敏感。由于這種視覺結(jié)構(gòu)，人最容易分辨紅色與綠色。雖然黃色與藍(lán)色也容易分辨，但因為眼球，對藍(lán)光敏感的感光細(xì)胞較少，所以分辨顏色，還是以紅、綠色為佳。所以，交通燈用什么顏色也是有大學(xué)問的呀！

顏色也有活動(activity)的含意，要表達(dá)熱或劇烈的話，最強是紅色，其次是黃色。綠色則有較冷及平靜的含意。因此，人們常以紅色代表危險，黃色代表警覺，綠色代表安全。而且，由于紅光的穿透力最強，其他顏色的光很容易被散射，在霧天里就不容易看見，而紅光最不容易被散射，即使空氣能見度比較低，也容易被看見，不會發(fā)生事故。所以我們用紅色表示禁止。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。1968年，聯(lián)合國《道路交通和道路標(biāo)志信號協(xié)定》對各種信號燈的含義作了規(guī)定。綠燈是通行信號，面對綠燈的車輛可以直行，左轉(zhuǎn)彎和右轉(zhuǎn)彎，除非另一種標(biāo)志禁止某一種轉(zhuǎn)向。左右轉(zhuǎn)彎車輛都必須讓合法地正在路口內(nèi)行駛的車輛和過人行橫道的行人優(yōu)先通行。紅燈是禁行信號，面對紅燈的車輛必須在交叉路口的停車線后停車。黃燈是警告信號，面對黃燈的車輛不能越過停車線，但車輛已十分接近停車線而不能安全停車時可以進(jìn)入交叉路口。此后，這一規(guī)定在全世界開始通用。目前，我國城市十字路口的交通燈控制系統(tǒng)大都采用定時控制方式．這樣的交通控制系統(tǒng)效率低，容易造成交通擁擠，而且也浪費人力、物力．因此，我們有必要尋求一種具有智能的交通控制系統(tǒng)．這種智能交通控制系統(tǒng)能夠依據(jù)車流點圭、道路、時問與季變化情況改變控制方式或自動調(diào)紅綠燈的時間長度，減少十字路口的車輛滯留現(xiàn)象，緩解交通擁擠、實現(xiàn)十字路口交通最優(yōu)控制，從而提高交通控制系統(tǒng)的效率．隨著我國人生活水平的不斷提高，城市化的推進(jìn)與私家車數(shù)量的猛增，道路交通擁擠的問題將日益突出．可以預(yù)見，智能交通控制系統(tǒng)將具有，大的應(yīng)用前景．第二篇可編程控制器概述第一章PLC的特點與應(yīng)用領(lǐng)域可編程控制器（ProgrammbleController）簡稱PC或PLC。它是在電器控制技術(shù)和計算機技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的，并逐漸發(fā)展成為以微處理器為核心，把自動化技術(shù)、計算機技術(shù)、通訊技術(shù)融為一體的新型工業(yè)控制裝置。目前，PLC已被廣泛應(yīng)用于各種生產(chǎn)機械和生產(chǎn)過程的自動控制中，成為一種最重要、最普及、應(yīng)用場合最多的工業(yè)控制裝置，被公認(rèn)為現(xiàn)代工業(yè)自動化的三大支柱（PLC、機器人、CAD/CAM）之一。國際電工委員會（IEC）于1987年頒布了可編程控制器標(biāo)準(zhǔn)草案第三稿。在草案中對可編程控制器定義如下：“可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它采用可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外圍設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計”。定義強調(diào)了PLC應(yīng)直接應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境，必須具有很強的抗干擾能力、廣泛的適應(yīng)能力和廣闊的應(yīng)用范圍，這是區(qū)別于一般微機控制系統(tǒng)的重要特征。同時，也強調(diào)了PLC用軟件方式實現(xiàn)的“可編程”與傳統(tǒng)控制裝置中通過硬件或硬接線的變更來改變程序的本質(zhì)區(qū)別。