交通灯控制及监控系统设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 优秀设计 摘 要 : 目前各大专院校的自动化类、电气类、机械类等专业几乎都设立了 理及应用课程。从教学的角度看 ,这是一门实践性很强的课程 ,学生在理论教学方面具有充足的授课时间、丰富的专业教材 ,与之相比 ,相关的实验教学手段和实际的让学兴趣的被控模型都显得明显不足 ,为了达到培养学生的创新意识 ,提高其工程综合应用能力的教学目 标，设计了一套便于 实验教学的新型交通控制实验装置 。 本 设计 采用 触摸屏组成一个新的交通灯控制和监控实验装置 ,该实验装置不但 能实现传统的交通灯控制功能 ,而且具有 倒计时显示 、多车道控制、 行人过马路以及特殊情况下的控制等功能 ,同时能对交通灯的运行和 路口车流 情况进行监控 。该实验面板采用模块化组合结构 , 使用灵活 , 性能稳定 ,直观性强 , 具有良好的教学效果。 关键词 ：交通灯， 触摸屏 ， 实验控制面板 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 of in of of a of is a in a of to in to of to of a of to of a to a of to as as of as as of at of of of a 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 目录 引言 . 1 1. 介 . 2 述 . 2 结构及基本配置 . 2 构成 . 3 ， Q 号交流 401339828 或 11970985 令 系统 . 10 持软件 . 11 靠控制 . 13 济指标 . 13 . 14 题提出的意义 . 14 设计的任务 . 14 设计要解决的主要问题： . 14 决问题的思路与方法 . 14 3 交通灯控制和监控系统的设计 . 17 统的构成 . 17 统的原理 . 17 验装置的功能 . 18 常时序控制方式 . 18 车强通控制方式 . 18 行人强通控制方式 . 19 急事故处理控制方式 . 19 统硬件设计 . 19 ， Q 号交流 401339828 或 11970985 通灯主程序设计 . 21 通灯倒计时显示程序 . 21 摸屏组态设计 . 22 序调试 . 26 试软件简介 . 26 写梯形图 . 26 试 . 29 . 33 本指令实验 . 33 合电路的 程实验 . 34 进顺控指令实验 . 35 通灯控制和监控实验 . 36 通灯控制实验 . 36 通灯监控实验 . 37 安装和维护 . 38 编程控制器的安装 . 38 线 . 39 地 . 39 流 24V 接线端 . 39 入接线 . 40 出接线 . 41 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 总结 . 42 致谢 . 43 参考文献 . 44 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 引言 可编程序控制器 ( ) 是以微处理器为基础 ,综合计算机技术自动控制技术和通信技术发展起来的一种新型 、通 用的自动控制装备 ,它具有结构简单 、操作方便 、编程容易 、 系统功能强大灵活且易于扩展 、高性价比 、高可靠性等众多优越性能 ,已成为现代工业自动化的三大支柱 ( 、机器人 、 之一 。从世界范看 , 及其系统相关产品的产量 、销量及用量高居各种自动化设备的榜首 。可以说 , 是应用范围最大的自 动化设备 。不管是建立新的工业控制系统还是对老的生产线及设备的改造 ,都会有它的 身影 。作为今后直接从事生产控制及技术的理工科学生来说 ,面对当今巨大的就业压力 ,学习 的基础知识 ,进行 的工程实践培训 ,就显得非常的重要和必要 。实验教学 就是要提高学生的综合素质 ,发展他们的独立性 、自主性和实践创新能力。所以 ,目前各大专院校的自动化类 、电气类 、机械类等专业几乎都设立了 原理及应用课程 。 从教学的角度看 ,这是一门实践性很强的课程 ,学生在理论教学方面具有充足的授课时 间 、丰富的专业教材 ,与之相比 ,相关的实验教学手段和实际的让学生感兴趣的被控模型都显得明显不足 ,为了达到培养学生的创新意识 ,提高其工程综合应用能 力的教学目 标 。经过多次实验和反复认证 ,我们研制出了一套便于实验教学的新型交通控制实验装置 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1. 介 述 可编程控制器（ 称 与个人计算机的 在传统的顺序控制器的基础上引入了微电子技术、计算机技术、自动控制技术和通讯技术而形成的一代新型工业控制装置，目的是用来取代继电器、执行逻辑、记时、计数等顺序控制功能，建立柔性的程控系统。国际电工委员会（ 布了对 编程控制 器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。 有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。 可以预料， 在工业控制领域中， 序既有生产厂家的系统程序，又有用户自己开发 的应用程序，系统程序提供运行平台，同时，还为 户程序由用户按控制要求设计。 结构及基本配置 一般讲， 为箱体式和模块式两种。但它们的组成是相同的，对箱体式 一块 、 I/O 板、显示面板、内存块、电源等，当然按 能分成若干型号，并按 I/模块式 I/存、电源模块、底板或机架。无任哪种结构类型的 属于总线式开放型结构，其 I/O 能力可按用户需要进行扩展与组合。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 接受 驱动 现场信号 受控元件 构成 的 核心，起神经中枢的作用，每台 少有一个 按系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数 据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和 部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路， 与通用计算机一样，主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，还有外围芯片、总线接口及有关电路。它确定了进行控制的规模、工作速度、内存容量等。内存主要用于存储程序及数据，是 控制器控制 作，由它读取指令、解释指令及执行指令。但工作节奏 由震荡信号控制。 控制器指挥下工作。 存储运算的中间结果，它也是在控制器指挥下工作。 然划分为以上几个部分，但 的 片实际上就是微处理器，由于电路的高度集成，对 部的详细分析已无必要，我们只要弄清它在 的功能与性能，能正确地使用它就够了。 块的外部表现就是它的工作状态的种种显示、种种接口及设定或控制开关。一般讲， 块总要有相应的状态指示灯，如电源显示、运行显示、故障显示等。箱输入接口部件 中央处理单元 电 源 部 件 接口部件输出 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 体式 些显示。它的总线接口，用于接 I/内存接口，用于安装内存，有外设口，用于接外部设备，有的还有通讯口，用于进行通讯。 块上还有许多设定开关，用以对 设定起始工作方式、内存区等。 ，主要是通过各种 I/O 接口模块与外界联系的，按 I/O 点数确定模块规格及数量， I/O 模块可多可少，但其最大数受 能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或机架槽数限制。 I/O 模块集成了 I/O 电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态 。 源模块 有些 与 些是分开的，其主要用途是为 时，有的还为输入电路提供 24源以其输入类型有：交流电源，加的为交流 220 110流电源，加的为直流电压，常用的为 24V。 板或机架 大多数模块式 用底板或机架，其作用是：电气上，实现各模块间的联系，使械上，实现各模块间的连接，使各模块构成一个整体。 外部设备 外部设备是 有四大类 ： 1） 编程设备：有简易编程器和智能图形编程器，用于编程、对系统作一些设定、监控 程器是 测运行、检查维护不可缺少的器件，但它不直接参与现场控制运行。 2） 监控设备：有数据监视器和图形监视器。直接监视数据或通过画面监视数据。 3） 存储设备：有存储卡、存储磁带、软磁盘或只读存储器，用于永久性地存储用户数据，使用户程序不丢失，如 入器等。 4） 输入输出设备：用于接收信号或输出信号，一般有条码读人器 ，输入模拟量的买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 电位器，打印机等。 通信联网 有通信联网的功能，它使 间、 上位计算机以及其他智能设备之间能够交换信息，形成一个统一的整体，实现分散集中控制。现在几乎所有的 和计算机一样具有 口，通过双绞线、同轴电缆或光缆，可以在几公里甚至几十公里的范围内交换信息。 当然， 间的通讯网络是各厂家专用的， 计算机之间的通讯，一些生产厂家采用工业标准总线，并向标准通讯协议靠拢，这将使不同机型的 间、 计算机之间可以方便地进行通讯与联网。 了解了 们在购买程控器时就有了一个基本配置的概念，做到既经济又合理，尽可能发挥 工作原理 用循环扫描的工作方式，在 用户程序按先后顺序存放， 第一条指令开始执行程序，直到遇到结束符后又返回到第一条，如此周而复始不断循环。 信操作、程序输入处理、程序执行、程序输出几个阶段。全过程扫描一次所需的时间称为扫描周期。当 于停状态时，只进行内部处理和通信操作服务等内 容。在 内部处理、通信操作、程序输入、程序执行、程序输出，一直循环扫描工作。 入处理 输入处理也叫输入采样。在此阶段，顺序读入所有输入端子的通断状态，并将读入的信息存入内存中所对应的映像寄存器与外界隔离， 即使输入信号发生变化，其映像寄存器的内容也不会发生变化，只有在下一个扫描周期的输入处理阶段才能被读入信息。 序执行 根据 先左后右先上后下的步序，逐句扫描，执行程序。遇到程序跳转指令，根据跳转条件是否满足来决定程序的跳转地址。从用户程 序涉及到买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 输入输出状态时， 输入映象寄存器中读出上一阶段采入的对应输入端子状态，从输出映象寄存器读出对应映象寄存器，根据用户程序进行逻辑运算，存入有关器件寄存器中。对每个器件来说，器件映象寄存器中所寄存的内容，会随着程序执行过程而变化。 出处理 程序执行完毕后，将输出映象寄存器，即器件映象寄存器中的 输出处理阶段转存到输出锁存器，通过隔离电路，驱动功率放大电路，使输出端子向外界输出控制信号，驱动外部负载。 基本性能指标 可编程控制器的基本性能可用如下八条予以概 括： 作速度 工作速度是指 作速度是 度高了，才可能通过运行程序实现控制，才可能不断扩大控制规模，才可能发挥 同的 令的条数也不同。少的几十条，多的几百条。指令不同，执行的时间也不同。但各种 且各种的 常以执行一条基本指令的时间来衡量这个速度。这个时间当然越短越好，已从微秒级缩短到零点微秒级。并随着微处理器技 术的进步，这个时间还在缩短。 执行时间短可加快 讨论 对 理想的情况也要延迟一个 行程序的周期。因为 运行程序后产生的输出，才是对输入信号的响应。不理想时，还要多延长一个周期。当输入信号送入 ， 输入刷新正好结束，就是这种情况。这时，要多等待一个周期， 输入映射区才能接受到这个新的输入信号。对一般的输入信号，这个延迟虽可以接受，但对急需响应的输入信号，就不能接受了。对急需 处理的输人信号延迟多长时间 另作要求。 为了处理急需响应的输入信号， 种种措施。不同的 施也不完全相同，提高响应速度的效果也不同。一般的作法是采用输入中断，然后再输出即时刷新，即中断程序运行后，有关的输出点立即刷新，而不等到整个程序运行结束后再刷新。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 这个效果可从两个方面来衡量：一是能否对几个输入信号作快速响应；二是快速响应的速度有多快。多数 输入点作快速响应，快速响应时间仅几个毫秒 ， 性能高的、大型的 工作速度关系到 应速度，是 制不及时，就不可能准确与可靠，特别是对一些需作快速响应的系统。这就是把工作速度作为 制规模 控制规模代表 制能力，看其能对多少输入、输出点及对多少路模拟进行控制。 控制规模与速度有关。因为规模大了，用户程序也长，执行指令的速度不快，势必延长 必然会延长 了避免这个情况， 以，大型 控制规模还与内存区的大小有关。规模 大，用户程序长，要求有更大的用户存储区。同时点数多，系统的存储器输入、输出的信号区（输入输出继电器区或称输入、输出映射区）也大。这个区大，相应地内部器件（解释见后）也要增多，这些都要求有更大的系统存储区。 控制规模还与输入、输出电路数有关。如控制规模为 1024点，那就得有 1024条 I/些电路集成于 I/每个模块有多少路的 I/以，规模大，所使用的模块也多。 控制规模还与 令系统有关。规模大的 令的功能也强，才能应付对点数多的系统进行控制的需要。 控制规模是对 是 、中、大和特大型 成模块 从质上看，箱体也是模块，只是它集成了更多的功能。在此，不妨把 这个性能含义是指某型号 种模块都有什么规格，并各具什么特点。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 一般讲，规模大的 次高的 格也多，反映它的特点的性能指标也高。但模块的功能则单一些。相反，小型 次低的 块种类也少，规格 也少，指标也低。但功能则多样些，以至于集成为箱体。 组成 有弄清所选用的 能正确选用模块，去组成一台完整的 满足控制系统对 要求。 常见的 是 硬件核心。 速度、规模都由它的性能来体现。 电源模块，它为 行提供内部工作电源，而且，有的还可为输入信号提供电源。 I/集成了 I/依点数及电路类型划分为不同规格的模块。 内存模块，它主要存储用户程序，有的 还为系统提供辅加的工作内存。在结构上内存模块都是附加于 底板、机架模块，它为 为模块间的联系提供总线。若干底板间的联系有的用接口模块，有的用总线接口。不同厂家或同一厂家但不同类型的 箱体式的 ，它不含 有电源及 I/展箱体也依 I/ 除上述模块， 有特殊的或称智能或称功能模块。如 A/D（模入）模块、 D/A（模出）模块、高速计数模块、位控模块、温度模块等等。这些模块 有自己的 对信号作预处理或后处理，以简化 能模块的种类、特性也大不相同，性能好的 些模块种类多，性能也好。 通讯模块，它接人 使 的还可实现与其它控制部件，如变频器、温控器通讯，或组成局部网络。通讯模块代表 表着当今 掌握 定要了解它的模块，并通过了解模块的性能，去弄清楚 除了模块， 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 尽管用 可不用外部设备，配置好合适的模块就行了。然而，要对 监控 及存储用户程序、打印数据等，就得使用 一种 这种 部设备好用与否直接相关。 编程设备：简单的为简易编程器，多只接受助记将编程，个别的也可用图形编程（如日本东芝公司的 复杂一点的有图形编程器，可用梯形图语编程。有的还有专用的计算机，可用其它高级语编程。编程器除了用于编程，还可对系统作一些设定 ，以确定 工作方式。编程器还可监控 控制的系统的工作状况，以进行 监控设备：小的有数据监视器，可监视数据；大的还可能有图形监视器，可通过画面监视数据。除了不能改变 程器能做的它都能做，是使用 能好的 种外部设备已越来越丰富。 存储设备：它用于永久性地存储用户数据，使用户程序不丢失。这些设备，如存储卡、存储磁带、软磁盘或只读存储器。而为实现这些存储，相应的就有存卡器、磁带机、软驱或 及相应的接口部 件。各种 输入输出设备：它用以接收信号或输出信号，便于与 入的有条码读入器，输入模拟量的电位器等。输出的有打印机、编程器、监控器虽也可对 输入输出设备实现人机对话更方便，可在现场条件下实现，并便于使用。随着技术进步，这种设备将更加丰富。 外部设备已发展成为 的情况，当然是选用 以也应把它列为 存容量 存有用户及系统 两大部分。用户内存主要用以存储用户程序，个别的还将其中的一部分划为系统所用。系统内存是与 置在一起的。 要具备访问这些内存的能力，还应提供相应的存储介质。 用户内存大小与可存储的用户程序量有关。内存大，可存储的程序量大，也就可进行更为复杂的控制。从发展趋势看，内存容量总是在不断增大着。大型 内存容量买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 可达几十 k，以至于一百多 k。系统内存对于用户，主要体现在 提供多少内部器件。不同的内部器件占据系统内存的不同区域。在物理上并无这些器件，仅仅为 通过运行程序进行使用时，给使用者提 供的却实实在在有这些器件。 内存器件种类越多，数量越多，越便于 行种种逻辑量及模拟控制。它也是代表 I/称映射区。它与 。 内部继电器数，有的称为标志位数，代表着 内部继电器数。它与 I/O 继电器区相联系着，有时与后者相联系进行处理。内部继电器多，便于 实现多种多样的控制要求。一般讲，内部继电器数比 I/ 有的内部继电器还可丢电保持，即它的状态（ 电后，靠内部电池仍予以保持。再上电后可继续丢电前的状态。保持继电器可增强 别对记录故障，故障排除后恢复运行，更显得有用。 定时器，可进行定时控制。定时值可任意设定。定时器有多少，设定范围有多大，设定值的分辨率又是多少，这些都代表定时器件的性能。 计数器，可进行计数，到达某设定计数值可发送相应信号。可进行什么样的计数，计数范围多大，怎么设定，有多少计数器，则是 数据存储区，用以存储工作数据。多以字、两字或多字为单位予以使用，是 量控制，或记录数据所必不可少的。这个存储区的大小代表 势也是越来越大。小型机也如此。如日本 过去同是小型机的 4 个字。大型机的 0K 以至几十 K。 此外还有其它一些内部器件，了解某 都必须掌握它。 内部器件也是 令的操作数，不弄清楚是无法编程的。 令系统 多少条指令，各条指令又具有什么功能，是了解与使用 重要方面。你不懂 有程序， 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 指令越来越多，越来越丰富。功能很强的指令，综合多种作用的指令日见增多。 主要的有这么几种类型： 基本逻辑指令，用于处理逻辑关系，以实现逻辑控制。这类指令不管什么样的 数据处理指令，用于处理数据，如译码，编码，传送、移位等等。 数据运算指令，用于进数据的运算，如十、一、 X、 /等，可进行整形数计算，有的还可浮点数运算；也可进行逻辑量运算，等等。 流程控制指令，用以控制程序运行流程。 用户程序一般是从零地址的指令开始执行，按顺序推进。 但遇到流程控制指令也可作相应改变。流程控制指令也较多，运用得好，可使程序简练，并便于调试与阅读。 状态监控指令，用以监视及记录 提高 当然，并不是所有的 不是有的 有上述几类指令。以上只是指出几个例子，说明要从哪几个方面了解 中也可大致看出指令的多少及功能将怎样影响 除了指令，为进行通讯， 些也反映了 持软件 为了便于编制 序，多数 从本质上讲， 能识别的只是机器语言。它之所以能使用一些助记符语言、梯形图语言、流程图语言，以至高级语言，全靠为使用这些语言而开发的种种软件。 助记符语言是最基本也是最简单的 言。它类似计算机的汇编语言， 指令系统就是用这种语言表达的。这种语言仅使用文字符号，所使用的编程工具简单，用简易编程器即可。所以，多数 买文档就送您 纸全套，