交通灯PLC控制.doc

2009届 机械设计制造及其自动化专业毕业设计（论文）目 录摘要及关键词1第1章 绪论 21.1 交通灯的近况.21.2 可编程序控制器（PLC）21.3 顺序控制的慨述.21.3.1 顺序功能图的组成31.3.2 顺控图的基本结构和注意事项.4第2章 课程设计内容与要求.5第3章 PLC控制系统抗干扰措施.63.1 影响PLC控制系统稳定的干扰类型.63.1.1 空间的辐射干扰.63.1.2 传导干扰.63.1.3 地电位的分布干扰.73.1.4 PLC系统内部产生的干扰.73.2 提高抗干扰能力的硬件措施.73.2.1 供电电源.73.2.2 接地.83.2.3 输入/输出部分.83.2.4 外部配线的抗干扰设计.103.3 软件抗干扰设计.103.3.1 指令重复执行.103.3.2用软件数字滤波的方法提高输入信号的信噪比113.3.3利用“看门狗”方法对系统的运动状态进行监控.113.3.4消抖. .11第4章 交通灯控制系统设计.124.1 交通灯的控制要求.124.1.1控制要求.124.1.2控制时序.124.2 硬件及外围元器件.134.3 软件设计.144.4 知识点的扩展.174.4.1定时器的延时扩展.174.4.2分频器.184.4.3微分脉冲电路.19第5章 设计总结.21致谢.22参考文献.23Abstract Key words.24交通灯PLC控制摘要 随着城市机动车量的不断增加，许多大城市出现了交通超负荷运行的情况，因此，如何采用合适的控制方法，最大限度利用好耗费巨资修建的城市高速道路，缓解主干道与匝道、城区同周边地区的交通拥堵状况，越来越成为交通运输管理和城市规划部门亟待解决的主要问题。为此，笔者进行了深入的研究，本文就城乡交通灯模拟控制系统的电路原理、设计计算和实验调试等问题来进行具体分析讨论。实现路口交通灯系统的控制方法很多，可以用标准逻辑器件、可编程序控制器PLC、单片机等方案来实现。其中用标准逻辑器件来实现电路在很大程度上要受到逻辑器件如门电路等的影响，调试工作极为不易，而笔者对单片机运用来进行系统的设计开发也不是很熟悉，因此，最终笔者选择了用可编程的控制器PLC来实现系统功能的设计，完成本次设计的题目。 关键词 PLC 交通灯 程序 控制 设计第1章 绪论1.1交通灯的近况近年来，随着我国经济的发展，城市的交通拥挤问题日趋严重，因此提高城市路网的通行能力、实现道路交通的科学化管理迫在眉睫。而以往的交通信号灯大都采用继电器或是单片机来实现,单片机能完成交通灯一般的控制过程,其功能比传统继电器控制电路要强大的多，但可靠性不够高、控制功能不够完善、维护量大等缺点，PLC是专为工业自动化控制设计的，在面向对象控制这一块，其控制功能的强大是无法比拟的, 通过多种多样的扩展模块，可以做到外部接线简化、内部工作的高可靠，而PLC编程简单、易维护、可靠性高，可以随着不同场合的需要灵活改变程序以实现不同的功能需求, 虽然价格比单个CPU贵 ,但性价比高。也可以说是一个技术成熟、 工作可靠的单片机应用系统,由于稳定性高、抗干扰能力强，在工业控制方面得到了广泛的应用。因此, 本文设计了一种用PLC控制的城市十字路口交通灯控制系统。1.2 可编程控制器（PLC）PLC即可编程控制器（Programmable logic Controller）是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。从结构上分，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为开关量的逻辑控制、模拟量控制、运动控制、过程控制、数据处理、数据处理等几类。PLC在其应用上具有以下优点：可靠性高，抗干扰能力强、配套齐全，功能完善，适用性强、易学易用，深受工程技术人员欢迎。系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造、体积小，重量轻，能耗低。1.3 顺序控制概述虽然PLC已经从基本的开关量控制发展到可以实现模拟量，但逻辑控制仍然是PLC最基本、最广泛的应用领域。梯形图设计主要有时序图法、逻辑法、经验法和顺序控制法。顺序控制就是按照生产工艺预先规定的顺序，在各个输入信号的作用下，根据内部状态和时间的顺序，使生产过程中各个执行机构自动而有序地进行工作。而顺序控制设计法就是根据系统的工艺过程，画出顺序功能图，根据顺序功能图画出梯形图。顺序控制法依据控制工艺(或流程)预先规定的顺序，在各个输入信号的作用下，根据内容状态和时间的顺序，控制生产过程中各个执行机构自动有步骤地运作。该方法逻辑明确、有规律可循，程序的阅读和改进也比较容易, 极大地提高了程序的设计效率。对复杂的工艺控制，更显示其优越性。1.3.1 顺序功能图的组成顺序控制程序设计的方法有逻辑法、时序图法等，但最为常用的是顺序功能 图( Sequential Function Chart,SFC)设计法。顺序功能图又称顺序功能流程 图,主要由步、转换、转换条件、有向连线( 即路径)和动作( 或命令)组成。如图1所示。步是一种逻辑块，即对应于特定的控制任务的编程逻辑，动作是控制任务的独立部分，转换是从一个任务刀另一个任务的原因。图1顺序功能图的组成及其基本类型1) 步与动作顺序控制设计法最基本的思想是将系统的一个工作周期划分成若干个顺序相连的阶段，这些阶段称为“步”，并且用编程元件（中间继电器）来表示各步。当系统正工作于某一步时，该步处于活动状态，称为“活动步”。处于活动状态时，相应的动作为执行，处于不活动状态时，相应的非保持型动作被停止执行。每一个顺控功能图至少应有一个初始步，它是对应于系统等待起动的初始状态。（一般用要用特殊辅助继电器M8002来转换）2) 有向连线、转换和转换条件有向连线上无箭头标注时，其进展方向是从上到下、从左到右。若不是上述方向，应在若有向连线上有箭头标注。转换用与有向连线垂直的短划线来表示，步之间用转换隔开，转换与转换之间用步隔开。转换条件写在表是转换的短划线旁边。A. 转换条件的确定使系统由当前步转入下一步的信号称为“转换条件”。 转换条件“能是外部输入信号，如按钮、指令开关、限位开关的接通/断开等，也可能是PLC内部产生的信号，如定时器、计数器触点的通/断，也可能是上述多个信号的与、或、非逻辑组合。B. 步与步之间实现转换应同时具备两个条件：前级步必须是活动步。对应的转换条件成立。3) 功能图的绘制根据以上分析和被控对象工作的内容、步骤、顺序和控制要求画出功能表图, 这是顺序控制设计法中最为关键的一个步骤。用矩形框表示各步, 框内的数字是步的编号。初始步使用双线框, 每个功能表图都有一个初始步。每步的动作内容放在该步旁边的框中，步与步之间用有向 线段相连,箭头表示步的转换方向(简单的功能表图可不画箭头)。步与步之间的短横线旁标注转换条件。正在执行的步叫活动步，当前一步为活动步且转换条件满足时，将启动下一步并终止前一步的执行。顺控编程方法有：（1）起动、保持、停止电路的编程方法 （2）以转换为中心的编程方法。 （3）使用STL指令（步进梯形指令）的编程方法。1.3.2 顺控图的基本结构和注意事项1) 顺控功能图的基本结构功能图从结构上来分，大体上可分为单序列结构、选择序列结构和并行序列结构。如图1所示。2) 画顺控功能图的注意事项：A. 两个步绝对不能直接相连，必须用一个转换将它们隔开。B. 两个转换也不能直接相连，必须用一个步将它们隔开。C. 顺控功能图中的初始步不能少。D. 在连续循环工作方式时，应从最后一步返回下一个工作周期开始运行的第一步。E. 在顺控功能图中，当某一步的前级步是活动步时，该步才有可能变成活动步。第2章 课程设计内容与要求2.1 课程设计目的与任务电气控制技术是机械设计制造及其自动化专业的一门重要的专业课，该课程不但有较高的理论基础要求，而且工程实践性很强。通过课程设计一方面可巩固已学过的理论知识，更重要的是给学生一次独立设计的实践机会，以培养其设计能力和实际工作能力，提高了学生的适应能力。本次毕业设计将是对我四年来学习的一次综合测试。通过这次设计实践工作，会使我学到许许多多书本上没有的东西，让我养成严谨、活泼的工作作风，掌握PLC控制部分初步设计的过程。这将是对所学知识进行的一次实践，使电气专业知识得到巩固和加深。按照给定的设计资料和设计要求，使掌握电气控制系统设计的基本技能，增强独立分析与解决问题的能力。2.2课程设计要求本文以三菱FX20型号PLC进行设计，根据时间顺序控制改变红绿灯的点亮（熄灭）时间，从而控制车流（人流），来缓解不同时段交通压力。第3章 PLC控制系统抗干扰措施可编程控制器PLC具有编程简单、通用性好、功能强、易于扩展等优点。PLC控制系统的可靠性直接影响到企业的安全生产和经济运行，系统的抗干扰能力是关系到整个系统可靠运行的关键。PLC中采用了高集成度的微电子器件，可靠性高，但由于使用时工业生产现场的工作环境恶劣，如大功率用电设备的起动或停止引起电网电压的波动形成低频干扰和电磁辐射等恶劣电磁环境，大大降低了PLC控制系统的可靠性。为了确保控制系统稳定工作，提高可靠性，必须对系统采取一定的抗干扰方法和措施。3.1 影响PLC控制系统稳定的干扰类型3. 1.1 空间的辐射干扰 空间的辐射电磁场（EMI）主要由电力网络、电气设备、雷电、高频感应加热设备、大型整流设备等产生，通常称为辐射干扰，其分布极为复杂。其影响主要通过两条途径：一是对PLC通讯网络的辐射，由通讯线路的感应引入干扰；二是直接对PLC内部的辐射，由电路感应产生干扰。若此时PLC置于其辐射场内，其信号、数据线和电源线即可充当天线接受辐射干扰。此种干扰与现场设备布置及设备所产生的电磁场的大小，特别是与频率有关。3.1.2 传导干扰 （1）来自电源的干扰 在工业现场中，开关操作浪涌、大型电力设备的起停、交直流传动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等均能在电网中形成脉冲干扰。PLC的正常供电电源均由电网供电，因而会直接影响到PLC的正常工作。由于电网覆盖范围广，它将受到所有空间的电磁干扰而产生持续的高频谐波干扰。特别在断开电网中的感性负载时产生的瞬时电压峰值是额定值的几十倍，其脉冲功率足以损坏PLC半导体器件，并且含有大量的谐波可以通过半导体线路中的分布电容、绝缘电阻等侵入逻辑电路，引起误动作。 （2）来自信号传输线上的干扰 除了传输有效的信息外，PLC系统连接的各类信号传输线总会有外部干扰信号的侵入。此干扰主要有2种途径：通过变送器供电电源或共用信号仪表的供电电源串人的电网干扰； 信号线上的外部感应干扰，其中静电放电、脉冲电场及切换电压为主要干扰来源。由信号线引入的干扰会引起IO信号工作异常和测量精度大大降低，严重时将引起元器件损伤。若系统隔离性能较差，还将导致信号间互相干扰，引起共地系统总线回流，造成逻辑数据变化、误动作甚至死机。3.1.3 地电位的分布干扰 PLC控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等。地电位的分布干扰主要是各个接地点的电位分布不均，不同接地点间存在地电位差，从而引起了地环路电流，该电流可能在地线上产生不等电位分布，影响PLC内逻辑电路和模拟电路的正常工作。由于PLC工作的逻辑电压干扰容限较低，逻辑地电位的分布干扰容易影响PLC的逻辑运算和数据存贮，造成数据混乱、程序跑飞或死机。模拟地电位的分布将导致测量精度下降，引起对信号测控的严重失真和误动作。3.1.4 PLC系统内部产生的干扰 产生这种干扰的主要原因是系统内部元器件及电路间的相互电磁辐射。如逻辑电路相互辐射及其对模拟电路的影响；模拟地与逻辑地的相互影响及元器件间的相互不匹配使用等。3.2 提高抗干扰能力的硬件措施 硬件抗干扰技术是系统设计时应首选的措施，它能有效抑制干扰源，阻断干扰传输通道。3.2.1 供电电源 电源波动造成的电压畸变或毛刺，将对PLC及IO模块产生不良影响。据统计分析，PLC系统的干扰中有70是从电源耦合进来的。为了抑制干扰，保持电压稳定，常采用以下几种抗干扰方法： （1）使用隔离变压器衰减从电源进线的高频干扰信号，输入、输出线应用双绞线以抑制共模干扰。其屏蔽层接地方式不同，对干扰抑制的效果也不一样，一般做法是将初、次级屏蔽层均接地。 （2）用低通滤波器抑制高次谐波。低通滤波器的内部电容上电感组合方式不同，其高次谐波的抑制效果也有一定区别。另外其电源输入、输出线应分隔开，屏蔽层应可靠接地。一般是在电源系统中既使用滤波器又使用隔离变压器，但要注意先将滤波器接人电源再接隔离变压器。图2隔离变压器供电系统（3）用频谱均衡法抑制电源中的瞬变干扰。这种方法不常用，其成本较贵。3.2.2 接地良好的接地是保证PLC可靠工作的重要条件之一，可以避免偶然发生的电压冲击危害。接地线与机器的接地端相联，基本单元必须接地，如果选用扩展单元，其接地点与基本单元接地点接在一起。为了抑制附加在电源及输入、输出端的干扰，应给PLC接以专用地线，接地线与动力设备（如电动机）的接地点应分开，若达不到此要求，则可与其它设备公共接地，严禁与其它设备串联接地，具体接地方式如图3。接地电阻要小于5，接地线要粗，面积要大于2平方毫米，而且接地点最好靠近PLC装置，其间的距离要小于50米，接地线应避开强电回路，若无法避开时，应垂直相交，缩短平行走线的长度。图3 PLC系统接地方式3.2.3 输入/输出部分1. 输入信号的抗干扰输入信号的输入线之间的差模干扰可以利用输入模块滤波来减小干扰，而输入线与大地间的共模干扰可通过控制器的接地来抑制。在输入端有感性负载时，为了防止电路信号突变而产生感应电势的影响，可采用硬件的可靠性容错和容差设计技术，对于交流输入信号，可在负载两端并联电容C和电阻R，对于直流输入信号，可并接续流二极管D。一般负载容量在10VA以下时，应选C为0.1F，R为120 ，当负载容量在10VA以上时，应选C为0.47F，R为47 。具体电路如图4所示.图4 输入信号的抗干扰设计2. 输出电路的抗干扰 对于PLC系统为开关量输出，可有继电器输出、晶体管输出、晶闸管输出三种形式。具体选择要根据负载要求来决定。若负载超过了PLC的输出能力，应外接继电器或接触器，才可正常工作。 PLC输出端子若接有感性负载，输出信号由OFF变为ON或从ON变为OFF时都会有某些电量的突变而可能产生干扰，故应采取相应的保护措施，以保护PLC的输出触点，对于直流负载，通常是在线圈两端并联续流二极管D，二极管应尽可能靠近负载，二极管可为1A的管子。对于交流负载，应在线圈两端并联RC吸收电路，根据负载容量，电容可取0.1-0.47 F，电阻可取47-120 ，且RC尽可能靠近负载。如图5所示。图5 PLC 输出触点的保护3.2.4 外部配线的抗干扰设计外部配线之间存在着互感和分布电容，进行信号传送时会产生窜扰。为了防止或减少外部配线的干扰，交流输入、输出信号与直流输入、输出信号应分别使用各自的电缆。集成电路或晶体管设备的输入、输出信号线要使用屏蔽电缆，屏蔽电缆在输入、输出侧要悬空，而要在控制器侧要接地。配线时在30米以下的短距离，直流和交流输入、输出信号线最好不要使用同一电缆，如果要走同一配线管时，输入信号要使用屏蔽电缆。如图6所示。30-300米距离的配线时，直流和交流输出、输入信号线要分别使用各自电缆，并且输入信号线一定要用屏蔽线。对于300米以上长距离配线时，则可用中间继电器转换信号，或使用远程I/O通道。对于控制器的接地线要与电源线或动力线分开，输入、输出信号线要与高电压、大电流的动力线分开配线。图 6 屏蔽电缆处理法3.3 软件抗干扰设计尽管硬件抗干扰可滤除大部分干扰信号，但因干扰信号产生的原因很复杂。且具有很大的随机性，很难保证系统完全不受干扰。因此往往在硬件抗干扰措施的基础上采取软件抗干扰技术加以补充，作为硬件措施的辅助手段。软件抗干扰方法没计简单、修改灵活、耗费资源少，在PLC测控系统中同样获得了广泛的应用。对于PLC测控装置，其数据输入、输出、存储等系统属于弱电系统，如果工作环境中存在干扰，就有可能使数据受干扰而破坏，从而造成数据误差、控制状态失灵、程序状态和某些器件的工作状态被改变，严重时会使系统程序破坏。因此，数据抗干扰同样十分重要。3.3.1 指令重复执行 指令重复执行就是根据需要使作用相同的指令重复执行多次，一般适用于开关量或数字量输入，输出的抗干扰。在采集某些开关量或数字量时，可重复采集多次，直到连续两次或两次以上的采集结果完全相同时才视为有效。若多次采集后，信号总是变化不定，可停止采集，发出报警信号。在满足实时性要求的前提，如果在各次采集数守信号之间插入一段延时，数据的可靠性会更高。如果在系统实时性要求不是很高的情况下，其指令重复周期尽可能长些。3.3.2用软件数字滤波的方法提高输入信号的信噪比 在某些信号的采集过程中，由于存在随机干扰而可能使被测信号的随机误差加大。为了提高输入信号的信噪比，常采用软件数字滤波来提高有用信号真实性。对于有大幅度随机干扰的系统，采用程序限幅法，即连续采样五次，若某一次采样值远远大于其它几次采样的幅值，那么就舍去之。对于流量、压力、液面、位移等参数，往往会在一定范围内频繁波动，则采用算术平均法。即用n次采样的平均值来代替当前值。一般认为：流量n= 12，压力n=4最合适。对于缓慢变化信号如温度参数，可连续三次采样，选取居中的采样值作为有效信号。对于具有积分器A/D转换来说，采样时间应取工频周期(20ms)的整数倍。实践证明其抑制工频干扰能力超过单纯积分器的效果。该方法具有可靠性高和稳定性好的特点，广泛应用于工业计算机测控系统中。此外，数字滤波的常用方法还有：程序判断滤波法、中值滤波法、算术平均滤波法、递推平均滤波法等。3.3.3利用“看门狗”方法对系统的运动状态进行监控PLC内部具有丰富的软元件，如定时器、计数器、辅助继电器等，利用它们来设计一些程序，可以屏蔽输入元件的误信号，防止输出元件的误动作。在设计应用程序时，可以利用“看门狗”方法实现对系统各组成部分运行状态的监控。如用PLC控制某一运动部件时，编程时可定义一个定时器作看门狗用，对运动部件的工作状态进行监视。定时器的设定值，为运动部件所需要的最大可能时间。在发出该部件的动作指令时，同时启动看门狗定时器。若运动部件在规定时间内达到指定位置，发出一个动作完成信号，使定时器清零，说明监控对象工作正常；否则，说明监控对象工作不正常，发出报警或停止工作信号。3.3.4消抖在振动环境中，行程开关或按钮常常会因为抖动而发出误信号，一般的抖动时间都比较短，针对抖动时间短的特点，可用PLC内部计时器经过一定时间的延时，得到消除抖动后的可靠有效信号，从而达到抗干扰的目的。总之，随着PLC应用范围的逐渐扩大，加之系统恶劣的工作环境，它所要克服的干扰就会越来越多，因此研究PLC系统的抗干扰问题就变得越来越重要。只有对工作环境作全面的分析，确定干扰性质，并采取相应的抗干扰措施，才能保证系统长期稳定地工作。第4章 交通灯控制系统设计4.1交通灯的控制要求4.1.1控制要求信号灯受启动及停止按钮的控制，当按下启动按钮时，信号灯系统开始工作，并周而复始地循环工作，当按下停止按钮时，系统将停止在初始状态，所有信号灯都熄灭。（1）南北绿灯和东西绿灯不能同时亮。（2）南北红灯亮维持25秒，在南北红灯亮的同时东西绿灯也亮，并维持20秒。到20秒时，东西绿灯闪亮，闪亮3秒后熄灭。在东西绿灯熄灭时，东西黄灯亮，并维持2秒。到2秒时，东西黄灯熄灭，东西红灯亮，同时，南北红灯熄灭，绿灯亮。（3）东西红灯亮维持30秒。南北绿灯亮维持25秒，然后闪亮3秒后熄灭。同时南北黄灯亮，维持2秒后熄灭，这时南北红灯亮，东西绿灯亮。（4）周而复始。4.1.2控制时序图 7是十字路口交通信号灯示意图，在东西南北四个方向均安装信号灯，四个方向各个灯，分为红、黄、绿三种颜色。信号灯的动作受开关总体控制，按一下起动按钮，信号灯系统开始工作，并周而复始地循环动作；按一下停止按钮，所有信号灯都熄灭。信号控制的具体要求如表 1 所示。 图 7 十字路口交通信号灯示意图东西 信号 绿灯亮 绿灯闪 黄灯亮 红灯亮 时间 20s 3s 2s 30s 南北 信号 红灯亮 绿灯亮 绿灯闪 黄灯亮 时间 25s 25s 3s 2s 表 1 交通灯控制要求4.2硬件及外围元器件 根据对交通信号灯控制系统的控制要求分析，其输入信号有系统的开启、停止按钮信号；输出信号有东西方向、南北方向各两组指示灯驱动信号和故障灯驱动信号。 由于每一方向的两组指示灯中，同种颜色的指示灯同时工作，为节省输出点数，采用并联输出法。由此确定，系统所需的输入点数为2，输出点数为7，全部为开关量，所以该系统属于小型单机控制系统，最后我们选用三菱公司的FX2-48MR型PLC作为控制器构成交通指挥信号灯的控制系统。其输入 / 输出端口接线如下所示：输入地址： 启动 X000 输出地址： 南北 绿灯 Y000 南北 黄灯 Y001 南北 红灯 Y002 报警灯 Y003东西 绿灯 Y004 东西 黄灯 Y005 东西 红灯 Y006 由图可见：起动按钮 SB 1 接于输入继电器 X0 端，停止按钮 SB 2 接于输入继电器 X1 端，东西方向的绿灯接于输出继电器 Y004 端，东西方向黄灯接于输入继电器 Y005 端，东西方向的红灯接于输出继电器 Y006 端，南北方向绿灯接于输出继电器 Y000 端，南北方向的黄灯接于输出继电器 Y001端 ，南北方向红接于输出继电器 Y002端，报警灯接于输出继电器 Y003端。将输出端的 COM1 及 COM2 用导线相连，输出端的电源为交流 220V 。如果信号灯的功率较大，一个输出继电器不能带动两只信号灯，可以采用一个输出点驱动一只信号灯，也可以采用输出继电器先带动中间继电器，再由中间继电器驱动信号灯。图 8 PLC的外部连线图4.3软件设计 根据十字路口交通信号灯的控制要求，可作出信号灯的控制时序图如图9所示。 图 9 十字路口交通信号灯的时序图 本模块我们采用基本逻辑的编程实现信号灯的控制。灯亮采用编程软件定时器实现，灯闪采用由定时器组成的脉冲发生器实现。现在我们来分析一下由 T 10 及 T 11 组成脉冲发生器的梯形图。 图10 周期为1秒的脉冲发生器 图12 T10触点的脉冲波形由图10可知，当 M100 闭合时， T 10 得电，延时 0.5 秒后， T 10 触点闭合，定时器 T 11 得电，延时 0.5 秒后，其常闭触点 T 11 断开， T 10 线圈失电，其触点 T 10 断开，而定时器 T 10 再次得电， 0.5 秒后， T 10 再次闭合，如此周而复始，即可得到 T 10 触发的工作波形如图11所示。 图 12为用基本逻辑指令编制的梯形图，其对应的指令表于表 2 中。 工作时，可编程控制器处于运行状态，按动起动按钮 SB 1 ，则辅助继电器 M10 得电并自锁，由梯形图可知，首先接通输出继电器 Y002 ，及 Y004，使得南北方向的红灯亮、东西方向的绿灯亮。根据梯形图及图9的时序图，就易分析交通信号灯的整个周期工作过程。 按停止按钮 SB 2 ，则辅助继电器 M100 断电并解除自锁，整个系统停止运行，所有信号灯熄灭。 地址 指令 变量 地址 指令 变量表 2 交通信号灯控制梯形图对应的指令表4.4 知识点的扩展 4.4.1定时器的延时扩展 定时器的记时时间都有一个最大值，如 100ms 的定时器最大记时时间为 32767.7s 。如工程中所需的延时时间大于这个数值怎么办，一个最简单的方法是采用定时器接力方式，即先启动一个定时器记时，记时时间到时，用第一只定时器的常开触点启动第二只定时器，再使用第二只定时器启动第三只，如此等等。记住使用最后一个定时器的触点去控制最终的控制对象就可以了。图13中的梯形图既是一个这样的例子。 图 13 定时器接力获得长延时上述利用多定时器的记时时间相加获得长延时。此外还可以利用记时器配合记数器获得长延时，如图 14所示。图中常开触点 X1 是这个电路的工作条件，当 X1 保持接通时电路工作。 图 14 定时器配合记数器获得长延时在定时器 T1 的线圈回路中接有定时器 T1 的常闭触点，它使得定时器 T1 每隔 10s 接通一次，接通时间为一个扫描周期。定时器 T1 的每一次接通都使记数器 C1 记一个数。而当记到记数器的设定值并使其工作对象 Y0 接通，从 X1 接通为始点的延时时间为定时器的设定值乘上记数器的设定值。 X2 为记数器 C1 的复位条件。 4.4.2分频器 用 PLC 可以实现对输入信号的任意分频，图 15所示是一个分频电路。 图15 分频电路 待分频的脉冲信号加在 X0 端，在第一个脉冲信号到来时， M100 产生一个扫描周期的脉冲，使 M100 的常开触点逼和、闭合一个扫描周期。这时确定 Y0 状态的前提是 Y0 置 0 ， M100 置 1 。图中 Y0 工作条件的两个支路中 1 号支路接通， 2 号支路断开， Y0 置 1 。第一个脉冲到来一个扫描周期后， M100 置 0 ， Y0 置 1 ，在这样的条件下分析 Y0 的状态，第二个支路使 Y0 保持置 1 。当第二个脉冲到来时， M100 在产生一个扫描周期的单脉冲，这时 Y0 置 1 ， M100 也置 1 ，这使得 Y0 的状态由置 1 变为置 0 。第二个脉冲到来一个扫描周期后， Y0 置 0 且 M100 也置 0 直到第三个扫描到来时 Y0 及 M100 的状态和第一个脉冲到来时完全相同， Y0 的状态变化将重复前边讨论过的过程。通过以上的分析可知， X0 每送两个脉冲， Y0 产生一个脉冲，完成了对输入信号的分频。 4.4.3微分脉冲电路 微分电路分上升沿微分和下降沿微分脉冲电路，下面分别讨论。 上升沿微分脉冲电路， PLC 是以循环扫描方式工作的，在 PLC 第一次扫描时，输入 X0 由 OFF 变为 ON 时， M100 、 M101 线圈接通，但处在第一行的 M101 的常开触点仍接通，因为该行已经扫描过了，等到 PLC 第二次扫描时， M101 的触点才断开， Y0 线圈断开。 Y0 的接通时间为一个扫描周期，如图 16 所示。 图16上升沿微分脉冲电路 下面再介绍一下下降沿微分脉冲电路，当 X0 由 ON 变为 OFF 时，M100 、 M101 线圈接通，但处在第一行的 M101 的常开触点仍接通，因为该行已经扫描过了，等到 PLC 第二次扫描时， M101 的触点才断开， Y0 线圈断开。 Y0 的接通时间为一个扫描周期，如图 17 所示。 图17 下降沿微分脉冲电路第五章 设计总结本系统是以三菱FX2-48MR型PLC为核心部件,实现了能根据时间顺序控制红,绿灯燃亮时间的功能.此次在软件上是花费时间最多的,我们上网找资料,上图书馆,尽可能的了解有关于交通灯这方面的知识。通过这次毕业设计,使我得到了一次用专业知识,专业技能分析和解决问题全面系统的锻炼，使我更深一步理解PLC的基本原理,以及PLC在日常生活中灵活运用。致 谢首先,衷心感谢我的导师彭昌术.本课题的大量研究工作都是在彭老师的精心指导下完成的,在我整个研究学业过程中,包括这篇论文的完成,都受到彭老师大量的帮助.从论文的选题,研制计划的安排到论文的具体的内容,彭老师都给矛了悉心的指导.值此论文完成之际,谨向彭老师致以最崇高的谢意!再一次向他表示衷心的感谢,感谢他为学生营造的浓郁学术氛围,以及学习,生活上的无私帮助!参 考 文 献1.张万忠 可编程控制器入门与应用实例 中国电力出版社，20042.台方 可编程序控制器应用教程 中国水利水电出版社，20013.常斗南 可编程序控制器 原理应用实验 机械工业出版社，19984.邦田 电子电路实用抗干扰技术 人民邮电出版社，19945.钱晓龙，李鸿倩 智能电器与Microloeix控制器 机械工业出版社，20036.周名侦, 张少明 基于PLC控制的交通灯系统设计 广东交通职业技术学院学报, 20057.吴建强, 姜三勇 可编程控制器原理及其应用 哈尔滨工业大学出版社, 19988.张泽荣 可编程控制器原理与应用 清华大学出版社, 20049.常斗南 可编程序控制器原理.应用.实验(第 2 版) 机械工业出版社, 200210.王永华 现代电气及可编控制技术 航空航天大学出版社，200211.吴中俊 可编程控制器原理及应用 机械工业出版社，200412.廖常初 可编程序控制器应用技术（第四版） 重庆大学出版社，200213.李国厚 PLC原理与应用 清华大学出版社，200514.三菱电气 FX1S,FX1N,FX2N,FX2NC编程手册 199815.李乃夫 可编程控制器原理应用实验 中国轻工业出版社，199816.郁汉琪 机床电气及可编程序控制器实验、课程设计指导书 高等教育出版社，200118.汪晓光，孙晓英，王艳丹 可编程序控制器原理及应用 机械工业出版社，199419.邱公伟 可编程控制器网络通信及应用 清华大学出版社，200020.阳宪惠 现场总线技术及其应用 清华大学出版社，199921. 余雷声 电气控制与PLC应用 机械工业出版社，199822.齐占山 机床电气控制技术 机械工业出版社，199323.方承远 工厂电气控制技术 机械工业出版社，199224.徐以荣，冷增祥 电力电子技术基础 东南大学出版社，1999Traffic Lights PLC ControlDong-qiao,wuChongqing Three Gorges University, Chongqing 404000,ChinaAbstract Along with the continuously increase of the city motorcycle quantisty, many circumstances that big city City appeared transportation super - burden running, therefore, how adopt a suitable control method, the bigge