PLC在交通灯系统中的实际应用.ppt

plc在交通灯系统中的实际应用 可编程控制器 programmablecontroller 是计算机家族中的一员 是为工业控制应用而设计制造的 早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器 programmablelogiccontroller 简称plc 它主要用来代替继电器实现逻辑控制 随着技术的发展 这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围 因此 今天这种装置称作可编程控制器 简称pc 但是为了避免与个人计算机 personalcomputer 的简称混淆 所以将可编程控制器简称plc plc实质是一种专用于工业控制的计算机其硬件结构基本上与微型计算机从结构上分 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 plc的分类和结构 1 按plc的结构形式分类 a 整体式 b 模块式 2 按plc的i o点数分类 a 小型256点以下 b 中型256点以上 2048点以下 c 大型2048点以上 3 按plc功能分类 低档型 中档型 高档型 plc的特点 1 可靠性高 抗干扰能力强 2 通用性高 使用方便 3 程序设计简单 易学 易懂 4 采用先进的模块化结构 系统组合灵活方便 5 系统设计周期短 6 安装简便 调试方便 维护工作量小 7 对生产工艺改变适应性强 可进行柔性生产 plc的工作原理 1 输入采样阶段 在此阶段 顺序读入所有输入缎子通断状态 并将读入的信息存入内存 接着进入程序执行阶段 在程序执行时 即使输入信号发生变化 内存中输入信息也不变化 只有在下一个扫描周期的输入采样阶段才能读入信息 2 程序执行阶段 plc对用户程序扫描 3 输出刷新阶段 当所有指令执行完毕通过隔离电路 驱动功率放大器 电路是输出端子向外界输出控制信号驱动外部负载 引言 随着城市车辆数目的急剧增加 交通道口管制变得日益重要 解决好公路车道交通信号灯控制问题将是保障交通有序 安全 快速运行的重要环节 传统的交通信号灯控制系统都是采用继电器或单片机来实现 系统采用单一固定时序控制 存在功能少 可靠性差 维护量大 维修困难等缺点 不能适应城市道路交通高速发展的要求 为解决城市交通控制中存在的这些缺点 可编程序控制器 无疑成为了首选方案 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 它采用了可编程序的存储器 用来在其内部存储执行逻辑运算 顺序控制 定时 计数和算术运算等操作指令 并通过数字式和模拟式的输入输出 控制各类机械或生产过程 由于其通用性强 使用简单 可靠性高 维护方便等 近几年来 在城市交通信号灯系统控制中 控制逐步占据了主导地位 本文主要就十字路口交通信号灯的 控制作一详细介绍 十字路口交通信号灯 信号灯布置图 2十字路口交通信号灯控制要求 图 所示为某十字路口车道信号灯的布置图 由于东西方向车流量较小 南北方向车流量较大 因此设置南北方向的放行 绿灯亮 时间较长为 而东西方向的放行时间为 当东西 或南北 方向的绿灯灭时 该方向的黄灯与另一方向的红灯一起以 的频率闪烁 以提醒司机和行人注意 然后 立即开始另一方向的放行 我们用一个双向开关对系统进行启 停控制 为弄清南北向和东西向各信号灯亮 灭的时间关系 建立如图 所示十字路口交通信号灯的工作时序图 3plc选型和i o地址分配 时序图 时序图 选型 鉴于城市道路交通信号灯控制是典型的开关量顺序控制 采用 控制则是充分利用了它的主要功能之一 开关量逻辑控制 这也是 控制的优势所在 本系统中为实现十字路口交通信号灯的 控制 我们采用德国西门子公司的 型号 它属于模块式 所谓模块式 是把 的每个工作单元都制成独立的模块 如 模块 输入模块 输出模块 电源模块 通信模块等 所选型号的 属于紧凑型 该 板上带有集成的开关量 点 点开关量输入 点开关量输出 此外它还集成有模拟量输入与输出点 可以直接用于模拟量控制系统 结合本系统的控制要求 所选 完全可满足设计要求 地址分配 输入信号 由一个控制开关输入的启 停信号 即 个输入端子 输出信号 如图 所示 南北方向的三色灯共 盏 同颜色的灯在同一时间亮 灭 所以可将同色灯两两并联 用一个输出信号控制 同理 东西方向的三色灯也依此设计 共占 个输出点 表 为按此设计的 地址分配表 表 地址分配表 i o地址分配表 4控制系统程序设计 编程软件及语言 本系统所用的编程软件是西门子 的配套软件产品 是用于对 可编程逻辑控制器进行组态和编程的标准软件包 它是 工业软件的组成部分 的主要编程语言有梯形图 功能块图 语句表 此外针对于系统的复杂程度还有 种可选语言 和 上述语言中 梯形图与传统的继电器 接触器控制线路图相似 它是在继电器控制图的基础上演变而来的 由于其通俗易懂 使用灵活 在编程中使用最多 本系统中我们主要采用 语言编程 控制系统工作原理 由图 的时序图分析可得 南北方向放行时间可分为两个时间区段 南北方向的绿灯和东西方向的红灯亮 换向前 东西方向的红灯与南北方向的黄灯一起闪烁 东西方向放行时间也分为两个时间区段 东西方向的绿灯和南北方向的红灯一起亮 换向前 南北方向的红灯与东西方向的黄灯一起闪烁 一个循环周期内分为 个区段 这 个区段分别对应 个分界点 在这 个分界点处 信号灯状态将发生变化 我们将这 个时间区段分别用 个定时器 来控制 定时时间分别为 系统的控制流程如图 所示 控制系统工作流程图 图3 至于 的闪烁频率 通过时钟存储器 来实现 在硬件组态窗口中将 设置为时钟存储字节 有 个时钟存储器 即 个时钟存储字节 存储字节各位对应的时钟脉冲周期与频率如表 所示 控制程序的调试 对于西门子 可利用 仿真软件进行程序调试 是一个功能非常强大的仿真软件 它与 编程软件集成在一起 可以在计算机上对 的用户程序进行离线仿真与调试 而不需要任何 的硬件 将所编程序下载到 仿真窗口中 接通启动开关 程序循环执行 东西 南北方向各信号灯的循环显示正常 未出现任何异常现象 结论 本文通过对十字路口交通信号灯的分析 从硬件配置到程序设计 再对程序进行模拟仿真 实现了交通信号灯的有序控制 证明了该 控制系统的可行性 本系统采用 控制具有自动化程度高 可靠性高 抗干扰能力强 设计周