基于PLC的交通灯控制系统论文.doc

第23页 共19页毕 业 设 计（论 文） 基于PLC的交通灯控制系统 姓 名 系 部 专 业 班 级班 学 号 23 指导老师 20 12 年 4 月摘要 PLC可编程序控制器是以微处理器为基础,综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术发展而来的一种新型工业控制装置。它具有结构简单、编程方便、可靠性高等优点,已广泛用于工业过程和位置的自动控制中。关键词 交通灯 PLC 程序设计 目录第1章 PLC的特点及应用1.1概述-41.2plc的特点-41.3plc的应用-4第二章plc的结构及原理2.1plc的分类-62.2plc的结构-62.3plc的工作原理-72.4plc的汇编语言-72.5plc的基本指令-92.6plc交通等毕业论文编程器件-12第三章交通信号灯控制的实现3.1控制要求-123.2工作时序图-133.3 I/O分配表-133.4梯形图-153.5指令表-173.6plc控制交通等的运行-18致谢-18参考文献-18第一章 PLC的特点及应用1.1 概述 可编程控制器（Programmable Controller）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（Programmable Logic Controller），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（Personal Computer）的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC。1.2 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；1.3 PLC的应用目前，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如下几类。 1开关量的逻辑控制 这是PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。2 模拟量控制 在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间的A/D转换及D/A转换。PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。 3 运动控制 PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。 4 过程控制 过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型PLC都有PID模块，目前许多小型PLC也具有此功能模块。PID处理一般是运行专用的PID子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。 5 数据处理 现代PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。 6 通信及联网 PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。新近生产的PLC都具有通信接口，通信非常方便。第二章 PLC的结构及原理2.1 PLC的分类1 按plc的结构形式分类：1）整体式；2）模块式。2 按plc的I/O点数分类：1）小型256点以下；2）中型256点以上，2048点以下；3）大型2048点以上。3按plc功能分类：抵挡型，中挡型，高档型。2.2 PLC的结构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的基本结构框图如下：接口部件输出输入接口部件 中央处理单元 CPU板 接受 驱动 现场信号 受控元件 电 源 部 件2.3 PLC的工作原理 1.plc的工作方式 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。2.4 PLC汇编语言采用面向控制过程，面向问题，简单直观的plc编写横语言，常用的有：梯形图，语句表，功能图等。1. 梯形图：由继电器控制逻辑演变而来，两者具有一定程度的相似性，但梯形图编程语言功能更强更方便。主要特点：1）自上而下，从左到右的顺序排列，两列垂直线为母线。每一逻辑行，起使左母线。 2）梯形图中采用继电器名称，但不是真实物理继电器称为“软继电器” 3）每个梯级流过的是概念电流，从左向右，其两端母线设有电源。 4）输入继电器，用于接入信号，而无线圈，输入继电器，通过输入接入的继电器，晶体及晶闸管才能实现。 2.语句表：又叫指令表，类似计算机汇编语言形式，用指令的记助符编程。例：下图是三菱公司的FX2N系列产品的最简单的梯形图例： X000 X001 Y000 X010 END它有两组，第一组用以实现启动、停止控制。第二组仅一个END指令，用以 结束程序。l 梯形图与助记符的对应关系： 助记符指令与梯形图指令有严格的对应关系，而梯形图的连线又可把指令的顺序予以体现。一般讲，其顺序为：先输入，后输出（含其他处理）；先上，后下；先左，后右。有了梯形图就可将其翻译成助记符程序。上图的助记符程序为： 地址指令变量0000LDX0000001ORX0100002ANDX0010003OUTY0000004END 反之根据助记符，也可画出与其对应的梯形图2.5 PLC的基本指令1 输入输出指令（LD/LDI/OUT）下面把LD/LDI/OUT三条指令的功能、梯形图表示形式、操作元件以列表的形式加以说明： 符号 功 能 梯形图表示 操作元件 LD（取） 常开触点与母线相连 X，Y，M，T，C,S LDI（取反）常闭触点与母线相连 X，Y，M，T，C,SOUT（输出） 线圈驱动 Y，M，T，C，S,F LD与LDI指令用于与母线相连的接点，此外还可用于分支电路的起点。OUT 指令是线圈的驱动指令，可用于输出继电器、辅助继电器、定时器、计数器、状态寄存器等，但不能用于输入继电器。输出指令用于并行输出，能连续使用多次。 X000 Y000 地址 指令 数据 0000 LD X000 0001 OUT Y0002 触点串连指令（AND/ANDI）、并联指令（OR/ORI） 符号（名称） 功 能 梯形图表示 操作元件 AND（与） 常开触点串联连接 X，Y，M，T，C,S ANDI（与非） 常闭触点串联连接 X，Y，M，T，C,S OR（或） 常开触点并联连接 X，Y，M，T，C，S ORI（ 或非） 常闭触点并联连接 X，Y，M，T，C，S AND、ANDI指令用于一个触点的串联，但串联触点的数量不限，这两个指令可连续使用。 OR、ORI是用于一个触点的并联连接指令。 X001 X002 Y001 地址 指令 数据 0002 LD X001 X003 0003 ANDI X002 0004 OR X003 0005 OUT Y001 3 电路块的并联和串联指令（ORB、ANB） 符号（名称） 功 能 梯形图表示 操作元件 ORB（块或） 电路块并联连接 无 ANB（块与） 电路块串联连接 无 含有两个以上触点串联连接的电路称为“串联连接块”，串联电路块并联连接时，支路的起点以LD或LDNOT指令开始，而支路的终点要用ORB指令。ORB指令是一种独立指令，其后不带操作元件号，因此，ORB指令不表示触点，可以看成电路块之间的一段连接线。如需要将多个电路块并联连接，应在每个并联电路块之后使用一个ORB指令，用这种方法编程时并联电路块的个数没有限制；也可将所有要并联的电路块依次写出，然后在这些电路块的末尾集中写出ORB的指令，但这时ORB指令最多使用7次。将分支电路（并联电路块）与前面的电路串联连接时使用ANB指令，各并联电路块的起点，使用LD或LDNOT指令；与ORB指令一样，ANB指令也不带操作元件，如需要将多个电路块串联连接，应在每个串联电路块之后使用一个ANB指令，用这种方法编程时串联电路块的个数没有限制，若集中使用ANB指令，最多使用7次。 ANB X000 X002 X003 Y006 X001 X004 X005 ORB X006 X003 地 址 指 令 数 据 0000 LD X000 0001 OR X001 0002 LD X002 0003 AND X003 0004 LDI X004 0005 AND X005 0006 OR X006 0007 ORB 0008 ANB 0009 OR X003 0010 OUT Y006 4 程序结束指令（END）符号（名称） 功 能 梯形图表示 操作元件结束 END（结束） 程序结束 无 在程序结束处写上END指令，PLC只执行第一步至END之间的程序，并立即输出处理。若不写END指令，PLC将以用户存贮器的第一步执行到最后一步，因此，使用END指令可缩短扫描周期。另外。在调试程序时，可以将END指令插在各程序段之后，分段检查各程序段的动作，确认无误后，再依次删去插入的END指令。 其他的一些指令，如置位复位、脉冲输出、清除、移位、主控触点、空操作、跳转指令等，同学们可以参考一些课外书，在这里我们不详细介绍了。下面同学们可练习由梯形图写出与之对应的助记符形式的指令。并由后面的GPP软件传输到PLC中，实时运行。2.6 PLC交通灯毕业论文编程器件一般情况下，X代表输入继电器，Y代表输出继电器，M代表辅助继电器，SPM代表专用辅助继电器，T代表定时器，C代表计数器，S代表状态继电器，D代表数据寄存器，MOV代表传输等。3 交通信号灯控制的实现3.1控制要求信号灯受启动开关控制。当启动开关接同时，信号灯系统开始工作，先南.北红灯亮，在东.西绿灯亮。当启动开关断开时，所有信号灯都熄灭。（1）南.北绿灯和东.西绿灯不能同时亮，如果同时亮则应关闭信号灯系统，并立刻报警。（2）南.北红灯亮维持25s，在南.北红灯亮的同时东.西灯也亮，并维持20s，到20s时，东.西绿灯闪亮，闪亮3s 后熄灭。在动系绿灯熄灭时，东.西黄灯亮，并维持2s。到2s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30s，南北绿灯亮维持25s，然后闪亮3s后熄灭，同时南.北黄灯亮，维持2s后熄灭，这时南.北红灯亮，东.西绿灯亮。（4）上述动作循环进行。3.2交通灯工作时序图图2 交通灯时序图3.3.3I/O分配表图3 I/O分配表序号输入设备端号输出设备端号1启动按钮SB1X0南北绿灯Y0002南北黄灯Y0013南红红灯Y0024报警灯Y0035东西绿灯Y0046东西黄灯Y0057东西红灯Y006通过上述的分析，可以看到，系统需要1个输入和7个输出，对于这样一个小型的系统可以选择一些小型PLC就可以满足需求，可以选择FX2-48MR型PC机。 MG MY SR SY SG MR 北 西 东 SG SY SR 南 MG MY MR 图4 交通灯的面板示意图 该模拟交通信号灯分为南北和东西两个方向，分别由绿、黄、红三种颜色，其标号分别为MG、MY、MR和SG 、SY、SR。其中，其中，交通灯选用5V直流电，COM端为交通灯的公共端。而灯与程控器之间的接线图如下 程 Y000 控 Y001 器 Y002 的 : 输 : 出 : 5V 端 COM 图 5 从上图可看出，控制器的公共端接5V电源的负极，而灯的公共端接电源的正端，灯的另一端接到程控器的输出端，如Y000，Y001 等。3.4 梯形图 3.指令表 地址指令变量0000LDT00001ANDX00002ANIT40003OUTT00004K2500005LDT00006OUTT40007K3000008LDIY30009ANDX00010ANIT00011OUTT60012K2000013LDT60014OUTT70015K300016LDT70017OUTT50018K200019LDT00020OUTT10021K2500022LDT10023OUTT20024K300025LDT20026OUTT30027K200028LDIT00029ANIY30030ANDX00031OUTY20032LDT00033OUTY60034LDY20035ANIT60036LDT60037ANIT70038ANDT100039ORB0040OUTY40041LDT70042ANIT50043OUTY50044LDY60045ANIT10046LDT10047ANIT20048ANDT100049ORB0050OUTY00051LDT20052ANIT30053OUTY10054LDY00055ANDY40056OUTY30057LDX00058ANIT110059OUTT100060KT50061LDT100062OUTT110063K50064END3.6.PLC控制交通灯的运行十字路口的交通控制灯，应在事先经过交通流量的调查，运用统计的方法将两个方向红绿 灯的延时预先设置好，按照设计的程序运行。在正式运行之前，应进行模拟测试，避免不必要的损失！致谢 在设计过程中，我通过查阅相关资料，经过一个多月的努力，终于完成了这篇论文。写论文的过程中我发现自己有很多不足，在很多地方还需要老师、同学的指导。在设计的过程中，我懂得了许多，也培养了我的工作能力。相信在以后的工作中，我也能更加积极的投入到工作中去！在这里我要感谢我的老师们，感谢你们的照顾，不论是在学习上亦或者是生活上，谢谢！最后再次衷心的感谢各位指导老师！参考文献1 原理及应用俞国亮主编，清华大学出版社，20052.廖常初.PLC梯形图的顺序控制设计法.电工技术杂志，20013.张万忠可编程控制器入门与应用实例北京：中国电力出版社20044.台方可编程序控制器应用教程北京：中国水利水电出版社20015.常斗南可编程序控制器原理应用实验 北京：机械工业出版社1998 致父母！出门在外，最牵挂最担心我们的人是父母。不管飞到哪里，父母的爱就如手中的线始终牵着我们。父母在，人生尚有归处，父母去，人生只剩遗憾。钱再多有何用？不如多陪陪父母，今生和他们的缘分只有一次，下辈子再也见不到了。中秋节，祝愿天下所有父母：身体健康，幸福开心！致爱人！因为有缘，才相遇，因为有爱，才相伴。夫妻是上辈子延续的缘分，今生能在一起过日子，就是最好的福分。虽然也会有磕磕绊绊，争争吵吵，但是只要互相包容，彼此理解，就能恩爱幸福的走完一生。亲爱的，感谢你一直陪着我，只要有你在，日子再苦，也是幸福，生活再难，也感觉甜！中秋节，许下心愿，愿我们白首偕老，恩爱永远！致友人！久未联系的朋友，你们还好吗？虽然天各一方联系少了，但你们永远在我心里，不会忘，不会变，不会不思念！陪在我身边的朋友，谢谢你的信赖，虽然我们没有血缘关系，但却像手足一样亲，希望此生永不分离！中秋节，祝认识我和我认识的所有朋友们：事业步步高升，爱情甜甜蜜蜜！致自己！月亮下面的金钱，从没有使劳碌的人们有片刻的安静。天是一大天，人是一小天，人随天转，天尽人意！千里烟波追逐心中的梦想。既然做出了选择就要义无反顾、充满信心，直至完全信了自己、信了未来、信了肩负的使命，才能走向圆满。中秋节，祝自己心想事成，幸福满满，相信自己，你一定行！皎月桂香迎中秋，花儿月圆合家欢；喜逢佳节福相顾，心情快乐悠闲步；窗含明月思飞度，幸福频频不止步；祝所有为爱打拼的人中秋节快乐！2019中秋佳节，我要送你最美的月色，但愿人长久千里共婵娟。是缘分让两颗孤单的灵魂，穿越昔日无尽的等待，直到彼此相遇在时间的荒野里。然后，焚香净手，清空寂寥，敞开心扉，以真诚，用遇见，滋养这片缘分的天空。这世间最好的爱情，应该是既能两两相吸，又能两两相惜。爱情，是红尘里最美的情感，它是人生不可缺少的精神需要和心灵寄托。因为有爱，这尘世上的饮食男女，才会相依相恋。是真爱让两颗渐渐靠近的心，辽阔了生活，柔软了岁月。爱情，若撩人的春色，满足了人们对美好情愫的所有想象。当我们青涩的心灵，慢慢注入爱的元素，说不上在哪一时，那个有缘人便会被我们请进自己的生命里！不过，并非所有的人，都能在恰好的年华遇见恰好的缘分。也不是所有恰好相爱的人，就一定会相守到白头。倘若缘分可以安排，假如爱情可以解释，就不会有这句：缘来缘去缘如水。爱情，本是一种很玄的东西。就连最厉害的心理学家，也无法掌控它的发展和走向。人与人相爱，充满了无数未知的没有理智的意外。于大千世界里，在茫茫人海中，有人是过尽千帆的等待，有人是一瞥惊鸿的寻找，有人是落花时节又逢花的惊艳，还有人是蓦然回首，那人却在灯火阑珊处的惊喜俗话说，情人眼里出西施。凡是爱过的人都深有体会，我们喜欢并且真正爱上一个人的时候，是没有任何附加条件的。一颗纯粹的心，想的念的，都是他（她）最好的样子。但所有以风花雪月开始的浪漫爱情，最终都会回到柴米油盐的现实中来。日子长了，相恋时彼此隐藏的缺点，慢慢的全部显露出来，时间久了，难免会有意见分歧，发牢骚抱怨，把吵架升级到不可收拾的时候。张爱玲说，生在这世上，没有一样感情不是千疮百孔的。是的，人生的完美和圆满只是保留在人的心理，爱情也无法脱离这个宿命。当爱情走远，何人能甘于寂寞，能珍惜这份情缘？当激情不在，曾经惊天地泣鬼神的情感，往往是最先消亡于内心的空虚和日子的平淡。主持人涂磊曾经说过，相恋的时候，是欣赏彼此的优点，但相爱就是，接受对方缺点的过程。我们深信爱情的美好。但人是会变的，环境也在变。谁能给自己的爱情上个万能保险？谁又能保证爱上的那个人会一成不变？几乎所有相爱后的分手，都是因为双方没有了初见时的心动，后来又得不到彼此应有的珍惜而结束。生活中有很多事情，我们只有经历了才知道，爱情也是如此。惟有通过时光的梳理，岁月的打磨，以及思想的沉淀，方能领悟，在爱情的世界里，缘是天定，份在人为。爱是互相欣赏，亦是彼此珍惜。浮云欢爱，算不得真爱。只有深爱一个人时，才会为他（她）低到尘埃。是缘分让两颗孤单的灵魂，穿越昔日无尽的等待，直到彼此相遇在时间的荒野里。然后，焚香净手，清空寂寥，敞开心扉，以真诚，用遇见，滋养这片缘分的天空。这世间最好的爱情，应该是既能两两相吸，