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毕业设计
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plc交通信号灯自动控制设计,毕业设计
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1 第一章 任务书 交通信号灯自动控制 交通信号灯是日常生活中遇到的一个普通实例，它的控制也颇具典型和实用价值。由于交通路口的形状和规模不一，所采用的信号灯的数量、控制要求不一，控制的复杂程度也就不一样，这里以十字路口中等规模的交通信号灯控制为例。十字路口的各方向设有通行指示灯、右转弯指示灯、左转弯指示灯及人行道指示灯，如图所示。 一 控制要求分析 正常控制时交通信号灯的时序如下图所示。为了使读者对控制要求有一个清晰的思路，同时也为了描述的方便，先分析一个方向上交通灯的变 化情况。当启动开关接通时，信号灯开始工作。先东西方向绿灯亮 (此时南北方向红灯亮，但右转弯绿灯亮 )，允许通行 30s，左右转向均红灯亮。30s 后，东西方向绿灯灭而黄灯亮 2s，同时右转弯的黄灯也亮 2s，然后东西方向红灯亮，同时右转弯的绿灯亮 (右转弯的红灯黄灯同时灭 )，即此时东西方向仅允许右转弯。 53s 后，东西方向左转弯黄灯亮 2s，接着也允许左转弯 (左转弯红灯、黄灯灭，同时绿灯亮 )。 16s 后，左右转弯的绿灯同时闪三下 (指示信号灯将变化 )后灭。左右转弯黄灯亮 2s 后灭而红灯亮，东西方向黄灯也亮 2s，然后整体便进入下一个 循环。东西向人行道仅有红灯和绿灯，人行道红灯变化情况和东西向中间红灯类似，仅先于中间灯 2S：，人行道绿灯和中间绿灯变化也类似，区别仅在点亮的最后3s 闪烁而已。综合上面的分析可以看出，交通灯指示的总体思路是，先允许直向通行，后允许右转弯，然后允许左右转弯，如此反复循环，南北方向的交通灯变化与东西方向次序完全一样，只不过时间上滞后 55S 而已，即当东西方向允许右转弯的同时，南北方向允许左右转向。当起动开关断开时，所有信号灯熄灭。 二、确定 I 0 点数及 PLC 的选择 1确定 I 0 点数 交通信号是一个连续 自动运行的系统通常依时间变换转换，很少需人工干预，因此 输入没备很少，只需一起动拨钮一停止按纽，共 2 个输入点。 输出端只有信号指示，每个路口上都有 3 个通行指示灯， 3 个右转指示灯， 3 个人左转指 示灯及 2 个人行道指示灯，这样需 11 个输出端。 4 个路口则需 44 个输出端口，而实际上，东西方向 2 个路口，南北方向 2 个路口交通灯的变化完全一样，用一个输出端口驱动 2个指示灯，就可以节约一半的资源，只需 22 个输出端。 综上所述可知共需 I O 点数 24。 2 PLC 的选择 本控制系统的输入输出量也只是简 单的开关量所以只要有足够输出端点，一般小型机即可满足要求。另外，本例是一个明显的顺序控制，选用具有顺序控制指令的 PLC 有利于编程。三菱公司的 Fl-60M 即可满足要求。 三、建立 I O 地址分配表 nts 2 输入端信号仅 2 个，可随意指定例如： x400 用作启动信号， X401 作停止信号。 输出端信号较多，其分配表见表。 四、设计要求 (1)按设计任务的要求，列出所需 PLC 的外部输入输出设备清单。在尽量少占用 I 0 点的前提下，计算所需 I O 点数，选择 PLC 机型 (CPMlA 系列 )，进行 PLC 的 I O 分配。 (2)画 出 PLCI O 接线图。 (3)画出外部设备的主电路图。 (4)按设计任务的要求，绘制控制流程图，设计控制程序，画出梯形图并加以说明，并给出指令助记符程序。 五、课题要求 设计原则：国家现行有关电气设计规范及主管部门规定等。 设计范围：控制系统主电路及控制电路设计、 PLC 控制程序设计。 nts 3 设计成果：课程设计报告含输入输出设备清单、主电路、控制流程图、 I/O 接线图、梯形图及程序说明、指令助记符程序、设计心得等。（所有成果均应为打印稿） 六、日程安排 本次课程设计时间共 1 周，进度安排如下： 设计准备，熟悉有关电气设 计规范，熟悉课题设计要求及内容，查找相关技术资料。（ 1 天） 分析控制要求确定主电路方案设计，绘制控制流程图、 I/O 接线图。（ 0.5 天） 梯形图设计、编制程序及程序说明，在 PLC 实验室进行模拟调试。（ 3 天） 整理计算书及图纸、写课程设计报告。（ 0.5 天） nts 4 第二章 设计过程 一、 根据工艺画出流程图 本次设计要求达到如下运行结果： 当启动开关接通时，信号灯开始工作。先东西方向绿灯亮 (此时南北方向红灯亮，但右转弯绿灯亮 )，允许通行 30s，左右转向均红灯亮。 30s后，东西 方向绿灯灭而黄灯亮 2s，同时右转弯的黄灯也亮 2s，然后东西方向红灯亮，同时右转弯的绿灯亮 (右转弯的红灯黄灯同时灭 )，此时东西方向仅允许右转弯。 53s 后，东西方向左转弯黄灯亮 2s，接着也允许左转弯 (左转弯红灯、黄灯灭，同时绿灯亮 )。 16s 后，左右转弯的绿灯同时闪三下 (指示信号灯将变化 )后灭。左右转弯黄灯亮 2s 后灭而红灯亮，东西方向黄灯也亮 2s，然后整体进入下一个循环。东西向人行道仅有红灯和绿灯，人行道红灯变化情况和东西向中间红灯类似，仅先于中间灯 2S：，人行道绿灯和中间绿灯变化也类似，区别仅在点亮的最后 3s 闪 烁而已。综合上面可以看出，交通灯指示的总体思路是，先允许直向通行，后允许右转弯，然后允许左右转弯，反复循环，南北方向交通灯变化与东西方向次序完全一样，时间上滞后 55S，即当东西方向允许右转弯的同时，南北方向允许左右转向。当起动开关断开时，所有信号灯熄灭。根据设计要求，结合时序图画出控制流程图。 二、根据工艺要求选择器件 （一）、要完成上述工艺要求可以用不同的方法 1、可以使用传统的继电接触式器件； 2、可以使用可编程器件。这次我们选择可编程器件来设计，因为相比传统的继电接触器有着很大的优点。 采用定时器来实现程 序的控制。对照时序图，设定 20 个定时器，相临的定时器有上一时间的常开触头控制下一时间的线圈，依次级联，这样可以避免时间冲突。将最后一个定时器的常闭触头串接在第一个定时器线圈回路中，以实现周期的循环。用定时器的常闭触头来控制输出回路线圈。 采用 plc 编程。需 要 PLC 的外部输入输出设备有：装有 PLC 的 PC 机一台，实验控制台，红灯 8 盏、黄灯 6 盏、绿灯 8 盏、 SA 开关两个，导线若干。所需输入点 2个，输出点 22 个。 PLC 选用 CPMIA 型。 I/O 输入端口分布：启动开关 SA0 0.00 停止开关SA1 0.01 nts 5 三、 PLC 助记符如下： LD 0.00 ANDNOT 0.01 ANDNOT TIM013 TIM 000 #300 TIM 001 #270 LD TIM000 TIM 002 #20 LD TIM001 TIM 016 #30 LD TIM002 TIM 003 #190 TIM 004 #160 LD TIM003 TIM 005 #20 LD TIM004 TIM 017 #30 LD TIM005 TIM 006 #20 LD TIM006 TIM 007 #300 TIM 008 #270 LD TIM007 TIM 009 #20 LD TIM008 TIM 018 #30 LD TIM009 TIM 010 #190 TIM 011 #160 LD TIM010 TIM 012 #20 LD TIM012 TIM 013 #20 LD TIM011 TIM 019 #30 LD 0.00 ANDNOT 0.01 ANDNOT TIM001 LDNOT TIM016 AND TIM014 ORLD OUT 11.02 LD 0.00 nts 6 ANDNOT 0.01 ANDNOT TIM000 OUT 3.00 LD 0.00 ANDNOT 0.01 AND 3.00 OUT 11.01 LD 0.00 ANDNOT 0.01 AND 3.00 OUT 12.00 LD 0.00 ANDNOT 0.01 AND 3.00 OUT 10.01 LD 0.00 ANDNOT 0.01 LDNOT TIM000 ORNOT TIM002 ORNOT TIM003 ORNOT TIM005 ORNOT TIM006 ORNOT TIM007 ANDLD OUT 10.00 LD 0.00 ANDNOT 0.01 LDNOT TIM000 ORNOT TIM002 ORNOT TIM003 ORNOT TIM005 ANDLD OUT 11.03 LD 0.00 ANDNOT 0.01 LDNOT TIM000 ORNOT TIM002 ORNOT TIM003 ORNOT TIM005 ORNOT TIM006 ANDLD OUT 11.06 nts 7 LD 0.00 ANDNOT 0.01 LDNOT TIM000 ORNOT TIM002 ORNOT TIM004 ANDLD LDNOT TIM017 AND TIM014 AND TIM004 ORLD OUT 12.05 LD TIM000 ANDNOT TIM002 OUT 10.06 OUT 10.05 OUT 12.01 LD TIM016 LDNOT TIM002 ORNOT TIM003 ORNOT TIM005 ORNOT TIM006 ORNOT TIM007 ORNOT TIM009 ORNOT TIM010 ORNOT TIM012 ORNOT TIM013 ANDLD OUT 10.03 LD TIM002 LDNOT TIM003 ORNOT TIM005 ORNOT TIM006 ORNOT TIM007 ORNOT TIM009 ORNOT TIM010 ORNOT TIM012 ANDLD OUT 10.02 LD TIM002 LDNOT TIM003 ORNOT TIM005 ORNOT TIM006 nts 8 ORNOT TIM007 ORNOT TIM009 ORNOT TIM011 ANDLD LDNOT TIM019 AND TIM014 AND TIM011 ORLD OUT 11.00 LD TIM002 ANDNOT TIM004 LDNOT TIM017 AND TIM014 AND TIM004 ORLD OUT 12.02 LD TIM017 ANDNOT TIM005 OUT 12.01 OUT 12.04 LD TIM005 ANDNOT TIM006 OUT 11.04 LD TIM005 LDNOT TIM006 ORNOT TIM007 ANDLD OUT 12.03 LD TIM005 LDNOT TIM006 ORNOT TIM007 ORNOT TIM009 ORNOT TIM010 ORNOT TIM012 ORNOT TIM013 ANDLD OUT 12.00 LD TIM006 ANDNOT TIM008 LDNOT TIM018 AND TIM014 AND TIM008 ORLD OUT 11.07 nts 9 LD TIM018 LDNOT TIM009 ORNOT TIM010 ORNOT TIM012 ORNOT TIM013 ANDLD OUT 11.06 LD TIM006 ANDNOT TIM007 OUT 11.05 LD TIM007 AND TIM009 OUT 10.04 OUT 11.04 OUT 12.04 LD TIM009 ANDNOT TIM011 LDNOT TIM019 AND TIM014 AND TIM011 ORLD OUT 10.07 LD TIM009 LDNOT TIM010 ORNOT TIM012 ANDLD OUT 11.03 LD TIM012 ANDNOT TIM013 OUT 11.04 LD TIM019 ANDNOT TIM012 OUT 10.04 OUT 10.05 LD TIM009 LDNOT TIM010 ORNOT TIM012 ORNOT TIM013 ANDLD OUT 12.05 LD TIM019 ANDNOT TIM012 OUT 10.04 OUT 10.05 nts 10 LD TIM012 ANDNOT TIM013 OUT 10.00 OUT 10.01 LD TIM012 ANDNOT TIM013 OUT 10.06 LD 0.00 ANDNOT TIM015 TIM 014 #5 LD TIM014 TIM 015 #5 END(01) nts 11 第三章 设计图纸 1、 流程图 2、 I/O 接线图 3、 梯形图 nts 12 第四章 调试 首先打开编程软件，进行相应的设置，然后按照事先绘制的梯形图进行输入，待程序输入完后，进行编译，若发现错误则进行改正，直至没有错误为止。 按照 I/O 接线图进行接线，所有的输入口接相应的按钮或位置开关作为输入控制，所有的输出通过输出口接指示灯，用来显示工作过程，检验结果是否正确。 在确保程序编译无误和输入输出接线完全正确时，运行程序，并在监控状态下运行，在运行程序时，要进行相应的传送包括程序和设置。 然后 进行调试，并不断修改、编译、运行程序直至完全实现所要求的功能为止在CX-PROGRAMMER 环境下调试程序，输入梯形图，连接好输入输出接线，将编译过的程
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