十字路口交通灯的PLC控制系统设计.doc

湘潭大学湘潭大学 毕业设计说明书毕业设计说明书 题题 目 目 十字路口交通灯的十字路口交通灯的 PLCPLC 控制系统设计控制系统设计 学学 院 院 职业技术学院职业技术学院 专专 业 业 机电一体化技术机电一体化技术 学学 号 号 2013920210220139202102 姓姓 名 名 曹曹 指导教师 指导教师 李敏李敏 完成日期 完成日期 20162016 年年 5 5 月月 精品文档 II欢迎下载II欢迎下载II欢迎下载 湘湘 潭潭 大大 学学 毕业设计任务书毕业设计任务书 设计题目 十字路口交通灯的 PLC 控制系统设计 学号 20139202102 姓名 专业 机电一体化技术 指导教师 系主任 一 主要内容及基本要求一 主要内容及基本要求 本文是利用 PLC 对十字路口交通灯进行模拟控制 从而能够对真正的十字 路口交通灯控制系统有更深入的了解 我们利用发光二级管来代替交通信号灯 作为被控制对象 通过 24V 转换电源为发光二极管供电 并且通过计算机软件 编写程序 将编写好的程序写入到 PLC 中 通过 PLC 的 16 个输出信号控制相应 的中间继电器的通断 进而通过中间继电器控制发光二极管的亮 灭和闪烁等 状态 最后通过有效的布局将相应的器件安装到相应的地方 组成模拟的十字 路口交通灯控制系统 通过对真正的十字路口交通灯控制系统的模拟 使我们 比较深刻的认识了真正的十字路口交通灯控制系统的工作过程 知道了许多交 通灯的相关知识 本控制系统可有效解决现有交通的道路拥挤 交通秩序混乱 等问题 二 重点研究的问题二 重点研究的问题 通过对十字路口交通灯控制系统的设计与制作 使我们进一步巩固和加深 了对所学的基础理论 基本技能和专业知识的认识掌握 同时也培养自身综合 运用所学过的基础理论 基础知识和基本技能进行分析和解决实际问题的能力 更使我们受到了 PLC 系统开发的综合训练 从而能够使我们进行 PLC 系统设计 精品文档 III欢迎下载III欢迎下载III欢迎下载 和实施 并且掌握典型自动控制系统的工作原理和设计思路 三 进度安排三 进度安排 序号各阶段完成的内容完成时间 1 第一章 2016 1 24 2 第 2 章 2016 2 3 3 第 3 章 2016 3 1 4 第 4 章 2016 3 9 5 第 5 章 2016 3 12 6 第 6 章 2016 3 15 7 资料整理 2016 3 16 8 初审 2016 3 四 应收集的资料及主要参考文献四 应收集的资料及主要参考文献 1 齐从谦 王士兰 PLC 技术及应用 机械工业出版社 2000 2 贾德胜 PLC 应用开发使用子程序 人民邮电出版社 2006 3 余国亮 PLC 原理与应用 三菱 FX 系列 清华大学出版社 2005 4 钱锐 PLC 应用技术 科学出版社 2006 5 李建厚 PLC 原理与应用设计 化学工业出版社 2005 6 廖常初 PLC 基础及应用 机械工业出版社 2003 7 高钦和 可编程控制器应用技术与设计实例 人民邮电出版社 2004 8 张进秋 陈永利 张中民 可编程控制器原理应用实例 机械工业出版社 2004 9 赵家礼 图解维修电工操作技能 机械工业出版社 2006 17 瞿大中 可编程控制器应用与实验 机械工业出版社 2002 18 周美兰 PLC 电气控制与组态设计 科学出版社 2003 19 魏志精 可编程序控制器应用技术 电子工业出版社 1998 精品文档 IV欢迎下载IV欢迎下载IV欢迎下载 20 催亚军 可编程控制器原理及程序设计 电子工业出版社 1993 21 王也仿 可编程序控制器应用技术 机械工业出版社 2001 22 王丹利 可编程序控制器原理与应用 西北工业大学出版社 1996 湘湘 潭潭 大大 学学 毕业设计评阅表毕业设计评阅表 学号 20139202102 姓名 专业 机电一体化技术 设计题目 十字路口交通灯的 PLC 控制系统设计 精品文档 V欢迎下载V欢迎下载V欢迎下载 湘湘 潭潭 大大 学学 毕业设计鉴定意见毕业设计鉴定意见 学号 20139202102 姓名 专业 机电一体化技术 毕业设计说明书 38 页 图 表 10 张 评价项 目 评 价 内 容 选题 1 是否符合培养目标 体现学科 专业特点和教学计划的基本要 求 达到综合训练的目的 2 难度 份量是否适当 3 是否与生产 科研 社会等实际相结合 能力 1 是否有查阅文献 综合归纳资料的能力 2 是否有综合运用知识的能力 3 是否具备研究方案的设计能力 研究方法和手段的运用能力 4 是否具备一定的外文与计算机应用能力 5 工科是否有经济分析能力 设计 质量 1 立论是否正确 论述是否充分 结构是否严谨合理 实验是否 正确 设计 计算 分析处理是否科学 技术用语是否准确 符 号是否统一 图表图纸是否完备 整洁 正确 引文是否规范 2 文字是否通顺 有无观点提炼 综合概括能力如何 3 有无理论价值或实际应用价值 有无创新之处 综 合 评 价 评阅人 年 月 日 精品文档 VI欢迎下载VI欢迎下载VI欢迎下载 设计题目 十字路口交通灯的 PLC 控制系统设计 内容提要 本文是利用 PLC 对十字路口交通灯进行模拟控制 从而能够 对真正的十字路口交通灯控制系统有更深入的了解 我们利用发光二级管 来代替交通信号灯作为被控制对象 通过 24V 转换电源为发光二极管供电 并且通过计算机软件编写程序 将编写好的程序写入到 PLC 中 通过 PLC 的 16 个输出信号控制相应的中间继电器的通断 进而通过中间继电器控 制发光二极管的亮 灭和闪烁等状态 最后通过有效的布局将相应的器件 安装到相应的地方 组成模拟的十字路口交通灯控制系统 通过对真正的 十字路口交通灯控制系统的模拟 使我们比较深刻的认识了真正的十字路 口交通灯控制系统的工作过程 知道了许多交通灯的相关知识 本控制系 统可有效解决现有交通的道路拥挤 交通秩序混乱等问题 精品文档 VII欢迎下载VII欢迎下载VII欢迎下载 指导教师评语 指导教师 年 月 日 答辩委员会意见 经答辩委员会讨论 同意该毕业设计成绩评定为 答辩委员会主任 年 月 日 精品文档 I欢迎下载I欢迎下载I欢迎下载 十字路口交通灯的十字路口交通灯的 PLCPLC 控制系统设计控制系统设计 摘要摘要 本文是利用 PLC 对十字路口交通灯进行模拟控制 从而能够对真正的十字路口交通灯 控制系统有更深入的了解 我们利用发光二级管来代替交通信号灯作为被控制对象 通过 24V 转换电源为发光二极管供电 并且通过计算机软件编写程序 将编写好的程序写入到 PLC 中 通过 PLC 的 16 个输出信号控制相应的中间继电器的通断 进而通过中间继电器控 制发光二极管的亮 灭和闪烁等状态 最后通过有效的布局将相应的器件安装到相应的地 方 组成模拟的十字路口交通灯控制系统 通过对真正的十字路口交通灯控制系统的模拟 使我们比较深刻的认识了真正的十字路口交通灯控制系统的工作过程 知道了许多交通灯 的相关知识 本控制系统可有效解决现有交通的道路拥挤 交通秩序混乱等问题 关键词 关键词 交通灯 PLC 控制 中间继电器 精品文档 II欢迎下载II欢迎下载II欢迎下载 目录目录 十字路口交通灯的十字路口交通灯的 PLCPLC 控制系统设计控制系统设计 I I 摘要摘要 I I 目录目录 IIII 第一章第一章 前言前言 1 1 1 1 题的背景和意义 1 1 2 课题的现状 发展趋势和已解决的问题 1 第二章第二章 控制方案设计控制方案设计 4 4 2 1 技术控制要求 4 2 2 总体方案确定 4 2 2 1 方案的原理 4 2 2 2 方案的特点 5 2 2 3 方案的选择依据 5 第三章第三章 硬件 软件选择和硬件连接硬件 软件选择和硬件连接 6 6 3 1 输入点和输出点分配 6 3 2 硬件选择 7 3 3 软件选择 8 3 4 硬件连接 8 第四章第四章 软件编程软件编程 9 9 4 1 编写程序流程图 9 4 2 编写梯形图 10 第五章第五章 系统调试系统调试 1212 5 1 系统程序调试 12 5 2 系统硬件调试 12 5 3 联机调试 13 第六章第六章 总结总结 1515 致谢致谢 1616 参考文献参考文献 1717 附件 附件 1818 程序梯形图 18 程序指令表 21 电源图 25 PLC 输入端接线图 26 PLC 输出端接线图 27 电气原理图 29 精品文档 1欢迎下载1欢迎下载1欢迎下载 第一章第一章 前言前言 1 11 1 题的背景和意义 题的背景和意义 随着我国经济的飞速发展 城市人口越来越多 居民出行次数和机动车拥 有量不断增加 城市道路拥挤 车流量不均衡等问题日趋严重 人们经常会为 道路拥挤 交通秩序混乱 出行时间过长等城市交通问题倍感苦恼 例如 绿 灯方向几乎没有什么车辆 而红灯方向却排着长队等候通过 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 如何才能保持城市交通的 安全便捷 高效畅通和绿色环保 已成为政府政策规划的一个重点问题 通过对十字路口交通灯控制系统的设计与制作 使我们进一步巩固和加深 了对所学的基础理论 基本技能和专业知识的认识掌握 同时也培养自身综合 运用所学过的基础理论 基础知识和基本技能进行分析和解决实际问题的能力 更使我们受到了 PLC 系统开发的综合训练 从而能够使我们进行 PLC 系统设计 和实施 并且掌握典型自动控制系统的工作原理和设计思路 更重要的是 通 过对十字路口交通灯系统的每个环节的实际制作 锻炼了自身的刻苦钻研 勇 于探索 实事求是 善于与他人合作的工作作风 这为我们将来的上岗实习做 好了充分的准备 1 21 2 课题的现状 发展趋势和已解决的问题 课题的现状 发展趋势和已解决的问题 近年来 随着大规模集成电路的发展 以微处理器为核心的可编程控制器 PLC 得到了迅猛的发展 早期的 PLC 主要用于顺序控制 今天的 PLC 已经能 够应用于闭环控制 运动控制以及复杂的分布式控制系统 已逐步发展成为有 一类解决自动化问题的有效而便捷的方式 由于 PLC 自身具有功能完善 结构 模块化 开发容易 操作方便 性能稳定 可靠性高 性价比高 等优点 因 而在工业生产中具有广阔的应用前景 并被誉为现代工业生产自动化的三大支 柱之一 而且随着集成电路的发展和网络时代的到来 PLC 必将能够获得更大 的发展空间 PLC 主体由三部分组成 主要包括中央处理器 CPU 存储系统和输 入 输出接口 PLC 基本结构如图 1 1 所示 精品文档 2欢迎下载2欢迎下载2欢迎下载 图 1 1 PLC 的组成框图 系统电源有些在 CPU 模块内 也由单独作为一个单元的 编程器一般看作 PLC 的外设 PLC 内部采用总线结构 进行数据和指令的传输 外部的开关信号 模拟信号各种以及各种传感器检测信号作为 PLC 的输入变量 它们经 PLC 的输 入端子进入 PLC 的输入存储器 收集和暂存被控对象实际运行的状态信息和数 据 经 PLC 内部运算与处理后 按被控对象实际动作要求产生输出结果 输出 结果送到输出端子作为输出变量 驱动执行机构 PLC 的各部分协调一致地实 现对现场设备的控制 PLC 采用循环扫描工作方式 系统工作任务管理及应用 程序执行都是按循环扫描方式完成的 可编程控制器的工作过程包括两个部分 自诊断及通信响应的固定过程和用户程序执行过程 如图 1 2 所示 图 1 2 PLC 工作过程框图 PLC 在每次执行用户程序之前 都先执行故障自诊断程序 复位 监视 定时等内部固定程序 若自诊断正常 继续向下扫描 然后 PLC 检查是否有与 编程器 计算机等的通信请求 如果有与计算机等的通信请求 则进行相应处 理 当 PLC 处于停止 STOP 状态时 只循环进行前两个过程 而在 PLC 处于运 精品文档 3欢迎下载3欢迎下载3欢迎下载 行 RUN 状态时 PLC 从内部处理 通信操作 输入扫描 执行用户程序 输 出刷新五个工作阶段循环工作 每完成一次以上五个阶段所需要的时间成为有 一个扫描周期 一次扫描周期也可以简单的分为输入处理 程序执行 输出处 理三个阶段 为了提高 PLC 的处理能力 要求 PLC 具有更好的响应速度和更大的存储容 量 目前 有的 PLC 的扫描速度可达 0 1ms k 步左右 PLC 的扫描速度已成为 很重要的一个性能指标 在存储容量方面 有的 PLC 最高可达几十兆字节 为 了扩大存储容量 有的公司已使用了磁泡存储器或硬盘 而当前中小型 PLC 比 较多 为了适应市场的多种需要 今后 PLC 要向多品种方向发展 特别是向超 大型和超小型两个方向发展 现已有 I O 点数达 14336 点的超大型 PLC 其使 用 32 位微处理器 多 CPU 并行工作和大容量存储器 功能强 小型 PLC 由整体 结构向小型模块化结构发展 使配置更加灵活 为了市场需要已开发了各种简 易 经济的超小型微型 PLC 最小配置的 I O 点数为 8 16 点 以适应单机及 小型自动控制的需要 为满足各种自动化控制系统的要求 近年来不断开发出 许多功能模块 如高速计数模块 温度控制模块 远程 I O 模块 通信和人机 接口模块等 这些带 CPU 和存储器的智能 I O 模块 既扩展了 PLC 功能 又使 用灵活方便 扩大了 PLC 应用范围 而加强 PLC 联网通信的能力 则是 PLC 技 术进步的潮流 另外 PLC 的外部故障的检测与处理能力也在不断的增强 而在 PLC 系统结构不断发展的同时 PLC 的编程语言也越来越丰富 功能也不断提高 除了大多数 PLC 使用的梯形图语言外 为了适应各种控制要求 出现了面向顺 序控制的步进编程语言 面向过程控制的流程图语言 与计算机兼容的高级语 言 BASIC C 语言等 等 多种编程语言的并存 互补与发展是 PLC 进步的一 种趋势 所以通过 PLC 对十字路口交通灯进行控制 是大势所趋 由于 PLC 十字路口交通灯控制系统比原来的继电器 接触器控制系统更加的 稳定 效率更高 而且减少了很多的外部继电器和接触器的使用 具有更高的 可靠性和安全性 控制效果更加明显 很好的弥补了原有控制系统的不足 更 有效的解决现有的十字路口的交通控制方面所面临的交通拥挤 车流量不均衡 出行时间过长等问题 因此 我们利用 PLC 控制系统来控制十字路口交通灯 使十字路口交通的管理更科学化 更有条理 也使交通更加的便捷畅通 精品文档 4欢迎下载4欢迎下载4欢迎下载 第二章第二章 控制方案设计控制方案设计 2 12 1 技术控制要求 技术控制要求 运用自己所学知识 设计一个十字路口交通灯控制系统电路 要求使用三 菱 PLC 进行控制 能够指挥车辆在十字路口完成左转和不同路口的直行 并且 设计出十字路口交通灯控制系统的实物模型 功能 东西两组灯 南北两组灯 分别用来指示转弯和直行 如下表所 示 黄灯亮时 要求每秒闪亮一次 同步设置人行横道红 绿灯指示 具 体交通灯控制电路状态如表 2 1 所示 表 2 1 交通灯控制电路状态表 状态 直行灯 南北 左转灯 南北 直行灯 东西 直行灯 东西 红黄绿红黄绿红黄绿红黄绿 持续时间 s S000110010010027 S10100101001003 S210000110010027 S31000100101003 S410010000110027 S51001000100103 S610010010000127 S70101001000103 S000110010010027 注 0 表示灯灭 1 表示灯亮 2 22 2 总体方案确定 总体方案确定 2 2 12 2 1 方案的原理 方案的原理 本方案所要实现的是模拟十字路口交通灯的运行 并利用 PLC 对十字路口 交通灯进行控制 总共有 2 个输入点和 16 个输出点 两个输入是系统的开和关 用代替交通灯的发光二极管的亮 灭和闪烁作为信号的输出 把灯分为东西两 精品文档 5欢迎下载5欢迎下载5欢迎下载 组 南北两组 各有红 黄 绿三种 分别用来指示左转弯和直行 另外 还 有四组人行道上的红绿灯 首先 按照控制要求利用计算机编程软件编写好科 学合理的程序并输入 PLC PLC 按照所输入的程序给出输出并通过外部中间继电 器对硬件电路进行相应的逻辑顺序控制 使交通灯按控制要求进行亮 灭和闪 烁来完成科学的交通控制要求 2 2 22 2 2 方案的特点 方案的特点 PLC 运用与交通灯控制系统有较强的优势 主要可从以下四个方面来描述 使用寿命长 从目前反馈情况看 目前控制电路的使用寿命大部分均不足五年这 与其电路设计 元器件选型 工作环境及控制方式等因素有关 是其本身无法克 服的固有缺点 PLC 作为工业控制单元 应用于各种控制环境 内部电路 机械 结构设计极为精良 所用器件均选用标准工业级产品 其使用寿命一般可保证在 十年以上 因此 PLC 的这种特点可以使十字路口交通灯的 PLC 控制系统正常 运行较长时间 性能稳定可靠 抗干扰性好 由于 PLC 可应用于各种工业控制现场 其硬件 及软件设计均考虑到各种生产环境 其电压适用范围很宽 具有极强的抗电磁干 扰 抗震动 抗高温 高湿等特性 性能极为稳定 可靠 所以十字路口交通灯 的 PLC 控制系统因为 PLC 的应用也具有了这样的一些优点 由于 PLC 的功能强大 实现灵活 可扩展性好 并可根据实际需要改变功能 的控制过程及方式 并可根据使用者要求在不增加或少增加硬件的基础上开发新 的控制功能 在加上良好的性价比 本十字路口交通灯的 PLC 控制系统 比之 原有的交通灯控制系统 控制更加的灵活 功能更加的丰富 2 2 32 2 3 方案的选择依据方案的选择依据 利用 PLC 进行的十字路口交通灯的控制与继电器 接触器控制系统相比省去 了很多的继电器 接触器 不但节约了成本 而且传输速率高 更便捷稳定 抗干扰能力强 因此我们选用了 PLC 对交通灯系统进行控制 外部的执行设备我们选择了中间继电器 这里用它主要是为了保护 PLC 的 触点不被意外烧坏 因为 PLC 毕竟比中间继电器贵多了 且可以由一个输入控 制几个输出动作 减少了 PLC 的输出点数 交通灯我们用发光二级管代替 这 种二极管压降只有 2V 精品文档 6欢迎下载6欢迎下载6欢迎下载 第三章第三章 硬件 软件选择硬件 软件选择和硬件连接和硬件连接 3 13 1 输入点和输出点分配输入点和输出点分配 按照前面的控制要求 而且加入了过街人行道的信号灯控制 所以经过认 真的考虑本系统使用了 PLC 的 2 输入点和 16 个输出点 具体的输入 输出点分 配如表所 3 1 示 表 3 1 输入 输出点分配 输入 输出点分配 输入信号输出信号 名称代号输入点编号名称代号输出点编号 启动按钮 SBIX0 直行红灯 南北 HL1Y0 停止按钮 SB2X1 直行黄灯 南北 HL2Y1 直行绿灯 南北 HL3Y2 左转红灯 南北 HL4Y3 左转黄灯 南北 HL5Y4 左转绿灯 南北 HL6Y5 直行红灯 东西 HL7Y6 直行黄灯 东西 HL8Y7 直行绿灯 东西 HL9Y10 左转红灯 东西 HL10Y11 左转黄灯 东西 HL11Y12 左转绿灯 东西 HL12Y13 过街红灯 南北 HL13Y14 过街绿灯 南北 HL14Y15 过街红灯 东西 HL15Y16 过街绿灯 东西 HL16Y17 注 表中所有直行灯和左转灯都分别是由 9 个发光二极管和一个相关电阻串联 精品文档 7欢迎下载7欢迎下载7欢迎下载 而成 所有过街灯分别是由 5 个发光二极管和一个相关电阻串联而成 为了保 证 24V 压降 3 23 2 硬件选择 硬件选择 本控制系统选用了三菱的 FX2N 48MR 这一型号的小型 PLC FX2N 48MR 是小 型化 高速度 高性能装置 有 48 个输入和输出点 而我们只需要 2 个输入点和 16 个输出点 所以相当充足 除此之外 这一型号的 PLC 还适用于在多个基本 组件间的连接 模拟控制 定位控制等特殊用途 而且系统配置既固定又灵活是一 套可以满足多样化广泛需要的 PLC 因此本系统选择了这一型号的 PLC 中间继电器本系统选择了容量为 220V 5A 有 4 副触点的中间继电器 共 16 个 它上面是 4 付常开触点 下面是 4 付常闭角触点 当线圈通电后 利用电磁力把动衔铁拉下来 使上面 4 付常开角触点闭合 下面 4 付常闭角触 点分开 中间继电器是将一个输入信号变成一个或多个输出信号的继电器 它 的输入信号为线圈的通电或断电 它的输出是触头的动作 所带常开点闭合 常闭点打开 它的触点接在其它控制回路中 通过触点的变化导致控制回路发 生变化 例如导通或截止 中间继电器的特点是触头数目较多 可完成多回路 的控制 触头容量较大 一般为 220V 5A 动作灵敏 动作时间不大于 0 05S 它与接触器不同的是触头无主 辅之分 所以当电动机额定电流不超过 5A 时 也可用它来代替接触器使用 也就是说可以认为它是一个小容量的接触 器 以上中间继电器的特点也正是我们需要的 系统其他硬件的选择 型号为 DZ47 60 C10 的低压断路器和型号为 RT18 32 32A 380V 的熔断器组合使用来保 护电路 并且使用了上海明纬电子有限公司的 220VAC 24DC 的转换电源给电路 供电 因为这些低压电器都是现有的东西 我们当然要充分利用了 用发光二 级管 串接相应电阻保证 24V 压降 来代替交通信号灯 具体硬件选择如表 3 2 所示 表 3 2 具体硬件选择表 硬件名称型号数量 可编程控制器 PLC 三菱 FX2N 48MR1 台 中间继电器220V 5A16 个 精品文档 8欢迎下载8欢迎下载8欢迎下载 低压断路器 DZ47 60 C10 1 个 熔断器 RT18 32 32A 380V 1 个 转换电源 220VAC 24DC 1 个 发光二级管 2V 多量 3 33 3 软件选择 软件选择 至于编写程序的软件 本系统的设计使用了三菱电机的 SWOPC FXGP WIN C 编程软件 它是专为 FX 系列 PLC 设计的中文编程软件 可在 Windows9x Windows3 1 以上操作系统运行 此软件可用梯形图 指令表 顺 序功能图符号来创建 PLC 的程序 并可将程序储存为文件 用打印机打印出来 可给编程元件 程序块建立注释 设置寄存器数据 通过串行口 可将用户程 序与 PLC 进行通讯 文件传送 可实现各种监控和测试功能 所以 我们利用 里面的梯形图和指令表进行编程 而且 我们一直学的就是这个软件 我们比 较熟悉 使用起来也比较方便 至于画图软件本系统当然也选用了我们所熟悉 且能够熟练使用的 AutoCAD 2004 3 43 4 硬件连接 硬件连接 硬件连接需要根据附录中的各图进行相应的连接 首先要根据布置图进行 大体的硬件布置规划 将相应的器件安装到相应的地方 然后 根据 PLC 的输 入输出端接线图进行相应的连接 并根据转换电源图把转换电源和 PLC 相连接 最后再根据控制电路电气原理图把控制电路和其他部分相连接 同时我们尽量 做到线路敷设平直 固定点位置正确 导线剖削规范 线路安装正确 导线压 接规范 元件安装整齐 紧固 精品文档 9欢迎下载9欢迎下载9欢迎下载 第四章第四章 软件编程软件编程 4 14 1 编写程序流程图 编写程序流程图 编写程序流程图是编写一个好的程序之前 所必须要求认真做的一步 只 有先按照系统的控制要求 一步一步地写出程序控制流程图 才能够在编写程 序的时候 不至于出现思维上的混乱 导致编写的程序出现较大的错误 所以 在编写十字路口交通灯控制系统之前我们也编写了程序控制流程如图 4 1 所示 返 回 M 0 T7 3S Y14 1 Y3 1 Y6 1 Y16 1 Y1 1 闪 Y12 1 闪 T6 27S Y14 1 Y0 1 Y3 1 Y6 1 Y13 1 Y16 1 T5 3S Y0 1 Y3 1 Y16 1 Y15 1 闪 Y7 1 闪 Y12 1 闪 T4 27S Y15 1 Y0 1 T3 3S Y14 1 Y0 1 Y11 1 Y16 1 Y4 1 闪 Y7 1 闪 T2 27S Y14 1 Y0 1 Y5 1 Y6 1 Y11 1 Y16 1 T1 3S Y14 1 Y6 1 Y11 1 Y1 1 闪 Y4 1 闪 Y17 1 闪 TO 27S Y17 1 Y14 1 Y2 1 Y3 1 Y6 1 Y11 1 M8 M7 M6 M5 M4 M3 M2 M1 M0 按 下 启 动 按 钮 X 0 1 停 止 按 钮 图 4 1 程序控制流程图 首先 按下启动按钮 X0 进入 M0 步 输出信号 Y17 Y14 Y2 Y3 Y6 Y11 过街绿灯 东西 过街绿灯 南北 直行绿灯 南北 直行绿灯 南北 直行红灯 东西 左转红灯 东西 等灯亮 精品文档 10欢迎下载10欢迎下载10欢迎下载 27 秒后进入 M1 步输出信号 Y14 Y6 Y11 Y1 Y4 Y17 过街绿灯 南北 直行红灯 东西 左转红灯 东西 等灯亮 直行黄灯 南北 左转红灯 南北 过街绿灯 东西 等灯闪烁 3 秒后进入 M2 步 后面同此类似 按 照控制流程编写 最后由 M8 步返回 M0 步完成程序的循环 4 24 2 编写梯形图 编写梯形图 我们编写梯形图是所使用的是步进指令的编程方法 STL 为步进开始指令 而 RET 为步进结束指令 STL 和 RET 指令必须和状态继电器 S 配合使用才具有步 进功能 STL 也成步进触点指令 占 1 步 STL 的梯形符号称为 STL 触点 它 没有动断触点 STL S20 和 STL S21 都是 STL 触电 在梯形图中 STL 触电与母 线相连 使用 STL 指令后 母线移至触点右侧 其后需用 LD LDI OUT 等指令 直至出现下一条 STL 指令或出现 RET 指令 STL 指令使新状态继电器置位 而 前一状态继电器自动复位 其触点断开 步进指令 RET 也称为步进返回指令 在一系列 STL 指令之后必须使用 RET 指令 以表示步进指令功能结束 母线恢 复至原位 我们在运用步进指令编写顺序控制程序时 首先确定整个十字交通 灯控制系统的流程 然后将复杂的任务或过程分解成若干个工序 状态 最后 弄清各工序成立的条件 工序转移的条件和转移的方向 这样就可以画出程序 工作的流程图 最后根据控制要求 采用 STL RET 指令的多种步进顺序控制方 式进行相应的程序编写 具体的程序设计介绍如图 4 2 图 4 3 图 4 4 所示 图 4 2 系统启动程序 如图 4 2 所示 M8002 是特殊辅助继电器 仅在运行开始时瞬间接通 产 精品文档 11欢迎下载11欢迎下载11欢迎下载 生初始脉冲 当 X0 接通时 M8002 产生初始脉冲程序启动 进入下一步 线圈 Y17 Y14 Y2 Y3 Y6 和 Y11 接通 既东西走向过街人行道的绿灯亮 南北走 向过街人行道的绿灯亮 南北走向直行绿灯亮 南北走向左转红灯亮 东西走 向直行红灯亮和东西走向左转红灯亮 接通 27S 时间继电器的设定时间 后 时间继电器的常开触点 T0 闭合 进入下一步 置位 S21 步 图 4 3 由 M8013 控制的脉冲输出程序 如图 4 3 所示 M8013 为 PLC 内部的一个特殊的时钟继电器 这种继电器 在 PLC 运行时 不断发出时间宽度为 1S 的脉冲 及 0 5S 通 0 5S 断 当继电器 M8013 中有信号通过时 它的输出为通断交替 使 Y1 Y4 和 Y17 能 0 5S 通 0 5S 断交替 既南北走向黄灯 南北走向左转黄灯和东西走向过街人行道绿灯 闪烁 1S 烁一次 从而实现外接在相应输出上的发光二级管能够在时间继电 器 T1 触点接通前的 3S 内不停的闪烁 当 Y14 Y6 Y11 Y1 Y4 和 Y17 接通 既南北走向的绿灯亮 东西走向直行红灯亮 东西走向左转红灯亮 南北走 向黄灯闪烁 南北走向左转黄灯闪烁和东西走向过街人行道绿灯闪烁 3S 后 时间继电器 T1 的常开触点闭合 置位 S22 步 后面的程序都和这里的差不多 只要按照前面的流程图编写下去即可 图 4 4 置零及循环结束程序 精品文档 12欢迎下载12欢迎下载12欢迎下载 如图 4 4 所示 这里是为了能够让系统随时开始和随时关闭 当闭合 X1 时 置零 S0 到 S30 步 使系统所有线圈失电 进而达到关闭系统的目的 当闭合 X0 时置位 S20 步 PLC 开始从 S20 步开始循环扫描 系统开始运行 第五章第五章 系统调试系统调试 5 15 1 系统程序调试 系统程序调试 对于 PLC 控制系统来说 可以用装在 PLC 上的模拟开关来模拟输入信号的状 态 用输出点的指示灯来模拟被控对象 将设计号的软件程序传送到 PLC 中 就可以进行程序调试了 而在对系统的程序进行调试前 首先应该对 PLC 的外 部接线 供电系统 执行机构 检测元件和开关的运行等进行检查 1 外部 接线的检查包括对输入 输出接线的正确性检查 2 供电系统的包括对 PLC 的 供电电源接线的正确性检查和电压检查 外部供电电源的检查等 3 执行机 构的运行检查包括执行机构对输入信号的响应时间和运转正反等状态检查 有 时要和检测元件和开关的运行检查一起进行 以便了解执行机构运行后检测元 件和开关是否有相应的输出信号 4 检测元件和开关是 PLC 输入信号的来源 要对检测元件 开关 按钮等信号在运行后的响应进行检查 了解他们的状态 是否有相应的变化等 正式调试的方法是 根据程序的执行顺序先后 分别用手动的方法分别对 输入点进行开闭的动作 检查程序是否按照过程控制的要求进行动作 相应的 输出信号是否存在 延时的时间是否正确 对于一些输出通道的反馈信号也应 该根据是否有系统输出 再用手动给出相应的反馈输入信号 直到整个运行程 序正确运行 5 25 2 系统硬件调试 系统硬件调试 系统的硬件调试主要是对十字路口交通灯控制系统的控制电路硬件系统进 行调试 由于条件有限 我们对硬件调试主要是用万用表进行检测调试 1 我们要做的是检查电气线路上的电焊点是否齐全 紧固 有不松动活 精品文档 13欢迎下载13欢迎下载13欢迎下载 发热变色现象 保持电气线路的接触良好 2 在不通电的情况下 用万用表打到电阻档测量各条线路两接点之间和 硬件两端的电阻 看是否有电阻显示 如果有电阻值则说明线路是通的 硬件 是好的 没有则说明没有通或硬件是坏的 需要仔细检查原因 并且解决问题 5 35 3 联机调试 联机调试 首先接通所有的电源 然后将前面的正确程序输入到外接控制电路的 PLC 中 按照前面程序调试时的方法进行调试 只是 原先的模拟开关变成了真正 的开关 指示灯变成了真正的被控对象发光二级管 根据各个部分的器件动作 看看是否符合自己的控制目地 如果不是 则进行修改调试直到程序正确运行 为止 具体调试过程中出现的问题 原因与解决方法 1 接好 220V 电源后 整个系统没有任何的指示灯 包括 24V 转换电源 这个问题最后经过万用表的检查原因是 24V 转换电源的 220V 外接电源线没有接 好 不通 解决办法是把不通的地方重新连接 2 运行后 南北走向北向的直行绿灯和东西走向的过街人行道下面的红 灯不亮 经检查后知道的原因是组成两处信号灯的串联的发光二级管中有一个 坏了 解决的办法是把坏掉的那个发光二级管换掉 3 东西走向东向的两个过街人行道绿灯都不亮 但是和它有相同动作要 求的西向的过街人行道的绿灯却是亮的 经过检查所得出的原因是 东向的两 个过街人行道绿灯接在中间继电器的同一个触点上的 而线头和继电器触点之 间没有接好 不通 解决的办法是把这两根线从新接一下 4 南北走向的南向过街人行道的两个绿灯不亮 而北向的两个过街人行 道亮 问题现象好像和第 3 项的一样 经过我们仔细的检查得出的原因并不 是第 3 项的原因 因为 继电器与 相应的两条线的线头之间的接触是良好 的 没有不通 而真正的原因是 中间继电器与南向的两个过街人行道绿灯相 接的触点坏掉了 不与中间继电器的线圈吸合 而解决的办法是 把别的中间 继电器上面的带有线圈和触点衔铁片的方块盒换到这个中间继电器上 当然要 求被换的这个中间继电器在控制系统中没有用到这对触点 同样 也可以从新 精品文档 14欢迎下载14欢迎下载14欢迎下载 接线 把这两个信号灯接到坏了的中间继电器的别的触点上 不过这样有点麻 烦 所以我们使用了上面的方法来解决 实际整体完成图如图 5 1 所示 局部 完成图如图 5 2 所示 图 5 1 十字路口交通灯的 PLC 控制系统 实际完成图 精品文档 15欢迎下载15欢迎下载15欢迎下载 图 5 2 十字路口交通灯的 PLC 控制系统 局部完成图 第六章第六章 总结总结 通过对本课题的设计编程到制作实物 不但进一步巩固和加深我们对自己 所学的可编程控制器 电工基础 电子技术 维修电工等基础理论知识 基本 技能的掌握 使之更系统化 而且增强我们通过所学的基础理论知识和基本技 能进行分析和解决实际问题的能力 同时培养自己的自学能力 而另一方面 我们通过对自己的 PLC 应用能力的训练 使自己能够进行 PLC 系统设计和实施 并且掌握了一般自动控制系统的工作原理和设计思路 通过对十字路口交通灯 的 PLC 控制系统的设计也使我们对国情和工业生产实际有所认识 并且摆正了 自己设计思想 使我们设计出的程序更符合实际生产中的应用 虽然我们只是 模拟真正的十字路口交通灯控制系统 除此之外 我想更重要的是 通过对本 课题的设计培养了我们积极进取 思路严谨 认真刻苦 不怕困难 敢于创新 的做事态度 和自己与他人的团队合作能力 为我们将来的上岗实习打下坚实 精品文档 16欢迎下载16欢迎下载16欢迎下载 的基础 不论课题设计的结果怎样 我想有一点我可以肯定 那就是我们通过 对课题的设计 真的是受益匪浅 致谢致谢 从得知论文题目开始到查找资料设计总体方案 到实物的制作 再到如今 的撰写论文 在这过程中我的到过很多人的帮助 所以 我要感谢这些人 首 先我要感谢我的指导老师李敏老师 她为我们的毕业设计给于了急切的关注和 悉心的指导 特别是在论文的写作和措辞等方面 她总是严格要求 从论文的 内容格式到最后的论文的反复修改 润色 李老师始终认真负责地给予我深刻 而细致地指导 帮助我开拓研究思路 精心点拨 正是因此 我的毕业论文才 能够得以顺利完成 谢谢李老师 其次 我要感谢和我一起做毕业设计的刘和明 因为有了他的信任支持和 帮助 我才能放心大胆的去进行课题的设计和制作 同时 也是因为我们的相 互合作 才能最终较好地完成我们的课题任务 所以 我要感谢他 精品文档 17欢迎下载17欢迎下载17欢迎下载 最后 我也要感谢黄老师 感谢他在平时给予我们的物质方面的支持和对 我们提出的问题进行的耐心的解答 虽然他不是我们毕业设计的指导老师 但 是他给予了我们全力的支持 真的非常感谢 参考文参考文献献 1 齐从谦 王士兰 PLC 技术及应用 机械工业出版社 2000 2 贾德胜 PLC 应用开发使用子程序 人民邮电出版社 2006 3 余国亮 PLC 原理与应用 三菱 FX 系列 清华大学出版社 2005 4 钱锐 PLC 应用技术 科学出版社 2006 5 李建厚 PLC 原理与应用设计 化学工业出版社 2005 6 廖常初 PLC 基础及应用 机械工业出版社 2003 7 高钦和 可编程控制器应用技术与设计实例 人民邮电出版社 2004 8 张进秋 陈永利 张中民 可编程控制器原理应用实例 机械工业出版社 2004 9 赵家礼 图解维修电工操作技能 机械工业出版社 2006 10 孙振强 可编程控制器原理及应用教程 清华大学出版社 2005 11 方承远 工厂电气控制技术 机械工业出版社 2000 12 吕景泉