PLC交通灯毕业设计VIP

毕业设计说明书毕业设计说明书 课题名称 PLC 实现交通管制的信号交通灯 控制 学生姓名 专 业 机电一体化技术 班 级 时 间 2011 9 2012 4 指导教师 电子与电气工程系 1 目 录 摘要 3 关键词 3 一前言 3 一 PLC 的概念 3 二 PLC 的应用 4 三 PLC 的分类 5 二任务与要求 5 三系统硬件设计 7 一 I O 地址分配表 7 二 I O 硬件接线图 7 四系统软件设计 8 一 状态转移图 8 二 梯形图 8 五程序分析及调试 12 致谢 13 参考文献 14 2 摘要 PLC 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 据统计 可编程控制器是工业自 动化装置中应用最多的一种设备 专家认为 可编程控制器将成为今后工业控制 的主要手段和重要的基础设备之一 PLC 机器人 CAD CAM 将成为工业生产的 三大支柱 由于 PLC 具有对使用环境适应性强的特性 同时其内部定时器资源十 分丰富 可对目前普遍使用的 渐进式 信号灯进行精确控制 特别对多岔路口 的控制可方便地实现 因此现在越来越多地将 PLC 应用于交通灯系统中 同时 PLC 本身还具有通讯联网功能 将同一条道路上的信号灯组成一局域网进行统一 调度管理 可缩短车辆通行等候时间 实现科学化管理 关键词 PLC 梯形图 交通灯 一前言 十字路口的红绿灯指挥着行人和车辆的安全运行 实现红绿灯的自动指挥能 使交通管理工作得到改善 也是城市交通管理工作自动化的重要标志之一 可编 程序控制器 PLC 是一种新型的通用的自动控制装置 它具有将传统的继电器控 制技术 计算机技术和通讯技术融为一体 使专能加强 编程简单 使用方便以 及体积小 重量轻 功耗低等一系列优点 一 PLC 的概念 早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器 Programmable Logic Controller 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 种采用微型计算机技术的工业控制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 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相同但是为了避免与个人计算机 Personal Computer 的简称混淆 所以将可编程序控制器简称 PLC plc 自 1966 年美国数据设备公司 DEC 研制出现 现行美国 日本 德国的可编程 序控制器质量优良 功能强大 3 二 PLC 的应用 目前 PLC 在国内广泛应用于钢铁 石油 化工 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 随着 PLC 性价比的不断提高 其应用范围越来越大 主要应用于以下几个方面 1 开关量逻辑控制 逻辑控制是 PLC 最基本的应用 它可以取代传统的继电器控制装置 如机 床电气控制 各种电动机控制等 也可取代顺序控制 如高炉上料 电梯控制 货物存取 运输 检测等 可实现组合逻辑控制 定时逻辑控制和顺序逻辑控 制等功能 PLC 的逻辑控制功能相当完善 可用于单机控制 也可以用于多机 群控制及自动生产线控制 其应用领域已遍布各行各业 2 运动控制 运动控制是指使用专用的运动控制模块 可对直线运动或圆周运动的位置 速度和加速度进行控制 实现单轴 双轴和多轴位置控制 并使运动控制和顺 序控制功能有机结合在一起 PLC 的运动控制功能可用于金属切削机床 金属成型机械 机器人 电梯 等各种机械设备上 可方便地实现机械设备的自动化控制 如 PLC 与计算机数 控组合成一体 构成先进的数控机床 3 过程控制 过程控制是指对温度 压力和流量等模拟量的闭环控制 PLC 通过其模拟 量 I O 模块 数据处理和数据运算等功能 实现对模拟量的闭环控制 PID 调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法 现代大中型 PLC 一 般都有 PID 闭环控制功能 这一功能可以用 PID 模块来实现 可用于冶金 化 工 热处理炉 锅炉 塑料挤压成型机等设备的控制 4 数据处理 现代 PLC 具有数学运算 数据移位 传送 比较 转换 排序和查表等功 能 可以完成数据的采集 分析和处理 数据处理功能一般用在大 中型控制系统中 如无人柔性制造系统 机器 人控制系统 也可用于过程控制系统 如造纸 冶金 食品加工中的一些大型 控制系统 5 通信联网 PLC 通信包括主机与远程 I O 之间的通信 多台 PLC 之间的通信和 PLC 与 其他智能设备之间的通信 利用 PLC 及计算机的 RS 232 和 RS 422 接口 PLC 专用通信模块用双绞线和同轴电缆或光缆将它们联成网络 可实现相互间的信 息交换 构成 集中管理 分散控制 的多级分布式控制系统 建立工厂的自 动化网络 目前 几乎所有的 PLC 都具有与计算机通信的能力 并不是所有的 PLC 都有上述的全部功能 一些小型 PLC 只具有部分功能 但价格较低 而大型 PLC 具备的功能较为完善 4 三 PLC 的分类 目前 PLC 的种类非常多 型号和规格也不统一 了解 PLC 得流派以及分类 有助于 PLC 的选型和应用 世界上 PLC 产品可按地域分成三大流派 一个流派是美国产品 一个流派 是欧洲产品 一个流派是日本产品 美国和欧洲的 PLC 技术是在相互隔离情况 下独立研 究开发的 因此美国和欧洲的 PLC 产品有明显的差异性 而日本的 PLC 技术是由美国引进的 对美国的 PLC 产品有一定的继承性 但日本的主推 产品定位在小 型 PLC 上 美国和欧洲以大中型 PLC 而闻名 而日本则以小型 PLC 著称 PLC 的分类通常以输入输出点数的多少来分类 I O 总点数在 256 点以下 的 称为小型机 一般适用于控制单台设备和开发机电一体化产品 I O 总点 数在 256 2048 点的 称为中型机 适用于复杂的逻辑控制系统以及自动生产线 的过程控制场合 I O 总点数在大于 2048 点的 称为大型机 适用于设备自动 化控制 过程控制 过程自动化控制和过程监控系统等 以上的划分没有严格的界限 随着 PLC 技术的发展 某些小型机也具有中 型机或大型机的功能 另外还可以根据 PLC 的结构形式和生产厂家分类等 这 里就不一一赘述了 二任务与要求 任务为用 PLC 设计一个交通管制的信号交通控制系统 控制要求如下 如 下图所示 1 按下工作启动按钮 SB1 横向绿灯先亮 10S 再闪烁 5S 等 如图 2 所示 的时序图横向纵向交通灯循环工作 这是白天的工作情况 2 按下夜间工作启动按钮 SB2 横向与纵向持续闪烁 暗 亮各 0 2S 在 夜间 各项的红灯 绿灯均暗 3 SB1 和 SB2 分别是白天和夜间工作的启动按钮 同时又具备转换控制功 能 既能灵活控制白天或夜间的工作方式 4 在节日或特别时期 增加交通管制功能 按下 SB3 后 横向绿灯与纵向 红灯同时持续亮 此时 允许横向通行 禁止纵向通行 直到交通管制结束 按下 SB4 后 横向红灯与纵向绿灯同时持续亮 此时 允许纵向通行 禁止横 向通行 直到交通管制结束 5 注意在交通管制期间 白天或夜间工作方式无效 即使按下限应按钮 也不能执行 5 图 1 交通灯示意图 图 2 交通灯正常工作时序图 6 三系统硬件设计 根据对交通灯控制要求的分析 结合相关知识点 可以写出本任务的系统 硬件设计 一 I O 地址分配表 根据任务要求 结合所学知识 可以写出交通灯的输入输出点分配表 见 表 1 表 1 输入输出点分配表 类别元件I O 编号备注 SB0X0 管制复位 SB1X1 白天启动 SB2X2 夜间启动 SB3X3 纵向管制 输入 SB4X4 横向管制 HL0Y0 横向绿灯 HL1Y1 横向黄灯 HL2Y2 横向红灯 HL3Y3 纵向绿灯 HL4Y4 纵向黄灯 输出 HL5Y5 纵向红灯 二 I O 硬件接线图 图 3 为 PLC 控制交通灯控制系统的 I O 硬件接线图 图 3 I O 硬件接线图 7 四系统软件设计 根据交通灯的任务要求以及所学知识 可以写出本任务的软件设计 一 状态转移图 如图 4 为交通灯控制系统的状态转移图 图 4 交通灯控制系统状态转移图 二 梯形图 如图 5 所示 为 PLC 控制的交通灯控制的梯形图 续图 8 续图 9 续图 10 续图 11 图 5 交通灯控制的梯形图 五程序分析及调试 按下工作启动按钮 SB1 X1 M1 接通并保持 程序由 S0 状态转移到并行序 列 S20 S30 在 S20 状态时计数器 C0 复位 横向绿灯 Y0 接通 10S 后 Y0 失电并进入 S21 0 5S 后进入 S22 Y0 再次接通 计数器 C0 开始计数 0 5S 后 Y0 再次失电 由于 C0 的常开触点还未接通 所以状态又跳转到 S21 如此 Y0 闪烁 5 次后 进入 S23 横向黄灯 Y1 接通 5S 后 Y1 失电并进入 S24 横 向红灯 Y2 接通得电 20S 后 Y2 失电 与此同时在 S30 状态纵向红灯 Y5 接通得电 20S 后 Y5 失电并进入 S31 计数器 C1 复位 纵向绿灯 Y3 得电 同上 Y3 闪烁 5 次后 进入 S34 纵向 黄灯 Y4 得电 5S 后 Y4 失电 当 S24 与 S34 都结束后状态跳转到 S0 由于 M1 保持接通 因此状态会一 直如此循环 按下夜间工作启动按钮 SB2 X2 M2 接通并保持 M1 断开 横向黄灯 Y1 与纵向黄灯 Y4 亮 0 5S 后熄灭 0 5S 如此循环 暗 亮各 0 5S 在夜间 各 向的红灯 Y2 Y5 绿灯 Y0 Y3 均暗 在按下 SB3 X3 后 M3 接通并保持 此时由于有互锁 SB1 SB2 按下也不 会有作用直到按下 SB5 X5 复位管制按钮 管制结束 横向绿灯 Y0 与纵向 红灯 Y5 同时持续亮 此时 允许横向通行 禁止纵向通行 按下 SB4 X4 后 横向红灯 Y2 与纵向绿灯 Y3 同时持续亮 此时 允许纵向通行 禁止横向通行 直到交通管制结束 将任务的程序进行调试 按照任务要求输入程序 正确接线 按下工作启动按钮 SB1 横向绿灯 Y0 先亮 10S 再闪烁 5S 等 如图 2 所示的时序图横向纵向交通灯循环工作 这是白天的工作情况 按下夜间工作启动按钮 SB2 横向 Y1 与纵向黄灯 Y4 持续闪烁 暗 亮各 0 5S 在夜间 各向的红灯 绿灯均暗 SB1 和 SB2 分别是白天和夜间工作的启动按钮 同时又具备转换控制功能 既能灵活控制白天或夜间的工作方式 按下 SB3 后 横向绿灯 Y0 与纵向红灯 Y5 同时持续亮 此时 允许横向 通行 禁止纵向通行 直到交通管制结束 按下 SB4 后 横向红灯 Y2 与纵向 绿灯 Y3 同时持续亮 此时 允许纵向通行 禁止横向通行 直到交通管制结 束 在按下 SB1 或 SB2 期间 白天或夜间工作方式无效 12 致谢 当我以学子的身份踏入大学校门的那天起 便已注定我将在这里度过人生 中最美丽的青春年华 提笔写下 谢辞 我才惊觉自己即将真正离开 人生 亦从此展开新的画卷 尽管不舍 却更珍惜 因为我的生命中有那么多可爱的 人值得感激 他们使我的大学生活充满了色彩 无论收获 遗憾 对我来说都 是一笔宝贵的财富 三年的大学生活不知不觉中就要结束了 在这段难忘的生活中 有我许多 美好的回忆 在这份大学的最后一页里 首先感谢学院给我们提供这个能自我 展示的平台 感谢我们的何老师 你们从一开始的论文方向的选定 到最后的 整篇文论的完成 都非常耐心的对我进行指导 给我提供了大量数据资料和建 议 告诉我应该注意的细节问题 细心的给我指出错误 修改论文 谢谢在我 三年的学习中无私传授我知识的各位老师 是你们将自己宝贵的财富无私地奉 献给了我们 让我们能在学业上有所成绩 是你们让我倍感