城交通灯控制工作原理教材

1、沈阳理工大学应用技术学院课程设计说明书 前言 可编程序控制器( Programmable Logic Controller)是以微 处理器为核心，综合了微电子技术、自动化技术、网络通讯技术 于一体的通用工业控制装置。英文缩写为PC或 PLC。它具有体积 小、功能强、程序设计简单、灵活通用、维护方便等一系列优点， 特别是它的高可靠性和较强的适应恶劣工业环境的能力，更得到 用户的好评。因而在机械、能源、化工、交通、电力等领域得到 了越来越广泛的应用，成为现代工业控制的三大支柱(PLC，机器 人和 CAD/CAM)之一。 初期的 PLC 只是用于逻辑控制的场合，代替继电器控制系统。 随着微电子技术的

2、发展， PLC 以微处理器为核心，适用于开关量、 模拟量和数字量的控制，它已进入过程控制和位置控制等场合的 控制领域。目前，可编程序控制器既保留了原来可编程序逻辑控 制器的所有优点，又吸收和发展了其他控制装置的优点，包括计 算机控制系统、过程仪表控制系统、集散系统、分散系统等。在 许多场合，可编程序控制器可以构成各种综合控制系统，例如构 成逻辑控制系统、过程控制系统、数据采集和控制系统、图形工 作站等等。 这次课程设计主要对城市交通灯控制作了简要的说明和概 沈阳理工大学应用技术学院课程设计说明书 目录 前言2 目录3 摘要4 交通灯控制原理 5 题目 6 I/O 端口分配图 7 PLC 型号的

3、选择 8 程序流程图 12 接线图 13 功能表图 14 梯形图 15 语句表 18 总结 23 参考文献 24 沈阳理工大学应用技术学院课程设计说明书 摘要 PlC 电气控制技术学习即将结束，课程设计是其中最后一个环节， 是对以前所学的知识及所掌握的技能的综合运用和检验。 随着我国经 济的迅速发展，采用 PLC的技术得到愈来愈广泛的应用。 可编程序控制器( Programmable Logic Controller )，简称 PLC， 是在继电顺序控制基础上发展起来的以微处理器为核心的通用的工 业自动化控制装置。随着电子技术和计算机技术的迅猛发展， PLC的 功能也越来越强大，更多地具有计算

4、机的功能，所以又简称 PC 淆，仍习惯称为 PLC。目前 PLC已经在智能化、网络化方面取得了很 好的发展，并且现今已出现 SOFTPL，C更是 PLC领域无限的发展前景。 本文主要通过气动机械臂的 PLC控制来介绍 PLC的具体应用，让我们 更熟悉 PLC，为今后学习打下基础。 PROGRAMMA BCLOE N TROLL)E，R但是为了不和 PERSONACLO MPUTE混R 交通灯采用 plc 控制，具有可靠性高，改变程序灵活等优点。无 论进行时间控制还是控制或混合控制， 都可以通过设置 plc 的程序实 现。可以根据交通灯的动作顺序改变程序，使交通灯通用性更好 。 沈阳理工大学应用

5、技术学院课程设计说明书 城市交通灯控制工作原理 实物图： 绿红 红东 黄绿 南 交通指挥灯示意图 使用说明： 启动开关控制， 当启动开关接通时，信号系统开始工作，且先南 北红灯亮，东西绿灯亮。当启动开关断开时，所有信号灯都熄灭。启 动开关后南北红灯亮维持 25S。在南北红灯亮的同时东西绿灯也亮， 并维持 20S。到 20S时，东西绿灯闪烁，闪烁 3S 后熄灭。在东西绿 灯熄灭时，东西黄灯亮，并维持 2S。到 2S 时，东西黄灯熄，东西红 灯亮。同时，南北红灯熄灭，南北绿灯亮。东西红灯亮维持 25S。南 沈阳理工大学应用技术学院课程设计说明书 北绿灯亮维持 20S。然后闪烁 3S，熄灭。同时南北

6、黄灯亮，维持 2S 后熄灭，这时南北红灯亮，东西绿灯亮 由此系统周而复始执行操 作，但当南北绿灯和东西绿灯不能同时亮， 如果同时亮时应关闭信号 灯系统，并报警 题目 交通灯控制系统 用 PLC 来控制交通灯的模拟控制系统，交通灯的任务是通过红、 绿、黄灯的变换实现交通指挥，示意图如下 ： （步 1）（步 2）（步 3）（步 4） 绿 1 亮 10s 黄 1 闪 3s 绿 2 亮 10s 黄 2 闪 3s 交通灯控制系统的控制要求如下： (1) 信号灯受一个起动开关控制，当起动开关接通时，信号系统 开始工作，且先南北红灯亮，东西绿灯亮。当起动开关断开时，所有 信号灯都熄灭。 (2) 南北绿灯和东

7、西绿灯不能同时亮，如果同时亮时应关闭信号 灯系统，并报警。 (3) 南北红灯亮维持 25S。在南北红灯亮的同时东西绿灯也亮， 并维持 20S。到 20S时，东西绿灯闪烁，闪烁 3S 后熄灭。在东西绿 灯熄灭时，东西黄灯亮，并维持 2S。到 2S 时，东西黄灯熄，东西红 灯亮。同时，南北红灯熄灭，南北绿灯亮。 (4) 东西红灯亮维持 25S。南北绿灯亮维持 20S。然后闪烁 3S，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 沈阳理工大学应用技术学院课程设计说明书 (5) 周而复始 .当交通繁忙键按下时，东西快速干道的绿灯市场 变为 30秒，南北道路绿灯变为 20 秒。

8、输入输出 I/ O 分配表： 输 入 输 出 名称 代号 端子号 名称 代号 端子号 启动 SB1 00000 南北红灯亮 YV1 01000 繁忙交通按键 SB2 00001 南北绿灯亮 YV2 01001 南北黄灯亮 YV3 01002 南北绿灯闪 YV4 01003 东西红灯亮 YV5 01005 东西绿灯亮 YV6 01006 东西黄灯亮 YV7 01007 东西绿灯闪 YV8 01008 东西红灯闪 Yv9 01009 报警灯亮 YV10 01010 沈阳理工大学应用技术学院课程设计说明书 PLC的选型原则： 一、PLC 机型和容量的选择步骤与原则 随着 PLC技术的发展， PLC产

9、品的种类也越来越多。不同型号的 PLC，其结构形式、性能、容量、指令系统、编程方式、价格等也各 有不同，适用的场合也各有侧重。 因此，合理选用 PLC，对于提高 PLC 控制系统的技术经济指标有着重要意义。 PLC的选择主要应从 PLC的机型、容量、 I/O 模块、电源模块、 特殊功能模块、通信联网能力等方面加以综合考虑。 PLC机型选择的基本原则是在满足功能要求及保证可靠、维护 方便的前提下，力争最佳的性能价格比。选择时主要考虑以下几点： 1、合理的结构型式 PLC主要有整体式和模块式两种结构型式。 整体式 PLC的每一个 I O点的平均价格比模块式的便宜，且体 积相对较小一般用于系统工艺过

10、程较为固定的小型控制系统中； 而模 块式 PLC的功能扩展灵活方便在 I O点数、输入点数与输出点数的 比例、IO 模块的种类等方面选择余地大，且维修方便，一般于较 复杂的控制系统。 沈阳理工大学应用技术学院课程设计说明书 2 、安装方式的选择 PLC 系统的安装方式分为集中式、 远程 I O式以及多台 PLC联网 的分布式。 集中式不需要设置驱动远程 I O硬件，系统反应快、成本低； 远程 I O式适用于大型系统，系统的装置分布范围很广，远程 I O 可以分散安装在现场装置附近，连线短，但需要增设驱动器和远程 I O电源；多台 PLC联网的分布式适用于多台设备分别独立控制，又 要相互联系的场

11、合，可以选用小型 PLC，但必须要附加通讯模块。 3、相应的功能要求 一般小型 （低档 ）PLC 具有逻辑运算、定时、计数等功能，对于只 需要开关量控制的设备都可满足。 对于以开关量控制为主， 带少量模拟量控制的系统， 可选用能带 A D和 DA 转换单元，具有加减算术运算、数据传送功能的增强型 低档 PLC。 对于控制较复杂，要求实现 PID 运算、闭环控制、通信联网等功 能，可视控制规模大小及复杂程度，选用中档或高档 PLC。但是中、 高档 PLC 价格较贵，一般用于大规模过程控制和集散控制系统等场 合。 4、响应速度要求 PLC 是为工业自动化设计的通用控制器，不同档次 PLC的响应速

12、度一般都能满足其应用范围内的需要。如果要跨范围使用 PLC，或者 某些功能或信号有特殊的速度要求时， 则应该慎重考虑 PLC的响应速 沈阳理工大学应用技术学院课程设计说明书 度，可选用具有高速 I O处理功能的 PLC，或选用具有快速响应模 块和中断输入模块的 PLC等。 5 、系统可靠性的要求 对于一般系统 PLC 的可靠性均能满足。对可靠性要求很高的系 统，应考虑是否采用冗余系统或热备用系统。 6、机型尽量统一 主要考虑到以下三方面问题： 1) 机型统一，其模块可互为备用，便于备品备件的采购和管理。 2) 机型统一，其功能和使用方法类似，有利于技术力量的培训和技 术水平的提高。 3) 机型

13、统一，其外部设备通用，资源可共享，易于联网通信，配上 位计算机后易于形成一个多级分布式控制系统。 二、 PLC容量的选择步骤与原则 PLC 的容量包括 I O点数和用户存储容量两个方面。 1 、I O点数的选择 PLC 平均的 I O点的价格还比较高， 因此应该合理选用 PLC的 I O点的数量，在满足控制要求的前提下力争使用的 I O点最少， 但必须留有一定的裕量。 通常 I O点数是根据被控对象的输入、输出信号的实际需要， 再加上 10%15%的裕量来确定。 2 、存储容量的选择 用户程序所需的存储容量大小不仅与 PLC系统的功能有关， 而且 沈阳理工大学应用技术学院课程设计说明书 还与功

14、能实现的方法、 程序编写水平有关。 一个有经验的程序员和一 个初学者，在完成同一复杂功能时，其程序量可能相差 25%之多，所 以对于初学者应该在存储容量估算时多留裕量。 PLC 的 I O点数的多少，在很大程序上反映了 PLC系统的功能 要求，因此可在 I O点数确定的基础上，按下式估算存储容量后， 再加20%30%的裕量。 存储容量 （字节） 开关量 I O点数 10模拟量 I O通道数 100 PLC型号的选择： 本次交通灯设计用的是来自 OMRO的N CPM1A-30CDR-可A编程控制 器。 产品规格： CPM1AC PU单元 CPM1A在 编程环境等方面，它不仅具 备了以往的小型 P

15、LC所具有的功能， 尽可能使安装空间最小化， 并实 现了具有 10 点 -100 点输入输出点数的弹性构成。而且还可 连接可 编程控制终端， 创造了尚无前例的灵活运用。 它不仅可以替代继电器 控制柜，就是作为小型控制器或在传感器应用中， 亦能适应生产现场 不同的需求， AC电源输入，继电器输出，能加扩展单元。 10 沈阳理工大学应用技术学院课程设计说明书 程序流程图 2s 11 沈阳理工大学应用技术学院课程设计说明书 接线图 SB2 SB1 O.01 C 10.01 10.02 0.02 P 10.03 10.04 M 10.05 10.06 1 10.07 10.08 A 10.09 10.

16、10 YV1 YV2 YV3 YV4 YV5 YV6 YV7 YV8 YV9 YV10 220V 12 沈阳理工大学应用技术学院课程设计说明书 功能表图 13 沈阳理工大学应用技术学院课程设计说明书 14 沈阳理工大学应用技术学院课程设计说明书 梯形图 交通灯控制的 PLC梯形图如下 15 沈阳理工大学应用技术学院课程设计说明书 16 沈阳理工大学应用技术学院课程设计说明书 17 沈阳理工大学应用技术学院课程设计说明书 语句表 OR 200.00 ANDNOT 200.01 ANDNOT 200.07 OUT 200.00 LD 253.15 LD 200.00 AND 0.00 LD 200

17、.07 ANDNOT 0.00 ORLD LD 200.06 AND T0005 ORLD OR 200.01 ANDNOT 200.02 ANDNOT 200.08 OUT 200.01 LD 200.01 AND T0000 LD 200.08 ANDNOT 0.00 18 沈阳理工大学应用技术学院课程设计说明书 ORLD OR 200.02 ANDNOT 200.03 ANDNOT 200.09 OUT 200.02 LD 200.02 AND T0001 LD 200.09 ANDNOT 0.00 ORLD OR 200.03 ANDNOT 200.04 ANDNOT 200.10 O

18、UT 200.03 LD 200.03 AND T0002 LD 200.10 ANDNOT 0.00 ORLD OR 200.04 ANDNOT 200.05 ANDNOT 200.11 19 沈阳理工大学应用技术学院课程设计说明书 OUT 200.04 LD 200.04 AND T0003 LD 200.11 ANDNOT 0.00 ORLD OR 200.05 ANDNOT 200.06 ANDNOT 200.12 OUT 200.05 LD 200.05 AND T0004 OR 200.06 ANDNOT 200.01 ANDNOT 200.13 OUT 200.06 LD 200

19、.01 OR 200.02 OR 200.03 OUT 10.00 LD 200.06 AND 200.01 20 沈阳理工大学应用技术学院课程设计说明书 AND 200.02 LD 200.03 AND 200.04 AND 200.05 ORLD ANDNOT 0.01 OR 200.07 ANDNOT 200.00 OUT 200.07 LD 200.01 TIM 0000 #0200 OUT 10.05 LD 200.02 TIM 0001 #0030 OUT 10.07 LD 200.03 TIM 0002 #0020 OUT 10.06 LD 200.04 OUT 10.04 OU

20、T 10.01 TIM 0003 #0250 21 沈阳理工大学应用技术学院课程设计说明书 LD 200.05 OUT 10.03 OUT 11.00 TIM 0004 #0030 LD 200.06 OUT 10.02 TIM 0005 #0020 LD 200.07 OUT 11.01 TIM 0006 #0100 22 沈阳理工大学应用技术学院课程设计说明书 总结 通过这次实训，让我更深的理解了 PLC 梯形图、指令表、外部 接线图有了更好的了解，也让我更加懂得了关于 PLC 设计原理。我 才明白有很多设计理念真正的来源是生活与实际， 本次我实训的完成 脱离不了集体的力量， 老师的谆谆教诲。 我们在做实训项目的过程中 要不停去解决疑难问题，还好有老师的耐心指导。因为这样，我还可 以深入的讨论一些技术上的问题， 这样可以使自己的处理问题要快一 些，明确方向。 在错误与成长中获得成果。它采用可以编制程序的存 储器，用来在其内部存储执