资源目录
压缩包内文档预览：(预览前20页/共61页)
编号：155459593
类型：共享资源
大小：28.46MB
格式：RAR
上传时间：2021-10-17
上传人：好资料QQ****51605
认证信息
个人认证
孙**（实名认证）
江苏
IP属地：江苏
20
积分
- 关 键 词：
-
基于
三菱
PLC
控制
管理
系统
- 资源描述：
-
基于三菱PLC控制管理系统,基于,三菱,PLC,控制,管理,系统
- 内容简介：
-
英 文 翻 译系 别 自动化系 专 业 自动化 班 级 191001 学生姓名 袁云 学 号 103611 指导教师 王敏 报告日期 2014.6.10 PLC-baseddesignoftrafficlights With the social development and progress, traffic flow becomes increasingly important. On the one hand, too many crossroads, more and more vehicles, which are causing serious traffic congestion. On the other hand, in the limited time it is necessary to maintain the vehicle and pedestrian fast and safe. Therefore, one kind of traffic light control system design, can be used to display time countdown, with computer controlled real-time data. In addition, the configuration technology for real-time images that reflect the traffic lights, understand the historical crossroads of work to get traffic lights visualization. The system consists of host computer and a low computer. MCGS configuration is installed in the host computer is lower by the PLC control system. Normal traffic signal timing diagram shown in Figure 1. But there are some urgent matters, for example. There are a number of ambulances to transport patients to the hospital or to deal with a number of fire engines and fire. Fire engines and ambulances rushed to take precedence over other traffic scene. According to urban traffic control system, under normal circumstances, two control methods and urgency traffic control factors into account. This process can show 14 segment encoder. U.S. traffic lights instant record of the monitoring process. Emergency control signals to control traffic emergency switch. If there is no emergency lights all work, but when an emergency open. In this case, the car is urgent priority pass. Once the emergency vehicle passes, emergency switch off immediately. The green light in the same direction of the vehicle quickly flashes three times, followed by the normal operation. If you were from the north-south and east-west two emergency vehicles, traffic control systems can respond quickly came early, and then another.1. Traffic Control System DesignA. Hardware design CP1H series PLC as controller, display the procedure should stop when the time series of abnormal system operation, the time will not be displayed. When the emergency procedures are completed time series, countdown display program should be reset. At 220 V AC system is used to control traffic lights, 24 V DC control segment encoder, Figure 2 shows the scheme Eastern time display. CP1H series programmable logic controller (PLC) is a simple controller, which consists of 24 inputs and sixteen outputs. Because the output to twenty In this system, an I / Omodule must be extended. Circuit is shown in Figure 2. Figuer 1.normally time-series diagramFiguer 2.circuit diagram of controlling systemB. Control Program Design Six timers and two special normal open pulse is used in this system, the green light flashes for all north-south and east-timer and a special pulse; eight kinds ofinterlocking internal relay is used to implement the urgency and transmit pulse two directions to PLC, shown in the figure. Two SDEC instructions are used to display the countdown display the corresponding light. As an important part of the countdown display program, east and west of the green light reflected in the view 4 in these programs downloaded to the programmable logic controller (PLC), all the traffic lights running accuracy, urgency, and things can be interlocked from north to south strictly, all the lights can be set back to the urgency of passing state. Therefore, these control program is correct, simple.C. Monitoring System Computer system has two main functions: an output signal acquisition and display real-time status of the programmable logic controller (PLC) to control traffic lights, traffic lights. Another notification robot status and history of the state real-time curve by examining the history and alarm window. This monitoring system design and configuration software MCGSconfiguration is easy. The serial communication is implemented as follows. Figuer 3.main program of controlling systemData inspection methods: double endedSerial Communications Number: COM0 endedThe minimum sampling period: 200 msProgrammable Logic Controller (PLC) The parameters are defined as follows: The minimum sampling period of the basic properties: 200 msThree read / write channel: X0, X1, X2Six read-only access (read U.S. traffic lights): Q0-Q5 All channels must be connected to a variable defined in a real-time database access visits and other parameters to their default values. After a successful relationship, PLC and computer control system is able to change the color of the analog signal lights in the picture on the PC being collected data through the serial port. In contrast, by changing the parameters of the host, the corresponding value is written to the PLC internal relay control, intersection traffic lights can be implemented. Experimental results show that the system is usually good enough andanimation. Online monitoring system of traffic lights in Figure 5:Figuer 4.animation picture from MCGS2. Conclusion Experimental results show that the system is usually configured with enough good photos. This system simplifies the programmable logic controller (PLC) and the communication between the host computer using industrial configuration software development time is greatly reduced. In particular, more suitable for complex controlsystems. We can control the traffic lights by the PLC and MCGS configuration, replace the original relay control, improve the systems lifetime. At the same time, this method can be applied to control the motor and fluid levels. Remote control and configuration combined with the simulation, can be applied to similar control zone.基于PLC的交通灯控制系统设计 随着社会的发展和进步,交通畅通变得越来越重要。一方面,太多的十字路口,车辆越来越多，这些都造成严重的交通堵塞。另一方面，在有限的时间有必要保持车载和行人快速和安全。因此，一种交通灯控制系统的设计, 可以用来显示时间的倒计时, 与电脑联网控制实时数据。此外,配置技术应用于实时图像反映的交通信号灯、了解历史工作的十字路口， 获得交通信号灯的可视化。该系统由计算机主机和较低的电脑。MCGS组态被安装于主机、较低的电脑是由PLC控制系统。 时序图正常交通信号灯显示图1，但也有一些紧急的事情。例如有一些救护车用来运送病人医院或一些消防车用来对付大火。消防车和救护车优先于其他的交通赶到出事地点，根据城市交通控制系统，正常情况下两种控制方法交通控制和紧迫性因素考虑在内。这个过程可以显示了14段编码器，美国的交通信号灯的即时照片记录了监控过程。 紧急控制信号是控制交通紧急开关如果没有紧急事件所有的红绿灯正常工作，只是紧急事件发生的时候打开。在这种情况下,紧急的车是优先通过。一旦紧急车辆经过,应急开关立即关掉。那绿色的光在同一方向的车辆迅速闪三次，随后正常运行。如果从南北和东西分别有两个紧急车，交通控制系统只能迅速反应来得早的，然后另一个。一、交通控制系统的设计A.硬件电路设计 CP1H系列的PLC作为控制器,，显示的程序应该停止的时候，时间序列异常系统工作，时间不会被显示。当紧急程序完成了时间序列、倒计时显示的程序应该被重置。在220 V交流系统是用来控制交通信号灯，24 V直流控制七段编码器，图2显示了方案东西方时间显示。CP1H系列可编程序控制器(PLC)的一个简单的控制器，它由24输入和16个输出。因为需要二十输出在这个系统中,一个I / O模块必须被扩展。线路图如图2：图 1图 2B.控制程序的设计 六个定时器和两个特殊的正常开启脉冲是用来在这个系统中，绿色灯闪南北及东西进行所有的定时器和特殊的脉冲；八种内部继电器被用来实现联锁的紧迫性和发送脉冲两个方向至PLC，图中显示。两个SDEC指示是用来显示倒计时显示相应的光。作为一个重要的部分,倒计时显示程序，东、西向的绿灯表现在视图4。在这些程序下载到可编程序控制器(PLC)，所有的交通灯运行准确、紧迫性和从南北东西可以联锁严格时，所有的灯都能回到设置的迫切性经过时的状态。所以这些控制程序是正确的、简单的。C.监控系统的设计 计算机系统有两个主要功能： 一个输出信号的采集和显示实时状态的可编程序控制器(PLC)控制交通信号灯、交通信号灯，另一个通知机械手的状态和历史状态实时通过检验历史曲线及报警窗口。该监控系统的设计和组态软件MCGS组态。父亲装置的参数设置的串行通信的实现如下：图 3通信波特率：6 9600数据位：图 40-7bit,Stop-bit:2-2bit数据检查方法：双止串行通信号码：COM0最小的采样周期：200毫秒可编程序控制器的参数定义如下：最小的采样周期的基本属性：200毫秒三个读/写渠道：X0、X1、X2六只读通道：Q0-Q5所有的通道必须连接到变量中定义一个接一个的实时数据库访问和其他参数的默认值。一个成功的关系后,PLC与计算机控制系统能够模拟信号改变颜色的灯在这幅画中，在PC上被收集到的数据通过串口。然后进行状态监测的十字路口交通信号灯术。相反,通过改变参数的主机、相应的值写入PLC内部继电器的控制、路口交通信号灯能够得到贯彻执行。实验结果表明，该系统通常和动画了足够的好。在线监测系统的交通信号灯如图5：图 5二、结论 实验结果表明，该系统通常和配置了足够的好照片。该系统简化了可编程序控制器(PLC)和计算机主机之间的通信采用工业组态软件开发的时间大大缩短。尤其是,更适合复杂的控制系统。我们可以控制交通信号灯由PLC和MCGS组态,取代原来的继电器控制，提高该系统的寿命。与此同时，可以将此方法应用到控制电机和液体的水平。远程控制和配置仿真的组合在一起，也可以应用到类似的控制区域。8本科毕业设计论文 题 目 基于三菱PLC控制管理系统 专业名称 自动化 学生姓名 袁云 指导教师 王敏 毕业时间 2014年06月 毕业设计任务书一、题目基于三菱PLC控制管理系统二、指导思想和目的要求 通过毕业设计，使学生对所学传感器技术，转换技术、机械基础、控制电机、自动控制原理、电子技术、PLC原理与应用、组态软件控制等的基本理论和基本知识加深理解和应用，掌握交通灯的设计步骤和方法，培养创新意识，增强动手能力，为今后的工作打下一定的理论和实践基础。 要求认真复习有关基础理论和技术知识，认真对待每一个设计环节，全身心投入，认真查阅资料，仔细分析被控对象的工作原理、特性和控制要求，按计划完成毕业设计各阶段的任务，重视理论联系实际，写好毕业论文。三、主要技术要求1. 应用三菱PLC控制信号灯。2. 设计上位机中组态监控画面，实时反映交通灯的运行状态，通过上位机控制信号灯。四、进度和要求1、搜集中、英文资料，完成相关英文文献的翻译工作，明确本课题的国内外研究现状及研究意义； （第1、2周）2、完成总体设计方案的论证并撰写开题报告； （第3、4周）3、研究交通灯的运行规律，掌握控制顺序要求； （第5、6周）4、确定交通灯的控制系统具体的方案和实施办法； （第7、8周）5、对PLC进行点的分配，用梯形图编程，组态王做上位监控画面。（第9、10周）6、实际调试，； （第11周）7、整理资料撰写毕业论文；（1）初稿 ； （第12、13周）（2）二稿 ； （第14周）8、准备答辩和答辩。 （第15周）西北工业大学明德学院本科毕业设计论文五、主要参考书及参考资料1 周亚军，张卫电气控制与PLC原理及应用M西安电子科技大学出版社，2008：10.2 龚仲华三菱FX系列PLC应用技术M北京：人民邮电出版社，2010：20.3 肖维荣可编程控制器技术M电子工业出版社，2005：38.4 张进秋，陈永利，张中民可编程控制器及应用实例M北京：机械工业出版社，2003：45.5 王啸东，陈跃龙基于人机界面的PLC控制系统设计J科技信息，2006，（12）：402-403学生 袁云 指导教师 王敏 系主任 史仪凯 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文摘 要交通信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。为了实现交通道路的自动控制管理，力求交通管理先进性、科学化。本文分析了现代城市交通控制与管理问题的现状，结合交通的实际情况阐述了交通灯控制系统的工作原理，给出了一种简单实用的城市交通灯控制系统的PLC设计方案。本设计以PC机作为上位机，组态王软件作为上位机软件，以三菱PLC作为下位机，组成一套以交通灯信号为被控对象的三菱PLC控制管理系统。最终实现在PC机上启动、停止交通信号灯和在线修改信号灯时间，达到PC机控制PLC、PLC控制信号灯、信号灯的运行状态实时反映在PC机界面上的目标。本文所设计的系统画面直观，能够模拟真实的控制现场，且操控方便，达到了预期设定效果，为该系统的实际应用提供了可靠保障。关键词：PLC；组态王；PC机；RS232C；交通灯ABSTRACTTrafficlightsappear,maketraffictoeffectivelycontrolforrelievestrafficflow,improvetrafficcapacity,reducethenumberoftrafficaccidentshaveobviouseffect.Inordertorealizethetrafficmanagement,andstrivetotrafficmanagementadvancedandscientific.Analyzesmodernurbantrafficcontrolandmanagementproblems,basedonthestatusofthetraffictotheactualsituationoftrafficcontrolsystemisexpoundedtheworkingprinciple,thispaperpresentsasimpleandpracticalurbantrafficcontrolsystemofPLCdesignscheme.This design uses PC as the host machine, Kingview as the PC software, with Mitsubishi PLC as the lower computer, composed of a set of traffic lights control object Mitsubishi PLC control management system. Ultimately on the PC start,stop,traffic signal lights and the online modification time to achieve the PC control PLC, PLC control traffic lights, traffic lights real-time.running state is reflected in the PC machine. The design first provides an overview of PLC, analyzes PLC features and development trend. Secondly, planning the design of control management system according to according to the design requirements,then complete the overal design,the instruction input by the programmer to debug PLC,the ultimate realization of automatic control of traffic lights.The interface of this design is direct-viewing, vivid. The design is good at simulating real control scene, operating conveniently with low price, which has achieved the expectant setting effect, and provides a reliable guarantee for the practical application of the system. Key words: PLC; Kingview; PC; RS232C; traffic lightsI目 录第一章 绪论51.1引言51.2智能交通灯系统的发展背景51.2.1英国TRANSYT路面交通控制系统51.2.2澳大利亚SCAT路面控制系统61.2.3英国SCOOT路面控制系统61.2.4日本城市路面控制系统71.3 国内研究现状71.4 本设计的主要内容71.5 本章小结8第二章 PLC控制管理系统方案设计92.1总体方案设计92.2 PLC概述及选型92.2.1 PLC基本概念92.2.2 PLC结构102.2.3 PLC特点102.2.4 PLC的应用112.2.5 PLC的发展趋势122.2.6 PLC选型132.3 组态王软件概述132.4 组态王软件的主要功能特点142.5 本章小结15第三章 硬件设计153.1 交通灯的控制时序163.2 I/O分配163.3 输入模块设计173.4 输出模块设计183.5 RS232C串口通讯设计193.6 实物连接213.7 本章小结22第四章 软件设计224.1 PLC运行流程图234.2 紧急情况流程图244.3 凌晨时段流程图244.4 GX Developer程序编写254.4.1 GX Developer软件介绍254.4.2 GX Developer 初始化设置254.4.3 PLC参数设置264.4.4 梯形图编辑264.4.5 指令表294.5 组态王软件设计314.5.1 设计图形界面314.5.2 定义外部设备324.5.3 构建数据库334.5.4 设置通讯344.5.5 配置组态王运行系统354.6 本章小结35第五章 系统实现365.1 梯形图监控365.2 组态王在线监控过程405.3 系统实现435.4 设计方案的优化445.5 本章小结45第六章 总结46参考文献47致 谢48附录A 完整PLC程序54附录B 实物连接图54附录C 通信协议55I第一章 绪论1.1引言系统的发展有着悠久的历史，伴随着人类工业文明的发展，汽车以及其他各种交通工具呈现出一片欣欣向荣的景象。各种交通工具的大量使用使得人们的出行更加方便，但随之而来的是交通的压力越来越大，各个路口对于对于交通指挥系统的需求大量增加。早在1868年，全世界第一台煤气是红绿两色照明灯由英国工程师纳伊特安装在了伦敦威斯特敏斯特街口，它可以控制车辆的通行，但是不久，这种交通灯便消身匿迹了，原因是由于一场爆炸事故。到了1914年左右，交通灯又重新出现了，美国的克利夫兰制造了一款由电力驱动的交通灯，它被安装在了纽约和芝加哥等地，这种交通灯的概念已经和现在大致相同。1926年，自动化控制的交通灯得到利用，这为现代城市交通奠定了基础。1968年，联合国道路交通和道路标志信号协定对交通灯的各种意义做出了明确的规定，绿灯行，绿灯车道的车辆可直行可左拐可右拐，如果前面有禁止标志的则除外。并且左右拐弯的车辆必须让直行车辆和行人先行。红灯停，红灯车道的车辆不准超过人行道。黄灯等一等，黄灯车道的车辆必须减速，但车辆已十分接近停车线而不能安全停车时可以进入交叉路口。交通灯的使用大大缓解了交通压力，使得城市的拥堵显现得到了一定程度的缓解，使人们的出行现状得到了改善。但是随着当今经济的飞速发展，汽车的拥有量不断上升，传统的交通灯系统已经越来越不能满足交通压力的需求。在这样的背景下，本次论文设计的任务主要是设计一款能根据路面车流量的变化，进而调整交通灯读秒时间的交通灯系统，从而改善路面交力，同时也可以节约交通资源。1.2智能交通灯系统的发展背景1.2.1英国TRANSYT路面交通控制系统英国道路研究所花费了十几年的时间，在大量的实验和经验的基础之上，研制出了TRANSYT路面交通控制系统。被全球400多个车市广泛采用，可以说TRANSYT系统的成功是显而易见的。TRANSYT内部通过有线来经行通信。采用静态模式来控制交通信号灯，这种控制方案中通过数学模型来控制绿信比和相位差。但是这种交通控制系统还是存在一定的缺陷，例如它无法优化周期，而且想要获得最优的整体分配方案是相当困难的。如果想要经行离线优化，必须采用大量的路网几何和交通数据流。1.2.2澳大利亚SCAT路面控制系统70年代末期，澳大利亚开发了SCAT路面控制系统。SCAT采用分层递阶的计算机形式，这是一种较为先进的计算机网络控制技术。SCAT通过有线来通信。在地区联机，在中央即采用联机也采用脱机模式。在控制的过程中，SCAT会预先设定几个参数，在对路面情况经行分析的基础之上，根据实际的情况来选定具体采用那个数据。计算机结构好改变，控制方案好变换，而SCAT系统充分的利用了计算机的这些优点。但是，由于SCAT对于硬件的要求高，这也就限制了它的移植能力，以及信息的无即时反馈性。1.2.3英国SCOOT路面控制系统在TRANSYT系统改进和改良的基础之上，通过8年的研究，英国道路交通研究所又设计出了一款自适应的SCOOT路面控制系统，其全名为动态交通控制系统。由于采用动态的交通控制方式，其性能各个方面都要优于以静态为核心的路面交通控制系统。这种交通控制方式同样被许多国家大量的采用。SCOOT路面控制系统以有线的方式进行通信。通过联机的方式来控制各个路口的交通信号灯，这与传统的控制方式来比，其效率大大提高。但是SCOOT路面控制系统依然有他的缺点，其一它的相位一旦确定之后就不能自动的增减了，其二他对于固定的路口只有固定的相序，其三它的安装困难度也过高。1.2.4日本城市路面控制系统日本设计的路面控制系统有交通控制中心和VICS中心，交通控制中心主要在东京等地区运营，它极具代表意义，在控制一般城市路面交通的同时有着显著的高效性。通过收集，处理和发布交通信息，控制中心不仅可以对交通信号进行控制还可以进行信息交流等。通过对超声波、雷达、红外检测器、直升机、摄像机等信息收集系统收集来的信息进行分析，该控制系统可以利用后台许许多多的计算机网络进行高速的运算，通过这种流量分析以及提前的预定方案的选择，可以实时的指挥路面各个交通灯路口的红绿灯情况。在指挥的同时，他还会以各种方式将车流量、堵塞情况等信息通过各种方式向社会发布。1.3 国内研究现状国内对城市交通控制系统的应用和研究工作起步较晚，国家一方面以改善城市市中心交通为核心的技术进行研究，另一方面引进与开发相结合的方针，建立了一些城市道路交通控制系统，并取得了较好的效果。但我国的实际情况决定了需要对这些引进的系统进行相应的改进，例如：需要改善信号的控制，现有的信号控制系统还存在一定的局限性。需要解决车流高峰期交通流问题。未来交通灯应该拥有网络通信功能，能自动感应地区的交通情况，若检测到目前交通拥堵的话，该交通灯能自动控制红、黄与绿灯的亮灯时间长短，并且根据实际道路对相邻十字路口的信号灯发出拥堵信号，相互控制、调节。利用模糊控制与神经网络控制等智能控制技术进行交叉信号灯控制和网络通信，今后的单个交叉口信号灯控制将成为信号灯的主要研究方向。通过模糊控制、神经网络控制和遗传算法这三者结合起来用于交叉口信号灯的控制，将成为今后交叉口信号灯控制研究的重点。1.4 本设计的主要内容本设计根据实验室现有环境，设计开发一种基于三菱小A系列PLC的监控系统。具体分为系统的硬件结构设计、微机与PLC的通信方法设计以及监控界面的设计与程序实现，实现人机对话和监控功能，并可进行一定的辅助决策，组成高性能价格比的控制系统。微机软件选用专业组态软件，设计上、下位通信程序和监控界面；PLC软件用GX Developer编程软件设计编写，编写用于交通信号灯的程序，并利用GX Simulator软件对程序进行仿真分析以及实验室条件下模拟实现。最终实现计算机控制PLC、PLC控制交通灯、交通灯运行情况实时展现在计算机界面上。本设计研究开发的PLC控制管理系统，其实质为：基于三菱PLC的交通灯控制管理系统。它的核心是将PC机与PLC结合起来，开发基于三菱PLC的交通灯控制管理系统。充分利用PC机友好的人机界面，实现人机对话和实时监控交通灯运行情况的功能。设计突破了传统PLC实验模式，利用计算机技术、PLC技术和通信技术的相关原理将PLC与计算机结合起来，方便用户对整个系统的操作与监控。此系统设计是完全模拟真实的交通灯控制要求来进行的，通过对该系统的研究，可以使设计人员在虚拟环境中直观形象的对监控系统进行设计优化和性能测试，这对启迪设计创新、提高设计质量、减少设计错误、加快系统设计开发周期同样具有积极的意义。1.5 本章小结本章主要介绍了本设计的内容、目的及意义。通过以上，了解了将PLC与计算机结合起来的现实意义，明确了本设计需要做哪些方面的研究，也使自己有了更多的热情和动力去完成本设计。5西北工业大学明德学院毕业设计论文第二章 PLC控制管理系统方案设计2.1 总体方案设计本设计的整个系统可分为上位机系统、下位机系统和被控对象三部分。上位机选择个人PC机，下位机PLC系统包括电源模块、CPU模块、输入/输出模块，被控对象为交通红绿灯，使三者结合起来优势互补，最终达到PC机控制PLC、PLC控制红绿灯、红绿灯的运行情况实时展现在PC机界面上。为了更好地说明本设计的体系结构，在此用一个构件图来加以说明。如图2-1所示。图2-1构件图2.2 PLC概述及选型2.2.1 PLC基本概念可编程控制器是现代制造业为了适应市场需求和提高竞争力，在生产设备和自动化生产线在柔性、可靠性和产能上提出的更高要求的背景下应运而生的新型工业控制装置。它综合了计算机技术、自动控制技术和通行技术等，实现了控制装置的三电一体化，是当代工业生产水平的重要标志之一，在工业生产中的广泛应用使它得到了“蓝领计算机”的称谓。为了与个人计算机区分，一般将可编程程序控制器简称为PLC1。2.2.2 PLC结构PLC的结构同计算机类似，由中央处理器（CPU）、存储器（RAM/ROM）、输入/输出单位、电源和编程器等几部分组成。PLC的基本结构框图如图2-2所示。图2-2 PLC基本结构框图2.2.3 PLC特点虽然PLC生产厂家众多，功能相差较大，但与其他类型的工业控制装置相比，它具有如下共同的特点。（1）可靠性高作为一种通用的工业控制器，PLC必须能够在各种不同的工业环境中正常工作。对工作环境的要求低，抗干扰能力强，平均无故障工作时间(MTBF)长是PLC在各行业得到广泛应用的重要原因之一。（2）通用性好通用性好，使用方便、灵活，是PLC之所以能够得到普及的重要原因之一，它主要体现在硬件使用与软件使用两方面。在硬件方面，大多数PLC都采用了基本单位加扩展或是模块化的结构形式，因此，I/O信号的数量、形式、驱动能力等都可以根据实际控制的要求进行选择与确定，在需要时还可以随时更换或增减I/O模块；PLC的特殊功能模块越来越多，可以满足不同的控制要求；通过编程器或个人计算机，可以在生产现场随时对PLC程序进行调整与修改或对系统的工作状态进行动态监控，调试、维修非常方便。在软件方面，PLC采用可独特的、面向广大工程设计人员的指令表、梯形图、逻辑功能图、顺序功能图等编程语言，程序简洁、明了，适合各类技术人员的传统习惯。特别是梯形图与逻辑功能图，程序形象、直观，动态检测效果逼真，即使是没有计算机知识的人也非常容易掌握，在企业推广与普及比其他工业计算机控制装置容易。（3）设计、安装、调试工作量小电气控制系统设计与施工可以同时进行，设计周期缩短。应用PLC及组件可以减少系统元器件数量，控制逻辑则由软件实现，硬件采用积木式安装，从而简化了控制柜的设计、安装、界限的工作量2。2.2.4 PLC的应用PLC作为现代工业自动化的主要支柱，已在工业中得到越来越广泛的应用，并逐渐延伸到其他行业。根据控制类型的不同，应用领域大致划分如下：（1）开关量逻辑控制PLC采用逻辑控制取代传统的继电接触器控制，适用于单台设备或自动化生产线，如机床电气、传输、电梯、各类家电和饮料生产线等，是PLC最基本的应用领域。 （2）运动开关越来越多的生产设备对定位机构提出了位置、速度和轨迹控制的要求，针对这一要求，PLC产品都有专门的运动控制模块,从而将PLC的应用领域拓展到了许多机密机械加工、生产制造设备的控制中。 （3）闭环过程控制目前，PLC都具备有模拟量输入/输出功能及PID控制功能，可以对温度、压力、流量等模拟量实现闭环控制。解决方案也非常灵活，既可以采用软件PID指令实现控制功能，也可以采用硬件PID模块，后者通过增加硬件成本的开销减轻了软件设计的工作量，实时性好，更适合对象比较复杂的生产设备。 （4）数据处理微处理器性能不断提高，PLC具备了数学运算、数据比较、传送、位处理等功能，利用这些功能可以完成数据采集和处理，既可以直接用于控制，改变控制逻辑，也可以将监控参数上传至监控系统。 （5）分布控制系统PLC的三级通信网络可以将PLC与智能模块、智能仪器、远程I/O之间、多台PLC之间、PLC与上位机之间紧密联系在一起，构成“集中管理、分散控制”的分布式控制系统，将集散系统的优点引入PLC控制系统中2。2.2.5 PLC的发展趋势不同的应用领域，不同的控制需求，决定了PLC发展的侧重点不同，其发展趋势主要体现在微型化、多功能化、标准化、模块智能化和网络化等几个方面。（1）微型化、多功能化趋势微型化、多功能化可以使控制系统体积减小、成本降低、结构趋于模块化，配置灵活，已与改造。目前，超小型PLC的I/O点数少则几个点，多则数百点。（2）标准化趋势 PLC的能力在不断增强，生产过程自动化要求也在不断提高，过去那种封闭的、不开放的、自成一体的结构显然以不合适，越来越需要使不同品牌的PLC在通信协议、总线结构、编程语言等方面能够遵循一个统一的标准，提高兼容性。国际电工委员会（IEC）为此制定了国际标准IEC61131。该准则由总则、设备性能和测试、编程语言、用户手册、通信、模糊控制的编程、可编程序控制器的应用和实施指导等八部分和两个技术报告组成，其中，IEC61131-3是PLC编程语言标准。（3）模块智能化趋势 分级控制、分布控制思想是增强PLC控制功能、提高处理速度的一个有效方法，也是控制系统的一个发展方向。（4）网络化趋势 网络控制是信息技术发展对自动化设备提出的新要求，通过现场总线等形式进行设备间的通信与连接，以实现集中、统一控制与管理，是实现工厂自动化与现代化管理的基础2。2.2.6 PLC选型PLC的数量、型号、品种的发展速度十分迅速。生产厂家众多，型号、规格各不相同，当今市场PLC产品主要有以下厂家生产，日本的代表是三菱和欧姆龙，美国的AB和GE公司，他们的市场占有率在我国比较大。针对实验室现有的设备，本设计选用日本三菱公司生产的A系列PLC作为交通灯控制管理系统的现场控制器。根据系统设计要求，估算并确定PLC的输入输出I/O点数。本系统需要启动、停止、南北强通和停止、东西强通和停止，以及四个方向的红绿灯，可得出PLC的输入点数为6个，输出点数为6个。根据工作单位实验室仅有设备，最终选用三菱A2U（S1）PLC作为本系统的控制器。具体模块如表2-1所示。表2-1模块介绍序号名称型号数量1计算器（cpu）A2U CPU-S112Plc电源A61PN13计算机衔接模块AJ71UC2414输入模块Ax4115输出模块AY1312.3 组态王软件概述组态王是北京亚控科技根据当前的自动化技术的发展趋势，面向高端自动化市场及应用，以实现企业一体化为目标开发的一套产品。它是一个面向监控与数据采集专用软件；是一个自动控制系统监控层开发平台；是一个能用配置方式（非编程）使用户快速构建起工业自动控制系统的上位机监控软件。本设计选用组态王6.53，保持了组态王早期版本运行稳定、使用方便的特点。并根据国内众多用户的反馈及意见，对一些功能进行了完善和扩充11。“组态王6.53”软件包由工程管理器ProjManager、工程浏览器TouchExplorer、画面开发系统TouchMak和运行系统TouchVew四部分组成。工程管理器用于新建工程和已有工程的管理，在工程浏览器中您可以查看、配置工程的各个组成部分，画面制作系统TouchMak用于画面的开发，运行则由工程运行系统TouchVew来承担。工程浏览器和运行系统是各自独立的Windows应用程序，均可单独使用；两者又相互依存，工程浏览器中的画面应用程序只有在画面运行系统运行环境中才能运行：（1）工程管理器：对于技术人员一般会开发很多不同的工程，怎样管理这些工程一直是困扰技术人员的难题，工程管理器的主要作用是用于新工程的创建和已有工程的管理，对已有工程进行搜索、添加、备份、恢复以及实现数据词典的导入和导出，还可以对工程进行加密。（2）工程浏览器：工程浏览器是组态王的一个重要组成部分，它将图形界面、命令语言、设备驱动程序、配方、报警、网络等工程元素集中管理，工程人员可以一目了然地查看工程的各个组成部分。（3）画面开发系统：在组态王开发系统可以为每个工程建立数目不限的画面，在每个画面上可以生成互相关联的静态或动态图形对象。（4）运行系统（TouchVew）：运行系统是组态王软件的实时运行环境，在应用工程的开发环境中建立的工业流程图只有在运行系统中运行才能实时反应现场的运行情况。（5）信息窗口：“组态王信息窗口”是一个独立的Windows应用程序，信息窗口中显示的信息可以作为一个文件存于指定的目录中或用打印机打印出来，方便用户查阅11。2.4 组态王软件的主要功能特点组态王开发监控系统软件，是新型的工业自动控制系统，它以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统。在亚控公司开发的众多组态软件当中组态王6.53性价比高，网络通讯功能比较完善，能满足本系统要求。组态王的主要功能特点如下：（1）可视化操作界面全中文、可视化、面向窗口的组态开发界面。系统提供形象、直观、丰富、友好的操作界面和方便易用的控制操作台面，提供在线帮助。（2）强大的通讯功能组态王软件通过设备驱动程序与外部进行数据交换。设备集成能力强，可连接几乎所有设备和系统。（3）高效的数据采集和处理功能系统具有自动保存数据和与其他应用程序交换数据的功能，更能贴近用户提出的扩展要求。强大的数据处理能力，使用户能在第一时间获得有关现场情况的第一手数据。（4）强大的网络功能组态王完全基于网络的概念，是一种真正的客户服务器模式，支持分布式历史数据库和分布式报警系统，可运行在基于TCP/IP网络协议的网上，使用户能使实现上、下位机以及更高层的厂级联网11。2.5 本章小结本章对PLC和组态王软件进行了详细的概述，对PLC的特点和发展趋势进行了介绍，最后对本设计所需要的PLC进行了选型。在对组态王软件概述时，主要对其开发过程和主要功能进行了介绍。为本设计进一步的研究作了很好的基础。第三章 硬件设计3.1 交通灯的控制时序交通灯的控制时序如图3-1所示，按照信号灯置1与置0两种状态绘制的时序图，置1表示信号灯亮，置0表示信号灯熄灭。路口绿灯时间为13S，绿灯闪烁时间为3S，黄灯时间为4S，红灯时间为20S。图3-1 交通灯时序图3.2 I/O分配分析PLC的输入输出信号，在满足十字路口交通信号灯控制的前提下，要尽量减少占用PLC的I/O点。本设计采用自动控制，输入有系统启动、停止按钮信号；东西常绿启动、停止按钮信号；南北常绿启动、停止按钮信号。输出有东西、南北方向各两组指示信号，由PLC的输出信号控制各个指示灯的亮、灭，总共有6个输出点。具体的地址、名称和功能如表3-1所示。表3-1变量地址分配地址名称功能X20启动按钮按下开关，系统开始运行X21停止按钮按下开关，系统停止运行X22东西常绿启动按钮按下开关，东西向强行绿灯、南北向强行红灯X23东西常绿停止按钮按下开关，系统恢复正常交替显示X24南北常绿启动按钮按下开关，南北向强行绿灯、东西向强行红灯X25南北常绿停止按钮按下开关，系统恢复正常交替显示Y60东西向绿灯东西方向绿灯亮Y61东西向黄灯东西方向黄灯亮Y62东西向红灯东西方向红灯亮Y63南北向绿灯南北方向绿灯亮Y64南北向黄灯南北方向黄灯亮Y65南北向红灯南北方向红灯亮3.3 输入模块设计本设计所用PLC是模块式PLC，输入模块选用AX41输入模块，本模块提供32点DC 12/24V，漏型输入（4/10MA）。在I/O分配时用到6个输入端口，分别是启动、停止、东西常绿启动、东西常绿停止、南北常绿启动、南北常绿停止。输入模块接线图如图3-2所示。图3-2 输入模块3.4 输出模块设计输出模块选用AY13输出模块，32点继电器输出2A。本设计使用了6个输出端口，分别是东西向绿灯、东西向黄灯、东西向红灯、南北向绿灯、南北向黄灯、南北向红灯。输出模块接线图如图3-3所示。图3-3 输出模块3.5 RS232C串口通讯设计由于计算机COM口是9针插口，PLC编程口是25针插口，为了使两者连接起来，本设计采用RS232C中的一种9针转25针串口线。9针串行口通讯接线图及引脚定义如图3-4所示，25针串行口通讯接线图及引脚定义如图3-5所示10。（a）通讯接线引脚定义符号1载波检测DCD2接收数据RXD3发送数据TXD4数据终端准备好DTR5信号地SG6数据准备好DSR7请求发送RTS8清除发送CTS9振铃提示RI(b)引脚定义图3-4 9针串行口通讯接线及引脚定义引脚定义符号引脚定义符号1屏蔽地线FG14未定义2发送数据TXD15未定义3接收数据RXD16未定义4请求发送RTS17未定义5允许发送CTS18数据接收6数据准备好DSR19未定义7信号地SG20数据终端准备好8载波检测DCD21未定义9发送返回22振铃10未定义23未定义11数据发送24未定义12未定义25接收返回13未定义(c)引脚定义(d)通讯接线图3-5 25针串行口通讯接线3.6 实物连接实验室模拟实物连接图如图3-6所示。图3-6 实物连接图3.7 本章小结 本章主要的任务就是对硬件的设计，并且对设计所需要的各个模块分别作了独立的分析，其中对AX41输入模块作了详细的说明，包括AX41的输入点数、额定电压等。同时也对RS232C的通讯接线和引脚定义作了说明。模块图是在Visvo中画出的，在画图的的过程中，进一步掌握和巩固了对Visvo的使用。掌握了硬件后，为下一步的软件编程作好了铺垫。第四章 软件设计4.1 PLC运行流程图该系统在接通时，首先南北方向绿灯亮16S（时间用户可自行设置），东西方向红灯，南北方向绿灯最后6S闪烁，一秒一次，共6次，然后转为黄灯4S；接着南北方向红灯亮，东西方向绿灯亮13S，东西方向绿灯最后6S闪烁然后转为黄灯4S；接下来又转为南北方向绿灯，如此循环4-9。主流程图如图4-1所示。南北红灯东西绿灯定时器T3是否到定时器T5是否到结束南北红灯东西绿灯闪烁定时器T4是否到南北红灯东西黄灯定时器T2是否到南北绿灯闪烁东西红灯定时器T1是否到南北黄灯东西红灯 南北绿灯亮闪烁东西红灯亮16s初始化定时器定时器T0是否到开始图4-1 主流程图4.2 紧急情况流程图此程序设有紧急情况子程序，所以当按下紧急开关时控制各方向亮灯情况。当东西强通按钮按下时，东西方向强行绿灯，南北方向强行红灯；关闭东西强通开关恢复正常。当南北强通按钮按下时，南北方向强行绿灯，东西方向强行红灯；关闭南北强通开关恢复正常。紧急情况子流程图如图4-2所示。南北向强行红灯东西向强行绿灯N返回紧急子程序入口Y东西向紧急情况Y南北向紧急情况东西向强行红灯南北向强行绿灯Y紧急情况是否解除图4-2紧急情况子程序流程图4.3 凌晨时段流程图 在夜间24点到凌晨5点，所有红绿灯将停止作用，届时将只有黄灯闪烁。凌晨时段流程图如图4-3所示。读取系统时间0点时间5点黄灯闪烁YN时间控制程序入口返回显示图4-3凌晨时段流程图4.4 GX Developer程序编写4.4.1 GX Developer软件介绍GX Developer是三菱PLC新版的编程软件，它能够进行FX系列、Q/QnA系列、A系列PLC的梯形图、指令表、SFC等编程。它可采用标号编程、功能块编程、宏编程等多种方式，可以将Excel、word等常用软件所编辑的文字与表复制、粘贴到PLC程序中，使用更加便捷2。4.4.2 GX Developer 初始化设置GX Developer编辑软件打开后，需要先进行程序的初始化设定，步骤如下：单击“工程（F）”并选择“创建新工程（N）”，打开软件设定页。在PLC系列对话框中选择ACPU系列；PLC型号选择A2U(S1)；选择编程语言为梯形图；设定工程命，输入完成后单击“确定”按钮保存设定内容2。如图4-4所示。图4-4 GX Developer的初始化设置4.4.3 PLC参数设置由于GX Developer可以用于三菱全部PLC产品的编程，因此，在PLC编程前原则上需要进行PLC的参数设定7。包括内存容量设置、软元件、I/O分配等设定。本设计的部分参数设定如图4-5所示。图4-5参数设定对话框4.4.4 梯形图编辑（1）红绿灯预设时间程序设计，红灯时间设为20S，绿灯时间为13S，绿灯闪烁时间为3S，黄灯时间为4S。如图4-6所示。图4-6 红绿灯时间（2）凌晨黄灯闪烁程序，需要读取系统时间，PLC系统时间是十六进制的，读取出来还需要转换成十进制。如图4-7所示。图4-7 读取时间（3）开关程序，本设计在组态王中设置了辅助继电器启动和在梯形图中设置了外部按钮启动两种方式。如图4-8所示。图4-8 开关程序（4）常绿开关程序，当一方向出现紧急情况时，可启动紧急开关可使正常时序信号灯停止。按下X22或者M22启动东西向常绿，按下X24或者M24启动南北向常绿。如图4-9所示。图4-9常绿开关设置4.4.5 指令表PLC的指令是一种与微机的汇编语言中的指令相似的助记符表达式。指令指令表程序较难阅读，在设计时一般使用梯形图语言。在用户存储器中，指令按步序顺序排列。根据已转化梯形图可以得其指令如下所示：4.5 组态王软件设计组态王软件是用于数据采集、数据分析管理和画面动态显示的专用软件，具有完善的监控报警机制。组态王软件的开发一般由下列部分组成：设计图形界面、定义外部设备、构建数据库、定义动画连接、设置通讯、设计组态王运行系统等。4.5.1 设计图形界面单击工程浏览器左侧树形视图中“文件”，选择“画面”，在右侧视图中双击“新建”。工程浏览器将弹出如下对话框。在“新画面”对话框中设置如图4-10，在对话框中单击“确定”。kingview将按照指定的风格产生一幅名为“交通灯控制监控系统”的画面。如图4-10所示。图4-10新建画面进入画面开发界面，编写如下交通灯监控系统主画面。如图4-11所示。主画面主要包括十字路口红绿灯、启动停止按钮、紧急按钮和预设的红绿灯时间。系统运行时各按钮正常颜色为绿色，报警灯为红色，当启动按钮按下时，路口交通灯按预设开始运行。图4-11 交通灯控制管理系统主画面4.5.2 定义外部设备打开工程浏览器左侧中的系统设备，选择COMPLC三菱A系列EZSocket。给安装的设备设置一个唯一的逻辑名称、串口以及设备地址。定义的结果如图4-12所示。图4-12 定义外部设备4.5.3 构建数据库组态王最核心的部分是数据库11。在TOUCHVIEW运行时，在屏幕上需要以动画的形式显示工业现场的生产状况，操作者在上位机前发布的指令也要迅速送达生产现场，而这一切都是借助于实时数据库为中介环节，所以说数据库是联系上位机和下位机的纽带12。在“数据词典”中设置变量名、连接设备和寄存器。本设计的数据库参数如表4-1所示。表4-1数据库参数4.5.4 设置通讯组态王要与PLC进行通讯，还需要正确设置通讯参数，才能将PLC中的实时数据采集到软件中来，从而实现设计功能13。组态王的参数设置如图4-13所示。图4-13 通信参数设定4.5.5 配置组态王运行系统在运行组态王工程之前还需要在开发系统中对运行系统环境进行配置14。单击工程浏览器“系统系统配置设置运行系统”按钮，弹出“运行系统设置”对话框。在此对话框中设置运行系统的外观属性、主画面配置属性和特殊属性。如图4-14所示。图4-14运行系统设置4.6 本章小结本章对本设计的软件进行了详细的介绍，包括PLC编程软件的编程和组态王软件设计并给出了部分程序段。接下来就需要对其仿真和实验室实现。以便更明了的了解本设计所要实现的功能。43 第五章 系统实现 5.1 梯形图监控GX Simulator是三菱全系列PLC仿真调试软件15。功能就是将编写好的程序在电脑中虚拟运行，如果没有编好的程序，是无法进行仿真的。编程软件和仿真软件在安装好后，桌面和开始菜单中并没有仿真软件的图标。因为仿真软件被集成到编程软件GX Developer中了，其实这个仿真软件相当于编程软件的一个插件。利用GX Developer仿真的操作步骤如下：（1） 打开已编写完成的PLC程序。（2） 选择“工具”菜单中的“梯形图逻辑测试启动”功能选项，启动PLC模拟运行，几秒后自动显示图5-1所示的模拟运行页面，监控PLC编程元件状态。图5-1启动PLC的模拟运行（3） 单击“在线”菜单里的“调试”中的“软元件测试”，弹出软元件测试界面，在弹出框里可启动、停止各个软元件。按下X20软元件使系统启动。此时就可以对PLC主程序进行监控了，具体监控界面如下所示： 5.2 组态王在线监控过程在画面制作、定义I/O设备、构 建数据库、建立动画连接完成后，进入开发系统单击“文件”选择“切换到view”进入运行系统，对系统进行监控。部分监控画面如图5-2所示：在运行系统后，系统读取各端口状态，此时红绿灯时间已读取到界面，如图5-2 监控画面一所示。图5-2 监控画面一 点击“启动”按钮，开始有输出，系统将输出实时读取到“控制管理系统”界面上，如图5-3监控画面二所示。图5-3 监控画面二当点击时间数字“13”后，可对绿灯时间进行修改。如图5-4监控画面三所示。图5-4 监控画面三5.3 系统实现系统实验室实现如图5-5、5-6所示。图5-5 系统实现图一图5-6 系统实现图二5.4 设计方案的优化通过对路面车流量长期的观测，以及对数据经行分析，将光电计数器安装在距离十字路口30米处较为合适。通过光电计数器的计数，可以统计出在路口为红灯时光电计数器到十字路口交叉口处这一段范围内的车辆数。进而完成对数据的统计工作。十字路口的情况以及光电计数器的铺设状况如图： 图5-7十字路口光电计数器的铺设情况设计思路正常时序时：交通灯控制系统的控制要求如下:1.一个启动开关控制信号，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。倘若要所有信号灯熄灭，则关闭启动开关。2.南北绿灯和东西绿灯不能同时亮，如果同时亮则信号系统应该停止运行，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，东西绿灯持续亮20S。到20S时，东西绿灯闪烁3S，之后熄灭。在东西绿灯熄灭时，东西黄灯亮2S后熄灭。到2S时，当东西黄灯熄灭时，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30S。南北绿灯亮25S。然后南北绿灯闪烁3S，熄灭。同时在南北绿灯熄灭的时候，南北黄灯亮2S后熄灭，这时南北红灯，东西绿灯。5.周而复始。本次优化设计的设计思路是通过比较南北车道和东西车道的车流量来控制交通灯的读秒时间，使得车流量大的车道读秒时间尽量长一些，而车流量小的车道则等待时间稍微长一些。以此来缓解交通的压力，也可以合理的利用交通资源。而对于本设计，它是立足于基本交通灯的设计思路之上，将基本交通灯控制系统稍作改变，从而实现交通智能控制的控制系统。它通过铺设在交通路口的光电计数器，能够实时的读取路面的车流量信息，通过控制系统加以分析，能够智能的调整交通信号灯的读秒时间。本设计的设计思路是通过将交通控制时间加以细分，分段进行比较。在不同的时间段通过光电计数器的输入数据，实时的比较南北两车道的车流量，并根据比较的结果来选择通行的时间。这种设计的好处是不仅能够有效的缓解路面的交通压力，控制车流量，而且可以节约大量的交通资源，做到交通资源合理利用。5.5本章小结本章的主要目的就是对程序进行仿真及实验室模拟实现及对进一步智能管理系统设计的探索。在本章中，学习和理解新的在线监控软件组态王，同时也锻炼了自己实际动手能力，为以后学习工作积累了可贵的经验。 第六章 总结 从实际运行情况看，PLC与计算机结合，通
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
川公网安备: 51019002004831号