城市交通灯控制工作原理

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。随着微电子技术的发展，PLC以微处理器为核心，

2、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述。 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 1

3、8 总结 23 参考文献 24 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，更多地具有计算机的功能，所以又简称PC（PROGRAMMABLE CONTROLLER），但是为了不和PERSONAL COMPUTER混淆，仍习惯称为PLC。目

4、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SOFTPLC，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。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 。 城市交通灯控制工作原理 实物图：北 南东西 交通指挥灯示意图绿 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P

5、LC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，更多地具有计算机的功能，所以又简称PC（PROGRAMMABLE CONTROLLER），但是为了不和PERSONAL COMPUTER混淆，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SOFTPLC，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

6、悉PLC，为今后学习打下基础。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 。 黄红绿黄红红黄绿绿红黄使用说明：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

7、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：绿1亮红2黄1闪红2绿2亮红110s黄2闪红110s3s3s(步1)(步3)(步2)(步4)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

8、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。(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，东西绿灯亮。(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。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SB1000

9、00南北红灯亮YV101000繁忙交通按键SB200001南北绿灯亮YV201001南北黄灯亮YV301002南北绿灯闪YV401003东西红灯亮YV501005东西绿灯亮YV601006东西黄灯亮YV701007东西绿灯闪YV801008东西红灯闪Yv901009报警灯亮YV1001010PLC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

10、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IO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IO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。 2、安装方式的选择 PLC系统的安装方式分为集中式、远程IO式以及多台PLC联网的分布式。

11、 集中式不需要设置驱动远程IO硬件，系统反应快、成本低；远程IO式适用于大型系统，系统的装置分布范围很广，远程IO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IO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AD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

12、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的响应速度，可选用具有高速IO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

13、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IO点数和用户存储容量两个方面。 1、IO点数的选择 PLC平均的IO点的价格还比较高，因此应该合理选用PLC的IO点的数量，在满足控制要求的前提下力争使用的IO点最少，但必须留有一定的裕量。 通常IO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

14、系统的功能有关，而且还与功能实现的方法、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IO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IO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IO点数×10模拟量IO通道数×100PLC型号的选择： 本次交通灯设计用的是来自OMRON的CPM1A-30CDR-A可编程控制器。产品规格：CPM1A CPU单元CPM1A 在编程环境等方面，它不仅具备了以往的小型PLC所具有

15、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。程序流程图 接线图 功能表图梯形图交通灯控制的PLC梯形图如下语句表OR 200.00ANDNOT 200.01ANDNOT 200.07OUT 200.00LD 253.15LD 200.00AND 0.00LD 200.07ANDNOT 0.00ORLDLD 200.06AND T0005ORLDOR 200.01ANDN

16、OT 200.02ANDNOT 200.08OUT 200.01LD 200.01AND T0000LD 200.08ANDNOT 0.00ORLDOR 200.02ANDNOT 200.03ANDNOT 200.09OUT 200.02LD 200.02AND T0001LD 200.09ANDNOT 0.00ORLDOR 200.03ANDNOT 200.04ANDNOT 200.10OUT 200.03LD 200.03AND T0002LD 200.10ANDNOT 0.00ORLDOR 200.04ANDNOT 200.05ANDNOT 200.11OUT 200.04LD 200.

17、04AND T0003LD 200.11ANDNOT 0.00ORLDOR 200.05ANDNOT 200.06ANDNOT 200.12OUT 200.05LD 200.05AND T0004OR 200.06ANDNOT 200.01ANDNOT 200.13OUT 200.06LD 200.01OR 200.02OR 200.03OUT 10.00LD 200.06AND 200.01AND 200.02LD 200.03AND 200.04AND 200.05ORLDANDNOT 0.01OR 200.07ANDNOT 200.00OUT 200.07LD 200.01TIM 000

18、0 #0200OUT 10.05LD 200.02TIM 0001 #0030OUT 10.07LD 200.03TIM 0002 #0020OUT 10.06LD 200.04OUT 10.04OUT 10.01TIM 0003 #0250LD 200.05OUT 10.03OUT 11.00TIM 0004 #0030LD 200.06OUT 10.02TIM 0005 #0020LD 200.07OUT 11.01TIM 0006 #0100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行逻辑运算、顺序