特长隧道双向行驶安全指示PLC控制系统设计

石家庄铁道高校四方学院毕业设计特长隧道双向行驶平安指示PLＣ把握系统设计ThｅDesigｎofＰＬCCoｎtrｏlSysｔeｍAboutTunnｅlＴwo-ｗaｙRoａｄＳａfｅtyＩnstrｕctioｎs2011届电气工程系专业电气工程及其自动化学号同学姓名指导老师石彦辉完成日期2０1１年５月１5日毕业设计成果单同学姓名学号1班级专业电气工程及其自动化毕业设计题目特长隧道双向行驶平安指示PLＣ把握系统设计指导老师姓名石彦辉指导老师职称讲师评定成绩指导老师得分评阅人得分答辩小组组长得分成果:院长(主任)签字:年月日毕业设计任务书题目特长隧道双向行驶平安指示ＰLC把握系统设计同学姓名学号班级专业电气工程及其自动化担当指导任务单位电气工程系导师姓名石彦辉导师职称讲师一、主要内容有一地下隧道,宽约3．3ｍ，仅能通过一辆面包车,长350m，南道口简称A口,北道口简称B口，车辆时速严格把握为25～３0km/h，全程需45~56ｓ，设计时留有约2s的裕量。依据把握对象的主要技术特征、动作挨次要求,对隧道汽车双向行驶指示灯的把握要求进行分析，完成以PLC为核心的把握系统设计。二、基本要求1.无人值班指挥，能错开时序双向行车。2.按启动按钮，A口绿灯亮，Ｂ口红灯亮，信号灯把握系统开头工作。3.两道口绿灯不能同时亮,假如万一同时亮，系统停止工作并报警。４．从Ａ口绿灯开头亮时计算，在持续5s内假如无车辆进入Ａ口,则A口绿灯闪烁２ｓ后熄灭且红灯亮,而B口红灯熄灭绿灯亮。同样,假如B口绿灯持续亮5ｓ内无车辆进入B口，则Ｂ口绿灯闪烁2ｓ熄灭红灯亮，而此时A口绿灯亮……。这是两道口均无车进入隧道的要求。5.当Ａ口绿灯亮时，从A口进人第一辆车算起，Ｂ口红灯持续亮90s,同时A口绿灯持续亮2０s,接着闪烁2ｓ后熄灭，红灯亮68ｓ（Ｂ口红灯仍亮着)。即待从A口进入隧道内的汽车全部开出后,Ｂ口才能进车。6.当B口绿灯亮时,从B口进人第一辆车算起，A口红灯持续亮９０s，B口绿灯持续亮20s，接着闪烁2s后熄灭,此后两道口红灯同时亮68s。即待从Ｂ口进入隧道内的汽车全部开出后,A口才能进车。7.周而复始。这是某大单位专用车道，车辆不会太多，一般从早上6时到夜里10时使用。8.在两道口出入处，在隧道中从A口算起130ｍ和26０m处各安装一个停止信号灯把握系统工作的开关S，作为交通事故时的急停用。9．两个道口安装有红外线自动检测装置,检测车辆进人隧道的状况，并通过小型继电器的触点KA1和KA2,把信号输入PＬC。三、主要技术指标(或争辩方法)1.设计应贯彻最新国家标准；2.依据把握选择PLＣ型号，安排I／O端口;3.设计I/O电路，选择电器元件;4.绘制各信号灯工作时序图,电气把握系统图，梯形图，绘制用户程序短语表并模拟调试；5．编制元件清单；6．编写设计、使用说明书。四、应收集的资料及参考文献[1]《小型可编程序把握器原理与实践》辽宁科技出版社[2]《可编程把握器应用技术》机械工业出版社[3]《建筑电气把握技术》窦晓霞高等教育出版社[4]《现代建筑电气把握技术应用》陈志新机械工业出版社五、进度方案第1周—第２周：收集资料，完成开题报告;第３周—第4周：分析、确定方案；第5周—第7周：系统软、硬件设计;第8周：中期检查;第9周—第1２周:模拟调试;第13周—第14周:论文审核定稿；第15周—第１6周：答辩。教研室主任签字时间毕业设计开题报告题目特长隧道双向行驶平安指示ＰＬC把握系统设计同学姓名学号班级专业电气工程及其自动化一、争辩背景:随着我国城市化,现代化进程的加快，交通流量变的越来越大,为了缓解或有效解决日益严峻的城市交通问题，提高道路的空间利用率，修建各种城市隧道或地下构筑物已成为急剧增长的趋势。城市隧道对削减城市道路用地、缩短城市行车里程、疏导城市交通起到乐观的作用。目前我国已建成的隧道超过1069座,单通道延长超过340公里，建成的3００0米以上的隧道13座,随着国家加大大路建设的步伐和力度,隧道的平安问题日益引起关注。大路隧道作为高速大路的特殊结构，不仅车速高和流量大,结构也相对封闭,加之行驶经过的车辆排放大量的有害物质,所以车辆的行驶环境与条件相对较差,比较简洁发生交通事故，并且事故的处理与救援亦相对比较困难,对于长大和特长隧道而言更是如此。因此,高速大路隧道成为高速大路监控与管理的重中之重，进而我们要进行特长隧道双向行驶平安指示ＰＬC把握系统的设计。随着电气工业的进展，PLC价格的不断降低和用户需求的不断扩大，越来越多的中小设备开头接受PLＣ进行把握,PLC在我国的应用增长格外快速。随着中国的经济高速进展和基础自动化水平的不断提高，今后一段时期内PLC在我国将保持高速增长势头。二、国内外争辩概况：建国后３0年所修建的大路等级均较低,线形指标要求不高。五十年月,我国仅有大路隧道3０多座,总长约2５00m,且单洞长度都很短。六、七十年月,我国干线大路上曾修建了一些百米以上的隧道,但标准也很低。进入八十年月，大路隧道的进展渐渐加快,具有代表性的工程有深圳梧铜山隧道和珠海板樟山隧道，福建鼓山隧道和马尾隧道，甘肃七道梁隧道等。到１990年底,我国建成的千米以上隧道已有十余座。在大型大路隧道建设中,技术也随着不断提高,并学习和引进了很多国外先进技术。福建鼓山隧道，洞内设有照明、吸音、防潮、通讯、防火等装置和闭路电视监控及雷达测速系统,这是我国第一座现代化的大路隧道。“八五”~“九五”期间是我国大路隧道建设快速进展的时期。“九五”期间新建隧道5０4座,27.8万延米。还建成了多座特长或宽体扁坦隧道，如中梁山隧道(３10０m×２)、缙云山隧道(2450m×2）、大溪岭隧道(４１１6m×２)、二郎山隧道（420０m×2)、飞鸾岭隧道、真武山隧道等。据不完全资料统计，我国已建成大路隧道1208座,总里程362ｋｍ。“十五”期间，我国铁路、大路等领域合计约有总长30０0公里的隧道工程需要修建,隧道长度大于10公里的约占10％左右。现在国外的隧道进展快速，青函隧道：目前世界最长的铁路隧道，全长53.9公里,海底长度23.3公里。此隧道跨越津轻海峡连接日本的北海道和本州美国的德拉瓦隧道：世界最长的输水隧道全长１69公里。美国纽约的林肯隧道：跨越哈德逊河连接纽约市和纽泽西州,是世界最繁忙的大路隧道之一，长度２.4公里。三、所要进行的主要工作和所接受的方法、手段。各部分硬件设计:本设计接受三菱FX系列PLC、光电传感器、红绿交通灯、报警电铃。按钮:系统需要的按键有3个,一个启动键，一个１30m把握键，还有一个26０m的把握键。报警电铃。软件设计：梯形图程序的设计（程序的设计思想,无车通过时的程序设计,有车通过时的程序设计,有汽车通过和无车通过时的连接,把握开关在程序中的设计）,各信号灯工作时序图(A、B两入口都无车进入的状况和A口有车进入时以及B口有车进入时),电气把握系统图设计报警电铃报警电铃B口绿灯B口红灯A口绿灯A口红灯PLC机红外传感器信号手动把握信号四、预期结果：ＰLC产生把握信号,使得系统的信号灯红绿转换,按动启动按钮,A口绿灯亮，B口红灯亮,信号灯系统开头工作。当B口绿灯亮时，从B口进人第一辆车算起，A口红灯持续亮90s，B口绿灯持续亮2０s，接着闪烁２ｓ后熄灭,此后两道口红灯同时亮68s。即待从B口进入隧道内的汽车全部开出后,A口才能进车,A口时同理，周而复始，指示车辆的平安运行，避开发生交通事故。两道口绿灯不能同时亮,假如万一同时亮，系统停止工作并报警。指导老师签字时间年月日摘要本文介绍了国内交通系统的进呈现状,以及特长隧道汽车双向行驶平安存在的问题。信号把握是一种用来确保交通循环的质量和平安的必要措施。红外传感器的应用从根本上解决了人工操作的繁琐和削减了大量的失误，更加有效的增加了汽车双向行驶的平安性,有利于加强隧道的平安。基于现状设计了一种基于PLC的特长隧道汽车双向行驶把握系统，具体介绍了所选用的三菱FＸ2N系列PLC，并依据设计要求对PLC的输入输出Ｉ/O进行了安排，编写了PLＣ梯形图程序。最终介绍了本PLC电路所可能存在的干扰,并介绍了预防干扰的方法。对系统的输入、输出点进行统计,依据ＰLC的选型相关规定和输入输出的总点数,选用日本三菱FX2N可编程序把握器。安排了PＬC的I／O地址,设计出PLC的外接线图。介绍了PLC常见的编程方法，设计了PLＣ把握系统的程序。这种方法易学易用，成功率高，设计简单的把握程序可以节省大量的设计时间。在此基础上,进行了现场安装、调试。针对系统调试、安装以及运行过程中消灭的问题，进行了分析,提出了解决方法和留意的事项。从硬件和软件两个方面实行措施,提高PＬC把握系统的抗干扰力量。论文最终总结了课题争辩的成果，争辩了课题中所用到的编程与接口技术。关键词：特长隧道PＬC传感器汽车双向行驶AbstractＴhispａpｅrintroｄｕceｓthedｅvｅlopｍentsｔatusｏfdｏmｅsｔictｒanspｏrtaｔiｏnsysｔem,aｎｄthｅlongtwo-waytraffiｃtunneｌcarpｒoblems，aｎddescribestｈewｏrkingｐrinｃｉpleofｔｈeproｇramｍabｌeconｔrollｅr,ｓelectioｎbasiｓ．Siｇｎaｌｃoｎtrolisaｎｅcesｓarｙｍeasurｅｔomaｉntaｉntｈequａliｔｙandｓafetｙoftrafficcircuｌation．Ｉnｆrａredsensｏrappｌｉｃatioｎｓfrｏmbasiｃaｌlyｓolveｄtｈeredtaｐｅａndredｕｃeartificialoperaｔioｎalotofmistaｋｅｓ,andmoreeｆfeｃｔivetoenｈａncetｈesecuｒｉｔｙoｆdrｉvｉngｔhecａrtwo-ｗay,tostrｅngthenthｅｓecurityｏftheｔuｎnel.DesiｇnedbａｓｅdoｎtｈｅloｎgtunnelPＬCcｏｎtrｏlsystｅmfoｒautｏmotiｖeｔwｏ-wayｔｒaffiｃ,dｅscribedｉndetailｔhechｏｉceｏfMｉtsｕｂiｓhiFX2NSｅrｉｅsPLC,accoｒｄingtｏthedｅsiｇnreqｕirementsofｔheiｎｐutandoutputPＬＣI/Ofortｈedistrｉｂution,ａndｐrepaｒatioｎofsysｔemoperationｌaｄder．ＴhｒoughtheanaｌyｓiｓoｆTunnｅlｔwｏ-waｙｒｏaｄsafetyinstruｃtionsＰLCcｏｎｔｒolsyｓtｅmdesｉgn，desigｎaｓystemoftｈePLＣcoｎtrolcircuit,ｔｈesyｓteminputanｄoutput,sｔatistics．SelｅｃtｉonofJａpanmｉｔsuｂｉshiFX2NPLC,ｔheｄiｓtｒiｂuｔionofthｅPLCI/Oａｄdresｓ，ｔheexterｎalcirｃuiｔｄeｓignPLＣ．Itiｎtrｏｄuｃesfａmiliaｒproｇrammerｍethods．Ａccｏrdiｎgtoｔｈeｂoringmachinecontrolrｅquiｒemeｎtsａndｃhaｒaｃterｉsticssetouttｈelｏgicoｆalgｅｂraｓｈow,usinglogicdesignｍethodsladｄerdesign.Thｉsｍethodissiｍplｅrtolearnaｎdtouｓｅ,hashiｇherSUＣＣＥＳSrａtio,anｄcansaｖｅｔｉｍeｉnｄeｓｉgnｉngcomｐｌexcontrolｌingprｏｇramｍerｔｏtransformthｅｓysｔeｍrequirｅmｅnｔsａndeｆfectiveopｅration．Bｙusinｇharｄwarｅandｓｏftwaremethｏds，itimprｏvｅｓantiｄｉstuｒbancepｅrfoｒmａnｃｅofPＬCcontrollinｇｓｙstem．Ｆinally，theｐａｐｅrsummaｒizｅｄｒesearchachieveｍent,tｅclmiｃiｎrｅseａｒchsubjectcoｍbineｗithauthor’Sspｅｃiaｌtｙ.Keｙworｄs：LoｎgtunnelPLCＳensｏrsVehｉcｌeｔｗo-ｗaｙliｎe名目TOC\o＂1-3＂\h\ｕHＹPＥRLＩNＫ\ｌ_Ｔｏc5077第１章绪论 PAＧERＥF＿Ｔoc５0771HYPＥRLＩＮK\l＿Ｔoc１5814１.１课题争辩的目的意义PＡGEREF_Tｏｃ1５８１41HYPＥRLINK\ｌ＿Toc265331.2国内外争辩现状PＡGEREF＿Toc265332ＨYＰEＲＬIＮK\l_Ｔoｃ97５９１.3课题背景及要求９759２HYPEＲＬＩNK\l_Toc2377３1.3．1课题背景PＡGERＥF_Toｃ237732HYPEＲLINK\l_Ｔoc1198５１．3.2本课题的ＰLＣ把握要求ＰAGＥＲEF＿Toc11９8５3HYＰＥRLＩNK\l_Ｔｏｃ123７91．４论文主要内容PAGＥRＥF_Ｔｏc1２３793HＹPERLIＮK\l_Toc30６４81.５总体方案设计及创新点ＰAＧEＲＥF_Toc30648４HYＰERLIＮK\l_Tｏc263991.5．1总体方案设计ＰAGEREＦ_Toc263９9４HYPERＬINK\l＿Ｔoc31０９论文创新点PAGEREF_Tｏc310９4ＨＹPERLIＮK\l_Tｏc144２5第２章PＬC原理及各模块的选择２55HＹＰＥRLIＮK\l_Toｃ１71772.1PLC原理介绍．PAGEＲＥF_Toc171７75ＨYPERLINK\l_Toc4403２.2ＰLＣ进展历程ＰAGEREＦ_Toc44035ＨYＰＥRLＩＮK\l_Ｔoc１80512.3PLC的应用现状PAGＥＲEＦ＿Toc18０516HYPＥＲLINK\l＿Tｏc183422.4PLC把握系统的进展前景PAＧＥＲEF＿Ｔoｃ1８3426HYPERLＩNＫ\ｌ_Ｔoｃ85022.５可编程序把握器PLC的分类PAGEＲEF_Ｔoc8５０２7HYＰＥRLINK\ｌ_Toc32０１32．6PLＣ的选择PAGEREＦ_Toc320139ＨYPＥRLＩNK＼l_Toc３０3０32.7输入输出模块的选择PＡＧEREF_Toc3０３039HYPERLINK＼l_Toｃ４0482.8电源的选择PAＧEREF＿Toｃ4０4810HＹPEＲLINK\l_Tｏc7９91第３章各部分硬件设计ＰAGEREF_Ｔoc7９9111HYＰERLIＮK\l_Tｏc9８５73.1PLC的外连电路设计７11ＨＹPＥRLINK\l_Toc2２0333.2系统原理框图１１HYＰＥＲLINＫ\ｌ_Toc21342３.3传感器的选择及安装PAGＥREF＿Ｔｏc2134212HYＰERLＩＮK\l＿Toc21９１33.４帮助设备设计与选型PＡGEREＦ_Tｏc2191３14HYPＥRLIＮＫ＼ｌ＿Toc190４６第4章软件设计PＡGERＥF_Toc1９０4616HYPＥRＬＩＮK\l_Toc３03904.1梯形图程序设计PAGERＥF_Toc3039０1６HＹPEＲLINK\ｌ_Tｏc66７２4.2程序设计思想PAGEＲEF＿Toc6６7216HYPERLINK＼l_Ｔｏｃ76354.3无车通过隧道式的程序设计ＰAGEREF_Toc7６3517ＨYPＥＲLINK\l_Tｏc217６４4.4有车通过隧道时的程序设计ＰAGEREＦ_Toｃ21764１9HYPＥRＬINK＼l_Ｔoc１0784.6时序图周期为1s的方波PAGＥREF_Tｏc1０７821HYＰＥRＬIＮK\l_Toc2５5404.7Ｉ/O安排表PAGERＥF_Tｏc25５４0２３ＨYPERＬINK\ｌ_Ｔｏc3１5824.8有汽车通过隧道和无汽车通过隧道程序的连接ＰAGERＥF_Tｏc315８22３HＹＰEＲLＩNＫ\l_Toc227064.9把握开关在程序中的设计７0６23HYPＥＲＬINＫ\ｌ_Toc１６25８第5章PLＣ整体电路的干扰与预防PAＧEREF＿Ｔｏc1６2582５HＹPERLIＮK\l_Toc33555．1电源系统引入的干扰PAGＥRＥＦ_Toc３３５5２5ＨYＰＥRLINK\l_Toc２5316５.2感性负载引起的干扰PAＧEREF_Toc2５３162５HYＰERLINＫ＼l＿Toc60765.3输出信号的抗干扰措施PAGＥREF_Ｔoc6076２6ＨYPERLＩNK＼ｌ_Toｃ１658２5.４抑制外部配线干扰的措施PAGEＲEＦ_Ｔoc１65822６HYPERＬINK＼ｌ＿Tｏｃ2８77３第六章结论与展望PＡGEREF＿Ｔoc２877３２8ＨＹPERLＩＮK＼l＿Toc7429６.1结论PAGEREＦ_Toｃ７42９28HYPＥRLＩNK\l＿Ｔoc２90８16.2展望PＡGEREF_Ｔoc２90８128HYＰＥRLINK\l＿Tｏc３2175参考文献ＰAＧEＲEＦ＿Ｔｏｃ3２17529HＹPＥRLIＮK＼ｌ＿Tｏc12391致谢PAＧEREF＿Ｔoc１2３９１30HYPERLINＫ\ｌ_Toc30２１3附录PAＧEＲEF_Tｏｃ3021331ＨＹPERLINK＼l_Ｔoc9164附录A外文资料ＰAGＥRＥF＿Ｔoc９１6431HＹPERＬINK\l_Tｏc5829附录B梯形图PAGEＲEＦ_Ｔｏc5８２94１HYPEＲLINK＼ｌ_Toc82８4附录C指令表PAGERＥＦ_Toc828４44第1章绪论1.1课题争辩的目的意义近年来,我国大路交通得到长足的进展，山区高速大路建设带动了山区的经济、社会进展。然而，大路交通运输在为国民经济和社会进展做出重大贡献的同时,又因交通事故造成了大量人员伤亡和巨大经济损失。隧道是山区高速大路的主要结构物,在山区高速大路中占有越来越高的比例。由于高速大路隧道建设有着简单的地理环境和特殊建筑结构，给高速大路交通平安管理工作带来了肯定难度。近年来。隧道交通事故已屡见不鲜,很多隧道已经成为高速大路交通事故多发区和把握区。西南地区某高速大路2０04年1月～２005年1月，共发生交通事故181起，其中隧道交通事故就达５6起，约占全线事故总数的31％。把握隧道交通事故的发生已成为刻不容缓的工作。因此,从隧道交通事故发生的缘由着手分析、探讨改进隧道的汽车平安行驶问题有着重要的意义。高速大路隧道事故多样性的缘由分析据调查，发生隧道交通事故的缘由主要有以下几个方面:（1）隧道的人口路段线型为弯道、坡道路段。用地条件制约着道路线型及道路走向的选择,因此,部分隧道的人口为弯道、坡道路段,有的甚至是多弯道、长下坡路段;（２）隧道人口段一般为两种不同路面材料的过渡区域。由于沥青具有可燃性,不利于隧道消防，隧道内一般为水泥路面，而隧道外多为沥青路面。因此，隧道内外路面附着系数存在差异;（3)隧道内外光线存在明显差异。在较长的隧道中，光线照人较少,虽然隧道内设置有照明装置，但是终究存在较大的隧道内外光线明暗程度的差异；(4）隧道人口处积水问题较难解决。在某些地区,雨天隧道人口处往往积水较多，影响了车辆行驶的平安性;（５)隧道的空气环境较差。隧道是一个相对封闭性的通道，空气环境较差,车辆排放的废气和车辆的扬弃废尘不易排解，废尘和废气在一段时间后简洁沉积在路面上，降低了路面的附着系数。由于隧道区段的上述特点,打算了隧道交通事故分布特征具有多样性、简单性。因此，打算我们要努力去改进隧道汽车的行驶平安。本设计的目的就是为了从平安指示方面解决特长单向隧道的汽车平安行驶问题。1.2国内外争辩现状建国后3０年所修建的大路等级均较低,线形指标要求不高。五十年月，我国仅有大路隧道３0多座，总长约25０0m,且单洞长度都很短。六、七十年月，我国干线大路上曾修建了一些百米以上的隧道，但标准也很低。进入八十年月，大路隧道的进展渐渐加快，具有代表性的工程有深圳梧铜山隧道和珠海板樟山隧道，福建鼓山隧道和马尾隧道，甘肃七道梁隧道等。到1９90年底,我国建成的千米以上隧道已有十余座。在大型大路隧道建设中,技术也随着不断提高，并学习和引进了很多国外先进技术。福建鼓山隧道，洞内设有照明、吸音、防潮、通讯、防火等装置和闭路电视监控及雷达测速系统，这是我国第一座现代化的大路隧道。“八五”～“九五”期间是我国大路隧道建设快速进展的时期。“九五”期间新建隧道5０４座，27.8万延米。还建成了多座特长或宽体扁坦隧道,如中梁山隧道(31０0m×2)、缙云山隧道（2450m×２)、大溪岭隧道（4１16m×2）、二郎山隧道(４20０m×2)、飞鸾岭隧道、真武山隧道等。据不完全资料统计，我国已建成大路隧道1208座，总里程362km。“十五”期间,我国铁路、大路等领域合计约有总长3000公里的隧道工程需要修建，隧道长度大于10公里的约占1０%左右。现在国外的隧道进展快速，青函隧道：目前世界最长的铁路隧道,全长53.９公里，海底长度23.3公里。此隧道跨越津轻海峡连接日本的北海道和本州美国的德拉瓦隧道：世界最长的输水隧道，全长1６9公里。美国纽约的林肯隧道：跨越哈德逊河连接纽约市和纽泽西州，是世界最繁忙的大路隧道之一,长度2.4公里。1.3课题背景及要求1.3.1课题背景随着我国城市化，现代化进程的加快，交通流量变的越来越大，为了缓解或有效解决日益严峻的城市交通问题,提高道路的空间利用率，修建各种城市隧道或地下构筑物已成为急剧增长的趋势。城市隧道对削减城市道路用地、缩短城市行车里程、疏导城市交通起到乐观的作用。目前我国已建成的隧道超过１069座，单通道延长超过34０公里,建成的3000米以上的隧道13座，随着国家加大大路建设的步伐和力度,隧道的平安问题日益引起关注。大路隧道作为高速大路的特殊结构，不仅车速高和流量大，结构也相对封闭,加之行驶经过的车辆排放大量的有害物质，所以车辆的行驶环境与条件相对较差,比较简洁发生交通事故，并且事故的处理与救援亦相对比较困难,对于长大和特长隧道而言更是如此。因此,高速大路隧道成为高速大路监控与管理的重中之重，进而我们要进行特长隧道双向行驶平安指示PLＣ把握系统的设计。随着电气工业的进展,PLＣ价格的不断降低和用户需求的不断扩大,越来越多的中小设备开头接受PLC进行把握,PLC在我国的应用增长格外快速。随着中国的经济高速进展和基础自动化水平的不断提高,今后一段时期内PLC在我国将保持高速增长势头。1A口检测装置B口检测装置KA2停3Y3停3A口检测装置B口检测装置KA2停3Y3停3停2SB4SB3B口A口A口红灯LED1A口绿灯LED2B口绿灯LED4B口红灯LED3启动SB1停1SB2报警Y把握台KA1图1－1现场模拟图1.4论文主要内容(1)总体方案的设计（２)ＰLＣ原理与系统各模块选择（3)各部分硬件设计(４）软件设计(5)ＰLC整体电路的干扰与预防１.5总体方案设计及创新点1．5．１总体方案设计ＰLC作为现代把握系统中最重要的把握器之一,我们当然不能忽视它。实行它来进行我们系统的设计，不但能提高系统的稳定性、牢靠性,还具有很强的性价比，还可以通过通信联网，实现分散把握,集中管理。而且在程序编制上也不需要费太大的工夫，所以我们用ＰLC来进行这样的一种系统设计是无可后非的。本方案中，隧道口交通灯把握系统以PLC作为把握核心。利用可行的传感器采集汽车到达隧道口的信号,传感器作为输入信号设备，它将采集到的把握信号送入PLC。作为对来自传感器输入信号的响应,ＰLＣ产生输出把握信号去把握隧道A、B口的信号灯工作，从而实现了单向隧道汽车的顺当通行。PLC还接受来自两个附加开关的输入信号,两个开关安装在隧道130M和２6０M位置,它们主要功能是在消灭交通意外,或着是信号灯消灭故障的状况下，可以利用这两个开关将系统程序停止运行，以便准时处理,削减更多的意外。在设计中,还安装了报警电铃,它在隧道的A、B口都有，假如系统出错导致A、B口绿灯同时亮,这时报警电铃工作，可以告知隧道口欲进入隧道的汽车,从而保证了隧道汽车通行的平安性。1.5.２论文创新点本方案设计要求中，两个道口安装有红外线自动监测装置，检测车辆进入隧道的状况，并通过小型的继电器触点KA１和ＫA2,把信号输入PLC。经过查阅资料,我发觉一般的传感器在现场将光信号转化成了模拟信号，然后经过模数转换后输入到PLC中,然后进行PLC模块的把握。在本次设计中，使用的光电传感器的内部电路比一般的传感器多加了一个比较电路，使得输出的信号是一个高电平和一个低电平，起到了代替小型继电器线圈的作用。因而省去了一部分的外部电路,起到了简化的作用。第２章ＰLC原理及各模块的选择２.1PＬC原理介绍.PLＣ基本工作原理:ＰＬC由CＰU,存储器、I/０接口、内嵌的精简高效操作系统组成。用户可以依据自己的需要配置(扩展）自己的Ｉ/0(输入、输出)的类型及数量,用户按自己的把握需求编写把握程序下载到PLＣ的存储器内，PＬC在运行的时候，ＰＬＣ内的操作系统能运行用户的程序,依据用户程序通过输入端子完成输入信号(开关、触点、传感器等）的读取，并进行处理运算,把运算处理的结果输出到输出端子，以把握用户的执行机构（阀门、线圈、指示灯等）[1]。从而完成用户所需的把握功能。ＰＬＣ接受“挨次扫描，不断循环”的工作方式。每次扫描过程。集中对输入信号进行采样。集中对输出信号进行刷新。输入刷新过程。当输入端口关闭时，程序在进行执行阶段时,输入端有新状态,新状态不能被读入。只有程序进行下一次扫描时,新状态才被读入。一个扫描周期分为输入采样，程序执行，输出刷新。元件映象寄存器的内容是随着程序的执行变化而变化的。扫描周期的长短由三条打算。（1）ＣPU执行指令的速度(2)指令本身占有的时间(３)指令条数。由于接受集中采样[２]。集中输出的方式。存在输入/输出滞后的现象,即输入／输出响应延迟。2.2PＬC进展历程在工业生产过程中，大量的开关量挨次把握,它依据规律条件进行挨次动作,并按照规律关系进行连锁爱护动作的把握，及大量离散量的数据采集。传统上，这些功能是通过气动或电气把握系统来实现的。1９68年美国GM(通用汽车）公司提出取代继电气把握装置的要求，其次年,美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的把握装置，首次接受程序化的手段应用于电气把握，这就是第一代可编程序把握器,称ProｇramｍａblｅCoｎtｒｏller(PC)[3]。个人计算机（简称PC）进展起来后，为了便利，也为了反映可编程把握器的功能特点,可编程序把握器定名为ＰｒｏgrａmmaｂlｅLogiｃCｏｎtｒoller（ＰLC）。上世纪8０年月至90年月中期,是PLC进展最快的时期，年增长率始终保持为３0～４0%。在这时期，PLC在处理模拟量力量、数字运算力量、人机接口力量和网络力量得到大幅度提高,ＰLC渐渐进入过程把握领域，在某些应用上取代了在过程把握领域处于统治地位的DＣS系统[４]。PＬＣ具有通用性强、使用便利、适应面广、牢靠性高、抗干扰力量强、编程简洁等特点[５]。ＰLC在工业自动化把握特殊是挨次把握中的地位，在可预见的将来，是无法取代的。2．3PＬC的应用现状自２０世纪６0年月中期以来PLC产品在电力、冶金、化工等行业发挥了重大作用,尤其近20年来计算机和信息技术的飞速进展不断成倍扩大的功能和成倍降低的价格,使PLC、通讯联网技术、过程把握软件都获得了长足进步,也使PLC的广泛应用成为可能。下面通过两组数据(引自工控网)说明PLC的应用现状[６]。PLＣ在冶金行业的市场将持续增加20０３年中国的工业消灭了快速增长,工业产值同比增长在12%以上,而且中国的最大钢铁出口对象—美国在２００３年下半年取消了钢铁附加税,中国钢材对其出口也将快速回升。这些有利因素刺激了中国冶金行业的投资。据调查,中国冶金行业对设备的投资同比增长接近50%。冶金设备的大量增长带动了PLC在该行业的增长,2０03年PLC在冶金行业的市场达到216亿元,2004年有望达到3亿元。PＬC在纺织行业的应用分析[７］。在中国,PLC在纺织机械上的运用已经有17年的历史了,从最早的进口合成纤维生产设备到目前的中小型纺机,PLC无处不在。占各类纺织机械60%以上的织机平均每台带有一个小型的ＰLＣ，主要用于检测、报警、速度把握和机器启停把握。纺机的比例在纺织机械中不到5％，却用到更多的PLC,单台纺纱机最多用到１7台PLC,主要是60个Ｉ/Ｏ点以下的微型产品。梳棉机也用微小型PLC把握。其它各类纺织机械基本上都接受PLC把握，只有一些相对简洁的设备接受单片机或者其它把握方式。纺织机械的帮助设备也主要由PLC把握,如循环水系统、空调系统、蒸气系统、废水处理系统、包装线等。实际上PLC在中国的应用已分布到各行各业,依据工控网的调查,20０3年中国把握类产品市场PLC的占有率已超过50％,而且保持着10%~１5%的进展速度[８］。2.4PＬＣ把握系统的进展前景现在，虽然消灭了性能更加优越的DＣS和FCS把握系统,PLC把握也终将会被先进的FCＳ把握所取代，但是目前以及今后相当长的一段时间,PLC还会与DCS和FCS共存，这主要基于以下缘由：(1)现在企业的确正在朝着自动化、信息化、开放化的方向进展，但这并不意味着要将现有把握系统推倒重来。企业投入大量的人力和财力建立起来的ＰLC把握系统已经成型,假如要完全推翻再建立新的ＤＣＳ或FCS把握系统，需要更大的资金投入,将造成很大的铺张。(2）基于以上市场需求，很多软件厂商（例如：华富惠通软件公司)正在考虑如何利用企业已经成型的把握系统及新建的厂级网络，开发把握系统软件,挂念企业实现工厂自动化、信息化,为企业供应把握系统与管理网络的集成。（3）目前,PLC的功能增加、结构优化，ＩＯ模块趋向分散化、智能化,编程工具和编程语言更具标准化和高级化。(4）PLC的联网通信力量增加，向高速度、多层次、大信息量、高牢靠性及开放式的通信进展。(5)现在的PLＣ系统与DCＳ技术、现场总线IO技术相结合,结构开放、扩展便利、技术先进、价格低廉。由以上分析可以预见,将来ＰLC将朝着多功能化、集成化、智能化、标准化、开放化的方向进展，故PLC虽然面临其它自动化把握系统的挑战,但同时也在吸取它们的优点,相互融合,不断创新，在今后一段时间内将与其它先进把握方式并存,共同进展[9]。2.5可编程序把握器PLC的分类可编程序把握器PLC的分类ＰLＣ产品种类繁多，其规格和性能也各不相同。对PLC的分类,通常依据其结构形式的不同、功能的差异和Ｉ／O点数的多少等进行大致分类。按结构形式分类依据PLC的结构形式,可将PLC分为整体式和模块式两类。整体式PLC整体式PLＣ是将电源、CPＵ、I/Ｏ接口等部件都集中装在一个机箱内，具有结构紧凑、体积小、价格低的特点。小型PＬＣ一般接受这种整体式结构。整体式PＬC由不同I／Ｏ点数的基本单元(又称主机）和扩展单元组成。基本单元内有CPU、I/Ｏ接口、与I/O扩展单元相连的扩展口，以及与编程器或EPROM写入器相连的接口等。扩展单元内只有Ｉ/Ｏ和电源等,没有CPU[7］。基本单元和扩展单元之间一般用扁平电缆连接。整体式ＰLＣ一般还可配备特殊功能单元,如模拟量单元、位置把握单元等，使其功能得以扩展。模块式PLC模块式PLC是将PＬC各组成部分,分别做成若干个单独的模块，如CPU模块、I/O模块、电源模块(有的含在ＣＰU模块中)以及各种功能模块。模块式PＬC由框架或基板和各种模块组成。模块装在框架或基板的插座上。这种模块式ＰLC的特点是配置机敏,可依据需要选配不同规模的系统，而且装配便利，便于扩展和修理。大、中型PLＣ一般接受模块式结构。还有一些PLC将整体式和模块式的特点结合起来,构成所谓叠装式PLC。叠装式ＰLC其CPU、电源、Ｉ／O接口等也是各自独立的模块,但它们之间是靠电缆进行联接,并且各模块可以一层层地叠装。这样,不但系统可以机敏配置，还可做得体积小巧[6]。(2)按功能分类依据PLC所具有的功能不同，可将PLC分为低档、中档、高档三类。低档PLC具有规律运算、定时、计数、移位以及自诊断、监控等基本功能，还可有少量模拟量输入/输出、算术运算、数据传送和比较、通信等功能。主要用于规律把握、挨次把握或少量模拟量把握的单机把握系统。中档PLＣ除具有低档PLＣ的功能外，还具有较强的模拟量输入/输出、算术运算、数据传送和比较、数制转换、远程I/Ｏ、子程序、通信联网等功能。有些还可增设中断把握、PID把握等功能，适用于简单把握系统。高档PLC除具有中档机的功能外，还增加了带符号算术运算、矩阵运算、位规律运算、平方根运算及其它特殊功能函数的运算、制表及表格传送功能等。高档PLC机具有更强的通信联网功能,可用于大规模过程把握或构成分布式网络把握系统,实现工厂自动化。(3)按Ｉ/O点数分类依据ＰLC的I/Ｏ点数的多少,可将PＬC分为小型、中型和大型三类。小型PLＣ——I/O点数小于256点;单CＰU、8位或１6位处理器、用户存储器容量4K字以下。中型PLC——I／Ｏ点数２5６~2０48点；双ＣPU,用户存储器容量2～8K。大型ＰLC——I／Ｏ点数＞2048点;多CPＵ，16位、32位处理器,用户存储器容量8~1６Ｋ.今后一段时间内将与其它先进把握方式并存,共同进展。CPU的构成从结构上分,PLＣ分为固定式和组合式(模块式)两种。固定式PＬC包括CPU板、Ｉ/O板、显示面板、内存块、电源等,这些元素组合成一个不行拆卸的整体［4]。模块式PLＣ包括CＰU模块、Ｉ／O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以依据肯定规章组合配置。CＰＵ是PＬC的核心，起神经中枢的作用，每套PLC至少有一个CＰＵ,它按PLC的系统程序赐予的功能接收并存贮用户程序和数据,用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中,同时,诊断电源和PＬC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后,从用户程序存贮器中逐条读取指令,经分析后再按指令规定的任务产生相应的把握信号，去指挥有关的把握电路。ＣPU主要由运算器、把握器、寄存器及实现它们之间联系的数据、把握及状态总线构成，CPU单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。内存主要用于存储程序及数据,是ＰLC不行缺少的组成单元。在使用者看来,不必要具体分析ＣPU的内部电路,但对各部分的工作机制还是应有足够的理解。ＣPU的把握器把握CPU工作，由它读取指令、解释指令及执行指令。但工作节奏由震荡信号把握。运算器用于进行数字或规律运算,在把握器指挥下工作。寄存器参与运算,并存储运算的中间结果,它也是在把握器指挥下工作。CPＵ速度和内存容量是ＰLC的重要参数，它们打算着ＰLC的工作速度，IＯ数量及软件容量等,因此限制着把握规模。I/O模块：PＬＣ与电气回路的接口是通过输入输出部分(I/O）完成的。I/O模块集成了PLC的Ｉ/O电路,其输入暂存器反应输入信号状态，输出点反应输出锁存器状态。输入模块将电信号变换成数字信号进入PLC系统,输出模块相反。I/O分为开关输入（DI)开关输入量(ＤＯ)模拟量输入（ＡI),模拟量输出（ＡO)等模块。常用的I／O分类如下：开关量：按电压水平分，有2２0VＡC,1１０VAC,24VDC,按隔离方式分,有继电器隔离和晶体管隔离。模拟量:按信号类型分,有电流型（４-20Ma,０-20mA）,电压型等,按精度分有12bit，１４biｔ,16biｔ等。出来上述通用的IO外，还有特殊的I/O模块,如热电阻，热电偶，脉冲等模块。按Ｉ/O点数确定模块规格及数量，I/Ｏ模块可多可少,但是其最大数受CPＵ所能管理的基本配置的力量,即受最大的底板或机架槽数限制。电源模块:PＬC的电源用于为PLC的各模块的集成电路供应工作电源。同时，有时还为输入电路供应２4V的工作电源，电源输入类型有：沟通电源（２20ＶAC/１10VAC)直流电源（常用的为24ＶDC)，底板或机架大多数模块式ＰLC使用底板或机架，其作用是:电气上，实现各模块间的联系，使CPU能访问底板上的全部模块，机械上，实现各模块间的连接,使各模块构成一个整体。２.6PLC的选择ＰLC按结构分为整体型和模块型两类,按应用环境分为现场安装和把握室安装两类；按CPU的字长分为1位、4位、８位、16位、３２位、6４位等，从应用的角度动身，通常可按功能把握或输入输出点数选型。整体型PLC的I/Ｏ点数固定，因此用户选择的余地较小,用于小型把握系统，模块型ＰLC供应多种I/O卡件或插卡,因此用户可较合理的选择和配置把握系统的I/O点数，功能扩展便利机敏，一般用于大中型把握系统。2．７输入输出模块的选择输入输出模块的选择应考虑与应用要求的统一。例如对输入输出模块，应考虑信号电平、信号传输距离、信号供电方式等应用要求。对输出模块，应考虑选用的输出模块类型,通常继电器输出模块具有价格低、使用电压范围广、寿命短、响应时间较长等特点,可控硅输出模块适用于开关频繁,电感性低功率因数负荷场合,但价格较贵，过载力量较差。输出模块还有直流输出、沟通输出和模拟量输出等，与应用要求应全都。可依据应用要求,合理选用智能型输入输出模块，以便提高把握水平和降低应用成本。考虑是否需要扩展机架或远程I／O机架等［9]。２.8电源的选择PLC的供电电源，除了引进设备时同时引进PＬC应依据产品说明书要求设计和选用外,一般ＰLＣ的供电电源应设计选用2２0ＶAC电源，与国内电网电压全都。重要的应用场合,应接受不间断电源或稳压电源供电[10]。为防止外部高电压电源因误操作而引入ＰLC,对输入和输出信号的隔离是必要的,有时也可接受简洁的二极管或熔丝管隔离。第３章各部分硬件设计3.1PLＣ的外连电路设计本次设计的隧道口信号灯把握器电路原理图。利用可行的传感器探测汽车到达隧道口的信号，本设计所接受的传感器是光电传感器，去感知汽车到达，作为输入设备，输入信号送入到PＬC中，作为对来自传感器输入信号的响应，PLC产生输出把握信号去驱动信号等工作，从而实现隧道隧道口红绿灯的变化。ＰLC还接受来自隧道口中两个故障停止工作开关的输入信号--－一个安装在距A隧道口１30m处,另一个安装在距Ａ隧道口26０m处，它们用于处理故障状况下信号灯的停止把握从设计要求中可以看出,设计需要PLC的输入输出点数并不多，输入点中两个点是由传感器采集到的信号输入信号。一个点是起停把握开关,另外两个输入点是故障把握系统停止开关,输入点一共是五个点。输出点接隧道口的四个红绿指示灯，和一个报警电铃。因此可以确定其硬件部分主要有PLＣ，光电传感器、红绿交通信号灯，报警电铃以及一些帮助设备组成。图３-１ＰLC外部接线图3.2系统原理框图本设计是利用PLC接受红外传感器接收的信号和手动把握信号，然后通过ＰＬC发送把握信号,把握各个交通灯的亮灭,从而达到指挥交通,避开发生交通事故的效果。如图３－2所示。报警电铃B口绿灯报警电铃B口绿灯B口红灯A口绿灯A口红灯PLC机红外传感器信号手动把握信号图3-2系统原理框图３．3传感器的选择及安装本设计利用光电传感器来感知汽车的到达,下面就光电传感器做下介绍。图3-3传感器原理框图光电传感器是通过把光强度的变化转换成电信号的变化来实现把握的。光电传感器在一般状况下，有三部分构成：他们分为发送器、接收器和检测电路。发送器对准目标放射光束,放射的光束一般来源于半导体光源,发光二级管、激光二极管及红外放射二极管。光束不间断的放射,或者转变脉冲宽度。接受器由光电二极管、光电三极管、光电池组成。在接受器前面，装有光学元件如透镜和光圈等。在其后面是检测电路，她能滤出有效信号和应用该信号。此外，光电开关的结构元件中还有放射板和光导纤维。三角反射板是结构坚固的放射装置。它由很小的三角锥反射材料组成，能够使光束精确的从反射板中返回，具有有用意义。它可以在于光轴0到2５的范围内转变放射角，使光束几乎是从一根放射线，经过反射后，还是从这根反射线返回。光电式传感器工作原理：光电传感器是接受光电元件作为检测元件的传感器，它首先把被测量的变化转换成光信号的变化，然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号,光电传感器一般由光源，光学通路和光电元件三部分组成。光电检测方法具有精度高,反应快,非接触等优点，而且可测参数多，传感器的结构简洁，形式机敏多样,体积小。近年来，随着光电技术的进展,光电传感器已成为系类产品,其品种及产量日益增加，用户可依据需要选用各种规格产品,在各种轻功自动机上获得广泛的应用[１0］。分类和工作方式槽型光电传感器把一个光放射器和一个接收器面对面的装在一个槽的两侧的是槽型光电。发光器能发出红外光或可见光，在无阻状况下光接收器能收到光。但当被检测物体从槽中通过时,光被遮挡，光电开关便动作。输出一个开关把握信号，切断或接通负载电流，从而完成一次把握动作。槽型开关的检测距离由于受整体结构的限制一般只有几厘米。对射型光电传感器若把发光器和收光器分别开,就可使检测距离加大。由一个发光器和一个收光器组成的光电开关就称为对射分别式光电开关,简称对射式光电开关。它的检测距离可达几米甚至几十米。使用时把发光器和收光器分别装在检测物体用过路径的两侧，检测物通过时阻挡光路,收光器就动作输出一个开关信号。反光板型光电开关把发光器和收光器装犹如一个装置内，在它的前方装一块反光板，利用反射原理完成光电把握作用的称为反光板反射式（或反射镜反射)光电开关。正常状况下，发光器发出的光被反光板反射回来被收光器收到，一旦光路被检测物体物拦住，收光器收不到光时，光电开关就动作，输出一个开关把握信号它的检测头里也装有一个发光器和收光器,但前方没有反光板。正常状况下发光器发出的光收光器是找不到的。当检测物通过时拦住了光,并把光部分反射回来，收光器就收到光信号，输出一个开关信号。基于光电传感器的众多优点，所以在本设计中接受这种传感器来采集汽车信号。而对射型光电传感器可以检测到大距离的信号,所以针对隧道口汽车的检测，我们接受对射型光电传感器作为PＬＣ的信号采集器传感器要精确无误的检测到汽车的到来,这需要对传感器的安装位置进行很好的设计,传感器安装的位置不对,可能人或动物都会对信号采集有影响。由于汽车体积较大，我们选择４只光电传感器，在隧道Ａ、B口各安两只,接受两只光电传感器,便可以牢靠地检测汽车的到来。光电传感器采集到的汽车到达信号后,各输出一个高电平,将两个信号相与后,输出的高电平送至PLC中，通过驱动信号灯工作。接受这种采集系统，只有当两个传感器都采集到信号时,PLC的输入继电器才会动作,不会由于在小的物体触及到一个传感器而使信号灯工作，具有很高的牢靠性。以下为传感器基本原理图(RPR22０光电传感器）。图３-3传感器内部原理图若检测到光，刚RＰR22０的3脚输出一个电压与基准电压比较，若RPR220的３脚的电压比基准电压大,则LM3３9的2脚就输出一个低电平。相反检测不到光,则ＬＭ33９的２脚就输出一个高电平。３.４帮助设备设计与选型(1）按钮：系统需要的按键有3个，一个启动键，一个130m把握键，还有一个260m的把握键，三个按钮通过通信线与PLC相连,直接将把握信号输送到ＰLC中，按钮选用LＡ19-１1型号。（２）报警电铃:利用电磁继电器原理制造的，通电时,电磁铁有电流通过,产生磁性，把小锤下方的弹性片吸过来了,是小捶打击电铃发出声音,同时电路断开，电磁铁失去了磁性，小锤又被弹回，电路闭合,不断重复，电铃便发出连续击打声了。电铃在隧道口A,B口各安装一个,对系统消灭问题时,能够准时报警通知即将进入隧道的汽车,起到了平安保障作用。第4章软件设计4.1梯形图程序设计PＬC是以程序的形式进行工作的，所以必需把把握要求变换成PLC能接受并执行的程序,编制程序接受编程语言。它是一种图形语言，沿用传统把握图中的继电器触点、线圈、串联等术语和一些图形符号构成,左右的竖线称为左右母线。梯形图中接点(触点)只有常开和常闭,接点可以是PLC输入点接的开关也可以是PLＣ内部继电器的接点或内部寄存器、计数器等的状态。梯形图中的接点可以任意串、并联，但线圈只能并联不能串联。内部继电器、计数器、寄存器等均不能直接把握外部负载,只能做中间结果供CPU内部使用。PLＣ是按循环扫描大事，沿梯形图先后挨次执行，在同一扫描周期中的结果留在输出状态暂存器中所以输出点的值在用户程序中可以当作条件使用。语句表语言,类似于汇编语言。规律功能图语言,沿用半导体规律框图来表达，一般一个运算框表示一个功能左边画输入、右边画输出。4．2程序设计思想本系统的设计思想，当系统上电以后进入初始状态,Ｘ０作为整个系统的启动停止开关,当X0被按下时,系统启动进入程序的运行，当Ｘ0再次按下时,整个系统停止工作。当启动按钮被按下时,系统开头执行无车程序,X2，X4是隧道A,Ｂ口的信号继电器开关,假如A、B隧道口均无车时,系统循环运行此程序。假如隧道口Ａ口有车到达时，通过我们的红外传感器探测到信号后,将其信号输送到PLＣ中,即如流程图中，中断无车程序转为A口有车程序，当执行相应的程序。B口和Ａ口的程序所执行的条件一样。X10和X１1作为隧道１3０m和26０ｍ的系统故障急停开关，在任何时候只要拨动开关，都可以对整个系统进行停止把握，当检修完线路后，将Ｘ10和X11拨回原位,又可以启动系统。是系统进入正常工作状态。在程序设计中,3段程序都是独立的挨次功能程序，所以我接受的是STＬ步进顺控指令,这种指令是特地挨次把握而设计的指令。在工业领域很多的把握过程都可用挨次把握的方式来实现,使步进指令实现挨次把握既便利又便于阅读修改。YYB口有车程序A口有车B口有车？A口有车程序两口均无车程序初始状态开头YNN启动图4-１程序流程图接受这种指令进行挨次执行,主要是为了在设计程序中,假如A、B隧道口有车时,我们能够接受一些简洁方法马上停止当前执行的无车程序，并转移到有车程序。三段程序都是挨次的，任意一段程序执行的前提条件满足时,我们能够马上转移到当前的程序段，并执行相应的程序。4.3无车通过隧道式的程序设计依据设计要求，画出Ａ,B口信号灯的工作时序图如图4-2所示。图４-2A,B口信号灯的工作时序图从上面的时序图可以分析AＢ口各个信号灯的工作状况,系统启动后,首先A口的绿灯亮,B口的红灯亮。5s后A口绿灯闪2s后熄灭,７ｓ后A口红灯亮,B口绿灯亮,同样5s后B口绿灯闪2s熄灭，而后反复循环此过程。无车程序的设计必需在整个程序的前面，由于在系统启动信号来时,当没有车在隧道口时,就直接进入到无车程序,并循环执行。如图４-3和图４-4。图4－3无车通过梯形图程序初始状态。Ａ、B两入口均亮红灯。按启动按钮SB1，程序启动，B口红灯亮。在计时5s内,A口亮绿灯。当A口无车进入时,计时5s,计时5s后,A口绿灯闪烁2s。A口无车进入且Ａ口绿灯闪烁2s后,程序转向S41。S４1启动,A口红灯亮。B口绿灯亮5s的时间。B口无车进入时，计时５s,5s后，Ｂ口绿灯闪烁2ｓ，7s后,B口有车进入,程序跳转向S42。图4-4无车通过梯形图4.4有车通过隧道时的程序设计A口：图4-5Ａ口有车通过隧道时时序图从上面的时序图可以分析出AB口各个信号灯的工作状况,系统转为执行Ａ口有车程序时，首先A口绿灯亮，B口的红灯亮。２0s后A口绿灯闪２ｓ后熄灭，随之Ａ口红灯点亮,90s后B口红灯熄灭绿灯亮,在A口的红灯亮75s后，即系统默认汽车通过隧道,这时程序返回无车程序。图4-６A口有车通过隧道时梯形图S31启动,B口红灯亮。Ｔ2计时2０s，即A口进车开头计20s。T３计时90s，即Ａ口进车到待其从B口全部开出的总计时时间。在A口进车开头的20s内,A口绿灯亮。A口绿灯亮在20s后闪烁2s。2２s后,A口亮红灯。9０s后程序跳转向S41，B口允许汽车进入。３个停止触点并联,把握程序跳转向S0初始状态。Y2、Y4同时得电，即A、B绿灯同时亮时，程序转向S5１。B口：图4-7B口有车通过隧道时时序图从上面的时序图可以分析出A、Ｂ口各个信号灯的工作状况,系统转为执行B口有车程序时,首先Ａ口红灯亮,B口的绿灯亮。20ｓ后B口绿灯闪2s后熄灭,随之B口红灯点亮，9０ｓ后Ａ口红灯熄灭绿灯亮，在Ｂ口的红灯亮75s后，即系统默认汽车通过隧道,这时程序返回无车程序。图4-8B口有车通过隧道时梯形图A口亮红灯，T７计时90ｓ，即Ｂ口进车到待其从A口全部开出的总时间。Ｔ８计时20s,即B口进车开头的2０s内，B口绿灯亮。B口绿灯在亮２0s后,闪烁２s。２s后，Ｂ口红灯亮。９0s后，程序跳转到Ｓ21,A口允许进车。4．6时序图周期为1s的方波0.5S0.5SM100：T10：图4－9时序图周期为１s的方波图在把握绿灯闪烁时可接受串接周期为1s的方波来实现，因而在程序开头时常加入一段方波发生程序,以上是该程序的时序图。SFC状态转移图如图4－１０所示X1X1Y2 Y4X1T0T9T6T4

k20Y1X0X5Y1Y5Y4Y2Y2Y4X1X2X3T7Y4T8T8T9M100T8T9K20T6M100T5Y4T6K20Y4X5T5X2X3X1T3T4T2T4M100Y2T2T2

k200Y3T3

k900T1X4Y2T1M100X4T0M8002S21S31S41S42S51S0Y3Y2T0K50T1K20Y2Y1S41S0Y1Y1T7

k900T8K200Y4Y3S21S0ENDRETY3Y3S21S0S51Y2 Y4S0S51图4－9SFC状态转移图以上状态转移图充分的说明白程序执行的过程。4．７I/Ｏ安排表表４－1Ｉ/O安排表输入输出器件号地址号功能器件号地址号功能ＳB1Ｘ0启动ＬＥＤ1Y１Ａ口红灯SB2X1停止1LED2Y２A口绿灯SB3X２停止２LEＤ3Y3Ｂ口红灯SB4X3停止3LED4Y4B口绿灯KA1X4A口检测装置ＹY5报警ＫA2Ｘ5B口检测装置4．8有汽车通过隧道和无汽车通过隧道程序的连接依据设计要求,在执行无车程序时，假如隧道口有车来到时,要马上停止当前的无车程序转到有车程序，这就需要对如何进行转换进行很好的设计,这也是在编程上最大的难题。考虑到用中断调用,不能够在执行完无车程序后返回有车程序并从头开头执行，所以我们不接受中断调用，假如用跳转指令也会遇到同样的问题。基于上述问题,在编程上我们实行步进指令编写,它的特点挨次执行时，无论在执行任何程序段,只要当前步执行的条件满足都不会受到其他因素的影响。用步进指令的执行条件,我们就能够解决在执行无车程序的任何时刻,当有车信号到来时，都能够马上转为到车程序的起始位置。图4-１0程序示意图4.9把握开关在程序中的设计在设计要求中，要在隧道１３0m和２60m处设计一个把握开关，起到系统故障时,作为急停使用。把握开关在打开时,要解决两个问题,一是关闭整个系统，让信号灯停止工作，二是要让整个系统复位,以致系统恢复时，能够让系统从开头执行。图４－11程序示意图S？？是程序中的“步”,也就是在程序中的每一步都要编写上面的程序，当Ｓ？?为活动步,Ｘ10被打开时,Ｓ0被置1,并且系统被复位,S0为1时，X10非为0,因此不会执行无车程序，整个系统也不会执行。第5章PＬC整体电路的干扰与预防PLＣ由于使用机敏、故障率低、程序设计使用便利、维护便利等优点，已在工业生产的各个领域得到了广泛的应用。但是现场的条件往往比较恶劣,如各种工业电磁波、声光、辐射,所以需接受合理的抗干扰措施,保证ＰLC的牢靠工作。对于我们的隧道监视系统,一般没有交通警察的现场指挥，车辆多的状况下，假如PＬＣ被外界的信号干扰了，红绿灯工作不正常，那可能就会造成车祸事故，还可能因此造成大路交通堵塞，所以隧道的PＬC抗干扰也是不容忽视的。下面我们就一般的干扰信号及干扰措施做一个具体的介绍。一般的干扰源的产生，主要有以下几个方面:一是电源系统的引入干扰;二是输入输出电路的引入干扰：三是接地系统引入的干扰。5.1电源系统引入的干扰市电不要直接进入ＰLＣ电源模块，首先用功率相匹配的低通滤波器，为了保证沟通供电的稳定,使用沟通稳压器，然后使用隔离变压器输出各种电压,隔离变压器需要满足两点：一是屏蔽层要有良好的接地，初级线圈的屏蔽接到电网的地,次级的屏蔽接入本系统的地；二是次级连接最好用双绞线，由于双绞线能有效的防止线间寄生电容的存在,削减电磁干扰。这样的话就会除掉来自电源的多种干扰,提高ＰＬＣ的抗干扰力量。５．2感性负载引起的干扰由于工业现场存在着大量的感性负载,如交、直流继电器、接触器、变压器和交直流电磁铁等,当对其进行投切操作时，会在电感线圈的两端产生极高反向电动势，引起猛烈的高频电磁干扰,而且会使触点间隙产生电弧击穿,并通过传导作用而施于电源侧的计算机,严峻影响四周工作的计算机把握系统的正常运行。沟通信号并接RC爱护回路,吸取感应电动势一般负荷容量在1０KVＡ以下,接受１20Ω+０.1MT，在10kVA以上接受47Ω+0.４7ＭＴ,直流输入时，依据楞次定律,并接该二极管，释放反向电动势，爱护PLC不受过量反向电动势影响。这样的话可以削减感性负载所引起的干扰,进而达到爱护电路的目的,这也是我们所追求的一个回路。这样的话就会除掉来自电源的多种干扰，提高ＰＬＣ的抗干扰力量。图５-1RC爱护回路5.3输出信号的抗干扰措施图5-2RＣ浪涌的吸取器假如是沟通，在负载二端并接RＣ浪涌的吸取器，ＲＣ越靠近越好。假如是直流负载,在负载两端并接二极管,二极管的反向耐压应是负载的4倍。5．4抑制外部配线干扰的措施(１）沟通输入输出信号与直流输入输出信号分别使用各自的电缆。(2)输入输出信号与高电压大电流的动力线分开铺设,铺设时如用全封闭电缆槽要接地。(3)输入输出信号线，必需使用屏蔽电缆，屏蔽电缆必需单侧接地，接地点应在PLＣ把握器外。（4)为了实现信号在电气上完全隔离,最好用光电隔离。图５-3输入和人输出电路结论与展望6.1结论本次的设计从实际动身,我们对隧道当中汽车的双向行驶的交通灯把握部分进行了深化的争辩和设计。取得了几个方面的成果:(１）设计了把握系统的硬件部分,依据实际的需要对PＬC的型号，输入输出点进行了安排,设计了PＬC的外部接线图。（2）设计了PＬC的把握程序，介绍了PLC的设计方法，并设计了相应的PLC程序。这种设计方法简洁易学,节省了大量的时间。(3）最终对交通灯进行了安装与调试，对于调试过程中消灭的问题进行了分析,提出来解决方案，并成功地解决了问题。6．2展望本设计在现在的基础上可以更加深化的进行细化,比如汽车在隧道中消灭故障时，利用信号灯的指示来避开汽车事故的发生，还有我们可以利用ＰＬC来把握检测隧道的结构平安等。参考文献［1]郁汉琪主编.电气把握与可编程序把握器应用技术．南京：东南高校出版社，20０３,6.［2］王也仿主编．可编程序把握器应用技术.北京:机械工业出版社,２０01,9．[3]求是科技编著．ＰＬC应用开发技术与工程实践．北京:人民邮电出版社,２0０5,１.[４]郑瑜平主编.可编程序把握器.北京:航天航空高校出版社,１99５.[5]崔亚军主编.可编程序把握器原理及程序设计.北京，电子工业出版社,19９3．[６]杨长能主编.可编程序把握器原理及应用(第一版).重庆：重庆高校出版社，1992.[7]彭和标主编．可编程把握原理及应用（第一版)．西安电子科技高校出版社,１９99.[8］.［9]Ｇ.L.Batten.ProgrammabeＣｏｎtroｌｌeｒs:haｒdｗarｅ.soｆtwareaｎdAｐplｉcatｉon.．NewYork:MCGraw-Hiｌl．1９9４．［10]袁任光．可编程把握器应用技术与实例.华南理工高校出版社,2003.25.致谢经过几个月的查资料、整理材料、写论文，今日最终可以顺当完成论文最终的致谢了，想了很久，要写下这段致谢,表示可以进行毕业答辩了，时间匆忙飞逝,四年的努力与付出，随着论文的完成，最终我在高校爱生活得以划上完善的句号。整个毕业设计期间，我得到了老师的认真指导,她认真负责,悉心指导使我能够顺当有效地完成毕业设计。在他们身上，时刻体现着科研工作者的所特有的严谨的教学作风,勇于探究的工作态度和求同思变、不断创新的治学理念。他们不知疲乏的敬业精神和精益求精的治学要求，端正了我的学习态度，使我受益匪浅。再次感谢老师和同学们的挂念。附录附录A外文资料IntelligｅnttｒａfficｌiｇhtsAbstrａｃt：Ｓiｇnalcontrolisanｅceｓsarymeasureｔｏmaｉnｔａinthｅqualityandsaｆｅｔyoftrafficcircｕｌation.Fｕrtherdevelｏpmｅnｔoｆｐresentsignａlconｔroｌhasgｒeaｔpotentiaｌtorｅducｅtraｖｅlｔimes，veｈicleandaccidentcoｓｔs,aｎdvehiclｅｅmｉsｓｉｏns.Tｈedevelopmenｔofdetｅｃtiｏnandcomｐuterｔechnｏｌｏgyhａschaｎgｅdtraｆficsｉｇnａlconｔrolfrｏmfixed-timｅopen-lｏoprｅguｌａtｉoｎｔoａｄaptivefｅｅｄｂackcontrol．Preｓentadaptivecoｎtrolmｅthｏds,lｉkｅtｈeBritishMOVA,ＳｗeｄiｓｈＳOS(isolatedｓigｎaｌs)andBriｔishSＣOＯT（ａrea-wiｄecoｎｔｒｏl），uｓemａthemａｔicaloptimｉzatｉｏnａｎdsimulａtｉonｔeｃhniquestoadjustｔhesignalｔｉmingtｏｔheobｓｅrｖｅdflｕctuationsoｆtrａfficｆｌowinrealtime.Theopｔimizatｉonisｄonｅbychａngingtｈeｇreentｉmeandｃｙclelengthｓｏfthesｉｇｎaｌs.Inarea-widecontrｏlｔhｅoｆfseｔsbeｔｗeeｎiｎtersｅctionsａreaｌsｏchaｎgｅd．Ｓｅverａlｍethoｄshaｖｅbｅｅndevelopｅdｆordeｔerminingｔheoptｉmａｌcyclelenｇthandtheminimuｍdeｌayatanintｅｒsｅｃtioｎbuｔ,baｓedonuｎcerｔaiｎtyandrｉｇｉｄnａtureoftraｆficsｉgnaｌcontrol,ｔｈegloｂaｌｏptimumiｓnotposｓiｂlｅtofｉｎdouｔ.1.Ciｔation：Asaresｕltofgrowingｐublicawａrenｅssofthｅenｖiｒoｎmentａlimpaｃtoｆroadｔrafｆicmanyaｕｔhorｉtiesarｅnoｗpurｓuｉngpolｉciｅsto:−mａnaｇeｄemａｎｄandcongeｓｔｉon;−inｆluenceｍｏdeaｎｄｒouteｃhｏice；−improｖepriｏrityfｏrbusｅs,traｍsaｎｄotherpublicservicevehiｃlｅｓ；−proｖｉdeｂetteraｎdsaferfacｉlitiｅsｆorｐｅdestrｉans，ｃyclisｔｓaｎdｏtheｒｖuｌnerablerｏａduserｓ;−rｅｄucｅvｅhicｌｅeｍisｓiｏnｓ,nｏiｓeandｖisuａliｎtrusion;and−ｉmprovesafeｔyfoｒalｌroadｕsergｒoups．Ｉnadaｐtiｖetrａｆficsignalconｔroltheincreaｓeinfｌｅxibilitｙincｒｅasｅsｔhenumbｅrｏｆoverｌａppｉnｇgｒeenｐhaｓesintheｃycle,thusmａkｉngtheｍathemａticaｌopｔimizaｔionverycomｐlicatｅdａnｄｄｉffiｃｕlt.Foｒtｈatrｅason,theadaｐｔｉvesignａlｃonｔrｏliｎmｏｓtcasesisnoｔbasedonprecｉseoｐtiｍiｚatioｎbuｔoｎthｅｇreeneｘteｎｓiｏnprinciｐle.Inpracｔｉｃe，uｎiformｉｔyｉsthepｒｉncｉplefollowedinsigｎalcontrolfｏrtrafficsafeｔyreasons．Thissetslｉmitationｓｔothecyｃlｅｔimeanｄｐhaｓearｒangements.Hence,ｔｒafｆiｃsignａlconｔｒoｌｉnpractiｃearebasedontaiｌor-madｅsolｕtiｏnsandａdjustmeｎｔsmａdebythetｒaｆficｐｌａｎｎers.Tｈeｍodernproｇraｍmablesignalcｏntrolｌerswiｔｈagreatnumbｅrofadjustablｅpａramｅtｅrsareｗeｌlｓuitedtothｉsproｃｅｓs.Forｇoodresults,aneｘpｅrｉeｎcedplanｎerａｎdｆine-ｔuniｎｇinthefｉelｄisneeded．Fuzzy