PLC控制技术课程设计.doc
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电气与PLC控制技术
课程设计
设计题目：
十字路口交通灯PLC控制系统设计
设计人姓名：
江新林
设计人学号：
2011100895
专业班级：
11自动化（楼宇）
指导教师：
叶建雄
2014年6月份
十字路口交通灯PLC控制系统设计
摘要
如今，是一个自动化技术的时代，生活的方方面面都离不开自动化。
例如十字路口的交通灯，这就是一个很简单的自动化控制系统。
说的更具体一点，应该叫PLC控制系统。
PLC也就是可编程控制器（ProgrammableLogicController）。
所以说，我们要想设计十字路口交通灯系统，就应该从PLC技术入手来完成这个设计。
十字路口交通灯，在现代的生活中，有着很重要的地位，如果没有它，我们的工作效率将会大大的减慢。
俗话说，无规矩不成方圆。
正是有了交通灯，不仅车流得到疏通，更重要的是保障了我们的安全。
还有，正是由于交通灯的高度自动化与稳定性，这也使交警无需进行辛苦的工作，便可让交通井然有序。
我的课程设计，也就是朝着这样的方向进行设计的。
不仅如此，借助这次课程设计不仅可以增进对PLC知识的认识，也可以了解PLC的应用。
还学会了GXDeveloper编程软件的调试与组态王软件的监控，以及端子接线图、梯形图、时序图等。
关键词：
十字路口交通信号灯、PLC、自动控制、组态王、梯形图
一、课程设计的目的
（1）本次课程设计主要目的是在PLC控制下，设计十字路口交通信号灯控制系统，是我们学生巩固和加深PLC基本知识的理解，也加深了对PLC基本指令，顺控制令等指令的理解，同时学会查询资料、方案设计以及对单元控制状态认识，进一步提高综合应用所学知识的能力，提高分析解决问题的能力。
（2）学会使用组态王软件。
（3）熟悉三菱FX系列PLC外部电路的接线及操作。
二、课程设计题目和要求
题目：
十字路交通灯PLC控制系统设计
2.1交通灯数量及位置如下：
说明：
每一路口由三盏灯组成，每盏灯有两种状态：
红灯和方向标志的绿灯。
2.2工作要求：
a.南北方向左转标志灯绿色放行,其他禁行等待（红灯），时间25秒，全部禁止10秒；
b.南北方向直行和右转标志绿灯放行，其他禁行，时间60秒，全部禁止10秒；
c.东西方向左转标志灯绿色放行,其他禁行等待（红灯），时间25秒，全部禁止10秒；
d.东西方向直行和右转标志绿灯放行，其他禁行，时间60秒，全部禁止10秒；
e.重复a步骤，如此循环。
2.3课程设计要求
1.按题意要求，画出PLC端子接线图及控制梯形图，其中梯形图要求用二种方法实现
基于时间定时器的方法和基于步（或转换为中心）的方法。
2.利用编程工具软件输入梯形图控制程序，完成调试。
3.利用上位机组态王组态软件（或触摸屏）完成控制对象的监控。
4、完成课程设计说明书。
三、课程设计内容
3.0PLC的基本工作原理
PLC采用“顺序扫描，不断循环”的工作方式
1.每次扫描过程，集中采集输入信号，集中对输出信号进行刷新。
2.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。
3.一个扫描周期分为输入采样，程序执行，输出刷新。
4.元件映象寄存器的内容是随着程序的执行变化而变化的。
5.扫描周期的长短由三条决定。
（1）CPU执行指令的速度
（2）指令本身占有的时
间（3）指令条数，现在的PLC扫描速度都是非常快的。
6.由于采用集中采样，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。
3.1PLC的I/O分配口及端子接线图
表1I/O分配表
输入
输出
输入点
输入设备
输出点
输出设备
XO
启动按钮SB1
Y0
南北左转向灯HL1
X1
停止按钮SB1
Y1
南北直行灯HL2
Y2
南北右转向灯HL3
Y3
东西左转向灯HL4
Y4
东西直行灯HL5
Y5
东西右转向灯HL6
COM
Y0
X0
X1
Y1
Y2
Y3
Y4
Y5
SB1
SB2
SA
RUN
东西右转向灯
东西直行灯
东西左转向灯HL4
南北右转向灯HL3
南北直行灯
南北左转向灯
COM2
FU
-
+
COM1
COM
图2PLC端子接线图
~
AC220V
AC220V
3.3PLC主程序设计思路及工作流程
按下启动按钮SB0？
?
结束
按下停止按钮SB1?
南北左转灯Y0变绿
Y1~Y5灯都为红色？
Y0~Y5全部变为红色
南北直行灯Y1和右转向灯Y2变绿，Y0和Y3~Y5变红？
延时25S?
延时60S？
Y0~Y5全部变为红色
延时10S?
延时10S?
东西左转灯Y0变绿
Y1~Y5灯都为红色？
Y0~Y5全部变为红色
东西直行灯Y1和右转向灯Y2变绿，Y0和Y3~Y5变红？
延时25S?
延时60S？
Y0~Y5全部变为红色
延时10S?
延时10S?
接左下角
N
N
N
N
N
N
N
N
Y
Y
Y
Y
Y
Y
Y
Y
Y
Y
转右上角
N
图3十字路口交通灯工作流程图
根据交通灯的工作要求，可以画出其工作时的时序图，为了简便，我未加入停止按钮X1的波形。
启动
南北左转向灯
南北直行灯
南北右转向灯
东西左转向灯
东西直行灯
东西右转向灯
Y0
X0
Y1
Y2
Y3
Y4
Y5
Y1
Y2
Y3
Y4
Y5
Y1
Y2
Y3
Y4
Y5
25S10S60S10S25S10S60S10S
说明：
高电位表示绿，低电位表示红
图4十字路口交通灯工作时序图
3.2PLC控制梯形图
1.方法一：
基于时间定时器
根据图4的时序图进行分析可知，前后有八个时间段发生变换，故需要用八个定时器T0、T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7进行定时控制相应的动作，同时可以知道南北方向的左右转向与直行灯的变化是一样的，可以采用一个输出继电器来控制，而同时可以知道东西方向的左右转向与直行灯的变化是一样的，故可以采用一个输出继电器控制，所以经以上分析可知总共采用6个输出继电器控制东西南北方向的灯的状态。
图5十字路口交通灯控制系统的梯形图
2.方法二：
基于转换为中心法
以转换为中心法步状态的变化是通过转换的实现来完成的，由前级步转换到后续步有两个条件，即前级步为活动步和转换条件满足。
这两个条件必须同时满足。
转换实现后应完成以下两个操作，即通过SET指令将该转换的后续步置位为活动步，通过RST指令将该转换的前级步复位为静步。
已转换为中心的编程方法在设计复杂顺序功能图的梯形图程序是容易掌握且不易出错。
T4
T7
X0
T0
0
T1
T2
T3
T5
T6
T6
T7
Y4
Y5
T5
T4
Y3
T3
T2
M0
Y2
Y1
T1
T0
Y0
M8
M7
M6
M5
M4
M3
M2
M1
M0
M8002
图6十字路口交通灯控制系统的顺序功能图
图6十字路口交通灯控制系统的梯形图
3.3扩展设计———当增加黄色灯闪烁时，闪烁程序设计如何实现？
定时器
定时时间
功能
T0
25s
南北左转绿灯定时25s,定时结束后同时南北左转黄灯开始闪烁5s
T1
10s
全部禁行10s，定时结束后同时鼓动南北右转直行绿灯亮，红灯灭
T2
60
南北右转直行定时60s，定时一结束同时鼓动南北直行右转黄灯开始闪烁5s
T3
10s
全部禁行10s，同时鼓动东西左转绿灯亮，红灯灭。
T4
25s
东西左转绿灯定时25s,定时结束的同时鼓动东西，左转黄灯开始闪烁5s
T5
10s
全部禁行10s，同时鼓动东西右转直行绿灯亮，红灯灭
T6
60s
东西右转直行定时60s，定时结束同时鼓动东西直，行右转黄灯闪烁5s
T7
10s
全部禁行10s，同时南北左转绿灯亮，红灯灭以及所有定时器的复位，并开始下一个循环
T9
5s
和T10构成一个周期为1s振荡电路，从而使黄灯闪烁
T10
5s
和T9构成一个周期为1s振荡电路，从而使黄灯闪烁
当增加黄色灯闪烁时，工作过程如下，由于篇幅有限，我只列出了下表。
四、GXDeveloper编程软件的调试与组态王软件的监控
1.GXDeveloper编程软件的调试
2.组态王软件的监控
延时10s
延时60s
延时10s
延时25s
延时10s
延时60s
延时10s
延时25s
五、课程设计总结
在设计过程中，经常会遇到这样那样的情况，就是心里老想着这样的接法可以行得通，但实际接上电路，总是实现不了，因此耗费在这上面的时间用去很多。
我趁着做课程设计的同时也对课本知识有了巩固和加强，由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能，而且考试内容有限，所以在这次课程设计过程中，我们了解了很多元件的功能，并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。
经过两个星期的设计里，过程曲折可谓一语难尽。
在此期间我们也失落过，也曾一度热情高涨。
从开始时的满富激情到后来汗水背后的复杂心情，点点滴滴无不令我回味无长。
通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固
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