基于PLC的交通灯控制毕业设计论文.docx
《基于PLC的交通灯控制毕业设计论文.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于PLC的交通灯控制毕业设计论文.docx（27页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
基于PLC的交通灯控制毕业设计论文
电气工程学院
课程设计说明书
电气控制与PLC
设计题目:
基于PLC的交通灯控制
系别：
仪器工程与科学系
年级专业：
10级检测一班
电气工程学院《课程设计》任务书
课程名称：
电气控制与PLC
基层教学单位：
仪器科学与工程系指导教师：
学号
1001030200044
学生姓名
（专业）班级
10级检测一班
设计题目
基于PLC的交通灯控制
设
计
技
术
参
数
1.设计内容见附页（14）
2.使用组态王实现上位控制
3.公共实践（四层电梯）
4.公共实践（邮件分拣）（选作）
5.查阅资料（变频器）
设
计
要
求
采用PLC进行设计。
画出系统图，采用梯形图编程，并给出相应的组态控制工程（附主画面）。
结合公共实践部分，完成设计说明书。
参
考
资
料
“电气控制”类图书及论文资料
“可编程控制器”类图书及论文资料
周次
20周
应
完
成
内
容
分析设计要求、查资料、确定方案，设计梯形图、设计上位组态
撰写课程设计说明书，答辩
指导教
师签字
张立国
基层教学单位主任签字
说明：
1、此表一式三份，系、学生各一份，报送院教务科一份。
2、学生那份任务书要求装订到课程设计报告前面。
一摘要
PLC即可编程控制器，是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。
在1987年国际电工委员会）颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义：
PLC英文全称ProgrammableLogicController,中文全称为可编程逻辑控制器，定义是:
一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。
它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程.
“PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。
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、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。
PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。
”
PLC的特点
1.可靠性高，抗干扰能力强
高可靠性是电气控制设备的关键性能。
PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。
2.配套齐全，功能完善，适用性强
PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。
可以用于各种规模的工业控制场合。
除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。
近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。
加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。
3.易学易用，深受工程技术人员欢迎
PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。
它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。
梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。
为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。
4.系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造
PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。
更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。
这很适合多品种、小批量的生产场合。
5.体积小，重量轻，能耗低
以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗仅数瓦。
由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。
二四层电梯
2.1用PLC做四层电梯的意义
随着城市建设的不断发展，楼群建筑不断增多，电梯在当今社会的生活中有着广泛的应用。
电梯作为楼群建筑中垂直运行的交通工具已与人们的日常生活密不可分。
实际上电梯是根据外部呼叫信号以及自身控制规律等运行的，而呼叫是随机的，电梯实际上是一个人机交互式的控制系统，单纯用顺序控制或逻辑控制是不能满足控制要求的，因此，大部分电梯控制系统都采用随机逻辑方式控制。
目前电梯的控制普遍采用了两种方式，一是采用微机作为信号控制单元，完成电梯信号的采集、运行状态和功能的设定，实现电梯的自动调度和集选运行功能，拖动控制则由变频器来完成；第二种控制方式用可编程控制器（PLC）取代微机实现信号集选控制。
从控制方式和性能上来说，这两种方法并没有太大的区别。
国内厂家大多选择第二种方式，其原因在于生产规模较小，自己设计和制造微机控制装置成本较高；而PLC可靠性高，程序设计方便灵活，抗干扰能力强、运行稳定、可靠性高等特点，所以现在的电梯控制系统广泛采用可编程控制器（PLC）来实现。
在电梯控制系统中，采用PLC构成的系统，具有可靠性高，故障率低，维修方便等优点。
2.2自动电梯相关原理知识
电梯以电动机为动力的垂直升降机，装有箱状吊舱，用于多层建筑乘人或载运货物。
也有台阶式，踏步板装在履带上连续运行，俗称自动电梯。
电梯是机电一体化产品。
其机械部分通过控制部分调度，密切协同，使电梯可靠运行。
电气控制部分由电力拖动系统，运行逻辑功能控制系统和电气安全保护等系统组成。
2.3运行要求
[1]电梯上行：
①当电梯停于1楼（1F）或2F、3F时，4楼呼叫．则上行到4楼碰行程开关后停止。
②电梯停于1F或2F，3F呼叫、则上行，到3F行程开关控制停止。
②电梯停于1F，2F呼叫，则上行，到2F行程开关控制停止。
④电梯停于lF，2F、3F同时呼叫，则电梯上行到2F后，停5秒种，继续上行到3F停止。
⑤电梯停于1F，3F、4F同时呼叫，电梯上行到．3F，停5秒，继续上行到4F停止。
⑥电梯停于1F，2F、4P同时呼叫，电梯上行到2F，停5秒，继续上行到4F停止
⑦电梯停于1F，2F、3F、4F同时呼叫，电梯上行到2F，停5秒，继续上行到3F，停5秒，继续上行到4F停止。
⑧电梯停于2F、3F，4F同时呼叫，电梯上行到3F停5秒，继续上行到4F停止。
电梯下行：
①电梯停于4F或3F或2F，1F呼叫，电梯下行到1F停止。
②电梯停于4F或3F，2F呼叫，电梯下行到2F停止。
③电梯停于4F，3F呼叫，电梯下行到3F停止。
④电梯停于4F，3F、2F同时呼叫，电梯下行到3F，停5秒，继续下行到2F停止
⑤电锑停于4F，3F、1F同时呼叫，电梯下行到3F，停5秒，继续下行到1F停止
⑥电梯停于4F，2F、1F同时呼叫，电梯下行到2F，停5秒，继续下行到1F停止。
⑦电梯停于4F，3F、2F、1F同时呼叫，电梯下行到3F，停5秒，继续下行到2F停5秒，继续下行到lF停止。
各楼层运行时间应在15秒以内，否则认为有故障。
电梯停于某一层，数码管应显示该层的楼层数。
设计电梯停于2F,3F时，电梯运行状态。
（上下同时呼叫时，采取先上后下的原则）
2.4输入输出分配表
表一输入输出分配表
输入
输出
主机
实验模块
注释
主机
实验模块
注释
X1
LAY1
一楼行程开关
Y0
DJB
电机下行
X2
LAY2
二楼行程开关
Y1
DJA
电机上行
X3
LAY3
三楼行程开关
COM1
24V
X4
LAY4
四楼行程开关
COM0
24V
X12
2DN
二层下呼
Y6
A
数码管段码
X13
3DN
三层下呼
Y7
B
X14
4DN
四层下呼
Y10
C
X11
1UP
一层上呼
Y11
D
X12
2UP
二层上呼
Y12
E
X13
3UP
三层上呼
Y13
F
Y14
G
X0
RST
复位
LEDCOM
GND
COM2
24V
X5
IN1
一层内选按钮
X6
IN2
二层内选按钮
24V
24V
X7
IN3
三层内选按钮
GND
GND
X10
IN4
四层内选按钮
COM
COM
GND
2.5四层电梯PLC设计步进梯形图
三十字路口信号灯控制系统
3.1组态王的介绍
（1）特点
组态王具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点。
通常可以把这样的系统划分为控制层、监控层、管理层三个层次结构。
其中监控层对下连接控制层，对上连接管理层，它不但实现对现场的实时监测与控制，且在自动控制系统中完成上传下达、组态开发的重要作用。
尤其考虑三方面问题：
画面、数据、动画。
通过对监控系统要求及实现功能的分析，采用组态王对监控系统进行设计。
组态软件也为试验者提供了可视化监控画面，有利于试验者实时现场监控。
而且，它能充分利用Windows的图形编辑功能，方便地构成监控画面，并以动画方式显示控制设备的状态，具有报警窗口、实时趋势曲线等，可便利的生成各种报表。
它还具有丰富的设备驱动程序和灵活的组态方式、数据链接功能。
（2）实践
1、使用组态王实现控制系统实验仿真的基本方法：
（1）图形界面的设计
（2）构造数据库
（3）建立动画连接
（4）运行和调试
2、使用组态王软件开发具有以下几个特点
（1）实验全部用软件来实现,只需利用现有的计算机就可完成自动控制系统课程的实验,从而大大减少购置仪器的经费。
（2）该系统是中文界面,具有人机界面友好、结果可视化的优点。
对用户而言,操作简单易学且编程简单,参数输入与修改灵活,具有多次或重复仿真运行的控制能力,可以实时地显示参数变化前后系统的特性曲线,能很直观地显示控制系统的实时趋势曲线,这些很强的交互能力使其在自动控制系统的实验中可以发挥理想的效果。
3、在采用组态王开发系统编制应用程序过程中要考虑以下三个方面:
（1）图形,是用抽象的图形画面来模拟实际的工业现场和相应的工控设备。
（2）数据,就是创建一个具体的数据库,并用此数据库中的变量描述工控对象的各种属性,比如水位、流量等。
（3）连接,就是画面上的图素以怎样的动画来模拟现场设备的运行,以及怎样让操作者输入控制设备的指令。
3.2组态王实现步骤
（1）创建新工程
选择菜单“文件\新建工程”或单机“新建”按钮，弹出“新建工程向导之一”对话框，如图
单击“下一步”继续，弹出“新建工程向导之二”对话框，输入“交通灯”，如图
单击“下一步”继续，弹出“新建工程向导之三”对话框，在工程名称里输入“交通灯”，点击完成，如图
点击完成在“组态王工程浏览器”就可以看到已经创建好的工程了，如图：
（2）定义变量
对于变量的定义，就是创建一个具体的数据库，并用此数据库中的变量描述工控对象的各种属性，比如时间、位置等。
在我们的题目中我们需要定义的变量有：
钻头位置、控制电机、各个控制开关、指示灯等等。
当我们创建动画时需要用这些变量将不同的画面之间建立联系。
变量的类型选择需要根据具体的应用来选择，由于此次课程设计我们实验室的PLC试验箱不能实现与组态王相连接，因此定义的变量类型均为内存型的。
所定义的变量如图所示：
（3）图形界面的设计
图形界面的设计是用抽象的图形画面来模拟实际的现场和相应的工控设备。
下面为我设计的最终效果图
（4）建立动画连接
当
升级会员 