基于plc的交通灯设计课程设计文档格式.docx
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2
键，直到显示P1000
3
键，直到显示in000，即P1000的第0组值
4
键，显示当前值2
5
键，达到所要求的值1
6
键，存储当前设置
7
键，显示r0000
8
键，显示频率
任务训练：
一、训练内容
通过变频器操作面板对电动机的启动、正反转、点动、调速控制。
二、操作方法和步骤
1．按要求接线
系统接线如图1-1所示，检查电路正确无误后，
合上主电源开关QS。
图1-1变频调速系统电气图
2．参数设置
（1）设定P0010＝30和P0970＝1，按下P键，开始复位，复位过程大约3min，这样就可保证变频器的参数回复到工厂默认值。
（2）设置电动机参数，为了使电动机与变频器相匹配，需要设置电动机参数。
电动机参数设置见表1-2。
电动机参数设定完成后，设P0010=0，变频器当前处于准备状态，可正常运行。
表1-2电动机参数设置
参数号
出厂值
设置值
说明
P0003
设定用户访问级为标准级
P0010
快速调试
P0100
功率以KW表示，频率为50Hz
P0304
230
380
电动机额定电压（V）
P0305
3.25
1.05
电动机额定电流（A）
P0307
0.75
0.37
电动机额定功率（KW）
P0310
50
电动机额定频率（Hz）
P0311
1400
电动机额定转速（r/min）
（3）设置面板操作控制参数，见表1-3。
表1-3面板基本操作控制参数
设用户访问级为标准级
正确地进行运行命令的初始化
P0004
命令和数字I/O
P0700
由键盘输入设定值（选择命令源）
10
设定值通道和斜坡函数发生器
P1000
由键盘（电动电位计）输入设定值
P1080
电动机运行的最低频率（Hz）
P1082
电动机运行的最高频率（Hz）
设用户访问级为扩展级
P1040
20
设定键盘控制的频率值（Hz）
P1058
正向点动频率（Hz）
P1059
反向点动频率（Hz）
P1060
点动斜坡上升时间（s）
P1061
点动斜坡下降时间（s）
3．变频器运行操作
（1）变频器启动：
在变频器的前操作面板上按运行键
，变频器将驱动电动机升速，并运行在由P1040所设定的20Hz频率对应的560r∕min的转速上。
（2）正反转及加减速运行：
电动机的转速（运行频率）及旋转方向可直接通过按前操作面板上的键∕减少键（▲/▼）来改变。
（3）点动运行：
按下变频器前操作面板上的点动键
，则变频器驱动电动机升速，并运行在由P1058所设置的正向点动10Hz频率值上。
当松开变频器前错做面板上的点动键，则变频器将驱动电动机降速至零。
这时，如果按下一变频器前操作面板上的换向键，在重复上述的点动运行操作，电动机可在变频器的驱动下反向点动运行。
（4）电动机停车：
在变频器的前操作面板上按停止键
，则变频器将驱动电动机降速至零。
1.2变频器的外部运行操作
1．掌握MM420变频器基本参数的输入方法。
2．掌握MM420变频器输入端子的操作控制方式。
3．熟练掌握MM420变频器的运行操作过程。
变频器在实际使用中，电动机经常要根据各类机械的某种状态而进行正转、反转、点动等运行，变频器的给定频率信号、电动机的起动信号等都是通过变频器控制端子给出，即变频器的外部运行操作，大大提高了生产过程的自动化程度。
下面为变频器的外部运行操作相关知识。
一．MM420变频器的数字输入端口
MM420变频器有3个数字输入端口，具体如图2-1所示。
图2-1MM420变频器的数字输入端口
二．数字输入端口功能
MM420变频器的3个数字输入端口（DIN1~DIN3），即端口“5”、“6”、“7”，每一个数字输入端口功能很多，用户可根据需要进行设置。
参数号P0701~P0703为与端口数字输入1功能至数字输入3功能，每一个数字输入功能设置参数值范围均为0~99，出厂默认值均为1。
以下列出其中几个常用的参数值，各数值的具体含义见表2-1。
表2-1MM420数字输入端口功能设置表
参数值
功能说明
禁止数字输入
ON/OFF1（接通正转、停车命令1）
ON/OFF1（接通反转、停车命令1）
OFF2（停车命令2），按惯性自由停车
OFF3（停车命令3），按斜坡函数曲线快速降速
9
故障确认
正向点动
11
反向点动
12
反转
13
MOP（电动电位计）升速（增加频率）
14
MOP降速（减少频率）
15
固定频率设定值（直接选择）
16
固定频率设定值（直接选择+ON命令）
17
固定频率设定值（二进制编码选择+ON命令）
25
直流注入制动
任务训练：
用PLC控制MM420变频器的运行，实现电动机正转和反转控制。
其中端口“5”（DIN1）设为正转控制，端口“6”（DIN1）设为反转控制。
对应的功能分别由P0701和P0702的参数值设置。
变频器外部运行操作接线图如图2-2所示。
图2-2外部运行操作接线图
在变频器在通电的情况下，完成相关参数设置，具体设置见表2-2。
表2-2变频器参数设置
命令源选择“由端子排输入”
*P0701
ON接通正转，OFF停止
*P0702
ON接通反转，OFF停止
*P0703
*P1080
*P1082
*P1120
斜坡上升时间（s）
*P1121
斜坡下降时间（s）
*P1040
设定键盘控制的频率值
*P1058
*P1059
*P1060
*P1061
（1）正向运行：
当PLC输出使变频器数字端口“5”为ON，电动机按P1120所设置的5S斜坡上升时间正向启动运行，经5S后稳定运行在560r/min的转速上，此转速与P1040所设置的20Hz对应。
放开按钮SB1，变频器数字端口“5”为OFF，电动机按P1121所设置的5S斜坡下降时间停止运行。
（2）反向运行：
当PLC输出使变频器数字端口“6”为ON，电动机按P1120所设置的5S斜坡上升时间正向启动运行，经5S后稳定运行在560r/min的转速上，此转速与P1040所设置的20Hz对应。
放开按钮SB2，变频器数字端口“6”为OFF，电动机按P1121所设置的5S斜坡下降时间停止运行。
（3）电动机的点动运行
正向点动运行：
当PLC输出使变频器数字端口“7”为ON，电动机按P1060所设置的5S点动斜坡上升时间正向启动运行，经5S后稳定运行在280r/min的转速上，此转速与P1058所设置的10Hz对应。
放开按钮SB3，变频器数字端口“7”为OFF，电动机按P1061所设置的5S点动斜坡下降时间停止运行。
（4）电动机的速度调节
分别更改P1040和P1058、P1059的值，按上步操作过程，就可以改变电动机正常运行速度和正、反向点动运行速度。
1.3变频器的模拟信号操作控制
1．掌握MM420变频器的模拟信号控制；
2．掌握MM420变频器基本参数的输入方法；
MM420变频器可以通过3个数字输入端口对电动机进行正反转运行、正反转点动运行方向控制.可通过基本操作板,按频率调节按键可增加和减少输出频率,从而设置正反向转速的大小。
也可以由模拟输入端控制电动机转速的大小。
本任务的目的就是通过模拟输入端的模拟量控制电动机转速的大小。
MM420变频器的“1”、“2”输出端为用户的给定单元提供了一个高精度的+10V直流稳压电源。
可利用转速调节电位器串联在电路中,调节电位器,改变输入端口AIN1+给定的模拟输入电压,变频器的输入量将紧紧跟踪给定量的变化,从而平滑无极地调节电动机转速的大小。
MM420变频器为用户提供了模拟输入端口，即端口“3”、“4”，通过设置P0701的参数值，使数字输入“5”端口据有正转控制功能；
通过设置P0702的参数值，使数字输入“6”端口具有反转控制功能；
模拟输入“3”、“4”端口外接电位器，通过“3”端口输入大小可调的模拟电压信号，控制电动机转速的大小。
即由数字输入端控制电动机转速的方向，由模拟输入端控制转速的大小。
用自锁按钮SB1控制实现电动机起停工能，由模拟输入端控制电动机转速的大小。
变频器模拟信号控制接线如图3-1所示。
图3-1MM420变频器模拟信号控制接线图
2.参数设置
（1）恢复变频器工厂默认值，设定P0010=30和P0970=1，按下P键，开始复位。
（2）设置电动机参数，电动机参数设置见表3-1。
电动机参数设置完成后，设P0010=0，变频器当前处于准备状态，可正常运行。
表3-1电动机参数设置
工作地区：
0.9
0.4
P0308
0.8
电动机额定功率（COS￠）
P03111
（3）设置模拟信号操作控制参数，模拟信号操作控制参数设置见表3-2。
表3-2模拟信号操作控制参数
命令源选择由端子排输入
P0701
P0702
频率设定值选择为模拟输入
电动机运行的最低频率（HZ）
电动机运行的最高频率（HZ）
3.变频器运行操作
（1）电动机正转与调速
按下电动机正转自锁按钮SB1,数字输入端口DINI为”ON”,电动机正转运行,转速由外接电位器RP1来控制,模拟电压信号在0~10V之间变化，对应变频器的频率在0~50Hz之间变化，对应电动机的转速在0~1500r∕min之间变化。
当松开带锁按钮SB1时，电动机停止运转。
（2）电动机反转与调速
按下电动机反转自锁按钮SB2，,数字输入端口DIN2为”ON”,电动机反转运行,与电动机正转相同，反转转速的大小仍由外接电位器来调节。
当松开带锁按钮SB2时，电动机停止运转。
1.4变频器对电机的运行控制
一）实训目的
1、进一步巩固掌握PLC基本指令功能的及其运用方法；
2、根据实训设备，熟练掌握PLC的外围I/O设备接线方法；
3、掌握异步电动机变频调速原理，熟悉变频器的用法。
二）实训设备
PLC主机单元模块、电位器、MM440（或MM420）变频器、个人计算机PC、PC/PPI编程电缆。
三）工艺控制要求
使用变频器实现异步电动机的可逆调速控制，即可以电动机可正反向运行、调速和点动功能。
速度控制有两种方式：
（1）由外接的电位器控制，
（2）由PLC的模拟量输出通道控制。
变频器参数设置见附表1。
四）实训步骤
1、进行PLC的I/O地址分配，并画出变频器对电机控制的PLC控制系统的接线图。
2、设计由PLC控制的梯形图程序。
3、输入自编程序，上机调试、运行直至符合动作要求。
1.5模拟量采集与数据处理的综合应用
一）实训目的
1、掌握PLC中模拟量输入、输出的基本工作原理；
2、掌握数据处理指令的运用方法；
3、熟悉触摸屏的基本用法。
PLC主机单元模块、电位器、万用表、EVIEW5000触摸屏、个人计算机PC、PC/PPI编程电缆。
三）实训项目原理与要求
1、用扩展模块中的电位器模拟温度测量变送器，假设当温度是0℃时，对应电位器输出0V电压，假设当温度是100℃时，对应电位器输出电压10V电压。
用FX2N-2AD、2DA的模拟量输入通道采集电位器电压，进行标度变换，将转换后的温度值存储在变量存储器中，并在触摸屏上显示出具体温度。
2、用PLC模拟量输出通道控制电动执行器，执行器开度设置为0%时，输出电压为0V，执行器开度为100%时，输出电压10V。
执行器开度控制量的多少采用触摸屏输入，观察模拟量输出的数值，并用万用表测量输出电压值。
四）实训项目的步骤
1、根据项目要求拟定I/O地址分配表，画出外部接线图，并进行接线图线路连接。
2、设计梯形图程序，调试并记录数据。
输入FX2N-2AD
输出FX2N-2DA
电压
CH2
温度值
执行器开度
CH1
电压V
0V
0℃
0
4V
1637
40℃
40%
1600
3.99℃
6V
2400
60℃
60%
5.99℃
8V
3240
80℃
80%
3200
7.99℃
10V
4000
100℃
100%
9.99℃
2.交通信号灯控制系统的设计
2.1课题背景
由于我国经济的快速发展从而导致了汽车数量的猛增，大中型城市的城市交通，正面临着严峻的考验，从而导致交通问题日益严重，其主要表现如下：
交通事故频发，对人类生命安全造成极大威胁；
交通拥堵严重，导致出行时间增加，能源消耗加大；
空气污染和噪声污染程度日益加深等。
日常的交通堵塞成为人们司空见惯而又不得不忍受的问题，在这种背景下，结合我国城市道路交通的实际情况，开发出真正适合我们自身特点的智能信号灯控制系统已经成为当前的主要任务。
随着电子技术的发展，利用PLC技术对交通灯进行智能化管理，已成为目前广泛采用的方法。
2.2基本要求
本课题要求设计一个带左转弯的交通灯控制系统，具体指标是：
1）南北主干道：
左转绿灯10S，直行绿灯30S，绿灯闪3S，黄灯2S，红灯45S；
2）东西人行道：
红灯13S，绿灯27S，绿灯闪3S，红灯47S；
3）东西主干道：
红灯45S，左转绿灯10S，直行绿灯30S，绿灯闪3S，黄灯2S。
4）南北人行道：
红灯58S，绿灯27S，绿灯闪3S，红灯2S。
说明：
交通灯单循环时间90S。
当南北主干道为红灯（45S）时，东西主干道控制的顺序为：
左转绿灯10S，直行30S，绿灯闪3S，黄灯2S。
直行绿灯亮3S后，南北人行道控制的顺序为：
绿灯27S，绿灯闪3S，其余时间为红灯。
当东西主干道为红灯（45S）时，南北主干道控制的顺序为：
左转绿灯10S，直行绿灯30S，绿灯闪3S，黄灯2S。
直行绿灯亮3S后，东西人行道控制的顺序为：
绿灯27S，绿灯闪3S其余时间为红灯。
2.3输入/输出点分配
输入/输出点分配
输入信号
输出信号
名称
代号
输入点编号
输出点编号
启动按钮
SBI
X1
直行红灯（南北）
HL1
Y1
左转绿灯（东西）
HL2
Y2
直行绿灯（东西）
HL3
Y3
直行黄灯（东西）
HL4
Y4
人行绿灯（东西）
HL5
Y5
人行红灯（东西）
HL6
Y6
直行红灯（东西）
HL7
Y7
左转绿灯（南北）
HL8
Y8
直行绿灯（南北）
HL9
Y9
直行黄灯（南北）
HL10
Y10
人行绿灯（南北）
HL11
Y11
人行黄灯（南北）
HL12
Y12
2.4十字路口交通灯时序图
2.5硬件接线图
2.6PLC梯形图
十秒钟后
东西左转绿灯灭
东西直行绿灯亮
南北直行红灯亮
东西左转绿灯亮
二十七秒后
东西直行绿灯灭
东西人行绿灯灭
三秒钟后
东西人行绿灯亮
东西直行绿灯闪三秒
东西人行绿灯闪三秒
东西直行黄灯亮两秒
东西人行红灯亮两秒
南北人行绿灯灭
南北直行绿灯灭
南北人行绿灯亮
南北左转绿灯灭
南北直行绿灯亮
南北直行红灯灭
东西直行红灯亮
南北左转绿灯亮
南北直行绿灯闪三秒
南北人行绿灯闪三秒
南北直行黄灯亮两秒
南北直行红灯亮两秒
循环运行
2.7程序运行效果图
3.心得体会
通过这次交通灯的课程设计，使我得到了一次用专业知识、专业技能分析和解决现实问题的能力。
使我在PLC的基本原理、PLC应用学习过程中，以及在常用编程设计思路技巧的掌握方面都能向前迈了一大步，为日后成为一名合格的应用型人才打下良好的基础。
综合课程设计让我把以前学习到的知识得到巩
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