PLC交通灯资料.docx
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PLC交通灯资料
毕业设计（论文）
PLC交通灯设计
论文作者：
刘坤
指导教师：
张武
专业：
机电一体化
系（院）：
机电工程系
答辩日期：
年月日
目录
摘要2
第一章公司简介2
第二章PLC的特点及应用2
1.1概述3
1.2PLC的特点3
1.3PLC的应用3
第三章PLC的结构及原理5
2.1PLC的分类5
2.2PLC的结构5
2.3PLC的工作原理5
2.4PLC的特点5
2.5编程器件9
第四章梯形图的设计与编程方法11
3.1控制要求11
3.2控制时序14
3.3顺序功15
3.4I/O分配表16
第五章程序设计17
4.1梯形图18
4.2语句表19
4.3仿真过程20
第六章实习经历21
总结22
致谢23
参考文献24
摘要
PLC可编程序控制器是以微处理器为基础,综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术发展而来的一种新型工业控制装置。
它具有结构简单、编程方便、可靠性高等优点,已广泛用于工业过程和位置的自动控制中。
据统计,可编程控制器是工业自动化装置中应用最多的一种设备。
专家认为,可编程控制器将成为今后工业控制的主要手段和重要的基础设备之一,PLC、机器人、CAD/CAM将成为工业生产的三大支柱。
由于PLC具有对使用环境适应性强的特性,同时其内部定时器资源十分丰富,可对目前普遍使用的“渐进式”信号灯进行精确控制,特别对多岔路口的控制可方便地实现。
因此现在越来越多地将PLC应用于交通灯系统中。
同时,PLC本身还具有通讯联网功能,将同一条道路上的信号灯组成一局域网进行统一调度管理,可缩短车辆通行等候时间,实现科学化管理.
关键词：
交通灯PLC程序设计
第一章公司简介
雄居世界橡胶业及轮胎业前列的普利司通（BRIDGESTONE）株式会社，自1931年创建以来，始终奉行“以最高品质贡献社会”的企业方针，坚持为广大阶层的用户提供他们所喜爱的商品。
以领先于时代的尖端技术和积极果敢的进取精神，从开发、生产、销售、物流到售后服务均实行全方位的品质管理。
目前，普利司通株式会社已发展成为国际性的跨国公司。
销售区域遍布全球150多个国家，在二十二个国家内设有45家轮胎工场，65家非轮胎工场，而且拥有东京（日）、阿克伦（美）、罗马（意）三家技术开发中心。
2001年拥有全世界18.9%的轮胎市场占有率，是世界最大的轮胎制造厂家之一。
普利司通（天津）轮胎有限公司自2000年1月成功取得韩国锦湖公司的经营权以来，在原有优秀的企业基础上，引进了普利司通先进的产品规格、制造技术和管理模式，使企业的“体力”和“体质”得到了进一步的强化。
国产的普利司通轮胎采用了深得世界广泛好评的划时代的多能驰技术，在吸收了以往进口胎优点的同时，更加入了东京技术中心开发部特别为适应中国使用条件而设计变更的款式，使操作灵活性、行驶安稳性、乘车舒适性及使用耐久性都更上了一层楼。
在提供最好商品的理念下，我们正在建立一个以代理商为中心的全国性销售网络，并为获得更大的市场占有率而努力；在各地配置具备高级专业知识的技术服务人员，为消费者提供最优质的售后技术服务；与汽车厂家积极配合，为他们提供与其产品相适应的优质轮胎。
此外，我们还将以天津工场的优质品质和成本价格，作为竞争武器，努力扩大向世界的出口。
第二章PLC的特点及应用
2.1概述
可编程控制器（ProgrammableController）是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。
早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器（ProgrammableLogicController），简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。
随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。
但是为了避免与个人计算机（PersonalComputer）的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC。
PLC是集自动控制技术，计算机技术和通讯技术于一体的一种新型工业控制装置，已跃居工业自动化三大支柱（PLC、ROBOT、CAD/CAM）的首位。
可编程控制器，简称PLC。
它在集成电路、计算机技术的基础上发展起来的一种新型工业控制设备。
具有1.可靠性高、抗干扰能力强2.设计、安装容易，维护工作量少3功能强、通用性好4、开发周期短、成功率高5、体积小、重量轻、耗能低等特点。
具有功能强、可靠性高、配置灵活、实用方便以及体积小、重量轻等优点，已经广发应用于自动化控制的各个领域，并已成为实现工业生产自动化的支柱产品。
与继电接触器系统相比系统更加可靠；占位空间比继电——接触器控制系统小；价格上能与继电——接触器系统竞争；[4]易于在现场变更程序；便于使用、维护、维修；能直接推动电磁阀、触器与之相当的执行结构；能向中央执行结构：
能向中央数据处理系统直接传输数据等。
因此，进行电梯的PLC控制系统的设计，可以推动电梯行业的发展，扩大PLC在自动控制领域的应用，具有一定的经济和理论研究的价值。
2.2PLC的特点
1可靠性高，抗干扰能力强；
2通用性高，使用方便；
3程序设计简单，易学，易懂；
4采用先进的模块化结构，系统组合灵活方便；
5系统设计周期短；
6安装简便，调试方便，维护工作量小；
7对生产工艺改变适应性强，可进行柔性生产；
2.3PLC的应用
目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类。
1开关量的逻辑控制
这是PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。
如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。
2模拟量控制
在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。
为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间的A/D转换及D/A转换。
PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。
3运动控制
PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。
从控制机构配置来说，早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。
如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。
世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。
4过程控制
过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。
作为工业控制计算机，PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。
PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。
大中型PLC都有PID模块，目前许多小型PLC也具有此功能模块。
PID处理一般是运行专用的PID子程序。
过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。
5数据处理
现代PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。
这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。
数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。
6通信及联网
PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。
随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。
新近生产的PLC都具有通信接口，通信非常方便。
第三章PLC的结构及原理
3.1PLC的分类
1按plc的结构形式分类：
1）整体式；2）模块式。
2按plc的I/O点数分类：
1）小型256点以下；2）中型256点以上，2048点以下；3）大型2048点以上。
3按plc功能分类：
抵挡型，中挡型，高档型。
3.2PLC的结构
PLC实质是一种专用于工业控制的计算机其硬件结构基本上与微型计算机从结构上分，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可拆卸的整体。
模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。
PLC的基本结构框图如下：
接口部件输出
输入接口部件
中央处理单元
CPU板
接受驱动
现场信号受控元件
电源部件
3.3PLC的工作原理
1.plc的工作方式
1）输入采样阶段，在此阶段，顺序读入所有输入缎子通断状态，并将读入的信息存入内存，接着进入程序执行阶段，在程序执行时，即使输入信号发生变化，内存中输入信息也不变化，只有在下一个扫描周期的输入采样阶段才能读入信息。
2）程序执行阶段：
plc对用户程序扫描。
3）输出刷新阶段：
当所有指令执行完毕通过隔离电路，驱动功率放大器，电路是输出端子向外界输出控制信号驱动外部负载。
3.4PLC的特点
可编程控制器（如图2.1所示）是专为在工业环境下应用而设计的工业计算机，其出现后就受到普遍重视，发展也十分迅速，在工业自动控制系统中占有极其重要的地位。
[7]它与现有的各种控制方式相比较，具有以下优点：
图2.1西门子PLCS7-200外部结构
1、可靠性高对可维修的产品，可靠性包括产品的有效性和可维修性。
①PLC不需要大量的活动元件和接线电子元件，它的接线大大减少，与此同时，系统的维修简单，维修时间短；②PLC采用了一系列可靠性设计的方法进行设计，例如，冗余设计，断电保护，故障诊断和信息保护及恢复等，提高了MTBF，降低了mlTR使可靠性提高。
③PLC有较高的易操作性，它具有编程简单，操作方便，维修容易等特点，一般不易发生操作的错误。
④PLC是为工业生产过程控制而专门设计的控制装置，它具有比通用计算机控制更简单的编程语言和更可靠的硬件。
采用了精简化的编程语言，编程出错率大大降低，而为工业恶劣操作环境设计的硬件使可靠性大大提高。
⑤在PLC的硬件方面，采用了一系列提高可靠性的措施。
例如，采用可靠性的元件:
采用先进的工艺制造流水线制造;对干扰的屏蔽、隔离和滤波等;对电源的断电保护;对存储器内容的保护等。
⑥PLC的软件方面，也采取了一系列提高系统可靠性的措施。
[8]例如，采用软件滤波;软件自诊断;简化编程语言等。
2、易操作性，PLC的易操作性表现在下列几个方面:
①操作方便对PLC的操作包括程序输入和程序更改的操作。
大多数PLC采用编程器进行输入和更改的操作。
编程器至少提供了输入信息的显示，对大中型的PLC，编程器采用了CRT屏幕显示，因此，程序的输入直接可以显示。
更改程序的操作也可直接根据所需要的地址编号或接点号进行搜索或顺序寻找，然后进行更改。
更改的信息可在液晶屏或CRT上显示。
②编程方便PLC有多种程序设计语言可供使用。
对电气技术人员来说，由于梯形图与电气原理图较为接近，容易掌握和理解。
采用布尔助记符编程语言时，十分有助于编程人员的编程。
③维修方便PLC具有的自诊断功能对维修人员维修技能的要求降低。
当系统发生故障时，通过硬件和软件的自诊断，维修人员可以很快的找到故障的部位，以便维修。
3、灵活性，PLC的灵活性表现在以下几个方面:
①编程的灵活性。
PLC采用的编程语言有梯形图、布尔助记符、功能表图、功能模块和语句描述编程语言。
编程方法的多样性使编程方便、应用面拓展。
②扩展的灵活性。
PLC的扩展灵活性是它的一个重要特点。
[6]它可根据应用的规模不同，即可进行容量的扩展、功能的扩展、应用和控制范围的扩展。
③操作的灵活性。
操作十分灵活方便，监视和控制变得十分容易。
4.4编程器件
一般情况下，X代表输入继电器，Y代表输出继电器，M代表辅助继电器，SPM代表专用辅助继电器，T代表定时器，C代表计数器，S代表状态继电器，D代表数据寄存器，MOV代表传输等。
第四章梯形图的设计与编程方法
4．1控制要求
信号灯受启动及停止按钮的控制，当按下启动按钮时，信号灯系统开始工作，并周而复始地循环工作，当按下停止按钮时，系统将停止在初始状态，所有信号灯都熄灭。
4．2控制时序
交通灯示意图如图3.1所示，在东西南北两个方向均安装信号灯，两个方向各6个灯，分为红、黄、绿三种颜色。
工作时南北红灯亮，东西绿灯也亮，经过十秒，东西黄灯开始闪烁4秒，南北红灯继续亮4秒，然后东西红灯亮时，南北绿灯也亮，经过10秒，南北黄灯开始闪烁4秒，，东西红灯继续亮4秒，然后南北红红灯亮，重复循环。
图3.1
4．3顺序功能图
图3.2
4．4I/O分配表
输入信号
输出信号
地址
功能说明
地址
功能说明
I0.0
启/停按钮
Q0.0
南北红灯
Q0.1
南北黄灯
Q0.2
南北绿灯
Q0.3
东西红灯
Q0.4
东西黄灯
Q0.5
东西绿灯
图3.3输入输出分配
第五章程序设计
5．1梯形图
图4.1交通灯梯形图
5．2语句表
指令表:
网络1初始化
LDSM0.1
SM0.0,1
网络2启动置位
LDM0.0
AI0.0
SM0.1,1
RM0.0,1
网络3东西绿灯亮，南北红灯亮
LDM0.1
AI0.0
AT37
SM0.2,1
RM0.1,1
网络4南北红灯亮，东西黄灯闪烁
LDM0.2
AI0.0
AT38,40
SM0.3,1
RM0.2,1
网络5东西红灯亮，南北绿灯亮
LDM0.3
AI0.0
AT39
SM0.4,1
RM0.3,1
网络6东西红亮，南北黄灯闪烁4秒
LDM0.4
AI0.0
AT40
SM0.0,1
RM0.4,1
网络7南北红灯亮10秒
LDM0.1
OM0.2
AI0.0
=Q0.0
网络8南北黄灯闪烁4秒
LDM0.4
ASM0.5
AI0.0
=Q0.1
网络9南北绿灯亮10秒
LDM0.3
AI0.0
=Q0.2
网络10东西红灯亮10秒
LDM0.3
OM0.4
AI0.0
=Q0.3
网络11东西黄灯闪烁4秒
LDM0.2
ASM0.5
AI0.0
=Q0.4
网络12东西绿灯亮10秒
LDM0.1
AI0.0
=Q0.5,
网络13设置延时10秒
LDM0.1
TONT37,100
网络14设置延时4秒
LDM0.2
TONT38,40
网络15设置延时10秒
LDM0.3
TONT39,100
网络16设置延时4秒
LDM0.4
TONT40,40
5．3仿真过程
第六章实习经历
走出青春的校园，我踏着充满干劲的脚步来到了天津市普利司通轮胎有限公司，在这里我将经历人生第一个正式的工作。
来到普利司通我感觉到这里跟学校的区别，在公司里最注重的就是生产量，也明白了在社会上要有自己的一席之地必须有过人的能力，不管是理论知识还是实践工作能力都是非常重要的，在学校里我们可以学习理论知识而到了社会上就要我学习实践能力了。
天津工厂制造部分为4个课室，一课密炼工程，负责胎胶的加工。
二课胎圈工程，负责加工各种半成品，例如胎侧，帘布的。
三课成型工程，负责把半成品加工到一起，生成生胎，也就是轮胎的初模型。
四课加硫工程，经过加硫，成品轮胎形成。
我在制造二课工作，实习的岗位是帘布卷取。
用压延工程制作出的胶片，把胶片引到传送带上，传送到后面的卷取工作台，通过卷取工作台将胶片卷入台车中。
整个流程相对来说还是比较简单的。
将制作好的胶片通过传送带传送到卷取工作台中，卷取工作台有两个，每个工作台上都有一个指示灯，当工作台工作时指示灯显示绿色，工作台准备时显示黄色，当其中一个工作台完成工作时需要按转换按钮，此时指示灯显示红色此工作台停止工作，后面的工作台开始工作，此指示灯显示绿色。
第一个工作台中的台车拉出，上好空车，按复位按钮，此时指示灯显示黄色。
由于该装置的介入，能够直接观察整个设备是否正常工作。
由继电器，传感器等组成，有控制系统，操作系统和报警系统。
操作系统，是人为控制的，例如需要停止的时候按下停止按钮，遇到故障需急停，等待检修人员来维修；报警系统，保证操作人员作业时的安全。
结论
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。
我趁着做毕业论文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，所以在这次毕业论文设计过程中，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。
经过一个月的设计里，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。
通过这次毕业论文的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，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。
致谢
当我以学子的身份踏入大学校门的那天起，便已注定我将在这里度过人生中最美丽的青春年华。
尽管不舍，却更珍惜，因为我的生命中有那么多可爱的人值得感激。
他们使我的大学生活充满了色彩，无论收获、遗憾，对我来说都是一笔宝贵的财富。
三年的大学生活不知不觉中就要结束了，在这段难忘的生活中，有我许多美好的回忆。
在这份大学的最后一页里，首先感谢学院给我们提供这个能自我展示的平台，感谢我们的指导老师张武坤，从一开始的论文方向的选定，到最后的整篇文论的完成，都非常耐心的对我进行指导。
给我提供了大量数据资料和建议，告诉我应该注意的细节问题，细心的给我指出错误，修改论文。
同时也要谢谢我的辅导员，从大一到大三是你的悉心教导、孜孜不倦我们才能顺利的完成学业。
我要感谢在我三年的学习中无私传授我知识的各位老师，是你们将自己宝贵的财富无私地奉献给了我们，让我们能在学业上有所成绩；是你们让我倍感教师职业的伟大，交给我们知识，又不忘教育我们如何做人！
在此，我还要感谢同学们在我完成论文的过程中给予我的帮助和鼓励，以及大家的相互讨论，是你们陪我度过这四年的丰富多彩的学习生活！
参考文献
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[4]张晓坤.可编程序控制器原理及应用.西安:
西北工业大学出版社,1998年
[5]王红，王艳玲．可编程控制器使用教程．北京：
电子工业出版社，2002年
[6]齐从谦，王士兰．PLC技术及应用．机械工业出版社，2000年
[7]陈立定，吴玉香，苏开才．电气控制与可编程控制器．广州：
华南理工大学出版社，200l年
[8]刘光起，周亚夫．PLC技术及应用．北京：
化学工业出版社，2007年
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