PLC控制技术课程设计.doc

1、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（Programmable Logic Controller）。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

2、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GX Developer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

3、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

4、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3.0 PLC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，

5、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。3.1 PLC的I/O分配口及端子接线图表1 I/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SB1Y0南北

6、左转向灯HL1X1停止按钮SB1Y1南北直行灯HL2Y2南北右转向灯HL3Y3东西左转向灯HL4Y4东西直行灯HL5Y5东西右转向灯HL6COMY0X0X1Y1Y2Y3Y4Y5SB1SB2SARUN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COM2FU-+COM1COM图2 PLC端子接线图AC220VAC220V3.3 PLC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Y1Y5灯都为红色？Y0Y5全部变为红色南北直行灯Y1和右转向灯Y2变绿，Y0和Y3Y5变红？延时25S ?延时60 S？Y0Y5全部变为红色延

7、时10S?延时10S?东西左转灯Y0变绿Y1Y5灯都为红色？Y0Y5全部变为红色东西直行灯Y1和右转向灯Y2变绿，Y0和Y3Y5变红？延时25S ?延时60 S？Y0Y5全部变为红色延时10S?延时10S? 接左下角 NNNNNNNN YYYYYYYYYY 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Y0X0Y1Y2Y3Y4Y5Y1Y2Y3Y4Y5Y1Y2Y3Y4Y5 25S 10S 60S 10S 25S 10S 60S 10S说明：高电位

8、表示绿，低电位表示红图4 十字路口交通灯工作时序图3.2 PLC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

9、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。T4T7X0T00T1T2T3T5T6T6T7Y4Y5T5T4Y3T3T2M0Y2Y1T1T0Y0M8M7M6M5M4M3M2M1M0M8002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T025s南北

10、左转绿灯定时25s,定时结束后同时南北左转黄灯开始闪烁5sT110s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T260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5sT310s全部禁行10s，同时鼓动东西左转绿灯亮，红灯灭。T425s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5sT510s全部禁行10s，同时鼓动东西右转直行绿灯亮，红灯灭T660s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5sT710s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T95s和T10构成一个周期为1

11、s振荡电路，从而使黄灯闪烁T105s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、GX Developer编程软件的调试与组态王软件的监控1. GX Developer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

12、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