plc交通灯设计.docx

1、plc交通灯设计湖 北 理 工 学 院毕 业 设 计设计课题 PLC交通灯设计 院 系 机电工程学院 专 业 机械制造与自动化 班 级 09机电（1）班 指导老师 鄢 圣 华 学生姓名 学 号 黄石理工学院毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）题目： 基于PLC的道路交通灯控制系统设计 教学院： 机电工程学院 专业班级：09机电专1 指导教师： 鄢圣华 学生姓名： 学号： 1毕业设计（论文）的主要内容毕业设计内容为设计一种基于PLC的智能交通灯控制系统。系统的主要功能特点为：具有常规人/车通行控制的一般功能；增加了急车先行控制功能；加入光电传感器实现闯红灯报警功能；直行方向通行时间倒计时显示；

2、用PLC 进行系统全局控制；用传感器进行信号的检测。学生毕业设计期间主要完成以下工作：（1）了解道路交通灯控制系统的控制原理，在此基础上明确设计任务和目标，拟定系统设计路线。（2）PLC选型及相关设计，包括系统功能设计，结构设计，I/O点选取，绘制外部接线图等。（3）PLC程序设计并进行系统调试，编写调试报告。（4）完成论文撰写，论文须符合学院的毕业论文撰写规范，包含必要的电路图、PLC源程序和元件清单等。（5）完成毕业设计所须完成的毕业实习等。2毕业设计（论文）的要求（1）字数一般要求为15000-20000字。（2）打印用纸：A4；页面设置：上：3.5cm；下:2.5 cm；左：3.0 c

3、m；右2.4 cm；装订线：0.5cm；页眉：2.5 cm；页脚：1.8cm；行间距：固定值22磅。一级目录：黑体、三号；二级目录：黑体、四号；三级目录：宋体、加粗、小四：正文部分：宋体、小四；页眉“黄石理工学院毕业设计（论文）”，宋体、5号，居右排列；页码居页面底端靠右排列。（3）参考文献著录按照GB7714-87文参考文献著录规则执行。书写顺序为：序号作者论文名或著作名杂志或会议名卷号、期号或会议地点出版社页号年。3进度安排2011年12月20日2012年1月10日下发任务书，了解道路交通灯系统控制原理，明确设计任务。查阅资料。2012年2月11日2012年3月10日拟定总体设计方案，编写

4、技术开发路线。系统功能设计，结构设计，I/O点选取，PLC选型，绘制外部接线图。2012年3月11日2012年4月8日 光电传感器硬件选型。PLC程序设计与程序调试。2012年4月9日2012年4月13日 毕业设计中期检查2012年4月14日2012年4月30日 系统测试与功能完善，毕业设计论文撰写。2012年5月1日2012年5月20日 整理毕业设计论文，毕业答辩4其他情况说明 （1）毕业设计期间每周考勤两次，初定每周星期一下午78节和星期五下午78节为集中答疑时间。星期五下午78节点名一次。（2）学生离校须遵守学校相关规定，办理相关手续。5主要参考文献1 高安邦等.基于PLC 的城市交通指

5、挥灯智能化控制系统.哈尔滨：电脑学习.2008（5）：12132 史丛立.一种基于PLC 的智能交通灯控制系统设计.温州职业技术学院学报.2008（6）：44463 黄云龙等编.可编程控制器教程.北京：科学出版社.2003.84 袁任光编著.可编程序控制器选用手册.北京：机械工业出版社.2002.75 袁任光编著.交流变频调速器选用手册.广州：广东科技出版社.2002.96 陈宇编.可编程序控制器基础及编程技巧.广州：华南理工大学出版社.20047 钟肇新等编.可编程序控制器原理及应用（第二版）.广州：华南理工大学出版社.19978 陆宝春等编.电气与可编程序控制器技术.南京：南京理工大学出版

6、社.20009 廖常初主编.PLC基础及应用.第2版.北京： 机械工业出版社.200810 三菱公司FX2n系列PLC软、硬件手册.2003前言可编程控制器（Programmable Controller）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（Programmable Logic Controller），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（Personal Computer）的简称混淆，所以将可编程控

7、制器简称PLC。PLC的应用领域：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。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。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。运动控制PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。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

8、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。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。数据处理现代PLC具有数学运算、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

9、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。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。关键词：可编程控制器 交通灯 自动控制第一章 PLC概述1.1 PLC的产生 传统的继电器控制具有结构简单、易于掌握、价格便宜等优点，在工业生产中应用甚广。但是，这些控制装置体积大、动作速度较慢、耗电较多、功能少，特别是接线复杂、排除故障非常困难而且要花费大量的时间。如果工艺要求发生变化，控制柜内的元件和接线也需

10、要作相应的变动，改造的工期长、费用高，通用性和灵活性较差。 1968年，美国最大的汽车制造商通用汽车公司（GM），为了适应汽车型号的不断翻新，想寻找一种方法，以尽可能减少重新设计继电器控制系统和接线、降低成本、缩短时间，而考虑把计算机的功能完善、通用灵活等优点与继电器控制的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来，制成一种通用控制装置，提出了研制PLC的基本设想：1.编程简单方便，可在现场修改程序；2.硬件维护方便，最好是插件式结构；3.可靠性要高于继电器控制装置；4.体积小于继电器控制装置；5.可将数据直接送入管理计算机；6.成本上可与继电器竞争；7.输入可以是交流115V；8.输入为交流

11、115V，2A以上，能直接驱动电磁阀；9.扩展时，原有系统只需做很小的改动；10.用户程序存储器容量器容量至少可以扩展到4K。 根据以上设想和要求，1969年美国数字设备公司（DEC）研制出世界上第一台可编程控制器，并在通用汽车公司的汽车生产线上试用成功，从而开创了工业控制的新局面。从此，这一更新技术就以很快的速度发展起来，现代的PLC已成为现代工业控制的三大支柱（PLC，机器人和CADCAM）之一。1.2 PLC的特点1编程方法简单易学 考虑到企业中一般电气技术人员和技术工人的传统读图习惯和应用微机的实际水平，PLC配备有他们最容易接受和掌握的梯形图语言。梯形图语言的电路符号和表达方式与继电

12、器电路原理图非常接近。而且某些仅有开关量逻辑控制功能的PLC只有十几条指令。通过阅读PLC的使用手册或短期培训，电气技术人员或技术工人只要几天的时间就可以熟悉梯形图语言，并用来编制用户程序。 2硬件配套齐全，用户使用方便PLC配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用，用户不必自己设计和制作硬件装置。用户在硬件方面的设计工作只是确定PLC的硬件配置和外部接线。PLC的安装接线也很方便。3通用性强，适应性强 PLC的生产具有系列化和模块化特点，硬件配置相当灵活，可以很方便地组成能满足各种控制要求的控制系统。组成系统后，如果工艺变化，可以通过修改用户程序，方便快速地适应变化。 4可靠性高，抗干扰能力强

13、 绝大多数用户都将可靠性作为选择控制装置的首要条件。PLC采取了一系列硬件和软件抗干扰措施，可以直接用于有强烈干扰的工业生产现场。PLC的平均无故障间隔时间高，如日本三菱公司的F1、F2系列PLC的平均无故障间隔时间长达30万小时，这是一般微机所不能比拟的。5系统的设计、安装、调试工作量少 PLC用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，控制柜的设计、安装、接线工作量大大减少。PLC的梯形图程序很容易掌握，设计和调试梯形图所花的时间比设计继电器系统电路图花的时间要少得多。6维修工作量小，维修方便 PLC的故障率很低，并且有完善的诊断和显示功能。PLC或外部的输

14、入装置和执行机构发生故障时，可以根据PLC上的指示灯或编程器提供的信息迅速地查明故障的原因。用更换模块的方法可以迅速地排除PLC的故障。7体积小，能耗低 以F1意40M型PLC为例，其外形尺寸为305ll0110mm，功耗小于25VA。由于体积小，PLC很容易装入机械设备内部，实现机电一体化的理想的控制设备。1.3 PLC的分类现在比较习惯的PLC分类是按I/O点数分，一般分为三类： 小型PLC ：小型PLC的I/O点数一般在128点以下，其特点是体积小、结构紧凑，整个硬件融为一体，除了开关量I/O以外，还可以连接模拟量I/O以及其他各种特殊功能模块。它能执行包括逻辑运算、计时、计数、算术运算

15、、数据处理和传送、通讯联网以及各种应用指令。中型PLC ：中型PLC采用模块化结构，其I/O点数一般在2561024点之间。I/O的处理方式除了采用一般PLC通用的扫描处理方式外，还能采用直接处理方式，即在扫描用户程序的过程中，直接读输入，刷新输出。它能联接各种特殊功能模块，通讯联网功能更强，指令系统更丰富，内存容量更大，扫描速度更快。 大型PLC ：一般I/O点数在1024点以上的称为大型PLC。大型PLC的软、硬件功能极强。具有极强的自诊断功能。通讯联网功能强，有各种通讯联网的模块，可以构成三级通讯网，实现工厂生产管理自动化。大型PLC还可以采用三CPU构成表决式系统，使机器的可靠性更高。1.4 PLC的基本结构 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。 接受 驱动 现场信号 受控元件 图1-1 PLC的基本结构框图1、中央处理单元(CPU)中央处理单元(CPU)是PLC的控制中