精品文檔課程設(shè)計（論文）題目名 稱交通信號燈PLC控制系統(tǒng)設(shè)計課程名稱PLC原理及應(yīng)用學(xué)生姓名學(xué) 號系、專業(yè) 電氣指導(dǎo)教師2015年 2月12日邵陽學(xué)院課程設(shè)計（論文）任務(wù)書年級專業(yè)學(xué)生姓名學(xué)號題目名稱交通信號燈PLC控制系統(tǒng)設(shè)計設(shè)計時間課程名稱PLC原理及應(yīng)用課程編號121200107設(shè)計地點數(shù)字控制與PLC實驗室（306 ）一、課程設(shè)計（論文）目的PLC原理及應(yīng)用課程設(shè)計是電氣工程及其自動化專業(yè)領(lǐng)域重要的實踐環(huán)節(jié)之一，主要以小型實用性PLC控制系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計為主。課程設(shè)計的目的和任務(wù)：全面熟練掌握 PLC的硬件組成以及各種指令的應(yīng)用，使學(xué)生掌握小型 PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的步驟，熟悉和掌握 PLC開發(fā)系統(tǒng)的應(yīng)用和軟件調(diào)試過程，通過設(shè)計過程中對故 障的分析、判斷、檢修進一步鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生的動手能力。二、已知技術(shù)參數(shù)和條件利用PLC設(shè)計控制十字路口交通燈的全自動運行，系統(tǒng)啟動后，根據(jù)設(shè)置好的東西南北方向的通車時間控制東西南北方向指示燈按照一定的規(guī)律運行，完成一個周期工作后自動進入下一個周期繼續(xù)運行。城市路口交通燈控制系統(tǒng)用于十字路口的車輛以及行人的交通管理，每個方向具有左拐、 右拐、直行以及行人4種通行指示燈。執(zhí)行程序，初始態(tài)為四個路口的紅燈全亮之后，東西路口的綠燈亮，南北路口的紅燈亮，東西路通車，延時一段時間后路口的綠燈熄火，黃火開始閃爍，閃爍若葉 次后，東西路口紅燈亮，而同時南北路口的綠燈亮，南北路口方向開始通車,延時一段時間后，南北 路口的綠燈熄滅，黃燈開始閃爍，閃爍若十次后，再切換到東西路口方向，之后重復(fù)以上過程。技術(shù)參數(shù)：請調(diào)研邵陽市某個十字路口的運行狀況。三、任務(wù)和要求1、設(shè)計系統(tǒng)的PLC外部接線圖2、系統(tǒng)的操作面板3、系統(tǒng)的T形圖按照要求書寫課程設(shè)計報告注：1.此表由指導(dǎo)教師填寫，經(jīng)系、教研室審批，指導(dǎo)教師、學(xué)生簽字后生效;2 .此表1式3份，學(xué)生、指導(dǎo)教師、教研室各 1份四、參考資料和現(xiàn)有基礎(chǔ)條件（包括實驗室、主要儀器設(shè)備等）實驗室有EL型PLC實驗系統(tǒng)4套，F(xiàn)X2N系列實驗裝置8臺，以及相關(guān)的軟件。FX2N系列、S7系列產(chǎn)品說明書；FX2N系列實驗裝置實驗指導(dǎo)書；五、進度安排年月日：收集和課程設(shè)計有關(guān)的資料，熟悉課題任務(wù)何要求年月日-日：總體方案設(shè)計年月日-日：外部接線圖年月日-日：T形圖設(shè)計年月日-日：系統(tǒng)調(diào)試改進年月日：整理書寫設(shè)計說明書年月日：答辯六、教研室審批意見教研室主任（簽字）：七|、主管教學(xué)主任意見主管主任（簽字）：八、備注學(xué)生（簽字）：指導(dǎo)教師（簽字）：邵陽學(xué)院課程設(shè)計學(xué)生姓名系電氣系題目名稱交通信號燈PLC控制系統(tǒng)設(shè)計一、學(xué)生自我總結(jié)（論文）評閱表學(xué) 號專業(yè)班級課程名稱PLC原理及應(yīng)用通過這次課程設(shè)計，加深了對書本知識的認識，同時很好的鍛煉了我理論與實踐 相結(jié)合的能力。在這次課程設(shè)計中，我學(xué)會了電路設(shè)計的基本流程和方法，對今后的 學(xué)習設(shè)計會有很大的幫助。學(xué)生簽名:、指導(dǎo)教師評定評分項目平時成績論文答辯綜合成績權(quán) 重304030單項成績指導(dǎo)教師評語：指導(dǎo)教師（簽名）：年 月日注：1、本表是學(xué)生課程設(shè)計（論文）成績評定的依據(jù)，裝訂在設(shè)計說明書（或論文）的“任務(wù)書”頁后面;2、表中的“評分項目”及“權(quán)重”根據(jù)各系的考核細則和評分標準確定。摘要自從交通燈誕生以來，其內(nèi)部的電路控制系統(tǒng)就不斷的被改進。設(shè)計方法也開始多種多樣，從而使交通燈顯得更加智能化?？删幊炭刂破鳎≒LC）以微處理器為核心,普遍采用依據(jù)繼電接觸器控制系統(tǒng)電氣原理圖 編制的梯形圖語言進行程序設(shè)計，編程容易，功能擴展方便，修改靈活,而且結(jié)構(gòu)簡單，抗干擾能力強。三菱可編程控制器指令豐富，可以接各種輸出、輸入擴充設(shè)備，有豐富的特殊擴展設(shè)備，其中的模擬輸入設(shè)備和通信設(shè)備更是符合交通燈控制系統(tǒng)的要求與特點， 能夠方便地聯(lián)網(wǎng)通信。本文選擇三菱可編程控制器FX2N 為核心部件，著重進行硬件接口設(shè)計，利用梯形 圖和語句表進行編程，實現(xiàn)了十字路口交通燈控制系統(tǒng)的自動化。關(guān)鍵詞 : PLC ；交通控制；自動化 ；可編輯目錄要I1 設(shè)計方案.1.1.1 設(shè)計要求 1.1.2 設(shè)計方案分析 .12 PLC的基本知識.32.1 PLC產(chǎn)生和定義32.2 PLC的基本組成 32.3 PLC 的 基 本 工 作 原理42.4 PLC的特點.42.5 PLC的 應(yīng) 用 與 前景 .43 系統(tǒng)設(shè)計 .53.1 硬件設(shè)計 .53.2 PLC接線 63.3 系統(tǒng)程序分析 .7結(jié)束語 .11參考文獻 12附錄 131設(shè)計方案1.1 設(shè)計要求利用PLC設(shè)計控制十字路口交通燈的全自動運行，系統(tǒng)啟動后，根據(jù)設(shè)置好的 東西南北方向的通車時間控制東西南北方向指示燈按照一定的規(guī)律運行，完成一個周期工作后自動進入下一個周期繼續(xù)運行。城市路口交通燈控制系統(tǒng)用于十字路口的車 輛以及行人的交通管理，每個方向具有左拐、右拐、直行以及行人4種通行指示燈，以及每個路口綠燈亮時有倒計時顯示屏。1.2 設(shè)計方案分析按照交通燈系統(tǒng)控制要求下，結(jié)合三菱 FX2N系列可編程控制器的特性， 選 擇適合的型號。設(shè)計思想分析如下：結(jié)合當前所學(xué)知識，確定已轉(zhuǎn)換為中心的程序設(shè) 計方法更簡單方便的達到設(shè)計要求圖1.1程序流程圖執(zhí)行程序，初始態(tài)為四個路口的紅燈全亮之后，所有右拐綠燈全亮；路口的直行左拐綠燈亮，西南北路口的紅燈亮，東路口方向通車，延時9S 后路口的綠燈熄滅，黃燈開始亮3S ，東路口紅燈亮；同時西路口的直行和左拐綠燈亮，西路口方向開始通車，延時9S 后，西路口的綠燈熄滅，黃燈開始亮3S ，而在東西路口通車期間，南北路口的人行道一直都亮綠燈， 東西路口人行道亮紅燈； 西路口紅燈亮， 同時南路口直行和左拐綠燈亮，南路口方向通車，延時9S 候，南路口綠燈熄滅，黃燈開始亮3S ，南路口紅燈亮；同時北路口的直行和左拐綠燈亮，北路口方向開始通車，延時9S 候，北路口綠燈熄滅，黃燈開始亮 3S ，而在南北路口通車期間，東西路口人行道一直都亮綠燈，東西路口人行道亮紅燈。如此重復(fù)以上過程。這種設(shè)計方案源于我們的課本上已轉(zhuǎn)換為中心的程序設(shè)計。 首先從理論上可行，由于用到的都是較為簡單的 PLC 程序，程序以順序控制為主線，以及多個子程序共同組成， 從而可以把總程序分為多個， 這樣就可以降低編程難度。 其次是硬件上來說，所需要的元件都是一些低端常用產(chǎn)品。總之采用這種設(shè)計，是經(jīng)過了深思的，經(jīng)過分析才得出來的可行性。2 PLC的基本知識2.1 PLC產(chǎn)生和定義1968年由美國通用汽車公司（GE）提出，1969年有美國數(shù)字設(shè)備公司 （DEC ）研制成功，有邏輯運算、定時、計算功能稱為 PLC （programmable logic controller ）。80年代，由于計算機技術(shù)的發(fā)展，PLC采用通用微處理器為核心，功能擴展到各 種算術(shù)運算，PLC 運算過程控制并可與上位機通訊、實現(xiàn)遠程控制。被稱為 PC（programmable controller）即可編程控制器。國際電工委員會（IEC ）1987年頒布的可編程邏輯控制器的定義如下：可編程邏輯控制器是專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的一種數(shù)字運算操作的電子 裝置，是帶有存儲器、可以編制程序的控制器。它能夠存儲和執(zhí)行命令，進行邏輯運 算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入輸出， 控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)的外圍設(shè)備， 都應(yīng)按易于工 業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體、易于擴展其功能的原則設(shè)計。2.2 PLC的基本組成目前，可編程控制器的產(chǎn)品很多，不同的廠家生產(chǎn)的 PLC以及同一家生產(chǎn)的不同型號的PLC其結(jié)構(gòu)個不相同，但就其工作原理而言，是大致相同的。它們都是以 微處理器為核心的結(jié)構(gòu)，其功能的實現(xiàn)不僅基于硬件的作用，而更靠軟件的支持。PLC的主機由微處理器（CPU）、存儲器（EPROM、ROM ）、輸入/輸出模塊、用戶程序存儲器電源系統(tǒng)程序存儲器外設(shè)I/O 接口、通信接口及電源組成輸 入 電 路圖2.1 PLC的組成2.3 PLC 的基本工作原理PLC 是一種存儲程序的控制器。用戶根據(jù)某一對象的具體控制要求，編好程序后，編程器將程序鍵入 PLC 的用戶存儲器中存儲。 PLC 的控制功能就是運用用戶 程序來實現(xiàn)的。PLC 運行程序的方式與微型機算計相比有較大的不同， 微型計算機運行程序時，一旦執(zhí)行到END 指令，程序運行結(jié)束。而PLC 從 0000 存儲地址所存放的第一條擁護指令開始， 在無中斷或跳轉(zhuǎn)的情況下， 按存儲地址好遞增的方向順序執(zhí)行擁護程序，直到END 指令結(jié)束。然后再從頭開始，并周而復(fù)始的重復(fù)，直至到停機或運行（ RUN ）切換到停止（ STOP ） 工作狀態(tài)。我們把PLC 這種執(zhí)行程序的方式成為掃描工作方式。每掃描完一次程序就構(gòu)成一個掃描周期。2.4 PLC 的特點PLC 是綜合繼電器接觸器控制的優(yōu)點及計算機靈活、方便的特點而設(shè)計制造和發(fā)展的,這就使PLC 具有許多其他控制器所無法相比的優(yōu)點。（ 1 ）可靠性高，抗干擾能力強。（ 2 ）通用性強，使用方便。（ 3 ）采用模塊化結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)組合靈活方便。（ 4 ）編程語言簡單、易學(xué)，便于掌握。（ 5 ）系統(tǒng)設(shè)計周期短。（ 6 ）對生產(chǎn)工藝改變適應(yīng)性強。（ 7 ）安裝簡單、調(diào)試方便、維護工作量小。（ 8 ）體積小、重量輕、功耗低。2.5 PLC 的應(yīng)用與前景為了適應(yīng)市場的各方面的需求,各生產(chǎn)廠家對PLC 不斷進行改進,推出功能更加強大、結(jié)果更加完美的新產(chǎn)品。這些新產(chǎn)品總體來說，朝兩個方向發(fā)展：一個向超小型、專用化和低價格的方向發(fā)展，以進行單機控制；另一個是向大型化、高速化、多功能化和分布式全自動網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展， 以適應(yīng)現(xiàn)代化的大型工廠、 企業(yè)自動化的需要。3系統(tǒng)設(shè)計3.1硬件設(shè)計輸入控制X0 ,輸出端有東西、南北方向紅綠黃燈和東西、南北方向左轉(zhuǎn)彎紅綠燈共十個輸出點，所以選用日本三菱公司生產(chǎn)的FX2N系列，I/O 分配如下表:表3.1 I/O分配表輸入交通燈控制開關(guān)X0輸 出東路口直行左拐紅燈Y0東路口直行左拐綠燈Y1東路口直行左拐黃燈Y2西路口直行左拐紅燈Y3西路口直行左拐綠燈Y4西路口直行左拐黃燈Y5南路口直行左拐紅燈Y6南路口直行左拐綠燈Y7南路口直行左拐黃燈Y10北路口直行左拐紅燈Y11北路口直行左拐綠燈Y12北路口直行左拐黃燈Y13東西人行道紅燈Y14東西人行道綠燈Y15南北人行道紅燈Y16南北人行道綠燈Y17所有路口右轉(zhuǎn)綠燈Y20數(shù)碼管顯示Y21-Y27100msT0 T2 T4 T6 T83S100msT1 T3 T 5 T79s3.2 PLC接線硬件電路圖連接：如圖3.1所示圖3.1硬件電路圖連接圖3.2系統(tǒng)順序功能圖3.3系統(tǒng)程序分析(1)啟動電源M8002接通 所有繼電器復(fù)位，然后啟動 M200，逐步觸發(fā)后面指 令。啟動程序:勖m t!llE-910(2)以轉(zhuǎn)換為中心的順序程序設(shè)計逐步觸發(fā)指令，如下:UK3眼精HS必？HZI-6Mill?必勺!131MEH(3)東路口紅燈程序觸發(fā):EVOOEK05TkML 05Tl-EttO?TkEttOSE409(4)西路口紅燈程序觸發(fā):H5士TkTkMtOtH0S(5)南路口紅燈程序觸發(fā):monIIII陰上)1E9W(6)北路口紅燈程序觸發(fā)：YQ11 )vstiamT卜-II-ttD5MIC?(7)人行道紅綠燈觸發(fā)程序:MIOSMIC7HIQIT卜*9mot-l-Tk( 01E (Y01& 。14 J(m? 1(8)程序啟動后開始定時以及數(shù)碼管倒計時顯示程序:(9)東路口亮綠燈以及倒計時顯示程序:(10)東路口亮黃燈以及倒計時顯示程序:以及西路口、南路口、北路口程序均與上同理 系統(tǒng)整體梯形圖件附錄。結(jié)束語在此次課程設(shè)計中， 我們將課本理論知識與實際應(yīng)用聯(lián)系起來。 按照書本上的知識和王老師講授的方法， 首先和同學(xué)一起分析研究此次課程設(shè)計任務(wù)和要求， 然后按照分析的結(jié)果進行實際連接電路和編寫程序操作， 檢測和校正， 再進一步完善電路和程序。 在其中遇到一些不解和疑惑的地方， 還有出現(xiàn)的一些未知問題， 我們都認真分析討論， 然后對討論出的結(jié)果進行實際檢測校正， 對一些疑難問題我們也認真向王老師詢問請教，和王老師一起探討解決。通過此次電路和程序設(shè)計， 我們加深了對課本知識的認識理解， 對電路設(shè)計方法和實際電路連接也有了一定的初步認識。也對PLC 應(yīng)用技術(shù)有了更深的認識。感謝王老師的細心教導(dǎo)，感謝團隊的積極合作，團隊的力量是無限的。參考文獻1 孫平主編可編程控制器原理及應(yīng)用. 2002.5. 2002.5.2000.4.2 王永華主編現(xiàn)代電氣及可編程控制技術(shù)北京航空航天大學(xué)3 胡學(xué)林主編可編程控制器應(yīng)用技術(shù).高等教育出版社4 張運波. 工廠電氣控制技術(shù). 2001.5 田瑞庭. 可編程控制器應(yīng)用技術(shù)1994.6 曲非非 . PLC 應(yīng)用技術(shù) 200 例 2003.系統(tǒng)梯形圖附錄陽trn:網(wǎng)m：頓郵:C惻6-1一一加4仁H?(03m 制