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1、武汉理工大学能力拓展训练课程设计说明书目录1 设计任务及设计思路 .21.1 设计任务 .21.2 设计思路 .22 设计方案与方案选择 .22.1 单片机设计方案 .22.2 PLC 设计方案 .22.3 方案选择 .23 可编程控制器（PLC ）概述 .33.1 可编程控制器的历史背景 .33.2 可编程控制器的定义 .33.3 可编程控制器的功能 .34 PLC 梯形图设计与仿真 .44.1 梯形图设计 .44.2 梯形图仿真运行 .55 人机界面(HMI)设计与仿真 .85.1HMI 显示界面设计 .85.2HMI 仿真运行 .85.3 画面 cycle 宏指令 .106 控制与调试
2、.116.1 梯形图控制与调试 .116.2 HMI 控制与调试 .117 总结 .12参考文献 .13武汉理工大学能力拓展训练课程设计说明书交通灯控制器设计1 设计任务及设计思路1.1 设计任务设计交通灯控制器实现南北和东西方向的交通控制，利用控制键对通行时间进行控制，可更改方向与通行时间的调整。分别显示东西、南北方向的红、黄、绿指示灯，并且显示通行与等待时间。1.2 设计思路交通灯系统启动后，信号灯系统开始工作。首先东西方向红灯亮 25 秒，同时南北方向绿灯亮 15 秒，绿灯闪烁 5 秒，黄灯亮 5 秒。 然后南北方向红灯亮 25 秒，同时东西方向绿灯亮 15 秒，绿灯闪烁 5 秒，黄灯亮
3、 5 秒。如此循环实现路口交通灯显示。在整个过程中东西方向和南北方向均有倒计时显示。2 设计方案与方案选择2.1 单片机设计方案使用 protues 软件画出控制原理图，采用 AT89S52 单片机。使用 Keil 软件进行控制程序的编写，通过控制 P0P3 口的输入输出电平控制四个方向 LED 灯的亮灭来模拟东西、南北方向的交通灯工作，数码管显示倒计时来模拟东西、南北向交通灯的倒计时。2.2 PLC 设计方案使用台达 WPLsoft 软件设计 PLC 梯形图并仿真运行。使用台达 DOPsoft 设计出交通灯控制的人机界面（HMI）模拟运行交通灯的工作画面。2.3 方案选择由于 PLC 具有可
4、靠性高，抗干扰能力强，通用性强，编程与程序修改方便，维护调试方便等特点，可以根据实际需要及时调整运行。所以本次设计我采用可编程控制器 PLC 进行交通灯控制器的设计。武汉理工大学能力拓展训练课程设计说明书3 可编程控制器（PLC）概述3.1 可编程控制器的历史背景1969 年，美国数字设备公司（DEC）研制出第一台 PLC，在美国通用汽车自动装配线上试用，获得了成功。这种新型的工业控制装置以其简单易懂，操作方便，可行性高，通用灵活，体积小，使用寿命长等一系列优点，很快地在美国其他工业领域推广应用。到 1971 年，已经成功地应用于食品，饮料，冶金，造纸等工业。这一新型工业控制装置的出现，也受到
5、了世界其他国家的高度重视。1971 日本从美国引进了这项新技术，很快研制出了日本第一台 PLC。1973 年，西欧国家也研制出它们的第一台 PLC。我国从 1974 年开始研制。于 1977年开始工业应用。3.2 可编程控制器的定义可编程控制器是一种数字式的电子仪器，可以存储某些逻辑、定序、定时、计数和四则运算等特殊功能指令，用以控制机械和生产过程。3.3 可编程控制器的功能1、数据采集与输出。 2、控制功能。 包括顺序控制、逻辑控制、定时、计数等。 3、数据处理功能。包括基本数学运算、比较、对字节的运算、PID 运算、滤波等。4、输入/输出接口调理功能。 具有 A/D、D/A 转换功能，通过
6、 I/O 模块完成对模拟量的控制和调节，具有温度、运动等测量接口。 5、通信、联网功能。 现代 PLC 大多数都采用了通信、网络技术，有 RS232 或 RS485 接口，可进行远程 I/O 控制，多台 PLC 可彼此间联网、通信，外部器件与一台或多台可编程控制器的信号处理单元之间，实现程序和数据交换，如程序转移、数据文档转移、监视和诊断。在系统构成时，可由一台计算机与多台 PLC 构成集中管理、分散控制的分布式控制网络，以便完成较大规模的复杂控制。通常所说的 SCADA 系统，现场端和远程端也可以采用 PLC 作现场机。 6、支持人机界面功能。提供操作者以监视机器/过程工作必需的信息。允许操
7、作者和PC 系统与其应用程序相互作用，以便作决策和调整，实现工业计算机的分散和集中操作与监视系统。 7、编程、调试等，并且大部分支持在线编程。武汉理工大学能力拓展训练课程设计说明书4 PLC 梯形图设计与仿真4.1 梯形图设计武汉理工大学能力拓展训练课程设计说明书图 4.1 梯形图总图4.2 梯形图仿真运行开始运行的前半周期：南北方向红灯亮 25 秒，如下图：图 4.2 南北方向红灯亮武汉理工大学能力拓展训练课程设计说明书同时东西方向绿灯亮 15 秒后闪烁 5 秒，如下图：图 4.3 东西方向绿灯亮图 4.4 东西方向绿灯闪烁东西方向绿灯闪烁 5 秒后黄灯亮 5 秒，如下图：图 4.5 东西方向黄灯亮后半周期：东西方向红灯亮 25 秒，如下图：图 4.6 东西方向红灯亮同时南北方向绿灯亮 15 秒后闪烁 5 秒，如下图：武汉理工大学能力拓展训练课程设计说明书图 4.7 南北方向绿灯亮图 4.8 南北方向绿灯闪烁南北方向绿灯闪烁 5 秒后黄灯亮 5 秒图 4.9 南北方向黄
