plc控制的交通灯-彭士成

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1、安徽工业经济职业技术学院PLC 控制的交通灯 A PLC 控制的交通灯 安徽工业经济职业技术学院安徽工业经济职业技术学院 毕业论文毕业论文(设计设计) 题题目 ：目 ：PLC 控 制 的 交 通 灯 系系别 ：别 ：电 子 信 息 技 术 系 专专业 ：业 ：应 用 电 子 学学号 ：号 ：20075071256 学 生 姓 名 ：学 生 姓 名 ：彭 士 成 指 导 教 师 ：指 导 教 师 ：蒋 鸣 东 职职称 ：称 ：指 导 老 师 二二 O一一 O年 五 月 十 五 日年 五 月 十 五 日 安徽工业经济职业技术学院PLC 控制的交通灯 PLC 控制的交通灯B 摘 要摘 要 随着社会经

2、济的发展，城市交通问题越来越引起人们的关注。人、 车、路三者关系的协调，已成为交通管理部门需要解决的重要问题之 一。城市交通控制系统是用于城市交通数据监测、交通信号灯控制与交 通疏导的计算机综合管理系统，它是现代城市交通监控指挥系统中最重 要的组成部分。随着城市机动车量的不断增加，许多大城市如北京、 上海、南京等出现了交通超负荷运行的情况，因此，自80年代后期，这 些城市纷纷修建城市高速道路，在高速道路建设完成的初期，它们也曾 有效地改善了交通状况。然而，随着交通量的快速增长和缺乏对高速道 路的系统研究和控制，高速道路没有充分发挥出预期的作用。而城市高 速道路在构造上的特点，也决定了城市高速道

3、路的交通状况必然受高速 道路与普通道路耦合处交通状况的制约。所以，如何采用合适的控制方 法，最大限度利用好耗费巨资修建的城市高速道路，缓解主干道与匝 道、城区同周边地区的交通拥堵状况，越来越成为交通运输管理和城市 规划部门亟待解决的主要问题。为此，我们进行了深入的研究，本文就 城乡交通灯模拟控制系统的电路原理、设计计算和实验调试等问题来进 行具体分析讨论。实现路口交通灯系统的控制方法很多，可以用标准 逻辑器件、可编程序控制器 PLC 、单片机等方案来实现。其中用标准逻 辑器件来实现电路在很大程度上要受到逻辑器件如门电路等的影响，调 试工作极为不易，而我们对单片机运用来进行系统的设计开发也不是很

4、 熟悉，因此，我们选择了用可编程的控制器 PLC 来实现系统功能的设 计，完成本次课设的题目。 安徽工业经济职业技术学院PLC 控制的交通灯 C PLC 控制的交通灯 目录目录 摘要 B 第一章 PLC 的基础知识 1 1.1 概述 1 1.2PLC 的由来 1 1.3PLC 的功能 2 1.4PLC 的工作原理 3 1.5PLC 的结构 3 第二章交通灯控制要求 4 2.1 工作过程 4 2.2 路况示意图 5 第三章PLC控制系统设计 6 3.1PLC 控制系统软件设计 6 3.1.1系统设计的基本步骤： 6 3.1.2执行程序的过程及特点 7 3.2PLC 硬件系统设计方法 8 安徽工业

5、经济职业技术学院PLC 控制的交通灯 PLC 控制的交通灯D 3.2.1应用系统总体方案设计 8 3.2.4输入 / 输出模板的选择 9 3.2.5系统硬件设计文件 9 第四章可编程控制器程序设计10 4.1 模拟图10 4.2 信号灯控制编程元件表10 4.3 梯形图12 第五章设计总结15 感言16 参考文献17 安徽工业经济职业技术学院PLC 控制的交通灯 1 PLC 控制的交通灯 第 一 章第 一 章 PLCPLC 的 基 础 知 识的 基 础 知 识 1.1 概述概述 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

6、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， 所以将可编程控制器简称 PLC. 1.2PLC 的由来的由来 在60年代，汽车生产流水线的自动控制系统基本上都是由继电器控 制装置构成的。当时汽车的每一次改型都直接导致继电器控制装置的重 新设计和安装。随着生产的发展，汽车型号更新的周期愈来愈短，这

7、 样，继电器控制装置就需要经常地重新设计和安装，十分费时，费工， 费料，甚至阻碍了更新周期的缩短。为了改变这一现状，美国通用汽车 公司在1969年公开招标，要求用新的控制装置取代继电器控制装置，并 提出了十项招标指标，即： 1 、编程方便，现场可修改程序； 2 、维修方便，采用模块化结构； 3 、可靠性高于继电器控制装置； 安徽工业经济职业技术学院PLC 控制的交通灯 2 PLC 控制的交通灯 4 、体积小于继电器控制装置； 5 、数据可直接送入管理计算机； 6 、成本可与继电器控制装置竞争； 7 、输入可以是交流 115V ； 8 、输出为交流 115V ， 2A 以上，能直接驱动电磁阀，接

8、触器 等； 9 、在扩展时，原系统只要很小变更； 10、用户程序存储器容量至少能扩展到 4K 。 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

9、研制。于1977年开始工业应用。 1.3PLC 的功能的功能 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 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。 安徽工业经济职业技术学院PLC 控制的交通灯 3 PLC 控制的交通灯 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

10、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。 1.4PLC 的工作原理的工作原理 PLC的工作原理：电力线是一个极其不稳定的高

11、躁声、强衰减的传 输通道，要实现可靠的电力线高速数据通信，必须解决低压配电网上各 种因素如：噪声、阻抗波动、配电网结构、电磁兼容性以及线路阻抗和 容性负载引起的信号衰减等主要因素对数据传输的影响。 1.5PLC 的结构的结构 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。 安徽工业经济职业技术学院PLC 控制的交

12、通灯 4 PLC 控制的交通灯 第 二 章 交 通 灯 控 制 要 求第 二 章 交 通 灯 控 制 要 求 2.1 工作过程工作过程 信号灯受一个启动开关控制，当启动开关接通时，信号灯系统开始 工作，且先南北红灯亮，东西绿灯亮。当启动开关断开时，所有信号灯 都熄灭。 南北红灯亮维持25秒，在南北红灯亮的同时东西绿灯也亮，并维持 20秒。到20秒时，东西绿灯闪亮，闪亮 3 秒后熄灭。在东西绿灯熄灭 时，东西黄灯亮，并维持 2 秒。到 2 秒时，东西黄灯熄灭，东西红灯 亮，同时，南北红灯熄灭，绿灯亮。 东西红灯亮维持30秒。南北绿灯亮维持20秒，然后闪亮 3 秒后熄灭。同 时南北黄灯亮，维持 2

13、 秒后熄灭，这时南北红灯亮，东西绿灯亮。周而 复始 当启动开关 SD 合上时， I0.0 触点接通，Q0.2得电，南北红灯亮； 同时Q0.2的动合触点闭合，Q0.3线圈得电，东西绿灯亮。 1 秒后， T49 的动合触点闭合，Q0.7线圈得电，模拟东西向行驶车的灯亮。维持到20 秒， T43 的动合触点接通，与该触点串联的 T59 动合触点每隔 0.5 秒导 通 0.5 秒，从而使东西绿灯闪烁。又过 3 秒， T44 的动断触点断开， Q0.3线圈失电，东西绿灯灭；此时 T44 的动合触点闭合、 T47 的动断触 点断开，Q0.4线圈得电，东西黄灯亮，Q0.7线圈失电，模拟东西向行驶 车的灯灭。

14、再过 2 秒后， T42 的动断触点断开，Q0.4线圈失电，东西黄 灯灭；此时起动累计时间达25秒， T37 的动断触点断开，Q0.2线圈失 电，南北红灯灭， T37 的动合触点闭合，Q0.5线圈得电，东西红灯亮， Q0.5的动合触点闭合，Q0.0线圈得电，南北绿灯亮。 1 秒后， T50 的动 安徽工业经济职业技术学院PLC 控制的交通灯 5 PLC 控制的交通灯 合触点闭合，Q0.6线圈得电，模拟南北向行驶车的灯亮。又经过25秒， 即起动累计时间为50秒时， T38 动合触点闭合，与该触点串联的 T59 的 触点每隔 0.5 秒导通 0.5 秒，从而使南北绿灯闪烁；闪烁 3 秒， T39

15、动 断触点断开，Q0.0线圈失电，南北绿灯灭；此时 T39 的动合触点闭合、 T48 的动断触点断开，Q0.1线圈得电，南北黄灯亮，Q0.6线圈失电，模 拟南北向行驶车的灯灭。维持 2 秒后， T40 动断触点断开，Q0.1线圈失 电，南北黄灯灭。这时起动累计时间达 5 秒钟， T41 的动断触点断开， T37 复位，Q0.3线圈失电，即维持了30秒的东西红灯灭。 上述是一个工作过程，然后再周而复始地进行。 2.2 路况示意图路况示意图 安徽工业经济职业技术学院PLC 控制的交通灯 6 PLC 控制的交通灯 第 三 章第 三 章 PLC 控 制 系 统 设 计控 制 系 统 设 计 3.1PL

16、C 控制系统软件设计控制系统软件设计 3.1.1系统设计的基本步骤：系统设计的基本步骤： 1.系统设计与设备选型 a.分析你所控制的设备或系统。PLC最主要的目的是控制外部系 统。这个系统可能是单个机器，机群或一个生产过程。 b.判断一下你所要控制的设备或系统的输入输出点数是否符合可 编程控制器的点数要求。 c.判断一下你所要控制的设备或系统的复杂程度，分析内存容量 是否够。 2. I/O 赋值（分配输入输出） a.将你所要控制的设备或系统的输入信号进行赋值，与PLC的输 入编号相对应。 b.将你所要控制的设备或系统的输出信号进行赋值，与PLC的输 出编号相对应。 安徽工业经济职业技术学院PLC 控制的交通灯 7 PLC 控制的交通灯 其硬件连线如图所示： 3.1.2执行程序的过程及特点执行程序的过程及特点 PLC执行程序的过程分为三个阶段，即输入采样阶段、程序执行阶 段、输出刷新阶段。 1 输入采样阶段 在输入采样阶段，PLC以扫描工作方式按顺序对所有输入端的输入 状态进行采样，并存入输入映象寄存器中，此时输入映象寄存器被刷 新。接着进入程序处理阶段，在程序执行阶段或其它阶段，即使