机电一体化毕业论文-十字路口交通灯PLC控制系统设计与调试

1第1页共17页江西工业工程职业技术学院毕业论文题目十字路口交通灯PLC控制系统设计与调试学生姓名：何允冰专业：机电一体化班级：机电141学号：20140302265指导老师：胡继明江西工业工程职业技术学院毕业设计论文十字路口交通灯PLC控制系统设计与调试第2页共17页摘要针对近年来城市交通的拥挤现象，特别是驾驶员违章严重、交通事故频发、车辆尾气污染等问题，介绍集计算机、信息、电子及通讯等众多高新技术手段于一体的智能交通指挥中心控制系统。该系统的安装及使用，大大缓解了城市道路堵塞现象、提高了道路的通行能力。减少了驾驶员违章的次数，抑制了交通事故的发生、同时能够减轻车辆尾气排放，从而对降低环境污染起到了不可低估的作用[1]。分析现代城市交通控制与管理问题的现状，结合城乡交通的实际情况阐述了交通灯控制系统的工作原理，给出了一种简单实用的城市交通灯控制系统的硬件电路设计方案。关键词：交通控制交通灯PLC控制机毕业设计论文十字路口交通灯PLC控制系统设计与调试第3页共17页目录第一章PLC的介绍1.1PLC的基本知识...........................................................41.1.1PLC产生和定义.....................................................41.1.2PLC的基本组成.....................................................41.1.3PLC的基本工作原理.................................................51.1.4PLC的特点.........................................................51.2PLC的应用与前景.........................................................5第二章十字路口交通灯的介绍2.1十字路口交通灯的原理.....................................................62.1.1十字路口交通灯的原理及示意图.......................................62.2电路中主要元器件的介绍...................................................72.2.1熔断器.............................................................72.2.2中间继电器.........................................................7第三章应用PLC设计十字路口交通灯3.1输入输出点分配表.........................................................83.2十字路口交通灯的接线图...................................................83.2.1PLC控制系统I/O接线图.............................................83.2.2十字路口交通灯的接线图.............................................93.2.3十字路口交通灯的实际接线图........................................103.3十字路口交通灯的控制时序图..............................................113.4十字路口交通灯的程序设计................................................12第四章十字路口交通的程序调试4.1编程思想...............................................................144.2控制系统的程序调试步骤..................................................144.3调试过程遇到的问题及解决方法............................................14结论.....................................................................15致谢......................................................................16参考文献.....................................................................17毕业设计论文十字路口交通灯PLC控制系统设计与调试第4页共17页第一章PLC的介绍1.1PLC的基本知识1.1.1PLC产生和定义1968年由美国通用汽车公司（GE）提出，1969年有美国数字设备公司（DEC）研制成功，有逻辑运算、定时、计算功能称为PLC（programmablelogiccontroller）。80年代，由于计算机技术的发展，PLC采用通用微处理器为核心，功能扩展到各种算术运算，PLC运算过程控制并可与上位机通讯、实现远程控制。被称为PC（programmablecontroller）即可编程控制器。国际电工委员会（IEC）1987年颁布的可编程逻辑控制器的定义如下：“可编程逻辑控制器是专为在工业环境下应用而设计的一种数字运算操作的电子装置，是带有存储器、可以编制程序的控制器。它能够存储和执行命令，进行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作，并通过数字式和模拟式的输入输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关的外围设备，都应按易于工业控制系统形成一个整体、易于扩展其功能的原则设计。”1.1.2PLC的基本组成目前，可编程控制器的产品很多，不同的厂家生产的PLC以及同一家生产的不同型号的PLC其结构个不相同，但就其工作原理而言，是大致相同的。它们都是以微处理器为核心的结构，其功能的实现不仅基于硬件的作用，而更靠软件的支持。PLC的主机由微处理器（CPU）、存储器（EPROM、ROM）、输入/输出模块、外设I/O接口、通信接口及电源组成。下面分别介绍PLC各组成部分及作用。图1.1PLC硬件结构组成框图编程器输出电路输入电路中央处理器（CPU）系统程序存储器用户程序存储器电源毕业设计论文十字路口交通灯PLC控制系统设计与调试第5页共17页1.1.3PLC的基本工作原理PLC是一种存储程序的控制器。用户根据某一对象的具体控制要求，编好程序后，编程器将程序键入PLC的用户存储器中存储。PLC的控制功能就是运用用户程序来实现的。PLC运行程序的方式与微型机算计相比有较大的不同，微型计算机运行程序时，一旦执行到END指令，程序运行结束。而PLC从0000存储地址所存放的第一条拥护指令开始，在无中断或跳转的情况下，按存储地址好递增的方向顺序执行拥护程序，直到END指令结束。然后再从头开始，并周而复始的重复，直至到停机或运行（RUN）切换到停止（STOP）工作状态。我们把PLC这种执行程序的方式成为扫描工作方式。每扫描完一次程序就构成一个扫描周期。另外，PLC对输出，输出信号的处理与微型机算机不同。微型机算机对输出、输出信号实时处理。而PLC对输出、输出信号是集中批处理。PLC扫描工作方式分为三个阶段：输出采样、程序执行、输出刷新。1.1.4PLC的特点PLC是综合继电器接触器控制的优点及计算机灵活、方便的特点而设计制造和发展的,这就使PLC具有许多其他控制器所无法相比的优点。1)可靠性高，抗干扰能力强2）通用性强，使用方便3)采用模块化结构，使系统组合灵活方便4)编程语言简单、易学，便于掌握5)系统设计周期短6)对生产工艺改变适应性强7)安装简单、调试方便、维护工作量小8）体积小、重量轻、功耗低1.2PLC的应用与前景为了适应市场的各方面的需求,各生产厂家对PLC不断进行改进,推出功能更加强大、结果更加完美的新产品。这些新产品总体来说，朝两个方向发展：一个向超小型、专用化和低价格的方向发展，以进行单机控制；另一个是向大型化、高速化、多功能化和分布式全自动网络化方向发展，以适应现代化的大型工厂、企业自动化的需要。毕业设计论文十字路口交通灯PLC控制系统设计与调试第6页共17页第二章十字路口交通灯的介绍2.1十字路口交通灯的原理2.1.1十字路口交通灯的原理及示意图如图2.1是十字路口交通信号灯示意图,本系统的控制对象有六个，分别为东西方向红灯两个，南北方向红灯两个，东西方向黄灯两个，南北方向黄灯两个，东西方向绿灯两个，南北方向绿灯两个。本控制系统律分为高峰时段和正常时段进行控制。正常时段(8时~16时、18时~6时)：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25秒，然后闪亮3秒后熄灭，同时南北黄灯亮，维持2秒后熄灭。这时南北红灯又亮，东西绿灯又同时亮，如此周而复始。高峰时段（6时~8时、16时~18时）：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40秒，南北绿灯亮维持35秒，然后闪亮3秒后熄灭，同时南北黄灯亮，维持2秒后熄灭。这时南北红灯又亮，东西绿灯又同时亮，如此周而复始。图2.1十字路口交通信号灯的示意图Y0Y1Y2Y0Y1Y2Y4Y3Y5Y3Y4Y5北东南西毕业设计论文十字路口交通灯PLC控制系统设计与调试第7页共17页2.2电路中主要元器件的介绍2.2.1熔断器①作用熔断器是一种简单的保护电器，串接于电路，当电路发生短路或过负荷时，熔体熔断自动断开电路，保护其他电气设备。②型号8A③符号FU④工作要求熔体的额定电流要小于或等于熔断器的额定电流熔断器的电压大于或等于被保护的工作电压2.2.2中间继电器①作用中间继电器作用是用来传递信号或同时控制多个电路，也可直接用它来控制小容量电动机或其他电气执行元件，它的结构和交流接触器基本相同，只是电磁系统小些，触点多些。②型号DC24V③符号线圈常开触点常闭触点④工作要求中间继电器实质是一种电压继电器，触点对数多，触点容量较大(额定电流5—10A)⑤优点体积小，动作灵敏度高，并在10A以下电路中可代替接触器起控制作用。毕业设计论文十字路口交通灯PLC控制系统设计与调试第8页共17页第三章应用PLC设计十字路口交通灯3.1输入输出点分配表为了将十字路口交通灯的控制关系用PLC控制器实现，PLC需要2个输入点（启动开关、转换开关），6个输出点。为了使用方便，所以选择了FX2N-64MT型的PLC。表3.1输入输出点分配表3.2十字路口交通灯的接线图3.2.1PLC控制系统I/O接线图根据十字路口交通灯的输入输出点分配表，画出如图3.1所示的PLC控制系统I/O接线图。输入资源输出资源输入继电器元件作用输出继电器元件作用X0SB启动开关Y0HL1南北红灯X1SB转换开关Y1HL2南北绿灯Y2HL3南北黄灯Y3HL4东西红灯Y4HL5东西绿灯Y5HL6东西黄灯毕业设计论文十字路口交通灯PLC控制系统设计与调试第9页共17页图3.1PLC控制系统I/O接线图3.2.2十字路口交通灯的接线图根据十字路口交通灯的实际连线，画出如图