毕业实习专题报告

毕业实习专题报告题目：PLC在交通信号灯技术中的应用班级：自动091姓名：丁霖雷学号：16指导老师：刘纯顺上海海事职业技术学院机电工程系毕业专题1目录一、内容摘要二、关键词三、1.概述四、2.可编程控制器简介2.1可编程控制器的特点2.2可编程控制器的控制功能五、3.交通信号灯的设计3.1十字路口交通灯控制实际情况3.1.1南北向（列）和东西向（行）主干道3.1.2南北向和东西向人行道3.2结合十字路口交通灯的路况模拟控制实验3.2.1南北向（列）和东西向（行）主干道3.2.2南北向和东西向行人道3.2.3盲人安全通道控制和手动控制车流量3.3流程图六、4.交通信号灯的编程4.1可编程控制器选择4.2十字路口交通灯模拟控制时序图4.3可编程控制器I/O端口分配4.4程序设计七、5.结束语八、参考文献上海海事职业技术学院机电工程系毕业专题2【内容摘要】交通信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。为了实现交通道路的管理，力求交通管理先进性、科学化。用可编程控制器实现交通灯管制的控制系统，以及该系统软、硬件设计方法，实验证明该系统实现简单、经济，能够有效地疏导交通，提高交通路口的通行能力。分析了现代城市交通控制与管理问题的现状，结合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PLC设计方案。可编程序控制器在工业自动化中的地位极为重要，广泛的应用于各个行业。随着科技的发展，可编程控制器的功能日益完善，加上小型化、价格低、可靠性高，在现代工业中的作用更加突出。【关键字】PLC可编程控制器、交通型号灯、可靠性高、PLC设计上海海事职业技术学院机电工程系毕业专题31.概述可编程控制器是采用微机技术的通用工业自动化装置，近几年来，在国内已得到迅速推广普及。正改变着工厂自动控制的面貌，对传统的技术改造、发展新型工业具有重大的实际意义。可编程控制器是60年代末在美国首先出现的，当时叫可编程逻辑控制器，目的是用来取代继电器，以执行逻辑判断、计时、计数等顺序控制功能。其基本设计思想是八计算机功能完善、灵活、通用等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来，控制器的硬件是标准的、通用的。根据实际应用对象，讲控制内容写入控制器的用户程序内，控制器和被控对象连接也很方便。随着半导体技术，尤其是微处理和微型计算机技术的发展，到70年代中期以后，已广泛地使用微处理器作为中央处理器，输入输出块和外围电路都采用了中、大规模甚至超大规模的集成电路，这时的已不再是仅有的逻辑判断功能，还同时具有数据处理、调节和数据通信功能。可编程控制器对用户来说，是一种无触点备，改变程序即可改变生产工艺，因此可在初步设计阶段选用可编程控制器，在实施阶段在确定工艺过程。另一方面，从制造生产可编程控制器，适合批量生产。他是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置，专为在工业现场应用而设计，它采用可编程序的储存器，用以在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时/计时和算术运算等操作指令，并通过数字式或模拟式的输入、输出接口，控制各种类型的机械或生产过程。PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，他克服了继电接触控制系统中的机械点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点。由于这些特点，可编程控制器问世以后很快受到工业控制接的欢迎，并得到迅速的发展。目前，可编程控制器已成为工厂自动化的强有力工具，得到了广泛的普及推广应用。上海海事职业技术学院机电工程系毕业专题42.可编程控制器简介它经历了可编程序矩阵控制器PMC、可编程序顺序控制器PSC、可编程序逻辑控制器PLC和可编程序控制器PC几个不同时期。为与个人计算机（PC）相区别，现在仍然沿用可编程逻辑控制器这个老名字。PLC是一种数字运算的电子系统，转为在工业环境下应用而设计。它采用可编程的存储器，用来在内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输人和输出。控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关设备，都是按易与工业控制器系统联成一体、易于扩充功能的原则设计。PLC是一种以微处理技术为基础，将控制处理规则存储于存储器中，应用于以控制开关量为主或包括控制参量在内的逻辑控制、机电运动控制或过程控制等工业控制领域的新型工业控制装置。2.1可编程控制器的特点PLC是面向用户的专用工业控制计算机，具有许多明显的特点。1.可靠性高，抗干扰能力强为了限制故障的发生或者在发生故障时，能很快查出故障发生点，并将故障限制在局部，各PC的生产厂商在硬件和软件方面采取了多种措施，使PC除了本身具有较强的自诊断能力，能及时给出出错信息，停止运行等待修复外，还使PC具有了很强的抗干扰能力。2.通用性强，控制程序可变，使用方便PLC品种齐全的各种硬件装置，可以组成能满足各种要求的控制系统，用户不必自己再设计和制作硬件装置。用户在硬件确定以后，在生产工艺流程改变或生产设备更新的情况下，不必改变PLC的硬设备，只需改编程序就可以满足要求。因此，PLC除应用于单机控制外，在工厂自动化中也被大量采用。3.功能强，适应面广现代PLC不仅有逻辑运算、计时、计数、顺序控制等功能，还具有数字和模拟量的输入输出、功率驱动、通信、人机对话、自检、记录显示等功能。既上海海事职业技术学院机电工程系毕业专题5可控制一台生产机械、一条生产线，又可控制一个生产过程。4.编程简单，容易掌握目前，大多数PLC仍采用继电控制形式的“梯形图编程方式”。既继承了传统控制线路的清晰直观，又考虑到大多数工厂企业电气技术人员的读图习惯及编程水平，所以非常容易接受和掌握。PLC在执行梯形图程序时，用解释程序将它翻译成汇编语言然后执行（PLC内部增加了解释程序）。与直接执行汇编语言编写的用户程序相比，执行梯形图程序的时间要长一些，但对于大多数机电控制设备来说，是微不足道的，完全可以满足控制要求。5.减少了控制系统的设计及施工的工作量由于PLC采用了软件来取代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为减少。同时，PLC的用户程序可以在实验室模拟调试，更减少了现场的调试工作量。并且，由于PLC的低故障率及很强的监视功能，模块化等等，使维修也极为方便。6.体积小、重量轻、功耗低、维护方便PLC是将微电子技术应用于工业设备的产品，其结构紧凑，坚固，体积小，重量轻，功耗低。并且由于PLC的强抗干扰能力，易于装入设备内部，是实现机电一体化的理想控制设备。2.2可编程控制器的控制功能可编程控制器在国内外广泛应用于钢铁、石化、机械制造、汽车装配、电力、轻纺、电子信息产业等各行各业。目前典型的PLC功能有下面几点。顺序控制：这是可编程控制器最广泛应用的领域，取代了传统的继电器顺序控制，例如注塑机、印刷机械、订书机械，切纸机、组合机床、磨床、装配生产线，包装生产线，电镀流水线及电梯控制等。程控：在工业生产过程中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液体、速度、电流和电压等，称为模拟量。可编程控制器有A/D和D/A转换模块，这样，可编程控制器可以作模拟控制用于程控。数据处理：一般可编程控制器都设有四则运算指令，可以很方便地对生产过程中的资料进行处理。用PLC可以构成监控系统，进行数据采集和处理、控制生产过程。较高档次的可编程控制器都有位置控制模块，用于控制步进电动上海海事职业技术学院机电工程系毕业专题6机，实现对各种机械的位置控制。通信联网：某些控制系统需要多台PLC连接起来使用或者由一台计算机与多台PLC组成分布式控制系统。可编程控制器的通信模块可以满足这些通信联网要求。显示打印：可编程控制器还可以连接显示终端和打印等外围设备，从而实现显示和打印的功能。上海海事职业技术学院机电工程系毕业专题73.交通信号灯的设计3．1十字路口交通灯控制实际情况a．南北主干道：直行绿27S、直行绿闪3S、左转绿10S、左转绿闪3S、黄2S、红45S；b．东西人行道：红45S、绿27S、绿闪3S、红60S；c．东西主干道：红45S、直行绿27S、直行绿闪3S、左转绿10S、左转绿闪3S、黄2S；d．南北人行道：绿27S、绿闪3S、红60S；e．循环控制方式；f．交通灯变化顺序表（单循环周期90秒）。3.1.1南北向（列）和东西向（行）主干道南北向（列）和东西向（行）主干道均设有直行绿灯27S，直行绿灯闪亮3S，左行绿灯10S，左转绿闪3S，黄灯2S和红灯45S。当南北主干道红灯点亮时，东西主干道应依次点亮直行绿灯，直行绿灯闪，左转绿灯，左转绿灯闪亮和黄灯；反之，当东西主干道红灯点亮时，南北主干道依次点亮直行绿灯，直行绿灯闪，左转绿灯，左转绿灯闪亮和黄灯。3.1.2南北向和东西向人行道南北向和东西向人行道均设有通行绿灯和禁行红灯。南北人行道通行绿灯应在南北主干道直行绿灯点亮时点亮，当南北主干道直行绿灯闪亮时南北行人道绿灯也要对应闪亮，其它时间为红灯。东西人行道通行绿灯于东西主干道直行绿灯点亮时点亮，当东西主干道直行绿灯闪亮是东西行人道绿灯也要对应闪亮，其它时间为红灯。3.2结合十字路口交通灯的路况模拟控制实验在PLC交通灯模拟模块中，主干道东西南北每面都有3个控制灯，分别为：●禁止通行灯（亮时为红色）●准备禁止通行灯（亮时为黄色）●直通灯（亮时为绿色）另外行人道东西南北每面都有2个控制灯,分别为：●禁止通行灯（亮时为红色）●直通灯（亮时为绿色）上海海事职业技术学院机电工程系毕业专题8结合十字路口交通灯实际情况设计交通灯模拟控制系统如下：当交通灯系统启动开关接通时。3.2.1南北向（列）和东西向（行）主干道南北向（列）和东西向（行）主干道均设有绿灯10S，绿灯闪亮2S（亮0.1灭0.1）,黄灯2S和红灯14S。当南北主干道红灯点亮时，东西住干道应依次点亮绿灯，绿灯闪亮，黄灯，反之，当东西主干道红灯点亮时，南北主干道依次点亮绿灯，绿灯闪，黄灯。3.2.2南北向和东西向行人道南北向和东西向行人道均设为通行绿灯和禁行红灯。南北人行道通行绿灯应在南北主干道绿灯点亮时点亮，当南北主干道绿灯闪亮和黄灯点亮时南北行人道绿灯也要对应闪亮，其它时间为红灯。东西行人道通行绿灯于东西主干道绿灯点亮是点亮，当东西主干道绿灯闪亮和黄灯点亮时东西行人道绿灯也要对应闪亮，其它时间为红灯。3.2.3盲人安全通道控制和手动控制车流量除此之外另设两个功能，使用10个脉冲开关。实现让盲人可以方便通过十字路口和手动控制车流量。其中8个安装在人行道的两边当东西方向行走的盲人要过马路的时候，按下脉冲开关东西向行人道绿灯亮起，南北向主干道红灯闪亮，延迟10秒恢复原来的控制系统。南北向脉冲开关对应东西向功能相同，另外两个脉冲开可以控制车流量，当东西向主干道等待车量较多的时候，按下东西向控制脉冲开关，东西向主干道延长绿灯点亮时间到15秒。东西向行人道绿灯也要对应延长。南北向脉冲开关对应东西向功能相同。3.3流程图上海海事职业技术学院机电工程系毕业专题94.交通信号灯的编程4.1可编程控制器选择本次交通灯设计用的是来自OMRON的CPM1A-30CDR-A可编程控制器。产品规格：CPM1ACPU单元CPM1A在编程环境等方面，它不仅具备了以往的小型PLC所具有的功能，尽可能使安装空间最小化，并实现了具有10点-100点输入输出点数的弹性构成。而且还可连接可编程控制终端，创造了尚无前例的灵活运用。它不仅可以替代继电器控制柜，就是作为小型控制器或在传感器应用中，亦能适应生产现场不同的需求AC电源输入，继电器输出，能加扩展单元。4.2十字路口交通灯模拟控制时序图上海海事职业技术学院机电工程系毕业专题10上海海事职业技术学院机电工程系毕业专题114.3可编程控制器I/O端口分配启动开关0000停止开关0001东西主干道绿灯1000东西主干道黄灯1001东西主干道红灯1002南北主干道绿灯1003南北主干道黄灯1004南北主干道红灯1005东西行人道绿灯1100东西行