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1、精品文檔課程設計（論文）題目名 稱交通信號燈PLC控制系統(tǒng)設計課程名稱PLC原理及應用學生姓名學 號系、專業(yè) 電氣指導教師2015年 2月12日邵陽學院課程設計（論文）任務書年級專業(yè)學生姓名學號題目名稱交通信號燈PLC控制系統(tǒng)設計設計時間課程名稱PLC原理及應用課程編號121200107設計地點數字控制與PLC實驗室（306 ）一、課程設計（論文）目的PLC原理及應用課程設計是電氣工程及其自動化專業(yè)領域重要的實踐環(huán)節(jié)之一，主要以小型實用性PLC控制系統(tǒng)的軟、硬件設計為主。課程設計的目的和任務：全面熟練掌握 PLC的硬件組成以及各種指令的應用，使學生掌握小型 PLC應用系統(tǒng)設計的步驟，熟悉和掌握
2、 PLC開發(fā)系統(tǒng)的應用和軟件調試過程，通過設計過程中對故 障的分析、判斷、檢修進一步鍛煉和培養(yǎng)學生的動手能力。二、已知技術參數和條件利用PLC設計控制十字路口交通燈的全自動運行，系統(tǒng)啟動后，根據設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
3、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，之后重復以上過程。技術參數：請調研邵陽市某個十字路口的運行狀況。三、任務和要求1、設計系統(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計報告注：1.此表由指導教師填寫，經系、教研室審批，指導教師、學生簽字后生效;2 .此表1式3份，學生、指導教師、教研室各 1份四、參考資料和現有基礎條件（包括實驗室、主要儀器設備等）實驗室有EL型PLC實驗系統(tǒng)4套，FX2N系列實驗裝置8臺，以及相關的軟件。FX2N系列、S7系列產品說明書；FX2N系列實驗裝置
4、實驗指導書；五、進度安排年月日：收集和課程設計有關的資料，熟悉課題任務何要求年月日-日：總體方案設計年月日-日：外部接線圖年月日-日：T形圖設計年月日-日：系統(tǒng)調試改進年月日：整理書寫設計說明書年月日：答辯六、教研室審批意見教研室主任（簽字）：七|、主管教學主任意見主管主任（簽字）：八、備注學生（簽字）：指導教師（簽字）：邵陽學院課程設計學生姓名系電氣系題目名稱交通信號燈PLC控制系統(tǒng)設計一、學生自我總結（論文）評閱表學 號專業(yè)班級課程名稱PLC原理及應用通過這次課程設計，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 相結合的能力。在這次課程設計中，我學會了電路設計的基本流程和方法，對
5、今后的 學習設計會有很大的幫助。學生簽名:、指導教師評定評分項目平時成績論文答辯綜合成績權 重304030單項成績指導教師評語：指導教師（簽名）：年 月日注：1、本表是學生課程設計（論文）成績評定的依據，裝訂在設計說明書（或論文）的“任務書”頁后面;2、表中的“評分項目”及“權重”根據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，其內部的電路控制系統(tǒng)就不斷的被改進。設計方法也開始多種多樣，從而使交通燈顯得更加智能化。可編程控制器（PLC）以微處理器為核心,普遍采用依據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計，編程容易，功能擴展方便，修改靈活,而且結構簡單，抗干擾能力強
6、。三菱可編程控制器指令豐富，可以接各種輸出、輸入擴充設備，有豐富的特殊擴展設備，其中的模擬輸入設備和通信設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計，利用梯形 圖和語句表進行編程，實現了十字路口交通燈控制系統(tǒng)的自動化。關鍵詞 : PLC ；交通控制；自動化 ；可編輯目錄要I1 設計方案.1.1.1 設計要求 1.1.2 設計方案分析 .12 PLC的基本知識.32.1 PLC產生和定義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 用 與 前
7、景 .43 系統(tǒng)設計 .53.1 硬件設計 .53.2 PLC接線 63.3 系統(tǒng)程序分析 .7結束語 .11參考文獻 12附錄 131設計方案1.1 設計要求利用PLC設計控制十字路口交通燈的全自動運行，系統(tǒng)啟動后，根據設置好的 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 設計方案分析按照交通燈系統(tǒng)控制要求下，結合三菱 FX2N系列可編程控制器的特性， 選 擇適合的型號。
8、設計思想分析如下：結合當前所學知識，確定已轉換為中心的程序設 計方法更簡單方便的達到設計要求圖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
9、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。如此重復以上過程。這種設計方案源于我們的課本上已轉換為中心的程序設計。 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品?？傊捎眠@種設計，是經過了深思的，經過分析才得出來的可行性。2 PLC的基本知識2.1 PLC產生和定義1968年由美國通用汽車公司（GE）提出，1969年
10、有美國數字設備公司 （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 種算術運算，PLC 運算過程控制并可與上位機通訊、實現遠程控制。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)境下應用而設計的一種數字運算操作的電子 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
11、、計數和算術運算等操作，并通過數字式和模擬式的輸入輸出， 控制各種類型的機械或生產過程。可編程控制器及其有關的外圍設備， 都應按易于工 業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體、易于擴展其功能的原則設計。2.2 PLC的基本組成目前，可編程控制器的產品很多，不同的廠家生產的 PLC以及同一家生產的不同型號的PLC其結構個不相同，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構，其功能的實現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I/O 接口、通信接口及電源組成輸 入 電 路圖2.
12、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 指令結束。然后再從頭開始，并周而復始的重復，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
13、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 ）采用模塊化結構，使系統(tǒng)組合靈活方便。（ 4 ）編程語言簡單、易學，便于掌握。（ 5 ）系統(tǒng)設計周期短。（ 6 ）對生產工藝改變適應性強。（ 7 ）安裝簡單、調試方便、維護工作量小。（ 8 ）體積小、重量輕、功耗低。2.5 PLC 的應用與前景為了適應市場的各方面的需求,各生產廠家對PLC 不斷進行改進,推
14、出功能更加強大、結果更加完美的新產品。這些新產品總體來說，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絡化方向發(fā)展， 以適應現代化的大型工廠、 企業(yè)自動化的需要。3系統(tǒng)設計3.1硬件設計輸入控制X0 ,輸出端有東西、南北方向紅綠黃燈和東西、南北方向左轉彎紅綠燈共十個輸出點，所以選用日本三菱公司生產的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
15、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所有路口右轉綠燈Y20數碼管顯示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)以轉換為中心的順序程序設
16、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
17、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。結束語在此次課程設計中， 我們將課本理論知識與實際應用聯(lián)系起來。 按照書本上的知識和王老師講授的方法， 首先和同學一起分析研究此次課程設計任務和要求， 然后按照分析的結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， 還有出現的一些未知問題， 我們都認真分析討論， 然后對討論出的結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計， 我們加深了對課本知識的認識理解， 對電路設計方法和實際電路連接也有了一定的初步認識。也對PLC 應用技術有了更深的認識。感謝王老師的細心教導，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用. 2002.5. 2002.5.2000.4.2 王永華主編現代電氣及可編程控制技術北京航空航天大學3 胡學林主編可編程控制器應用技術.高等教育出版社4 張運波. 工廠電氣控制技術. 2001.5 田瑞庭. 可編程控制器應用技術1994.6 曲非非 . PLC 應用技術 200 例 2003.系統(tǒng)梯形圖附錄陽trn:網m：頓郵:C惻6-1一一加4仁H?(03m 制
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