【正文】 石家莊工程職業(yè)學院 畢業(yè)論文（設計） 題 目 ： 基于 plc的交通信號燈模擬控制系統(tǒng)的設計 系 別： 裝備制造系 專 業(yè) ： 機電一體化技術 學生姓名 ： 學 號 ： 年級： 指導教師 ： 職稱： 石家莊工程職業(yè)學院 中文摘要 本文是利用 PLC對十字路口交通燈進行模擬控制，從而能夠?qū)φ嬲氖致房诮煌艨刂葡到y(tǒng)有更深入的了解。我們利用發(fā)光二級管來代替交通信號燈作為被控制對象，通過24V 轉換電源為發(fā)光二極管供電。并且通過計算機軟件編寫程序，將編寫好的程序?qū)懭氲絇LC中，通過 PLC的 16 個輸出信號控制相應的中間繼電器的通斷，進而通過中間繼電器控制發(fā)光二極管的亮、滅和閃爍等狀態(tài)。最后通過有效的布局將相應的器件安裝到相應的地方，組成模擬的十字路口交通燈控制系統(tǒng)。通過對真正的十字路口交通燈 控制系統(tǒng)的模擬，使我們比較深刻的認識了真正的十字路口交通燈控制系統(tǒng)的工作過程，知道了許多交通燈的相關知識。本控制系統(tǒng)可有效解決現(xiàn)有交通的道路擁擠、交通秩序混亂等問題。 關鍵詞： 交通燈； PLC 控制； 中間繼電器 石家莊工程職業(yè)學院 目 錄 第一章 前言 ........................................................ 3 、題的背景和意義 ............................................ 3 、課題的現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢和已解決的問題 ........................ 2 第二章 控制方案設計 ................................................ 4 、技術控制要求 .............................................. 4 、總體方案確定 .............................................. 5 、方案的原理 ........................................... 5 、方案的特點 ........................................... 6 、 方案的選擇依據(jù) ...................................... 6 第 三 章 硬件、軟件選擇和硬件連接 .................................... 7 、輸入點和輸出點分配 ........................................ 7 、硬件選擇 .................................................. 8 、軟件選擇 .................................................. 9 、硬件連接 .................................................. 9 第四章 軟件編程 ................................................... 10 、程序流程圖 ............................................... 10 、梯形圖 ................................................... 11 第五章 系統(tǒng)調(diào)試 ................................................... 11 、系統(tǒng)程序調(diào)試 ............................................. 11 、系統(tǒng)硬件調(diào)試 ............................................. 12 、聯(lián)機調(diào)試 ................................................. 15 附件： ............................................. 錯誤 !未定義書簽。 程序 指令表 ： ...................................................... 22 電源 圖： .......................................................... 24 電氣原理 圖： ...................................................... 25 總結 ： ............................................................ 26 參考文獻 ： ........................................................ 27 致謝 ： ............................................................ 28 第一章 前 言 、題的背景和意義 隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，城市人口越來越多，居民出行次數(shù)和機動車擁有量不斷增加，城市道路擁擠、車流量不均衡等問題日趨嚴重 。 人們經(jīng)常會為道路擁擠、交通秩序混亂、出行時間過長等城市交通問題倍感苦惱，例如 ： 綠燈方向幾乎沒有什么車輛 ,而紅燈石家莊工程職業(yè)學院 2 方向卻排著長隊等候通過。因此提高城市路網(wǎng)的通行能力、實現(xiàn)道路交通的科學化管理迫在眉睫 ，如何才能保持城市交通的安全便捷、高效暢通和綠色環(huán)保，已成為政府政策規(guī)劃的一個重點問題。 通過對十字路口交通燈控制系統(tǒng)的設計與制作，使我們進一步鞏固和加深了對所學的基礎理論、基本技能和專業(yè)知識的認識掌握。同時也培養(yǎng)自身綜合運用所學過的基礎理論、基礎知識和基本技能進行分析和解決實際問題的能力，更使我們受到了 PLC系統(tǒng)開發(fā)的綜合訓練，從而能夠使我們進行 PLC系統(tǒng)設計和實施，并且掌握典型自動控制系 統(tǒng)的工作原理和設計思路。更重要的是：通過對十字路口交通燈系統(tǒng)的每個環(huán)節(jié)的實際制作，鍛煉了自身的刻苦鉆研、勇于探索、實事求是、善于與他人合作的工作作風，這為我們將來的上崗實習做好了充分的準備。 、課題的現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢和已解決的問題 近年來，隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展，以微處理器為核心的可編程控制器（ PLC）得到了迅猛的發(fā)展。早期的 PLC主要用于順序控制，今天的 PLC已經(jīng)能夠應用于閉環(huán)控制、運動控制以及復雜的分布式控制系統(tǒng)，已逐步發(fā)展成為有一類解決自動化問題的有效而便捷的方式。由于 PLC自身具有功能完善、結 構模塊化、開發(fā)容易、操作方便、性能穩(wěn)定、可靠性高、性價比高、等優(yōu)點，因而在工業(yè)生產(chǎn)中具有廣闊的應用前景，并被譽為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)自動化的三大支柱之一。而且隨著集成電路的發(fā)展和網(wǎng)絡時代的到來， PLC 必將能夠獲得更大的發(fā)展空間。 PLC 主體由三部分組成，主要包括中央處理器 CPU、存儲系統(tǒng)和輸入、輸出接口。 PLC基本結構如圖 11所示： 石家莊工程職業(yè)學院 3 圖 11 PLC 的組成框圖 系統(tǒng)電源有些在 CPU 模塊內(nèi)，也由單獨作為一個單元的，編程器一般看作 PLC的外設。PLC 內(nèi)部采用總線結構，進行數(shù)據(jù)和指令的傳輸。外部的開關信號、模擬信號 各種以及各種傳感器檢測信號作為 PLC的輸入變量，它們經(jīng) PLC的輸入端子進入 PLC 的輸入存儲器，收集和暫存被控對象實際運行的狀態(tài)信息和數(shù)據(jù)；經(jīng) PLC內(nèi)部運算與處理后，按被控對象實際動作要求產(chǎn)生輸出結果；輸出結果送到輸出端子作為輸出變量，驅(qū)動執(zhí)行機構。 PLC的各部分協(xié)調(diào)一致地實現(xiàn)對現(xiàn)場設備的控制。 PLC 采用循環(huán)掃描工作方式，系統(tǒng)工作任務管理及應用程序執(zhí)行都是按循環(huán)掃描方式完成的?？删幊炭刂破鞯墓ぷ鬟^程包括兩個部分：自診斷及通信響應的固定過程和用戶程序執(zhí)行過程，如圖 12所示 : 圖 12 PLC工作過程框 圖 PLC 在每次執(zhí)行用戶程序之前，都先 執(zhí)行故障自診斷程序、復位、監(jiān)視、定時等內(nèi)部固定程序，若自診斷正常，繼續(xù)向下掃描，然后 PLC檢查是否有與編程器、計算機等的通信請求。如果有與計算機等的通信請求，則進行相應處理。當 PLC處于停止 (STOP)狀態(tài)時，只循環(huán)進行前兩個過程。而在 PLC處于運行（ RUN）狀態(tài)時， PLC從內(nèi)部處理、通信操作、輸入掃描、執(zhí)行用戶程序、輸出刷新五個工作階段循環(huán)工作。每完成一次以上五個階段所需要的時間成為有一個掃描周期。一次掃描周期也可以簡單的分為輸入處理、程序執(zhí)行、輸出處理三個階段。 為 了提高 PLC的處理能力，要求 PLC具有更好的響應速度和更大的存儲容量。目前，有的 PLC的掃描速度可達 。 PLC 的掃描速度已成為很重要的一個性能指標。在存儲容量方面，有的 PLC最高可達幾十兆字節(jié)。為了擴大存儲容量，有的公司已使用了磁泡存儲器或硬盤 。而當前中小型 PLC比較多，為了適應市場的多種需要，今后 PLC要向多品種方向發(fā)展，特別是向超大型和超小型兩個方向發(fā)展。現(xiàn)已有 I/O 點數(shù)達 14336點的超大型 PLC，其使用 32 位微處理器，多 CPU并行工作和大容量存儲器，功能強。 小型 PLC由整體結構向小 型模塊化結構發(fā)展，使配置更加靈活，為了市場需要已開發(fā)了各種簡易、經(jīng)濟的超小型微型 PLC，最小配置的 I/O 點數(shù)為 8～ 16 點，以適應單機及小型自動控制的石家莊工程職業(yè)學院 4 需要 。為滿足各種自動化控制系統(tǒng)的要求，近年來不斷開發(fā)出許多功能模塊，如高速計數(shù)模塊、溫度控制模塊、遠程 I/O模塊、通信和人機接口模塊等。這些帶 CPU和存儲器的智能 I/O模塊，既擴展了 PLC功能，又使用靈活方便，擴大了 PLC應用范圍。 而加強 PLC聯(lián)網(wǎng)通信的能力， 則 是 PLC 技術進步的潮流 。另外 PLC的外部故障的檢測與處理能力也在不斷的增強。而在 PLC 系統(tǒng)結構不斷發(fā)展 的同時， PLC 的編程語言也越來越豐富，功能也不斷提高。除了大多數(shù) PLC 使用的梯形圖語言外，為了適應各種控制要求，出現(xiàn)了面向順序控制的步進編程語言、面向過程控制的流程圖語言、與計算機兼容的高級語言（ BASIC、 C語言等）等。多種編程語言的并存、互補與發(fā)展是 PLC進步的一種趨勢。 所以通過 PLC對十字路口交通燈進行控制，是大勢所趨。 由于 PLC 十字路口交通燈控制系統(tǒng)比原來的繼電器 接觸器控制系統(tǒng)更加的穩(wěn)定、效率更高，而且減少了很多的外部繼電器和接觸器的使用，具有更高的可靠性和安全性，控制效果更加明顯，很好的彌補了 原有控制系統(tǒng)的不足，更有效的解決現(xiàn)有的十字路口的交通控制方面所面臨的交通擁擠，車流量不均衡，出行時間過長等問題。因此，我們利用 PLC控制系統(tǒng)來控制十字路口交通燈，使十字路口交通的管理更科學化，更有條理，也使交通更加的便捷暢通。 第二章 控制方案設計 、技術控制要求 運用自己所學知識，設計一個十字路口交通燈控制系統(tǒng)電路，要求使用三菱 PLC進行控制， 能夠指揮車輛在十字路口完成左轉和不同路口的直行 ，并且 設計出十字路口 交通燈控制系統(tǒng)的 實物模型。 功能 ： ① 東西兩組燈，南北兩組燈，分 別用來指示轉彎和直行。如下表所示。 ② 黃燈亮時，要求每秒閃亮一次。 ③ 同步設置人行橫道紅、綠燈指示。具體交通燈控制電路狀態(tài)如表 21所示： 表 21 交通燈控制電路狀態(tài)表 狀態(tài) 直行燈（南北） 左轉燈（南北） 直行燈（東西） 直行燈（東西） 持續(xù)時間 （ s） 紅 黃 綠 紅 黃 綠 紅 黃 綠 紅 黃 綠 S0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 0 0 27 S1 0 1 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 3 S2 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 27 石家莊工程職業(yè)學院 5 S3 1 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 3 S4 1 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 27 S5 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 3 S6 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 27 S7 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 3 S0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 0 0 27 注： 0表示燈滅， 1表示燈亮。 、總體方案確定 、方案的原理 本方案所要實現(xiàn)的是模擬十字 路口交通燈的運行，并利用 PLC對十字路口交通燈進行控制：總共有 2個輸入點和 16個輸出點，