【正文】 ..................................................................... 8 控制系統(tǒng)的控制要求 ............................................................. 8 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案分析 ................................................................. 9 系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)序圖 .............................................................. 9 系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程圖 ............................................................. 10 硬件設(shè)計(jì) .............................................................................. 11 交通信號(hào)燈 PLC 的 I/O 的分配表 ................................ 11 十字路口交通燈示意圖 .................................................. 11 交通信號(hào)燈 PLC 控制硬件接線圖 ................................ 13 軟件設(shè)計(jì) ............................................................................... 14 交通信號(hào)燈 PLC 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖設(shè)計(jì) ................................ 14 交通信號(hào)燈 PLC 梯形圖設(shè)計(jì) ........................................ 14 4 系統(tǒng)檢測(cè)與調(diào)試 ........................................................................ 20 調(diào)試分析 ............................................................................... 20 程序調(diào)試中遇到的問(wèn)題及解決方法 .................................... 20 5 總結(jié) ............................................................................................ 21 參考文獻(xiàn) ........................................................................................ 22 致 謝 ........................................................................................... 23 1 1 緒論 交通燈的發(fā)展史 紅綠燈（交通信號(hào)燈 ）是以規(guī)定時(shí)間交互更迭的光色訊號(hào)，設(shè)置于交岔路口或其它特殊地點(diǎn) ， 用以將道路通行權(quán)指定給車輛駕駛?cè)伺c行人，管制其行止及轉(zhuǎn)向的交通管制設(shè)施。 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市交通問(wèn)題越來(lái)越引起人們的關(guān)注。專家認(rèn)為，可編程控制器將成為今后工業(yè)控制的主要手段和重要的基礎(chǔ)設(shè)備之一， PLC、機(jī)器人、 CAD/CAM 將成為工業(yè)生產(chǎn)的三大支柱。 重點(diǎn)研究問(wèn)題 研究 PLC 的可靠控制與穩(wěn)定性控制 主要技術(shù)指標(biāo) 一、本系統(tǒng)采 用 FX2N48MR PLC，共使用了 6 個(gè)輸入點(diǎn)， 10 個(gè)輸出點(diǎn)。 二、通過(guò) FX2N48MR PLC 完成控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 。 三、選擇元件，編制程序 。 二、 PLC 外接 220V 交流電源，面板接 24V 直流電源。由于 PLC 具有對(duì)使用環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的特性，同時(shí)其內(nèi)部定時(shí)器資源十分豐富，可對(duì)目前普遍使用的 ―漸進(jìn)式 ‖信號(hào)燈進(jìn)行精確控制，特別對(duì)多岔路口的控制可方便地實(shí)現(xiàn)。 本文選擇三菱可編程控制器 FX2N 為核心部件，著重進(jìn)行硬件接口設(shè)計(jì)，利用梯形圖進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)了十字路口交通燈控制系統(tǒng)的自動(dòng)化。以紅、黃、綠三色燈號(hào)或輔以音響，指示車輛及行人停止、注意與行進(jìn)。在燈的腳下，一名手持長(zhǎng)桿的警察隨 心所欲的牽動(dòng)皮帶轉(zhuǎn)換提燈的顏色。這時(shí)的交通信號(hào)燈已從煤氣進(jìn)化為電氣，這與 現(xiàn)代 的交通信號(hào)燈已經(jīng)沒有多少差距，除了信號(hào)燈本身，美國(guó)人還完善了信號(hào)控制系統(tǒng)。據(jù)《解放日?qǐng)?bào)》報(bào)道，這種說(shuō)法并不 可靠。 中國(guó)最早的紅綠燈出現(xiàn)在上海的英租界。隨著社會(huì)的不斷發(fā)展， 城市交通問(wèn)題 也 越來(lái)越引起人們的關(guān)注 ， 人、車、路三者關(guān)系的協(xié)調(diào)，已成為交通管理部門需要解決的重要問(wèn)題之一。 傳統(tǒng)的交通信號(hào)燈 控制一般采用電子線路和繼電器實(shí)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可靠性低，故障 2 率高 ,較難實(shí)現(xiàn)功能的變更。另外因?yàn)?PLC 具有 通信聯(lián)網(wǎng)功能，所以可以將同一條道路上的交通燈組成局域網(wǎng)進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度管理，可以縮短車輛等候時(shí)間，實(shí)現(xiàn)科學(xué)化管理。 但是繼電接觸器控制系統(tǒng)有明顯的缺點(diǎn)：設(shè)備體積大，可靠性差 ，動(dòng)作速度慢，功能少，難與實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的 控制 。第二 年美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司 DEC（ DIGTAL）根據(jù)上述要求，首先研制出了世界上第一臺(tái)可編程控制器PDP14，并在通用汽車公司的自動(dòng)裝配線上試用成功，取得了滿意的效果，可編程控制器自此誕生 。歐美 PLC 在網(wǎng)絡(luò)和軟件方面具有優(yōu)勢(shì)，而日本 PLC 在靈活性和價(jià)位方面占優(yōu)勢(shì)。 （ 2） PLC 的發(fā)展趨勢(shì) 1） 向高速度、大容量方向發(fā)展。 5） 編程語(yǔ)言多樣化。 （ 3） 控制系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便 在 PLC 控制系統(tǒng)中 ， 只需在 PLC 的輸入 /輸出端子上接入相應(yīng)的信號(hào)線即可，不需要連接繼電器之類的低壓電氣和大量復(fù)雜的硬件接線電路， 大大簡(jiǎn)化了控制 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。在 PLC 內(nèi)部具有許多控制功能，諸如時(shí)序、計(jì)算機(jī)、主控繼電器以及移位寄存器、中間寄存器等。 （ 5） 開發(fā)周期短，成功率高 只需要正確合理的選用各種模塊組成系統(tǒng)而無(wú)需大量硬件配置和管理軟件的二次開 4 發(fā)。 （ 1） 按結(jié)構(gòu)形式分類 PLC 按照硬件的結(jié)構(gòu)形式可以分為整體式和組合式。 組合式 PLC：組合式 PLC 為總線結(jié)構(gòu)。組合式 PLC 安裝完成后，需進(jìn)行登記，使 PLC 對(duì)安裝在個(gè)總線上的模塊進(jìn)行確認(rèn)。因此，按控制規(guī)模對(duì) PLC 分類時(shí)，可根據(jù) I/O 點(diǎn)數(shù)的不同大致分為小型、中型和大型 PLC。 （ 3）按實(shí)現(xiàn)的功能分類 按照 PLC 所能實(shí)現(xiàn)的功能的不同，可以把 PLC 大致的分為低檔、中檔、和高檔機(jī)三類。 PLC 專為工業(yè)場(chǎng)合設(shè)計(jì)，采用了典型的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，由硬件和軟件兩部分組成。它們都集成在一個(gè)芯片內(nèi)， CPU 通過(guò)數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線與存儲(chǔ)單元輸入 /輸出接口電路相連接。 電源： PLC 可直接采用普通單相交流電，允許電源電壓在額定電壓的 15%～ +10%范圍內(nèi)波動(dòng)，也可用直流 24V 供電。輸入接口電路的輸入方式有直流輸入（直流 12V 或 24V）和交流輸入（交流 100120V 或 200240V）。 PLC 的工作原理 PLC 的 CPU 則采用順序邏輯掃描用戶程序的運(yùn)行方式，即如 果一個(gè)輸出線圈或邏輯線圈被接通或斷開，該線圈的所有觸點(diǎn) (包括其常開或常閉觸點(diǎn) )不會(huì)立即動(dòng)作，必須等掃描到該觸點(diǎn)時(shí)才會(huì)動(dòng)作。完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。在這兩個(gè)階段中 ， 即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化 ， I/O 映像 區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會(huì)改變。 在用戶程序執(zhí)行過(guò)程中 ， 只有輸入點(diǎn)在 I/O 映像 區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生變化 ， 而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在 I/O 映像 區(qū)或系統(tǒng) RAM 存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化 ， 而且排在上面的梯形圖 ， 其程 序執(zhí)行結(jié)果會(huì)對(duì)排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用 ； 相反 ， 排在下面的梯形圖 ， 其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個(gè)掃描周期才能對(duì)排在其上面的程序起作用。 PLC 梯形圖中別的編程元件也有對(duì)應(yīng)的映像存儲(chǔ)區(qū)，它們統(tǒng)稱為元件映像寄存器。當(dāng)南北主干道紅燈點(diǎn)亮?xí)r，東西主干道應(yīng)依次點(diǎn)亮綠燈，綠燈閃亮和黃燈；反之 ，當(dāng)東西主干道紅燈點(diǎn)亮?xí)r，南北主干道依次點(diǎn)亮綠燈，綠燈閃亮和黃燈。無(wú)急車時(shí)，按正常循環(huán)時(shí)序控制，有急車來(lái)時(shí)，將急車強(qiáng)通開關(guān)接通，不管原來(lái)信號(hào)狀態(tài)如何，一律強(qiáng)制讓急車來(lái)車方向的綠燈亮，直到急車通過(guò)為止 ，將急車強(qiáng)通開關(guān)斷開，信號(hào)的狀態(tài)立即轉(zhuǎn)為急車放行方向的綠燈閃亮3 次。 圖 31 十字路口主干道交通燈模擬控制時(shí)序圖 圖 32 十字路口人行道交通燈模擬控制時(shí)序圖 10 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 流程圖 分析系統(tǒng)控制要求 ， 可繪制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程圖如圖 3圖 34 所示。 根據(jù)任務(wù)要求，可以算出 I/O 點(diǎn)數(shù)，根據(jù) I/O 點(diǎn)數(shù)及功能要求，選擇 FX2N48MR 型PC 機(jī) 。通過(guò)通信擴(kuò)展板或特殊適配器可實(shí)現(xiàn)多種通信和數(shù)據(jù)鏈接。 圖 35 十字路口交通燈示意圖 13 交通信號(hào)燈 PLC 控制硬件接線圖 FX2N 通過(guò)儲(chǔ)存的程序周期運(yùn)轉(zhuǎn)。它采用模塊化結(jié)構(gòu)，編程簡(jiǎn)單，維修方便。 交通燈的閃動(dòng)是用周期為 1S 的時(shí)鐘脈沖 M8013 的觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)。程序如 圖 38 所示。 第一步：目測(cè)。 第三步：加電檢測(cè)。 2） 動(dòng)態(tài)調(diào)試 動(dòng)態(tài)調(diào)試是在用戶系統(tǒng)工作的情況下發(fā)現(xiàn)和排除用戶系統(tǒng)硬件中存在的器件內(nèi)部故障、器件連接邏輯錯(cuò)誤等的一種硬件檢查。由分到合的調(diào)試既告完成。編輯程序后，查看程序是否有邏輯的錯(cuò)誤。 解決方案：檢查梯形圖，發(fā)現(xiàn)東西方向的輸出未寫入梯形圖，修改梯形圖并轉(zhuǎn)換為指令，插入到程序中，再運(yùn)行程序，所有設(shè)置輸出均正常。 剛開始的時(shí)候把程序?qū)戇M(jìn)去然后運(yùn)行卻發(fā)現(xiàn)有些燈亮不起來(lái)而且在完成了一個(gè)周期后就循環(huán)不起來(lái)了。突然想起來(lái)編程器還可 以進(jìn)行監(jiān)控于是再在運(yùn)行的同時(shí)進(jìn)行監(jiān)控，于是發(fā)現(xiàn)了在程序的第一周期一切都運(yùn)行正常 ， 但再運(yùn)行下去的時(shí)候第二周期就再?zèng)]有反應(yīng)了，包括里面的輔助繼電器，最后發(fā)現(xiàn)原來(lái)是程序前面沒有并上完成這個(gè)循環(huán)的繼電器號(hào)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)是我作為一名學(xué)生即將完成學(xué)業(yè)的最后一次作業(yè)，它 既是對(duì)學(xué)校所學(xué)知識(shí)的全面總結(jié)和綜合應(yīng)用，又為今后走向社會(huì)的實(shí)際操作應(yīng)用鑄就了一個(gè)良好開端，畢業(yè)設(shè)計(jì)是我對(duì)所學(xué)知識(shí) 理論的檢驗(yàn)與總結(jié)，能夠培養(yǎng)和提高設(shè)計(jì)者獨(dú)立分析和解決問(wèn)題的能力。在我徜徉書海查找資料的日子里，面對(duì)無(wú)數(shù)書本的羅列，最 難忘的是每次找到資料時(shí)的激動(dòng)和興奮；記憶最深的是每一步小小思路實(shí)現(xiàn)時(shí)那幸福的心情；看著親手打出的一字一句，看到自己的成果，心里滿滿的只有喜悅毫無(wú)疲憊。在今后的日子里，我仍然要不斷地充實(shí)自己，爭(zhēng)取在所學(xué)領(lǐng)域有所作為。從論文的結(jié)構(gòu)到材料的收集，具體內(nèi)容的安排老師都給予了悉心的指導(dǎo)，是她細(xì)心的給我指出錯(cuò)誤，修改 論文。 在研究設(shè)計(jì)與方法上必須采用實(shí)證研究范式，即相關(guān)設(shè)計(jì)或因果實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，具體收集數(shù)據(jù)方法可用實(shí)驗(yàn)法、測(cè)驗(yàn)法、問(wèn)卷法、訪談法、觀察法。 （二）目錄 目錄需 通過(guò) WORD 定義三級(jí)大綱形式自動(dòng)生成目錄。中英文摘要頁(yè)單獨(dú)編排頁(yè)碼，頁(yè)碼居中采用羅馬數(shù)字排序。注意將所要研究的問(wèn)題界定清楚，題目不要過(guò)大或含糊不清。 英文題目表達(dá)可以不與中文題目完全一致，但要求與中文題目?jī)?nèi)容要對(duì)應(yīng)。 英文摘要(Abstracts)，主要內(nèi)容包括： Objective。其表達(dá)可以不與中文摘要完全一致，但要求與中文摘要內(nèi)容要對(duì)應(yīng)。避免選用一些外延較廣的詞作為關(guān)鍵詞，應(yīng)從《漢語(yǔ)主題詞表》和專業(yè)主題詞表中選用。指出本研究問(wèn)題的重要性及其應(yīng)用價(jià)值，即作者對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行研究的原因。正文內(nèi)容應(yīng)該觀點(diǎn)突出，言之有物，邏輯清晰，層次分明，結(jié)構(gòu)完整，方法得當(dāng)，論證嚴(yán)謹(jǐn)，資料真實(shí)，行文流暢，用語(yǔ)規(guī)范。 國(guó)內(nèi)外研究概況 ： 是對(duì) 國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究的歷史回顧與現(xiàn)狀分析 。 研究方法 內(nèi)容包括：被試、研究工具、 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、 研究程序、數(shù)據(jù) 管理與分析 等 。 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)： 如果是實(shí)驗(yàn)研究，還應(yīng)該在研究工具與研究程序兩部分之間加入實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 。如果是描述性或相關(guān)研究，則要說(shuō)明訪談的程序、觀察的過(guò)程、編碼記分方法、問(wèn)卷的編制過(guò)程、問(wèn)卷的施測(cè)過(guò)程等。 選擇正確的統(tǒng)計(jì)分析方法，按合理的邏輯順序報(bào)告結(jié)果。 XXX：基于 PLC 的 交通燈控制設(shè)計(jì) 7 常用的統(tǒng)計(jì)學(xué)符號(hào) 規(guī)定如 下：樣本代表的總體數(shù) 為 N， 樣本數(shù)為 n，平均數(shù)為 M，標(biāo)準(zhǔn)差為 SD， t 檢驗(yàn)為 t， F 檢驗(yàn)為 F，卡方檢驗(yàn)為 χ２ ，相關(guān)系數(shù)為 r，顯著性為 p。表和圖不要重復(fù)表達(dá)同一內(nèi)容。 表格要有表頭（即表的標(biāo)題），置于表格之上，標(biāo)明表格序號(hào)，表格內(nèi)的統(tǒng)計(jì)符號(hào)用斜體，數(shù)字采用5 號(hào) Times New Roman 字體編排。同一個(gè)表格或插圖不能分兩頁(yè)顯示。即將統(tǒng)計(jì)所得結(jié)果通過(guò)邏輯推論上升到理論高度，這需要研究者通過(guò)充分運(yùn)用已經(jīng)收集到的文獻(xiàn)資料，來(lái)分析為什么會(huì)得出這樣的結(jié)果，進(jìn)而得出有關(guān)心理機(jī)制的科學(xué)結(jié)論。 最后，討論還必須對(duì)本研究的不足之處