【正文】 ..................................................................... 8 控制系統(tǒng)的控制要求 ............................................................. 8 系統(tǒng)設(shè)計方案分析 ................................................................. 9 系統(tǒng)設(shè)計時序圖 .............................................................. 9 系統(tǒng)設(shè)計流程圖 ............................................................. 10 硬件設(shè)計 .............................................................................. 11 交通信號燈 PLC 的 I/O 的分配表 ................................ 11 十字路口交通燈示意圖 .................................................. 11 交通信號燈 PLC 控制硬件接線圖 ................................ 13 軟件設(shè)計 ............................................................................... 14 交通信號燈 PLC 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖設(shè)計 ................................ 14 交通信號燈 PLC 梯形圖設(shè)計 ........................................ 14 4 系統(tǒng)檢測與調(diào)試 ........................................................................ 20 調(diào)試分析 ............................................................................... 20 程序調(diào)試中遇到的問題及解決方法 .................................... 20 5 總結(jié) ............................................................................................ 21 參考文獻 ........................................................................................ 22 致 謝 ........................................................................................... 23 1 1 緒論 交通燈的發(fā)展史 紅綠燈（交通信號燈 ）是以規(guī)定時間交互更迭的光色訊號，設(shè)置于交岔路口或其它特殊地點 ， 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。 隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，城市交通問題越來越引起人們的關(guān)注。專家認為，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、機器人、 CAD/CAM 將成為工業(yè)生產(chǎn)的三大支柱。 重點研究問題 研究 PLC 的可靠控制與穩(wěn)定性控制 主要技術(shù)指標 一、本系統(tǒng)采 用 FX2N48MR PLC，共使用了 6 個輸入點， 10 個輸出點。 二、通過 FX2N48MR PLC 完成控制系統(tǒng)的設(shè)計 。 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 具有對使用環(huán)境適應(yīng)性強的特性，同時其內(nèi)部定時器資源十分豐富，可對目前普遍使用的 ―漸進式 ‖信號燈進行精確控制，特別對多岔路口的控制可方便地實現(xiàn)。 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(shè)計，利用梯形圖進行編程，實現(xiàn)了十字路口交通燈控制系統(tǒng)的自動化。以紅、黃、綠三色燈號或輔以音響，指示車輛及行人停止、注意與行進。在燈的腳下，一名手持長桿的警察隨 心所欲的牽動皮帶轉(zhuǎn)換提燈的顏色。這時的交通信號燈已從煤氣進化為電氣，這與 現(xiàn)代 的交通信號燈已經(jīng)沒有多少差距，除了信號燈本身，美國人還完善了信號控制系統(tǒng)。據(jù)《解放日報》報道，這種說法并不 可靠。 中國最早的紅綠燈出現(xiàn)在上海的英租界。隨著社會的不斷發(fā)展， 城市交通問題 也 越來越引起人們的關(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題之一。 傳統(tǒng)的交通信號燈 控制一般采用電子線路和繼電器實現(xiàn)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可靠性低，故障 2 率高 ,較難實現(xiàn)功能的變更。另外因為 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)進行統(tǒng)一調(diào)度管理，可以縮短車輛等候時間，實現(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：設(shè)備體積大，可靠性差 ，動作速度慢，功能少，難與實現(xiàn)較復(fù)雜的 控制 。第二 年美國數(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可編程控制器PDP14，并在通用汽車公司的自動裝配線上試用成功，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，而日本 PLC 在靈活性和價位方面占優(yōu)勢。 （ 2） PLC 的發(fā)展趨勢 1） 向高速度、大容量方向發(fā)展。 5） 編程語言多樣化。 （ 3） 控制系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)簡單、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，諸如時序、計算機、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，需進行登記，使 PLC 對安裝在個總線上的模塊進行確認。因此，按控制規(guī)模對 PLC 分類時，可根據(jù) I/O 點數(shù)的不同大致分為小型、中型和大型 PLC。 （ 3）按實現(xiàn)的功能分類 按照 PLC 所能實現(xiàn)的功能的不同，可以把 PLC 大致的分為低檔、中檔、和高檔機三類。 PLC 專為工業(yè)場合設(shè)計，采用了典型的計算機結(jié)構(gòu)，由硬件和軟件兩部分組成。它們都集成在一個芯片內(nèi)， CPU 通過數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線與存儲單元輸入 /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，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行方式，即如 果一個輸出線圈或邏輯線圈被接通或斷開，該線圈的所有觸點 (包括其常開或常閉觸點 )不會立即動作，必須等掃描到該觸點時才會動作。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在這兩個階段中 ， 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)也不會改變。 在用戶程序執(zhí)行過程中 ， 只有輸入點在 I/O 映像 區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化 ， 而其他輸出點和軟設(shè)備在 I/O 映像 區(qū)或系統(tǒng) RAM 存儲區(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)果會對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)只能到下一個掃描周期才能對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應(yīng)的映像存儲區(qū)，它們統(tǒng)稱為元件映像寄存器。當(dāng)南北主干道紅燈點亮?xí)r，東西主干道應(yīng)依次點亮綠燈，綠燈閃亮和黃燈；反之 ，當(dāng)東西主干道紅燈點亮?xí)r，南北主干道依次點亮綠燈，綠燈閃亮和黃燈。無急車時，按正常循環(huán)時序控制，有急車來時，將急車強通開關(guān)接通，不管原來信號狀態(tài)如何，一律強制讓急車來車方向的綠燈亮，直到急車通過為止 ，將急車強通開關(guān)斷開，信號的狀態(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序圖 圖 32 十字路口人行道交通燈模擬控制時序圖 10 系統(tǒng)設(shè)計 流程圖 分析系統(tǒng)控制要求 ， 可繪制系統(tǒng)的設(shè)計流程圖如圖 3圖 34 所示。 根據(jù)任務(wù)要求，可以算出 I/O 點數(shù)，根據(jù) I/O 點數(shù)及功能要求，選擇 FX2N48MR 型PC 機 。通過通信擴展板或特殊適配器可實現(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 交通信號燈 PLC 控制硬件接線圖 FX2N 通過儲存的程序周期運轉(zhuǎn)。它采用模塊化結(jié)構(gòu)，編程簡單，維修方便。 交通燈的閃動是用周期為 1S 的時鐘脈沖 M8013 的觸點實現(xiàn)。程序如 圖 38 所示。 第一步：目測。 第三步：加電檢測。 2） 動態(tài)調(diào)試 動態(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，再運行程序，所有設(shè)置輸出均正常。 剛開始的時候把程序?qū)戇M去然后運行卻發(fā)現(xiàn)有些燈亮不起來而且在完成了一個周期后就循環(huán)不起來了。突然想起來編程器還可 以進行監(jiān)控于是再在運行的同時進行監(jiān)控，于是發(fā)現(xiàn)了在程序的第一周期一切都運行正常 ， 但再運行下去的時候第二周期就再沒有反應(yīng)了，包括里面的輔助繼電器，最后發(fā)現(xiàn)原來是程序前面沒有并上完成這個循環(huán)的繼電器號。 畢業(yè)設(shè)計是我作為一名學(xué)生即將完成學(xué)業(yè)的最后一次作業(yè)，它 既是對學(xué)校所學(xué)知識的全面總結(jié)和綜合應(yīng)用，又為今后走向社會的實際操作應(yīng)用鑄就了一個良好開端，畢業(yè)設(shè)計是我對所學(xué)知識 理論的檢驗與總結(jié)，能夠培養(yǎng)和提高設(shè)計者獨立分析和解決問題的能力。在我徜徉書海查找資料的日子里，面對無數(shù)書本的羅列，最 難忘的是每次找到資料時的激動和興奮；記憶最深的是每一步小小思路實現(xiàn)時那幸福的心情；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疲憊。在今后的日子里，我仍然要不斷地充實自己，爭取在所學(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)，是她細心的給我指出錯誤，修改 論文。 在研究設(shè)計與方法上必須采用實證研究范式，即相關(guān)設(shè)計或因果實驗設(shè)計，具體收集數(shù)據(jù)方法可用實驗法、測驗法、問卷法、訪談法、觀察法。 （二）目錄 目錄需 通過 WORD 定義三級大綱形式自動生成目錄。中英文摘要頁單獨編排頁碼，頁碼居中采用羅馬數(shù)字排序。注意將所要研究的問題界定清楚，題目不要過大或含糊不清。 英文題目表達可以不與中文題目完全一致，但要求與中文題目內(nèi)容要對應(yīng)。 英文摘要(Abstracts)，主要內(nèi)容包括： Objective。其表達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《漢語主題詞表》和專業(yè)主題詞表中選用。指出本研究問題的重要性及其應(yīng)用價值，即作者對這一問題進行研究的原因。正文內(nèi)容應(yīng)該觀點突出，言之有物，邏輯清晰，層次分明，結(jié)構(gòu)完整，方法得當(dāng)，論證嚴謹，資料真實，行文流暢，用語規(guī)范。 國內(nèi)外研究概況 ： 是對 國內(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、 實驗設(shè)計、 研究程序、數(shù)據(jù) 管理與分析 等 。 實驗設(shè)計： 如果是實驗研究，還應(yīng)該在研究工具與研究程序兩部分之間加入實驗設(shè)計 。如果是描述性或相關(guān)研究，則要說明訪談的程序、觀察的過程、編碼記分方法、問卷的編制過程、問卷的施測過程等。 選擇正確的統(tǒng)計分析方法，按合理的邏輯順序報告結(jié)果。 XXX：基于 PLC 的 交通燈控制設(shè)計 7 常用的統(tǒng)計學(xué)符號 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，標準差為 SD， t 檢驗為 t， F 檢驗為 F，卡方檢驗為 χ２ ，相關(guān)系數(shù)為 r，顯著性為 p。表和圖不要重復(fù)表達同一內(nèi)容。 表格要有表頭（即表的標題），置于表格之上，標明表格序號，表格內(nèi)的統(tǒng)計符號用斜體，數(shù)字采用5 號 Times New Roman 字體編排。同一個表格或插圖不能分兩頁顯示。即將統(tǒng)計所得結(jié)果通過邏輯推論上升到理論高度，這需要研究者通過充分運用已經(jīng)收集到的文獻資料，來分析為什么會得出這樣的結(jié)果，進而得出有關(guān)心理機制的科學(xué)結(jié)論。 最后，討論還必須對本研究的不足之處