【正文】 ． 4 I/O 分配表 第四章 程序設(shè)計(jì) 4． 1 梯形圖 無錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 用 PLC 的控制交通信號(hào)燈設(shè)計(jì) xiv 4． 2 PLC交通燈畢業(yè)論文 指令圖 無錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 用 PLC 的控制交通信號(hào)燈設(shè)計(jì) xv 無錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 用 PLC 的控制交通信號(hào)燈設(shè)計(jì) xvi 無錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 用 PLC 的控制交通信號(hào)燈設(shè)計(jì) xvii 4． 3 流程圖 無錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 用 PLC 的控制交通信號(hào)燈設(shè)計(jì) xviii 4． 4 軟件設(shè)計(jì) 采用步進(jìn)梯形指令雙流程編程實(shí)現(xiàn)，應(yīng)用并聯(lián)分支結(jié)構(gòu)，其狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖如圖 4所示。當(dāng)啟動(dòng)按鈕 SB1按下時(shí)， xO11接通， Y1和 Y4同時(shí)起動(dòng)， Y1使南北綠燈亮， Y4使東西紅燈亮 (東西方向以下不分析 )， x0起動(dòng)的同時(shí) TO開始計(jì)時(shí)， 20s后利用 常開接點(diǎn)的閉合使?fàn)顟B(tài)進(jìn)入 T4，此時(shí) Y3和 Y5起動(dòng)， T4使南北黃燈亮， T1計(jì)時(shí) 6s， 6s后進(jìn)入 T2，在 T3狀態(tài)下，起動(dòng) CO和 T2，此時(shí)南北黃燈滅， CO計(jì)數(shù)加 1，T2時(shí)間到時(shí)，如果 co,J數(shù)不到 3次，狀態(tài)轉(zhuǎn)到 T0循環(huán)，如果 CO計(jì)數(shù)到 3次，狀態(tài)轉(zhuǎn)入 T4，這樣就做到了南北方向黃燈閃爍 3次的要求。在任何時(shí)候按下停止按鈕 SB2， Xl接通，并復(fù)位相關(guān)狀態(tài)和計(jì)數(shù)器，系統(tǒng)自動(dòng)停止。在此期間我們也失落過，也曾一度熱情高漲。 謝 辭 當(dāng)我以學(xué)子的身份踏入大學(xué)校門的那天起，便已注定我將在這里度過人生中最美麗的青春年華。 三 年的大學(xué)生活不知不覺中就要結(jié)束了，在這段難忘的生活中，有我許多美好的回憶 。 我要感謝在我 二 年的學(xué)習(xí)中無私傳授我知識(shí)的各位老師，是你們將自己寶貴的財(cái)富無私地奉獻(xiàn)給了我們，讓我們能在學(xué)業(yè)上有所成績；是你們讓我倍感教師職業(yè)的偉大，交給我們知識(shí)，又不忘教育我們?nèi)绾巫鋈耍?在此，我還要感謝寢室的兄弟們?cè)谖彝瓿烧撐牡倪^程中給予我的幫助和鼓勵(lì)，也是他們陪我度過這 三 年的生活。實(shí)驗(yàn) 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 1998 16 邦田《電子電路實(shí)用抗干擾技術(shù)》北京：人民郵電出版社 1994 17錢曉龍，李鴻倩《智能電器與 Microloeix 控制器》北京：機(jī)械工業(yè)出版社 2022 無錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 用 PLC 的控制交通信號(hào)燈設(shè)計(jì) xxi 用 PLC 控制的交通 信號(hào)燈 摘要 ： 當(dāng)今時(shí)代是一個(gè)自動(dòng)化時(shí)代，交通燈控制等很多行業(yè)的設(shè)備都與 計(jì)算機(jī) 密切相關(guān)。該智能交通燈控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)的功能有：對(duì)某市區(qū)的四個(gè)主要交通路口進(jìn)行監(jiān)控；各路口有固定的工作周期，并且在道路擁擠時(shí)中控中心能改變其周期；對(duì)路口違章的機(jī)動(dòng)車能夠即時(shí)拍照，并 提取車牌號(hào)。 關(guān)鍵詞： 交通燈控制 計(jì)算機(jī)技術(shù) 智能 單片機(jī) 十字路口交通燈 無錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 用 PLC 的控制交通信號(hào)燈設(shè)計(jì) xxii 目錄 前言 1 第一章 PLC 的概述 2 PLC 的簡介 2 PLC的用途與特點(diǎn) ................................................ 2 PLC的用途 ................................................ 2 PLC 的特點(diǎn) 3 第二章 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 概要 5 設(shè)計(jì)任務(wù)和內(nèi)容 ................................................... 6 .............................................. 9 第三章 十字路口交通信號(hào)燈的具體設(shè)計(jì) ................................ 十字路口交通信號(hào)燈的控制要求 .................................. 9 控制系統(tǒng)電路圖 ............................. 10 PLC硬件控制電路設(shè)計(jì) ......................................... 11 PLC控制程序設(shè)計(jì) ............................................. 12 PLC的狀態(tài)轉(zhuǎn)移 ........................................... 13 PLC的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖 ......................................... 13 十字路口交通信號(hào)燈 PLC的程序設(shè)計(jì)說明 ..................... 13 第 四 章 交通燈系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 14 交通系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì) ........................................... 14 選擇 VHDL硬件描述語言設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì) .............................. 15 紅綠燈交通信號(hào)系統(tǒng)功能描述 ................................... 15 紅綠燈交通信號(hào)系統(tǒng)的 VHDL模塊 ................................ 19 時(shí)鐘脈沖發(fā)生電路 ......................................... 17 計(jì)數(shù)秒數(shù)選擇電路 ......................................... 21 倒計(jì)時(shí)控制電路 ........................................... 23 紅綠燈信號(hào)控制電路 ....................................... 26 建立程序包 ............................................... 27 無錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 用 PLC 的控制交通信號(hào)燈設(shè)計(jì) xxiii 第 五 章 課程總結(jié) 29 附錄 30 附錄一：交通信號(hào)燈控制的梯形圖 ................................... 30 附錄二：紅綠燈交通信號(hào)系統(tǒng)的 VHDL程序代碼 ........................ 30 謝辭 32 參考文獻(xiàn) 33 無錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 用 PLC 的控制交通信號(hào)燈設(shè)計(jì) 1 前言 當(dāng)今，紅 綠燈安裝在各個(gè)道口上，已經(jīng)成為疏導(dǎo)交通車輛最常見和最有效的手段。 1868年，英國機(jī)械工程師納伊特在倫敦威斯敏斯特區(qū)的議會(huì)大廈前的廣場(chǎng)上，安裝了世界上最早的煤氣紅綠燈。紅燈亮表示 “ 停止 ” ，綠燈亮表示 “ 通行 ” 。紅外光束能把信號(hào)燈的紅燈延長一段時(shí)間，推遲汽車放行，以免發(fā)生交通事故。 PLC 使用面向控制過程、面向用戶的“自然語言”編程，適應(yīng)工業(yè)環(huán)境，簡單易懂，操作方便，是可靠性高的新一代通用工業(yè)控制裝置。 事實(shí)上 ,PLC就是以嵌入式 CPU為核心 ,配以輸入 ,輸出等模塊 ,可以方便的用于工業(yè)控制領(lǐng)域的裝置。 PLC的應(yīng)用通?？煞譃槲宸N類型： （ 1）順序控制 這是 PLC應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域，用以取代傳統(tǒng)的繼電器順序控制。在多數(shù)情況下， PLC把掃描目標(biāo)位置的數(shù)據(jù)送給模版塊，其輸出移動(dòng)一軸或數(shù)軸到目標(biāo)位置。 PID（ Proportional Intergral Derivative）模塊的提供使 PLC 具有閉環(huán)控制功能 ,即一個(gè)具有 PID控制能力的 PLC可用于過程控制。為了實(shí)現(xiàn) PLC和 CNC設(shè)備之間內(nèi)部數(shù)據(jù)自由傳遞，該公司采用了窗口軟件。 （ 5）通信和聯(lián)網(wǎng) 為了適應(yīng)國外近幾年來興起的工廠自動(dòng)化（ FA）系統(tǒng)、柔性制造系統(tǒng)（ FMS）及集散控制系統(tǒng)（ DCS）等發(fā)展的需要，必須發(fā)展 PLC之間， PLC和 上級(jí)計(jì)算機(jī)之間的通信功能。由于觸點(diǎn)接觸不良，容易出現(xiàn)故障， PLC用軟件代替大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關(guān)的少量 硬件，接線可減少互繼電器控制系統(tǒng)的 1/101/100，因觸點(diǎn)接觸不良造成的故障大為減少。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代 PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。 無錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 用 PLC 的控制交通信號(hào)燈設(shè)計(jì) 5 第二章 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)任務(wù)和內(nèi)容 任務(wù)： 設(shè)計(jì)一個(gè)能 夠控制十二盞交通信號(hào)燈的模擬系統(tǒng)。假設(shè)一個(gè)十字路口為東西南北走向。過一段時(shí)間轉(zhuǎn)狀態(tài) 4，南北綠燈滅，閃幾次黃燈，東西仍然紅燈。 2） 保證控制系統(tǒng)的高可靠、安全。 2) 分配 I/O，設(shè)計(jì)電氣接線圖，考慮安全措施。 三、 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟 1． 流程圖功能說明 1） 分析生產(chǎn)工藝過程。 5） 程序設(shè)計(jì)和控制柜接線施工。 4） 現(xiàn)場(chǎng)施工完畢后進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試，直至可靠地滿足控制要求。接著進(jìn)入程序處理階段，在程序執(zhí)行階段或其它階段，即使輸入狀態(tài)發(fā)生變化，輸入映象寄存器的內(nèi)容也不會(huì)改變，輸入狀態(tài)的變化只有在下一個(gè)掃描周期的輸入處理階段才能被采樣到。當(dāng)指令中涉及到輸入、輸出狀態(tài)時(shí)， PLC 從輸入映像寄存器和元件映象寄存器中讀出，根據(jù)用戶程序進(jìn)行運(yùn)算，運(yùn)算的結(jié)果再存入元件映象寄存器中。 因此， PLC 在一個(gè)掃描周期內(nèi)，對(duì)輸入狀態(tài)的采樣只在輸入采樣階段進(jìn)行。在一個(gè)掃描周期內(nèi)，只在輸出刷新階段才將輸出狀態(tài)從輸出映象寄存器中輸出，對(duì)輸出接口進(jìn)行刷新。 而對(duì)于大中型 PLC，其 I/O 點(diǎn)數(shù)較多，控制功能強(qiáng)，用戶程序較長，為提高系統(tǒng)響 應(yīng)速度，可以采用定期采樣、定期輸出方式，或中斷輸入、輸出方式以及采用智能 I/O接口等多種方式。滯后時(shí)間是設(shè)計(jì) PLC應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)應(yīng)注意把握的一個(gè)參數(shù)。紅燈表示禁止通行，綠燈表示準(zhǔn)許通行，黃燈表示警示。 1） 采用 PLC 構(gòu)成十字路口的南北向和東西向交通信號(hào)燈的電氣控制。 SA1 手柄指向中間 0176。 圖 31 交通燈現(xiàn)場(chǎng)示意圖 2）正?？刂茣r(shí) ①當(dāng)東西方向允許通行（綠燈）時(shí)，南北方向應(yīng)禁止通行（紅燈）；同樣，當(dāng)南北方向允許通行（綠燈）時(shí)，東西方向應(yīng)禁止通行（紅燈）。 圖 32 十字路口交通燈正常工作時(shí)序 3）輸入 /輸出信號(hào)分配 輸入 /輸出信號(hào)分配如表 31所示。 2) 根據(jù)上述硬件選型及工藝要求，繪制 PLC控制電路接線圖，編制 I/O接口功能表。為了保證程序邏輯的正確以及程序的易讀性，我們可以將一個(gè)控制過程分為若干個(gè)階段，在每一個(gè)階段均設(shè)立一個(gè)控制標(biāo)志，當(dāng)每一個(gè)階段執(zhí)行完畢，就啟動(dòng)下一個(gè)階段的控制標(biāo)志，將本階段的控制標(biāo)志清除。 PLC 的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖 圖 36 十字路口交通信號(hào)燈 PLC的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖 十字路口交通信號(hào)燈 PLC的程序設(shè)計(jì)說明 據(jù)圖 36所示的狀態(tài)轉(zhuǎn)移，說明 十字路口交通信號(hào)燈 PLC的程序設(shè)計(jì)。 3） 當(dāng) SA1 手柄指向右 45176。 5）延時(shí) 25S后，轉(zhuǎn)移條件 T0閉合，狀態(tài)從 S20轉(zhuǎn)移到 S21，使 S21置 1，同時(shí)驅(qū)動(dòng) T1記時(shí)，而 S20在下一掃描周期自動(dòng)復(fù)位。另一方面狀態(tài) S30 轉(zhuǎn)移到 S31，使 S31 置 1 同時(shí) S30 在下一掃描周期自動(dòng)復(fù)位，線圈 Y4得電東西綠燈亮。 12） 延時(shí) 2S后，回到初始狀態(tài) S0進(jìn)行循環(huán)執(zhí)行。是EDA 設(shè)計(jì)中使用最多的語言之一，它具有很強(qiáng)的電路描述和建模能力，能從多個(gè)層次對(duì)數(shù)字系統(tǒng)進(jìn)行建模和描述，從而大大地簡化了硬件設(shè)計(jì)任務(wù)，提高了設(shè)計(jì)效率和可靠性。 紅綠燈交通信號(hào)系統(tǒng)功能描述 在交通信號(hào)燈的設(shè)計(jì)中，外部硬件電路方面主要包括：兩組紅綠燈、兩組 LED顯示器（見圖 1）。 無錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 用 PLC 的控制交通信號(hào)燈設(shè)計(jì) 16 西北南東紅黃綠紅 紅紅黃黃黃綠綠綠 圖 1 十字路口示意圖 圖 2 交通信號(hào)燈系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 由交通信號(hào)燈系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 (見圖 2)可知，該系統(tǒng)由 4個(gè)子電路組成。接收到重新計(jì)數(shù)的信號(hào)后計(jì)數(shù)秒數(shù)選擇電路就會(huì)負(fù)責(zé)產(chǎn)生計(jì)數(shù)器所需要的計(jì)數(shù)值，并將這一數(shù)值發(fā)送給倒計(jì)時(shí)控制電路，由它利用發(fā)光二極管顯示倒計(jì)時(shí)的狀態(tài)。因此， hld1時(shí)鐘發(fā)生電路（見圖 4）最主