【正文】 ........................................................ 9 可編程控制器的組成 ............................................ 9 輸入寄存器 ............................................... 10 輸出寄存器 ............................................... 10 存儲(chǔ)器 ................................................... 10 CPU 單元 .................................................. 10 其它接口單元 ............................................. 10 PLC 的特點(diǎn) ................................................... 10 高可靠性 ................................................. 10 豐富的 I/O 接口模塊 PLC 針對不同的工業(yè)現(xiàn)場信號(hào) ............. 11 采用模塊化結(jié)構(gòu) ........................................... 11 編程簡單易學(xué) ............................................. 11 安裝簡單，維修方便 ....................................... 11 功能豐富 ................................................. 11 使用方便 ................................................. 12 工作可靠 ................................................. 13 經(jīng)濟(jì)合算 ................................................. 13 PLC 的工作原理 ............................................... 14 第 4 章 交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) ..................................... 15 PLC 型號(hào)選擇 ................................................. 15 硬件設(shè)計(jì)及 I/O 分配 ........................................... 16 硬件選擇 ................................................. 16 I/O 分配 .................................................. 16 西南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 基于 PLC 的交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 4 頁 /共 29 頁 設(shè)計(jì)人：梁丹明 硬件接線圖 ................................................ 17 十字路口交通信號(hào)燈的控制要求 ................................. 18 交通燈控制系統(tǒng)時(shí)序圖 ......................................... 19 交通燈 PLC 系統(tǒng)梯形圖 /指令表 .................................. 20 交通燈 PLC 系統(tǒng)梯形圖 ..................................... 20 指令表 ................................................... 22 PLC 接地 ..................................................... 23 程序調(diào)試 ..................................................... 23 第 5 章 總 結(jié) ................................................. 27 第 6 章 謝 詞 ................................................. 28 參考文獻(xiàn) ..................................................... 29 西南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 基于 PLC 的交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 5 頁 /共 29 頁 設(shè)計(jì)人：梁丹明 第 1 章 緒 論 交通信號(hào)燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對于疏導(dǎo)交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。 用可編程控制器實(shí)現(xiàn)交通燈管制的控制系統(tǒng)，以及該系統(tǒng)軟、硬件設(shè)計(jì)方法，實(shí)驗(yàn)證明該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)簡單、經(jīng)濟(jì)，能夠有效地疏導(dǎo)交通，提高交通路口的通行能力。可編程序控制器在工業(yè)自 動(dòng)化中的地位極為重要，廣泛的應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)。 前言 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，帶來了城市的交通擁擠。 在 80 年代后期，這些城市紛紛修建城市高速道路，在高速道路建設(shè)完成的初期，它們也曾有效地改善了交通狀況。而城市高速道路在構(gòu)造上的特點(diǎn)，也決定了城市高速道路的 交通狀況必然受高速道路與普通道路藕合處交通狀況的制約。 道路通交通系統(tǒng)是一個(gè)地區(qū)、一個(gè)城市的主要組成部份，這個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況如何，直接反映了一個(gè)地區(qū)、一個(gè)城市的現(xiàn)代化管理水平。只有對這一系統(tǒng)的組成及其運(yùn)行機(jī)理進(jìn)行科學(xué)客觀的分析研究，對能制定出科學(xué)有效的管理和控制對策， 從而保障系統(tǒng)的有效運(yùn)行。所以我認(rèn)為交通燈控制系統(tǒng)很有改進(jìn)的必要，它需要順應(yīng)社會(huì)生活的需要。我們要從實(shí)際應(yīng)用角度去分析各個(gè)地方的交通情況，切合實(shí)際去設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)來解決這些潛在的問題。 方案 比較 方案一： 十字路口每個(gè)方向各一組紅綠燈，共四組。 當(dāng)啟動(dòng) PLC 時(shí)，南 北方向綠燈亮 20S，同時(shí)東西方向紅燈亮 27S；然后南北方向綠燈閃 3 次后，南北方向黃燈亮 2s，之后南北方向紅燈亮并維持 27S；此時(shí)東西方向紅燈仍然保持亮 2S 后，東西方向綠燈亮并維持 20S，然后東西方向綠燈閃 3 次后，東西方向黃燈亮 2S，如此循環(huán)。在此時(shí)段內(nèi)：①前 30S 內(nèi)，南北方向左轉(zhuǎn)紅燈亮 30S，且南北方向直行綠燈亮 27S，然后南北方向直行黃燈亮 3S。同時(shí)東西方向直行左轉(zhuǎn)綠燈亮 32S，且南北方向直行紅燈亮 35S，南北方向左轉(zhuǎn)紅燈亮 35S，當(dāng)東西方向直行左轉(zhuǎn)綠燈 32S后，東西方向直行左轉(zhuǎn)黃燈亮 3S。東西方向人行道為過街天橋。 這 種情況出現(xiàn)太頻繁，也是不可能讓交警隨時(shí)都到現(xiàn)場指揮交通的，這樣就沒有達(dá)到紅綠燈控制交通的需要。 第二種 方案： 它是由主道和副道組成的十字路口，現(xiàn)今的交通狀況各式各樣，該方案 主道（南北方向）設(shè)計(jì)了左轉(zhuǎn)、直行和右轉(zhuǎn)的三組信號(hào)燈。因?yàn)橹鞯赖能嚵髁枯^大 ，工作比較繁忙，因此 給予它的通行時(shí)間就較長， 東西紅燈亮60S，南北直行左轉(zhuǎn)信號(hào)燈 在此期間 轉(zhuǎn)換兩次 ，來舒通車流。 此時(shí)南北方向都不通車。 也不用安排緊急情況的控制，即使出現(xiàn)緊急情況的時(shí)候，交通燈已經(jīng)是起不多大作用的了，此時(shí)就由交警進(jìn)行人為的指揮控制。人行道信號(hào)燈的亮滅也是根據(jù)東西方向紅燈與綠燈的亮滅來決定的。避免堵塞主通道的交通，方便車輛通行。其優(yōu)點(diǎn)：設(shè)計(jì)簡單，使用方便，成本低。方案二為主通道和副通道的匯合十字路口交通燈設(shè)計(jì) 。 由于交通路口的形狀和規(guī)模不一，所采用的信號(hào)燈的數(shù)量、控制要求不一，控制的復(fù)雜程度也不一樣， 所以我選擇的設(shè)計(jì)思路就是根據(jù)車流 較大的主道和車流較少的副道相結(jié)合的路口，來設(shè)計(jì)交通燈控制系統(tǒng)，即 方案二。我選擇了 PLC 可編程控制系統(tǒng)來作為交通燈的控制系統(tǒng)。 這些都是為了設(shè)計(jì)出簡單實(shí)用的控制系統(tǒng)，來解決當(dāng)前交通系統(tǒng)的現(xiàn)狀。它使用可編程存儲(chǔ)器內(nèi)部儲(chǔ)存用戶設(shè)計(jì)的指令，這些指令用來實(shí)現(xiàn)特殊的功能，諸如邏輯運(yùn)算、順序操作、定時(shí)、計(jì)數(shù)以及算術(shù)運(yùn)算和通過數(shù)字或模擬輸入 /輸出來控制各種類型的機(jī)械或過程。 可編程序控制器 PLC 在現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化控制中是最值得重視的先進(jìn)控制技術(shù)。因此在冶金、化工、交通、電力等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。在可編程控制器構(gòu)成的控制系統(tǒng)中，要實(shí)現(xiàn)一個(gè)控制任務(wù)，首先要針對具體的被控對象，分析它對控制系統(tǒng)的要求，然后編制出相應(yīng)的控制程序，利用編程器將控制程序?qū)懭肟删幊炭?制器的程序存儲(chǔ)器中。根據(jù)輸入設(shè)備的狀態(tài)和其他條件，可編程控制器將其程序執(zhí)行結(jié)果輸出給相應(yīng)的輸出設(shè)備，控制被控對象工作。它是一種專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。 PLC 是在繼電器控 制邏輯基礎(chǔ)上，與 3C 技 (Computer Control Communication)相結(jié)合，不斷發(fā)展完善的。 可編程控制器的組成 如圖所示， PLC 與通用計(jì)算機(jī)沒有什么區(qū)別，只是一臺(tái)增強(qiáng)了 I/O 功能的可與控制對象方便連接的計(jì)算機(jī)。 西南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 基于 PLC 的交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 10 頁 /共 29 頁 設(shè)計(jì)人：梁丹明 輸入寄存器 輸入寄存器可按位進(jìn)行尋址，每一位對應(yīng)一個(gè)開關(guān)量，其值反映了開關(guān)量的狀態(tài)，其值的改變由輸 入開關(guān)量驅(qū)動(dòng)，并保持一個(gè)掃描周期。 圖 PLC的組成 輸出寄存器 輸出寄存器的每一位都表明了 PLC 在下一個(gè)時(shí)間段的輸出值 ,而程序循環(huán)執(zhí)行開始時(shí)的輸出寄存器的值 ,表明的是上一時(shí)間段的真實(shí)輸出值。只有程序執(zhí)行到一個(gè)循環(huán)的尾部時(shí)的值才影響下一時(shí)間段的輸出，即只有最后的修改才對輸出接點(diǎn)的真實(shí)值產(chǎn)生影響。系統(tǒng)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的是系統(tǒng)程序，它是由廠家開發(fā)固化好了的，用戶不能更改， PLC 要在系統(tǒng)程序的管理下運(yùn)行。 CPU 單元 CPU 單元控制著 I/O 寄存器的讀、寫時(shí)序，以及對存儲(chǔ)器單元中程序的解釋執(zhí)行工作，是 PLC 的大腦。 PLC 的特點(diǎn) 高可靠性 (1)所 有的 I/O 接口電路均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場的外電路與 PLC 內(nèi)部西南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 基于 PLC 的交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 11 頁 /共 29 頁 設(shè)計(jì)人：梁丹明 電路之間電氣上隔離。 (3)各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾。 (5)對采用的器件進(jìn)行嚴(yán)格的篩選。 (7)大型 PLC 還可以采用由雙 CPU 構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三 CPU 構(gòu)成表決系統(tǒng)，使可靠性照進(jìn)一步提高。有相應(yīng)的 I/O 模塊與工業(yè)現(xiàn)場的器件或設(shè)備，如：按鈕；行程開關(guān)；接近開關(guān)；傳感器及變送器；電磁線圈；控制閥等直接連接。 采用模塊化結(jié)構(gòu) 為了適應(yīng)各種工業(yè)控制需要，除了單元式的小型 PLC 以外，絕大多數(shù) PLC 均采用模塊化結(jié)構(gòu)。 編程簡單易學(xué) PLC 的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式，對使用者來說，不需要具備計(jì)算機(jī)的專門知識(shí)，因此很容易被一般工程技術(shù)人