可編輯版/可編輯版目錄摘要11．課題背景22．選定方案32.1設(shè)計要求32.2選定方案43方案設(shè)計53.1確定I/O點數(shù)量及PLC類型53.2I/O地址分配53.3梯形圖63.4指令表154.結(jié)果分析184.1程序調(diào)試184.2難點分析195.設(shè)計總結(jié)19參考文獻資料21摘要這次以"多時段十字路口交通信號燈PLC控制系統(tǒng)設(shè)計"為題目的課程設(shè)計方案基本滿足控制要求,可以實現(xiàn)十字路口交通信號燈在控制。要求利用西門子公司的S7-200可編程邏輯控制器對十字路口的交通燈進行控制,同時系統(tǒng)具有一定的智能性,對交通燈岸高峰期、正常期及晚間幾個時段進行分段控制。它們分別和各自的時序圖相對應(yīng),從而控制交通燈的信號。本系統(tǒng)采用主程序調(diào)用子程序的設(shè)計方案,通過主程序按鍵控制選擇模塊,對時間段的判別而啟用相關(guān)的程序,以達到設(shè)計要求。關(guān)鍵詞：PLC;邏輯控制；定時器課題背景可編程序控制器〔PLC是以計算機技術(shù)為核心的通用自動控制裝置,在日常生活中得到了廣泛的應(yīng)用。PLC是一種數(shù)字式運算操作的電子系統(tǒng),專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它采用可編程序的存儲器,用來在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)等操作指令,并通過數(shù)字式、模擬式的輸入輸出,控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC具有可靠性高,抗干擾能力強等優(yōu)點,PLC的平均無故障運行時間〔又稱平均故障間隔時間MTBF已經(jīng)高達幾十萬小時。其次,PLC具有通用性強,使用方便的特點。由于PLC產(chǎn)品的系列化和模塊化,PLC配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用,可以組成能滿足各種控制要求的控制系統(tǒng),用戶不必自己再設(shè)計和制作硬件裝置。用戶在硬件方面的設(shè)計工作只是確定PLC的硬件配置和I/O的外部接線。一個控制對象的硬件配置確定以后,可以通過修改用戶程序,方便快速地適應(yīng)工藝條件的變化。PLC還具有功能強,適應(yīng)面廣的特點,現(xiàn)代PLC不僅具有邏輯運算、計時、計數(shù)、順控等功能,還具有數(shù)值運算和數(shù)據(jù)處理等功能。因此,它既可對開關(guān)量進行控制,也可以對模擬量進行控制,既可控制一臺生產(chǎn)機械、一條生產(chǎn)線,也可控制一個生產(chǎn)過程。PLC還具有通信聯(lián)網(wǎng)的功能,可與上位計算機構(gòu)成分布式控制系統(tǒng)。用戶只需根據(jù)控制的規(guī)模和要求,適當選擇PLC的型號和硬件配置,就可以組成所需的控制系統(tǒng)。隨著交通的不斷發(fā)展和汽車化進程的加快,交通擁擠加劇,交通事故頻發(fā),交通環(huán)境惡化,已經(jīng)成為引人注目的城市問題之一。。眾所周知,緩解交通擁擠的最直接和最有效辦法是增加道路網(wǎng)。但無論哪個國家的大城市,不可能無限制地修建道路,不論是資金因素還是土地因素,都限制了道路的無節(jié)制增長。因此,不可能通過無限制地修建道路來滿足日益增長的交通需求。與此同時,通過限制車輛增加削減交通需求也因受到客觀因素的制約而無法取得滿意的結(jié)果。事實上,由于交通系統(tǒng)是一個相當復(fù)雜的大系統(tǒng),無論單獨從車輛方面考慮還是從道路方面考慮,都很難從根本上解決道路擁擠的問題。道路交通系統(tǒng)是一個地區(qū)、一個城市的主要組成部份,這個系統(tǒng)的運行狀況如何,直接反映了一個地區(qū)、一個城市的現(xiàn)代化管理水平?？删庉嫲婵删庉嫲?．選定方案2.1設(shè)計要求系統(tǒng)工作受開關(guān)控制,起動開關(guān)ON則系統(tǒng)工作；起動開關(guān)OFF則系統(tǒng)停止工作?？刂茖ο笥邪藗€：東西方向紅燈兩個,南北方向紅燈兩個,東西方向黃燈兩個,南北方向黃燈兩個,東西方向綠燈兩個,南北方向綠燈兩個,東西方向左轉(zhuǎn)彎綠燈兩個,南北方向左轉(zhuǎn)彎綠燈兩個。圖2-1交通燈示意圖高峰時段按時序圖二運行,正常時段按時序圖三運行,晚上時段按提示警告方式運行,規(guī)律為：東、南、西、北四個黃燈全部閃亮,其余燈全部熄滅,黃燈閃亮按亮0.4S,暗0.6S的規(guī)律反復(fù)循環(huán)。高峰時段、正常時段及晚上時段的時序分配按時序圖一運行。圖2-2時序圖一圖2-3時序圖二圖2-4時序圖三2.2選定方案本系統(tǒng)是一個十字路口交通燈的PLC控制系統(tǒng),利用西門子公司的S7-200可編程邏輯控制器對十字路口的交通燈進行控制。本系統(tǒng)具有一定的智能性,即它可以對交通燈按高峰期、正常期及晚間幾個時段進行分段控制。高峰期的控制方案為：〔1南北方向左轉(zhuǎn)彎燈和南北方向紅燈同時亮10秒,同時東西方向紅燈亮；〔2南北方向綠燈亮35秒,東西方向紅燈繼續(xù)亮；〔3南北方向黃燈閃爍5秒；東西方向紅燈繼續(xù)亮；〔4東西方向左轉(zhuǎn)彎綠燈和南北方向紅燈同時亮10秒,東西方向紅燈繼續(xù)亮；〔5東西方向綠燈亮25秒,南北方向紅燈繼續(xù)亮；〔6東西方向黃燈閃爍5秒,南北方向紅燈繼續(xù)亮,然后跳至第〔1步依次循環(huán)。正常期的控制方案為：〔1南北方向左轉(zhuǎn)彎燈和南北方向紅燈同時亮10秒,同時東西方向紅燈亮；〔2南北方向綠燈亮30秒,東西方向紅燈繼續(xù)亮；〔3南北方向黃燈閃爍5秒；東西方向紅燈繼續(xù)亮；〔4東西方向左轉(zhuǎn)彎綠燈和南北方向紅燈同時亮10秒,東西方向紅燈繼續(xù)亮；〔5東西方向綠燈亮30秒,南北方向紅燈繼續(xù)亮；〔6東西方向黃燈閃爍5秒,南北方向紅燈繼續(xù)亮,然后跳至第〔1步依次循環(huán)。晚間的控制方案為：東、南、西、北四個黃燈全部閃亮,其余燈全部熄滅,黃燈閃亮按亮0.4秒,暗0.6秒的規(guī)律反復(fù)循環(huán)。3方案設(shè)計系統(tǒng)采用主程序按鍵控制模式轉(zhuǎn)換的設(shè)計方案,通過主程序三個按鍵分別控制高峰、正常、夜間三種不同運行模式,進而根據(jù)對時間段的判斷和分析來執(zhí)行不同的任務(wù)步序。3.1確定I/O點數(shù)量及PLC類型分析PLC的輸入和輸出信號,在滿足控制要求的前提下,要盡量減少占用PLC的I/O點。由系統(tǒng)控制要求可見,由控制開關(guān)輸入的啟、停信號是輸入信號。由PLC的輸出信號控制各指示燈的亮、滅。在交通燈布置圖中,南北方向的三色燈共六盞,同顏色的燈在同一時間亮、滅；可將同色燈兩兩并聯(lián),用一個輸出信號控制。同理,東西方向的三色燈也依次設(shè)計。再加上東西方向左轉(zhuǎn)的燈共16盞,所以其占8個輸出點。選擇PLC型號：CPU224DC,內(nèi)部電源供電,繼電器輸出形式。3.2I/O地址分配表3-1I/O分配表輸入輸入繼電器輸入元件作用I0.0SB1高峰模式啟動按鈕I0.1SB2高峰模式停止按鈕I0.2SB3正常模式啟動按鈕I0.3SB4正常模式停止按鈕I0.4SB5夜間模式啟動按鈕I0.5SB6夜間模式停止按鈕I0.6SB7總啟動按鈕I0.7SB8總停止按鈕輸出Q0.0KM1控制南北左轉(zhuǎn)綠燈Q0.1KM2控制南北綠燈Q0.2KM3控制南北黃燈Q0.3KM4控制東西紅燈Q0.4KM5控制東西左轉(zhuǎn)綠燈Q0.5KM6控制東西綠燈Q0.6KM7控制東西黃燈Q0.7KM8控制東西紅燈圖3-1I/O接線圖3.3梯形圖3.4指令表4.結(jié)果分析4.1程序調(diào)試經(jīng)過設(shè)計,想一次性把程序完成是非常難的,在調(diào)試中就出現(xiàn)了不少的錯誤。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。那時真的不知道從哪里入手,只好一條一條地檢查才發(fā)現(xiàn)了一條指令把常閉寫成了輸出真正的輸出口就沒有收到信號了。燈雖然是亮了但仍然循環(huán)不起來。從梯形圖又仔細的看了一次卻看不出什么問題出來。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。后來就這樣把加上其他功能出現(xiàn)的錯誤也找出來了。雖然找錯誤是一個枯燥無味的工作,但只要你耐心的去做的話,你肯定能學(xué)到有用的動西。4.2難點分析本次設(shè)計理想情況其實應(yīng)該設(shè)計為智能交通燈顯示,即利用s7-200元件內(nèi)部時鐘與外部時間比較來選通三種不同的運行模式,本設(shè)計只是對其路燈起到一個開關(guān)的作用,即開關(guān)量控制系統(tǒng)。由于所學(xué)知識及設(shè)備有限,無法對其路燈進行智能化控制,所以在編程時就沒把智能控制這一塊加上去,再加上編程軟件無法下載,在畫梯形圖方面受到一點阻礙。因為實際的紅綠燈控制中行人道的紅綠燈和主干道的紅綠燈是有這一定的對應(yīng)關(guān)系的,所以在編程前一定要理清它們,這樣有利于在編程時簡化程序、減少PLC不必要的運算。5.設(shè)計總結(jié)PLC應(yīng)用技術(shù)是一門實踐性很強的專業(yè)課,可PLC編程控制器技術(shù)在當今社會發(fā)展異常迅速,各生產(chǎn)廠家也推出了許多強大的新型PLC、各種特殊模塊和通信聯(lián)網(wǎng)器件,使可編程控制器成為集微機技術(shù)、自動化技術(shù)、通信技術(shù)于一體的通用工業(yè)控制裝置,成為實現(xiàn)工業(yè)自動化的一種強有力的工具。本次PLC課程設(shè)計為期時間兩周,自己課題是多時段交通燈的控制。剛開始看到自己的課題及其要求時,有點不知所措。理論中的PLC程序編程,似乎還可以懂曉一點。實踐中的我看著課題,卻無計可施,但我相信人只要努力克服困難,沒有完成不了的任務(wù)。通過本次設(shè)計,讓我很好的鍛煉了理論聯(lián)系實際,與具體項目、課題相結(jié)合開發(fā)、設(shè)計產(chǎn)品的能力。既讓我們懂得了怎樣把理論應(yīng)用于實際,又讓我們懂得了在實踐中遇到的問題怎樣用理論去解決。在本次設(shè)計中,我們還需要大量的以前沒有學(xué)到過的知識,于是圖書館和網(wǎng)上成了我們很好的助手。在查閱資料的過程中,我們要判斷優(yōu)劣、取舍相關(guān)知識,不知不覺中我們查閱資料的能力也得到了很好的鍛煉。我們學(xué)習(xí)的知識是有限的,在以后的工作中我們肯定會遇到許多未知的領(lǐng)域,這方面的能力便會使我們受益非淺。在設(shè)計過程中,總是遇到這樣或那樣的問題。有時發(fā)現(xiàn)一個問題的時候,需要做大量的工作,花大量的時間才能解決。自然而然,我的耐心便在其中建立起來了。為以后的工作積累了經(jīng)驗,增強了信心。經(jīng)過這次設(shè)計我學(xué)到很多很多的的東西,不僅鞏固了以前所學(xué)過的知識,而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識。而且通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的,只有理論知識是遠遠不夠的,只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來,從理論中得出結(jié)論,才能真正的學(xué)到知識,從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。參考文獻[1]張力勝.PLC控制十字交通燈的設(shè)計,礦業(yè)科學(xué)技術(shù),2005,33<2>;[2]陳傳明.智能交通信號燈配時及優(yōu)化設(shè)計,微機發(fā)展,2005,15<3>;[3]陳宗梅.交通燈控制系統(tǒng)電