plc控制交通燈系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　課</b></p><p><b>　　程</b></p><p><b>　　設(shè)</b></p><p><b>　　計(jì)</b></p><p><b>　　書(shū)</b></p><p

2、>　　系 別：機(jī)電系</p><p>　　專(zhuān) 業(yè)：電氣工程與自動(dòng)化</p><p><b>　　班 級(jí)：</b></p><p><b>　　姓 名：</b></p><p><b>　　指導(dǎo)老師：</b></p><p>

3、　　設(shè)計(jì)課題: PLC控制交通燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　設(shè)計(jì)時(shí)間: </b></p><p>　　PLC控制交通燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　一：設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)</b></p><p>　　交通燈作為城市不可缺少的一部分，已越來(lái)越多的走入我們的生活。一直以來(lái)交</p&g

4、t;<p>　　通燈因復(fù)雜的繼電器連接而冗長(zhǎng)、繁鎖，為了很好的解決問(wèn)題。我們引入了PLC</p><p>　　技術(shù)，此系統(tǒng)為雙控十字路口交通燈設(shè)計(jì)；能滿足一般性十字路需要！它使用</p><p>　　CPM1A系列PLC，能使交通燈自動(dòng)工作。工作更可靠，檢修也很方便，能滿足不</p><p><b>　　同要求路口！</b><

5、;/p><p>　　二、交通燈控制要求 </p><p>　　在交通管理中交通燈的控制系統(tǒng)應(yīng)用非常廣泛,對(duì)于一個(gè)簡(jiǎn)單的交通信號(hào)燈來(lái)</p><p>　　說(shuō)，有東西方向的紅黃綠三色燈和南北方向的紅黃綠三色燈。它們的亮滅順序如</p><p>　　下：當(dāng)東西方向的綠燈和黃燈亮?xí)r，南北方向的紅燈亮；反之亦然，當(dāng)南北方向</p><p

6、>　　的綠燈和黃燈亮?xí)r，東西方向的紅燈亮。我設(shè)計(jì)的交通燈控制如下：信號(hào)燈的動(dòng)</p><p>　　作受開(kāi)關(guān)總體控制，按一下起動(dòng)按鈕，信號(hào)燈系統(tǒng)開(kāi)始工作，并周而復(fù)始地循環(huán)</p><p>　　動(dòng)作；按一下停止按鈕，所有信號(hào)燈都熄滅。信號(hào)燈控制的具體要求：表 1 </p><p>　　圖 1 交通燈示意圖 </p><p>　　表 1 交通

7、燈控制要求 ：</p><p>　　表一所示：當(dāng)自動(dòng)開(kāi)關(guān)S1合上后，東西方向綠燈亮25S，綠燈開(kāi)始閃爍3S，黃燈亮2S。此</p><p>　　過(guò)程中南北方向一直為紅燈亮。然后，東西方向紅燈亮30S，而此過(guò)程中南北方向的綠燈亮</p><p>　　25S，綠燈閃爍3S后，黃燈亮2S，如此循環(huán)…… 與其順序是：東西綠燈和黃燈亮30S的時(shí)</p><

8、p>　　間里，南北紅燈亮30S，此時(shí)，綠燈亮25S，閃3S，后黃燈亮2S后滅，自動(dòng)控制開(kāi)關(guān)S1斷</p><p>　　開(kāi)后，所有交通燈都滅。</p><p><b>　　三、設(shè)計(jì)過(guò)程</b></p><p><b>　　一：總方案說(shuō)明</b></p><p>　　利用PLC內(nèi)部軟開(kāi)關(guān)取代繼電器

9、從而實(shí)現(xiàn)對(duì)交通燈的簡(jiǎn)化控制；選用主要以時(shí)間為順序的循環(huán)控制</p><p>　　東西紅 南北變 紅 紅 紅 綠 </p><p><b>　　紅 黃</b></p><p>　　南北紅 東西變 黃 紅 綠 紅 紅 紅</p&

10、gt;<p><b>　　圖2控制過(guò)程示意圖</b></p><p><b>　　＞具體步驟：</b></p><p>　　選擇歐姆龍CPM1A系列PLC8155。</p><p>　　確定各部分的I/O分配、智能單元。</p><p>　　根據(jù)要求設(shè)計(jì)梯形圖、總接線圖和控制接線圖。&

11、lt;/p><p>　　使用定時(shí)脈沖發(fā)生器對(duì)紅、黃、綠燈進(jìn)行精確控制。</p><p>　　二:PLC控制方案選擇</p><p><b>　　開(kāi)關(guān)量的邏輯控制 </b></p><p>　　----開(kāi)關(guān)量的邏輯控制使PLC的最基本控制功能。目前，PLC首用的目標(biāo)，就是</p><p><b&g

12、t;　　用于開(kāi)關(guān)量的控制。</b></p><p><b>　　數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控 </b></p><p>　　----利用PLC自檢信號(hào)多的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)自診斷的式的監(jiān)控，減少系統(tǒng)的故障，提高</p><p>　　累計(jì)平均無(wú)故障運(yùn)行時(shí)間，同時(shí)可減低故障修復(fù)時(shí)間，提高系統(tǒng)的可靠性。 </p><p>　　控制電路主要

13、由單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、RC電路和反相器構(gòu)成。電路有兩個(gè)輸入端和三個(gè)輸出端。在此不作深究！</p><p><b>　　設(shè)計(jì)的原理圖：</b></p><p>　　圖3交通燈系統(tǒng)原理圖</p><p>　　四、設(shè)計(jì)PLC控制原理</p><p>　　一、硬件及外圍元器件 </p><p>　?。薄⒈鞠到y(tǒng)硬

14、件上采用可編程并行接口芯片8155，分別控制圖2所示的四個(gè)組合。AT89C52單片機(jī)具有MCS-51內(nèi)核，片內(nèi)有8KB Flash、256字節(jié)RAM、6個(gè)中斷源、1個(gè)串行口、最高工作頻率可達(dá)24MHz，完全可以滿足本系統(tǒng)的需要 ；與其他控制方法相比，所用器件可以說(shuō)是比較簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)的。</p><p>　?。?、根據(jù)信號(hào)燈的控制要求，本模塊所用的器件有：起動(dòng)按鈕 SB 1 ，停止按鈕 SB 2 ，紅

15、黃綠色信號(hào)燈各四只，輸入 / 輸出端口接線如圖 2 所示。 </p><p>　　由圖可見(jiàn)：起動(dòng)按鈕 SB 1 接于輸入繼電器 X0 端，停止按鈕 SB 2 接于輸入繼電器 X1 端，東西方向的綠燈接于輸出繼電器 Y0 端，東西方向黃燈接于輸入繼電器 Y1 端，東西方向的紅燈接于輸出繼電器 Y2 端，南北方向綠燈接于輸出繼電器 Y3 端，南北方向的黃燈接于輸出繼電器 Y4 ，南北方向紅接于輸出繼電器 Y5 。將輸

16、出端的 COM1 及 COM2 用導(dǎo)線相連，輸出端的電源為交流 220V 。如果信號(hào)燈的功率較大，一個(gè)輸出繼電器不能帶動(dòng)兩只信號(hào)燈，可以采用一個(gè)輸出點(diǎn)驅(qū)動(dòng)一只信號(hào)燈，也可以采用輸出繼電器先帶動(dòng)中間繼電器，再由中間繼電器驅(qū)動(dòng)信號(hào)燈。 </p><p>　　圖 4輸入 / 輸出端口接線圖</p><p>　　圖4交通燈控制系統(tǒng)硬件框圖</p><p>　　二、I/O單元

17、的設(shè)置</p><p>　　輸入、輸出I/O分配：SB1 ：0。00；SB2：0。01 接觸器：10。00，表示東西綠燈</p><p>　　Y0；10。01，東西黃燈Y1；10。02，東西紅燈Y2；</p><p>　　10．03，南北綠燈Y3；10。04，南北黃燈Y4；10。05南北紅燈Y5，具體如表3-6</p><p><b&g

18、t;　　所示：</b></p><p>　　表3-6 I/O分配表</p><p><b>　　三、軟件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　?。?、定時(shí)器工作原理</b></p><p>　　分析定時(shí)器的工作原理更有助于設(shè)計(jì)控制過(guò)程的軟件編著，電路中定時(shí)器的線圈上串接自身的常閉觸點(diǎn)，

19、定時(shí)時(shí)間到時(shí)，常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)使其自身線圈斷電，根據(jù)十字路口交通信號(hào)燈的控制要求，可作出信號(hào)燈的控制時(shí)序圖如圖 3所示。 </p><p>　　本模塊我們采用基本邏輯的編程實(shí)現(xiàn)信號(hào)燈的控制。燈亮采用編程軟件定時(shí)器實(shí)現(xiàn)，燈閃采用由定時(shí)器組成的脈沖發(fā)生器實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)在我們來(lái)分析一下由 T 10 及 T 11 組成脈沖發(fā)生器的梯形圖。</p><p>　　由圖 4 可知，當(dāng) 20000 閉合時(shí)， T 1

20、0 得電，延時(shí) 0.5 秒后， T 10 觸點(diǎn)閉合，定時(shí)器 T 11 得電，延時(shí) 0.5 秒后，其常閉觸點(diǎn) T 11 斷開(kāi)， T 10 線圈失電，其觸點(diǎn) T 10 斷開(kāi)，而定時(shí)器 T 10 再次得電， 0.5 秒后， T 10 再次閉合……，如此周而復(fù)始，即可得到 T 10 觸發(fā)的工作波形如圖 5 所示。 </p><p><b>　　Ｂ、梯形圖設(shè)計(jì)</b></p><p

21、>　　圖 6 交通信號(hào)燈控制的梯形圖</p><p>　?。?、工作過(guò)程分析及語(yǔ)句表</p><p>　　工作時(shí)，可編程控制器處于運(yùn)行狀態(tài)，按動(dòng)起動(dòng)按鈕 SB 1 ，則輔助繼電器 20000得電并自鎖，由梯形圖可知，首先接通輸出繼電器 Y5，及 Y0 ，使得南北方向的紅燈亮、東西方向的綠燈亮。大家根據(jù)梯形圖的文字說(shuō)明及圖 3 的時(shí)序圖，不難分析交通信號(hào)燈的整個(gè)周期工作過(guò)程。 按停止按鈕

22、 SB2 ，則輔助繼電器20000斷電并解除自鎖，整個(gè)系統(tǒng)停止運(yùn)行，所有信號(hào)燈熄滅。系統(tǒng)也可根據(jù)所需的控制要求，改變交通燈的工作！</p><p>　　表 2 交通信號(hào)燈控制梯形圖對(duì)應(yīng)的指令表</p><p><b>　　五、PLC接線圖紙</b></p><p>　?。薄⒔煌艨刂齐娐穲D：</p><p>　　由于設(shè)計(jì)

23、的是PLC控制部分，對(duì)實(shí)物接線不作詳細(xì)地說(shuō)明，下面為參考的電氣接線圖，如圖</p><p>　　圖7 PLC控制交通燈的接線總原理圖</p><p><b>　?。驹矸治觯?lt;/b></p><p>　　控制電路中，當(dāng)QAQBQCQD=0000時(shí)，輸入端IO為低電平，此時(shí)信號(hào)將直接經(jīng)O1輸出給LD以進(jìn)行異步置數(shù)，因此74191的0000狀態(tài)持續(xù)

24、時(shí)間很短暫。輸入端I1由光電檢測(cè)電路的輸出信號(hào)提供，當(dāng)有車(chē)輛時(shí)，輸出低電平；無(wú)車(chē)輛時(shí)輸出高電平。輸出信號(hào)O1=I1，而輸出信號(hào)O2而由I1經(jīng)反相器、RC電路和一單穩(wěn)態(tài)電路得來(lái)。O1的作用是當(dāng)鄉(xiāng)間道無(wú)車(chē)輛時(shí)，保持主干道綠燈亮，鄉(xiāng)間道紅燈亮。當(dāng)主干道綠燈變亮并檢測(cè)到鄉(xiāng)間道有車(chē)輛（即I1=0）時(shí) ，O2觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)電路并維持主干道綠燈亮66s,即T2 = RCln3=1.1×6MΩ×10μf=6

25、6(s)。</p><p>　　光電檢測(cè)電路由光源和光電三極管構(gòu)成，該電路可根據(jù)需要選擇現(xiàn)成產(chǎn)品，如CP850系列的CP851，該器件的光電傳感器輸距離可達(dá)15m。</p><p>　　因?yàn)槭荘LC的控制設(shè)計(jì)，故我們對(duì)接線部分不作詳細(xì)說(shuō)明！</p><p><b>　?。揪幹圃O(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)：</b></p><p><

26、b>　?。凛斎牖芈返脑O(shè)計(jì)：</b></p><p>　　1、電源回路 PLC供電電源一般為 AC85—240V（也有DC24V），適應(yīng)電源范圍較寬，但為了抗干擾，應(yīng)加裝電源凈化元件（如電源濾波器、1：1隔離變壓器等）。 </p><p>　　2、PLC上DC24V電源的使用各公司 PLC產(chǎn)品上一般都有DC24V電源，但該電源容量小，

27、為幾十毫安至幾百毫安，用其帶負(fù)載時(shí)要注意容量，同時(shí)作好防短路措施（因?yàn)樵撾娫吹倪^(guò)載或短路都將影響PLC的運(yùn)行）。 </p><p>　　3、外部DC24V電源 若輸入回路有 DC24V供電的接近開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)等，而PLC上DC24V電源容量不夠時(shí)，要從外部提供DC24V電源；但該電源的“—”端不要與PLC的 DC24V的“—”端以及“COM”端相連，否則會(huì)影響PLC的運(yùn)行。

28、</p><p>　?。螺敵龌芈返脑O(shè)計(jì)、擴(kuò)展模塊的選用 、PLC的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì) 在此省略。</p><p><b>　?。密浖幹?#160;：</b></p><p>　　在編制軟件前，應(yīng)首先熟悉所選用的 PLC產(chǎn)品的軟件說(shuō)明書(shū)，待熟練后再編程。若用圖形編程器或軟件包編程，則可直接編程，若用手持編程器編程，應(yīng)先畫(huà)出梯

29、形圖，然后編程，這樣可少出錯(cuò)，速度也快。編程結(jié)束后先空調(diào)程序，待各個(gè)動(dòng)作正常后，再在設(shè)備上調(diào)試。</p><p><b>　　Ｄ系統(tǒng)原理電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　它主要由計(jì)時(shí)電路、主控電路、信號(hào)燈轉(zhuǎn)換器和脈沖信號(hào)發(fā)生器組成。脈沖信號(hào)發(fā)生器用的是555定時(shí)器；計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器是由74LS160來(lái)完成、輸出四組驅(qū)動(dòng)信號(hào)T0和T3經(jīng)信號(hào)燈轉(zhuǎn)換器(4片7448)來(lái)控制信

30、號(hào)燈工作，主控電路是系統(tǒng)的主要部分，由它控制信號(hào)燈轉(zhuǎn)換器的工作。</p><p><b>　　＞設(shè)計(jì)小結(jié)</b></p><p>　　經(jīng)過(guò)一周的課程設(shè)計(jì)，終于完成了交通燈控制系統(tǒng)PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，雖然沒(méi)有達(dá)到老師</p><p>　　的設(shè)計(jì)要求，但還是努力完成了，感覺(jué)收獲頗多，通過(guò)本次PLC控制系統(tǒng)的課程設(shè)計(jì)，使</p><

31、;p>　　我對(duì)PLC控制交通燈設(shè)計(jì)方案的基本過(guò)程的設(shè)計(jì)方法、步驟、思路、有一定的了解與認(rèn)識(shí)。</p><p>　　它相當(dāng)于實(shí)際十字路口交通燈設(shè)計(jì)工作的模擬。在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，我基本能按照規(guī)定的程</p><p>　　序進(jìn)行，先針對(duì)實(shí)驗(yàn)及學(xué)習(xí)到的PLC的特點(diǎn)收集、調(diào)查有關(guān)資料，然后進(jìn)入草案階段，在</p><p>　　經(jīng)過(guò)倪濤老師指導(dǎo)，再進(jìn)行幾次方案的討論、修改

32、，再討論、再修改，最后定案。設(shè)計(jì)方案</p><p>　　確定后，又在老師指導(dǎo)下進(jìn)行擴(kuò)初詳細(xì)設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　六、設(shè)計(jì)參考資料</b></p><p>　　電氣控制與PLC原理及應(yīng)用(歐姆龍機(jī)型) 出 版 社:  電子工業(yè)</p><p>　　現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù) 王永