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附表PLC内部辅助继电器数据存储器功能分配表………………12
参考文献………………………………………………………………………13
课程设计任务书
课程设计名称
专业班级
(学生人数)
机自机电方向(95人)
指导教师
吴林峰郭术义雷冀南
本学期承担相应课程教学任务情况
雷冀南PLC原理及应用
课程设计目的及任务
题目1:
交通灯
设计目的:
学会设计有一定难度的PLC控制系统
设计任务:
设计交通信号控制系统
课程设计要求
1、研究现代都市交通对交通信号控制需求、提出交通信号控制系统需求目标;
2、根据交通信号控制系统需求目标、提出交通信号PLC控制系统方案;
3、设计PLC控制系统硬件电路;
4、设计PLC控制系统软件;
5、调试PLC控制系统
6、写出课程设计报告
课程设计目标
独立完成系统需求分析、PLC选型、硬件设计、程序设计、调试、写出设计、试验报告。
参考文献
及资料
1、吴建强、姜三勇编著《可编程控制器原理及其应用》,哈尔滨工业大学出版社,1998年9月。
2、常斗南主编,《可编程控制器原理应用实验》,机械工业出版社,1998年7月。
3、中国期刊网
4、其他工控资料
注:
此套表填写一式三份,于课程设计前一周分别交至教学督导团、教务科、教研室
第一章前言
顺应市场对小批量、多品种、多规格、低成本和高质量产品的需求,可编程序控制器极高的可靠性和灵活性发挥了极大的影响力,这一以微处理器为基础的新型工业控制装置,已成为当代工业自动化的主要支柱之一。
因此,对可编程序控制器的教学无疑是极其重要的一个环节,那么一个较为逼真的PLC教学实验模块设计的研制就显得尤为必要,对学生理解和掌握可编程控制器的原理和操作方法、编程方法,都有很大帮助。
十字路口交通灯控制系统是一个非常经典的教学实验。
1PLC可编程控制器
PLC可编程控制器是以微处理机为基础发展起来的新型工业控制装置。
它以体积小、功能强、可靠性高、以及应用安装方便的优点,很快在我国的工业控制中占据了主导地位,并且还在不断地发展。
根据这一发展形势,全国各地高校、各类职业技术学校都将PLC教学纳入教学任务,作为电子、电气、以及工业自动化类专业的一门必修课。
基于PLC的以下优势,在十字路口交通系统中得到了广泛的应用:
1、PLC具有很高的可靠性,通常的平均无故障时间都在30万小时以上;
2、编程能力强,可以将模糊化、模糊决策和解模糊都方便地用软件来实现;
3、抗干扰能力强,目前空中各种电磁干扰日益严重,为了保证交通控制的可靠稳定,我们选择了能够在恶劣的电磁干扰环境下正常工作的PLC;
4、近年来PLC的性能价格比有较大幅度的提高,使得实际应用成为可能。
2PLC的发展
在制造工业(以改变几何形状和机械性能为特征)和过程工业(以物理变化和化学变化将原料转化成产品为特征)中,大量的开关量顺序控制,它按照逻辑条件进行顺序动作,并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制,及大量离散量的数据采集。
传统上,这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。
1968年美国GM(通用汽车)公司提出取代继电气控制装置的要求,第二年,美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置,使得电气控制功能实现的程序化,这就是第一代可编程序控制器,英文名字叫ProgrammableController(PC)。
随着电子技术和计算机技术的发生,PC的功能越来越强大,其概念和内涵也不断扩展。
3交通灯示意图如图1所示
图1交通灯示意图
第二章系统整体设计
2.1PLC的工作原理及扫描技术
最初研制生产的PLC主要用于代替传统的由继电器接触器构成的控制装置,但这两者的运行方式是不相同的:
继电器控制装置采用硬逻辑并行运行的方式,即如果这个继电器的线圈通电或断电,该继电器所有的触点(包括其常开或常闭触点)在继电器控制线路的哪个位置上都会立即同时动作。
PLC的CPU则采用顺序逻辑扫描用户程序的运行方式,即如果一个输出线圈或逻辑线圈被接通或断开,该线圈的所有触点(包括其常开或常闭触点)不会立即动作,必须等扫描到该触点时才会动作。
为了消除二者之间由于运行方式不同而造成的差异,考虑到继电器控制装置各类触点的动作时间一般在100ms以上,而PLC扫描用户程序的时间一般均小于100ms,因此,PLC采用了一种不同于一般微型计算机的运行方式—扫描技术。
这样在对于I/O响应要求不高的场合,PLC与继电器控制装置的处理结果上就没有什么区别了。
当PLC投入运行后,其工作过程一般分为三个阶段,即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。
在整个运行期间,PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。
(1)输入采样阶段
在输入采样阶段,PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据,并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。
输入采样结束后,转入用户程序执行和输出刷新阶段。
如果输入是脉冲信号,则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期,才能保证在任何情况下,该输入均能被读入。
(2)用户程序执行阶段
在用户程序执行阶段,PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。
在扫描每一条梯形图时,又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路,并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算,然后根据逻辑运算的结果,刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态;
(3)输出刷新阶段
当扫描用户程序结束后,PLC就进入输出刷新阶段。
CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路,再经输出电路驱动相应的外设。
这时,才是PLC的真正输出。
2.2PLC选型
根据I/O分配有三个输入、六个输出,PLC采用FP1-C16,它有8个数字量输入点和8个数字量输出点。
2.3硬件系统设计
南北向;
红色25秒绿色20秒绿闪3秒黄色2秒
东西向:
绿色20秒绿闪3秒黄色2秒红色25秒
(1)交通信号灯系统由一启动开关SB1控制,此开关接通时,信号灯系统开始运行;
(2)南北方向绿灯与东西方向绿灯不能同时亮;
(3)南北红灯亮维持25秒,此时东西方向绿灯也亮20秒,然后进入闪烁3秒,东西方向黄灯点亮维持2秒,然后黄灯熄灭;
接着东西方向红灯点亮;
同时,南北方向红灯熄灭,绿灯点亮;
(4)东西方向绿灯点亮维持20秒,然后闪烁3秒后熄灭,黄灯点亮2秒后熄灭,然后红灯点亮维持25秒,;
这时南北绿灯点亮;
(5)以上南北、东西交通信号灯周而复始的交替工作状态,指挥着十字路口的交通;
急车强通控制要求如下:
急车强通信号受急车强通开关控制。
无急车时,信号灯按正常时序控制。
有急车来时,将急车强通开关接通,不管原来信号灯的状态如何,一律强制让急车来车方向的绿灯亮,使急车放行,直至急车通过为止。
2.4软件系统设计
由于绿灯亮20s,闪烁3s,所以,用一启动开关SB1(X0)经过一上升沿有效,连接定时器T0的常闭触点接中间继电器线圈R0并自保持,同时接定时器T4,使得连接定时器T4的常闭触点接中间继电器线圈R1并自保持,,定时20s,20s后定时器常开触点闭合,常闭断开,由此,R1线圈不得电,R2线圈接通。
当R1线圈接通的同时,东西方向绿灯输出Y2得电,当R2接通的同时,用脉冲继电器R901C(秒/次)实现绿灯闪烁。
东西方向黄灯亮2s,当定时器T0常开触点闭合,接通东西方向黄灯输出Y2,同样用定时器T1的常闭触点来实现线圈Y2断电。
达到目的。
当X0闭合,南北方向的红灯输出Y3得电并自保持,同样用定时器T1的常闭触点实现线圈Y3断电。
当一方向的红灯灭时,另一方向的红灯亮。
一方向的黄灯灭时,另一方向绿灯亮。
一方向的红灯和另一方向的绿、黄同时亮。
而另一方向的绿、黄、红也同样实现。
实现循环:
当一个周期完成后,用最后实现灯亮的定时器的常开触点连接到周期开始的那个定时器上,并自保持。
实现循环。
急通车控制分南北向急通车控制和东西向急通车控制两路,当南北向急通车开关I/2合上,则控制南北向绿灯亮,东西向红灯亮,让南北急车放行,当东西向急通车开关I/1合上,则控制东西向绿灯亮,并设置南北、东西强通互锁,避免冲突的发生。
第三章PLC控制电路的硬件设计
3.1I/O端口分配
根据PLC硬件设计及控制要求I/O分配如表3.1.1及表3.1.2所示
表3.1.1PLC输入口地址分配表
输入
器件名称
文字符号
地址
启动按钮
东西急行
南北急行
SB1
SB2
SB3
X0
X1
X2
表3.1.2PLC输出口地址分配表
输出
南北红灯
东西绿灯
东西黄灯
南北绿灯
东西红灯
南北黄灯
HL0
HL1
HL2
HL3
HL4
HL5
Y0
Y1
Y2
Y3
Y4
Y5
3.2交通灯控制系统硬件连线结构图
交通灯控制系统硬件连线结构图如图3.2所示
图3.2交通灯控制系统硬件连线结构图
第四章PLC控制电路的软件设计
4.1顺序功能时序图
顺序控制时序图如图4.1所示
图4.1交通灯正常顺序控制时序
4.2程序流程图
交通灯正常时程序流程图如图4.2
图4.2交通灯正常时程序流程图
4.3梯形图设计
梯形图如图4.3所示
图4.3梯形图程序
第五章程序的输入运行及调试
(1)程序完成,进行编译;
(2)编译通过,进行转换并下载到PLC。
编译完成经检查正确后开始进行程序转换并下载
通过下载到PLC上,可以清楚形象的模拟十字路口交通灯的运行
下载过程如下图所示:
(3)下载完成,进行调试。
调试步骤:
调试过程中,发现红绿交通灯发光顺序有错误,经查检梯形图,
程序格式输入有误,调整后,再次调试,运行正常。
(4)通过以上操作,基于松下FP1-C24型PLC控制交通灯正常运行。
第六章 结束语
6.1论文总结
通过这次用松下FP1-C16系列产品设计交通灯的课程设计论文的书写过程,更进一步熟悉了FP1-C16系列的结构和原理,掌握了P
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- 关 键 词:
- PLC 原理 应用 课程设计
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