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PLC交通灯设计顾定超
江苏联合职业技术学院
昆山办学点毕业论文
课题名称:
PLC交通灯设计
专业:
应用电子技术
班级:
08高职电子(3)
学籍号:
085721320
学生姓名:
顾定超
导师姓名:
任丽君
提交日期:
2013-3-15
PLC交通灯设计
顾定超
摘要:
近年来随着科技的飞速发展,PLC的应用正在不断地走向深入,同时带动传统控制检测日新月益更新。
它具有结构简单、编程方便、可靠性高等优点,已广泛用于工业过程和位置的自动控制中。
据统计,可编程控制器是工业自动化装置中应用最多的一种设备。
专家认为,可编程控制器将成为今后工业控制的主要手段和重要的基础设备之一,PLC、机器人、CAD/CAM将成为工业生产的三大支柱。
由于PLC具有对使用环境适应性强的特性,同时其内部定时器资源十分丰富,可对目前普遍使用的“渐进式”信号灯进行精确控制,特别对多岔路口的控制可方便地实现。
因此现在越来越多地将PLC应用于交通灯系统中。
同时,PLC本身还具有通讯联网功能,将同一条道路上的信号灯组成一局域网进行统一调度管理,可缩短车辆通行等候时间,实现科学化管理。
在实时检测和自动控制的PLC应用系统中,PLC往往是作为一个核心部件来使用,仅PLC方面知识是不够的,还应根据具体硬件结构,以及针对具体应用对象特点的软件结合,加以完善。
十分形象地显示出了PLC在交通灯系统中的实际应用。
关键字:
PLC交通灯程序报告设计
一、概述十字路口交通信号灯设计控制要求
1、使用JH-120型可编程控制器
2、系统工作受开关控制,起动开关ON时则系统开始工作;起动开关OFF时则系统停止工作。
3、控制对象有六个:
东西方向红灯两个,南北方向红灯两个,
东西方向黄灯两个,南北方向黄灯两个,
东西方向绿灯两个,南北方向绿灯两个,
图1是十字路口交通信号灯示意图。
信号灯的动作受开关总体控制,按一下起动按钮,信号灯系统开始工作,并周而复始地循环动作;按一下停止按钮,所有信号灯都熄灭。
信号灯控制的具体要求如表1所示。
表1交通灯控制要求
1.2制思路设计步骤
1、观察十字路口交通灯的工作时序
2、设计I/O口。
3、画出状态转移图。
4、写出指令表。
5、用编程器输入指令。
6、调试运行。
7、I/O端子接线图
二、硬件及外围元器件
2.1主要元件PLC
2.1.1PLC简介
可编程控制器(ProgrammableController)是计算机家族中的一员,是为工业控制应用而设计制造的。
早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(ProgrammableLogicController)简称PLC。
它主要用来代替继电器实现逻辑控制。
随着技术的发展,这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围。
因此,今天这种装置称作可编程控制器,简称PC。
但是为了避免与个人计算机(PersonalComputer)的简称混淆所以将可编程控制器简称PLC。
2.1.2PLC的特点
1可靠性高,抗干扰能力强
2通用性高,使用方便
3程序设计简单、易学、易懂
4采用先进的模块化结构,系统组合灵活方便
5系统设计周期短
6安装简便,调试方便,维护工作量小
7对生产工艺改变适应性强,可进行柔性生产
2.1.3PLC的结构
PLC实质是一种专用于工业控制的计算机其硬件结构基本上与微型计算机从结构上分PLC分为固定式和组合式模块式两种。
固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等这些元素组合成一个不可拆卸的整体。
模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架这些模块可以按照一定规则组合配置
2.1.4PLC的工作原理
1、PLC的工作方式:
输入采样阶段,在此阶段,顺序读入所有输入缎子通断状态,将读入的信息存入内存接着进入程序执行阶段,程序执行时,使输入信号发生变化内存中输入信息也不变化,有在下一个扫描周期的输入采样阶段才能读入信息。
2、序执行阶段plc对用户程序扫描。
3、输出刷新阶段当所有指令执行完毕通过隔离电路驱动功率放大器电路是输出端子向外界输出控制信号驱动外部负载根据信号灯的控制要求,本模块所用的器件有:
起动按钮SB1,停止按钮SB2,红黄绿色信号灯各四只,输入/输出端口接线如图2所示。
图2输入/输出接线图
由图可见:
起动按钮SBl接于输入继电器XO端,停止按钮SB2接于输入继电器X1端,东西方向的绿灯接于输出继电器Y430端,东西方向黄灯接于输入继电器Y431端,东西方向的红灯接于输出继电器Y432端,南北方向绿灯接于输出继电器Y433端,南北方向的黄灯接于输出继电器Y434,南北方向红接于输出继电器Y435。
将输出端的COM1及COM2用导线相连,输出端的电源为交流220V。
如果信号灯的功率较大,一个输出继电器不能带动两只信号灯,可以采用一个输出点驱动一只信号灯,也可以采用输出继电器先带动中间继电器,再由中间继电器驱动信号灯。
三、软件设计及调试
根据十字路口交通信号灯的控制要求,可作出信号灯的控制时序图如图3所示。
图3交通信号灯控制的时序图
本模块我们采用基本逻辑的编程实现信号灯的控制。
灯亮采用编程软件定时器实现,灯闪采用由定时器组成的脉冲发生器实现。
现在我们来分析一下由T10及T11组成脉冲发生器的梯形图。
由图4可知,当X400闭合时,T652得电,延时0.5秒后,T652触点闭合,定时器T653得电,延时0.5秒后,其常闭触点T653断开,T652线圈失电,其触点T652断开,而定时器T652再次得电,0.5秒后,T652再次闭合……,如此周而复始,即可得到T652触发的工作波形如图5所示。
图4周期为1秒的脉冲发生器图5T652触点的脉冲波形
基本指令系统
LD:
取指令,用于常开触点与母线连接。
LDI:
取反指令,用于常闭触点与母线连接。
OUT:
线圈驱动指令,用于将逻辑运算的结果驱动一
个指定的范围。
AND:
与指令,用于单个触点的串联,完成逻辑“与”运算.
ANI:
与交指点。
用于常闭点的串联,完成逻辑“与非”运算。
OR:
或指令,用于常开触点的并联。
ORI:
或指令,用于单个常闭触点的并联。
ORB:
串联电路块的并联指令ORB。
当一个梯形图的控制线路由若干个先串联后并联的触点组成,可将每组串联的触点看作一个块,与母线相连的最上面的块按照触点串联的方式编写语句,下面依次并联的块称做子块。
每个子块左边第一个触点有LD或LDI指令,其余串联的触点有AND或ANI指令,每个子块的语句编写完后,加一条ORB指令作为该指令的结尾,ORB指令的作用是将串联块,块指令。
ANB:
并联电路块的串联指令。
当一个梯形图的控制线路有若干个先并联后串联的触点组成时,可将每组串联的触点看作一个块。
与左母线相连的最上在的块按照触点串联的方式编写语句,下面依次并联的块称作子块。
每个子块左边第一触点用LD或ANI指令,每个子块的语句编写完后,加一条ORB指令作为该指令的结尾。
ORB指令的作用是将串联块相关联,是块或指令。
ANB并联电路块的串联指令ANB。
当一个梯形图的控制线路由若干个先并联,后串联的触点组成时,可将每组并联看成一个块。
与母结相连的块,按照触点并联的方式编写语句,其后依次相连的块称作子块。
每个子块最上面的触点用LD或LDI指令,其余与其并联的触点用OR或ORI指令。
每个子块的语句编写完后,加一条:
ANB指令,表示各并联电路块的串联
MPSpush:
进栈指令。
MRDRead:
读栈指令。
MPPpop:
出栈指令
置位与复位指令SET、RST。
SET指令用于对逻辑线圈M,输出继电器Y,状态了的置位,RST指令用于对逻辑线圈M1输出继电器Y1状态了的复位,对数据寄存器和变址寄存器V1Z的清零,还用于对计时器和计数器C逻辑线圈的复位,使它们的当前计时值和计数值清零。
PLS脉冲:
上升沿微分输出,专用于操作元件短时间脉冲输出。
PLF:
下降沿脉冲:
下降沿微分输出控制线路由闭合到断开。
MC:
为主控指令,在主控电路块起点使用:
MCR:
为主控复位指令,在主控电路块终点使用。
NOP:
空操作指令。
NOP是一条空操作指令,用于程序的修改。
NOP指令在程序中占一个步序,没有元件编号。
在使用时,预先在程序中插入NOP指令。
以备在修改或增加指令时用。
还可以用NOP指令取代已写入的指令,从而修改程序。
END指令用于程序的结束,是无元件编写的独立指令。
ROR:
右循环移位指令。
ROL:
左循环移位指令。
SFTL:
左移指令。
SFTR:
右移指令。
CJ和CJP:
子程序调用指令。
该指令用于跳过顺序中的一部分,以减少扫描时间。
SRET:
子程序返回指令,指令不需要返回线路,直接与左母线相连。
梯形图
工作过程
当起动开关,X400触点接通,Y432得电,南北红灯亮;同时Y432的动合触点闭合,Y433线圈得电,东西红灯亮。
1秒后,T552的动合触点闭合,Y437线圈得电,模拟东西向行驶车的灯亮。
维持到20秒,T456的动合触点接通,与该触点串联的T556动合触点每隔0.5秒导通0.5秒,从而使东西绿灯闪烁。
又过了3秒,T457的动断触点断开,Y433线圈失电,东西绿灯灭;此时T457的动合触点闭合、T550的动断触点断开,Y434线圈得电,东西黄灯亮,Y437线圈失电,模拟东西向行驶车的灯灭。
再过2秒后T455的动断触点断开,Y434线圈失电,东西黄灯灭;此时起动累计时间达25秒,T450的动断触点断开,Y432线圈失电,南北红灯灭,T450的动合触点闭合,Y435线圈得电,东西红灯亮,Y435动合触点闭合,Y430线圈得电,南北绿灯亮。
1秒后,T553的动合触点闭合,Y436线圈得电,模拟南北向行驶车的灯亮。
又经过25秒,即起动累计时间为50秒,T451动合触点闭合,与该触点串联的T556的触点每隔0.5秒导通0.5秒,从而使南北绿灯闪烁;闪烁3秒,T452动断触点断开,Y430线圈失电,南北绿灯灭;此时T452的动合触点闭合、T551的动断触点断开,Y431线圈得电,南北黄灯亮,Y436线圈失电,模拟南北向行驶车的灯灭。
维持2秒后,T453动断触点断开;Y431线圈失电,南北黄灯灭。
这时起动累计时间为5秒钟,T454的动断触点断开;T450复位,Y433线圈失电,即维持了30秒的东西红灯灭。
上述是一个工作过程,然后再周而复始地进行。
按停止按扭SB2,则辅助继电器X400断电并解除自锁。
整个系统停止运行,所有信号灯熄灭。
按上述指令输入PLC编程器运行。
PLC指令
1LDX400
2ANIT454
3OUTT450
4K25
5LDT450
6OUTT454
7K30
8LDX400
9ANIT450
10OUTT456
11K20
12LDT457
13OUTT550
14K22
15OUTT457
16K3
17LDT457
18OUTT455
19K2
20LDT450
21OUTT451
22K25
23LDT451
24OUTT551
25K27
26OUTT452
27K3
28LDT452
29OUTT453
30K2
31LDIT450
32ANDX400
33OUTY432
34LDT450
35OUTY435
36LDY532
37ANIT456
38LDT456
39ANIT457
40ANDT652
41OUTY433
42LDY432
43ANIT456
44LDT456
45ANIT457
46OUTT552
47K1
48LDT552
49ANIT550
50OUTY437
51LDT457
52ANIT455
53OUTY434
54LDY435
55ANIT451
56LDT451
57ANIT452
58ANDT652
59OUTY430
60LDY435
61ANIY451
62LDT451
63ANIT452
64OUT553
65K1
66LDT553
67ANIT551
68OUTY436
69LD452
70ANIT453
71OUTY431
72LDX400
73ANIT563
74OUTT652
75K0.5
76LDT652
77OUTT653
78K0.5
79END
四、设计总结
在设计过程中,经常会遇到这样那样的情况,就是心里老想着这样的接法可以行得通。
但实际接上电路,总是实现不了,因此耗费在这上面的时间用去很多。
我趁着做课程设计的同时也对课本知识有了巩固和加强,由于课本上的知识太多,平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能,而且考试内容有限,所以在这次课程设计过程中,我们了解了很多元件的功能,并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。
经过两个星期的设计里,过程曲折可谓一语难尽。
在此期间我们也失落过,也曾一度热情高涨。
从开始时的满富激情到后来汗水背后的复杂心情,点点滴滴无不令我回味无长。
通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的,只有理论知识是远远不够的。
只有把所学的理论知识与实践相结合起来,从理论中得出结论。
才能真正为社会服务,从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
在设计的过程中遇到问题,可以说得是困难重重,这毕竟第一次做,难免会遇到过各种各样的问题。
同时在设计的过程中发现了自己的不足之处,对以前所学过的知识理解得不够深刻,掌握得不够牢固。
参考文献
[1]:
廖常初主编.PLC基础及应用.北京机械工业出版社2004[2]:
廖常初.PLC梯形图的顺序控制设计法.电工技术杂志2001
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- PLC 交通灯 设计 顾定超