PLC交通灯人行道控制设计.docx
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PLC交通灯人行道控制设计
摘要
PLC可编程序控制器是以微处理器为基础,综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术发展而来的一种新型工业控制装置。
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.
关键词:
交通灯PLC程序设计
第一章PLC的特点及应用
1.1概述
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
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;
1.3PLC的应用
目前,PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业,使用情况大致可归纳为如下几类。
1开关量的逻辑控制
这是PLC最基本、最广泛的应用领域,它取代传统的继电器电路,实现逻辑
控制、顺序控制,既可用于单台设备的控制,也可用于多机群控及自动化流水线。
如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。
2模拟量控制
在工业生产过程当中,有许多连续变化的量,如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。
为了使可编程控制器处理模拟量,必须实现模拟量(Analog)和数字量(Digital)之间的A/D转换及D/A转换。
PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块,使可编程控制器用于模拟量控制。
3运动控制
PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。
从控制机构配置来说,早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构,现在一般使用专用的运动控制模块。
如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。
世界上各主要
PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能,广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。
4过程控制
过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。
作为工业控制计算机,PLC能编制各种各样的控制算法程序,完成闭环控制。
PID调节是一般闭环
控制系统中用得较多的调节方法。
大中型PLC都有PID模块,目前许多小型PLC也具有此功能模块。
PID处理一般是运行专用的PID子程序。
过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。
5数据处理
现代PLC具有数学运算(含矩阵运算、函数运算、逻辑运算)、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能,可以完成数据的采集、分析及处理。
这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较,完成一定的控制操作,也可以利用
通信功能传送到别的智能装置,或将它们打印制表。
数据处理一般用于大型控制系统,如无人控制的柔性制造系统;也可用于过程控制系统,如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。
6通信及联网
PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。
随着计算机控制的发展,工厂自动化网络发展得很快,各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能,纷纷推出各自的网络系统。
新近生产的PLC都具有通信接口,通信非常方便。
第二章PLC的结构及原理
2.1PLC的分类
1按pic的结构形式分类:
1)整体式;2)模块式。
2按pic的I/O点数分类:
1)小型256点以下;2)中型256点以上,2048点以下;3)大型2048点以上。
3按pic功能分类:
抵挡型,中挡型,高档型。
2.2PLC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。
PLC的基本结构框图如下:
接受
现场信号
2.3PLC的工作原理
l.plc的工作方式
1)输入采样阶段,在此阶段,顺序读入所有输入缎子通断状态,并将读入
的信息存入内存,接着进入程序执行阶段,在程序执行时,即使输入信号发生变化,内存中输入信息也不变化,只有在下一个扫描周期的输入采样阶段才能读入信息。
2)程序执行阶段:
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。
2.4PLC汇编语言
采用面向控制过程,面向问题,简单直观的plc编写横语言,常用的有:
梯
形图,语句表,功能图等。
1.梯形图:
由继电器控制逻辑演变而来,两者具有一定程度的相似性,但梯形图编程语言功能更强更方便。
主要特点:
1)自上而下,从左到右的顺序排列,两列垂直线为母线。
每一逻辑行,起使左母线。
2)梯形图中采用继电器名称,但不是真实物理继电器称为“软继电器”
3)每个梯级流过的是概念电流,从左向右,其两端母线设有电源。
。
2.5编程器件
一般情况下,X代表输入继电器,丫代表输出继电器,M代表辅助继电器,SPM代表专用辅助继电器,T代表定时器,C代表计数器,S代表状态继电器,D代表数据寄存器,M0\代表传输等。
第三章梯形图的设计与编程方法
3.1控制要求
信号灯受启动及停止按钮的控制,当按下启动按钮时,信号灯系统开始工作,并
周而复始地循环工作,当按下停止按钮时,系统将停止在初始状态,所有信号灯都熄灭。
3.2控制时序
机车到:
东西和南北干道,人行道,控制实际情况如下,首先东西向亮绿灯持续27S,27S后东
西向亮黄灯,闪烁2S,2S后东西亮红灯同时南北向亮绿灯持续27S,27后南北向闪烁黄灯2S,同时人行道持续亮红灯,当南北向亮完黄灯后立即亮红灯。
人行道:
东西人行道亮绿灯27S变成闪亮2S后变成红灯亮29S,同时南北人行道红灯亮29S后变成绿灯,27S闪亮2S后转为红灯。
至此,一个循环结束
如下图:
图1交通灯示意图
南北红灯
南北董灯
蘭北绿灯
东西红灯
东西堇灯
东西绿灯
南北人行道红灯
南北人行道绿灯
东西人行道红灯东西人行道绿灯
3.3硬件及外围元器件
根据信号灯的控制要求,所有的器件有:
三菱FX2N系列PLG起动按钮SB1、停
止按钮SB2红黄绿色信号灯各4
只,输入/输出端口接线如下图所示。
由图可见:
起动按钮SB1接于输入继电器
X0端,停止按钮SB2接于输入继电器xl端,东西方向的绿灯接于输出继电器丫5端,东西方向黄灯接于输出继电器丫4端,东西方向的红灯接于输出继电器丫3端,南北方向绿灯接于输出继电器丫2端,南北方向的黄灯接于输出继电器丫1,南北方向红灯接于输出继电器丫0。
南北人行道红灯接丫6,南北人行道绿灯接丫7.东西人行道红灯接丫8,东西人行道绿灯接丫9.将输出端的COM及COM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。
3.4I/O分配表
启动开关SB1
X0
停止开关SB2
X1
东西主干道红灯
Y3
南北主干道红灯
yo
东西主干道黄灯
丫4
南北主干道黄灯
Y1
东西主干道绿灯
Y5
南北主干道绿灯
Y2
东西人行道红灯
Y8
南北人行道红灯
Y6
东西人行道绿灯
Y9
南北人行道绿灯
Y7
第四章程序设计
4.1梯形图
4.2指令图
0
T
2
3
4
5
a
g
14
15
16
21
22
23
24
的
34
35
36
37
33
39
40
41
42
43
44
45
43
49
50
51
56
57
5B
53
ee
萌
70
71
T2
73
TS
79
4.3
LDXOOO
OR
T1
OR
Y0Q5
AM
XD01
m
TO
OUT
TO
K290
MF3
TO
IC27C
OVT
YOOC
MRD
AO>
TO
K270
AM
18013
OUT
YOOl
MRU
LD<
TO
K27C
LD>
TO
K270
AO
OKB
03
Yo
OUT
0
127
56oooo
Y¥
OVTovr
Tu
LD
02
lrLL
0011
XTT
02
Yo
04
:
LI
11
00
IL
il
9■
11
Yo
Yo
OR
OUT
IT—匕>m一olnHRILDLDANI
ORB
OUT
启动开关
东西主干道
东西绿灯亮
27S
*
东西黄灯闪
2S
GI
东西红灯亮
南北主干道
启动开关
南北红灯亮
结束
南北行人道
29S
南北绿灯闪
S
27
2S
1[
南北绿灯亮
东西行人道
东西绿灯亮
4
f
27S
东西绿灯闪
1
r
2S
东西红灯亮
29S
交通灯模拟控制系统流程图
采用步进梯形指令双流程编程实现,应用并联分支结构,其状态转移图如图4所
示。
由图可知,我们把东西和南北方向信号灯的动作分成两个流程同时起动,分
别运行各自的时序动作,相互之间的配合由统一的时钟进行有机配合,不会出现
差错。
现仅以南北方向的动作简单分析一下工作原理,东西方向工作过程基本相
同,在此不再赘述。
系统起动时,利用M800开机脉冲自动进入XO犬态,系统处于等待状态。
当启动按钮SB1按下时,xO11接通,丫1和丫4同时起动,丫1使南北绿灯亮,丫4使东西红灯亮(东西方向以下不分析),x0起动的同时TOT始计时,20s后利用常开接点的闭合使状态进入T4,此时丫3和丫5起动,T4使南北黄灯亮,T1计时6s,6s后进入T2,在T3状态下,起动C◎叮2,此时南北黄灯灭,CO+数加1,T2时间到时,如果co,J-数不到3次,状态转到T0循环,如果CO+数到3次,状态转入T4,这样就做到了南北方向黄灯闪烁3次的要求。
南北方向黄灯闪烁3次后,系统进入T4状态,在T4状态下,为下次闪烁作好准备,同时起动丫3和丫5,丫1使南北红灯亮,亮46s后进入X0犬态,至此南北方向的一个循环执行完,此时东西方向也应该完成,在
两个方向都完成后(必须都完成),又重新进入X0和X11,如此反复
工作。
在任何时候按下停止按钮SB2,XI接通,并复位相关状态和计数器,系统自动停止。
4.5FX1S.FX1N.FX2N和FX2N可以使用的功能指令
分类
FNC
NO.
指令助记符
功能说明
FX1S
FX1N
FX2N
FX2NC
O
O
O
程
序
流
程
0
CJ
条件跳转
O
O
O
1
CALL
子程序调用
O
O
O
2
SRET
子程序返回
O
O
O
:
3
IRET
中断返回:
O
O
O
4
El
开中断
O
O
O
5
DI
关中断
O
O
O
6
FEND
主程序结束
O
O
O
7
WDT
监视定时器
刷新
O
O
O
8
FOR
循环的起点与次数
O
O
O
9
NEXT
循环的终点
O
O
O
传
rio
CMO:
比较
O
O
O
送
ZCO
区间比较
O
O
O
与
12
MOV
传送
-
-
O
比
ri3
SMOV
位传送
-
-
O
较
14
CML
取反传送
O
O
O
15
BMOV
成批传送
-
-
O
ri6
FMOV:
多点传送
-
-
O
P17
XCH
交换
O
O
O
18
BCD
一进制转换
成BCD码
O
O
O
19
BIN
BCD码转换
成二进制
O
O
O
算
20
ADD
二进制加法
运算
O
O
O
术
21
SUB
二进制减法
运算
O
O
O
与
22
MUL
二进制乘法
运算
O
O
O
逻
23
DIV
二进制除法
运算
O
O
O
辑
24
INC
二进制加1运算
O
O
O
运
25
DEC
二进制减1运算
O
O
O
算
26
WAND
字逻辑与
O
O
O
r27
WOR
字逻辑或:
O
O
O
28
WXOR
字逻辑异或
-
-
O
29
NEG
求二进制补码
-
-
O
循
[30
ROR
循环右移1
-
-
O
环
P31
ROL:
循环左移
-
-
O
与
32
RCR
带进位右移
-
-
O
移
33
RCL
带进位左移
O
O
O
位
34
SFTR
位右移
O
O
O
35
SFTL
位左移
-
-
O
36
WSFR
字右移
-
-
O
37
WSFL
字左移
O
O
O
38
SFWR
FIFO(先入先出)写入
O
O
O
39
SFRD
FIFO(先入先出)读出
O
O
O
数据处理
40
ZRST
区间复位
O
O
O
P41
DECO:
解码:
O
O
O
P42
ENCO
编码
-
-
O
43
SUM
统计ON位数
-
-
O
44
BON
查询位某状态
-
-
O
P45
MEAN
求平均值
-
-
O
46
ANS
报警器置位
-
-
O
47
ANR
报警器复位
-
-
O
r48
SQR:
求平方根
-
-
O
49
FLT
整数与浮点
数转换
O
O
O
高
速
处
理
50
REF
输入输出刷新
-
-
O
51
REFF
输入滤波时
间调整
O
O
O
52
MTR
矩阵输入
O
O
O
53
HSCS
比较置位(高速计数用)
O
O
O
54
HSCR
比较复位(高速计数用)
■
■
O
55
HSZ
区间比较(高速计数用)
O
O
O
56
SOD
脉冲密度
O
O
O
57
OLSY
指定频率脉冲输出
O
O
O
58
OWM
脉宽调制输出
O
O
O
59
OLSR
带加减速脉冲输出
O
O
O
方
便
指
令
60
1ST
状态初始化
-
-
O
61
SER
数据查找
O
O
O
62
ABSD
凸轮控制(绝对式)
O
O
O
63
INCD
凸轮控制(增量式)
O
64
TTMR
示教疋时器
-
-
O
65
STMR
非凡定时器
O
O
O
66
ALT
交替输出
O
O
O
r67
RAMO
斜波信号丁
-
-
O
68
ROTC
旋转工作台控制
-
-
O
69
SORT
列表数据排序
-
-
O
外部
I/O
设
备
70
TKY
10键输入
-
-
O
r7i
HKY
16键输入「
O
O
O
72
DSW
BCD数字开
关输入
-
-
O
73
SEGD
七段码译码
O
O
O
74
SEGL
七段码分时
显示
-
-
O
75
ARWS
方向开关
-
-
O
76
ASC
ASCI码转换
-
-
O
77
OR
ASCI码打印输出
-
O
O
78
FROM
BFM卖出
-
O
O
P79
TO
BFM写入
O
O
O
外
围设
备
80
RS
串行数据传送
O
O
O
81
ORUN
八进制位传
送(#)
O
O
O
82
ASCI
16进制数转换成ASCI码
O
O
O
83
HEX
ASCI码转换成16进制数
O
O
O
84
CCD
校验
O
O
O
85
VRRD
电位器变量输入
O
O
O
86
VRSC
电位器变量
区间
P87
-
-
O
O
O
88
OID
OID运算
89
-
-
-
-
O
浮
110
ECMO
二进制浮点数比较
-
-
O
占
八、、
111
EZCO
二进制浮点数区间比较
O
数
118
EBCD
二进制浮点数f十进制浮点数
O
运
119
EBIN
十进制浮点数一二进制浮点数
O
算
120
EADD
二进制浮点数加法
-
-
O
121
EUSB
二进制浮点数减法
-
-
O
122
EMUL
二进制浮点数乘法
-
-
O
123
EDIV
二进制浮点数除法
-
-
O
127
ESQR
二进制浮点
数开平方
O
129
INT
二进制浮点数一二进制整数
O
130
SIN
二进制浮点
数Sin运算
■
■
O
131
COS
二进制浮点
数Cos运算
O
132
TAN
二进制浮点
数Tan运算
■
■
O
147
SWAO
咼低字节交换
O
O
-
疋
位
155
ABS
ABS当前值读取
O
O
156
ZRN
原点回归
O
O
-
157
OLSY
可变速的脉冲输出
O
O
-
158
DRVI
相对位置控制
O
O
159
DRVA
绝对位置控制
O
O
O
时钟运算
160
TCMO
时钟数据比较
O
O
O
161
TZCO
时钟数据区间比较
O
O
O
162
TADD
时钟数据加法
O
O
O
163
TSUB
时钟数据减法
O
O
O
166
TRD
时钟数据读出
O
O
O
167
TWR
时钟数据写入
O
O
P169
HOUR
计时仪—
-
-
O
外围设
备
170
GRY
二进制数一格雷码
-
O
171
GBIN
格雷码—二进制数
-
O
-
176
RD3A
模拟量模块
(FX0N-3A
读出
O
177
WR3A
模拟量模块
(FX0N-3A
写入
O
O
O
触
占八、、
224
LD=
(S1)=(S2)
时起始触点
接通
O
O
O
225
LD>
(S1)>(S2)
时起始触点
接通
O
O
O
比较
226
LD<
(S1)<(S2)
时起始触点
接通
O
O
O
228
LD<>
(S1)<>(S2)时起始触点接通
O
O
O
229
LD三
(S1)i
(S2)时起始
触点接通
O
O
O
230
LD三
(S1)三
(S2)时起始
触点接通
O
O
O
232
AND=
(S1)=(S2)时串联触点接通
O
O
O
233
AND>
(S1)>(S2)时串联触点接通
O
O
O
234
AND<
(S1)<(S2)时串联触点接通
O
O
O
236
AND<>
(S1)<>(S2)时串联触点接通
O
O
O
237
ANDi
(S1)i
(S2)时串联
触点接通
O
O
O
238
AN匡
(S1)三
(S2)时串联
触点接通
O
O
O
240
OR=
(S1)=(S2)
时并联触点接通
O
O
O
241
OR>
(S1)>(S2)
时并联触点接通
O
O
O
242
ORv
(S1)<(S2)
时并联触点接通
0
0
0
244
0R<>
(S1)<>(S2)时并联触点接通
0
0
0
245
OR^
(S1)三
(S2)时并联
触点接通
0
0
0
246
OF^
(S1)三
(S2)时并联
触点接通
0
0
0
第五章设计总结
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。
经过两个多月的设计里,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
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- 关 键 词:
- PLC 交通灯 人行道 控制 设计
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