PLC在十字路口交通灯控制系统中的应用大学本科方案设计书 .docx
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1、精品名师归纳总结封面可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结作者: PanHongliang徽商职业学院毕业设计(论文)仅供个人学习可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结姓名李磊系别电子信息 学号1017008专业运算机信息治理指导老师陆晓东题目 PLC 在十字路口交通灯掌握系统中的应用徽商职业学院教务制毕业设计(论文)任务书(开题报告)毕业设计(论文)题目: PLC在十字路口交通灯掌握系统中的应用任务起止时间2021年 4月 10日至 2021年 5月 20日可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结目录绪论 51 PL
2、C 的基础 61.1 PLC 的特点 61.2 PLC 的结构和工作原理 71.2.1 PLC 的基本结构 71.2.2 PLC 的工作原理 82 西门子 S7-200系列 PLC 的硬件单元 102.1 主机 102.1.1 CPU 的主要特点 112.1.2 储备系统 112.2 扩展单元 112.3 特殊功能模块 122.4 内部软元件 132.5 基本指令 143 系统的设计与仿真 163.1 掌握要求 163.2 硬件设计 163.2.1 交通信号灯 PLC 的输入/输出点的安排表 163.2.2 交通信号灯 PLC 掌握硬件接线图 163.3 软件设计 173.3.1 交通信号灯
3、PLC 掌握梯形图 173.3.2 交通信号灯 PLC 掌握的指令表 173.3.3 程序说明 193.3.4 交通信号灯的状态波形图 19结论 20参考文献 错误!未定义书签。心得体会 错误!未定义书签。PLC 在十字路口交通灯掌握系统中的应用摘要可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结PLC 可编程序掌握器是以微处理器为基础,综合了运算机技术、自动掌握技术和通讯技术进展而来的一种新型工业掌握装置。它具有结构简洁、编程便利、牢靠性高等优点, 已广泛用于工业过程和位置的自动掌握中。据统计,可编程掌握器是工业自动扮装置中应用最多的一种设备。专家认为,可编程掌握器将成为今后工业掌握的主要手
4、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非常丰富,可对目前普遍使用的“渐进式”信号灯进行精确掌握,特殊对多岔路口的掌握可便利的实现。因此现在越来越多的将PLC 应用于交通灯系统中。可缩短车辆通行等候时间,实现科学化治理。在该设计中,仍引入 EDA模拟十字路口红绿灯闪亮及车辆通行,非常形象的显示出了PLC 在交通灯系统中的实际应用。【关键词】 :十字路口 交通灯 PLC可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结绪论随着社会经济的进展,城市交通问题越来越引起们的关注。人、车、路三者关系的
5、和谐,已成为交通治理部门需要解决的重要问题之一。城市交通掌握系统用于城市交通数据监测、交通信号灯掌握与交通疏导的运算机综合治理系统,它是现代城市交通监控指挥系统中最重要的组成部分。随着城市机动车量的不断增加,很多大城市如北京、上海、南京等显现了交通超负荷 运行的情形,因此,自80 岁月后期,些城市纷纷修建城市高速道路,在高速道路建设完成的初期,它们也曾有效的改善了交通状况。然而,随着交通量的快速增和缺乏对高速道路的系统讨论和掌握,高速道路没有充分发挥出预期的作用。而城市高速道路在构造上的特点,也打算了城市高速道路的交通状况必定受高速道路与一般道路耦合处交通状况的制 约。所以,如何采纳合适的掌握
6、方法,最大限度利用好耗费巨资修建的城市高速道路,缓解主干道与匝道、城区同周边的区的交通拥堵状况,越来越成为交通运输治理和城市规划部门亟待解决的主要问题。随着交通越来更加达所显现的问题也越来越多,路面狭窄 ,车辆拥挤。特殊是到了上下班的时候 ,很多车辆在路口铺张了很多的时间,不仅给车主带了很多的麻烦也给交通部门带了不 少麻烦。为明白决这些问题,国家政府也花了不少的心思和精力去讨论,探讨。为了能有效的解决交通问题 ,政府对城市进行了有规模的城市规划和道路扩建与修理。仍有就是对交通灯进行了讨论和改善 ,调整交通灯的时间掌握和变换频率以及工作时间的掌握,从而使交通更为畅通和安全 ,提高了交通灯的自身作
7、用和价值。本论文通过对交通灯的现状和进展,利用PLC 技术对交通灯进行规律掌握。本文第一章主要介绍交通的一些基本情形和PLC 的一些基础学问。其次章是对所选芯片西门子S7-200 系列的 PLC 做简洁的介绍,主要是从硬件上明白该产品。第三章主要是PLC 的掌握系统,对硬件和软件的要求。明白PLC 的掌握系统。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结1 PLC 的基础PLC 即可编程掌握器(Programmable logic Controller ),是指以运算机技术为基础的新型工业掌握装置。在1987 年国际电工委员会(International Electrical Commit
8、tee )颁布的PLC 标准草案中对PLC 做了如下定义:可编程掌握器是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境应用而设计的。它采纳一类可编程的储备器,用于其内部储备程序、执行规律运算、次序掌握、定时、计数与算术操作等面对用户的指令,并通过数字或模拟输入/输出掌握各种类型的机械或生产过程。可编程掌握器及其有关外部设备,都应按易于工业掌握系统联成一个整体,易于扩充其功能的原就设计。总之,可编程掌握器是一台专为工业环境应用而设计的运算机,它是将传统的继电器技术,运算机技术和通信技术相融合而进展起来的一种新型的掌握装置。在详细的国内工业应用中,由于它不是针对某一详细工业应用,因此它的硬件应依据实际
9、需要来进行配置,其软件就依据掌握要求进行编写。随着微处理器的显现,大规模、超大规模、集成电路技术的快速进展和数据通信技术的不断进步, PLC 也快速进展其进展过程大致可以分为三个阶段1 。1. 早期的 PLC早期的 PLC 称为可编程规律掌握器。这时,PLC 主要功能只是执行原先由继器完成的次序掌握、定时等。早期的PLC 的性能要优于继电器掌握装置,其优点包括简洁易懂、便于安装、体积小、能耗低、有故障指示及能重复使用等。其中PLC 特有的编程语言梯形图,始终沿用到现在。2. 中期的 PLC这时 PLC 产品已使用了 16 位、 32 位高性能微处理器,而且实现了多处理器的多通道处理,通信技术是
10、PLC 的应用得到了进一步的进展。在硬件方面,除了保留原有的开发模块外,仍增加了模拟量模块、远程I/O 模块、各种特殊功能模块。并扩大了储备器的容量,使各种规律线圈的数量增加,仍供应了肯定数量的数据寄存器,使PLC 的范畴更大。在软件方面,仍增加了算术运算、数据处理和传送通信、直诊断等功能。3. 近期的 PLC由于超大规模集成电路技术的快速进展,微处理器价格的大幅度下降,使的各种类型的 PLC 所采纳的微处理器的档次普遍提高。为了提高PLC 的处理速度,各制造厂商仍研制开发了专用规律处理芯片。世界上生产 PLC 产品的厂家多达 200 多个,其中比较闻名的有美国的 AB 、通用 GE ,日本的
11、三菱 MITSBISHI、 欧姆龙 OMRON 、松下,德国的西门子 SIEMENS ,韩国的三星 SUMSUNG 、 LG 等。1.1 PLC 的特点PLC 具有以下主要特点:1. 牢靠性高,抗干扰才能强高牢靠性是电气掌握设备的关键性能。PLC 由于采纳现代大规模集成电路技术,采纳严格的生产工艺制造,内部电路实行了先进的抗干扰技术,具有很高的牢靠性。由于PLC模块均采纳大规模与超大规模集成电路,所以的I/O 接口电路均采纳光电隔离。在结构上对、防潮、防尘、抗震等都有周到的考虑。在硬件上采纳隔离、滤波、屏蔽、接的等抗干扰措施。在软件上采纳数字滤波等抗干扰和故障诊断措施。以上这些使PLC 具有较
12、高的抗干扰才能。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2. 掌握系统结构简洁,通用性强在 PLC 掌握系统中,只需要在PLC 输入 /输出端子上接入相应的信号线即可,不需要连接如继电器之类的低压电器和大量而又复杂的硬件接线线路,大大简化了掌握系统的结构。, PLC 的输入 /输出可直接与沟通220V 、直流 24V 等强电相连,并且具有较强的带负载才能。3. 编程便利,易于使用PLC 作为通用工业掌握运算机,是面对工矿企业的工控设备。它接口简洁,编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近, 只用 PLC 的少量开关量规律掌握指令就可以便利的实
13、现继电器电路的功能。为不熟识电子电路、不懂运算机原理和汇编语言的人使用运算机从事工业掌握打开了便利之门。4. 功能完善PLC 进展到今日,已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业掌握场合。除了规律处理功能以外,现代PLC 大多具有完善的数据运算才能,可用于各种数字掌握领域。近年来PLC 的功能单元大量涌现,使PLC 渗透到了位置掌握、温度掌握、 CNC 等各种工业掌握中。在PLC 内部具备很多掌握功能,如:规律掌握、定时掌握、计数掌握、步进掌握、PID 掌握、数据掌握、通信和联网,仍有其他特殊功能模块。5. 设计、施工、调试的周期短PLC 用储备规律代替接线规律,大大削
14、减了掌握设备外部的接线,使掌握系统设计及建造的周期大为缩短,同时保护也变得简洁起来。更重要的是使同一设备经过转变程序转变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。6. 体积小,保护操作便利PLC 体积小,质量轻,便于安装,不需要特的的机房,可以在各种工业环境下直接运行。使用时只需将现场的各种设备与PLC 相应的 I/O 端相连接,即可投入运行。各种模块上均有运行和故障指示装置,便于用户明白运行情形和查找故障。1.2 PLC 的结构和工作原理1.2.1 PLC 的基本结构在种类繁多的PLC 中,其组成结构和工作原理都基本相同。用PLC 实施掌握,其实质是按肯定算法进行输入/ 输出转换,
15、并将这个转换赐予物理实现,并应用于工业现场。PLC 专为工业现场而设计,采纳了典型的运算机结构,它主要由CPU、电源、储备器和特的设计的输入 / 输出接口电路等组成 2 。1. 中心处理器 CPU 中心处理器 CPU 一般由掌握器运算器和寄存器组成。它们都集成在一个芯片内, CPU 通过数据总线、的址总线和掌握总线与储备单元输入 / 输出接口电路相连接。与一般运算机一样, CPU 是 PLC 的核心,它依据 PLC 中系统程序赐予的功能指挥 PLC 有条不序的进行工作。用户程序和数据事先存入储备器中,当 PLC 处于运行方式时, CPU 按循环扫描方式执行用户程序。CPU 的主要任务如下:(1
16、) 按 PLC 系统程序赐予的功能接收并储备从编程器输入用户程序和数据。(2) 用扫描方式接收现场输入装置的状态与数据,并存入输入映像寄存器或数据寄存器。(3) 诊断电源或 PLC 内部电路工作状态和编程过程中的语法错误。(4) 在 PLC 进入运行状态后,从储备器中逐条读取用户,程序经过命令说明后,按指令规定的任务产生相应的掌握信号,去启、闭有关掌握电路,分时的去执行数据的存取、传可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结送、组合、比较、变换等动作。完成用户程序中规定的规律运算或算术运算等任务。依据运算结果更换有关标志位的状态和输入映像寄存器的内容,实现输出、制表、打印或数据通信等掌握
17、。2. 储备器PLC 的储备器包括系统储备器和用户储备器两个部分。(1) 系统储备器系统储备器是指用来存放PLC 的系统程序的储备器。它由PLC 生产厂家编写并固化在ROM 内,用户不能直接更换。它使PLC 具有基本的功能,能够完成PLC 设计者规定的各项工作。其主要内容包括3 个部分:系统治理程序、用户指令说明程序和标准程序模块与 系统调试。(2) 用户储备器用户储备器由用户程序储备器和数据储备器两部分组成,其主要任务作用是用来存放用户针对详细掌握任务用规定的PLC 编程语言编写的各种用户程序。PLC 使用的储备器有3 种类型:随机存取储备器 RAM 、只读储备器 ROM 和可擦除可编程只读
18、储备器 EEPRO 。3. 输入 / 输出接口单元PLC 的输入和输出信号类型可以是开关量、模拟量和数字量。输入/ 输出接口单元从广义上可分为2 个部分:一部分是与被掌握设备相连的接口电路,另一部分是输入和输出的映像寄存器。4. 扩展接口和通信接口PLC 具有扩展接口和通信接口的才能,其作用如下:(1) 扩展接口的作用是将扩展单元和功能模块与基本单元相连,是PLC 的配置更加敏捷以满意不同掌握的系统需求。(2) 通信接口的作用是通过这些通信接口可以与监视器打印机和其他的,PLC 或运算机相连从而实现”人 - 机”或”机 - 机”之间的对话。5. 电源部分PLC 一般使用 220 沟通电源,内部
19、的开关电源位PLC 的中心处理器、储备器等。电路供应 5V 、+-12V 、 24V 等直流电源使 PLC 能正常工作。6. 编程设备编程设备的作用是供用户进行程序的编制、编辑、调试和监视。7. 其他部件有些 PLC 仍可以有ERROM 写入器、储备器卡等其他外部设备,用于增强PLC 的储备容量和扩展功能。1.2.2 PLC 的工作原理PLC 在程序运行方式、输入输出操作、特殊功能模块等方面做了特殊的考虑2 。1. PLC的 3 个工作阶段当 PLC 投入运行后,其工作过程一般分为输入采样阶段、用户程序执行阶段和输出刷新阶段三个阶段完成。上述3 个阶段即为一个周期。在整个运行期间PLC 的 C
20、PU 以肯定的扫描速度重复执行上述3 个阶段。(1) 输入采样阶段PLC 。在输入采样阶段,先扫描所以输入端子并将各输入端子状态存入对应的输入元件映像寄存器。此时,输入元件映像寄存器被刷新,接着进入用户程序 执行阶段。在用户程序执行阶段或输出阶段,输入元件映像寄存器与外界隔离,无论输入 端子信号如何变化,输入元件映像积存器始终保持不变,直到下个扫描周期的输入采样阶 段才将输入端子的新内容重新写入。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结(2) 用户程序执行阶段。依据PLC 梯形图程序扫描规章,PLC 以先左后右,先上后下的步序逐句扫描。当指令中涉及输入/ 输出时, PLC 从输入映像寄
21、存器中读入上一阶段采入的对应输入端子状态,从输出映像寄存器读入对应输出映像寄存器的当前状态。然后,进行相应的运算,运算结果在存入元件映像寄存器中。对元件映像来说,每一个元件的状态会随程序的执行过程而变化。(3) 输出刷新阶段。在全部指令执行完毕后,输出映像寄存器中全部继电器的状态在(通 / 断)在输出刷新阶段转存到输出锁存器中,通过肯定方式输出驱动外部负载。对于小型 PLC, I/O 点数较少,用户程序较短,用集中采样集中输出的工作方式,虽然在肯定程度上降低了系统的响应速度,但从根本上提高了系统的抗干扰才能,增强了系统的牢靠性。2. PLC 对输入 / 输出的处理规章PLC 对输入 /输出的处
22、理规章如下:输入映像寄存器的数据取决于输入端子板上各输入点在上有个刷新期间的通/断状。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2 西门子 S7-200系列 PLC 的硬件单元西门子公司的 PLC 产品包括 S7-200 、S7-300、S7-400、LOGO 、HMI 人机界面、工业网络、工业软件等。 S7 系列 PLC 具有体积小、速度快、标准化,具有网络通信才能,功能更强,牢靠性更高的优点。S7 系列 PLC 产品可分为微型 PLC( S7-200)、小规模性能要求的 PLC( S7-300)和中高规模性能要求的PLC( S7-400)等。其中 S7-200 系列的 PLC 的3杰
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