基于PLC的交通灯控制电路设(共20页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上Xxxx本科毕业论文 学号: 0.基于PLC的交通灯控制电路设计专业名称: 电子信息工程 年级班别: 2009级1班 姓 名: xxx 指导教师: xxx 2013年5月专心-专注-专业目 录基于PLC的交通灯控制电路设计摘要 交通信号灯是城市交通监管系统的重要组成部分,对于保证机动车辆的安全行驶,维持城市道路的顺畅起到了重要的作用,随着车辆的日益增多,交通问题将日趋严重。日常生活中人们都要经过无数次的十字路口,所以十字利口需要一套交通信号灯的模拟控制来管理人流和车辆疏通,一边防止发生交通事故目前绝大部分的交通灯时间都是设定好的,不管是车流高峰或低谷,红绿灯的时间是不
2、变的,还有一些交通灯能根据简单划分的时间段来调整时间,但控制起来不是很灵活,这使得城市的车流量的调节不能达到最优。交通信号灯可采用PLC来实现交通灯来控制人流和车辆安全疏通,从而实现了十字路口交通信号灯的自动化控制,更易交通管理和控制。本设计介绍了PLC的意义,交通灯控制系统硬件结构图,设计思路和各个功能模块的实现细节。关键词 PLC;硬件连接图;交通信号灯系统 PLC-based traffic light control circuitAbstract The traffic lights are an important part of the urban traffic control
3、 system, play an important role to ensure safe driving of motor vehicles, maintenance of urban roads smooth, asleep increasing number of vehicles, traffic problems will become increasingly serious. Our daily lives and go through the crossroads of numerous cross liqueur set of traffic lights analog c
4、ontrol to manage the flow of people and vehicles to clear the side to prevent car accidents, most of the traffic signal timing are predetermined, traffic peak or trough, the time of the traffic light is not to become, there are some traffic lights to adjust the time according to a simple division of
5、 time, but the control is not very flexible, which makes the citys traffic regulation can not achieve optimal . Traffic lights can be used PLC to achieve the traffic lights to control the flow of people and the safety of vehicles to clear in order to achieve automatic control of the crossroads traff
6、ic lights, more traffic management and control. This design introduces the significance of the PLC, traffic light control system hardware structure, design ideas and the various functional modules implementation deta.Keywords PLC; hardware connection diagram; traffic signal system 前言据不完全统计,目前我国城市里的十
7、字路口交通系统大都采用定时来控制(不排除繁忙路段或高峰时段用交警来取代交通灯的情况),这样必然产生如下弊端:当某条路段的车流量很大时却要等待红灯,而此时另一条是空道或车流量相对少得多的道却长时间亮的是绿灯,这种多等少的尴尬现象是未对实际情况进行实时监控所造成的,不仅让司机乘客怨声载道,而且对人力和物力资源也是一种浪费。智能控制交通系统是目前研究的方向,也已经取得不少成果,在少数几个先进国家已采用智能方式来控制交通信号,其中主要运用GPS全球定位系统等。出于便捷和效果的综合考虑,我们可用如下方案来控制交通路况:制作传感器探测车辆数量来控制交通灯的时长。具体如下:在入路口的各个方向附近的地下按要求
8、埋设感应线圈,当汽车经过时就会产生涡流损耗,环状绝缘电线的电感开始减少,即可检测出汽车的通过,并将这一信号转换为标准脉冲信号作为可编程控制器的控制输入,并用PLC计数,按一定控制规律自动调节红绿灯的时长。 比较传统的定时交通灯控制与智能交通灯控制,可知后者的最大优点在于减缓滞流现象,也不会出现空道占时的情形,提高了公路交通通行率,较全球定位系统而言成本更低。1 PLC的发展背景及其原理概述1.1 PLC概述 PLC,(Programmable Logic Controller),乃是一种电子装置,早期称为顺序控制器“Sequence Controller”,1978 NEMA(National
9、 Electrical Manufacture Association)美国国家电气协会正式命名为Programmable Logic Controller,PLC),其定义为一种电子装置,主要将外部的输入装置如:按键、感应器、开关及脉冲等的状态读取后,依据这些输入信号的状态或数值并根据内部储存预先编写的程序,以微处理机执行逻辑、顺序、定时、计数及算式运算,产生相对应的输出信号到输出装置如:继电器(Relay)的开关、电磁阀及电机驱动器,控制机械或程序的操作,达到机械控制自动化或加工程序的目的。并藉由其外围的装置(个人计算机/程序书写器)轻易地编辑/修改程序及监控装置状态,进行现场程序的维护及
10、试机调整。而普遍使用于PLC程序设计的语言,即是梯形图(Ladder Diagram)程序语言1。而随着电子科技的发展及产业应用的需要,PLC的功能也日益强大,例如位置控制及网络功能等,输出/入信号也包含了DI (Digital Input)、AI (Analog Input)、PI (Pulse Input)及NI (Numerical Input),DO (Digital Output)、AO (Analog Output)、PO (Pulse Output)及NO (Numerical Output),因此PLC在未来的工业控制中,仍将扮演举足轻重的角色。1.2 梯形图工作原理 梯形图为
11、二次世界大战期间所发展出来的自动控制图形语言,是历史最久、使用最广的自动控制语言,最初只有A(常开)接点、B(常闭)接点、输出线圈、定时器、计数器等基本机构装置(今日仍在使用的配电盘即是),直到可控制编程器PLC出现后,梯形图之中可表示的装置,除上述外,另增加了诸如微分接点、保持线圈等装置以及传统配电盘无法达成的应用指令,如加、减、乘及除等数值运算功能。无论传统梯形图或PLC梯形图其工作原理均相同,只是在符号表示上传统梯形图比较接近实体的符号表示,而PLC则采用较简明且易于计算机或报表上表示的符号表示。在梯形图逻辑方面可分为组合逻辑和顺序逻辑两种,分述如下:a.组合逻辑:分别以传统梯形图及PL
12、C梯形图表示组合逻辑的范例图1.1 传统梯形图图1.2 PLC梯形图行1:使用一常开开关X0(NO:Normally Open)亦即一般所谓的A开关或接点。其特性是在平常(未按下)时,其接点为开路(Off)状态,故Y0不导通,而在开关动作(按下按钮)时,其接点变为导通(On),故Y0导通2。行2:使用一常闭开关X1(NC:Normally Close)亦即一般所称的B开关或接点,其特性是在平常时,其接点为导通,故Y1导通,而在开关动作时,其接点反而变成开路,故Y1不导通。行3:为一个以上输入装置的组合逻辑输出的应用,其输出Y2只有在X2不动作或X3动作且X4为动作时才会导通。b.顺序逻辑:顺序
13、逻辑为具有反馈结构的回路,亦即将回路输出结果送回当输入条件,如此在相同输入条件下,会因前次状态或动作顺序的不同,而得到不同的输出结果3。分别以传统梯形图及PLC梯形图表示顺序逻辑的范例(如下图)图1.3 传统梯形图图1.4 PLC梯形图在此回路刚接上电源时,虽X6开关为On,但X5开关为Off,故Y3不动作。在启动开关X5按下后,Y3动作,一旦Y3动作后,即使放开启动开关(X5变成Off)Y3因为自身的接点反馈而仍可继续保持动作(此即为自我保持回路),其动作可以下表表示: 表1.1 回路动作 装置状态动 工作顺序X5开关X6开关Y3状态1不动作不动作Off2动作不动作On3动作动作On4不动作
14、动作Off5不动作不动作Off由上表可知在不同顺序下,虽然输入状态完全一致,其输出结果也可能不一样,如表中的动作顺序1和3其X5和X6开关均为不动作,在状态1的条件下Y3为Off,但状态3时Y3却为On,此种Y3输出状态送回当输入(即所谓的反馈)而使回路具有顺序控制效果是梯形图回路的主要特性。在本节范例中仅列举A、B接点和输出线圈作说明,其它装置的用法和此相同。1.3 梯形图编辑说明梯形图为广泛应用在自动控制的一种图形语言,这是沿用电气控制电路的符号所组合而成的一种图形,透过梯形图编辑器画好梯形图形后,PLC的程序设计也就完成,以图形表示控制的流程较为直观,易为熟悉电气控制电路的技术人员所接受
15、4。在梯形图形很多基本符号及动作都是根据在传统自动控制配电盘中常见的机电装置如按钮、开关、继电器(Relay)、定时器(Timer)及计数器(Counter)等等。PLC的内部装置:PLC内部装置的种类及数量随各厂牌产品而不同。内部装置虽然沿用了传统电气控制电路中的继电器、线圈及接点等名称,但PLC内部并不存在这些实际物理装置,它对应的只是PLC内部存储器的一个基本单元(一个位,bit),若该位为1表示该线圈得电,该位为0表示线圈不得电,使用常开接点(Normal Open, NO或A接点)即直接读取该对应位的值,若使用常闭接点(Normal Close, NC或B接点)则取该对应位值的反相5
16、。多个继电器将占有多个位(bit),8个位,组成一个字节(或称为一个字节,byte),二个字节,称为一个字(word),两个字,组合成双字(double word)6。当多个继电器一并处理时(如加/减法、移位等)则可使用字节、字或双字,且PLC内部的另两种装置:定时器及计数器,不仅有线圈,而且还有计时值及计数值,因此还要进行一些数值的处理,这些数值多属于字节、字或双字的形式。由以上所述,各种内部装置,在PLC内部的数值储存区,各自占有一定数量的储存单元,当使用这些装置,实际上就是对相应的储存内容以位或字节或字的形式进行读取。PLC的基本内部装置介绍如下表1.2 功能说明装置种类功 能 说 明输
17、入继电器(Input Relay)输入继电器是PLC与外部输入点(用来与外部输入开关连接并接受外部输入信号的端子)对应的内部存储器储存基本单元。它由外部送来的输入信号驱动,使它为0或1。用程序设计的方法不能改变输入继电器的状态,即不能对输入继电器对应的基本单元改写,亦无法由HPP/WPLSoft作强行On / Off动作 (SA/SX/SC/EH/EH2/SV系列主机可仿真输入继电器X作强行On/Off的动作,但此时外部输入点状态更新动作关闭,亦即外部输入信号的状态不会被读入至PLC内部相对的装置内存,只限主机的输入点,扩展的输入点仍依正常模式动作)。它的接点(A、B接点)可无限制地多次使用。
18、无输入信号对应的输入继电器只能空着,不能移作它用7。C 装置表示:X0, X1,X7, X10, X11,,装置符号以X表示,顺序以8进制编号。在主机及扩展上均有输入点编号的标示。输出继电器(Output Relay)输出继电器是PLC与外部输出点(用来与外部负载作连接)对应的内部存储器储存基本单元。它可以由输入继电器接点、内部其它装置的接点以及它自身的接点驱动。它使用一个常开接点接通外部负载,其接点也像输入接点一样可无限制地多次使用。无输出对应的输出继电器,它是空着的,如果需要,它可以当作内部继电器使用8。C 装置表示:Y0, Y1,Y7, Y10, Y11,,装置符号以Y表示,顺序以8进制
19、编号。在主机及扩展上均有输出点编号的标示。内部辅助继电器(Internal Relay)内部辅助继电器与外部没有直接联系,它是PLC内部的一种辅助继电器, 其功能与电气控制电路中的辅助(中间)继电器一样, 每个辅助继电器也对应着内存的一基本单元,它可由输入继电器接点、输出继电器接点以及其它内部装置的接点驱动,它自己的接点也可以无限制地多次使用。内部辅助继电器无对外输出,要输出时请通过输出点9。C 装置表示:M0, M1,M4095,装置符号以M表示,顺序以10进制编号。步进点(Step)DVP PLC 提供一种属于步进动作的控制程序输入方式,利用指令 STL控制步进点 S的转移,便可很容易写出
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