十字路口交通灯的PLC控制gasi.docx
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1、安徽矿业业职业技技术学院院毕业论文文姓 名:王 超 学学 号号:学 院:安徽矿矿业职业业技术学学院 专 业:电气自自动化技技术 论文题目目:十字字路口交交通灯控控制系统统 专 题: (空空) 指导教师师:刘淑芳芳 职职 称:二O一二二年 五五 月月安徽矿业业职业技技术学院院毕业设计计(论文文)任务务书专业年级级电气自自动化0091学学生姓名名王超任务下达达日期:20112 年 003 月 155 日日设计(论论文)日日期:220122 年 03 月月 155日至 20012 年 66月 1日设计(论论文)题题目:十十字路口口交通灯灯PLCC控制设计(论论文)专专题题目目:设计(论论文)主主要内
2、容容和要求求:本文是利利用PLLC对十十字路口口交通灯灯进行模模拟控制制,从而而能够对对真正的的十字路路口交通通灯控制制系统有有更深入入的了解解。我们们利用发发光二级级管来代代替交通通信号灯灯作为被被控制对对象,通通过244V转换换电源为为发光二二极管供供电。并并且通过过计算机机软件编编写程序序,将编编写好的的程序写写入到PPLC中中,通过过PLCC的166个输出出信号控控制相应应的中间间继电器器的通断断,进而而通过中中间继电电器控制制发光二二极管的的亮、灭灭和闪烁烁等状态态。最后后通过有有效的布布局将相相应的器器件安装装到相应应的地方方,组成成模拟的的十字路路口交通通灯控制制系统。通通过对真
3、真正的十十字路口口交通灯灯控制系系统的模模拟,使使我们比比较深刻刻的认识识了真正正的十字字路口交交通灯控控制系统统的工作作过程,知知道了许许多交通通灯的相相关知识识。本控控制系统统可有效效解决现现有交通通的道路路拥挤、交交通秩序序混乱等等问题。指导教师师签字:安徽矿业业职业技技术学院院毕业设计计(论文文)指导导教师评评阅任务务书指导教师师评语(基础理理论及基基本技能能的掌握握;独立解解决实际际问题的的能力;研究内内容的理理论依据据和技术术方法;取得的的主要成成果及创创新点;工作态态度及工工作量;总体评评价及建建议成绩绩;存在问问题;是否同同意答辩辩等):建议成绩绩:指导教师师签字: 年 月 日
4、安徽矿业业职业技技术学院院毕业设计计(论文文)答辩辩及综合合成绩专业年级级电气自自动化0091学学生姓名名王超 说明书页页 288 图纸 14张张 其它材材料100答 辩辩 情 况提 出 问 题回 答 问 题正 确基本正确有一般性性错误有原则性性错误没有回答答辩委员员会评语语及建议议成绩:答辩委员员会主任任签字: 年年 月 日摘 要本文是利利用PLLC对十十字路口口交通灯灯进行模模拟控制制,从而而能够对对真正的的十字路路口交通通灯控制制系统有有更深入入的了解解。我们们利用发发光二级级管来代代替交通通信号灯灯作为被被控制对对象,通通过244V转换换电源为为发光二二极管供供电。并并且通过过计算机机
5、软件编编写程序序,将编编写好的的程序写写入到PPLC中中,通过过PLCC的166个输出出信号控控制相应应的中间间继电器器的通断断,进而而通过中中间继电电器控制制发光二二极管的的亮、灭灭和闪烁烁等状态态。最后后通过有有效的布布局将相相应的器器件安装装到相应应的地方方,组成成模拟的的十字路路口交通通灯控制制系统。通通过对真真正的十十字路口口交通灯灯控制系系统的模模拟,使使我们比比较深刻刻的认识识了真正正的十字字路口交交通灯控控制系统统的工作作过程,知知道了许许多交通通灯的相相关知识识。本控控制系统统可有效效解决现现有交通通的道路路拥挤、交交通秩序序混乱等等问题。关键词: 交通通灯; PLCC控制;
6、 中间间继电器器 目 录录第一章前前言11.1、题题的背景景和意义义11.2、课课题的现现状、发发展趋势势和已解解决的问问题1第二章控控制方案案设计442.1、技技术控制制要求442.2、总总体方案案确定442.2.1、方方案的原原理42.2.2、方方案的特特点52.2.3、方案的的选择依依据5第三章硬硬件、软软件选择择和硬件件连接663.1、输输入点和和输出点点分配663.2、硬硬件选择择63.3、软软件选择择73.4、硬硬件连接接8第四章软软件编程程84.1、程程序流程程图84.2、梯梯形图99第五章系系统调试试.1115.1、系系统程序序调试1115.2、系系统硬件件调试1115.3、联
7、联机调试试12.附件:114程序梯形形图:115程序指令令表:.117电源图:.119电气原理理图:220总结:221参考文献献:.222致谢:23 第一章 前 言言1.1、题题的背景景和意义义随着我国国经济的的飞速发发展,城城市人口口越来越越多,居民出出行次数数和机动动车拥有有量不断断增加,城城市道路路拥挤、车车流量不不均衡等等问题日趋趋严重。人们经经常会为为道路拥拥挤、交交通秩序序混乱、出出行时间间过长等等城市交交通问题题倍感苦苦恼,例例如:绿绿灯方向向几乎没没有什么么车辆,而红灯灯方向却却排着长长队等候候通过。因因此提高高城市路路网的通通行能力力、实现现道路交交通的科科学化管管理迫在在眉
8、睫,如如何才能能保持城城市交通通的安全全便捷、高高效畅通通和绿色色环保,已已成为政政府政策策规划的的一个重重点问题题。通过对十十字路口口交通灯灯控制系系统的设设计与制制作,使使我们进进一步巩巩固和加加深了对对所学的的基础理理论、基基本技能能和专业业知识的的认识掌掌握。同同时也培培养自身身综合运运用所学学过的基基础理论论、基础础知识和和基本技技能进行行分析和和解决实实际问题题的能力力,更使使我们受受到了PPLC系系统开发发的综合合训练,从从而能够够使我们们进行PPLC系系统设计计和实施施,并且且掌握典典型自动动控制系系统的工工作原理理和设计计思路。更更重要的的是:通通过对十十字路口口交通灯灯系统
9、的的每个环环节的实实际制作作,锻炼炼了自身身的刻苦苦钻研、勇勇于探索索、实事事求是、善善于与他他人合作作的工作作作风,这这为我们们将来的的上岗实实习做好好了充分分的准备备。1.2、课课题的现现状、发发展趋势势和已解解决的问问题近年来,随随着大规规模集成成电路的的发展,以以微处理理器为核核心的可可编程控控制器(PPLC)得得到了迅迅猛的发发展。早早期的PPLC主主要用于于顺序控控制,今今天的PPLC已已经能够够应用于于闭环控控制、运运动控制制以及复复杂的分分布式控控制系统统,已逐逐步发展展成为有有一类解解决自动动化问题题的有效效而便捷捷的方式式。由于于PLCC自身具具有功能能完善、结结构模块块化
10、、开开发容易易、操作作方便、性性能稳定定、可靠靠性高、性性价比高高、等优优点,因因而在工工业生产产中具有有广阔的的应用前前景,并并被誉为为现代工工业生产产自动化化的三大大支柱之之一。而而且随着着集成电电路的发发展和网网络时代代的到来来,PLLC必将将能够获获得更大大的发展展空间。PLC主体由三部分组成,主要包括中央处理器CPU、存储系统和输入、输出接口。PLC基本结构如图1-1所示:图1-11 PPLC的的组成框框图系统电源源有些在在CPUU模块内内,也由由单独作作为一个个单元的的,编程程器一般般看作PPLC的的外设。PPLC内内部采用用总线结结构,进进行数据据和指令令的传输输。外部部的开关关
11、信号、模模拟信号号各种以以及各种种传感器器检测信信号作为为PLCC的输入入变量,它它们经PPLC的的输入端端子进入入PLCC的输入入存储器器,收集集和暂存存被控对对象实际际运行的的状态信信息和数数据;经经PLCC内部运运算与处处理后,按按被控对对象实际际动作要要求产生生输出结结果;输输出结果果送到输输出端子子作为输输出变量量,驱动动执行机机构。PPLC的的各部分分协调一一致地实实现对现现场设备备的控制制。PLLC采用用循环扫扫描工作作方式,系系统工作作任务管管理及应应用程序序执行都都是按循循环扫描描方式完完成的。可可编程控控制器的的工作过过程包括括两个部部分:自自诊断及及通信响响应的固固定过程
12、程和用户户程序执执行过程程,如图图1-22所示:图1-22 PPLC工工作过程程框图PLC在在每次执执行用户户程序之之前,都都先执行行故障自自诊断程程序、复复位、监监视、定定时等内内部固定定程序,若若自诊断断正常,继继续向下下扫描,然然后PLLC检查查是否有有与编程程器、计计算机等等的通信信请求。如如果有与与计算机机等的通通信请求求,则进进行相应应处理。当当PLCC处于停停止(SSTOPP)状态态时,只只循环进进行前两两个过程程。而在在PLCC处于运运行(RRUN)状状态时,PPLC从从内部处处理、通通信操作作、输入入扫描、执执行用户户程序、输输出刷新新五个工工作阶段段循环工工作。每每完成一一
13、次以上上五个阶阶段所需需要的时时间成为为有一个个扫描周周期。一一次扫描描周期也也可以简简单的分分为输入入处理、程程序执行行、输出出处理三三个阶段段。为了提高高PLCC的处理理能力,要要求PLLC具有有更好的的响应速速度和更更大的存存储容量量。目前前,有的的PLCC的扫描描速度可可达0.1mss/k步步左右。PPLC的的扫描速速度已成成为很重重要的一一个性能能指标。在存储容量方面,有的PLC最高可达几十兆字节。为了扩大存储容量,有的公司已使用了磁泡存储器或硬盘。而当前中小型PLC比较多,为了适应市场的多种需要,今后PLC要向多品种方向发展,特别是向超大型和超小型两个方向发展。现已有I/O点数达1
14、4336点的超大型PLC,其使用32位微处理器,多CPU并行工作和大容量存储器,功能强。小型PLC由整体结构向小型模块化结构发展,使配置更加灵活,为了市场需要已开发了各种简易、经济的超小型微型PLC,最小配置的I/O点数为816点,以适应单机及小型自动控制的需要。为满足各种自动化控制系统的要求,近年来不断开发出许多功能模块,如高速计数模块、温度控制模块、远程I/O模块、通信和人机接口模块等。这些带CPU和存储器的智能I/O模块,既扩展了PLC功能,又使用灵活方便,扩大了PLC应用范围。而加强PLC联网通信的能力,则是PLC技术进步的潮流。另外PLC的外部故障的检测与处理能力也在不断的增强。而在
15、PLC系统结构不断发展的同时,PLC的编程语言也越来越丰富,功能也不断提高。除了大多数PLC使用的梯形图语言外,为了适应各种控制要求,出现了面向顺序控制的步进编程语言、面向过程控制的流程图语言、与计算机兼容的高级语言(BASIC、C语言等)等。多种编程语言的并存、互补与发展是PLC进步的一种趋势。所以通过PLC对十字路口交通灯进行控制,是大势所趋。由于PLLC十字字路口交交通灯控控制系统统比原来来的继电电器-接接触器控控制系统统更加的的稳定、效效率更高高,而且且减少了了很多的的外部继继电器和和接触器器的使用用,具有有更高的的可靠性性和安全全性,控控制效果果更加明明显,很很好的弥弥补了原原有控制
16、制系统的的不足,更更有效的的解决现现有的十十字路口口的交通通控制方方面所面面临的交交通拥挤挤,车流流量不均均衡,出出行时间间过长等等问题。因因此,我我们利用用PLCC控制系系统来控控制十字字路口交交通灯,使使十字路路口交通通的管理理更科学学化,更更有条理理,也使使交通更更加的便便捷畅通通。第二章 控制方方案设计计2.1、技技术控制制要求运用自己己所学知知识,设设计一个个十字路路口交通通灯控制制系统电电路,要要求使用用三菱PPLC进进行控制制,能够够指挥车车辆在十十字路口口完成左左转和不不同路口口的直行行,并且且设计出出十字路路口交通通灯控制制系统的的实物模模型。功能:东西两两组灯,南南北两组组
17、灯,分分别用来来指示转转弯和直直行。如如下表所所示。黄灯亮亮时,要要求每秒秒闪亮一一次。同步设设置人行行横道红红、绿灯灯指示。具具体交通通灯控制制电路状状态如表表2-11所示:表2-11 交通通灯控制制电路状状态表状态直行灯(南南北)左转灯(南南北)直行灯(东东西)直行灯(东东西)持续时间间(s)红黄绿红黄绿红黄绿红黄绿S000110010010027S10100101001003S210000110010027S31000100101003S410010000110027S51001000100103S610010010000127S70101001000103S00011001001002
18、7注:0表表示灯灭灭,1表表示灯亮亮。2.2、总总体方案案确定2.2.1、方方案的原原理本方案所所要实现现的是模模拟十字字路口交交通灯的的运行,并并利用PPLC对对十字路路口交通通灯进行行控制:总共有有2个输输入点和和16个个输出点点,两个个输入是是系统的的开和关关,用代代替交通通灯的发发光二极极管的亮亮、灭和和闪烁作作为信号号的输出出,把灯灯分为东东西两组组,南北北两组,各各有红、黄黄、绿三三种,分分别用来来指示左左转弯和和直行,另另外,还还有四组组人行道道上的红红绿灯。首首先,按按照控制制要求利利用计算算机编程程软件编编写好科科学合理理的程序序并输入入PLCC,PLLC按照照所输入入的程序
19、序给出输输出并通通过外部部中间继继电器对对硬件电电路进行行相应的的逻辑顺顺序控制制,使交交通灯按按控制要要求进行行亮、灭灭和闪烁烁来完成成科学的的交通控控制要求求。2.2.2、方方案的特特点PLC运运用与交交通灯控控制系统统有较强的优优势,主主要可从从以下四四个方面面来描述述。使用用寿命长长:从目目前反馈馈情况看看,目前前控制电电路的使使用寿命命大部分分均不足足五年这这与其电电路设计计、元器器件选型型、工作作环境及及控制方方式等因因素有关关,是其其本身无无法克服服的固有有缺点。PPLC作作为工业业控制单单元,应应用于各各种控制制环境,内部电电路、机机械结构构设计极极为精良良,所用用器件均均选用
20、标标准工业业级产品品,其使使用寿命命一般可可保证在在十年以以上。因因此,PPLC的的这种特特点可以以使十字字路口交交通灯的的PLCC控制系系统正常常运行较较长时间间。性能稳定定可靠,抗干扰扰性好:由于PLLC可应用于于各种工工业控制制现场,其硬件件及软件件设计均均考虑到到各种生生产环境境,其电电压适用用范围很很宽,具具有极强强的抗电电磁干扰扰、抗震震动、抗抗高温、高高湿等特特性,性性能极为为稳定、可可靠。所所以十字字路口交交通灯的的PLCC控制系系统因为为PLCC的应用用也具有有了这样样的一些些优点。 由于 PLCC的功能能强大,实现灵灵活,可可扩展性性好,并可根根据实际际需要改改变功能能的控
21、制制过程及及方式,并可根根据使用用者要求求在不增增加或少少增加硬硬件的基基础上开开发新的的控制功功能,在在加上良良好的性性价比。本本十字路路口交通通灯的PPLC控控制系统统,比之之原有的的交通灯灯控制系系统,控控制更加加的灵活活,功能能更加的的丰富。2.2.3、 方案的的选择依依据 利用PPLC进进行的十十字路口口交通灯灯的控制制与继电电器-接接触器控控制系统统相比省省去了很很多的继继电器、接接触器,不不但节约约了成本本,而且且传输速速率高,更更便捷稳稳定,抗抗干扰能能力强,因此我我们选用用了PLLC对交交通灯系系统进行行控制。外部的执执行设备备我们选选择了中中间继电电器,这这里用它它主要是是
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