PLC课程设计交通灯教学内容.doc
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1、Good is good, but better carries it.精益求精,善益求善。PLC课程设计交通灯-电气与电子信息工程学院电气控制与PLC课程设计设计题目:交通信号灯的设计专业班级:电气工程及其自动化2010(专升本)班学号:201020210105姓名:杨中刚指导教师:高海洲胡蔷设计时间:2011/5/32011/5/13设计地点:K3218PLC实验室电气控制与PLC课程设计成绩评定表姓名杨中刚学号201020210105课程设计题目:交通信号灯的设计课程设计答辩或质疑记录:1、 FX2N系列PLC的特点是什么?2、 答:系统配置既固定又灵活,编程简单,指令丰富,品种丰富,高
2、性能,高速运算,多种特殊用途。PLC主要抗干扰措施?答:(1)电源的合理处理,抑制电网引入的干扰(2)安装与布线(3)正确选择接地点,完善接地系统成绩评定依据:课程设计考勤情况(20):课程设计答辩情况(30):完成设计任务及报告规范性(50):最终评定成绩(以优、良、中、及格、不及格评定)指导教师签字:2011年5月20日课程设计任务书20102011学年第2学期学生姓名:杨中刚专业班级:电气工程及其自动化2010(专升本)班指导教师:高海洲胡蔷工作部门:电气学院电气自动化教研室一、课程设计题目电气控制与PLC课题2:交通信号灯的设计二、课程设计内容(含技术指标)课题2:交通信号灯的设计用P
3、LC实验装置设计交通信号灯系统。要求如下:信号灯受一个启动开关控制,当启动开关接通时,信号灯系统开始工作,数码管开始倒计时(注:THPLC-A型无此功能),且先南北红灯亮,东西绿灯亮。当启动开关断开时,所有信号灯都熄灭。南北红灯亮维持25秒,在南北红灯亮的同时东西绿灯也亮,并维持20秒。到20秒时,东西绿灯闪亮,闪亮3秒后熄灭。在东西绿灯熄灭时,东西黄灯亮,并维持2秒。到2秒时,东西黄灯熄灭,东西红灯亮,同时,南北红灯熄灭,绿灯亮。东西红灯亮维持30秒。南北绿灯亮维持20秒,然后闪亮3秒后熄灭。同时南北黄灯亮,维持2秒后熄灭,这时南北红灯亮,东西绿灯亮。周而复始。且要求南北绿灯和东西绿灯不能同
4、时亮,否则关闭系统,并立刻报警。三、进度安排1. 设计前准备1天2. 硬件电路设计及方案论证1天3. 控制程序设计2天4. 硬件电路调试1天5. 控制程序调试3天6. 考核,撰写设计报告2天合计10天四、基本要求设计报告:不少于8000字,A4幅面,统一复印封面。 封面、课程设计任务书 摘要,关键词(中英文)目录 方案选择,方案论证 系统功能及原理。(系统组成框图、电路原理图) 各模块的功能,原理,器件选择 结果分析 设计小结 附录-参考文献五、课程设计考核办法与成绩评定根据过程、报告、答辩等确定设计成绩,成绩分优、良、中、及格、不及格五等。评定项目基本内涵分值设计过程考勤、自行设计、按进度完
5、成任务等情况20分设计报告完成设计任务、报告规范性等情况50分答辩回答问题情况30分90100分:优;8089分:良;7079分:中;6069分,及格;60分以下:不及格六、课程设计参考资料1PLC编程及应用,廖常初主编,第3版,北京,机械工业出版社2可编程序控制器应用技术,廖常初编,(14版),重庆大学出版社3求是科技主编PLC应用开发技术人民邮电出版社20054戴一平主编可编和控制器技术及应用机械工业出版社20045PLC原理及应用俞国亮主编,清华大学出版社,20056可编程控制器及其系统邹金慧主编,重庆大学出版社,2002摘要随着社会经济的发展,城市交通问题越来越引起人们的关注。人、车、
6、路三者关系的协调,已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。城市交通控制系统是用于城市交通数据监测、交通信号灯控制与交通疏导的计算机综合管理系统,它是现代城市交通监控重要的组成部分。随着城市机动车量的不断增加,自80年代后期,许多大城市如北京、上海、南京等出现了交通超负荷运行的情况。所以,如何采用合适的控制方法,最大限度利用好城市高速道路,缓解交通拥堵状况,越来越成为交通运输管理和城市规划部门亟待解决的主要问题。传统的交通信号灯控制一般采用电子线路和继电器实现,结构复杂,可靠性低,故障率高,较难实现功能的变更。而可编程控制器(PLC)以微处理器为核心,具有可靠性高,控制功能强,使用灵活方便等优
7、点。特别是由PLC实现的控制系统,普遍采用依据继电接触器控制系统电气原理图编制的梯形图语言进行程序设计,结构简单,抗干扰能力强,运行稳定可靠,可方便地设置定时时问,编程容易,功能扩展方便,修改灵活等,并且有完善的自诊断和显示功能,维修工作极为简单。本文就是基于可变成控制通过调试完成对交通信号灯的控制设计。关键词:可编程控制器;交通灯;设计;AbstractAlongwiththedevelopmentofthesocietyeconomy,thecitytransportationproblemcausespeoplesconcernmoreandmore.Thecoordinationoft
8、heperson,car,andtheroadthreesrelation,havebecomeoneoftheimportantproblemsthatthetransportationmanagementsectiondemandresolve.Thecitytransportationcontrolsystemisthecalculatorthatusedforthecitytransportationdatamonitor,thetransportationsignalbeaconcontrolandtransportationtoappeasecomprehensivemanagem
9、entsystem,itisinthemoderncitytransportationsupervisionconductorsystemtoconstitutepartmostimportantly.Becauseofthefeaturesincludingvisualprocedures,goodreadability,easytomodifyparametersetc.ButprogrammableprefacecontrollerPLCisprovedthatthiscontrolsystemhasmanyadvantagessuchasreliableoperationandsmal
10、lmaintenanceworkloadafterputtingintooperation.Anditalsorealizedtheautomaticandscientificoperations.Ithashighreferencevalue.Therefore,IchoosetousePLCtocarryoutthedesignofthesystemfunction,completionoriginallytimethelessonestablishoftopic.Keywords:ProgrammableLogicController;Transportationlight;Design
11、;1PLC简介11.1PLC的概述11.2PLC结构及其工作原理21.2.1PLC结构21.2.2PLC的工作原理22总体方案论证22.1PLC控制交通灯设计要求22.2PLC型号选择32.3三菱FX系列PLC的概述42.4FX2N系列PLC的特点43PLC编程43.1I/O端口分配43.2PLC硬件接线图53.3状况转移图53.3.1状态表53.4梯形图及指令表74PLC工作稳定性及抗干扰措施94.1工作环境94.2控制系统中干扰及其来源104.3主要抗干扰措施115总结12参考文献13-1PLC简介1.1PLC的概述可编程控制器(ProgrammableController)是计算机家族中
12、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。60年代,汽车生产流水线的自动控制系统基本上都是由继电器控制装置构成的。当时汽车的每一次改型都直接导致继电器控制装置的重新设计和安装。随着生产的发展,汽车型号更新的周期愈来愈短,这样,继电器控制装置就需要经常地
13、重新设计和安装,十分费时,费工,费料,甚至阻碍了更新周期的缩短。为了改变这一现状,美国通用汽车公司在1969年公开招标,要求用新的控制装置取代继电器控制装置,并提出了十项招标指标,即:1、编程方便,现场可修改程序;2、维修方便,采用模块化结构;3、可靠性高于继电器控制装置;4、体积小于继电器控制装置;5、数据可直接送入管理计算机;6、成本可与继电器控制装置竞争;7、输入可以是交流115V;8、输出为交流115V,2A以上,能直接驱动电磁阀,接触器等;9、在扩展时,原系统只要很小变更;10、用户程序存储器容量至少能扩展到4K。1969年,美国数字设备公司(DEC)研制出第一台PLC,在美国通用汽
14、车自动装配线上试用,获得了成功。这种新型的工业控制装置以其简单易懂,操作方便,可行性高,通用灵活,体积小,使用寿命长等一系列优点,很快地在美国其他工业领域推广应用。到1971年,已经成功地应用于食品,饮料,冶金,造纸等工业。这一新型工业控制装置的出现,也受到了世界其他国家的高度重视。1971日本从美国引进了这项新技术,很快研制出了日本第一台PLC。1973年,西欧国家也研制出它们的第一台PLC。我国从1974年开始研制。于1977年开始工业应用。1.2PLC结构及其工作原理1.2.1PLC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
15、(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。输入接口部件中央处理单元CPU板电源部件接口部件输出接受驱动现场信号受控元件图1.2-1PLC的基本结构框图1.2.2PLC的工作原理1.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:p
16、lc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总体方案论证2.1PLC控制交通灯设计要求图2.1-1PLC控制交通灯设计版面图信号灯受一个启动开关控制,当启动开关接通时,信号灯系统开始工作,数码管开始倒计时(注:THPLC-A型无此功能),且先南北红灯亮,东西绿灯亮。当启动开关断开时,所有信号灯都熄灭。南北红灯亮维持25秒,在南北红灯亮的同时东西绿灯也亮,并维持20秒。到20秒时,东西绿灯闪亮,闪亮3秒后熄灭。在东西绿灯熄灭时,东西黄灯亮,并维持2秒。到2秒时,东西黄灯熄灭,东西红灯亮,同时,南北红灯熄灭,
17、绿灯亮。东西红灯亮维持30秒。南北绿灯亮维持20秒,然后闪亮3秒后熄灭。同时南北黄灯亮,维持2秒后熄灭,这时南北红灯亮,东西绿灯亮。周而复始。且要求南北绿灯和东西绿灯不能同时亮,否则关闭系统,并立刻报警。图2.1-2交通控制状态图2.2PLC型号选择通过上面对系统设计的要求,可以看到要实现如此一个信号灯控制,首先要设置相应的系统启动按钮作为系统的输入控制。其他的就是输出信号了,主要就是各个信号灯的控制输出了。总的有车行灯的绿灯、黄灯、红灯和人行灯的绿灯、红灯。通过上述的分析,可以看到,系统需要1个输入和6个输出,对于这样一个小型的系统可以选择一些小型PLC就可以满足需求,本次设计中我们选择的是
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