電氣自動化畢業(yè)論文---plc控制紅綠燈運行

1、<p><b>　　畢業(yè)設計（論文）</b></p><p>　　題 目 PLC控制紅綠燈運行 </p><p>　　系（分院）機械電子工程系</p><p>　　學生姓名 </p><p>　　學 號 </p>

2、<p>　　專業(yè)名稱 電氣自動化 </p><p>　　指導教師 </p><p>　　年 月 日</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　傳統的交通燈控制系統大多是由數字電路來實現的，交通燈控制系統穩(wěn)定性可靠性與抗干擾能力較差，隨著社會經

3、濟的發(fā)展，數字電路交通燈越來越不能滿足日益增長的交通壓力，因此必須尋求一種新的方法來取代這種復雜而工作不穩(wěn)定的控制系統。</p><p>　　在實際應用中，采用PLC控制城市交通信號燈，能根據不同的路況要求，隨時修改控制程序，以改變各信號燈的工作時間和工作狀況。與繼電器或邏輯電路控制系統相比，PLC控制系統具有更高的可靠性、靈活性和經濟實用性。本論文就是運用PLC原理來實現對十字路口的交通燈的控制，介紹了基于PL

4、C在交通系統的運用，系統介紹了PLC的基本原理。</p><p>　　關鍵詞：交通燈控制系統； PLC；科學化管理；穩(wěn)定性；可靠性</p><p>　　基于PLC交通燈控制系統的設計</p><p>　　可編程序控制器PLC的概況</p><p>　　1.1 PLC的定義</p><p>　　早期的可編程控制器是為了取

5、代繼電器控制線路，采用存儲器程序指令完成順序控制而設計的。它僅有邏輯運算、定時、計數等功能，采用開關量控制，實際只能進行邏輯運算，所以稱為可編程邏輯控制器，簡稱PLC（Programmable Logic Controller）。進入20世紀80年代后，采用了16位和少數32位微處理器構成PLC，使得可編程邏輯控制器在概念、設計、性能上都有了新的突破。采用微處理器之后，這種控制器的功能不再局限于當初的邏輯運算，增加了數值運算、模擬量的處

6、理、通信等功能，成為真正意義上的可編程控制器（Programmable Controller），簡稱為PC。但是為了與個人計算機PC（Personal Computer）相區(qū)別，長將可編程控制器仍成為PLC。</p><p>　　隨著可編程控制器的不斷發(fā)展，其定義也在不斷變化。國際電工委員會（IEC）曾于1982年11月頒布了可編程控制器標準草案第一稿，1985年1月發(fā)表了第二稿，1987年2月又頒布了第三稿。1

7、987年頒布的可編程控制器的定義如下：</p><p>　　“可編程邏輯控制器是專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的一種數字運算操作的電子裝置，是帶有存儲器、可以編制程序的控制器。它能夠存儲和執(zhí)行命令，進行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作，并通過數字式和模擬式的輸入、輸出，控制各種類型的機械或生產過程。可編程控制器及其相關的外圍設備，都應按易于工業(yè)控制系統形成一個整體、易于擴展其功能的原則設計。”</

8、p><p>　　1.2 PLC的工作原理</p><p>　　PLC實質上是一種專用與工業(yè)控制的計算機，其硬件結構基本上與微型計算機相近，在結構上分為固定式和組合式（模塊式）兩種，固定式PLC包括CPU板，I/O板，顯示面板，內存塊，電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊，I/O模塊，內存模塊，電源模塊，底板或機架。這些模塊可以按照一定的規(guī)則組合配置。</p

9、><p>　　圖1 PLC操作過程</p><p>　　按照可編程控制器系統的構成原理，可編程控制器系統由傳感器，可編程控制器和執(zhí)行器組成，可編程控制器通過循環(huán)掃描輸入端口的狀態(tài)，執(zhí)行用戶程序來實現控制任務，其操作過程如上圖1所示。</p><p>　　PLC輸入模塊的輸入信號狀態(tài)與傳感器信號相對應，為傳感器信號經過隔離和濾波后的有效信號。開關量輸入電路通過識別傳感

10、器0、1電平，識別開關的通斷。CPU在每個掃描周期的開始掃描輸入模塊的信號狀態(tài)，并將其狀態(tài)送入到輸入映像寄存器區(qū)域；CPU根據用戶程序中的程序指令來處理傳感器信號，并將其處理的結果送到輸出映像寄存器?，F代的PLC已經具備了處理模擬量的功能，但是相對于開關量的處理較復雜一些。PLC輸出模塊具有一定的負載驅動能力，在額定負載以內，直接和負載相連，可以驅動相應的執(zhí)行器。</p><p>　　在PLC處于運行狀態(tài)時，從內

11、部處理、通信操作、程序輸入、程序執(zhí)行、程序輸出，一直循環(huán)掃描工作。</p><p>　　1.3 PLC的應用領域</p><p>　　目前，PLC在國內外已廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、保及文化娛樂等各個行業(yè)，使用情況大致可歸納為以下幾類：</p><p>　?。?）開關量的邏輯控制 這是PLC最基本、最廣泛的應用領域，

12、可用它取代傳統的繼電器控制電路，實現邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設備的控制，又可用于多機群控制及自動化流水線。如電梯控制、高爐上料、注塑機、印刷機、組合機床、磨床、包裝生產線、電鍍流水線等。</p><p>　?。?）模擬量控制 在工業(yè)生產過程中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使PLC能處理模擬信號，PLC廠家生產有配套的A/D、D/A轉換模塊，使PLC可用于模擬量控制

13、。</p><p>　　（3）運動控制 PLC可以用于圓周運動或直線運動的控制。從控制機構配置來說，早期直接用開關量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機構，現在可使用專門的運動控制模塊。廣泛的運用于各種機床、機械、機器人、電器等場合。</p><p>　?。?）過程控制 這是對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。PLC能編制各種控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID控制時一般閉環(huán)控制系統中常用

14、的控制方法。PID處理一般是運行專用的PID子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應用</p><p>　　（5）數據處理 現代PLC具有數學運算、數據傳送、數據轉換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數據采集、分析及處理。這些數據可以與存儲在存儲器中的參考值比較。一般用于大型系統，如無人控制的柔性制造業(yè)。</p><p>　　（6）通信及聯網 PLC通信包含

15、PLC之間的通信以及PLC與其他智能設備間的通信。在工業(yè)自動化網絡發(fā)展加快前提下，廠家都十分重視PLC的通訊功能，紛紛推出各自的網絡系統，通訊十分方便。</p><p>　　1.4 PLC的發(fā)展趨勢</p><p>　　1969年，美國數字設備公司（DEC）首先研制出第一臺符合要求的控制器，即可編程邏輯控制器，并在美國GE公司的汽車自動裝配上試用獲得成功。此后，這項技術迅速發(fā)展，從美國、日

16、本、歐洲普及到全世界。</p><p>　　總的來說發(fā)展趨勢如下：</p><p>　　(1)向高速度、大容量方向發(fā)展為了提高PLC的處理能力，要求PLC具有更好的響應速度和更大的儲存容量。</p><p>　　(2)向超大型、超小型兩個方向發(fā)展。以適應不同類型的自動控制系統的需要。</p><p>　　(3)PLC大力開發(fā)智能模塊，加強聯網

17、通信功能。為了擴大適用范圍，廠家還制定了通用的通信彼岸準，已構成更大的網絡系統。</p><p>　　(4)增強外部故障的檢測與處理能力。外部故障的幾率很大，因此，PLC廠家致力于研制、發(fā)展用于檢測外部故障的專用智能模塊，進一步提高系統的可靠性</p><p>　　(5)編程語言多樣化。PLC結構不斷發(fā)展的同時,PLC的編程語言也越來越豐富。多種語言并存、互補與發(fā)展是PLC進步的一種趨勢。

18、 </p><p><b>　　控制要求</b></p><p><b>　　主要程序要求如下：</b></p><p>　　信號燈受啟動開關控制。當啟動開關接同時，信號燈系統開始工作，先南北綠燈亮，后東西綠燈亮。當啟動開關斷開時，所有信號燈都熄滅。</p><p>　?。?）東西方向紅燈亮維持30

19、s期間，南北方向綠燈亮維持25s，然后綠燈閃亮3s后熄滅，同時南北方向黃燈亮，維持2s后熄滅，這時南北方向紅燈亮，東西方向綠燈亮。</p><p>　?。?）南北方向紅燈亮維持30s期間，東西方向綠燈亮維持25s，然后綠燈閃亮3s后熄滅，同時東西方向黃燈亮，維持2s后熄滅，這時南北方向綠燈亮，東西方向紅燈亮。</p><p>　?。?）上述動作循環(huán)進行。</p><p&

20、gt;　　3交通燈系統的設計與控制</p><p>　　順序圖I/O分配及接線圖 編制程序</p><p>　　3.1 順序圖I/O分配及接線圖 </p><p>　　分析系統控制要求，可繪制系統功能順序圖如下圖4所示：</p><p>　　圖4 交通燈的功能順序圖</p><p>　　3.2 I/O分配及接線

21、圖</p><p>　　硬件結構設計必須了解各個對象的控制要求,分析對象的控制要求,確定輸入/輸出(I/O)接口的數量,確定所控制參數的精度及類型。如對開關量,模擬量的控制,用戶存儲器的存儲容量等。選擇合適的PLC機型及外設,以完成PLC的硬件結構配置。</p><p>　　根據上述選型及控制要求,繪制PLC控制交通燈的電路接線原理圖,編制I/O接口功能表, I/O分配及其接線原理圖分別如

22、下表1和圖5所示。</p><p>　　表1 PLC I/O端口分配表</p><p>　　圖5 電路原理圖</p><p><b>　　3.3編制程序</b></p><p><b>　　略</b></p><p><b>　　總結</b>&l

23、t;/p><p>　　由于本人對PLC學習不精，這在編程中給我?guī)砹撕芏嗦闊?，很多指令不知如何去寫。我只好再去查看它的使用手冊。經過不懈努力，最后終于把程序編出來了，雖然還可能存在一些問題設計，但是心情還是很愉快的。</p><p>　　通過這次畢業(yè)設計，使我得到了一次用專業(yè)知識、專業(yè)技能分析和解決問題全面系統的鍛煉。使我在PLC的基本原理、PLC應用系統開發(fā)過程，以及在常用編程設計思路技巧（

24、特別是匯編語言）的掌握方面都能向前邁了一大步，為日后成為合格的應用型人才打下良好的基礎。</p><p>　　陳建明.電氣控制與PLC應用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2006.</p><p>　　田淑珍.S7-200 PLC原理及應用[M].北京：機械工業(yè)出版社，2009.</p><p>　　王挺有.可編程控制器原理及應用[M].北京:國防工業(yè)出版社，2005