基于三菱plc的交通灯课程设计-学位论文.doc

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电气控制与PLC课程设计课题：十字路口交通灯控制系统设计系别：电气与电子工程系专业：自动化河南城建学院 2013年 6月22 日一、指导教师评语（根据学生设计报告质量、答辩情况及其平时表现综合评定）。二、评分课程设计成绩评定成绩：（五级制）指导教师签字年月日目录一、引言...............................................1 二、系统总体方案设计...................................2 2.1 系统硬件配置及组成原理............................2 2.2 系统的I/O口配置..................................3 2.3 系统接线图设计....................................4 三、控制系统设计.........................................5 3.1 控制程序流程图设计................................5 3.2 控制程序时序图设计................................6 3.3 控制程序设计思路..................................6 四、系统调试及结果分析...................................7 4.1 系统调试及解决的问题..............................7 4.2 结果分析..........................................7 五、结束语................................................8 六、参考文献..............................................9 七、附录一、引言今天的可编程控制器正在成为工业控制领域的主流控制设备，在世界各地发挥着越来越大的作用。交通信号灯的控制系统，是城市交通监控指挥系统中最重要的组成部分。设计重点通过PLC实现交通灯自动控制的设计方法。基于我国城市道路交通控制的现状根据十字路口交通灯的控制要求介绍了应用三菱PLC 实现交通信号灯的自动控制。通过分析对交通信号灯的控制要求，对PLC 控制系统进行了软、硬件设计，并通过软件实验证明该系统简单、经济、运行可靠，达到了预期目标,具有很高的实用价值。通过三菱-64MR-001型PLC实现控制交通灯，并且完成了软件部分设计，并且使用一种简单可靠且实用的应用软件来实现仿真.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。设计要求有直行灯和左转灯的控制，同时有倒计时显示功能。通行时间自行设定。若因故障使东南西北的绿灯同时亮，系统能自动报警并自动关闭所有红、绿灯，转入提示警告方式。扩展功能：分高峰时段、正常时段和夜间时段实现不同的控制。二、系统总体方案设计 2.1系统硬件配置及组成原理系统的硬件配置根据I/O的个数和裕量选择三菱-64MR-001型PLC、7段数码管2个、红灯黄灯绿灯和左转绿灯各四个、继电器9个、蜂鸣器一个、开关4个。其组成原理是通过PLC来实现交通控制系统的正常运行，系统具有倒计时显示功能和错误报警功能，同时拥有区分正常时段、高峰时段、夜间时段的工作方式。工作方式选择倒计时显示交通灯驱动电源 PLC 启动开关图2.1系统组成图 2.2 PLC的I/O口分配表类别电器元件 PLC软元件功能输入（I）按钮SB1 X1 启动按钮SB2 X2 正常时段按钮SB3 X3 高峰时段按钮SB4 X4 夜间时段输出（O）东西方向红灯 Y1 东西方向黄灯 Y2 东西方向绿灯 Y3 东西方向左转绿灯 Y4 南北方向红灯 Y5 南北方向黄灯 Y6 南北方向绿灯 Y7 南北方向左转绿灯 Y17 东西南北全绿报警 Y27 数码显示管1 Y10~Y16 倒计时十位数字显示数码显示管2 Y20~Y26 倒计时个位数字显示表1 I/O口分配表 2.3 系统接线图设计 X1 Y1 Y2 Y3 X2 Y4 Y5 X3 Y6 Y7 X4 Y17 Y27 Y10 ~ -64MR-001型PLC Y16 Y20 ~ Y26 COM COM ~ 数码管 1 数码管 2 SB1 SB2 SB3 SB4 220V 24V 图2.2 系统连线图图2.2 系统接线图三、控制系统设计选择工作方式高峰时段南北绿45s 南北黄4s 南北左转绿10s 南北黄3s 南北绿35s 南北黄4s 南北左转绿10s 南北黄3s 南北绿35s 南北黄4s 南北左转绿10s 南北黄3s 南北绿45s 南北黄4s 南北左转绿10s 南北黄3s 启动东西红灯亮62s 南北红灯亮62s 正常时段东西红灯亮52s 南北红灯亮52s 夜间时段南北绿25s 南北黄4s 南北左转绿10s 南北黄3s 南北红灯亮42s 东西红灯亮42s 南北绿25s 南北黄4s 南北左转绿10s 南北黄3s 3.1控制程序流程图设计图3.1系统流程图 3.2控制程序时序图设计当选择正常时段控制程序的时序图如图3.2所示 X2 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 Y17 图3.2 时序图在高峰时段和夜间时段与正常时段的时序图类似只需将X2改为X3或X4即可 3.3控制程序设计思路在十字路口的东西、南北十字路口上装设红灯、绿左转、绿直行和黄灯。按下启动按钮并选择工作时段，当选择为正常时段时，东西方向的红灯亮52s，在此期间南北方向绿灯亮35s、黄灯亮4s、左转绿灯亮10s、黄灯3s。之后南北方向的红灯亮52s，同样在这期间东西方向的绿灯亮35s、黄灯亮4s、左转绿灯亮10s、黄灯亮3s，然后整个过程循环运行。在高峰时期时绿灯的切换频率减小，修改红灯延迟时间为62s和绿灯延迟时间45s。在夜间时段提高绿灯的切换频率，修改红灯延长时间为42s和绿灯的延长时间为25s。该系统通过Y10~Y16来作为倒计时十位显示的七段数码管的输入，Y20~Y26来作为倒计时个位显示的七段数码管的输入，以此来实现倒计时的功能。当因故障使东南西北的绿灯同时亮，系统能自动报警并自动关闭所有红、绿灯，转入提示警告方式。四、系统调试及结果分析 4.1 系统调试及解决的问题设计的系统是通过软件进行的调试，根据控制系统的设计要求画出梯形图，将梯形图编译在仿真软件中，编译后检查语法错误，成功后进行仿真调试，将仿真成功的梯形图转换成指令表。在设计的过程中解决了如何实现倒计时显示功能和分时段的运行方式。 4.2 结果分析通过仿真实验结果可以知道设计的系统基本完成了设计要求，实现了交通灯系统的正常运行，并具有倒计时显示功能和当系统出现故障时报警功能并关闭所有的红绿灯，而且实现了正常时段、高峰时段、夜晚时段的不同的交通控制。五、结束语通过这次课程设计，了解了PLC在实际工程中的运用，可编程序控制器（简称PLC）是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术发展起来的一种新型工业自动化控制装置，它专门为工业控制而设计，具有功能强，编程简单，使用方便等优点，在现代工业自动控制中使用越来越广泛。此实验后，基本掌握了三菱-64MR-001型PLC的使用方法，并用其来设计简单的工程控制过程，受益匪浅。通过这次设计实践。我学会了PLC的基本编程方法，对PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在对理论的运用中，提高了我的应用素质，在没有做实践设计以前，我们对知道的撑握都是思想上的，对一些细节不加重视，当我们把自己想出来的程序与到PLC中的时候，问题出现了，不是不能运行，就是运行的结果和要求的结果不相符合。能过解决一个个在调试中出现的问题，我们对PLC 的理解得到加强，看到了实践与理论的差距。在设计的过程中我们还得到了老师的帮助与意见。在学习的过程中，不是每一个问题都能自己解决，向老师请教或向同学讨论是一个很好的方法。在此对老师和同学表示感谢。六、参考文献 [1] PLC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.廖常初主编.第4版.重庆大学出版社 [3]PLC基础及应用教程.秦春斌张继伟主编.北京：机械工业出版社 [4]史国生. 电气控制与可编程控制器技术.北京：化学工业出版社，2003 [5]孙振强. 可编程控制器原理及应用教程.北京：清华大学出版社 [6]阮友德. 电气控制与PLC实训教程.北京：人民邮电出版社，2006 附录 0 LD X001 1 AND M8002 2 OUT M0 3 LD M0 4 OR M2 5 OR M3 6 OR M4 7 MPS 8 AND M2 9 MOVP K35 D0 14 MRD 15 AND M3 16 MOVP K45 D0 21 MPP 22 AND M4 23 MOVP K25 D0 28 LDI M3 29 ANI M4 30 AND X002 31 OUT M2 32 LDI M2 33 ANI M4 34 AND X003 35 OUT M3 36 LDI M2 37 ANI M3 38 AND X004 39 ANI M7 40 OUT M4 41 LD M2 42 OR M5 43 ANI M3 44 ANI M4 45 OUT M5 46 LD M3 47 OR M6 48 ANI M2 49 ANI M4 50 OUT M6 51 LD M4 52 OR M7 53 ANI M2 54 OUT M7 55 LD M5 56 OR M6 57 OR M7 58 AND M8013 59 AND X001 60 DECP D0 63 LD M8000 64 DIV D0 K10 D10 71 SEGD D10 K2Y010 76 SEGD D11 K2Y020 81 LD= D0 K0 86 OUT C0 K1 89 OUT C1 K2 92 OUT C2 K3 95 OUT C3 K4 98 LD X001 99 AND C0 100 MPS 101 AND M2 102 MOVP K35 D0 107 MRD 108 AND M3 109 MOVP K45 D0 114 MPP 115 AND M7 116 MOVP K25 D0 121 LD C1 122 MOVP K4 D0 127 LD C2 128 MOVP K10 D0 133 LD C3 134 MOVP K3 D0 139 ZRST C0 C3 144 LD X001 145 AND M5 146 OUT T0 K350 149 OUT T1 K390 152 OUT T2 K490 155 ANI T3 156 OUT T3 K520 159 LD X001 160 AND M6 161 OUT T4 K450 164 OUT T5 K490 167 OUT T6 K590 170 ANI T3 171 OUT T7 K620 174 LD X001 175 AND M7 176 OUT T8 K250 179 OUT T9 K290 182 OUT T10 K390 185 ANI T11 186 OUT T11 K420 189 LD= T3 K520 194 OUT C4 K0 197 OUT C5 K1 200 OUT C6 K2 203 OUT C7 K3 206 LD= T7 K620 211 OUT C4 K0 214 OUT C5 K1 217 OUT C6 K2 220 OUT C7 K3 223 LD= T11 K420 228 OUT C4 K0 231 OUT C5 K1 234 OUT C6 K2 237 OUT C7 K3 240 LD C4 241 OR C6 242 RST M1 243 LD C5 244 SET M1 245 ZRST C4 C5 250 LD C7 251 ZRST C6 C7 256 LD X001 257 ANI M1 258 ANI M8 259 OUT Y001 260 MPS 261 AND T3 262 ZRST T0 T3 267 MRD 268 AND T7 269 ZRST T4 T7 274 MRD 275 AND T11 276 ZRST T8 T11 281 MRD 282 ANI T0 283 ANI T4 284 ANI T8 285 OUT Y007 286 MRD 287 LD T0 288 ANI T1 289 LD T4 290 ANI T5 291 ORB 292 LD T8 293 ANI T9 294 ORB 295 LD T4 296 AND T5 297 AND T6 298 ANI T7 299 ORB 300 LD T8 301 AND T9 302 AND T10 303 ANI T11 304 ORB 305 LD T0 306 AND T1 307 AND T2 308 ANI T3 309 ORB 310 ANB 311 OUT Y006 312 MPP 313 LD T0 314 AND T1 315 ANI T2 316 LD T4 317 AND T5 318 ANI T6 319 ORB 320 LD T8 321 AND T9 322 ANI T10 323 ORB 324 ANB 325 OUT Y017 326 LD X001 327 AND M1 328 ANI M8 329 OUT Y005 330 MPS 331 AND T3 332 ZRST T0 T3 337 MRD 338 AND T7 339 ZRST T4 T7 344 MRD 345 AND T11 346 ZRST T8 T11 351 MRD 352 ANI T0 353 ANI T4 354 ANI T8 355 OUT Y003 356 MRD 357 LD T0 358 ANI T1 359 LD T8 360 ANI T9 361 ORB 362 LD T4 363 ANI T5 364 ORB 365 LD T8 366 AND T9 367 AND T10 368 ANI T11 369 ORB 370 LD T4 371 AND T5 372 AND T6 373 ANI T7 374 ORB 375 LD T0 376 AND T1 377 AND T2 378 ANI T3 379 ORB 380 ANB 381 OUT Y002 382 MPP 383 LD T0 384 AND T1 385 ANI T2 386 LD T4 387 AND T5 388 ANI T6 389 ORB 390 LD T8 391 AND T9 392 ANI T10 393 ORB 394 ANB 395 OUT Y004 396 LD Y003 397 AND Y007 398 OR M8 399 OUT Y027 400 OUT M8 401 END 24

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