PLC实现智能交通灯控制.docx
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PLC实现智能交通灯控制
课程设计任务书
题目:
PLC实现智能交通灯控制
基于PLC的步进电机控制
四层电梯的PLC控制
指导教师(签字)
系主任(签字)
2010年6月29日
成绩评定表
口试(答辩)成绩
报告成绩
总评成绩
摘要3
1.PLC实现智能交通灯控制。
6
1.1概述6
1.2系统原理说明6
1.3基本原理6
1.4智能交通灯的选择控制要求7
1.5I/O端子分配图7
1.6软件设计8
1.7智能交通灯梯形图8
1.8课程设计遇到的问题及解决方案15
2.基于PLC的步进电机控制15
2.1步进电机的要求15
2.2设计思想及其原理图15
2.3I/O端子分配图16
2.4步进电机PLC控制梯形图16
2.5设计中遇到的问题和解决办法21
3.四层电梯的PLC控制21
3.1概述21
3.2系统原理说明22
3.3四层电梯的选择控制要求22
3.4I/O端子分配图23
3.5四层电梯梯形图24
3.6设计中遇到的问题和解决办法31
4.课程设计总结31
5.参考文献32
摘要
个人计算机(简称PC发展起来后,为了方便,也为了反映可编程控
制器的功能特点,可编程序控制器定名为ProgrammableLogicController
(PLC。
PLC是一种用于自动化控制的专用计算机,实质上属于计算机控制方PLC控制一般具有可靠性高、易操作、维修、编程简单、灵活性强等特点。
PLC
采用了可编程程序的存储器,用来在其内部存储逻辑运算、顺序控制、定时、计数、和算术运算等操作的指令。
并通过数字式和模拟式的输入和输出,控制各种类型机械的生产过程;而有关的外围设备,都应按易与工业系统连成一个整体,易于扩充其功能的原则设计。
PLC存在许许多多的的优点,因此,PLC已经在工业市场占有一大片领域。
随着我国经济的高速发展,微电子技术、计算机技术和自动控制技术也得到了迅速发展,交流变频调速技术已经进入一个崭新的时代,其应用越来越广目前,PLC在国内外已经广泛应用于钢铁,石油化工,建材,机械制造,交通运输等各个行业。
上世纪80年代至90年代中期,是PLC发展最快的时期,年增长率一直保持为30~40%。
在这时期,PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高,PLC逐渐进入过程控制领域,在某
些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。
PLC具有通用
性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。
PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位,在可预见的将来,是无法取代的。
关键词可编程控制器PLC控制应用
summary
Personalcomputer(abbreviationforpc)upforthesake
ofconvenienceandtoreflectthefunctionsoftheprogrammablecontroller,programmablecontrollerhasbeennamedplcprogrammablecontrollerlogic(plc).plcautomationcontrolisusedforthecomputer,
inessenceofcomputercontrolledbytheplccontrolisusuallyhighreliability,easyoperation,maintenance,programmingissimpleand
flexibleasplcprogrammable.theapplicationofmemory,initsinternalPlctherearemanyadvantages,therefore,theplchavebeeninthemarkethasalargeindustrialsector.asoureconomicdevelopment,themicroelectronicsandcomputertechnology,automaticcontroltechnologyhasdevelopedrapidlyandcommunicationtechnologyfrequencyconversionmachineryvelocitymodulationhasalreadyenteredanewera,themoreandmorewidespreadatpresent,plcathomeandhavewideapplicationinsteelandpetrochemicalandmachinerymanufacturing,buildingmaterials,transportationandalltheotherindustries
The1980sandinthemid-1990s,plcdevelopmentisthefastesttime,growthhasbeenbuoyingupto30~40%.duringthisperiod,theplcwasmeasuredinthehandlingcapacity,amathematicaloperation,theman-machineinterfaceandnetworkcapabilitieshavebeensubstantiallyincreased,plcintoprocesscontrol,insomeapplicationssupersededinaprocessincontrolofdcs.universalityoftheplchavetoface,convenience,andhighreliability,anti-jammingability,Programming
simpleasplcautomationcontrol.inindustry,especiallyinordertocontrolthepositionintheforeseeablefuture.Itisimpossibletoreplace
Keywords:
controloftheplcprogrammablecontroller;apply
1.PLC实现智能交通灯控制
1.1概述
1.引言
随着高新技术引入电子行业,电子设备的控制技术面临着挑战与改变。
在自动化要求越来越高的今天,我们放眼未来,不难发现只有对各种电子设备采用高新科技的自动化控制才是生存兴旺的唯一途径。
2.课题任务得提出
交通灯是交通中一种比较普遍的设备,它在工艺生产上起着至关重要作用。
我们负责设计的交通灯控制系统,原是采用继电器线路控制系统,该系统故障率高,不易维修,另外继电器寿命短,更换元件不方便,综上原因就严重影响生产效益,因此对本设备进行自动化控制就首当其冲。
3.自动化控制方案选择
对交通灯采用自动化控制时,可选比较先进而又稳定的单片机和PLC空制,
但采用单片机控制还要附加配套的集成电路I/O接口,又必须完成大量硬件设计和制作工作,而且单片机的维修对工人的知识水平要求较高,选用经济实用的PLC控制。
1.2系统原理说明
1.3基本原理
信号灯受启动及停止按钮的控制,当按下启动按钮时,信号灯系统开始工作,并
周而复始地循环工作,当按下停止按钮时,系统将停止在初始状态,所有信号灯都熄灭。
并且在南北和东西方向设置人行道过街,并伴有LED数码管显示。
1.4智能交通灯的选择控制要求
南北方向为主干道,东西方向为次干道。
东西方向红灯亮20s,南北方向绿
灯亮13s,闪4次(每次0.5s亮,0.5s灭),黄灯亮3s;然后,东西方向绿灯亮8s,闪3次(每次0.5s亮,0.5s灭),黄灯亮3s,南北方向的红灯亮14s;再然后,东西方向红灯亮20s,南北方向绿灯亮13s,闪4oooooo这样东西南北交通灯循环运行;当人行道上有人要过马路时,按相应人行道按钮,延时4s钟后(为了给正行驶在马路上的机动车通过时间)人行道及同向马路变绿灯,而垂
直方向马路灯及人行灯变红灯,延时6s钟后,垂直方向马路灯及人行灯变绿灯且马路灯恢复正常循环运行。
南北方向的时间用LED显示
1.5I/O端子分配图
接口
端子
接口
端子
启动/停止
I0.0/I0.1
南北人行道
I0.4
南北红
Q0.1
段码a
Q1.0
东西红
Q0.4
段码b
Q1.1
东西绿
Q0.6
段码c
Q1.2
东西黄
Q0.5
段码d
Q1.3
南北绿
Q0.3
段码e
Q1.4
南北黄
Q0.2
段码f
Q1.5
东西人行道
I0.3
段码g
Q1.6
1.6软件设计
1.7智能交通灯梯形图
冋结1岡貉标题
开启和去断
10.0
10.1M0.0
T1
—1,——C)
MO.OI
—1M
I网犒2
设置红绿灯时间
T45MO.O
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T37
INTON
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L—1
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3
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T45
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PT100ms
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T39
T37
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T40
11
11
1/1
11
T46
11
冋络13
I南北董灯
T38T39T46Q0.2
I,III(\
1f\111/1)
网络14
1东西绿灯
T44T46T38
Q0.6
1/1
T46T44
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T43T46
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东西董灯
T46
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I南北走向的人行戳丽
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T38Q0.7
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•QB1
1.8课程设计遇到的问题及解决方案
由于数码显示问题在前一课题中成功得到解决,该课题最大的难题是如何实现人行道交通灯的手动控制和红绿的的闪烁问题。
在该问题中我们利用中间继电器的通断和自锁功能,经过我们的不断调试和具体分析,跨过了这一难题。
2.基于PLC的步进电机控制
2.1步进电机的要求
学习步进电机的工作原理,提供的设备中南京工学院仪器为三相六拍的,设计程
序实现对步进电机启动、停止、正转、反转的控制,及用1个按键实现3档调
速即快速、中速、慢速。
同时用一位数码管显示当前的速度状态:
快、中、慢分别用1、2、3表示。
2.2设计思想及其原理图
步进电机的转速与输入脉冲的频率有关。
频率越高则转动越快,反之则越慢;正反转则是通过控制脉冲相序来实现;最难的就是通过一个按键去实现调速功能;我们设计的是通过按一次按键产生一次脉冲,产生一次上升沿则改变一次转速,低一中一高依次循环,实验中用到移位寄存器。
步进电机原理图
2.3I/O端子分配图
接口
端子
接口
端子
起动
I0.0
Q1.0
a
停止
I0.4
Q1.1
b
正转
I0.1
Q1.2
c
反转
I0.2
Q1.3
d
变速
I0.3
Q1.4
e
Q1.5
f
Q1.6
g
2.4步进电机PLC控制梯形图
网络1祠络标题
启动停止按钮
冋绍31
1成转1
冋络10
M3.1
MOV.W
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I遷示程厚模块
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OUT
2.5设计中遇到的问题和解决办法
设计中如何实现单键按钮的调速?
一直困扰着我们;有同学采用了定时器,但是我们才有的是逻辑更为简单得传送指令去完成它。
即传送一个字节,通过判断这个字节的位置来实现高中低速的转化。
在现实的操作中,我们没有认识到这个字节是个8位的,循环一次以后后面的调速发生错落。
后来经过多次的实验之后,把其他位置的信号并入之后,达到了理想的效果。
3.四层电梯的PLC控制
3.1概述
PLC是一种数字式的电子装置。
它使用可编程序的存储器来存储指令,实现逻辑运算、顺序运算、计数、计时和算术运算等功能,用来对各种机械或生产过程进行控制。
目前,在电梯的控制方式上,主要有继电器控制、PLC控制和微型计算机控制三种。
而PlC实际上是一种专用计算机,它采用巡回扫描的方式分时处理各项任务,而且依靠程序运行,这就保证只有正确的程序才能运行,否则电梯不会工作;又由于PLC中的内部辅助继电器及保持继电器等实际上是PLC系统内存工作单元,即无线圈又无触点,使用次数不受限制,属无触点运行,因此,它比继电器控制有着明显的优越性,运行寿命更长,工作更加可靠安全,自动化水平更高。
PLC控制是三种控制方式中最具有可靠性、实用性和灵活性的控制方式,它更适合于用在电梯的技术改造和控制系统的更新换代,是电梯控制系统中理想的控制新技术。
一个新的控制工程固然能提高产品的质量和数量,带来巨大的经济效益和社会效益,但新工程的投入、技术的培训、设备的维护也将导致运行资金的增加。
因此,在满足控制要求的前提下,一方面要注意不断地扩大工程的效益,另一方面也要注意不断地降低工程的成本。
总之,电梯的控制是比较复杂的,可编程控制器的使用为电梯的控制提供了广阔的空间。
PLC是专门为工业过程控制而设计的控制设备,随着PLC应用技术的不断发展,将使得它的体积大大减小,功能不断完善,过程的控制更平稳、可靠,抗干扰性能增强、机械与电气部件有机地结合在一个设备内。
因此,它已经成为电梯运行中的关键技术。
3.2系统原理说明
M
采用PLC构成四层简易电梯电气控制系统。
电梯的上、下行由一台电动机拖动,电动机正转为电梯上升,指示灯Q2.2,反转为下降指示灯Q2.1。
一层有上升呼
叫按钮I0.3,二层有上升呼叫按钮10.2以及下降呼叫按钮10.4,三层有上升呼叫按钮I0.2以及下降呼叫按钮I0.5,四层有下降呼叫按钮I0.0。
一至四层有到位行程开关11.1〜11.4。
电梯内有一至四层呼叫按钮,分别为I0.6、I0.7、11.5、
I1.0。
一层至四层外部有指示灯,用数码管显示楼层,分别为Q0.0〜Q0.6,3.3四层电梯的选择控制要求
(1)电梯上行:
1当电梯停于1楼仆或2F、3F时,4F呼叫,则上行到4楼,碰行程开关后停止。
2当电梯停于1F或2F时,3F呼叫,则上行到3F,碰行程开关后停止。
3当电梯停于1F时,2F呼叫,则上行到2F,碰行程开关后停止。
4当电梯停于1F时,2F、3F同时呼叫,则上行到2F后,停5秒种,继续上行到3F后停止。
5当电梯停于1F时,3F、4F同时呼叫,则上行到3F后,停5秒后,继续上行到4F后停止。
6当电梯停于1F时,2F、4F同时呼叫,则上行到2F后,停5秒后,继续上行到4F后停止。
7当电梯停于1F时,2F、3F、4F同时呼叫,则上行到2F后,停5秒后,继续上行到3F后,停5秒后,继续上行到4F后停止。
8当电梯停于2F时,3F、4F同时呼叫,则上行到3F后,停5秒后,继续上行到4F后停止。
(2)电梯下行
1当电梯停于4F或3F、2F时,1F呼叫,则下行到1F,碰行程开关后停止。
2当电梯停于4F或3F时,2F呼叫,则下行到2F,碰行程开关后停止。
3当电梯停于4F时,3F呼叫,则下行到3F,碰行程开关后停止。
4当电梯停于4F时,3F、2F同时呼叫,则下行到3F后,停5秒种,继续下行到2F后停止。
5当电梯停于4F时,3F、1F同时呼叫,则下行到3F后,停5秒后,继续下行到1F后停止。
6当电梯停于4F时,2F、1F同时呼叫,则下行到2F后,停5秒后,继续下行到1F后停止。
7当电梯停于4F时,3F、2F、1F同时呼叫,则下行到3F后,停5秒后,继续下行到2F后,停5秒后,继续下行到1F后停止。
8当电梯停于3F时,2F、1F同时呼叫,则下行到2F后,停5秒后,继续下行到1F后停止。
(3)各楼层运行时间应在15秒以内,否则认为有故障。
(4)电梯停于某一层时,数码管应显示该层的楼层数。
(5)电梯上、下行时,相应的标志灯应亮。
(6)启动时,当电梯没有停在任何楼层,可自动向上或向下停靠。
(7)有逆向呼叫时,先到达最顶层或最底层,然后响应。
例:
电梯响应3层电梯,电
梯上行,若上行过程中,1楼又有人呼叫,电梯先上升到最高层,然后再下行。
(8)设定关闭电梯的功能,当电梯完成最后一个呼叫请求后,延时3秒后,自动返回1F。
3.4I/O端子分配图
主机
注释
实验模块
I0.0
4层外呼
4F*
I0.1
3层外呼上行
3F
I0.2
2层外呼上行
2F
I0.3
1层外呼
1F
I0.4
2层外呼下行
2F*
I0.5
3层外呼下行
3F*
I0.6
1楼内呼
SW1
I0.7
2楼内呼
SW2
I1.6
4楼内呼
SW4
I1.1
1层传感器输入
I1.2
2层传感器输入
I1.3
3层传感器输入
I1.4
4层传感器输入
I1.5
3楼内呼
SW3
11.7
顶层行程开关
SB1
12.0
底层行程开关
SB2
Q0.0
电梯上行正极
Q0.1
电梯下行正极
Q1.0
数码管显示a
Q1.1
数码管显示b
Q0.4
电梯上行负极
Q0.5
电机下行负极
Q1.2
数码管显示c
Q1.3
数码管显示d
Q1.4
数码管显示e
Q1.5
数码管显示f
Q1.6
数码管显示g
3.5四层电梯梯形图
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