PLC课程设计交通灯副本.docx
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PLC课程设计交通灯副本.docx
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PLC课程设计交通灯副本
一、课程设计题目
交通信号灯的设计
二、课程设计内容(含技术指标)
交通信号灯的设计
用PLC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时亮,否则关闭系统,并立刻报警。
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,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三菱FX2N系列PLC。
2.3三菱FX系列PLC的概述
FX系列PLC是日本三菱公司继F1、F2系列PLC之后推出的小型机。
它同时具有单元式PLC的简单易用和模块、式PLC的功能强大、配置灵活的优点,其机型种类较多,主要有FX0S、FX0N、FX1、FX1N、FX2、FX2N、FX2NC等。
系统配置既固定又灵活,基本上能满足各种工业控制要求。
当控制要求较简单时,可选用容量较小的FX0S或FX0N机型;当控制要求较复杂时,可选用性能高、处理速度快、容量大的FX2N或FX0N机型。
FX2N系列是小型化、高速度、高性能等很多方面都是相当于FX系列中最高档次的超小型程序装置。
除输入输出16-256点的独立用途外,还可以适用于多个基础组件间的连接、模拟控制、定位控制等特殊用途,是一套可以满足广泛需要的PLC。
2.4FX2N系列PLC的特点
(1)系统配置既固定又灵活:
可进行16-256点的灵活输入输出组合。
可连接扩展模块,包括FX0N系列扩展模块。
(2)编程简单,指令丰富:
功能指令种类多,有高速处理指令、便利指令、数据处理、特殊用途指令等。
(3)品种丰富:
可选用16/32/48/64/80/128/点的主机,可以采用最小8点的扩展模块进行扩展。
也可根据电源及输入输出形式,自由选择。
(4)高性能:
内置程序容量8000步,最大可扩充至16K步,可输入注释,还有丰富的软主件。
(5)高速运算:
1个指令的运行时间,基本指令只需0.08us,应用指令在1.52us至几百微秒之间。
(6)多种特殊用途:
FX2N系列中,1台基本单元最多可连接8台扩展模块或特殊功能模块,连接上相当的特殊功能模块后,可应用在模拟控制、定位控制等特殊场合。
3PLC编程
3.1I/O端口分配
3PLC编程
3.1I/O端口分配
表1人行道与车行道红绿灯PLC控制的I/O端口分配图
输入
输出
名称
输入点
名称
输出点
启动按钮
SB0
X5
车道红灯
HL0
Y30
车道黄灯
HL1
Y31
车道绿灯
HL2
Y32
人行道红灯
HL3
Y33
人行道绿灯
HL4
Y34
3.2PLC硬件接线图
3.3状况转移图
3.3.1状态表
人行道与车道红绿灯PLC控制的状态表如表3.3.1-1
表2人行道与车道红绿灯PLC控制的状态表工步号
状态号
状态输出/状态功能
状态转移
原位
S0
PLC初始化
X5:
S0-S20
S0-S30
第1工步
S20
Y32得电,车行灯绿灯亮
T20:
S20-S21
S30
Y33得电,人行灯红等亮
T22:
S30-S31
第2工步
S21
Y31得电,车行灯黄灯亮
T21:
S21-S22
第3工步
S22
Y30得电,车行灯红灯亮
T26:
S22-S0
第4工步
S31
Y34得电,人行灯绿灯亮
T23:
S31-S32
第5工步
S32
Y34失电,人行灯绿灯暗
T25:
S32-S33
S33
Y34得电,人行灯绿灯亮
T24:
S33-S32
C0:
S33-S34
第6工步
S34
Y33得电,人行灯红灯亮
T26:
S34-S0
按表3.3.1-1人行道与车行道红绿灯PLC控制的状态表,可以画出等效的并行结构SFC图如下所示。
图3.3.1-1状况转移图
3.4梯形图及指令表
梯形图和指令表如下表所示
功能说明:
实现图所示的动作要求的梯形图。
用定时器T24和T25分别表示人行道绿灯闪光时的接通和断开时间,即闪光时,绿灯(Y34)接通0.5s,断开0.5s,其闪光次数(5次)用计数器C0来计数。
当一个周期执行完时,定时器T26的常闭触点断开,使M8002线圈断开,从而使各定时器(T20-T26)和计数器C0均复位,T26的常闭触点又闭合,重复执行上一周期的动作过程。
高或电源干扰特别严重的环境中,可以安装一台带屏蔽层的隔离变压器,以减少设备与地之间的干扰。
一般PLC都有直流24V输出提供给输入端,当输入端使用外接直流电源时,应选用直流稳压电源。
因为普通的整流滤波电源,由于纹波的影响,容易使PLC接收到错误信息。
5总结
本系统采用PLC顺序循环控制设计法设计,很容易接受,提高设计的效率,节省大量的设计时间,提高交通控制效率,是一种智能的交通控制系统,他可以依据道路与季节的变化情况修改红绿灯的时间长度,减少十字路口的车辆滞留情况,缓解交通拥挤,实现交通控制的最优系统的最优控制,有了它便可以方便地对传统的定时交通控制系统进行改造升级。
由于其结构简单,可靠性搞,且成本较低,特别适合与交通繁忙,无立交的十字路口,经济效益十分明显,具有较高的推广价值。
对于本次PLC课程设计,自己学到了很多的东西,通过对实际交通灯的观察,在纸上设计出梯形图,在电脑上运行、调试,查看结果,再对梯形图进行改造,设计出模拟的交通灯控制系统,整个过程培养了自己独立思考、细心严谨的能力,通过不断的学习和改进,使自己对PLC有了更多的了解,掌握了很多PLC的编程方法和技巧,对PLC的自动控制系统、应用范围了解甚多。
通过本次的系统设计不仅对课本知识的进一步加深,而且提高了自己的动手能力,对今后自己有很大的帮助。
最后十分感谢胡蔷、高海洲老师对此次课程设计的指导。
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,廖常初编,(1~4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 2005
[4] 戴一平主编可编和控制器技术及应用机械工业出版社 2004
[5] PLC原理及应用 俞国亮主编,清华大学出版社,2005
[6] 可编程控制器及其系统邹金慧主编,重庆大学出版社,2002
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