基于三菱plc的交通灯课程设计-学位论文.doc

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1Y10Y16倒计时十位数字显示 数码显示管2Y20Y26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 Y3X2 Y4 Y5X3 Y6 Y7X4 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3s3.1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X2Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y17 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Y10Y16来作为倒计时十位显示的七段数码管的输入，Y20Y26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3PLC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，20035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 X0011 AND M80022 OUT M03 LD M04 OR M25 OR M36 OR M47 MPS8 AND M29 MOVP K35 D014 MRD15 AND M316 MOVP K45 D021 MPP22 AND M423 MOVP K25 D028 LDI M329 ANI M430 AND X00231 OUT M232 LDI M233 ANI M434 AND X00335 OUT M336 LDI M237 ANI M338 AND X00439 ANI M740 OUT M441 LD M242 OR M543 ANI M344 ANI M445 OUT M546 LD M347 OR M648 ANI M249 ANI M450 OUT M651 LD M452 OR M753 ANI M254 OUT M755 LD M556 OR M657 OR M758 AND M801359 AND X00160 DECP D063 LD M800064 DIV D0 K10 D1071 SEGD D10 K2Y01076 SEGD D11 K2Y02081 LD= D0 K086 OUT C0 K189 OUT C1 K292 OUT C2 K395 OUT C3 K498 LD X00199 AND C0100 MPS101 AND M2102 MOVP K35 D0107 MRD108 AND M3109 MOVP K45 D0114 MPP115 AND M7116 MOVP K25 D0121 LD C1122 MOVP K4 D0127 LD C2128 MOVP K10 D0133 LD C3134 MOVP K3 D0139 ZRST C0 C3144 LD X001145 AND M5146 OUT T0 K350149 OUT T1 K390152 OUT T2 K490155 ANI T3156 OUT T3 K520159 LD X001160 AND M6161 OUT T4 K450164 OUT T5 K490167 OUT T6 K590170 ANI T3171 OUT T7 K620174 LD X001175 AND M7176 OUT T8 K250179 OUT T9 K290182 OUT T10 K390185 ANI T11186 OUT T11 K420189 LD= T3 K520194 OUT C4 K0197 OUT C5 K1200 OUT C6 K2203 OUT C7 K3206 LD= T7 K620211 OUT C4 K0214 OUT C5 K1217 OUT C6 K2220 OUT C7 K3223 LD= T11 K420228 OUT C4 K0231 OUT C5 K1234 OUT C6 K2237 OUT C7 K3240 LD C4241 OR C6242 RST M1243 LD C5244 SET M1245 ZRST C4 C5250 LD C7251 ZRST C6 C7256 LD X001257 ANI M1258 ANI M8259 OUT Y001260 MPS261 AND T3262 ZRST T0 T3267 MRD268 AND T7269 ZRST T4 T7274 MRD275 AND T11276 ZRST T8 T11281 MRD282 ANI T0283 ANI T4284 ANI T8285 OUT Y007286 MRD287 LD T0288 ANI T1289 LD T4290 ANI T5291 ORB292 LD T8293 ANI T9294 ORB295 LD T4296 AND T5297 AND T6298 ANI T7299 ORB300 LD T8301 AND T9302 AND T10303 ANI T11304 ORB305 LD T0306 AND T1307 AND T2308 ANI T3309 ORB310 ANB311 OUT Y006312 MPP313 LD T0314 AND T1315 ANI T2316 LD T4317 AND T5318 ANI T6319 ORB320 LD T8321 AND T9322 ANI T10323 ORB324 ANB325 OUT Y017326 LD X001327 AND M1328 ANI M8329 OUT Y005330 MPS331 AND T3332 ZRST T0 T3337 MRD338 AND T7339 ZRST T4 T7344 MRD345 AND T11346 ZRST T8 T11351 MRD352 ANI T0353 ANI T4354 ANI T8355 OUT Y003356 MRD357 LD T0358 ANI T1359 LD T8360 ANI T9361 ORB362 LD T4363 ANI T5364 ORB365 LD T8366 AND T9367 AND T10368 ANI T11369 ORB370 LD T4371 AND T5372 AND T6373 ANI T7374 ORB375 LD T0376 AND T1377 AND T2378 ANI T3379 ORB380 ANB381 OUT Y002382 MPP383 LD T0384 AND T1385 ANI T2386 LD T4387 AND T5388 ANI T6389 ORB390 LD T8391 AND T9392 ANI T10393 ORB394 ANB395 OUT Y004396 LD Y003397 AND Y007398 OR M8399 OUT Y027400 OUT M8401 END24