PLC专业课程设计专业资料.doc

课程设计(论文)

题 目 名 称 交通信号灯PLC控制系统设计
课 程 名 称 PLC原理及应用
学 生 姓 名
学 号
系 、专 业 电气
指 导 教 师

2月 12日

邵阳学院课程设计（论文）任务书
年级专业

学生姓名

学号

题目名称
交通信号灯PLC控制系统设计
设计时间

课程名称
PLC原理及应用
课程编号

设计地点
数字控制与PLC实验室（306）
一、课程设计（论文）目
PLC原理及应用课程设计是电气工程及其自动化专业领域重要实践环节之一，重要以小型实用性PLC控制系统软、硬件设计为主。
课程设计目和任务：全面纯熟掌握PLC硬件构成以及各种指令应用，使学生掌握小型PLC应用系统设计环节，熟悉和掌握PLC开发系统应用和软件调试过程，通过设计过程中对故障分析、判断、检修进一步锻炼和培养学生动手能力。

二、 已知技术参数和条件
运用PLC设计控制十字路口交通灯全自动运营，系统启动后，依照设立好东西南北方向通车时间控制东西南北方向批示灯按照一定规律运营，完毕一种周期工作后自动进入下一种周期继续运营。都市路口交通灯控制系统用于十字路口车辆以及行人交通管理，每个方向具备左拐、右拐、直行以及行人4种通行批示灯。执行程序，初始态为四个路口红灯全亮之后，东西路口绿灯亮，南北路口红灯亮，东西路口方向通车，延时一段时间后路口绿灯熄灭，黄灯开始闪烁，闪烁若干次后，东西路口红灯亮，而同步南北路口绿灯亮，南北路口方向开始通车，延时一段时间后，南北路口绿灯熄灭，黄灯开始闪烁闪烁若干次后，再切换到东西路口方向，之后重复以上过程。
技术参数：请调研邵阳市某个十字路口运营状况。
三、任务和规定
1、设计系统PLC外部接线图
2、系统操作面板
3、系统T形图
按照规定书写课程设计报告
注：1．此表由指引教师填写，经系、教研室审批，指引教师、学生签字后生效；
2．此表1式3份，学生、指引教师、教研室各1份。
四、参照资料和既有基本条件（涉及实验室、重要仪器设备等）
实验室有EL型PLC实验系统4套，
FX2N系列实验装置8台，以及有关软件。
FX2N系列、S7系列产品阐明书；
FX2N系列实验装置实验指引书；
五、进度安排
年月日：收集和课程设计关于资料，熟悉课题任务何规定
年月日-日：总体方案设计
年月日-日：外部接线图
年月日-日：T形图设计
年月日-日：系统调试改进
年月日：整顿书写设计阐明书
年月日：答辩
六、教研室审批意见

教研室主任（签字）： 年 月 日
七|、主管教学主任意见

主管主任（签字）： 年 月 日
八、备注

指引教师（签字）： 学生（签字）：
邵阳学院课程设计（论文）评阅表

学生姓名 学 号
系 电气系 专业班级
题目名称 交通信号灯PLC控制系统设计 课程名称 PLC原理及应用
一、学生自我总结
通过这次课程设计，加深了对课本知识结识，同步较好锻炼了我理论与实践相结合能力。在这次课程设计中，我学会了电路设计基本流程和办法，对此后学习设计会有很大协助。

学生签名： 年 月 日
二、指引教师评估
评分项目
平时成绩
论文
答辩
综合成绩
权 重
30
40
30

单项成绩

指引教师评语：

指引教师（签名）： 年 月 日
注：1、本表是学生课程设计（论文）成绩评估根据，装订在设计阐明书（或论文）“任务书”页背面；
2、表中“评分项目”及“权重”依照各系考核细则和评分原则拟定。

摘要
自从交通灯诞生以来，其内部电路控制系统就不断被改进。设计办法也开始各种各样，从而使交通灯显得更加智能化。可编程控制器(PLC)以微解决器为核心，普遍采用根据继电接触器控制系统电气原理图 编制梯形图语言进行程序设计，编程容易，功能扩展以便，修改灵活,并且构造简朴，抗干扰能力强。三菱可编程控制器指令丰富，可以接各种输出、输入扩充设备，有丰富特殊扩展设备，其中模仿输入设备和通信设备更是符合交通灯控制系统规定与特 点，可以以便地联网通信。
本文选取三菱可编程控制器FX2N 为核心部件，着重进行硬件接口设计，运用梯形 图和语句表进行编程，实现了十字路口交通灯控制系统自动化。
核心词：PLC；交通控制；自动化 ；

目录
摘要………………………………………………..…………………..………I
1 设计方案………………………………………….…....…………………..1
1.1设计规定…………………………………………………...……………..1
1.2 设计方案分析………………………………………………………..…..1
2 PLC基本知识…………………………………………………….……..3
2.1 PLC产生和定义…………………………………………………………3
2.2 PLC基本构成……………………………………………..…………..3
2.3 PLC基本工作原理……………………………………………………4
2.4 PLC特点…………………………………………………………..…..4
2.5 PLC应用与前景 ……………………………………………….…….4
3 系统设计……………………………………………………………..…….5
3.1 硬件设计………………………………………………………….……..5
3.2 PLC接线………………………………………………….………..……6
3.3 系统程序分析………………………………………………………..….7
结束语…………………………………………………………………...…..11
参照文献…………………………………………………………………….12
附录……………………………………………………………………….…13

1 设计方案
1.1设计规定
运用PLC设计控制十字路口交通灯全自动运营，系统启动后，依照设立好东西南北方向通车时间控制东西南北方向批示灯按照一定规律运营，完毕一种周期工作后自动进入下一种周期继续运营。都市路口交通灯控制系统用于十字路口车辆以及行人交通管理，每个方向具备左拐、右拐、直行以及行人4种通行批示灯，以及每个路口绿灯亮时有倒计时显示屏。
1.2 设计方案分析
按照交通灯系统控制规定下，结合三菱FX2N系列可编程控制器特性， 选取适合型号。设计思想分析如下：结合当前所学知识，拟定已转换为中心程序设计办法更简朴以便达到设计规定

图1.1 程序流程图
执行程序，初始态为四个路口红灯全亮之后，所有右拐绿灯全亮；路口直行左拐绿灯亮，西南北路口红灯亮，东路口方向通车，延时9S后路口绿灯熄灭，黄灯开始亮3S，东路口红灯亮；同步西路口直行和左拐绿灯亮，西路口方向开始通车，延时9S后，西路口绿灯熄灭，黄灯开始亮3S，而在东西路口通车期间，南北路口人行道始终都亮绿灯，东西路口人行道亮红灯；西路口红灯亮，同步南路口直行和左拐绿灯亮，南路口方向通车，延时9S候，南路口绿灯熄灭，黄灯开始亮3S ，南路口红灯亮；同步北路口直行和左拐绿灯亮，北路口方向开始通车，延时9S候，北路口绿灯熄灭，黄灯开始亮3S，而在南北路口通车期间，东西路口人行道始终都亮绿灯，东西路口人行道亮红灯。如此重复以上过程。
这种设计方案源于咱们课本上已转换为中心程序设计。 一方面从理论上可行，由于用到都是较为简朴PLC程序，程序以顺序控制为主线，以及各种子程序共同构成，从而可以把总程序分为各种，这样就可以减少编程难度。另一方面是硬件上来说，所需要元件都是某些低端惯用产品。总之采用这种设计，是通过了深思，通过度析才得出来可行性。

2 PLC基本知识
2.1 PLC产生和定义
1968年由美国通用汽车公司（GE）提出，1969年有美国数字设备公司（DEC）研制成功，有逻辑运算、定期、计算功能称为PLC（programmable logic controller）。
80年代，由于计算机技术发展，PLC采用通用微解决器为核心，功能扩展到各种算术运算，PLC运算过程控制并可与上位机通讯、实现远程控制。被称为PC（programmable controller）即可编程控制器。国际电工委员会（IEC）1987年颁布可编程逻辑控制器定义如下：
可编程逻辑控制器是专为在工业环境下应用而设计一种数字运算操作电子装置，是带有存储器、可以编制程序控制器。它可以存储和执行命令，进行逻辑运算、顺序控制、定期、计数和算术运算等操作，并通过数字式和模仿式输入输出，控制各种类型机械或生产过程。可编程控制器及其关于外围设备，都应按易于工业控制系统形成一种整体、易于扩展其功能原则设计。
2.2 PLC基本构成
当前，可编程控制器产品诸多，不同厂家生产PLC以及同一家生产不同型号PLC其构造个不相似，但就其工作原理而言，是大体相似。它们都是以微解决器为核心构造，其功能实现不但基于硬件作用，而更靠软件支持。PLC主机由微解决器（CPU）、存储器（EPROM、ROM）、输入/输出模块、外设I/O接口、通信接口及电源构成。
编程器

输出电路

输
入
电
路

中央解决器（CPU）

系统程序存储器

顾客程序存储器

电源

图2.1 PLC构成

2.3 PLC基本工作原理
PLC是一种存储程序控制器。顾客依照某一对象详细控制规定，编好程序后，编程器将程序键入PLC顾客存储器中存储。PLC控制功能就是运用顾客程序来实现。
PLC运营程序方式与微型机算计相比有较大不同，微型计算机运营程序时，一旦执行到END指令，程序运营结束。而PLC从0000存储地址所存储第一条拥护指令开始，在无中断或跳转状况下，按存储地址好递增方向顺序执行拥护程序，直到END指令结束。然后再从头开始，并周而复始重复，直至到停机或运营（RUN）切换到停止（STOP）工作状态。咱们把PLC这种执行程序方式成为扫描工作方式。每扫描完一次程序就构成一种扫描周期。
2.4 PLC特点
PLC是综合继电器接触器控制长处及计算机灵活以便特点而设计制造和发展,这就使PLC具备许多其她控制器所无法相比长处。
（1）可靠性高，抗干扰能力强。
（2）通用性强，使用以便。
（3）采用模块化构造，使系统组合灵活以便。
（4）编程语言简朴、易学，便于掌握。
（5）系统设计周期短。
（6）对生产工艺变化适应性强。
（7）安装简朴、调试以便、维护工作量小。
（8）体积小、重量轻、功耗低。
2.5 PLC应用与前景
为了适应市场各方面需求,各生产厂家对PLC不断进行改进,推出功能更加强大、成果更加完美新产品。这些新产品总体来说，朝两个方向发展：一种向超小型、专用化和低价格方向发展，以进行单机控制；另一种是向大型化、高速化、多功能化和分布式全自动网络化方向发展，以适应当代化大型工厂、公司自动化需要。

3 系统设计
3.1 硬件设计
输入控制X0，输出端有东西、南北方向红绿黄灯和东西、南北方向左转弯红绿灯共十个输出点，因此选用日本三菱公司生产FX2N系列，I/O分派如下表：
表3.1 I/O分派表
输入
交通灯控制开关
X0
输出

东路口直行左拐红灯
Y0
东路口直行左拐绿灯
Y1
东路口直行左拐黄灯
Y2
西路口直行左拐红灯
Y3
西路口直行左拐绿灯
Y4
西路口直行左拐黄灯
Y5
南路口直行左拐红灯
Y6
南路口直行左拐绿灯
Y7
南路口直行左拐黄灯
Y10
北路口直行左拐红灯
Y11
北路口直行左拐绿灯
Y12
北路口直行左拐黄灯
Y13
东西人行道红灯
Y14
东西人行道绿灯
Y15
南北人行道红灯
Y16
南北人行道绿灯
Y17
所有路口右转绿灯
Y20
数码管显示
Y21-Y27
100ms
T0 T2 T4 T6 T8
3S
100ms
T1 T3 T 5 T7
9S

3.2 PLC接线
硬件电路图连接：如图3.1所示

图3.1 硬件电路图连接

图3.2 系统顺序功能图
3.3 系统程序分析
（1）启动电源 M8002接通 所有继电器复位，然后启动M200,逐渐触发背面指令。启动程序:

（2）以转换为中心顺序程序设计逐渐触发指令，如下：

（3）东路口红灯程序触发：

（4）西路口红灯程序触发：

（5）南路口红灯程序触发：

（6）北路口红灯程序触发:

（7）人行道红绿灯触发程序：

（8）程序启动后开始定期以及数码管倒计时显示程序：

（9）东路口亮绿灯以及倒计时显示程序：

（10）东路口亮黄灯以及倒计时显示程序：

以及西路口、南路口、北路口程序均与上同理。
系统整体梯形图件附录。

结束语
在本次课程设计中，咱们将课本理论知识与实际应用联系起来。按照课本上知识和王教师讲授办法，一方面和同窗一起分析研究本次课程设计任务和规定，然后按照分析成果进行实际连接电路和编写程序操作，检测和校正，再进一步完善电路和程序。在其中遇到某些不解和疑惑地方，尚有浮现某些未知问题，咱们都认真分析讨论，然后对讨论出成果进行实际检测校正，对某些疑难问题咱们也认真向王教师询问请教，和王教师一起探讨解决。
通过本次电路和程序设计，咱们加深了对课本知识结识理解，对电路设计办法和实际电路连接也有了一定初步结识。也对PLC应用技术有了更深结识。
感谢王教师细心辅导，感谢团队积极合伙，团队力量是无限。

参照文献
[1]孙平主编《可编程控制器原理及应用》. .5.
[2]王永华主编《当代电气及可编程控制技术》北京航空航天大学. .5.
[3]胡学林主编《可编程控制器应用技术》.高等教诲出版社..4.
[4]张运波.《工厂电气控制技术》. .
[5]田瑞庭.《可编程控制器应用技术》 1994.
[6]曲非非.《 PLC应用技术200例》 .

附录
系统梯形图