交通信号灯PLC控制系统的设计.docVIP

河南科技大学 课 程 设 计 说 明 书 课程名称 电气控制技术 题 目 交通信号灯PLC控制系统的设计 学 院 车辆与动力工程学院 班 级 农电092 学生姓名 王晨光 指导教师 高春艳 日 期 2012年6月28 摘 要 2 PLC控制系统设计概要 2.1 设计的基本原则和内容 我们在学习了PLC的大量相关知识后，要能够把其运用在实际设计当中。当然，要设计经济、可靠、简洁的PLC控制系统，需要丰富的专业知识和实际的工作经验。那么，我们首先来看一下PLC控制系统的设计原则和内容。 一、PLC控制系统设计的基本原则 1、最大限度地满足被控对象的控制要求； 2、保证控制系统的高可靠、安全； 3、满足上面条件的前提下，力求使控制系统简单、经济、实用和维修方便； 4、选择PLC时，要考虑生产和工艺改进所需的余量。 二、PLC控制系统设计的基本内容 1、选择合适的用户输入设备、输出设备以及输出设备驱动的控制对象； 2、分配I/O，设计电气接线图，考虑安全措施； 3、选择适合系统的PLC； 4、设计程序； 5、调试程序，一个是模拟调试，一个是联机调试； 6、设计控制柜，编写系统交付使用的技术文件，说明书、电气图、电气元件明细表。 7、验收、交付使用。 2.2 设计的步骤和实现过程 一、PLC控制系统设计的一般步骤 1、对于复杂的控制系统，最好绘制编程流程图，相当于设计思路； 2、设计梯形图； 3、程序输入PLC模拟调试，修改，直到满足要求为止； 4、现场施工完毕后进行联机调试，直至可靠地满足控制要求； 5、编写技术文件； 6、交付使用。 我们在设计流程图时，也要遵循以下过程：1) 分析生产工艺过程；2) 根据控制要求确定所需的用户输入、输出设备，分配I/O；3) 选择PLC；4) 设计PLC接线图以及电气施工图；5) 程序设计和控制柜接线施工。 具体的设计步骤框图如图2-1所示 图2-1控制系统设计步骤框图 二、PLC控制系统执行程序的过程及特点 PLC执行程序的过程分为三个阶段，即输入采样阶段、程序执行阶段、输出刷新阶段。 1、输入采样阶段 在输入采样阶段，PLC以扫描工作方式按顺序对所有输入端的输入状态进行采样，并存入输入映象寄存器中，此时输入映象寄存器被刷新。接着进入程序处理阶段，在程序执行阶段或其它阶段，即使输入状态发生变化，输入映象寄存器的内容也不会改变，输入状态的变化只有在下一个扫描周期的输入处理阶段才能被采样到。 2、程序执行阶段 在程序执行阶段，PLC对程序按顺序进行扫描执行。若程序用梯形图来表示，则总是按先上后下，先左后右的顺序进行。当遇到程序跳转指令时，则根据跳转条件是否满足来决定程序是否跳转。当指令中涉及到输入、输出状态时，PLC从输入映像寄存器和元件映象寄存器中读出，根据用户程序进行运算，运算的结果再存入元件映象寄存器中。对于元件映象寄存器来说，其内容会随程序执行的过程而变化。 3、输出刷新阶段 程序执行完毕后，进入输出处理阶段。在这一阶段里，PLC将输出映象寄存器中与输出有关的状态（输出继电器状态）转存到输出锁存器中，并通过一定方式输出，驱动外部负载。 因此，PLC在一个扫描周期内，对输入状态的采样只在输入采样阶段进行。当PLC进入程序执行阶段后输入端将被封锁，直到下一个扫描周期的输入采样阶段才对输入状态进行重新采样。这方式称为集中采样，即在一个扫描周期内，集中一段时间对输入状态进行采样。 在用户程序中如果对输出结果多次赋值，则最后一次有效。在一个扫描周期内，只在输出刷新阶段才将输出状态从输出映象寄存器中输出，对输出接口进行刷新。在其它阶段里输出状态一直保存在输出映象寄存器中。这种方式称为集中输出。 三 交通灯控制系统的硬件设计 3.1 交通灯的控制要求及对象 3.1 交通信号灯由红灯、绿灯、黄灯组成。红灯表示禁止通行，绿灯表示准许通行，黄灯表示警示。交通信号灯分为机动车信号灯、非机动车信号灯、人行横道信号灯、车道信号灯、方向指示信号灯、闪光警告信号灯、道路与铁路平面交叉道口信号灯。交通信号灯用于道路平面交叉路口，通过对车辆、行人发出行进或停止的指令，使各个方向同时到达的人、车交通流尽可能减少相互干扰，从而提高路口的通行能力，保障路口畅通和安全。 3.1.2 控制对象 本系统的控制对象有十个，分别是： 东西方向红灯（R—EW）两个； 南北方向红灯 (R—SN) 两个； 东西方向黄灯（Y—EW）两个； 南北方向黄灯 (Y—SN) 两个； 东西方向绿灯（G—EW）两个； 南北方