基于PLC控制的丁字路口交通信号灯

无锡技师学院1课程设计报告课程名称：基于PLC控制的丁字路口交通信号灯姓名：学号：专业：班级：指导教师：课程设计成绩□不合格□合格□良好□优秀2015年11月23日无锡技师学院课程设计任务书课程设计题目基于PLC控制的丁字路口交通信号灯课程设计时间2015年11月23日至2015年11月27日课程设计小组成员课程设计目的1.进一步熟悉和掌握PLC的结构及工作原理2.掌握抢答器的技术及抢答器电路的外特性，控制方法。3.掌握电气设计制图的基本规范，熟练掌握PLC程序设计的方法。4.通过课程设计，掌握抢答器电路设计的基本方法和技术。5.通过完成一个包括电路设计和程序开发的完整过程，使学生了解开发PLC应用系统的全过程，为今后从事相应事业打下基础。课程设计任务1.构思本次课题方案2.通过软件设计电路3.通过软件设计程序4.调试程序是否可行5.装接元件并且排版课程设计主要技术指标一．原理图设计1.原理图设计符合项目的工作原理，连线正确。2.图中所使用的元器件合理使用。二．程序调试1.按所设计的原理图，在软件上连线，检查无误。2.将汇编后生成的文件传送到实验装置中，执行该程序，检查该程序是否达到设计要求，若未达到，修改程序，直到达到要求为止课程设计进度计划2015年11月23号：构思课题方案及设计电路原理2015年11月24号：设计程序2015年11月25号：程序调试2015年11月26号：装接及调试电路2015年11月27号：完成课题实验报告任务签发时间2015年11月23日任务完成时间2015年11月27日学生签名指导教师签名无锡技师学院I目录目录............................................................................I前言.................................................................................................1第一章绪论...................................................................................21.1本课题研究的背景.................................................21.2本课题研究的意义.................................................2第二章PLC的定义及工作原理...............................................42.1PLC的定义...............................................................42.2PLC的结构...............................................................42.3三菱FX2N-48MRPLC简介.....................................6第三章丁字路口信号灯PLC控制系统设计......................83.1控制对象及要求......................................................83.1.1课程设计目的......................................................83.1.2控制对象.............................................................83.2控制规律.................................................................93.3系统I/O分配表.....................................................93.4外部接线图...........................................................103.5PLC梯形图..............................................................113.6PLC指令表..............................................................123.7系统调试................................................................13心得体会........................................................................................14参考文献........................................................................................15无锡技师学院1前言交通是一个城市经济的动脉，它不但体现了一个城市的发展活力，也直接与老百姓的生活息息相关。随着我国经济的高速发展，人们对私家车、公交车的需求越来越大。相应地，我国进入WTO以后，我国经济贸易与世界接轨，汽车业关税大大降低，使很多人都能负担得起，买私家车已经不再是遥不可及的梦。但是，车辆的增加无疑会对我国城市交通系统带来沉重的压力。而交通灯在这个交通环境中起着一个重要的角色，交通灯能有效地缓解城市的交通压力，减少交通事故；交通灯能为当地人民出行节省大量时间，创造出更多的社会价值；交通灯为交通顺畅提供了保障，对当地经济起着一个不可估量的作用。无锡技师学院2第一章绪论1.1本课题研究的背景随着汽车进入家庭步伐的加快和城市汽车数量的增多，城市道路交通问题显得越来越重要。马路上经常会看到这种现象:一旦整个路口的交通信号灯出现故障，若没有交警的及时疏导，该路口就会塞得一塌糊涂，甚至造成严重的交通事故。原交通信号控制大都采用继电器实现，存在着功能少、可靠性差、维护量大等缺点,越来越不能适应城市道路交通高速发展的要求。另外，根据人车流量的多少，可能随时增加路口的交通信号，比如增加转弯或人行道交通信号，原有系统的制约性就更加明显了。为了弥补原交通信号灯系统存在的以上缺点，我们引入了基于PLC控制的交通信号灯控制系统。本文对丁字路口交通信号灯控制系统，运用可编程逻辑器件PLC做了软件与硬件的设计，能基本达到控制要求。系统仅实现了小型PLC系统的一个雏形，在完善各项功能方面都还需要进一步的分析、研究和调试工作。如果进一步结合工业控制的要求，形成一个较为成型的产品，则需要作更多、更深入的研究。1.2本课题研究的意义城市道路交通自动控制系统的发展是以城市交通信号控制技术为前导，与汽车工业并行发展的。在其各个发展阶段，由于交通的各种矛盾不断出现，人们总是尽可能地把各个历史阶段当时的最新科技成果应用到交通自动控制中来，从而促进了交通自动控制技术的不断发展。交通控制研究的发展旨在解决人类交通因需求的增多而日益繁无锡技师学院3重带来的问题，局限于道路建设的暂时不足和交通工具的快速增长，就要使更多的车辆安全高效的利用有限的道路资源，避免因无序和抢行等无控制原因造成的不必要阻塞甚至瘫痪，另外，针对整个交通线路车辆的多少实时调整和转移多条线路的分流也十分必要。交通网络是城市的动脉，象征着一个城市的工业文明水平。交通关系着人们对于财产，安全和时间相关的利益。具有优良科学的交通控制技术对资源物流和人们出行都是十分有价值的，保证交通线路的畅通安全，才能保证出行舒畅，物流准时到位，甚至是生命通道的延伸。生活中常见的是丁字路口交通灯，本课题为相对少见的丁字路口信号的的设计，颇具实用性。无锡技师学院8第二章PLC的定义及工作原理2.1PLC的定义可编程逻辑控制器(ProgrammableLogicController,简称PLC)根据国际电工委员会(IEC)在1987年的可编程控制器国际标准第三稿中，对其作了如下定义：“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外部设备，都应按易于使工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。”可编程控制器作为目前工业自动化的重要基础设备，被称为“工业自动化三大支柱性产业之一”，在各工业生产领域发挥愈来愈大的作用。2.2PLC的结构PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同。从结构上分，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。无锡技师学院1.中央处理器(CPU)中央处理器(CPU)一般由控制器运算器和寄存器组成。它们都集成在一个芯片内，CPU通过数据总线、地址总线和控制总线与存储单元输入/输出接口电路相连接。用户程序和数据事先存入存储器中，当PLC处于运行方式时，CPU按循环扫描方式执行用户程序。2.存储器PLC的存储器包括系统存储器和用户存储器两个部分。(1)系统存储器系统存储器是指用来存放PLC的系统程序的存储器，它由PLC生产厂家编写并固化在ROM内，用户不能直接更改。(2)用户存储器用户存储器由用户程序存储器和数据存储器两部分组成，其主要任务作用是用来存放用户针对具体控制任务用规定的PLC编程语言编写的各种用户程序。3.输入/输出接口单元PLC的输入和输出信号类型可以是开关量、模拟量和数字量。4.扩展接口和通信接口无锡技师学院PLC具有扩展接口和通信接口的能力，其作用如下：(1)扩展接口的作用是将扩展单元和功能模块与基本单元相连，是PLC的配置更加灵活以满足不同控制的系统需求。(2)通信接口的作用是通过这些通信接口可以与监视器打印机和其他的，PLC或计算机相连从而实现”人-机”或”机-机”之间的对话。5.电源部分PLC一般使用220交流电源，内部的开关电源位于PLC的中央处理器、存储器等中。电路提供5V、12V、24V等直流电源使PLC能正常工作。6.编程设备编程设备的作用是供用户进行程序的编制、编辑、调试和监视。7.其他部件有些PLC还可以有ERROM写入器、存储器卡等其他外部设备，用于增强PLC的存储容量和扩展功能。2.3三菱FX2N-48MRPLC简介FX2N-48MR-001是日本三菱公司的可编程控制器(PLC),继电器输出及输入24点,输出24点.FX2N是FX系列中功能最强、速度最高的微型PLC，内置用户存储器8K步，可扩展到16K步，最大可扩展到256个I/O点，可有多种特殊功能扩展，实现多种特殊控制功能（PID、高速计数、A/D、D/A、等）。有功能很强的数学指令集。通过通信扩展板或特殊适配器可实现多种通信和数据链接。▼特点无锡技师学院--系统配置即固定又灵活；--编程简单；--备有可自由选择，丰富的品种；--令人放心的高性能；--高速运算；--使用于多种特殊用途；--外部机器通讯简单化；--共同的外部设备。▼性能规格无锡技师学院第三章丁字路口信号灯PLC控制系统设计3.1控制对象及要求3.1.1课程设计目的本设计的目的是通过课程设计的实践，使学生巩固和深化对相关专业理论知识的理解；培养学生运用所学知识和技能，配合相关技术资料的查询，独立分析和解决生产实际中有关工业控制实际问题的能力；进一步提高学生对PLC控制系统分析、设计的能力。3.1.2控制对象本