可编程控制器在单向行驶道路信号控制的应用

技师论文作者：王平第1页可编程控制器在单向行驶道路信号控制的应用目录摘要………………………………………………………………2一、前言…………………………………………………………3二、设计目的……………………………………………………3三、PLC基本组成………………………………………………4四、F1系列的基本指令系统……………………………………6五、控制系统的实现……………………………………………7六、梯形图设计…………………………………………………9七、程序设计……………………………………………………12八、系统使用说明………………………………………………14九、结束语………………………………………………………15参考文献…………………………………………………………16技师论文作者：王平第2页摘要利用PLC的结构简单明了,组成控制系统灵活严密、性能优越快捷的特点，对自然条件下人员不可及、人员工作强度大及节省费用等原因，设计了用PLC控制信号在单向行驶道路中（隧道）的应用。用PLC可编程控制器可以来实现，即使绿灯亮一方进车，红灯亮一方等待，反之信号灯交换，周而复始工作。要求两方向不能同时为一色，否则报警并停止工作，待从一方的的车辆全部开出后，另一方才能进车。关键词：PLC隧道控制系统一、前言可编程控制器简称PLC，自20世纪60年代末问世以来迅速发展。由于它可以通过软件来改变控制过程，且具有体积小、组装灵活、编程简单、抗干扰能力强及可靠性能高等特点，在工业自动控制方面得到广泛的应用；它可以为新设备的控制系统，也可用于旧控制系统的改造，替换继电器接触器式的传统控制系统。PLC技术的应用，大大加快了机电一体化的进程。可编程控制器（ProgrammableLogicController,PLC）是近年来发展迅速、应用广泛的工业控制设置，是一种专为工业应用而设计的数字电子控制系统。它采用灵活、方便、快捷的可编程控制形式和结构，通过数字量或模拟量的输入与输出过程中的信号转换，完成确定的逻辑运技师论文作者：王平第3页算、顺序控制、定时、计数、数值计算和一些特定的功能，应用于工业控制中的各类生产过程。当今的PLC吸收了微电子技术和计算机技术的最新成果，其应用已从单机自动化推广到整条生产线的自动化乃至整个工厂的生产自动化。目前，PLC几乎在工业生产的所有领域都得到广泛应用，因此了解并熟练掌握PLC的基本原理及PLC控制系统的设计方法，已成为应用电子技术人员的基本要求。二、设计目的随着社会经济的发展，各行各业都在加快发展的速度，尤其是近几年来交通道路的建设一天一个样地在发生聚大变化，俗话说：“要想富先修路”。现在道路修得非常的宽大，同方向路面可同时行驶4～6辆车，为社会主义经济建设高速发展提供可靠的保障。但在有些地方受道路建设的地理条件或建设资金影响，只能修一条单向行驶的道路，如山区盘山公路的过山隧道、拦海大坝的车辆通行、地下隧道等等。不同的方向同时只能有一个方向车辆通行，当无人值班、有车辆进入时，对面不知道现在路中是否有车，如果贸然进入，轻则造成堵车，重则将造成人身事故，因此，为了保证安全，在职守人员下班后改用自动控制系统来控制，既减轻劳动者的工作强度，又节省费用开支。根据这个思路，用PLC可编程控制器可以来实现，即使绿灯亮一方进车，红灯亮一方等待，反之信号灯交换，周而复始工作。要求两方向不能同时为一色，否则报警并停止工作，待从一方的的车辆全部开出后，另一方才能进车（为了叙述方便将一方称为A口，另一方则为B口）。技师论文作者：王平第4页具体要求是：当无人值班时，有车进入时，对面一口应知道路中是否有车，使进口绿灯亮，出口红灯亮，信号灯开始工作，两道口不能同时为一色，否则报警并停止工作，待从进口的车辆全部开出后，出口才能进车。检测装置用红外线自动监测，其作用是检测车辆进入的情况，并通过小型继电器的KA1和KA2触点，把信号输入PLC来控制信号灯的工作。三、PLC基本组成根据控制系统的基本要求,PLC采用典型的计算机结构,如图所示。它主要由中央处理单元CPU、存储器（RAM，ROM，EEPROM，EPROM等）、专门设计的输入输出接口电路、通信接口电源等单元组成。PLC基本组成3.1PLC中使用的元件1、输入继电器：输入继电器是专门用来接收从外部开关发来的信号，技师论文作者：王平第5页它与输入端子相连，只能由外部信号所取驱动，不能在内部由程序指令来驱动。输入继电器可提供许多对动合动断触电，供内部使用。2、输出继电器：输出继电器有三种类型，继电器输出、双向晶闸管输出和晶体管输出。输出继电器按程序执行的结果而被激励。每一输出继电器仅有一对外部输出的触头，直接带动负载，其状态对应于锁存寄存器的输出状态内部还有许多对动合动断触点供编程使用内部触点是对应输出映象寄存器中该元件的状态。3、辅助继电器：PLC机备有许多辅助继电器供内部使用，其触点不可直接驱动外部负载。辅助继电器又分为通用辅助继电器和具有继电保护的保持辅助继电器。3.2可编程控制器的工作过程PLC对用户程序的执行过程是通过CPU的周期循环扫描并采用集中采样、集中输出的方式来完成的。当PLC开始运行时，首先清除输入输出寄存器状态表的原有内容，然后进行自诊断自检CPU及I/O组件，确认其工作正常后，开始循环扫描，循环扫描分三阶段：1、输入处理阶段，扫描全部输入端，读取其状态并写入输入状态寄存器状态表内。2、程序处理阶段，进行扫描用户程序，它按梯形图的次序逐步扫描，并根据I/O状态和有关数据进行逻辑运算，前后将运算的结果写入输出寄存器状态表。3、处理阶段当所有指令都扫描并处理完毕时，把输出状态表中所有输出继电器的通（1）、断（0）状态转存到输出锁存电路，以驱动输出继技师论文作者：王平第6页电器线圈，控制被控设备的相应动作。CPU又返回去进行下一循环的扫描，每次读入输入状态到发出输出信号这段时间称为扫描周期，其时间长短随PLC本身的时钟频率及用户程序的长短而有所不同，由于扫描速度很快，大约每条指令3～60us，一个扫描周期通常为十到几十毫秒，对被控对象来说，扫描过程几乎是同时完成的。四、F1系列的基本指令系统基本指令表如下指令功能目标元素备注LD连指令用于常开接点与母线连接指令X、Y、M、T、C、S常开接点与母线连接LDI连反指令用于常闭接点与母线连接指令X、Y、M、T、C、S常闭接点与母线连接AND与指令用于常开接点串联指令X、Y、M、T、C、S常开接点串联ANI与反指令用于闭接点串联指令X、Y、M、T、C、S常闭接点串联ORI或反指令用于常闭接点的并联指令X、Y、M、T、C、S常闭接点并联ORB或块指令用于两个以上接点串联块的并联无始端用LD或LDI指令，终端用ORBANB与块指令将并联电路块与前一电路串联无始端用LD或LDI指令，用ANB完成串联OUT输出指令用于驱动线圈Y、M、T、C、S、F线圈驱动指令不能用来驱动XRST计数器和移位寄存器复位指令C、M计数器和移位寄存器清零指令PLS脉冲微分指令M100-M377SFT移位指令使移位寄存器中内容作位移MS置位指令Y、S、M200-M377R复位指令Y、S、M200-M377MC主控指令公共串联接点的连接指令M100-M177用于公共串联接点MCR主控复位指令MC指令的复位指令M100-M177CJP条件转移指令转移开始指令700-777EJP转移结束指令700-777NOP空操作指令无END程序结束指令无OR或指令用于常开接点的并联指令X、Y、M、T、C、S说明：X-输入继电器，Y-输出继电器，M-辅助继电器，也可作移位寄存器，T-定时器，C-计数器，S-状态总清：CLEARSTEPOSTEP999DELET开始写程序，必须先按INSTR技师论文作者：王平第7页搜索：CLEAROUT451SEARCH或CLEARSTEP3SEARCH删除：CLEAROUT536SECRCHINSTRDELET重写：CLEAROUT451SECRCHINSTRSTEP+重写指令内容WRITE插入：CLEARLD530SECRCHINSTROUT536INSET读程序:按STEP+或STEP-五、控制系统的实现根据设计目的的要求，各信号灯的工作时序图如下：绿闪两个方向A绿5秒2秒红7秒都无进车B红7秒绿5秒绿闪2秒A绿20秒绿闪2秒红68秒红7秒A口进车B红90秒绿5秒绿闪2秒A红90秒绿5秒绿闪2秒B口进车B绿20秒绿闪2秒红68秒红7秒根据时序图和F1系列可编程控制器的结构要求，分配各元器件号和PLC控制输入输出配置接线图如下：.技师论文作者：王平第8页F1系列S1B绿S2B红A绿KA2A红KA1电源自动警报警铃S31人工至报警4电源PLC控制输入输出配置接线图X400报警输入X401报警输入X402B口进车X403A口进车X404起动Y430Y432Y434T436COMY433Y435COM~1~技师论文作者：王平第9页六、梯形图的设计X404M102M103M104起动系统M104T455T450A绿定时5ST554K5T553T450T451A绿闪定时2SK2T451T454B绿定时5ST454T455K5B绿闪定时2SK2X403X404M102Y433Y435X404M103A口进车M103X103M103T556A绿定时20ST556T557K20A绿闪2S定时K2T557T555A红定时68SK68T555T554A红定时7SK7T555T550K5B绿定时20SX402M103Y433Y436M102B口进车Y435X404M102X402M102T551B绿定时20SK20技师论文作者：王平第10页T551T552B绿闪2S定时T552T553K2B红68S定时Y430Y434K68Y433两绿灯同时亮报警X400Y435隧道出事故报警X401M102T453T452产生1S脉冲M103K0.5M104T452T453K0.5T450T451T452M104Y433Y435Y434（2S）A绿工作T450T554（5S）T553M103T556（20S）T556T557T452（2S）M104T451Y433Y432Y432B红工作T554T553M103T555（90S）T552T553（68S）T451T455Y433Y435Y436A红工作T557T555（68S）T555T554（7S）M102T553（90S）技师论文作者：王平第11页T455T452T454T451Y433Y435Y430（2S）B绿工作T454（5S）T555T550（5S）T550T452T554（2S）M102T551（20S）T552T452T551（2S）END技师论文作者：王平第12页七、程序设计程序清单如下：步序指令数据0LDX4041ANIM1022ANIM1033OUTM1044LDM1045ORT5546ORT5537ANIT4558OUTT4509K510LDT45011OUTT45112K213LDT45114OUTT45415K516LDT45417OUTT45518K219LDX40320ANDX40421ORM10322LDIM10223ORX40324ANB25ANIY43326ANIY43527ANDX40428OUTM10329LDM10330OUTT55631K2032LDT55633OUTT55734K235LDT55736OUTT55537K6838LDT55539OUTT554步序指令数据40K741LDT55542OUTT55043K544LDX40245ORM10246LDIM10347ORX40248ANB49ANIY43350ANIY43551ANDY43652ANDX40453OUTM10254LDM10255OUTT55156K2057LDT55158OUTT55259K260LDT55261OUTT55362K6863LDY43064ANDY43465OUTY43366LDX40067ORX40