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1、摘 要本设计交通灯系统以三菱FX2N-32MR型PLC为核心，能实现交通灯系统的控制。本文介绍了交通灯的基本原理以及工作流程，从硬件和软件上对系统进行了较详细的设计。在软件设计时分别设计了不同的模块系统功能，分别对程序块编写梯形图程序，最后完成了总个系统的设计，使所设计系统达到了设计要求。利用PLC控制的交通灯控制系统提高了系统的稳定性，保证交通灯能够长期稳定运行。 关键词： 交通灯；PLC；梯形图ABSTRACT This design traffic light system with mitsubishi FX2N-32 MR type PLC as the core, can real
2、ize the control of traffic light system. This paper introduces the basic principle of the traffic lights and the working process, from the hardware and software of the system is a detailed design. In the software design of different modules are designed respectively system function respectively, the
3、 block write ladder diagram program, finally completed a total the design of the system, design the system to achieve the design requirements. Use of PLC control of traffic light control system improves the stability of system, ensure the traffic lights can have a long-term stable operation.Key word
4、s： traffic lights; PLC; Ladder diagram 目 录1 绪论4 1. 1 交通灯简介4 1.2 交通灯的基本功能42 系统方案论证5 2.1 PLC的特点5 2.2 PLC控制交通灯的优点63 系统硬件设计7 3.1 系统的输入/输出信号及PLC选型7 3.2 I/O地址分配7 3.3 PLC控制外部接线电路84 系统软件设计9 4.1 系统流程图9 4.2 交通灯系统时序9 4.3 启动系统11 4.4 停止系统11 4.5 紧急事件处理系统11 4.6 系统总体PLC编程梯形图115 总结13参考文献14 1 绪论1.1 交通灯简介 随着现代科学技术的发展及
5、经济全球化的发展趋势，经济的发展越来越成为一个国家支撑其他事业的发展的必要条件。所以要致富，先修路。交通业的发展加速了我们的生活节奏。道路的规划也是不可忽略的一项技术，其中行人及乘客、驾驶员的安全问题也是无法忽视的问题，有规矩才成方圆，所以对于一些地带必须装设有交通灯来使得大家形成一个道路规矩，以免带来不必要的麻烦。1.2 交通灯的功能当我们行走在一些十字交叉路口的地方，我们可以看见的交通灯的控制及其所产生的作用。交通灯的基本功能就是对各个方向的来往车辆进行一种规矩。举一个简单的例子来说明，例如：当其他三个方向的车辆要往同一方向行驶时，如果没有形成一套相应的秩序系统，那么，我们见到的就是一片混
6、乱，车辆阻塞，这样子的话就很麻烦了。另外一方面，当出现紧急事件时，我们可以按下紧急按钮，让四个方向的车辆停止一会儿，优先处理紧急事件。到了深夜时，车辆少了很多，可以按下停止按钮停止交通灯的信号指示控制作用，直到第二天早上再按下启动按钮进行控制。因此，交通灯控制系统要有正常显示控制的作用。还要有紧急事件的处理功能。交通灯的工作流程图如图1.1所示。 图1.1 交通灯工作流程图2 系统方案论证此次的设计可以有多种方案来实现，可以用数字电子技术来实现该设计所要达到的功能，也可以用单片机技术来实现，其中没门课程都可以设计出多种方案，所以方案是非常多的。即便是这样，基于PLC课程及PLC的特点与应用出发
7、，选定了用PLC控制交通灯系统设计的方案。2.1 PLC的特点PLC是一种用于工业自动化控制的专用计算机，实质上属于计算机控制方式。PLC与普通微机一样，以通用或专用CPU作为字处理器，实现通道(字)的运算和数据存储，另外还有位处理器(布尔处理器)，进行点(位)运算与控制。PLC控制一般具有可靠性高、易操作、维修、编程简单、灵活性强等特点。 (1)可靠性:对可维修的产品，可靠性包括产品的有效性和可维修性。A. PLC不需要大量的活动元件和接线电子元件，它的接线大大减少，与此同时，系统的维修简单，维修时间短。B. PLC采用了一系列可靠性设计的方法进行设计，例如，冗余设计，断电保护，故障诊断和信
8、息保护及恢复等，提高了MTBF，降低了MTTR使可靠性提高。C. PLC有较高的易操作性，它具有编程简单，操作方便，维修容易等特点，一般不易发生操作的错误。D. PLC是为工业生产过程控制而专门设计的控制装置，它具有比通用计算机控制更简单的编程语言和更可靠的硬件。采用了精简化的编程语言，编程出错率大大降低，而为工业恶劣操作环境设计的硬件使可靠性大大提高。E.在PLC的硬件方面，采用了一系列提高可靠性的措施。例如，采用可靠性的元件:采用先进的工艺制造流水线制造;对干扰的屏蔽、隔离和滤波等;对电源的断电保护;对存储器内容的保护等。F. PLC的软件方面，也采取了一系列提高系统可靠性的措施。例如，采
9、用软件滤波;软件自诊断;简化编程语言等。 (2)易操作性，PLC的易操作性表现在下列几个方面:A、操作方便对PLC的操作包括程序输入和程序更改的操作。大多数PLC采用编程器进行输入和更改的操作。编程器至少提供了输入信息的显示，对大中型的PLC，编程器采用了CRT屏幕显示，因此，程序的输入直接可以显示。更改程序的操作也可直接根据所需要的地址编号或接点号进行搜索或顺序寻找，然后进行更改。更改的信息可在液晶屏或CRT上显示。B、编程方便PLC有多种程序设计语言可供使用。对电气技术人员来说，由于梯形图与电气原理图较为接近，容易掌握和理解。采用布尔助记符编程语言时，十分有助于编程人员的编程。C、维修方便
10、PLC具有的自诊断功能对维修人员维修技能的要求降低。当系统发生故障时，通过硬件和软件的自诊断，维修人员可以很快的找到故障的部位，以便维修。 (3)灵活性，PLC的灵活性表现在以下几个方面:A.编程的灵活性。PLC采用的编程语言有梯形图、布尔助记符、功能表图、功能模块和语句描述编程语言。编程方法的多样性使编程方便、应用面拓展。B.扩展的灵活性。PLC的扩展灵活性是它的一个重要特点。它可根据应用的规模不同，即可进行容量的扩展、功能的扩展、应用和控制范围的扩展。C.操作的灵活性。操作十分灵活方便，监视和控制变得十分容易。2.2 PLC控制交通灯的优点PLC控制自动售货机的优点有： (1)在交通灯控制
11、系统中采用PLC，用软件实现对其运行的自动控制，可靠性大大提高。(2)控制系统结构简单，外部线路简化。(3)PLC可实现各种复杂的控制系统，方便地增加或改变控制功能。(4)PLC可进行故障自动检测与报警显示，提高运行安全性，并便于检修。(6)更改控制方案时不需改动硬件接线。3 系统硬件设计3.1 系统的输入/输出信号及PLC选型 根据设计要求，交通灯控制系统输入信号有3个，分别为启动按钮、停止按键和紧急事件按钮；输出系统有7个，其中6个用于东西方向绿黄红和南北方向绿黄红指示灯，另外1个用于紧急事件喇叭报警指示。根据I/O信号数量、类型以及控制要求，选择日本三菱公司的FX2N-32MR型PLC，
12、其16个输入端子和16个输出端子能够很好的满足控制要求。FX2N 型机具有以下几方面的优点：(1)专用于开关量控制，其体积小，安装起来节省空间；(2)其功能较强，具有2kHz的高速计数器，可作为定位控制的标准硬件使用;在指令方面，具有编码、译码、数据转换、可逆计数等功能。从结构上看：包括主机单元、I/O扩展单元、I/O链接单元、A/D转换单元、D/A转换单元等；(3)采用的是箱体结构，其价格便宜，可靠性高；(4)其任一种CPU箱和任一种扩展箱均可配置在一起，因此，用户可根据所需的I/0点数进行选件配置，使用灵活、方便。3.2 I/O地址分配将3个输入信号X000控制信号启动、X001控制信号停
13、止、X002控制紧急事件7个输出信号，分别是Y000-Y005红绿信号指示灯、Y010为紧急事件报警的功能类型，如表3.1所示。 表3.1 外部信号与PLC的I/O地址编号3.3 PLC控制外部接线电路根据设计要求及I/O地址分配画出PLC与外部模块的接线图如图3.1所示。图3.1 PLC输入、输出接线图 4 系统软件设计4.1 系统流程图 交通灯系统主要包括：启动系统、停止系统和紧急事件处理系统。根据交通灯的使用要求，采用了三菱公司的FX2N32MR可编程序控制器，交通灯控制系统流程图如图4.1所示。图4.1 交通灯控制系统流程图4.2 系统时序 按交通灯系统的设计要求，设计出相应的时序图。
14、4.2.1 正常情况时序图如图4.2.1所示为正常情况下的时序图。 图4.2.1所示为正常情况下的时序图4.2.2 紧急情况时序图如图4.2.2所示为紧急时刻的相应时序图。图4.2.2所示为紧急时刻的相应时序图4.3 启动系统当有紧急事件时，按下启动按钮X000，交通灯正常运行。PLC编程梯形图如图4.3所示。图4.3 启动系统PLC编程梯形图4.4 停止系统当夜深人静时，如果按下停止按钮X001的话就停止交通信号灯的运行。PLC编程梯形图如图4.4所示。图4.4 停止系统PLC编程梯形图 4.5 紧急事件处理系统按下紧急事件处理按钮X002时，相应的电磁阀起动，喇叭报警。PLC编程梯形图如图
15、4.5所示。图4.5 紧急事件处理系统PLC编程梯形图4.6 系统总体PLC编程梯形图由上面的各个系统共同构成的交通灯系统总体PLC编程梯形图如图4.6所示。图4.6 系统总体PLC编程梯形图5、 总结 通过这次的电气控制与PLC的课程设计，我进一步加强了动手、思考和解决问题的能力。在整个设计过程中，我们通过借鉴及在专业基础课上所学的知识设计了该系统控制程序。最重要的一点是要有虚心求教的精神，一个人不懂什么知识不重要，重要的是要有好的道德品质。软件系统的设计也是很重要的，尤其是对可编程逻辑器件的掌握及编程能力的锻炼是很有帮助的，在这方面，我们把自己编好的程序与他人交流，希望能够使程序最简以及自己需要改进的地方，做到取长补短，完善自我。 在此次的课程设计中，我领会到一点：在当今世界中，要想立足于这个知识爆炸时代，就必须学会与他人合作，团结大家，不断的完善自己，加强自己。参考文献1史国生.电气控制与可编程控制器技术（第二版）【M】.北京：化学工业出版 社，2003.122王永华.现代电气控制及PLC应用技术【M】.北京：北京航空航天大学出版社， 2000，73崔晓利.中文版AutoCAD工程制图（2008版）【M】.北京：清华大学出版社， 2007.94熊幸明.电气控制与PLC（2011版）【M】.北京：机械工业出版社，20115PLC百例成才
