PLC课程设计十字路口交通灯.doc

1、 湖北理工学院 电气与电子信息工程学院 电气控制与 PLC课程设计报告 名 称： 电气控制与 PLC 课程设计 专业班级： 电气工程及其自动化 2016 专升本 （ 2）班 学 号： 201620210235 姓 名： 张贤哲 指导教师： 杨毅 陈学珍 设计时间： 2017 年 5 月 8 日 2017 年 5 月 19 日 设计地点： K2 414 电气控制与 PLC 课程 设计 成绩评定表 姓 名 张贤哲 学号 201620210235 专业班级 2016 级电气工程及其自动化专升本（ 2）班 题目： 市中心双向六车道十字路口红绿灯控制 答辩记录： 1、程序语句 ZRST T0 T21 的

2、作用？ 答：这条语句的作用是将 T0 到 T21 共 22 个时间继电器全部清零，避免程序序在运行过程中产生时间差。 2、数码管显示程序是哪一部分，从哪开始到哪儿结束？ 答：数码管显示程序是从 STL S32 开始到 SET S39 结束。 成绩评定及依据： 1. 考勤情况（ 10%）： 2. 设计调试 情况（ 30%）： 3. 设计答辩 （ 20%）： 4. 设计报告（完成情况、报告规范性等情况 40%）： 最终评定成绩（以分数和优、良、中、及格、不及格评定）： 指导教师签字： 设计任务书 2016 2017 学年第 2 学期 学生姓名： 张贤哲 专业班级： 电气工程及其自动化专升本（ 2）

3、班 指导教师： 胡学芝、高海洲 工作部门： 电气与电子信息工程学院 一、设计题目 课题 1 ： .电动机的 综合 控制方向 课题 2 ： 竟猜抢答系统的设计方向 课题 3 ： 交通灯控制方向 课题 4 ： 电梯控制方向 课题 5 ： 喷泉或彩灯控制方向 二、设计内容 （含技术指标） 1、用 PLC 实现四台以上电动机综合控制，要求模拟实际的工况，包括电机的顺序控制、电机的连锁和互锁控制，电机间的逻辑联系应具有一定的复杂程度，画出主电路和接线图，接好线，编程并进行调试。 2、用 PLC 实验装置设计竟猜抢答系统，要求不少于 5 组，有必要的组号显示、记时显示和模拟记分系统，有优先抢答功能，画出主

4、电路和接线图，接好线，编程并进行调试。 3、用 PLC 实现各种路口的交通信号灯控制，要求与实际交通灯工作情况基本相符，具有必要显示和通过外部设备进行设定功能，画出主电路和接线图，接好线，编程并进行调试。 4、用 PLC 实现电梯控制，要求与实际基本相符，电梯层数不少于 4 层，画出主电路和接线图，接好线，编程并进行调试。 5、用 PLC 实现喷泉控制，要求花样不少于 6 种，能自动循环、单循环、和手动控制，画出主电路和接线图，接好线，编程并进行调试。 6、同组同学要求不能完全重复，必须有自己的亮点，对思路新颖的、和用到更多功能指令的有加分 。 7、所有小组均应在开题的过程中，由指导老师对与题

5、目相关的具体的设计控制要求进行审核。 三、设计进度安排 序 号 内 容 学时安排（ 天 ） 1 选题、讲解设计要求、查资料； 1 2 方案论证、说题 及硬件选型和设计 2 3 软件 设计 2 4 程序及系统调试 3 5 绘制图纸、撰写和打印设计报告 1 6 设计答辩 1 合 计 10 设计指导答辩地点： K3 PLC 实验室 四、基本要求 设计报告：不少于 5000 字，幅面，统一复印封面。 封面、设计任务书 目录 1）方案选择，方案论证（综述、任务详解及设计思路， PLC 选型等） 2）系统硬件设计（系统功能及原理、 系统组成框图、 器件选择、 电路原理图、 I/O 分配及接线） 3）系统软

6、件设计（各软件模块的功能，梯形图及说明） 4）系统调试（调试步骤、方法及调试过程中的问题及如何解决等） 5）结果分析及展望（最后的结果成功点和不足之处、总结及改进等） 附录 -参考文献 五、 设计 考核办法与成绩评定 根据过程、报告、答辩等确定设计成 绩，成绩按得分 0 100 分，可分为优、良、中、及格、不及格五等。 评定项目 基本内涵 分值 设计考勤 考勤、自行设计、按进度完成任务等情况 10 设计调试 软硬件调试过程及完成情况 30 设计答辩 回答问题等情况 20 设计报告 完成情况、报告规范性、创新性、 雷同率 等情况 40 90 100 分：优； 80 89 分：良； 70 79 分

7、：中； 60 69 分，及格； 60 分以下：不及格 目 录 1 方案论证 . 1 2 系统硬件设计 . 2 2.1 系统的功能及控制原理 . 2 2.2 系统组成框图 . 3 2.3 功能时序图 .3 2.4 I/O 分配接线 . 3 2.5 电路原理图 .4 3 系统软件程序设计 . 6 4 系统调试 . 7 4.1 调试步骤与方法 . 7 4.2 现场图片 . 9 5 课程设计总结 . 13 附录 参考资料 . 14 1 1 方案论证 1 任务详解及设计思路 任务： 设计一个能够控制 二十六 盏交通信号灯的模拟系统。并且要求交通信号灯按照交通规则的模试来运行。实验通过控制 八 个交通灯就

8、好了。 内容： 因为本课程设计是交通灯的 PLC 控制设计，所以要了解实际交通灯的变化情况和规律。假设一个十字路口为东西南北走向 。 先 转状态 1， 南北 绿 灯 通车 25S，东西 红 灯 ，东西人行道绿灯 。过一段时间转状态 2，南北 绿灯 先闪 3S 然后 灭，黄灯 亮 2S， 东西 仍然红灯 ，东西人行道红灯 。再转状态 3，东西 绿灯通车 25S， 南北 红灯 ，南北人行道绿灯 。过一段时间转状态 4， 东西 绿灯 先闪 3S 然后 灭，黄灯 亮 2S， 南北 仍然红灯 ，南北人行道红灯 。 再转 状态 5,南北左转绿灯通行 25S，东西红灯。过一段时间转状态 6，南北左转绿灯闪

9、3S 然后灭，黄灯亮 2S，东西仍然红灯。再转状态 7，东西左转绿灯通行25S，南北红灯。过一段时间转状态 8，东西左转绿灯闪 3S 然后灭，黄灯亮 2S， 南北仍然红灯。最后转至状态 1 循环。 2 2 系统硬件设计 2.1 系统的功能及控制原理 能实现东西、南北四个路口的红、黄、绿灯循环变换，东西方向直行时南北方向禁止通行，南北方向直行时东西方向禁止通行。 能实现正常的左转弯控制，东西路口车辆左转弯时南北路口车辆禁止通行，南北路口车辆左转弯时东西方向车辆禁止通行。各方向直行和各路口左转弯循环交替。 能实现东西、南北四个路口人行道 通行与禁止交替 ，东西方向人行道在东西方向机动车直行时可以通

10、行，南北方向人行道在南北方向机动车直行时可以通行，其他时 间禁止通行。 同时还能实现两位数码管的倒计时显示，倒计时显示与红绿灯的变化相对应，能让通行车辆更好地掌握路口交通灯的变化情况。 十字路口东南西北四个路口各设有一套直行红、黄、绿灯， 由于所选用 PLC 的输出口个数的限制所以左转灯与直行灯共用同一组灯，当东西南北都执行完之后就开始执行左转，此时将绿灯设为以两秒为周期闪动来代表左转 ， 也是由于受 PLC 输出端口数量的限制人行横道也只设绿灯，绿灯灭则禁止通行。 交通灯状态控制如下： 南北路口 东西路口 数码管倒计时显示 直行绿 直行红、人行道绿 倒计时 25S 直行绿闪 直行红、人行道绿

11、闪 3S 直行黄 直行红 2S 直行红、人行道绿 直行绿 25S 直行红、人行道绿闪 直行绿闪 3S 直行红 直行黄 2S 左转绿（两秒周期闪） 左转红 25S 左转绿闪（一秒为周期） 左转红 3S 左转黄 左转红 2S 左转红 左转绿（两秒周期闪） 25S 左转红 左转绿闪（一秒为周期） 3S 左转红 左转绿闪（一秒为周期） 2S 都执行完后再进行循环。 3 2.2 系统组成框图 系统组成框图如下： 2.3 功能时序图 直行时段南北方向时序图 ： X0 Y22 Y27 Y20 Y21 Y25 直行时段东西方向时序图与南北方向的基本相同，只是东西方向的是接在南北方向的后面，如下： 2.4 I/

12、O 分配接线 根据控制要求 PLC 的 I/O 口分配为： X0 启动按键 X0 Y20 南北直行 /左转红灯 X1 停止按键 X1 Y21 东西路口人行道绿灯 Y0 Y7 数码管十位 Y23 东西直行 /左转绿灯 Y10 Y17 数码管个位 Y24 东西直行 /左转黄灯 Y22 南北直行 /左转绿灯 Y25 东西直行 /左转红灯 Y27 南北直行 /左转黄灯 Y26 南北路口人行道绿灯 4 2.5 电路原理图 FX2N 通过储存的程序周期运转。正常时序和急车强通可由可编程控制器 (PLC)来实现。选用 PLC 作为控制器件是因为可编程控制器核心是一台计算机，它是专为工业环境而设计制造的计算机

13、。它具有高可靠性丰富的输入 /输出接口，并且具有较强的驱动能力；它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入 /输出控制各种类型的机械或生产过程 ;它采用模块化结构，编程简单，维修方便。 根据上述 选型及控制要求，绘制 PLC 控制交通灯的电路接线原理图， 该模拟交通信号灯分为南北和东西两个方向，分别由绿、黄、红三种颜色，其中， COM 端为交通灯的公共端。 PLC 的外部接线图如图 。 5 根据控制要求设计电路原理图如下： FX2N48MR 启动按钮 X0 停止按钮 X1 X000 X001 COM COM1 Y021 Y026 Y023 Y024 Y025 Y022 Y027 Y020 Y000 Y007 Y006 Y010 Y016 Y017