基于PLC的交通灯控制系统论文

毕业设计（论文）基于PLC的交通灯控制系统
姓名
系部
专业
班级班
学号 2３
指导老师
20 １2 年４月
摘要ＰＬC可编程序控制器是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术发展而来的一种新型工业控制装置。

它具有结构简单、编程方便、可靠性高等优点,已广泛用于工业过程和位置的自动控制中。

关键词交通灯 PLC 程序设计
目录
第一章PLC的特点及应用
１．1概述—-－-—-----——--——－－－-——--——---—————--－-——-——--———————４
１。

2ｐlc的特点--－—--—－—-——--———-——-－——－———-—-—－—————－—-—-—-——4
1。

3plc的应用-—--—－—--———－----—-—————--－----———-—-－－--——-－——4
第二章plc的结构及原理
2.1ｐlc的分类-—-—-—－－—--—-———-—-———－--—-——--———————-—-—--—－—6
2。

2plc的结构---——-——--—－－-———－－－————-－——-———--－—-——-----——－６
2．3ｐlc的工作原理——－—————－-——————－-—--—-——－-—---——－－—-—－—-——7
2。

4ｐlc的汇编语言-—-—--————－-—-—-—-—-——－-———-－——-—－--——-－—-—7
2。

５ｐlc的基本指令—--－--——－—--—-—-－-—－—————-————－-—－—-－——－-——9
2．6plｃ交通等毕业论文编程器件-——---———————-—————-—－—－－—-—－——12
第三章交通信号灯控制的实现
3．1控制要求-———－-—————-－--——-————-－—－-—--—-----——--——-——--—12
3.2工作时序图-————-—-——-—－-———－—-－-—---－－—－———－-－－———-－—-——1３
３。

３ I/O分配表－-—-－-—-－-－--———-－-——---—-——-—-———-————-———-－—1３
3.4梯形图---—-－----－－———--－-－--——-—--—---———－—-－－—
———-—-———15
３.5指令表——----——－——－————－—-———-———-－——————－--—－—--————-———１7
3.６plｃ控制交通等的运行———-－————－-—--－——-—-－—-—-————－-——————18
致谢—-—--—-－——--—---———－——--—-——————-——－-———－-－-—-—--———---——-———---———-—-18
参考文献-——-——————-—-——--—-—--－－——--－-——————－－-—---——-－-———－--—-——－－-———18
第一章ＰＬC的特点及应用
1.1 概述
可编程控制器(Prｏｇｒamｍablｅ Controｌler)是计算机家族中的一员,是为工业控制应用而设计制造的。

早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Progｒａm ｍａｂle Loｇic Ｃonｔｒollｅr)，简称PＬC,它主要用来代替继电器实现逻辑控制。

随着技术的发展,这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此,今天这种装置称作可编程控制器，简称ＰC。

但是为了避免与个人计算机(Personal
Computer）的简称混淆,所以将可编程控制器简称PLC。

1。

2 PLC的特点
１可靠性高，抗干扰能力强;
2 通用性高，使用方便;
３程序设计简单，易学，易懂；
4采用先进的模块化结构,系统组合灵活方便；
５系统设计周期短；
６安装简便,调试方便，维护工作量小;
7对生产工艺改变适应性强，可进行柔性生产；
1．3 ＰLC的应用
目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类。

1开关量的逻辑控制
这是PＬC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路,实现逻辑控制、顺序控制,既可用于单台设备的控制,也可用于多机群控及自动化流水线。

如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等.
2 模拟量控制
在工业生产过程当中,有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。

为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量（Analog）和数字
量(Dｉgital）之间的Ａ/D转换及Ｄ/A转换。

PLC厂家都生产配套的A／Ｄ和Ｄ/A转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。

3 运动控制
PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。

从控制机构配置来说，早期直接用于开关量I／O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。

如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块.世界上各主要ＰLC厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。

4 过程控制
过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。

作为工业控制计算机，PＬC能编制各种各样的控制算法程序,完成闭环控制。

ＰID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法.大中型PLC都有ＰIＤ模块，目前许多小型ＰLC也具有此功能模块.ＰID处理一般是运行专用的PID子程序。

过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。

ﻫ５数据处理
现代PLＣ具有数学运算(含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能,可以完成数据的采集、分析及处理。

这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。

数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统;也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。

6 通信及联网
PLC通信含ＰＬＣ间的通信及PLＣ与其它智能设备间的通信.随着计算机控制的发展,工厂自动化网络发展得很快,各PLC厂商都十分重视PＬC的通信功能，纷纷推出各自的网络系统．新近生产的PLC都具有通信接口，通信非常方便．
第二章PＬC的结构及原理
２。

１ P ＬＣ的分类 1 按plc 的结构形式分类:1)整体式；2）模块式。

2 按plc 的Ｉ／O 点数分类:1)小型25６点以下;2）中型256点以上，204８点以下;３)大型２0４8点以上.
3按pl ｃ功能分类:抵挡型,中挡型，高档型。

2.2 P ＬC 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CP Ｕ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。

ＰＬC 的基本结构框图如下：
受控元件
2。

３ ＰＬC 的工作原理
1．ｐlc 的工作方式
１）输入采样阶段,在此阶段，顺序读入所有输入缎子通断状态,并将读入的信息存入内存，接着进入程序执行阶段，在程序执行时,即使输入信号发生变化,内存中输入信息也不变化,只有在下一个扫描周期的输入采样阶段才能读入信息.
２) 程序执行阶段：plc对用户程序扫描。

3)输出刷新阶段:当所有指令执行完毕通过隔离电路，驱动功率放大器，电路是输出端子向外界输出控制信号驱动外部负载。

2。

4 PLＣ汇编语言
采用面向控制过程,面向问题,简单直观的plc编写横语言，常用的有:梯形图,语句表，功能图等。

1.梯形图:由继电器控制逻辑演变而来，两者具有一定程度的相似性，但梯形图
编程语言功能更强更方便。

主要特点：
1)自上而下,从左到右的顺序排列,两列垂直线为母线。

每一逻辑行，起使
左母线。

２)梯形图中采用继电器名称,但不是真实物理继电器称为“软继电器”
３）每个梯级流过的是概念电流,从左向右，其两端母线设有电源。

４）输入继电器，用于接入信号，而无线圈，输入继电器,通过输入接入
的继电器，晶体及晶闸管才能实现.
2。

语句表:又叫指令表,类似计算机汇编语言形式,用指令的记助符编程。

例：下图是三菱公司的FX2N系列产品的最简单的梯形图例:
Y000
Ｘ０
它有两组,第一组用以实现启动、停止控制。

第二组仅一个EＮD指令,用以结束程序。

梯形图与助记符的对应关系: 助记符指令与梯形图指令有严格的对应关系，而梯形图的连线又可把指令的顺序予以体现。

一般讲，其顺序为:先输入,后输出(含其他处理）；先上,后下；先左，后右．有了梯形图就可将其翻译成助记符程序。

上图的助记符程序为:
反之根据助记符,也可画出与其对应的梯形图
２．5 PLＣ的基本指令
１输入输出指令(LＤ／ＬDＩ／OＵT)
下面把LD/LDI/OＵT三条指令的功能、梯形图表示形式、操作元件
以列表的形式加以说明:
符号功能梯形图表示操作元件
LD(取）常开触点与母线相连Ｘ,Y，M,T,C,S
LDI（取反）常闭触点与母线相连X，Ｙ，Ｍ，T,C，Ｓ
OUT(输出）线圈驱动 Y,M,T,C，S,F
LＤ与LDI指令用于与母线相连的接点，此外还可用于分支电路的起点。

OUＴ指令是线圈的驱动指令,可用于输出继电器、辅助继电器、定时器、计数器、状态寄存器等,但不能用于输入继电器。

输出指令用于并行输出，能连续使用多次。

X0０0 Y000 地址指令数据
０0０0 LＤ X000
0001 OUT Ｙ０0０
2 触点串连指令(ＡND／ANＤI）、并联指令（OＲ/OＲＩ）
符号（名称）功能梯形图表示操作元件
AＮD(与) 常开触点串联连接 X，Y，M,Ｔ,C,Ｓ
ＡNＤＩ（与非）常闭触点串联连接 X，Y,Ｍ，Ｔ，C，S
OR（或) 常开触点并联连接X,Y，M,Ｔ,C,S
ＯRI( 或非) 常闭触点并联连接 X，Y,M,T,C,S AND、ANＤI指令用于一个触点的串联，但串联触点的数量不限,这两个指令可连续使用。

OR、ORI是用于一个触点的并联连接指令。

X001 Ｘ１地址指令数
据
000２ LD X001
X０03 0０0３ＡNDＩ
X０0２
0004 OＲ
X0０3
0005 OUＴ Y0
０１
3 电路块的并联和串联指令（ＯRB、ANＢ)
符号（名称) 功能梯形图表示操作元件
ＯRB（块或) 电路块并联连接无
ANB(块与) 电路块串联连接无
含有两个以上触点串联连接的电路称为“串联连接块”，串联电路块并联连接时，
支路的起点以LD或LDNOＴ指令开始，而支路的终点要用ORＢ指令.OＲＢ指令是
一种独立指令,其后不带操作元件号，因此,OＲB指令不表示触点,可以看成电路
块之间的一段连接线.如需要将多个电路块并联连接,应在每个并联电路块之后
使用一个ORＢ指令,用这种方法编程时并联电路块的个数没有限制;也可将所有
要并联的电路块依次写出，然后在这些电路块的末尾集中写出ORB的指令，但这
时ＯRB指令最多使用7次.
将分支电路（并联电路块）与前面的电路串联连接时使用ANB指令，各并联
电路块的起点,使用LD或LDNＯT指令;与OＲB指令一样,ＡNB指令也不带操作
元件,如需要将多个电路块串联连接，应在每个串联电路块之后使用一个ANB指
令，用这种方法编程时串联电路块的个数没有限制,若集中使用ANB指令，最多
使用7次．
ANB
X000 ６
X001
ORB X0
地址指令数据
0000 ＬD X０0０
０001 OR X001
0002 LD X00２
000３ＡND X003
０004 LDI X004
０005 AND Ｘ00５
００06 ＯR Ｘ00６
0007 ORB
0008 ANＢ
0009 ＯR X003
0010 OUＴＹ006
4 程序结束指令(END)
在程序结束处写上END指令,ＰLC只执行第一步至ENＤ之间的程序，并
立即输出处理。

若不写ＥND指令，PLC将以用户存贮器的第一步执行到最后一步,
因此，使用ＥNＤ指令可缩短扫描周期．另外。

在调试程序时,可以将ENＤ指令
插在各程序段之后，分段检查各程序段的动作,确认无误后,再依次删去插入的END指令。

其他的一些指令，如置位复位、脉冲输出、清除、移位、主控触点、空操
作、跳转指令等,同学们可以参考一些课外书,在这里我们不详细介绍了。

下面同学们可练习由梯形图写出与之对应的助记符形式的指令.并由后面
的ＧPP软件传输到PLC中，实时运行。

2．6 PLC交通灯毕业论文编程器件
一般情况下，Ｘ代表输入继电器,Y代表输出继电器,M代表辅助继电器,SPM代表专用辅助继电器,T代表定时器,Ｃ代表计数器,S代表状态继电器,D代表数据寄存器，ＭOV代表传输等。

3 交通信号灯控制的实现
3。

1 控制要求
信号灯受启动开关控制。

当启动开关接同时,信号灯系统开始工作,先南。

北红灯亮,在东.西绿灯亮．当启动开关断开时，所有信号灯都熄灭．
（1）南.北绿灯和东。

西绿灯不能同时亮,如果同时亮则应关闭信号灯系统，并立刻报警。

(2)南。

北红灯亮维持25s,在南。

北红灯亮的同时东.西灯也亮,并维持20s,到２0s时,东.西绿灯闪亮,闪亮３ｓ后熄灭。

在动系绿灯熄灭时，东。

西黄灯亮，并维持2s。

到２s时，东。

西黄灯熄灭，东.西红灯亮。

同时，南。

北红灯熄灭,绿灯亮。

(３)东。

西红灯亮维持3０ｓ,南北绿灯亮维持25ｓ，然后闪亮3ｓ后熄灭,同时南．北黄灯亮,维持2ｓ后熄灭,这时南。

北红灯亮，东.西绿灯亮。

(４)上述动作循环进行。

3。

２交通灯工作时序图
图２交通灯时序图
3。

3。

3I/O分配表
图3 I/Ｏ分配表
通过上述的分析,可以看到,系统需要１个输入和7个输出,对于这样一个小型的系统可以选择一些小型PLC就可以满足需求,可以选择FX２-48ＭR型ＰC机.
M
SR SY SＧ
R 北
西东
MY
MＲ
图4 交通灯的面板示意图
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，其标号分别为MG、MY、ＭR和SＧ、SY、SR．其中，其中,交通灯选用5V直流电,CＯM端为交通灯的公共端.而灯与程控器之间的接线图如下
程 Y000
控 Y001
器 Y002
的：
输：
出 : ５V
端 COM
图５ﻩ
从上图可看出,控制器的公共端接5V电源的负极,而灯的公共端接电源的正端,灯的另一端接到程控器的输出端,如Ｙ000,Y0０１……等。

3。

4 梯形图
3。

5 指令表
地址指令变量
0０00 LD Ｔ０
0０01 ＡＮD X０
0002 AＮＩT4
0003 OUT Ｔ0
000４K 250
０00５ＬD T０
0006 OUT T4
0007 K 300
000８LDI Y３
0009 AND X０
0010 ＡNＩT0 0011 OUT T6 0012 Ｋ20０
00１３ＬD Ｔ６
0０14 ＯＵT T７0015 K ３0
００16 ＬＤT７
００17 OUT T5
00１８K ２0
0０１9 LＤＴ０
０020 OUＴT1
0０21 K 250 0022 LD T1
0０23 OUT Ｔ2
０024 K ３0
0０2５ＬD T2
００２
OＵＴT3
６
00２7 K 2０
0028 ＬDI Ｔ0
0029 AＮI Y3
００３0 ANＤＸ０
003１ＯUT Ｙ2
0032 LD Ｔ0
003３OUT Y6
0０34 LD Ｙ2
00３５ＡNＩＴ6
003６LD T6
0037 ANI T７
０0３８AND T10
0０3９ＯRB
0０4０OUＴY4
00４1 LD T7
０0４2 ANI Ｔ5
0０4３OＵＴY5
0044 LD Y６
0045 ANＩＴ1
0046 LD T1
0０47 ANI Ｔ2
0０48 AND T10
００49 ＯRB
0050 OUT Ｙ0
0０51 LD T2
0０52 ANＩT３
0053 OUT Y１
0０54 LD Ｙ0
00５5 ＡＮＤY4
005６OUＴY３
0057 LD X0
0058 ANＩT1１
0059 OUT T１０
0060 K T５
0061 LＤT１０
0０62 OUT Ｔ11
０063 K 5
０06４END
3.6。

ＰＬC控制交通灯的运行
十字路口的交通控制灯,应在事先经过交通流量的调查,运用统计的方法将两个方向红绿灯的延时预先设置好,按照设计的程序运行.在正式运行之前,应进行模拟测试，避免不必要的损失！
致谢
在设计过程中,我通过查阅相关资料,经过一个多月的努力，终于完成了这篇论文。

写论文的过程中我发现自己有很多不足,在很多地方还需要老师、同学的指导。

在设计的过程中，我懂得了许多,也培养了我的工作能力。

相信在以后的工作中，我也能更加积极的投入到工作中去！在这里我要感谢我的老师们,感谢你们的照顾，不论是在学习上亦或者是生活上，谢谢!最后再次衷心的感谢各位指导老师!
参考文献
１原理及应用俞国亮主编,清华大学出版社，２００5
2。

ﻩ廖常初。

ＰＬC梯形图的顺序控制设计法。

电工技术杂志,２001
3.张万忠《可编程控制器入门与应用实例》北京：中国电力出版社２0０4
4。

台方《可编程序控制器应用教程》北京：中国水利水电出版社200１
5。

常斗南《可编程序控制器》原理·应用·实验北京:机械工业出版社19９8。