PLC硬件控制电路设计

目录绪论 (2)第1章 PLC控制系统设计 (3)1.1 PLC控制系统设计概要 (3)1.2 PLC机型和容量的选择步骤和原则 (6)第2章十字路口交通信号灯的PLC电气控制系统 (8)2.1 十字路口交通信号灯电气控制系统设计任务书 (8)2.2 十字路口交通信号灯控制系统电路图 (10)2.3 十字路口交通信号灯PLC硬件控制电路设计 (10)2.4 十字路口交通信号灯PLC控制程序设计 (12)2.5 PLC系统电气工艺设计 (16)2.6 梯形图程序调试 (17)第3章课程设计总结 (18)参考文献 (19)第一章PLC控制系统设计第二章十字路口交通信号灯的PLC电气控制系统2.1 十字路口交通信号灯电气控制系统设计任务书2.1.1十字路口交通信号灯的控制要求随着城市和经济的发展，交通信号灯发挥的作用越来越大，正因为有了交通信号灯，才使车流、人流有了规范，同时，减少了交通事故发生的概率。

然而，交通信号灯不合理使用或设置，也会影响交通的顺畅。

交通信号灯由红灯、绿灯、黄灯组成。

红灯表示禁止通行，绿灯表示准许通行，黄灯表示警示。

交通信号灯分为机动车信号灯、非机动车信号灯、人行横道信号灯、车道信号灯、方向指示信号灯、闪光警告信号灯、道路与铁路平面交叉道口信号灯。

交通信号灯用于道路平面交叉路口，通过对车辆、行人发出行进或停止的指令，使各同时到达的人、车交通流尽可能减少相互干扰，从而提高路口的通行能力，保障路口畅通和安全。

十字路口交通信号灯现场示意图如图2-1所示，南北和东西每个方向各有红、绿、黄三种信号灯，为确保交通安全，要求如下。

1）采用PLC构成十字路口的南北向和东西向交通信号灯的电气控制。

系统上电后，交通指挥信号控制系统由由一个3位转换开关SA1控制。

SA1手柄指向左45°时，接点SA1-1接通，交通指挥系统开始按常规正常控制功能工作，按照如图3-2所示工作时序周而复始，循环往复工作。

SA1手柄指向中间0°时，接点SA1-2接通，交通指挥系统南北向绿灯常亮，东西向红灯常亮，。

SA1手柄指向右45°时，接点SA1-3接通，交通指挥系统东西向绿灯常亮，南北向红灯常亮。

2）正常控制时图2-1 交通信号灯现场示意图①当东西方向允许通行（绿灯）时，南北方向应禁止通行（红灯）；同样，当南北方向允许通行（绿灯）时，东西方向应禁止通行（红灯）。

②在绿灯信号要切换为红灯信号之前，为提醒司机提前减速并刹车，应有明显的提示信号：绿灯闪烁同时黄灯亮。

③信号灯控制系统启动后应能自动循环动作。

信号灯动作的时序图如图2-2所示，它是按信号灯置1与置0两种状态绘制的，置1表示信号灯点亮。

图2-3 十字路口交通灯正常工作时序3）输入/输出信号分配输入/输出信号分配如表2-1所示。

表2-1 十字路口交通灯控制信号说明2.2十字路口交通信号灯控制系统电路图开关合上后，东西绿灯亮25s后闪3s灭；黄灯亮2s灭；红灯亮30s；绿灯亮……循环，对应东西绿黄灯亮时南北红灯亮30s,接着绿灯亮25S后闪3s灭；黄灯亮2s后，红灯又亮……循环，图2-4 十字路口交通信号灯控制系统电路图根据交通灯系统的控制要求，如图2-4所示十字路口交通信号灯控制系统电路图，实现了预定的交通灯系统的控制功能。

2.3 PLC硬件控制电路设计1) 硬件结构设计。

了解各个控制对象的驱动要求，如：驱动电压的等级、负载的性质等；分析对象的控制要求，确定输入/输出接口（I/O）数量；确定所控制参数的精度及类型，如：对开关量、模拟量的控制、用户程序存储器的存储容量等，选择适合的PLC机型及外设，完成PLC硬件结构配置。

2) 根据上述硬件选型及工艺要求，绘制PLC控制电路接线图，编制I/O接口功能表。

据信号控制要求，I/O分配及其接线如图7-11所示。

图2-5十字路口交通信号灯PLC 外部I/O 分配及其接线图中用一个输出点驱动两个信号灯，如果PLC 输出点的输出电流不够，可以用一个输出点驱动一个信号灯，也可以在PLC 输出端增设中间继电器，由中间继器再去驱动信号灯2.4 PLC 控制程序设计2.4.1 PLC 的状态转移电源东西绿灯东西黄灯东西红灯南北绿灯南北黄灯南北红灯输出停止输入在设计较为复杂的程序时，仅仅采用简单的逻辑处理已经很难保证程序的正确性和易读性，所以就需要采用别的方法来编制程序。

为了保证程序逻辑的正确以及程序的易读性，我们可以将一个控制过程分为若干个阶段，在每一个阶段均设立一个控制标志，当每一个阶段执行完毕，就启动下一个阶段的控制标志，将本阶段的控制标志清除。

所谓“状态”是指特定的功能，因此状态转移实际上就是控制系统的功能转移。

机电自控系统中机械的自动工作循环过程就是电气控制系统的状态自动、有序、逐步转移的过程。

这种功能流程图完整地表现了控制系统的控制过程，各状态的功能、状态转移顺序和条件，它是PLC 应用控制程序设计的极好工具。

2.4.2 PLC的状态转移图（如图2-6所示）图2-6 十字路口交通信号灯PLC的状态转移图2.4.3 十字路口交通信号灯PLC的程序设计说明据图2-6所示的状态转移，说明十字路口交通信号灯PLC的程序设计。

1）PLC开始运行时，M8002产生一初始脉冲，使初始状态S0置1。

2）当SA1手柄指向中间0°时，触点X1接通，交通指挥系统南北向绿灯Y1常亮，东西向红灯常亮。

3）当SA1手柄指向右45°时，触点X2接通，交通指挥系统东西向绿灯Y1常亮，南北向红灯常亮。

4）当SA1手柄指向左45°时，触点X0接通，状态转移到S20和S30，使S20和S30置1，同时S0在下一扫描周期自动复位，Y1线圈得电南北绿灯亮与此同时Y6线圈得电，东西红灯亮。

5）延时25S后，转移条件T0闭合，状态从S20转移到S21，使S21置1，同时驱动T1记时，而S20在下一扫描周期自动复位。

6）延时5S后，转移条件T1闭合，状态从S21转移S22，使S22置1产生0.5S接通和断开的时针脉冲信号，从而使南北绿灯闪烁，同时驱动计数器C0记数，若记数次数未到三次，C0的常闭触点接通，状态转移到S21，继续循环共计三次。

7）次数到三，C0常开触点闭合，状态由S22转移到S23，使S23置1同时S22在下一扫描周期自动复位，Y2线圈得电南北黄灯亮。

8）延时2S后，转移条件T3闭合，一方面状态从S23转移到S24，使S24置1，S23在下一扫描周期自动复位，Y3线圈得电南北红灯亮，计数器C0复位。

另一方面状态S30转移到S31，使S31置1同时S30在下一扫描周期自动复位，线圈Y4得电东西绿灯亮。

9）延时25S后，转移条件T4闭合，状态从S31转移到S32，使S32置1，同时驱动T5记时，而S31在下一扫描周期自动复位。

10）延时5S后，转移条件T5闭合，状态从S32转移S33，使S33置1产生0.5S接通和断开的时针脉冲信号，从而使东西绿灯闪烁，同时驱动计数器C1记数，若记数次数未到三次，C1的常闭触点接通，状态转移到S32，继续循环共计三次。

11）次数到三，C1常开触点闭合，状态由S33转移到S34，使S34置1同时S33在下一扫描周期自动复位，Y5线圈得电东西黄灯亮，计数器C1复位。

12）延时2S后，回到初始状态S0进行循环执行。

2.4.4 十字路口交通信号灯PLC控制程序（如图2-6所示）。

图2-7 十字路口交通信号灯PLC控制梯形图（续1）图2-7 十字路口交通信号灯PLC控制梯形图（续2）图2-7 十字路口交通信号灯PLC控制梯形图（续3）2.5 十字路口交通信号灯系统电气工艺设计按设计要求设计绘制电气装置总体配置图、电器板电器元器件平面图、控制面板电器平面图及相关电气接线图。

1) 先根据控制系统要求和电气设备的结构，确定电器元器件的总体布局以及电控箱内装配板与控制面板上应安装的电器元件。

2) 依据用户要求满足操作方便、美观大方、布局均匀对称等设计原则，绘制电控箱电器板元件布置图、电器面板元件布置图、电气接线图等，如图2-8所示。

进出引线采用接线端子板连接，接线图略。

3) 依据电器元件布置图及电器元器件的外形尺寸、安装尺寸，绘制电器板、控制面板、垫板等零部件加工图。

图中应注明外形尺寸、安装孔径、定位尺寸与公差、板材厚度以及加工要求等。

本设计所涉及的钣金加工技术图从略。

4) 依据电器安装板、控制面板尺寸设计电控箱，绘制电控箱安装图。

本设计从略。

图2-7 十字路口交通信号灯PLC2.6 十字路口交通信号灯梯形图程序调试在调试系统控制程序时，所有的输入信号均用开关信号来代替，所有的输出均用指示灯来表示。

调试时，首先按控制系统PLC接线图完成硬件接线，并仔细检查接线是否有误，特别要注意接线时不能出现短路、断路及反接等情况，否则会造成硬件损坏及人身意外。

首先电源开关打开，将指令输入PLC，程序监控状态，打开PLC，手动开电动阀旋钮开关，观察输出指示灯是否按预计效果闪灭，并通过监控状态观察程序的运行过程及输入输出信号、内部元件状态的变化，从中可以发现硬件接线是否有误及程序实现方案、结构是否正确。

进行手动切换看是否满足十字路口交通信号灯的控制要求，要分析并描述实际出现的问题，最后解决问题。

第3章课程设计总结PLC是一门侧重应用方向的学科。

所以要多一点实践。

不要看不起小的项目，在其中你能总结出设计程序的逻辑思维方法，总结中不断进步。

在学完PLC理论课程后我们做了课程设计，此次设计以分组的方式进行，每组有一个题目。

我们做的是十字路口交通信号灯的PLC电气控制。

由于平时大家都是学理论，没有过实际开发设计的经验，拿到的时候都不知道怎么做。

但通过各方面的查资料并学习。

我们基本学会了PLC 设计的步聚和基本方法。

分组工作的方式给了我与同学合作的机会，提高了与人合作的意识与能力。

通过这次设计实践。

我学会了PLC的基本编程方法，对PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。

在对理论的运用中，提高了我们的工程素质，在没有做实践设计以前，我们对知道的撑握都是思想上的，对一些细节不加重视，当我们把自己想出来的程序与到PLC中的时候，问题出现了，不是不能运行，就是运行的结果和要求的结果不相符合。

能过解决一个个在调试中出现的问题，我们对PLC 的理解得到加强，看到了实践与理论的差距。

在课程设计过程中我了解到，PLC并不是一门单一的编程技术，它是一门系统专业课程。

PLC可以广义的认为是一台背嵌入操作系统的高可靠性PC机。

首先需要精深PLC本身的编程语言梯形图、语句表语言。

达到这个水平你只能读懂编好的程序，并可以设计一些工程需要程序。

在这行业还需要应用VB、VC＋＋实现串口的通信，集散控制系统。