电气控制与PLC技术课程设计 

《电气控制与PLC技术》

课程设计

论文题目 十字路口行人车道交通灯多时段的的PLC控制 系 别 信息与电子工程学院 专 业 电子信息工程 班 级 13电本2班 学 号 201

学生姓名 韦秀添 指导教师（签名） 完成时间 2015 年 6 月 27 日

课程设计成绩评定表

评价内容 1．选题 标 准 能体现课程的培养目标，难度和工作量较大，有较强的创新性。 圆满完成课程设计中各项要求，设计书设计科学、先进，计算准确；图、表绘制及技术要求符合国家标准。有较大创新和较大实用价值；立论正确，结构严谨结论明确。设计书中分析、计算、实验正确、严密，对专业知识综合训练程度高，课程设计报告撰写规范。 回答问题有理有据，体现出较宽泛的知识面，思分值 得分 10 2．设计 60 20 3．陈述 维敏捷、逻辑性强。陈述清晰、正确、逻辑性强，基本概念清楚，语言流畅、精炼。 在整个课程设计阶段能够独立分析并解决问题，完成相关部分的设计。 4．表现 10 总 评 摘 要

交通信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。为了实现交通道路的管理，力求交通管理先进性、科学化。用可编程控制器实现智能交通灯管制的控制系统，以及该系统软、硬件设计方法，实验证明该系统实现简单、经济，能够有效地疏导交通，提高交通路口的通行能力。分析了现代城市交通控制与管理问题的现状，结合交通的实际情况阐述了交通灯控制系统的工作原理，给出了一种简单实用的城市交通灯控制系统的PLC设计方案。可编程序控制器在工业自动化中的地位极为重要，广泛的应用于各个行业。随着科技的发展，可编程控制器的功能日益完善，加上小型化、价格低、可靠性高，在现代工业中的作用更加突出。 【关键词】:PLC可编程控制器、智能交通信号灯、程序设计与调试。

目 录

…………………………………………………………………………………………1 第一章PLC控制系统设计的基本原则………………………………………………………1 PLC控制系统设计基本原则……………………………………………………………1 PLC控制系统设计的基本内容…………………………………………………………1 PLC控制系统设计的一般步骤…………………………………………………………2 第二章交通信号灯控制程序的设计与调试…………………………………………………3 系统框图…………………………………………………………………………………3 控制要求…………………………………………………………………………………3 PLC结构图框图地址分配及外部接线图………………………………………………4 第三章设计总体思路…………………………………………………………………………6 总体思路…………………………………………………………………………………6 白天运行…………………………………………………………………………………7 .夜间运行…………………………………………………………………………………8 .紧急状态…………………………………………………………………………………8 .倒计时及数码显示………………………………………………………………………8 总梯形图…………………………………………………………………………………9 指令表……………………………………………………………………………………10 ………………………………………………………………………………11 ………………………………………………………………………………11 ………………………………………………………………………………11 ………………………………………………………………………………11 ………………………………………………………………………………11 ………………………………………………………………………………11

前言

PLC目前已广泛应用于工业生产的自动化控制领域，无论是从国外引进的自动化生产线还是自行设计的自动控制领域，都普遍采用了PLC自动控制。PLC控制系统处于工业自动化控制领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供了非常可靠的控制应用。其主要原因，在于它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案，适用与当前工业企业对自动化的需要。

与传统的继电器控制相比，PLC控制系统具有构成简单、可靠性高、适用性强、抗干扰能力强、易于编程、体积小、可在线修改、设计与调试周期短、便于安装和维修等突出优点、而且一般不需要采取特殊措施，就能直接在工业环境中使用，更加适合现代化的要求，采用PLC控制系统能够提高系统的整体性能，具有较明显的优越性。

本次设计主要的内容是在液体混合装置控制系统上的改进，结合皮带运输机的传动与控制系统，构造出新的控制系统即自动配料皮带运输机的传动与控制系统。应用日本三菱公司FX2N系列PLC实现在自动配料皮带运输机的传动与控制系统方面的控制，该系统能够提供均匀的干料，并附带输送的功能，现场维修与安装非常便利，且能够适应于高温度、高粉尘、有冲击和连续振动，环境比较复杂的场合，减少人员劳动力，提高劳动生产率、节约原材料消耗以及降低生产成本，有着十分重要的意义。

第一章 PLC控制系统设计的基本原则

PLC控制系统设计基本原则：

1、大限度地满足被控对象的控制要求。设计前，应深入现场进行调查研究， 搜索资料，并与机械部分的设计人员和实际操作人员密切配合，共同拟定电气控制方案，协同解决设计中出现的各种问题。 2、在满足控制要求的前提下，力求使控制系统简单、经济、使用及维修方便。 3、保证控制系统的安全、可靠。

4、考虑到生产发展和工艺的改进，在选择PLC容量时，应适当留有余量。

PLC控制系统设计的基本内容 ：

PLC控制系统是由PLC与用户输入、输出设备连接而成的。因此，PLC控制系统的基本内容包括： 1、择用户输入设备（按钮、操作开关、限位开关和传感器等）、输出设备（继电器、接触器和信号灯等执行元件）以及由输出设备驱动的控制对象（电动机、电磁阀等）。这些设备属于一般的电气元件，其选择的方法在其它课程及有关书籍中已有介绍。

2、PLC的选择。PLC是PLC控制系统的核心部件，正确选择PLC，对于保证整个系统技术经济性能指标起着重要作用。选择PLC应包括机型的选择、容量的选择、I/O点数（模块）的选择、电源模块以及特殊功能模块的选择等。

3、分配I/O点，绘制电气连接接口图，考虑必要的安全保护措施。

4、设计控制程序。包括设计梯形图、语句表（即程序清单）或控制系统流程图。控制程序是控制整个系统工作的软件，是保证系统正常工作、安全可靠的关键。因此，控制系统的设计必须经过反复调试、修改，直到满足要求为止。

5、必要时还需设计控制台（柜）。

6、编制系统的技术文件。包括说明书、电气图及电气元件明细表等。传统的电气图，一般包括电气原理图、电气布置图及电气安装图。在PC控制系统中，这一部分图可以统称为“硬件图”。它在传统电气图的基础上增加了PLC部分，因此，在电气原理图中应增加PLC的I/O输入、输出电气连线图（即I/O接口图）。 此外，在PLC控制系统中，电气图还应包括程序图（梯形图），可以称之为“软件图”。向用户提供“软件图”，可便于用户在生产发展或工艺改进时修改程序，并有利于用户在维修时分析和排除故障。

PLC控制系统设计的一般步骤

流程图功能说明：

① 根据生产的工艺过程分析控制要求。如需要完成的动作（动作顺序、动作条件及必须的保护和联锁等）、操作方式（手动、自动；连续、单周期及单步等）。

② 根据控制要求确定所需的用户输入、输出设备。拒此确定PLC的I/O点数。 ③ 选择PLC。

④ 分配PLC的I/O点，设计I/O电气接口连接图（这一步也可结合第2步进行）。

⑤ 进行PLC程序设计，同时可进行控制台（柜）的设计和现场施工。 在设计传统继电器控制系统时，必须在控制线路（接线程序）设计完成后，才能进行控制台（柜）设计和现场施工。可见，采用PLC控制，可以使整个工程的周期缩短。

PLC程序设计的步骤

①对于较复杂的控制系统，需绘制系统流程图，用以清楚的表明动作的顺序和条件。对于简单的控制系统，也可省去这一步。

②设计梯形图。这是程序设计的关键一步，也是比较困难的一步。要设计好梯形图，首先要十分熟悉控制要求，同时还要有一定的电气设计的实践经验。 ③根据梯形图编制程序清单。

④用编程器将程序键入到PLC的用户存储器中，并检查键入的程序是否正确。 ⑤对程序进行调试和修改，直到满足要求为止。

⑥待控制台（柜）及现场施工完成后，就可以进行联机调试。如不满足要求，再回去修改程序或检查接线，直到满足为止。 ⑦编制技术文件。 ⑧交付使用

第二章 交通信号灯控制程序的设计与调试

系统框图以及流程图

系统框图如图1所示：

东西方向EW EW显示 NS显示 南北方向NS

G Y R G Y R PLC

流程 图 控制系统

白天/夜间 启动/停止 紧急状态1 紧急状态2 图1

控制要求

（1）南北方向为主干道，绿灯亮的时间比东西方向次干道绿灯亮的时间多一倍， 黄灯间隔闪烁3s后切换到红灯，一次循环共96s。