十字路口交通信号灯PLC控制设计课程设计

中北大学可编程控制器课程设计说明书

存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。 存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。 四、输入输出接口电路

1．现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路，作用是可编程逻辑控制器与现场控制的接口界面的输入通道。

2．现场输出接口电路由输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路集成，作用可编程逻辑控制器通过现场输出接口电路向现场的执行部件输出相应的控制信号。 五、功能模块

如计数、定位等功能模块。 六、通信模块 2.3 PLC的特点

2.3.1 体积小，重量轻，能耗低

以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。 2.3.2 可靠性高，抗干扰能力强

高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。很多同等规模的PLC控制系统和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。 2.3.3 配套齐全，功能完善，适用性强

PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。

2.3.4 系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造

PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程

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序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。 2.3.5 易学易用，深受工程技术人员欢迎

PLC作为通用工业控制计算机2.3.4 系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。 2.4 PLC的工作原理

当可编程逻辑控制器投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用

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户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，可编程逻辑控制器的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。 一、输入采样阶段

在输入采样阶段，可编程逻辑控制器以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应的单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。 二、用户程序执行阶段

在用户程序执行阶段，可编程逻辑控制器总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。

即，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只

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能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。

在程序执行的过程中如果使用立即I/O指令则可以直接存取I/O点。即使用I/O指令的话，输入过程影像寄存器的值不会被更新，程序直接从I/O模块取值，输出过程影像寄存器会被立即更新，这跟立即输入有些区别。 三、输出刷新阶段

当扫描用户程序结束后，可编程逻辑控制器就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是可编程逻辑控制器的真正输出。

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3 系统总体方案及硬件设计

3.1 施耐德PLC简介 3.1.1 施耐德PLC硬件

施耐德PLC主要有原Modicon旗下的Quantum、Compact(已停产)、Momentum等系列，编程软件是Concept;而TE旗下的Premium、Micro系列则使用PL7 Pro。施耐德在整合了Modicon和TE品牌的自动化产品后，将Unity Pro软件作为未来中高端PLC的统一平台。支持Quantum、Premium和M340三个系列。至于Momentum和Micro作为成熟产品未来不会再有多大的改进，所以会继续沿用原来的软件平台。小型的Twido系列使用TwidoSoft软件(有中文版本，国外已经开始使用TwidoSuit,不过估计短时间内还不会引入中国进行汉化翻译)，至于逻辑控制器Zelio Logic的编程软件ZelioSoft已经推出中文版了。

3.1.2 施耐德编程软件

施耐德plc编程软件是施耐德电气自动化的核心产品，它是新一代软硬件自动化平

台。其全新的独创设计缩短了开发时间，处理器的灵活性可以实现更高的性能。基于开放性以及对工具的协同式应用，Unity 在软件开发和控制系统运行上达到了更高水平，它将生产率的提高放在首位。

施耐德plc编程软件是用于 Premium、Atrium 和 Quantum PLC 的通用 IEC61131-3 编程、调试和运行软件包。基于 PL7 和 Concept 的公认标准，Unity Pro 能够帮助我们实现更高的生产率以及更多的软件协作新功能。其集成的转换器可以重用 PL7 和Concept 的 IEC 应用程序。您可以因此减少您的软件投资，降低培训成本，充分利用

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Unity Pro 在兼容性和未来开发能力方面无可匹敌的潜力。利用 Unity EFB Toolkit，Visual C++ 开发者可以创建定制的功能，这些功能可以在Unity Pro 中使用。Unity SFC View 是一个Active X 控件，可集成到一个标准的 HMI/SCADA 系统中，用于监视和控制 SFC 程序。

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3.2 施耐德m218编程软件 3.2.1 常用编程语言

施耐德m218编程软件常用编程语言

1.梯形图-LD语言 2.ST语言 3.FBD功能块语言 4. CFC连续功能图 5.SFC顺序功能图

3.3 十字路口交通信号灯PLC控制设计的分析

利用PLC设计控制十字路口交通灯的全自动运行，系统启动后，根据设置好的东西南北方向的通车时间控制东西南北方向指示灯按照一定的规律运行，完成一个周期工作后自动进入下一个周期继续运行。城市路口交通灯控制系统用于十字路口的车辆以及行人的交通管理。

1、在十字路口，要求东西方向和南北方向各通行35s，并周而复始。

2、在南北方向通行时，东西方向的红灯亮35s，而南北方向的绿灯先亮30s后再闪3s后黄灯亮2s。

3、在东西方向通行时，南北方向的红灯亮35s,而东西方向的绿灯先亮30s后再闪3s后黄灯亮2s.

交通信号交通灯控制系统如图3-1所示：

图 3-1 交通信号交通灯控制系统

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