毕业设计论文PLC在交通灯中的应用.doc

《毕业设计论文PLC在交通灯中的应用.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业设计论文PLC在交通灯中的应用.doc（29页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、湖南铁路科技职业技术学院毕业论文（设计）说明书摘 要随着社会经济的发展，城市交通问题越来越引起人们的关注。人、车、路三者关系的协调，已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。城市交通控制系统是用于城市交通数据监测、交通信号灯控制与交通疏导的计算机综合管理系统，它是现代城市交通监控重要的组成部分。 随着城市机动车量的不断增加，自80年代后期,许多大城市如北京、上海、南京等出现了交通超负荷运行的情况。所以，如何采用合适的控制方法，最大限度利用好城市高速道路，缓解交通拥堵状况，越来越成为交通运输管理和城市规划部门亟待解决的主要问题。传统的交通信号灯控制一般采用电子线路和继电器实现，结构复杂，可靠性低

2、，故障率高,较难实现功能的变更。而可编程控制器(PLC)以微处理器为核心，具有可靠性高，控制功能强，使用灵活方便等优点。特别是由PLC实现的控制系统，普遍采用依据继电接触器控制系统电气原理图编制的梯形图语言进行程序设计，结构简单，抗干扰能力强，运行稳定可靠，可方便地设置定时时问，编程容易，功能扩展方便，修改灵活等，并且有完善的自诊断和显示功能，维修工作极为简单。本文就是基于可变成控制通过调试完成对交通信号灯的控制设计。关键词：可编程控制器；交通灯；设计；目 录1引言41.1交通信号灯的作用与研究意义41.2 PLC的产生及发展51.3 PLC的定义及结构61.3.1 PLC的定义61.3.2

3、PLC的结构分内71.4 PLC的特点及应用领域111.4.1 PLC的特点111.4.2 PLC的应用领域111.5 PLC在我国的应用131.6 PLC的发展趋势152 十字路口交通系统的硬件设计172.1 十字交通灯的设计原理及外部界限图172.2 S7-200系统的扩展单元的扩展内型193 软件设计 223.1 编程的语言形成223.2 S7-200的程序控制作业243.3 STEP7的程序使用263.4 时序流程图和梯形图284 注意事项305 总结305.1设计中的难点分析315.3 PLC的智能化控制交通灯的方法31参考文献34致谢351引言交通信号灯的出现，使交通得以有效管制，

4、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。1.1 交通信号灯的作用与研究意

5、义城市交通与人民群众生产生活息息相关。目前我市发展迅速，经济收入逐年增长，人民群众生活条件越来越好，私人轿车越来越多，城区道路交通压力与日俱增，许多路段已经超出道路设计负荷，经常发生堵车、交通事故等现象；虽然政府有关部门积极采取相应措施进行缓解，但效果不太明显；特别在节假日、上、下班高峰时间，堵车现象更为严重，而交通路段中十字路口处的车辆畅通与否尤显重要。在加上80年代后期，我国许多大城市如北京上海等地纷纷修建城市高速道路，在高速道路建设完成的初期，它们也曾有效地改善了交通状况。然而，随着交通量的快速增长和缺乏对高速道路的系统研究和控制，高速道路没有充分发挥出预期的作用。而城市高速道路在构造上

6、的特点，也决定了城市高速道路的交通状况必然受高速道路与普通道路耦合处交通状况的制约。这些都给市民的正常出行造成了困扰。人、车、路三者关系的协调，已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。所以，如何采用合适的控制方法，最大限度利用好耗费巨资修建的城市高速道路，缓解主干道与匝道、城区同周边地区的交通拥堵越来越成为交通运输管理和城市规划部门亟待解决的主要问题。道路交通信号灯是为了加强道路交通管理，减少交通事故的发生，提高道路使用效率，改善交通状况的一种重要工具，指导车辆和行人安全有序地通行。它是现代城市交通监控重要的组成部分。 1.2 PLC的产生及发展可编程控制器（Programmable Con

7、troller）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（Programmable 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PLC。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。 在60年代，汽车生产流水线的自动控制系统基本上都是由继电器控制装置构成的。当时汽车的每一次改型都直接导致继电器控制装置的重新设计和安装。随着生产的发展，汽车型号更新的周期

8、愈来愈短，这样，继电器控制装置就需要经常地重新设计和安装，十分费时，费工，费料，甚至阻碍了更新周期的缩短，1969年，美国数字设备公司（DEC）研制出第一台PLC，在美国通用汽车自动装配线上试用，获得了成功。这种新型的工业控制装置以其简单易懂，操作方便，可行性高，通用灵活，体积小，使用寿命长等一系列优点，很快地在美国其他工业领域推广应用。到1971年，已经成功地应用于食品，饮料，冶金，造纸等工业。这一新型工业控制装置的出现，也受到了世界其他国家的高度重视。1971日本从美国引进了这项新技术，很快研制出了日本第一台PLC。1973年，西欧国家也研制出它们的第一台PLC。我国从1974年开始研制。

9、于1977年开始工业应用1.3 PLC的定义及结构1.3.1 PLC的定义可编程控制器，简称PLC（Programmable logic Controller）,是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。1.3.2 PLC的结构分类PLC 实质是一种专用于工业控制的计算机根

10、据硬件结构的不同，可以将PLC分为整体式模块式和混合式。整体式又叫做单元式或箱体式，它的体积小，价格低，小型的PLC一般采用整体式结构它包括CPU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；大中型PLC一般采用模块式结构，它包括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。 如图1.1所示：图1.1 PLC的基本结构（1）中央处理单元(CPU)中央处理单元(CPU)是PLC 的控制中枢，它按照PLC 系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据、检查电源、存储器I/O以及警戒定时器的状态；并能诊断用户程序中的语法

11、错误CPU主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，CPU单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。内存主要用于存储程序及数据，是PLC不可缺少的组成单元。 CPU速度和内存容量是PLC的重要参数，它们决定着PLC的工作速度，IO数量及软件容量等，因此限制着控制规模（2） 存储器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。（3） 电源PLC 的电源在整个系统中起着十分重要得作用。如果没有一个良好的可靠得电源系统是无法正常工作的，因此PLC 的制造商对电源的设计和制造也十分重视，一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内可以不采

12、取其它措施，而将PLC 直接连接到交流电网上去。（4） I/O 模块PLC与电气回路的接口，是通过输入输出部分（I/O）完成的。I/O模块集成了PLC的I/O电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。输入模块将电信号变换成数字信号进入PLC系统，输出模块相反。I/O分为开关量输入（DI），开关量输出（DO），模拟量输入（AI），模拟量输出（AO）等模块。（6） PLC的通信联网 依靠先进的工业网络技术可以迅速有效地收集、传送生产和管理数据。因此，网络在自动化系统集成工程中的重要性越来越显著，甚至有人提出网络就是控制器的观点说法。 PLC具有通信联网的功能，它使PLC与PLC

13、 之间、PLC与上位计算机以及其他智能设备之间能够交换信息，形成一个统一的整体，实现分散集中控制。现在几乎所有的PLC新产品都有通信联网功能，它和计算机一样具有RS-232接口，通过双绞线、同轴电缆或光缆，可以在几公里甚至几十公里的范围内交换信息。 （7） 外部设备外部设备是PLC系统不可分割的一部分，它有四大类 ：编程设备;监控设备;存储设备;入输出设备.了解了PLC的基本结构，我们在购买程控器时就有了一个基本配置的概念，做到既经济又合理，尽可能发挥PLC所提供的最佳 1.4 PLC的特点及应用领域1.4.1 PLC的特点： 编程方法简单易学，功能强，性能价格比高，可靠性高，抗干扰能力强，硬

14、件配套齐全，用户使用方便，适应性强，系统的设计、安装、调试工作量少，维修工作量小，维修方便体积小，耗能低。1.4.2 PLC的应用领域：（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

15、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

16、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。 （5）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。（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。 1.5 PLC在我国的应用我国工业企业的自动化程度普遍较低，我国可编程控制器的引进、应用、研制、生产是伴随着改革开放开始的，最初是在引进设备中大

17、量使用了可编程控制器。接下来在各种企业的生产设备及产品中不断扩大了PLC的应用。目前，我国自己已可以生产中小型可编程控制器。随着我国现代化进程的深入，中国加入WTO后越来越多的国际公司把其制造基地转移到中国。中国的国有企业和民营企业也在利用难得的历史机遇大力发展制造业。中国正在努力成为世界新的制造业基地。而我国在“十五”规划中已明确提出了“用信息化带动工业化”的发展计划，大量传统产业的自动化改造将为PLC的应用提供巨大的发展空间。我国将迎来一个PLC市场高速增长的时期。PLC在我国将有更广阔的应用天地。目前中国PLC市场主要厂商为Siemens、Mitsubishi、Omron、Rockwel

18、l、Schneider、GE-Fanuc等国际大公司。 1.6 PLC的发展趋势：（1）向高速度、大容量方向发展（2）向超大型、超小型两个方向发展（3）PLC大力开发智能模块，加强联网通信能力（4）增强外部故障的检测与处理能力（5） 编程语言多样化2 十字路口交通控制系统的硬件设计2.1十字交通灯的设计原理及外部界线图在PLC交通灯模拟模块中，主干道东西南北每面都有3个控制灯，为： 禁止通行灯 （亮时为红色） 准备禁止通行灯 （亮时为黄色） 直通灯 （亮时为绿色） 开关合上后，东西绿灯亮4S后闪2S灭，黄灯亮2S后灭，红灯亮8S后灭，对应的东西绿黄灯亮时，南北红灯亮8S，接着绿灯亮4S后闪2S

19、灭，黄灯亮2S灭，红灯再亮8秒，依次循环。下图为交通灯简况图(图2.1)、信号灯控制编程元件表(表2.2)及S7-200的外部接线图(图2.3)。北图2.1 交通灯简况图表2.2 信号灯控制编程元件表输 入输 出机 内 器 件交通灯工作开关I0.0报警灯：Q0.0T33：南北红灯工作8S南北红灯：Q0.1T97：东西红灯工作8S东西绿灯：Q0.2T99：东西绿灯工作4S东西黄灯：Q0.3T100：东西绿灯闪烁2S东西红灯：Q0.4T98：东西黄灯工作2S南北绿灯：Q0.5T34：南北绿灯工作4S南北黄灯：Q0.6T35：南北绿灯闪烁2ST36：南北黄灯工作2S图2.3 西门子200的 外部接线

20、图2.2 S7-200系统的扩展单元的扩展类型 S7-200系列PLC可提供4种不同的基本单元和6种型号的扩展单元。其系统构成包括基本单元、扩展单元、编程器、存储卡、写入器、文本显示器等。（1）基本单元S7-200系列PLC中可提供4种不同的基本型号的8种CPU供选择使用，其输入输出点数的分配见表2.4：表2.4 S7-200系列PLC中CPU22X的基本单元型 号输入点输出点可带扩展模块数S7-200CPU22164S7-200CPU222862个扩展模块78路数字量I/O点或10路模拟量I/O点S7-200CPU22414107个扩展模块168路数字量I/O点或35路模拟量I/O点S7-2

21、00CPU22624162个扩展模块248路数字量I/O点或35路模拟量I/O点S7-200CPU226XM24162个扩展模块248路数字量I/O点或35路模拟量I/O点（2）编程器PLC在正式运行时，不需要编程器。编程器主要用来进行用户程序的编制、存储和管理等，并将用户程序送入PLC中，在调试过程中，进行监控和故障检测。S7-200系列PLC可采用多种编程器，一般可分为简易型和智能型。简易型编程器是袖珍型的，简单实用，价格低廉，是一种很好的现场编程及监测工具，但显示功能较差，只能用指令表方式输入，使用不够方便。智能型编程器采用计算机进行编程操作，将专用的编程软件装入计算机内，可直接采用梯形

22、图语言编程，实现在线监测，非常直观，且功能强大，S7-200系列PLC的专用编程软件为STEP7-Micro/WIN。（3）程序存储卡为了保证程序及重要参数的安全，一般小型PLC设有外接EEPROM卡盒接口，通过该接口可以将卡盒的内容写入PLC，也可将PLC内的程序及重要参数传到外接EEPROM卡盒内作为备份。程序存储卡EEPROM有6ES 7291-8GC00-0XA0和6ES 7291-8GD00-0XA0两种，程序容量分别为8K和16K程序步。（4）写入器写入器的功能是实现PLC和EPROM之间的程序传送，是将PLC中RAM区的程序通过写入器固化到程序存储卡中。（5）文本显示器文本显示器

23、TD200不仅是一个用于显示系统信息的显示设备，还可以作为控制单元对某个量的数值进行修改，或直接设置输入/输出量。文本信息的显示用选择/确认的方法，最多可显示80条信息，每条信息最多4个变量的状态。过程参数可在显示器上显示，并可以随时修改。TD200面板上的8个可编程序的功能键，每个都分配了一个存储器位，这些功能键在启动和测试系统时，可以进行参数设置和诊断。3 软件设计3.1 编程语言的形式最常用的两种编程语言，一是梯形图，二是助记符语言表。采用梯形图编程，因为它直观易懂，但需要一台个人计算机及相应的编程软件；采用助记符形式便于实验，因为它只需要一台简易编程器，而不必用昂贵的图形编程器或计算机

24、来编程。 虽然一些高档的PLC还具有与计算机兼容的C语言、BASIC语言、专用的高级语言（如西门子公司的GRAPH5、三菱公司的MELSAP），还有用布尔逻辑语言、通用计算机兼容的汇编语言等。不管怎么样，各厂家的编程语言都只能适用于本厂的产品。 （1）编程指令：指令是PLC被告知要做什么，以及怎样去做的代码或符号。从本质上讲，指令只是一些二进制代码，这点PLC与普通的计算机是完全相同的。同时PLC也有编译系统，它可以把一些文字符号或图形符号编译成机器码，所以用户看到的PLC指令一般不是机器码而是文字代码，或图形符号。常用的助记符语句用英文文字（可用多国文字）的缩写及数字代表各相应指令。常用的图

25、形符号即梯形图，它类似于电气原理图是符号，易为电气工作人员所接受。 指令系统：一个PLC所具有的指令的全体称为该PLC的指令系统。它包含着指令的多少，各指令都能干什么事，代表着PLC的功能和性能。一般讲，功能强、性能好的PLC，其指令系统必然丰富，所能干的事也就多。我们在编程之前必须弄清PLC的指令系统 。PLC的指令繁多，但主要的有这么几种类型： 基本逻辑指令，用于处理逻辑关系，以实现逻辑控制。这类指令不管什么样的PLC都总是有的。 数据处理指令，用于处理数据，如译码，编码，传送、移位等等。 数据运算指令，用于进数据的运算，如十、一、X、/等，可进行整形数计算，有的还可浮点数运算；也可进行逻

26、辑量运算，等等。 流程控制指令，用以控制程序运行流程。PLC的用户程序一般是从零地址的指令开始执行，按顺序推进。但遇到流程控制指令也可作相应改变。流程控制指令也较多，运用得好，可使程序简练，并便于调试与阅读。 状态监控指令，用以监视及记录PLC及其控制系统的工作状态，对提高PLC控制系统的工作可靠性大有帮助。 当然，并不是所有的PLC都有上述那么多类的指令，也不是有的PLC仅有上述几类指令。以上只是指出几个例子，说明要从哪几个方面了解PLC指令，从中也可大致看出指令的多少及功能将怎样影响PLC的性能。 除了指令，为进行通讯，PLC还有相应的协议与通讯指令或命令，这些也反映了PLC的性能。 （2

27、）程序：PLC指令的有序集合，PLC运行它，可进行相应的工作，当然，这里的程序是指PLC的用户程序。用户程序一般由用户设计，PLC的厂家或代销商不提供。用语句表达的程序不大直观，可读性差，特别是较复杂的程序，更难读，所以多数程序用梯形图表达。 （3）梯形图：梯形图是通过连线把PLC指令的梯形图符号连接在一起的连通图，用以表达所使用的PLC指令及其前后顺序，它与电气原理图很相似。它的连线有两种：一为母线，另一为内部横竖线。内部横竖线把一个个梯形图符号指令连成一个指令组，这个指令组一般总是从装载（LD）指令开始，必要时再继以若干个输入指令（含LD指令），以建立逻辑条件。最后为输出类指令，实现输出控

28、制，或为数据控制、流程控制、通讯处理、监控工作等指令，以进行相应的工作。母线是用来连接指令组3.2 S7-200的程序控制作业本设计镇南关运用的是S7-200编程软件STEP 7 - Micro/WIN3.2。 S7-200在程序的控制逻辑中不断循环，读取和写入数据。当您将程序下载至PLC并将PLC放置在RUN（运行）模式时，PLC的中央处 理器（CPU）按下列顺序执行程序：（1） S7-200读取输入状态。（2） 存储在S7-200中的程序使用这些输入评估（或执行）控制逻辑。（3） 当程序经过评估，S7-200将程序逻辑结果存储在称作进程图像输出寄存器的输出内存区中。（4） 在程序结束时，S

29、7-200将数据从进程图像输出寄存器写入至域输出。（5） 重复任务循环。以下是显示电中继图形与S7-200关系的简单图形。在该范例中，启动马达的开关状态与其他输入的状态相结合。因此，这些状态的计算决定进入启动马达的传动装置的输出状态。S7-200反复执行一系列任务。该循环执行任务被称作扫描循环。如下所示，S7-200在扫描循环过程中执行大多数或全部下列任务：（1） 读取输入：S7-200将实际输入状态复制至进程图像输入寄存器。（2） 在程序中执行控制逻辑：S7-200执行程序的指令，并将数值存储在不同的内存区。（3） 处理所有通讯请求：S7-200执行点至点或网络通讯要求的所有任务。（4） 执

30、行CPU自测试诊断程序：S7-200保证固件、程序内存和所有扩充模块均正常作业。（5） 向输出写入：存储在进程图像输出寄存器中数值被写入实际输出。扫描循环的执行取决于S7-200是位于STOP（停止）模式还是RUN（运行）模式。在RUN（运行）模式中，程序被执行；在STOP（停止）模式中，程序不被执行。在程序执行过程中，使用进程图像寄存器，而不直接存取输入或输出。使用图像寄存器共同扫描开始的所有输入取样会使扫描循环的程序执行阶段的输入数值同步化，并冻结这些数值。3.3 STEP7程序的使用（1）创建一个项目结构，项目就像一个文件夹，所有数据都以分层的结构存在于其中，任何时候你都可以使用。在创建

31、一个项目之后，所有其他任务都在这个项目下执行。 （2）组态一个站，即要使用的可编程控制器，例如S7300、S7400等。 （3）组态硬件，组态硬件就是在组态表中指定你的控制方案所要使用的模板以及在用户程序中以什么样的地址来访问这些模板，地址一般不用修改由程序自动生成。模板的特性也可以用参数进行赋值。 （4）组态网络和通讯连接，通讯的基础是预先组态网络，也就是要创建一个满足你的控制方案的子网，设置网络特性、设置网络连接特性以及任何联网的站所需要的连接。网络地址也是程序自动生成如果没有更改经验一定不要修改。 （5）定义符号，可以在符号表中定义局部或共享符号，在用户程序中用这些更具描述性的符号名替代

32、绝对地址。符号的命名一般用字母编写不超过8个字节，最好不要使用很长的汉字进行描述，否则对程序的执行有很大的影响。 （6）创建程序，用梯形图编程语言创建一个与模板相连结或与模板无关的程序并存储。创建程序是我们控制工程的重要工作之一，一般可以采用线形编程（基于一个块内，OB1）、分布编程（编写功能块FB,OB1组织调用）、结构化编程（编写通用块）。我们最常采用的是结构化编程和分布编程配合使用，很少采用线形编程。 （7）下载程序到可编程控制器，完成所有的组态、参数赋值和编程任务之后，可以下载整个用户程序到可编程控制器。在下载程序时可编程控制器必须在允许下载的工作模式下（STOP或RUN-P）,RUN

33、-P模式表示，这个程序将一次下载一个块，如果重写一个旧的CPU程序就可能出现冲突，所以一般在下载前将CPU切换到STOP模式。3.4 时序流程图和梯形图用Pro/D经过调试得出时序流程图和梯形图，以下为程序调试后的时序流程图（图3.1）和梯形图（图3.2）：图3.1 时序流程图图3.2梯形图4 注意事项PLC是一种用于工业生产自动化控制的设备，一般不需要采取什么措施，就可以直接在工业环境中使用。然而，尽管有如上所述的可靠性较高，抗干扰能力较强，但当生产环境过于恶劣，电磁干扰特别强烈，或安装使用不当，就可能造成程序错误或运算错误，从而产生误输入并引起误输出，这将会造成设备的失控和误动作，从而不能

34、保证PLC的正常运行，要提高PLC控制系统可靠性，一方面要求PLC生产厂家提高设备的抗干扰能力；另一方面要求设计、安装和使用维护中引起高度重视，多方配合才能完善解决问题，有效地增强系统的抗干扰性能。因此在使用中就其工作环境应注意以下问题：（1） 温度PLC要求环境温度在055oC，安装时不能放在发热量大的元件下面，四周通风散热的空间应足够大。（2） 湿度为了保证PLC的绝缘性能，空气的相对湿度应小于85%（无凝露）。（3） 震动应使PLC远离强烈的震动源，防止振动频率为1055Hz的频繁或连续振动。当使用环境不可避免震动时，必须采取减震措施，如采用减震胶等。（4） 空气避免有腐蚀和易燃的气体，

35、例如氯化氢、硫化氢等。对于空气中有较多粉尘或腐蚀性气体的环境，可将PLC安装在封闭性较好的控制室或控制柜中。（5） 电源PLC对于电源线带来的干扰具有一定的抵制能力。在可靠性要求很高或电源干扰特别严重的环境中，可以安装一台带屏蔽层的隔离变压器，以减少设备与地之间的干扰。一般PLC都有直流24V输出提供给输入端，当输入端使用外接直流电源时，应选用直流稳压电源。因为普通的整流滤波电源，由于纹波的影响，容易使PLC接收到错误信息。（6） 绝缘 S7-200 AC的交流电线路电源界限和I/O界限为1500VAC。这些绝缘界限经过检查和核准，可在交流电线路和低压线路之间提供双倍安全绝缘保障。所有与S7-

36、200连接的低压线路（例如24V电源）均需由经核准提供安全绝缘的交流电线路和其他高压线路供电。此类来源包括在国际电气安全标准中定义的双重绝缘，并配有根据不同标准评级为SELV、PELV、二类或有限电压的输出。5 总结城市交通灯控制采用PLC比传统的采用电子线路和继电器具有可靠性高、维护方便、使用简单、通用性强等特点，PLC还可以联成网络，根据实测各十字路口之间的距离、车流量和车速等，合理确定各路口信号灯之间的时差，把N台PLC联网到一台控制电脑上，以方便操作、管理和监控，从而极大地提高城市道路交通管理能力。5.1设计中的难点分析本程序在设计过程遇到了一些难点我把它整理了一下发现有以下几个问题。

37、（1）行人道红绿灯和主干道红绿灯的对应关系因为实际的红绿灯控制中行人道的红绿灯和主干道的红绿灯是有这一定的对应关系的，所以在编程前一定要理清它们，这样有利于在编程时简化程序、减少PLC不必要的运算 。（2）盲人脉冲按键按下时要实现功能的同时不影响和它没关系的主干道盲人在东西南北的行人道同时通过十字路口的情况不会经常出现，可以说是非少的，如果我们要把盲人脉冲分开东西控制和南北控制使他不影响和它没关系的主干道就可以使车辆行走更加通顺减少车辆堵塞的情况。要实现这样的功能就要在脉冲按键按下时不影响他们的计时程序只在对应的主干道红绿灯输出程序上进行插入常闭继电器以此把输出程序断开（3）手动车流控制按键的

38、控制方式手动车流控制按键是对相应的主干道绿灯延长的进行控制，但不能使它在按下时使改变当时的红绿灯显示情况，如现在是南北红灯东西绿灯时按下南北绿灯延长按键就不能使它变成南北绿灯东西红灯。这就涉及到了一个请求和响应的关系。（4）交通灯的闪亮交通灯绿灯在实际运行中是要经过闪烁的，所以在设计程序中也要加入这个功能，参考了一些PLC的交通灯程序介绍时发现PLC中有一些继电器可以实现闪烁这些继电器也就是PLC内部的功能继电器，这是一种硬件实现功能的方法，虽然程序可以减少但比较死板闪烁频率不能控制。5.2 调试错误与修改方法经过设计，想一次性把程序完成是非常难的，在调试中就出现了不少的错误。刚开始的时候把程

39、序写进去然后运行却发现有些灯亮不起来而且在完成了一个周期后就循环不起来了。那时真的不知道从哪里入手，只好一条一条地检查才发现了一条指令把常闭写成了输出真正的输出口就没有收到信号了。灯虽然是亮了但仍然循环不起来。从梯形图又仔细的看了一次却看不出什么问题出来。突然想起来编程器还可以进行监控于是再在运行的同时进行监控，于是发现了在程序的第一周期一切都运行正常但再运行下去的时候第二周期就再没有反应了，包括里面的辅助继电器，最后发现原来是程序前面没有并上完成这个循环的继电器号。后来就这样把加上其他功能出现的错误也找出来了。虽然找错误是一个枯燥无味的工作，但只要你耐心的去做的话，你肯定能学到有用的动西。5

40、.3 PLC智能化控制交通灯的方法传统的十字路口交通控制灯，通常是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。然而实际上交通流量的变化往往是不确定的，有的路口在不同的时段甚至可能产生很大的差异。即使是经过长期运行、适用的方案，仍然会发 生这样的现象：绿灯方向几乎没有什么车辆，而红灯方向却排着长队等候通过。这种流量变化的偶然性是无法建立准确模型的，统计的方法已不能适应迅猛发展的交 通现状，需要有一种能够根据流量变化情况自适应控制的交通灯。而模糊控制恰恰具有这方面的优势。此系统就是应用可编程序控制器(PLC)对十字路口交通控 制灯实现模糊控制传统的十字路口交通控制灯，

41、通常是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。然而实际上交通流量的变化往往是不确定的，有的路口在不同的时段甚至可能产生很大的差异。即使是经过长期运行、适用的方案，仍然会发 生这样的现象：绿灯方向几乎没有什么车辆，而红灯方向却排着长队等候通过。这种流量变化的偶然性是无法建立准确模型的，统计的方法已不能适应迅猛发展的交 通现状，需要有一种能够根据流量变化情况自适应控制的交通灯。而模糊控制恰恰具有这方面的优势。此系统就是应用可编程序控制器(PLC)对十字路口交通控 制灯实现模糊控制此控制系统的输入量是指十字路口各方向上车辆数的动态变化量。具体由传感器采集后送入可编程

42、序控制器。在十字路口的四个方向(E、S、W、N)的近端J(斑马线附近)和远端Y(距斑马线约100米处)各设置一个传感器，分别统计通过该处的车辆数。为了实现模糊控制，需要将绿灯时间分为两部分：其一是固定的10秒作为路口车辆状态参数的采集时间t1；其二是根据两个方向车辆流量变化进行模糊决策的延时t2。然后通过传感器采集后的排队等候的车辆数送往PLC进行模糊推理运算得出延迟时t2，最后由t1和t2来实现对十字路口车流量的灵活控制。经过一个月的艰苦奋斗，设计成果终于要出来了，我才松了一口气，俗话说：“万事开头难。”这话一点也不假，回想当初确定这个，还是挺茫然的。不知怎下手。最后采用了先采集资料、进行实

43、际考察后设计的方法。查找资料也是一件繁琐的事情，虽说网上有资料但要找到一些真正有用的资料也不是一件容易的事，需要耐心查找。好了终于到了设计的时候了，花了整整十几天，终于完成了设计，不过调试的时候却发现结果和想的有所不同，通过监控和修改才得出了需要的设计。这次的设计让我们增长了实践技能，还增加了有关交通知识，这些对于我们真是受益匪浅。最后，我们觉得，不见风雨，怎么能见彩虹呢？我把体会用十个字概括：天下无难事，只怕有心人一次又一次的学习和探索，我们慢慢地在体会，研究和感悟，终于开始领会到将近成功的那一份喜悦，从撰写开 报告，查找资料，程序设计，到整理每一个次的调试，我们学会了细心和耐心，也品尝到了

44、酸、甜、苦、辣，无数的成功与失败更加肯定了我们 的研究成果。兴趣是自发形成的，而默契是慢慢培养出来的。当前的社会，科技迅速发展，知识更新速度大大加快，只有我们共同去探索，用自己的双手去征服每一片天空，用我们新的力量去打造一片创新的领域。参考文献1、 廖常初 PLC编程及应用 机械工业出版社 2002年9月 2、 孙振强 可编程控制器原理及应用教程 清华大学出版社 2005年2月 3 、张进秋 可编程控制器原理及应用实例 机械工业出版社 2003年12月 4 、余孟常 数字电子技术基础简明教程（第二版） 高等教育出版社 2003年9月 5、 邱关源电路(第四版) 高等教育出版社 2003年12月

45、致 谢感谢学校领导对我们的精心培养，给我们一个良好的学习环境，感谢指导老师的悉心关注和耐心指导。通过这次毕业设计，我学到了很多东西，受益匪浅。本次课程设计主要涉及PLC可编程控制及电路等专业课程，在此期间不仅巩固了我们的专业课知识，拓宽了我们的知识面，使我初步掌握了可编程控制技的基础设计，了解了可编程控制的核心内容，更让我们有机会理论联系实际得以学以致用。这次设计我感触很多，更加体会到老师这个职业的不平凡，是他们在这平凡的岗位上奉献着自己的青春，奉献着自己辛勤劳动与心血。我就要离开校园走进社会了，我要以一颗感恩和奉献的心走上新的工作岗位，努力学习回报他们、回报社会，实现人生的社会价值。29 第 页