毕业设计基于PLC的交通灯设计.doc
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1、 毕业设计(论文)题 目: 基于PLC的交通灯设计 院 (系): 机电工程系 专 业: 机械制造与自动化 姓 名: 周 毅 学 号: 58010220090138 指导教师: 胡 文 平 二一一年 十二月三十日 毕业设计(论文)任务书学生姓名周毅学号58010220090138专 业机械制造与自动化院(系)机电工程系毕业设计(论文)题目基于PLC的交通灯设计任务与要求一、设计的任务:1、综合运用平时所学理论基础,基本知识和基本技能,提高和分析解决实际问题的能力。2、查阅相关文献和资料,制定设计或实验方案。3、参考文献不得少于6篇。4、设计、计算及绘图。5、总结和撰写论文。6、在规定时间内完成老
2、师布置的论文内容。二、设计的要求:1、内容丰富,立意新颖。2、资料详实,运用得当。3、语体正确,符合规范。4、层次清晰,中心突出。5、论证充分,结论合理。6、正文不少于4000字。完成时间段2011年11月1日 至2011年11月30日 共4周指导教师单位胡文平职称院(系)审核意见毕业设计(论文)进度计划日 期工 作 内 容执 行 情 况指导教师签 字2011.11.07-11.14论文选题2011.11.15-11.21搜集资料2011.11.22-11.30拟定初稿2011.12.1-12.10修改中稿2011.12.11-12.30确定终稿2012.01.01-03.01交电子档、 打印
3、稿3份教师对进度计划实施情况总评 签名 年 月 日 本表作评定学生平时成绩的依据之一毕业设计(论文)中期检查记录表学生填写毕业设计(论文)题目:基于PLC的交通灯设计 学生姓名: 周毅 学号:58010220090138专业:机械制造于自动化指导教师姓名:胡文平职称: 检查教师填写毕业设计(论文)题目工作量饱满一般不够毕业设计(论文)题目难度大适中不够毕业设计(论文)题目涉及知识点丰富比较丰富较少毕业设计(论文)题目价值很有价值一般价值不大学生是否按计划进度独立完成工作任务学生毕业设计(论文)工作进度填写情况指导次数学生工作态度认真一般较差其他检查内容:存在问题及采取措施:检查教师签字: 年
4、月 日院(系)意见(加盖公章): 年 月 日摘 要可编程控制器(PLC)以微处理器为核心,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,编程容易,功能扩展方便,修改灵活,而且结构简单,抗干扰能力强。欧姆龙CPM2A系列可编程控制器指令丰富,可以接各种输入、输出设备,并有丰富的特殊扩展设备,其中的模拟输入设备和通信设备更是符合交通灯控制系统的要求与特点,能够方便地联网通信。可以利用梯形图和语句表进行编程,实现了十字路口交通灯控制系统的自动化。关键词:可编程控制器;交通灯;梯形图;语句;AbstractProgrammable logic controller (PLC)
5、by microprocessor as the core, generally adopted according to the relay contactor controlling system of electrical schematic diagram of the ladder diagram language program design, programming, easy extension, modification, flexible and convenient, simple in structure, strong anti-jamming capability.
6、 CPM2A omron series programmable controller can meet all kinds of rich command input and output devices, and has abundant special equipment, including expansion of the analog input devices and communications equipment is consistent with traffic control system of the request and the characteristic, c
7、an be easily networked communication. Can use the ladder-diagram programming and statements, realizing the table of intersection traffic control system of automation.Key Word: programmable controller, Traffic lights, Ladder diagram, Statements, automation.目 录绪言1第一章 可编程控制器PLC21.1可编程控制器PLC概述21.2 PLC的发
8、展历程及趋势21.3 PLC的硬件结构及原理5第二章 交通灯的系统设计82.1交通灯控制系统的控制要求82.2系统设计方案82.3硬件设计102.3.1 PLC的选型及接线102.3.2 PLC的安装112.3.3 PLC接线112.3.4 梯形图语言:13第三章 系统检测与调试163.1 检测与调试163.2 系统运行16结论17致谢18参考文献19绪言 随着科学技术的发展,电气控制技术在各个领域得到越来越广泛的应用。可编程控制器(PLC)作为电气控制领域的一项新技术,经过三十多年的发展,已经形成了完整的工业产品系列,从功能及技术指标等各个方面,都达到了成熟的工业控制计算机的软硬件水平。现已
9、广泛地应用在包括逻辑运算、数值运算、数据传送、过程控制、位置控制、人机对话、网络通信等各种场合。十字路口交通灯正是通过可编程控制器编写梯形图或助记符语言而实现对交通灯的控制,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。第一章 可编程控制器PLC1.1可编程控制器PLC概述可编程序控制器(Programmabie Logic Controller,缩写PLC)是以微处理器为基础,综合计算机、通信、联网以及自动控制技术而开发的新一代工业控制装置。可编程序控制器是随着技术的进步与现代社会生产方式的转变,为适应多品种.小批量生产的需要,生产.发展起来的一种新型的工业
10、控制装置。PLC从1969年问世以来,虽然至今还不到40年,但由于其具有通用灵活的控制性能.简单方便的使用性能,可以适应各种工业环境的可靠性,因此在工业自动化各领域取得了广泛的应用。有人将它与数控技术、CAD/CAM技术工业机械人技术并称为现代工业自动化技术的四大支柱。可编程序控制器在我国的发展与应用已有30多年的历史,现在它已经广泛应用于国民经济的各个工业生产领域,成为提高传统工业装备水平和技术能力的重要设备和强大支柱。随着全球一体化经济的发展,努力发展可编程序控制器在我国的大规模应用,形成具有自主知识产权的可编程序控制器技术,应该是广大技术人员努力的方向。1.2 PLC的发展历程及趋势在可
11、编程控制器出现前,在工业电气控制领域中,继电器控制占主导地位,应用广泛。但是电器控制系统存在体积大、可靠性低、查找和排除故障困难等缺点,特别是其接线复杂、不易更改,对生产工艺变化的适应性差。1968年美国通用汽车公司(G.M)为了适应汽车型号的不断更新,生产工艺不断变化的需要,实现小批量、多品种生产,希望能有一种新型工业控制器,它能做到尽可能减少重新设计和更换电器控制系统及接线,以降低成本,缩短周期。于是就设想将计算机功能强大、灵活、通用性好等优点与电器控制系统简单易懂、价格便宜等优点结合起来,制成一种通用控制装置,而且这种装置采用面向控制过程、面向问题的“自然语言”进行编程,使不熟悉计算机的
12、人也能很快掌握使用。1969年美国数字设备公司(DEC)根据美国通用汽车公司的这种要求,研制成功了世界上第一台可编程控制器,并在通用汽车公司的自动装配线上试用,取得很好的效果。从此这项技术迅速发展起来。早期的可编程控制器仅有逻辑运算、定时、计数等顺序控制功能,只是用来取代传统的继电器控制,通常称为可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller )。随着微电子技术和计算机技术的发展,20世纪70年代中期微处理器技术应用到PLC中,使PLC不仅具有逻辑控制功能,还增加了算术运算、数据传送和数据处理等功能。20世纪80年代以后,随着大规模、超大规模集成电路等微电子技术的
13、迅速发展,16位和32位微处理器应用于PLC中,使PLC得到迅速发展。PLC不仅控制功能增强,同时可靠性提高,功耗、体积减小,成本降低,编程和故障检测更加灵活方便,而且具有通信和联网、数据处理和图象显示等功能,使PLC真正成为具有逻辑控制、过程控制、运动控制、数据处理、联网通信等功能的名符其实的多功能控制器。PLC的发展过程大致可以分为如下几个阶段:19701980年:PLC的结构定型阶段。在这一阶段,由于PLC刚诞生,各种类型的顺序控制器不断出现(如逻辑电路型、1位机型、通用计算机型、单板机型等),但迅速被淘汰。最终以微处理器为核心的现有PLC结构形成,取得了市场的认可,得以迅速发展.推广。
14、PLC的原理、结构、软件、硬件趋向统一与成熟,PLC的应用领域由最初的小范围、有选择使用、逐步向机床、生产线扩展。19801990年:PLC的普及阶段。在这一阶段,PLC的生产规模日益扩大,价格不断下降,PLC被迅速普及。各PLC生产厂家产品的价格.品种开始系列化,并且形成了固定I/O点型、基本单元加扩展块型、模块化结构型这三种延续至今的基本结构模型。PLC的应用范围开始向顺序控制的全部领域扩展。比如三菱公司本阶段的主要产品有F.F1.F2小型PLC系列产品,K/A系列中、大型PLC产品等。19902000年,PLC的高性能与小型化阶段。在这一阶段,随着微电子技术的进步,PLC的功能日益增强,
15、PLC的CPU运算速度大幅度上升、位数不断增加,使得适用于各种特殊控制的功能模块不断被开发,PLC的应用范围由单一的顺序控制向现场控制拓展。此外,PLC的体积大幅度缩小,出现了各类微型化PLC。三菱公司本阶段的主要产品有FX小型PLC系列产品,AIS/A2US/Q2A系列中,大型PLC系列产品等。2000年至今:PLC的高性能与网络化阶段。在本阶段,为了适应信息技术的发展与工厂自动化的需要,PLC的各种功能不断进步。一方面,PLC在继续提高CPU运算速度,位数的同时,开发了适用于过程控制,运动控制的特殊功能与模块,使PLC的应用范围开始涉及工业自动化的全部领域。与此同时,PLC的网络与通信功能
16、得到迅速发展,PLC不仅可以连接传统的编程与通入/输出设备,还可以通过各种总线构成网络,为工厂自动化奠定了基础。三菱公司本阶段的主要产品有FX小型PLC系列产品(包括最新的FX3u系列产品),Qn,QnPH系列中,大型PLC系列产品等。从当前产品技术性能来看,PLC发展趋势仍然主要体现在体积的缩小与性能的提高两大方面。1. 体积小型化。电子产品体积的小型化是微电子技术发展的必然结果。现代PLC无论从内部元件组成还是硬件、软件结构都已经与早期的PLC有了很大的不同,PLC体积被大幅度缩小。2. 性能的提高。PLC的性能主要包括CPU性能与I/O性能两大方面。可编程序控制器在我国的发展状况如下:
17、(1) 我国可编程序控制器的发展与国际上的发展有所不同,国际上可编程序控制器的发展是从研制、开发、生产到应用,而我国则是从成套设备引进、可编程序控制器引进应用、消化移植、合资生产到广泛应用。大致可划分为下述三个阶段: 可编程序控制器的初级认识阶段(70 年代后期到 80 年代初期)国际上可编程序控制器的发展,首先引起了国内工程技术界的极大兴趣,所以我国对可编程序控制器的认识始于 70 年代后期到 80 年代初期的成套设备引进中,当时的上海宝钢一期工程中有多项工程引进了十几种机型约 200 多台可编程序控制器。这些可编程序控制器用于原料码头到高炉、轧钢、钢管等整个钢铁冶炼以及加工生产线上,取代了
18、传统的继电器逻辑系统,并部分取代了模拟量控制和小型 DDC 系统。继宝钢一期工程后,国内许多厂家陆续引进的设备和生产线大都配备了可编程序控制器,其应用范围包括电站、石油化工、汽车制造、港口和码头等各领域。正是在成套设备引进过程中,我们打开了眼界,了解认识了可编程序控制器,这也促进了可编程序控制器在我国的发展。可编程序控制器的引进应用和消化移植阶段(80 年代初期到90年代初期)80年代初期开始,随着我国改革开放的不断深入,在成套设备引进的同时,国外原装的可编程序控制器开始涌入国内市场。许多部门和单位相继引进可编程序控制器并自己设计组成控制系统,其应用范围也扩大到建材、轻工、煤炭、水处理、食品、
19、制药、造纸、橡胶和精细化工等工业领域。 可编程序控制器的广泛发展阶段(90 年代初期到现在) 进入90年代,我国的可编程序控制器进入了广泛发展阶段,主要表现在以下几个方面:(2) 政府重视可编程序控制器的发展得到了政府的高度重视,在当时机械电子工业部的领导下,于 1991 年成立了可编程序控制器行业协会。可编程序控制器行业协会在政府和企事业之间起到了桥梁作用,沟通了情况,为做出决策提供了依据。同时可编程序控制器的标准化工作也受到了有关部门的重视,于 1993 年成立了可编程序控制器标准化技术委员会,为我国可编程序控制器的进一步发展打下了基础。1.3 PLC的硬件结构及原理PLC 实质是一种专用
20、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。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。其结构如图1.1所示。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错误。当PLC 投入运行时,首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据,并分别存入I/O 映
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