plc課程設計
課程設計報告
電子與資訊工程學院
目錄1 緒論 3
2 plc及plc簡介 3
2.1 plc簡介 3
2.2 plc的一般結構 4
2.2.1可程式設計控制器的結構分類 4
2.2.2可程式設計控制器的配置 5
2.4 plc的應用領域 6
2.5 plc的發展趨勢 7
3 系統總體方案及硬體設計 7
3.1系統總體方案 7
3.1.1設計目的 7
3.1.2 設計任務及要求 7
3.1.3 設計思路 8
3.2硬體設計 8
4 交通燈的軟體設計 9
4.1順序功能圖 9
4.2 交通燈工作時的程式 10
5 交通燈的** 11
6 總結 12
參考文獻 13
1 緒論
隨著社會經濟的發展，城市交通問題越來越引起人們的關注。人，車，路三者關係的協調，已成為交通管理部門需要解決的重要問題之一。城市交通控制系統是用於城市交通資料監測，交通訊號燈控制與交通疏導的計算機綜合管理系統，它是現代城市交通監控指揮中最重要的組成部分。
隨著城市機動車量的不斷增加，許多大城市如北京，上海，南京等出現了交通超負荷執行的情況，因此，自80年代後期，這些城市紛紛修建城市高速公路，在高速公路建設完成的初期，它們也曾有效地改善了交通狀況。然而，隨著交通量的快速增長和缺乏對高速道路的系統研究和控制，高速道路沒有充分發揮出預期的作用。而城市高速道路在構造上的特點，也決定了城市高速道路的交通狀況必然受高速道路和普信道路耦合出交通狀況的制約。
所以，如何採用合適的控制方法，最大限度利用好耗費巨資修建的城市高速道路，緩解主幹道與匝道，城區與周邊地區的交通擁堵狀況，越來越成為交通運輸管理和城市規劃部門亟待解決的主要問題，
根據交通等工藝控制要求和特點，我們採用了日本三菱公司fx2n_48mr。三菱plc有小型化，高速度，高效能等特點，三菱可程式設計控制器指令豐富，可以接各種輸入，輸出擴充裝置，有豐富的特殊擴充套件裝置，其中的模擬輸入裝置和通訊裝置是系統所必需的，能夠方便地聯網通訊。本系統就是應用可程式設計控制器（plc）對十字路**通控制等實現控制。
本系統採用plc是基於以下四個原因：
（1）plc具有很高的可靠性，抗干擾能力。通常的平均無障礙時間都在30萬小時以上；
（2）系統設計周期短，維護方便，改造容易，功能完善，實用性強；
（3）干擾能力強，具有硬體故障的自我檢查功能，目前空中各種電磁干擾日益嚴重，為了保證交通控制的可靠穩定，我們選擇了能夠在惡劣的電磁干擾環境下正常工作的plc；
（4）近年來plc的效能**比有較大幅度的提高，是的實際應用成為可能。
2 plc及plc簡介
2.1 plc簡介
可程式設計控制器簡稱——plc是以微處理器為基礎，綜合了計算機技術、自動控制技術和通訊技術發展而來的一種新型工業控制裝置。它具有結構簡單、程式設計方便、可靠性高等優點，已廣泛用於工業過程和位置的自動控制中。據統計，可程式設計控制器是工業自動化裝置中應用最多的一種裝置。
專家認為，可程式設計控制器將成為今後工業控制的主要手段和重要的基礎裝置之一，plc、機械人、cad/cam將成為工業生產的三大支柱。
可程式設計控制器（plc）是用來取代控制系統中的繼電器的一種裝置，它通過檢測輸入埠，並根據輸入埠的狀態，按照程式控制輸出口，可程式設計控制器的程式一般要使用一定的軟體編寫，使用人員通過輸入預先編寫的程式，使可程式設計控制器按預定的控制方案執行控制任務。目前大多數城市採用的交通訊號燈指揮控制系統，採用電子線路加繼電器構成，也有少數採用微控制器構成。對訊號燈的要求也越來越高，採用電子線路加繼電器的控制方式，則需要加入大量的中間繼電器，時間繼電器，計數器等器件。
而且交通控制智慧型化需要按實際情況而改變引數，如使用繼電器控制，則很難實現。如使用微控制器控制，則需要引入大量i/o介面電路、硬體設計，而且這兩種控制方式的抗干擾能力十分有限。採用可程式設計控制器對交通訊號燈進行管理，技能滿足控制要求，又具有高的抗干擾和穩定性。
2.2 plc的一般結構
2.2.1可程式設計控制器的結構分類
(1)按硬體的結構型別分類：程式設計控制器是專門為工業生產環境設計的。為了便於在工業現場安裝，便於擴充套件，方便接線，其結構與普通計算機有很大區別，常見的有箱體式，模組式，及疊裝式三種結構。
箱體式plc一般用於規模小，輸入輸出點數固定，不需要擴充套件的場合。模組式plc一般用於規模較大，輸入輸出點數多，輸入輸出點數比例靈活的場合。疊裝式plc具有二者的優點。
(2)按應用規模及功能分類：為了適應不同工業生產過程的應用要求，plc能夠處理的輸入訊號數量是不一樣的。一般將一路訊號稱作乙個店，將輸入輸出點數的總和稱為機器的點。
按照點數的多少，可將plc分為超小，小，中，打，超大等五型別如下表2-1所示：
表2-1 plc按規模分類
2.2.2可程式設計控制器的配置
可程式設計控制器雖然外觀各異，但硬體結構大體相同。主要由**處理器（cpu），儲存器（ram/rom），輸入輸出（i/o介面）,電源及程式設計裝置幾大部分組成。plc的硬體結構框圖如下圖2-2所示：
接受驅動
現場訊號受控元件
圖2-2 基本構成
2.3 plc的特點
（1）抗干擾能力強，可靠性高
繼電接觸器控制系統雖具有較好的抗干擾能力，但使用了大量的機械觸頭，使裝置連線複雜，由於器件的老化、脫焊、觸頭的抖動及觸頭在開閉時受電弧的損害大大降低了系統的可靠性。傳統的繼電器控制系統中使用了大量的中間繼電器、時間繼電器。由於觸點接觸不良，容易出現故障，plc用軟體代替大量的中間繼電器和時間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關的少量硬體，接線可減少互繼電器控制系統的1/10--1/100，因觸點接觸不良造成的故障大為減少。
而plc採用微電子技術，大量的開關動作由無觸點的電子儲存器件來完成，大部分繼電器和複雜的連線被軟體程式所取代，故壽命長，可靠性大大提高。
(2)配套齊全，功能完善，適用性強
plc發展到今天，已經形成了大、中、小各種規模的系列化產品。可以用於各種規模的工業控制場合。除了邏輯處理功能以外，現代plc大多具有完善的資料運算能力，可用於各種數字控制領域。
近年來plc的功能單元大量湧現，使plc滲透到了位置控制、溫度控制、**c等各種工業控制中。加上plc通訊能力的增強及人機介面技術的發展，使用plc組成各種控制系統變得非常容易。
(3)易學易用，深受工程技術人員歡迎
plc作為通用工業控制計算機，是面向工礦企業的工控裝置。它介面容易，程式語言易於為工程技術人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當接近，只用plc的少量開關量邏輯控制指令就可以方便地實現繼電器電路的功能。
為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和組合語言的人使用計算機從事工業控制開啟了方便之門。
(4)系統的設計、建造工作量小，維護方便，容易改造
plc用儲存邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制裝置外部的接線，使控制系統設計及建造的週期大為縮短，同時維護也變得容易起來。更重要的是使同一裝置經過改變程式改變生產過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產場合。
(5)體積小，重量輕，能耗低
以超小型plc為例，新近出產的品種底部尺寸小於100mm，重量小於150g，功耗僅數瓦。由於體積小很容易裝入機械內部，是實現機電一體化的理想控制裝置。
2.4 plc的應用領域
目前，plc在國內外已廣泛應用於鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械製造、汽車、輕紡、交通運輸、保及文化娛樂等各個行業，使用情況大致可歸納為以下幾類：
（1）開關量的邏輯控制這是plc最基本、最廣泛的應用領域，可用它取代傳統的繼電器控制電路，實現邏輯控制、順序控制，既可用於單台裝置的控制，又可用於多機群控制及自動化流水線。如電梯控制、高爐上料、注塑機、印刷機、組合工具機、磨床、包裝生產線、電鍍流水線等。
（2）模擬量控制在工業生產過程中，有許多連續變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使plc能處理模擬訊號，plc廠家生產有配套的a/d、d/a轉換模組，使plc可用於模擬量控制。
（3）運動控制 plc可以用於圓周運動或直線運動的控制。從控制機構配置來說，早期直接用開關量i/o模組連線位置感測器和執行機構，現在可使用專門的運動控制模組。廣泛的運用於各種工具機、機械、機械人、電器等場合。
（4）過程控制這是對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環控制。plc能編制各種控制演算法程式，完成閉環控制。pid控制時一般閉環控制系統中常用的控制方法。
pid處理一般是執行專用的pid子程式。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應用
（5）資料處理現代plc具有數**算、資料傳送、資料轉換、排序、查表、位操作等功能，可以完成資料採集、分析及處理。這些資料可以與儲存在儲存器中的參考值比較。一般用於大型系統，如無人控制的柔性製造業。
（6）通訊及聯網 plc通訊包含plc之間的通訊以及plc與其他智慧型裝置間的通訊。在工業自動化網路發展加快前提下，廠家都十分重視plc的通訊功能，紛紛推出各自的網路系統，通訊十分方便。
2.5 plc的發展趨勢
(1)向高速度、大容量方向發展為了提高plc的處理能力，要求plc具有更好的響應速度和更大的儲存容量。
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