燕山大学PLC课程设计报告书

绪论

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指挥系统中最重要的组成部分。

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。解决好公路交通灯控制问题将是保障交通有序、安全、快捷运行的重要环节。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。

交通信号灯的控制是一种自动循环执行的控制系统，红、绿灯的控制是以时间顺序为基础，然后按设定的程序点亮红灯、绿灯、黄灯。像这种以时间为基础，各个状态层次比较分明的顺序控制系统，采用步进指令编程就比较方便，条理清楚，易于理解。

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第一章 PLC的特点及工作原理

1.1 PLC的定义与特点

可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时，计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型机械的生产过程。可编程序的控制器及其有关外围设备，都按易于与工业系统连成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。

可编程序控制器简称PLC，是微机技术与继电器常规控制技术相结合的产物，是在顺序控制器和微机控制器的基础上发展起来的新型控制器，是一种以微处理器为核心用作数字控制的专用计算机。自1969年针对工业自动控制的特点和需要而丌发的第一台PLC问世以来，迄今己30多年，它的发展虽然包含了前期控制技术的继承和演变，但又不同于顺序控制器和通用的微机控制装置它不仅充分利用微处理器的优点来满足各种工业领域的实时控制要求，同时也照顾到现场电气操作维护人员的技能和习惯，摒弃了微机常用的计算机编程语言的表达方式，独具风格地形成一套以继电器梯形图为基础的形象编程语言和模块化的软件结构，使用户程序的编制清晰直观、方便易学，调试和查错都很容易。用户买到所需PLC后，只需按说明书或提示，做少量的安装接线和用户程序的编制工作，就可灵活而方便地将PLC应用于生产实践。而且用户程序的编制、修改和调试不需要具有专门的计算机编程语言知识。这样就破除了“电脑”的神秘感，推动了计算机技术的普遍应用。可编程序控制器PLC在现代工业自动化控制中是最值得重视的先进控制技术。PLC现已成为现代工业控制三大支柱(PLC、CAD／CAM、ROBOT)之一，以其可靠性、逻辑功能强、体积小可在线修改控制程序、具有远程通信联网功能，易与计算机接口、能对模拟量进行控制、具备高速记数与位控等高性能模块等优异性能，同益取代由大量中间继电器、时间继电器、记数继电器等组成的传统的继电一接触控制系统，在机械、化工、石油、冶会、轻工、电子、纺织、食品、交通等行业德到广泛应用。PLC的应用深度和广度已经成为一个国家工业先进水平的重要标志之一。

PLC是综合了继电器接触器控制的优点以及计算机灵活、方便的优点而设计制造和发展起来的，这就是PLC具有许多其他控制器所无法相比的特点：

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（1）可靠性高，抗干扰能力强； （2）通用性高，使用方便； （3）程序设计简单，易学，易懂；

（4）采用先进的模块化结构，系统组合灵活方便； （5）系统设计周期短；

（6）安装简便，调试方便，维护工作量小； （7）对生产工艺改变适应性强，可进行柔性生产。

1.2 PLC的结构

PLC实质是一种专用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主板、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装配。

输入接口部件接口部件输出接受现场信号中央处理单元中央处理器CPU板电源部件

图1.2 PLC的基本结构框图

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1.3 PLC的工作原理

PLC在确定了工作任务，载入了专用控制程序后，成为一种专用的工业控制计算机，它采用循环扫描工作方式，系统工作任务管理及用户程序执行都是循环扫描方式完成的。循环扫描的工作方式是PLC的一大特点。用户程序的完成都是分时完成的，可以分为输入处理阶段、程序执行阶段和输出处理阶段。程序执行阶段根据PLC梯形图程序的扫描原则，按先左后右，先上后下的步序，逐句扫描，执行程序。由于PLC的这种循环扫描工作方式，再加上集中输入、集中输出刷新等特点，使PLC控制结果具有输入/输出滞后现象和多重输出不允许的特殊性。

1.4 PLC的应用

目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为 ：开关量的逻辑控制 、模拟量控制 、 运动控制 、 过程控制 、数据处理 、通信及联网。

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