PLC应用于交通信号灯控制系统

2011-04-27 10:29岳阳职业技术学院曹智斌
电子世界 2011年9期
关键词:黄灯南北信号灯

岳阳职业技术学院 曹智斌

1.PLC概述

1.1 PLC简介

可编程控制器简称——PLC是以微处理器为基础,综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术发展而来的一种新型工业控制装置。它具有结构简单、编程方便、可靠性高等优点,已广泛用于工业过程和位置的自动控制中。可编程控制器是工业自动化装置中应用最多的一种设备。

PLC型交通灯控制器:将PLC用于对交通信号灯的控制,主要是考虑其具有对使用环境适应性强的特性,同时其内部定时器资源十分丰富,可对目前普遍使用的“渐进式”信号灯进行精确控制,特别对多岔路口的控制可方便的实现。目前大多品牌的PLC内部均配有实时时钟,通过编程控制可对信号灯实施全天候无人化管理。由于PLC本身具有通讯联网功能,将同一条道路上的信号灯组成一局域网进行统一调度管理,可缩短车辆通行等候时间,实现科学化管理。

1.2 PLC的特点

(1)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。

(2)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。

(3)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,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。

(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。

(5)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。

(6)PLC的应用领域大致可归纳为如下几类:①开关量的逻辑控制;②模拟量控制;③运动控制;④过程控制;⑤数据处理;⑥通信及联网。

2.本文方法论

2.1 主要方法

软件模拟,设计PLC端子接线图,并利用编程器输入梯形图控制程序,完成调试。

2.2 重点要解决的问题

指令的编写,PLC端口接线,完成程序调试,提出便于修改程序的可行性方案。

2.3 主要研究内容及指标

主要内容:十字路口交通信号灯PLC控制系统设计与调试。

控制要求:系统工作受开关控制,起动开关ON则系统工作;起动开关OFF则系统停止工作。控制对象有6个:东西方向红灯两个南北方向红灯两个,东西方向黄灯两个南北方向黄灯两个,东西方向绿灯两个南北方向绿灯两个。

控制规律:高峰时段按时序图二(1)运行,东西信号:绿灯亮 25S;绿灯闪亮 3S(先亮后暗);黄灯亮 2S;红灯亮 30S。

南北信号:红灯亮 30S;绿灯亮25S;绿灯闪亮 3S(先亮后暗);黄灯亮 2S。

图3-1 I/O分配图

正常时段按时序图三(2)运行,东西信号:绿灯亮 20S;绿灯闪亮 5S(先两后暗);黄灯亮 5S;红灯亮 30S。

南北 信号:红灯亮 30S;绿灯亮20S;绿灯闪亮 5S(先亮后暗);黄灯亮 5S。

晚上时段按提示警告方式运行,规律为:东、南、西、北四个黄灯全部闪亮,其余灯全部熄灭,黄灯闪亮按亮0.4秒,暗0.6秒的规律反复循环。

高峰时段、正常时段及晚上时段的时序分配按时序图运行(1.2)。

课题要求:按题意要求画出PLC端子接线图、控制梯形图、指令表。

在原程序的基础上,可简单的调整程序以改变信号灯的控制时间。

完成PLC端子接线工作并利用编程器输入梯形图控制程序,完成调试。

3.I/O连线图,顺序功能图,梯形图

3.1 I/O连线图

如图3-1 I/O分配图。

3.2 正常时期程序

要求:正常时段按时序(2)运行,东西信号:绿灯亮 20S;绿灯闪亮 5S(先两后暗);黄灯亮 5S;红灯亮 30S。

南北信号:红灯亮 30S;绿灯亮20S;绿灯闪亮 5S(先亮后暗);黄灯亮 5S,如表3-1。

表3-1 正常时期

按下X1开启S510,正常时段开始运行,ZRST S500 S505则将高峰时期的运行停止。

S510开启后,Y1(东西绿)输出,Y10(南北红)输出,辅助继电器M1得电,定时器T6开始计时,25S后开启S511。

S511开启后,Y1(东西绿)输出,Y10(南北红)输出,辅助继电器M2得电,开始闪烁,定时器T10控制绿灯闪烁,定时器T7开始计时,5S后开启S505。

S512开启后,Y2(东西黄)输出,Y10(南北红)输出,定时器T8开始计时,5S后开启S513。

S513开启后,Y0(东西红)输出,Y11(南北绿)输出,定时器T9开始计时,25S后开启S514。

S514开启后,Y0(东西红)输出,Y11(南北绿)输出,辅助继电器M3得电,开始闪烁,定时器T10控制绿灯闪烁,定时器T14开始计时,5S后开启S515。

S515开启后,Y0(东西红)输出,Y12(南北黄)输出,T5计时开始,5S后开启S500,即回到正常时期的第一步输出,RET循环,一直循环下去,直到选择其他状态或者停止。

3.3 程序高峰时期

要求:高峰时段按时序(1)运行,东西信号:绿灯亮 25S;绿灯闪亮 3S(先亮后暗);黄灯亮 2S;红灯亮30S。

南北信号:红灯亮 30S;绿灯亮25S;绿灯闪亮 3S(先亮后暗);黄灯亮 2S,如表3-2。

表3-2 高峰时期

当按下按钮X0时,SET S500是开启步进S500,且ZRST S510 S515是将正常时期的程序停止掉。

S500开启后,Y1(东西绿)输出,Y10(南北红)输出,T0计时开始,25S后开启S501。

501开启后,Y10(南北红)输出,Y1(东西绿)闪烁,辅助继电器M0得电,开始闪烁的定时器,Y1闪烁由定时器T10控制灯输出,T1计时开始,5S后开启S502。

S502开启后,Y2(东西黄)输出,Y10(南北红)输出,T2计时开始,5S后开启S503。

S503开启后,Y11(南北绿)输出,Y0(东西红)输出,T3计时开始,25S后开启S504。

S504开启后,Y0(东西红)输出,Y11(南北绿)输出,辅助继电器M1得电,开始闪烁,定时器T10控制绿灯闪烁,定时器T4开始计时,5S后开启S505。

S505开启后,Y0(东西红)输出,Y12(南北黄)输出,T5计时开始,5S后开启S500,即回到高峰期的第一步输出,RET循环,一直循环下去,直到选择其他状态或者停止。

要求:晚上时段按提示警告方式运行,规律为:东、南、西、北四个黄灯全部闪亮,其余灯全部熄灭,黄灯闪亮按亮0.4秒,暗0.6秒的规律反复循环。

图3-2

图3-3

图3-4 通灯示意图

按下按钮X2后,辅助继电器M10得电,M10自锁,由M10开启定时器T12,T12计时0.4S后,定时器T12常闭触电闭合,开启定时器T13,定时器T13常闭开关断开T12清零,T13计时0.6S后,常闭闭合,常开断开,输出Y2,Y12东西南北黄灯灭,如此循环直到选择其他状态或者停止。

3.4 急停

按下按钮X3,ZRST M0 M10;ZRST T0 T15;ZRST S500 S515将所有辅助继电器,定时器,序列顺序全部复位,如图3-2。

3.5 结束

程序结束,如图3-3。

3.6 交通灯示意图

如图3-4。

[1]张力胜.PLC控制十字交通灯的设计[J].矿业科学技术,2005,33(2).

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