《可编程控制器》课程设计

任务书兼指导书

适用班级：应用电子技术0801

一、设计目的

通过设计加深对理论知识的理解，提高解决实际问题的能力，培养独立工作

的能力，奠定就业的技能基础。

二、设计时间

第16周。

三、设计题目

设计题目一：产品分选装置的控制设计

（一）设计任务

设计一个产品分选装置控制系统，技术指标和要求如下：

1．产品在流水线上步进式传递，由1号站逐步到10号站，其间分别在1

9号站进行形状公差、位置公差、硬度、表面粗糙度等检验。产品某项不合格则

会贴上相应标签，只要有一项不合格，产品就要在10号站被选出处理。

2. 10号站将合格和不合格的产品进行分流，不合格的产品由电机拖动排

除送至处理；合格的产品由机械手放置在另一条传送带转下一工序。

3、配备不合格品的计数及显示。

1号站 2号站 3号站 4号站 5号站 ⊙ 步进电机

设计题目二：送料车控制系统的设计

（一）设计任务

设计一个送料车控制系统，技术指标和要求如下：

1

送料车工作示图如下。小车处于起始位置时，SQ0闭合。系统启动后，小车

在起始位置装第一种料，3分钟后向右运行，到SQ1处停止2分钟卸料；卸料后

返回起始位置停止3分钟装第二种料，装料后向右运行；到SQ1处不停，到SQ2

处停止2分钟卸料；卸料后返回起始位置停止3分钟装第三种料，装料后向右运

行，到SQ1、SQ2处不停，到SQ3处停止2分钟卸料，卸料后返回起始位置停

止。以后重复上述过程。

配备所重复次数的计数及显示。

SQ0 SQ1 SQ2 SQ3

设计题目三：抢答器控制系统的设计

（一）设计任务

设计一个抢答器控制系统，技术指标和要求如下：

8个输入按钮，8个输出指示灯﹙8人抢答﹚，一个复位按钮、一个开始按

钮。复位按钮为OFF时，8个输出全为OFF。要使系统正常工作，首先应使复

位按钮为ON。当主持人说开始，并同时按下开始按钮，若抢答者在此之前按下

抢收答输入，则属于违例，要给予指示，以便扣分惩罚；若在开始之后3秒之内

第一个按下抢收答输入或在开始之后5秒之内第一个按下抢答输入均要给予不

同的指示，以便答对之后奖励加分。当有多个输入信号输入时，抢答器只接收第

一个到来的输入信号，并使第一个到来的输入信号相应的指示灯亮。

设计题目四：电梯控制系统的设计

（一）设计任务

设计一个电梯控制系统，技术指标和要求如下：

1．电梯层面为4层。电梯由交流电驱动电动机，拉动轿厢做升降运动，由

行程开关给出各楼层的信号。电梯的门由一直流电动机驱动。

2.每层的楼厅均有输入（分上行和下行）按钮呼唤电梯；均有升降及轿厢所

2

在楼层的显示。

3．轿厢内有乘客欲达楼层的呼唤按钮及相应指示；开门和关门按钮；升降 及轿厢所在楼层的显示。

4. 依据电梯运行要求，配备相关硬件。

5．设计相关的电梯运行控制程序。

设计题目五：交通信号灯的控制设计

（一）设计任务

设计一个交通信号灯控制系统，技术指标和要求如下：

（1）早上6∶00起动，晚上22∶00关闭；

（2）起动接通时，先南北红灯亮，东西绿灯亮；

（3）南北绿灯、东西绿灯同时亮时，立即关闭信号灯系统，并报警。

（4）南北红灯亮维持30秒。在南北红灯亮的期间，东西绿灯亮维持25秒；绿灯闪亮维持3秒；黄灯亮维持2秒。接着东西红灯亮维持30秒。在东西红灯亮的期间，南北绿灯亮维持25秒；绿灯闪亮维持3秒；黄灯亮维持2秒。上述动作循环进行。

绿灯亮可配备倒计时显示。

四、设计说明书

（一）设计说明书应包括下列内容：

1、封面：《可编程控制器》课程设计说明书；题目；班级；姓名；学号；指导教师；完成时间。

2、目录

3、正文

1）设计题目

2）前言

说明所设计项目的意义；当前国内外动态；本设计的概况。

3）控制系统硬件设计

（1）PLC 类型的选择

A、控制要求分析

B、确定 I/O 设备

3

根据被控对象对 PLC 控制系统的功能要求，确定系统所需的用户输入、输出设备。常用的输入设备有按钮、选择开关、行程开关、传感器等，常用的输出设备有继电器、接触器、指示灯、电磁阀等。

C、I/O 点数的计算

D、PLC 类型的选择

根据已确定的用户 I/O 设备，统计所需的输入信号和输出信号的点数，选择合适的 PLC 类型，包括机型的选择、容量的选择、 I/O 模块的选择、电源模块的选择等。

（2）其他硬件设计。如操作面板的设计、显示模块的设计等。

4）控制系统软件设计

（1）I/O分配表

（2）输入输出硬件接线图

（3）主要程序设计说明（简述工作原理）

5）结束语：设计小结（优缺点、试验运行情况等）

6）附录：应用系统梯形图程序。

（二）绘图要求：

(1)图形符号，文字符号应符合国家标准要求；

(2)电路图布局合理、规范、清晰。

五. 考核方式及要求：

1． 按规定时间完成设计任务并编写好设计说明书；

2． 独立设计，不得抄录他人设计资料。

3． 根据设计资料、设计答辩情况综合评定设计成绩，分优、良、中、及格、不及格五档。

六．指导老师：李云新

4

 

第二篇：可编程控制器技术课程设计报告

《可编程控制器技术》

课程设计

题目：交通信号灯控制设计

学院：信息工程与自动化

系 ：通信工程

专业：通信工程

年级：061班

姓名：***

学号：8

分数：

一、需求分析

1．1 需求分析

随着社会的发展和进步，上路的车辆越来越多，而且道路建设往往跟不上城市发展的速度，因此城市交通问题日益突出，经常在十字路口等交通繁忙的地方发生堵塞情况，出现交通混乱。在这个时候道路交通灯的正常运行以及合理的功能就是交通畅通的重要保障。而以往的交通灯大都采用继电器或者单片机来实现，存在着功能少，可靠性差，维护量大等缺点。而采用PLC编程简单，易维护，稳定性高，可以随着不同场合的需要灵活改变程序实现不同的功能需求，而且可靠性高性价比较好，最重要的是plc很适合来控制交通信号灯这类的时序控制系统，从而实现稳定可靠的有条不紊的交通灯控制系统。

1.2 设计原理

根据实际交通灯原理，红灯亮的时间等于黄灯与绿灯亮的时间之和。采用顺序控制法和顺序功能图来实现，基本思路就是将控制系统的一个完整的工作周期划分为若干个顺序相连的阶段，这些阶段称为步（step），采用内部编程元件（如开关，定时器等）使其状态按照一定的时间顺序变换，最终输出相应控制。在交通灯的应用中，即下一盏灯亮来控制这一盏灯的灭，依次下去。实际中绿灯一般闪烁2～3秒后才熄灭，是来自脉冲波形的控制，但软件中没有找到PDF发生器，就没有实现这样功能，采用继续亮2～3秒来代替此功能。

1.3 实现目标

本文设计了一种PLC控制的城市十字路口交通灯的控制系统，该交通灯由东西和南北四个方向的信号灯组成，每个方向有三盏灯，信号灯受到启动开关的控制，当启动开关按钮时，信号灯系统开始工作，先南北红灯亮，禁止通行；东西绿灯亮，允许通行。 并周而复始地循环工作，当启动开关断开时，系统所有的信号灯熄灭。实现的具体效果如下：

1 、南北红灯亮，维持 20 秒，在南北红灯亮的同时，东西绿灯也亮，并维持 17秒，绿灯灭。在东西绿灯熄灭的同时，东西黄灯亮，并维持 3 秒，到 3 秒时，东西黄灯灭，东西红灯亮。同时，南北红灯熄灭，南北绿灯亮。

2 、东西红灯亮，维持 20秒。南北绿灯亮，维持17秒熄灭。同时南北方向黄灯亮，并维持 3 秒后熄灭，这时南北红灯亮，东西绿灯亮。

3、 接下去周而复始，直到停止按钮被按为止，所有信号灯才熄灭。实现的功能图如下：

图1 设计实现功能图

二、系统设计

2.1 流程图及分析

信号灯时序控制流程图如下：

图2 控制流程图

控制图分析：当按下启动开关系统进入工作，南北红灯亮、东西绿灯亮，17秒后东西绿灯熄灭，东西黄灯亮，东西黄灯亮3秒后熄灭的同时南北红灯灭；然后东西红灯亮、南北绿灯亮，17秒后南北黄灯亮，南北绿灯灭，3秒后南北红灯亮，同时南北黄灯灭、东西红灯灭，东西绿灯亮。，系统循环执行。

2.2时序图及分析

系统的各信号灯的时序图如下：

图 3 信号灯 时序图

时序图分析：根据控制流程图画出如下的时序图，启动开关开启后，其电平保持为高电平，各信号灯的一个周期为40秒，用“1”表示高电平，“0”表示低电平，各信号灯的过程为：

南北红灯：20秒的“1”，20秒的“0”

南北绿灯：20秒的“0”，17秒的“1”，3秒的“0”

南北黄灯：37秒的“0”，3秒的“1”

东西绿灯：17秒的“1”，23秒的“0”

东西黄灯：17秒的“0”，3秒的“1”，20秒的“0”

东西红灯：20秒的“0”，20秒的“1”

经过一个周期后各信号灯又开始循环各自的动作。

2.3 接线图及分析

1．输入/输出分配表: 表1 交通信号灯控制电路输入/输出分配表

2．输入/输出接线图:

图4 交通信号灯控制系统的输入/输出接线图

接线图分析：采用 ABB公司的PLC，CPU为07KT97的型号，由24V的直流电源供电，启动和关闭开关都是X，启动输入为X0，关闭输入为X1，当按下X0时系统进入工作，信号灯亮的顺序依次为:

当按下X1时系统停止运行，所有信号灯熄灭

2.4 梯形图及分析

根据交通信号灯控制系统的控制要求，采用定时器实现步进控制功能设计出梯形图程序如下图5：

采用ABB公司的PLC编程软件中的AC1131软件，首先在电脑上安装AC1131，根据需求分析现在纸上画出梯形图，然后再在电脑上实现，并观察效果。

梯形图分析：

设计思路:用输出作为下一级的输入或常开开关来控制上一级的灯灭。当有输出时常开开关断开信号灯熄灭。

分析： 当开关X按下后，常开触点T4接通，定时器time1和time2开始计时，同时南北红灯NS_Y和东西绿灯WE_G亮，当定时器time1的et2输出时间为17s时，输出线圈T2 ，T2作为常开触点控制东西绿灯的开关，常开T2触点断开，东西绿灯熄灭；T2作为东西黄灯的输入，WE_Y亮，常闭触点T2和常开触点T1控制东西黄灯，东西黄灯亮的时间为time1和time2的差值为3s。当time1的et1输出时间为20s时，输出线圈T1，常开触点T1断开，东西黄灯（NS_Y）和南北红灯（NS_R）熄灭。东西红灯（WE_R）和南北绿灯（NS_G）亮。T1作为T4和T5的输入来控制（WE_R）和（NS_G）的熄灭，定时器time3和time4开始计时，控制原理同T1和T2，et4输出为17s时输出线圈T5，常开触点T5断开，南北绿灯（NS_G）熄灭，南北黄灯（NS_Y）亮；T5作为南北黄灯的输入与常闭触点T4之间的差值（即黄灯亮的时间）共同控制其熄灭。当et3输出时间为20s时，输出线圈T4，常开触点T4断开，东西红灯（WE_R）和南北黄灯（NS_Y）熄灭。此系统的循环设计为线圈T4，T4作为常开触点来控制线圈T4输出，即T4输出只是一瞬间就熄灭，常开触点T4接通，系统又回到开始，进行循环。

结论：本系统的设计简单明了，采用四个的定时器就实现了四个路口信号灯的循环控制，采用不同路口之间的红绿的所亮时间的差值作为黄灯亮的时间。考虑到系统的稳定性，各信号灯作为独立的输出！就没有作为控制触点输入，这是本系统的独到之处！

图6 变量地址分配图

三、总结

3．1 总结 ： 本系统采用PLC顺序循环控制设计法设计，很容易接受，提高设计的效率，节省大量的设计时间，提高交通控制效率，是一种智能的交通控制系统，他可以依据道路与季节的变化情况修改红绿灯的时间长度，减少十字路口的车辆滞留情况，缓解交通拥挤，实现交通控制的最优系统的最优控制，有了它便可以方便地对传统的定时交通控制系统进行改造升级。由于其结构简单，可靠性搞，且成本较低，特别适合与交通繁忙，无立交的十字路口，经济效益十分明显，具有较高的推广价值。

3．2 收获体会： 对于本次PLC课程设计，自己学到了很多的东西，通过对实际交通灯的观察，在纸上设计出梯形图，在电脑上运行、调试，查看结果，再对梯形图进行改造，设计出模拟的交通灯控制系统，整个过程培养了自己独立思考、细心严谨的能力，通过不断的学习和改进，使自己对PLC有了更多的了解，掌握了很多PLC的编程方法和技巧，对PLC的自动控制系统、应用范围了解甚多。通过本次的系统设计不仅对课本知识的进一步加深，而且提高了自己的动手能力，对今后自己有很大的帮助。最后十分感谢老师对此次课程设计的指导。