1.引言

通过本课程设计我对所学的知识有了更深刻的理解，并且对身边的一些常为我们服务的好帮手有了更深沉的研究，且对一些机器的原理更深的了解。PLC是一种专为在工业环境应用而设计的数字运算电子系统，它是以微处理机为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术等现代科技而发展起来的一种新型工业自动控制装置，是当今工业发达国家自动控制的标准设备之一。PLC是专门为在工业环境下应用而设计的一种数字运算操作的电子装置，是带有存储器、可以编制程序的控制器。它的种类很多、模块丰富、指令功能强大、编程简单、使用方便，而且随着计算机技术的发展，其功能仍然在不断扩大和完善。

本次课程设计的要求：

某工业用洗衣机，其工作顺序如下：

（1）启动按钮后给水阀就开始给水；

（2）当水满到水满传感器时就停止给水；

（3）波轮开始正转3S     然后反转3S     再正转3S    …一共转6分钟；

（4）出水阀开始出水；

（5）出水8S后停止出水，同时声光报警器报警，叫工作人员来取衣服；

（6）按停止按钮声光报警器停止，并结束整个工作过程。

2.plc的介绍与选型

2.1 PLC的介绍

PLC总的发展趋势是向高集成度、小体积、大容量、高速度、易使用、高性

能方向发展。目前，PLC的处理速度与计算机相比还比较慢，其高的CPU也不过80486，将来会全面使用64位的RISC芯片，采用多CPU进行处理、分时处理或分任务处理方式，将各种模块智能化，部分系统程序用门阵列电路固化，这样可使PLC的处理速度达到纳秒级。

可编程控制器简称PLC，是一种以微处理器为核心的用于工程自动控制的工业控制机，其本质是一台工业控制专用计算机。它的软件，硬件配置与计算机极为类似，只不过它比一般计算机具有更强的与工业过程相连接的接口和更直接的适应于控制要求的编程语言。硬件主要由中央处理器CPU、存贮器、输入/输出单元以及编程器、电源和智能输入/输出单元等构成。

2.2 PLC的选型

    通过对本次课程设计的分析，我拟定选用FX2N12-MR-001型号的三菱PLC。

因为我们的输入接口采用了3个，输出接口选用了5个，因为三菱PLC中输入与输出的接口数量是一定的，所以我们采用了总共有十二个接口的plc。

3.PLC工业自动洗衣机设计过程

3.1系统工作流程图

                                                 图（1）

                            如图1所示，设计的工作流程图

3.2 plc设计I/O分配

其中这样义这些接口：

           X0  :  启动开关

           X1  : 传感器开关

           X2 ： 停止开关               

           Y0  ： 进水阀

           Y1  ：洗衣机正转

           Y2  :  洗衣机反转

           Y3  :  出水阀

           Y4  :   报警器

3．3 PLC外部接线图

                                                        图（2）

外部接线图如图所示

3.4 PLC控制梯形图

                                                 图（3）

4.梯形图指令表

0 LD X0

1 OR Y0

2 ANI X1

3 OUT YO

4 LD X1

5 ANI TO

6 OUT TO K3600

9 MPS

10 ANI T2

11 OUT T1 K30

14 MRD

15 ANI T1

16 OUT Y1

17 MRD

18 AND T1

19 OUT T2 K30

22 MPP

23 AND T1

24 ANI T2

25 OUT Y2

26 LD  T0

27 OUT T3 K80

30 MPS

31 ANI T3

32 OUT Y3

33 MPP

34 LD T3

35 OR Y4

36 ANB

37 ANI X2

38 OUT Y4

39 END

5.梯形图仿真过程及其结果

                                                        图（4）

                                            PLC开始仿真

                                             图（5）

                            仿真过程中队软原件的控制

                                           图（6）

                                          PLC 开始仿真

                                                图（7）

                                      PLC时序图波形

6.设计过程总结

通过本次课程设计我对我所学的有新的认识，并且对身边的一些东西的原理，和工作形成有了更深刻的的了解。并且还对这些编程软件有了深刻的掌握。

7.心得体会

    首先应该感谢老师的这次课程设计让我第一次接触打了GX_Developer软件，之前仅仅只是在同学之间听说过，并没有过实际的操作，通过这次课程设计的接触，算是有了一个初步的了解。在课程设计的过程中确实遇到了许许多多的困难，从刚开始的入门到后来真正的走进门开始课程设计，花了整整两天时间，经过了许许多多的弯路，但是从这些弯路中也收获到了许许多多，当真正的这个报告完成的时候，再次回首设计的整个过程，让我相信，只要有了正确的方法，有那么一群和你一块儿去做的人，就没有什么困难可以阻挡你，我相信这侧课程设计师我大学中最重要的收获之一。

参考文献

[1]  付家才. 电工电子实践教程. 化学工业出版社.2003

[2]  尹勇 李林凌. Multisim电路仿真入门与进阶. 北京：科学出版社.2005

[3]  阎石. 数字电子技术基础（第四版）.高等教育出版社.2004

[4]  洪乃刚. 电力电子、电机控制系统的建模和仿真. 北京：机械工业出版社.2010.1. 100~107

 

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。