电气控制及PLC应用课程设计

课程设计说明书

设计名称：电气控制与PLC应用

题目：十字路口交通信号灯控制系统

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课程设计任务书

一、设计题目

十字路口交通信号灯控制系统

二、主要内容

采用PLC 构成十字路口带倒计时显示的南北向和东西向交通信号灯的电气控制。系统上电后，交通指挥信号控制系统由由一个3位转换开关SA1控制。SA1手柄指向左45o时，接点SA1-1接通，交通指挥系统开始按常规正常控制功能工作，按照如图1所示工作时序周而复始，循环往复工作。正常运行时，南北向及东西向均有两位数码管倒计时显示牌同时显示相应的指示灯剩余时间值。SA1手柄指向中间0o时，接点SA1-2接通，交通指挥系统南北向绿灯常亮，东西向红灯常亮，数码管显示99不变。SA1手柄指向右45o时，接点SA1-3接通，交通指挥系统东西向绿灯常亮，南北向红灯常亮，数码管显示99不变。控制信号说明见表1。

T6：0.5s

南北绿灯

南北黄灯

南北红灯

东西绿灯

东西黄灯

东西红灯

图1 十字路口交通灯正常工作时序

表1 十字路口交通灯控制信号说明

三、具体要求

1、根据控制要求，进行电气控制系统硬件电路设计，包括PLC 硬件配置电路。

2、根据控制要求，编制交通信号灯PLC控制程序，有条件可以利用交通灯模型或模拟开关板调试程序，模拟运行。

3、编写设计说明书，内容包括：

（1）设计过程和有关说明。

（2）基于PLC的十字路口交通灯电气控制电路图。

（3）PLC控制程序（梯形图和指令表）。

（4）参考资料、参考书及参考手册。

目录

引言 (1)

一绪论 (2)

1.1 交通灯信号控制的研究性 (2)

1.2 交通灯信号控制研究的目的与意义 (2)

1.3 交通灯控制系统研究的任务和要求 (3)

二交通灯控制系统仿真与PCB板制作 (4)

2.1 PROTEUS软件介绍 (4)

2.1.1 proteus的工作过程 (4)

2.1.2 Proteus软件所提供的调试手段 (5)

2.2 PCB板的制作 (5)

2.2.1印刷电路板 (6)

三交通灯控制系统的设计 (7)

3.1 交通灯控制系统设计原理 (7)

3.2 单元电路的具体设计 (9)

3.3时钟电路 (11)

3.4 红绿灯设计 (15)

3.5交通灯控制系统主体电路图 (21)

致谢 (26)

参考文献 (27)

引言

随着社会的飞速发展，城市交通问题日益凸显严重，尤其在城市街道的十字叉路口，频繁发生交通问题，为了保证交通秩序和行人安全，一般在每条街上都有一组红、黄、绿交通信号灯。其中红灯亮，表示道路禁止通行；黄灯亮表示该道路上未过停车线的车辆禁止通行，已经过停车线的的车辆继续通行；绿灯亮表示道路允许通行。交通灯控制电路自动控制十字路口的红、黄、绿交通灯。交通灯通过的状态转换，指挥车辆行人通行，保证车辆行人的安全，实现十字路口交通管理自动化。

自80年代后期，这些城市纷纷修建城市高速道路，在高速道路建设完成的初期，它们也曾有效地改善了交通状况。然而，随着交通量的快速增长和缺乏对高速道路的系统研究和控制，高速道路没有充分发挥出预期的作用。而城市高速道路在构造上的特点，也决定了城市高速道路的交通状况必然受高速道路与普通道路耦合处交通状况的制约。所以，如何采用合适的控制方法，最大限度利用好耗费巨资修建的城市高速道路，缓解主干道与匝道、城区同周边地区的交通拥堵状况，越来越成为交通运输管理和城市规划部门亟待解决的主要问题。为此，笔者进行了深入的研究，并进行分析讨论。

城市路口交通信号控制系统大体上分为三种类型：定周期的信号机、多时段且具有无电缆协调功能的微电脑型信号机以及联网式自适应多相位智能型信号机。具体采用哪种类型，应根据其应用场合及特点加以确定。其中，第一种类型以其成本低，设计简单，安装及维护方便等特点得到了广泛应用。本文讨论的城乡交通灯控制系统就属于该种类型。该交通灯控制系统主要由时间发生器电路、控制电路等几个部分组成。时间发生器电路可由555定时器构成也可由晶体振荡器构成，控制电路可由一系列74系列器件构成，如74LS161，74LS192等。

一绪论

1.1交通灯信号控制的研究性

城市交通信号控制是通过对交通流量的调节以达到改善人和货物的安全运输，提高运营效率。交通系统是一个具有随机性、模糊性和不确定性的复杂系统，建立数学模型非常困难，有时甚至无法用现有的数学方法加以描述。目前大多采用的是自适应信号控制，它需要数学建模，且不考虑交通延误、停车次数等。所以经典控制法很难得到满意的效果。而模糊控制是一种无须建立数学模型的控制方法，它能模仿有经验的交警指挥交通时的思路，达到很好的控制效果。近些年来我国的许多学者也都以不同的思路对单个交叉口、交通干线的模糊控制进行了研究，但因研究的局限性，实际中得到应用的寥寥无几，本文实现基于PLC的交通信号的模糊控制系统。

根据前后相流量来决定信号灯配时的模糊控制系统的理论研究成果，用PLC实现单个十字路口交通信号灯模糊控制的方法，以单个十字路口4相位交通灯为例，把PLC作为一个模糊控制器，采用梯形图编程。通过实验保证了系统运行稳定可靠，能根据不同的交通流量进行模糊控制决策，优化信号灯的配时，从而可以有效的解决交通流量不均衡、不稳定带来的问题。

1.2 交通灯信号控制研究的目的与意义

交叉路的红绿灯处，由于向右拐的指示灯一直是黄灯，所以过马路的行人和汽车我不让你，你不让我，险象环生。两位学生看到绿灯亮了，就手拉着手过马路。此时，一辆从蓝天路往海府路右拐的41路公交车也急速右拐，根本没有减速，吓得两位学生只好往后退。

据了解，现在，海口许多红绿灯向右拐的指示灯一直黄灯闪烁，所以汽车均可以右转弯。此举虽说可以加快汽车流动量，但如果从人性化、以人为本的角度讲，完全剥夺了行人过马路走斑马线的安全权，因为人车混行很容易发生事故。

1.3 交通灯控制系统研究的任务和要求

东西方向（WE）或南北方向（NS）绿灯亮40s，黄灯亮5s，红灯亮45s，交替进行。

紧急情况下，交通警通过一个开关控制两个方向的红灯同时亮。

紧急情况处理完毕后，交通警可通过开关返回正常工作状态。

要求七段数码管倒计时显示时间。

转换状态时有声音提示。

两个方向左转弯20S时禁止其它方向的车通行,左转弯20S后即第21秒起有5秒黄灯过度.其它通行时间不变

原理概述及方案论证：北西东南

开始时东西方向上处于绿灯状态，从39-00，经过40S后转入5S的黄灯从04-00，再转入左转弯的绿灯的20S，从19-00。再次转入黄灯的5S，而南北方向在此40+5+20+5=70S 的时间内都是一直为红灯。然后就进入绿灯-黄灯-左转弯绿灯-黄灯这样一个过程。此东南西北的方向的交通灯就进入这样一个循环。此为模型的思路。

交通灯的南北方向和东西方向大概是一致的。以东西方向为例。该交通灯的时间提示分为个位和十位。主要由两片计数器组成，红黄绿灯的切换主要由一片计数器和一片译码器，紧急开关控制主要由一些逻辑门的逻辑组合来实现的。

二交通灯控制系统仿真与PCB板制作

2.1 PROTEUS软件介绍

Proteus ISIS是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件。它运行于Windows操作系统上，可以仿真、分析(SPICE)各种模拟器件和集成电路，该软件的特点是：①实现了单片机仿真和SPICE电路仿真相结合。具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真、RS232动态仿真、I2C调试器、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真的功能；有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。②支持主流单片机系统的仿真。目前支持的单片机类型有：68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各种外围芯片。③提供软件调试功能。在硬件仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能，同时可以观察各个变量、寄存器等的当前状态，因此在该软件仿真系统中，也必须具有这些功能；同时支持第三方的软件编译和调试环境，如Keil C51 uVision2等软件。④具有强大的原理图绘制功能。总之，该软件是一款集单片机和SPICE分析于一身的仿真软件，功能极其强大。本章介绍Proteus ISIS软件的工作环境和一些基本操作。

特点：支持ARM7，PIC ，AVR，HC11以及8051系列的微处理器CPU模型，更多模型正在开发中，；

交互外设模型有LCD显示、RS232终端、通用键盘、开关、按钮、LED等；

强大的调试功能，如访问寄存器与内存，设置断点和单步运行模式；

支持如IAR、Keil和Hitech等开发工具的源码C和汇编的调试；

一键“make”特性：一个键完成编译与仿真操作；

内置超过6000标准SPICE模型，完全兼容制造商提供的SPICE模型；

DLL界面为应用提供特定的模式；

基于工业标准的SPICE3F5混合模型电路仿真器

14种虚拟仪器：示波器、逻辑分析仪、信号发生器、规程分析仪等；

高级仿真包含强大的基于图形的分析功能：模拟、数字和混合瞬时图形；频率；转换；噪声；失真；付立叶；交流、直流和音频曲线；

模拟信号发生器包括直流、正旋、脉冲、分段线性、音频、指数、单频FM；数字信号发生器包括尖脉冲、脉冲、时钟和码流；

集成PROTEUS PCB设计形成完整的电子设计系统。

2.1.1 proteus的工作过程

运行proteus 的ISIS 程序后，进入该仿真软件的主界面。在工作前，要设置view 菜单下的捕捉对齐和system 下的颜色、图形界面大小等项目。通过工具栏中的p(从库中选择元件命令)命令，在pick devices 窗口中选择电路所需的元件，放置元件并调整其相对位置，元件参数设置，元器件间连线，编写程序；在source 菜单的Define code generation tools 菜单命令下，选择程序编译的工具、路径、扩展名等项目；在source 菜单的Add/remove source files 命令下，加入单片机硬件电路的对应程序；通过debug 菜单的相应命令仿真程序和电路的运行情况。Proteus 软件所提供了30 多个元件库，数千种元件。元件涉及到数字和模拟、交流和直流等。

2.1.2 Proteus软件所提供的调试手段

Proteus 提供了比较丰富的测试信号用于电路的测试。这些测试信号包括模拟信号和数字信号。对于单片机硬件电路和软件的调试，Proteus 提供了两种方法：一种是系统总体执行效果，一种是对软件的分步调试以看具体的执行情况。对于总体执行效果的调试方法，只需要执行debug 菜单下的execute 菜单项或F12 快捷键启动执行，用debug 菜单下的pause animation 菜单项或pause 键暂停系统的运行；或用debug 菜单下的stop animation 菜单项或shift-break 组合键停止系统的运行。其运行方式也可以选择工具栏中的相应工具进行。对于软件的分步调试，应先执行debug 菜单下的start/restart debugging 菜单项命令，此时可以选择stepover 、step into 和 step out 命令执行程序(可以用快捷键F10、F11 和ctrl+F11)，执行的效果是单句执行、进

入子程序执行和跳出子程序执行。在执行了start / restart debuging命令后，在debug 菜单的下面要出现仿真中所涉及到的软件列表和单片机的系统资源等，可供调试时分析和查看。

2.2 PCB板的制作

在PCB的设计中，其实在正式布线前，还要经过许多步骤，以下就是PCB设计的总体流程。

1.系统规格

2.系统功能区块图

3.将系统分割成几个PCB

4.决定使用封装方法和各PCB的大小

5.绘出所有PCB的电路图

6.初步设计的仿真运作

7.PCB上的布局、布线

8.布线厚电路测试

9.建立制作档案

PCB的设计流程分为设计准备、网表输入、规则设置、元器件布局、布线、检查、复查、输出8个步骤。

a)PCB设计准备

b)网表输入

c)规则设置

d)元器件布局

e)布线

f)检查

g)复查

h)设计输出

2．2．1印刷电路板

印制电路板，又称印刷电路板，印刷线路板，英文简称PCB或PWB，是重要的电子部件，是电子元器件的支撑体，是电子元器件电气连接的提供者。由于它是采用电子印刷术制作的，故被称为“印刷”电路板。

历史

印制电路板的发明者是奥地利人保罗爱斯勒（Paul Eisler），他于1936年在一个收音机装置内采用了印刷电路板。1943年，美国人将该技术大量使用于军用收音机内。1948年，美国正式认可这个发明用于商业用途。自20世纪50年代中期起，印刷电路版技术才开始被广泛采用。

在印制电路板出现之前，电子元器件之间的互连都是依靠电线直接连接实现的。而现在，电路面包板只是作为有效的实验工具而存在；印刷电路板在电子工业中已经占据了绝对统治的地位。

设计

印制电路板的设计是以电路原理图为根据，实现电路设计者所需要的功能。印刷电路板的设计主要指版图设计，需要考虑外部连接的布局、内部电子元件的优化布局、金属连线和通孔的优化布局、电磁保护、热耗散等各种因素。优秀的版图设计可以节约生产成本，达到良好的电路性能和散热性能。简单的版图设计可以用手工实现，复杂的版图设计需要借助计算机辅助设计（CAD）实现。

地线设计

在电子设备中的线路板，电路板, PCB板上，接地是控制干扰的重要方法。如能将接地和屏蔽正确结合起来使用，可解决大部分干扰问题。电子设备中地线结构大致有系统地、机壳地（屏蔽地）、数字地（逻辑地）和仿真地等。在地线设计中应注意以下几点:

1. 正确选择单点接地与多点接地

低频电路中，信号的工作频率小于1MHz，它的布线和器件间的电感影响较小，而接地电路形成的环流对干扰影响较大，因而应采用一点接地。当信号工作频率大于10MHz时，地线阻抗变得很大，此时应尽量降低地线阻抗，应采用就近多点接地。当工作频率在1～10MHz时，如果采用一点接地，其地线长度不应超过波长的1/20，否则应采用多点接地法。

2. 将数字电路与仿真电路分开

电路板上既有高速逻辑电路，又有线性电路，应使它们尽量分开，而两者的地线不要相混，分别与电源端地线相连。要尽量加大线性电路的接地面积。 3. 尽量加粗接地线

若接地线很细，接地电位则随电流的变化而变化，致使电子设备的定时信号电平不稳，抗噪声性能变坏。因此应将接地线尽量加粗，使它能通过三位于印制电路板的允许

电流。如有可能，接地线的宽度应大于3mm。

4. 将接地线构成死循环路

设计只由数字电路组成的印制电路板的地线系统时，将接地线做成死循环路可以明显的提高抗噪声能力。其原因在于:印制电路板上有很多集成电路组件，尤其遇有耗电多的组件时，因受接地线粗细的限制，会在地结上产生较大的电位差，引起抗噪声能力下降，若将接地结构成环路，则会缩小电位差值，提高电子设备的抗噪声能力。

以绝缘板为基材，切成一定尺寸，其上至少附有一个导电图形，并布有孔（如元件孔、紧固孔、金属化孔等），用来代替以往装置电子元器件的底盘，并实现元器件之间的相互连接，这种布线板称印制线路板，简称印制板。

习惯称“印制线路板”为“印制电路”是不确切的，因为在印制板上并没有“印制元件”而仅有布线。

采用印制板的主要优点是：

1．由于图形具有重复性（再现性）和一致性，减少了布线和装配的差错，节省了设备的维修、调试和检查时间；

2．设计上可以标准化，利于互换；印制线路板

3．布线密度高，体积小，重量轻，利于电子设备的小型化；

4．利于机械化、自动化生产，提高了劳动生产率并降低了电子设备的造价。

印制板的制造方法可分为减去法（减成法）和添加法（加成法）两个大类。目前，大规模工业生产还是以减去法中的腐蚀铜箔法为主。

三交通灯控制系统的设计

3．1交通灯控制系统设计原理

路口交通灯控制系统与其他控制系统一样，划分为控制器和受控电路两部分。控制器使整个系统按设定的工作方式交替指挥车辆及行人的通行，并接收受控部分的反馈信号，决定其状态转换方向及输出信号，控制整个系统的工作过程。按照路口交通运行的实际情况，在本系统中，设定系统的工作情况如下。

路口交通灯控制系统的东西路有交通灯R(红)、Y(黄)、G(绿)；东西人行安全通道灯：RXR(红)、RXG(绿)。南北路有交通灯：r1(红)、y1(黄)、g1(绿)；南北人行安全通道灯：rxr1(红)、rxg1(绿)，所有灯均为高电平点亮。设置15s的通行时间和5s转换时间的变模定时电路，由预置输入整数cnt 决定是模15还是模5，输入逻辑cx是用来决定计数到4时清零还是到14时清零。Clk是外部提

供的基准秒脉冲信号。x0、x1、x2、x3是由控制器输出的表示计数时间的四位二进制数。图1是该系统控制器的符号框图。

图1 系统控制器的符号框图

根据系统设计要求，得到控制器的ASM图，如图2所示。在这里，所有输入信号均为高电平有效。该ASM图反映了交通灯系统的不同状态的转换过程及持续时间。

图2 控制器的ASM图

根据所分析的系统的ASM图，结合系统的设计要求，用VHDL语言对各个模块进行编程，最后形成顶层文件，在MAX+PLUSⅡ环境下进行编译与仿真，检查所编程序是否运行正确。如果出现错误，需要进行修改，直到完全通过为止。需要说明的是，在进行程序编译时，要先从底层程序开始，所有底层程序都正确后，才能开始顶层程序的编译。这是因为顶层程序是对底层程序的概括，它是把底层程序各个模块连接起来，就相当于把每个模块的功能汇聚到一起，实现整个系统的控制功能，所以底层程序的正确与否，关系到顶层程序的运行结果。

在控制器的程序设计中，在定义结构体时，有两种程序设计方法均可以通过编译及仿真，但在进行时序分析时结果却不同。

(1)如果这样定义：

在进行程序调试时，均通过了编译及仿真，但在进行时序分析中，却出现了不按设定的计数顺序工作的结果：14, 13, 2,1, 0...。经过反复修改调试，对程序进行了修改，如(2)所定义的。

(2)

在这种设计方法中，多定义了一个信号变量，从而使得程序能按设定的状态14，13，12...

进行转换。通过这个实例，可以看出EDA技术作为电子设计工具的功能修改及调试的方便快捷，即不需要硬件电路的支持就可以找到问题所在并进行修改，体现了它的优越性。

3．2单元电路的具体设计

直流电源由变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路四个部分组成，其中变压器是把有效值为220V 的交流电压变换为幅值为几伏到几十伏的交流电；整流电路是将交流电转为具有直流电成分的脉动直流电；滤波电路是将脉动直流中的交流成分滤除，减少交流成分，增加直流成分；稳压电路对整流后的直流电压采用稳压及负反馈技术进一步稳定直流电压。

直流电源的组成框图

1、整流电路

它主要由单相半波整流电路、全波整流电路或单相桥式整流电路来构成。

（a）单相半波整流电路

（b）全波整流电路

（c）单相桥式整流电路

整流电路

全波桥式整流电路参数计算

1）输出电压平均值UO（AV）：

2）输出电流平均值IO（AV）：

3）脉动系数S：

4）二极管的平均电流ID（AV）：等于负载电流的平均值IO（AV）一半

5）二极管所承受的最大反向电压URMAX：：

1、滤波电路

1）滤波的基本概念

滤波电路利用电抗性元件对交、直流阻抗的不同，实现滤波。电容器C对直流开路，对交流阻抗小，所以C应该并联在负载两端。电感器L对直流阻抗小，对交流阻抗大，因此L应与负载串联。

2）电容滤波电路

现以单相桥式整流电容滤波电路为例来说明。电容滤波电路如图所示，在负载电阻上并联了一个滤波电容C。

单相桥式整流电容滤波电路

电容滤波电路参数的计算

电容滤波电路的计算比较麻烦，因为决定输出电压的因素较多。工程上有详细的曲线可供查阅，一般常采用以下近似估算法：

一种是用锯齿波近似表示，即

另一种是在RLC=（3~5）的条件下，近似认为VO=1.2V2。

2、三端固定式稳压器

将线性串联稳压电源和各种保护电路集成在一起就得到了集成稳压器。早期的集成稳压器外引线较多，现在的集成稳压器只有三个外引线：输入端、输出端和公共端。它的电路符号如图所示，外形如图所示。要特别注意，不同型号，不同封装的集成稳压器,它们三个电极的位置是不同的，

3.3时钟电路

实时时钟的基本功能是保持跟踪时间和日期等信息，但许多RTC还提供有多种附加功能，如：看门狗定时器、系统复位、非易失存储器（NV RAM）、序列号、方波输出、涓流充电等。因此，在进行电路设计时，选择RTC芯片出了需要考虑其时间和日期跟踪功能外，通常还需要针对具体应用来对RTC的功能、成本、尺寸等要求进行综合考虑。

接口方式

从接口要求入手选择RTC可以大大缩小芯片的选择范围。RTC芯片提供有多种接口方式，其中并行接口可实现存储器的快速访问或有较大的存储容量，适合于那些对价格、尺寸要求不是很荷刻的系统，许多采用并行接口的实时时钟芯片还与晶振和电池封装在一起构成一个完整的时钟模块，从而简化了硬件设计。并行接口包括复用总线（数据与地址总线复用）和独立的地址、数据总线。一般用于时间保持的NV RAM都采用与SRAM相同的控制信号，并可以方便地与常用的微处理器容量。另外，有些Phantom实时时钟还将时钟数据隐含在备用电池支持的RAM内，以便利用64

位软件协议来访问时钟数据。

一般情况下，串行接口时钟芯片都具有外形尺寸较小、成本低廉等优势，但这类芯片的通信速率一般较低，因而比较适合便携式产品。这类芯片通常包括1-Wire接口、2线、3线、4线或SPI接口，而许多处理器也包括2线或SPI接口，当然，也有些处理器（如8051及其派生产品）则支持复用的地址和数据总线。

备用电池

在有些应用中（如VCR），时钟和日期信息在系统掉电时将会丢失，而在大多数应用中要求系统主电池断电时仍保持时钟和日期有效。为保持时钟振荡器持续运转，可采用主/辅电池结构或大电容配合主电源为时钟电路供电，这样，RTC芯片内部还必须提供两组电源的切换电路。如果用电池（如Li+电池）作为备份电源，RTC设计还应该注重低功耗指标，以使其在电池供电时具有尽可能低的功耗。电源切换控制电路通常由主电源供电，需要时可切换到电池供电，并将RTC置为低功耗模式，电池供电时，可禁止微处理器与RTC之间的通信（通常被称为写保护），以使电池电流降至最小，同时避免数据被破坏。

在采用电池为电池系统供电时，时钟电路耗电最大的部件是振荡器，对于那些嵌入了晶振和电池的时钟模块（如DS12C887），由于振荡器在出厂时处于禁止状态，因此电池的损耗电流主要是电池的自放电，室温下，电池自放电每年的消耗能量大约占电池容量的0.5%。有些时间保持NV RAM 模块利用时钟来控制IC和SRAM，出厂时，振荡器处于禁止状态、SRAM与电池断开，只有模块在主电源供电并第一次与时钟电路断开时，电池才与SRAM接通。这一功能常被称作电池保鲜。Dallas Semiconductor的绝大多数RTC都提供有一个电池输入引脚和一个内部反向充电保护电路。由于Li+电池的额定温度是-40℃～+85℃，因此，使用时应确保环境温度不要超出+85℃。

时钟格式

在电路设计中使用的时钟格式主要有三种：BCD码、二进制码、未格式化的二进制计数值。其中BCD码比较通用，因为它的时间和日期可以直接显示，且不需要进行数据转换，每8位寄存器表示一个二位数，对于某些特殊的时间和日期，由于不占用全部8位数据，因此，不用位可以充当一些特殊功能（如用作读/写位），也可以在硬件读取时时终保持固定状态（1或0）。二进制码格式与BCD码一样具有独立的秒、分钟、小时、星期、日、月、年寄存器，在一些提供BCD码格式的RTC中，常常也提供可选择的二进制码格式。时间和日期寄存器每秒钟更新一次，日期循环与月、年有关。星期寄存器与其它寄存器的变化关系不大，在子夜更新数据，数据从7至1循环变化，程序中可以用1表示任何一个特定的星期数，只要在整个程序中指定数值保持一致即可。在12小时制与24小时制或BCD码与二进制码之间进行转换时，时间、日期、闹钟寄存器需要重新进行初始化。二进制计数码用一个多字节（一般为32位）寄存器来存储时间信息，时间信息用一个秒计数值表示，并可通过软件将秒计数值转换为合理的时间和日期。

另外，在选择RTC时，还需要考虑千年（Y2K）兼容性问题，Y2K兼容的RTC包含有世纪信息（提供世纪数值或世纪位），并可正确地计算润年，Dallas Semiconductor提供的RTC均兼容于Y2K，而且不存在日期敏感的逻辑。

3.4红绿灯设计

红绿灯是现代化社会中道路交通安全的重要工具，它的科学设计关系到维护车与车、车与人在道路交通中的和谐有序的交通环境。在城市汽车保有量猛增的今天，科学设计的

红绿灯能够有效地提升路口通行能力，减少交通拥堵现象。

分析：

上下班高峰期，我们常常看到除了各条环路上拥堵了大量的车辆外，市区内的各连接路口则成为市区内的主要拥堵点。市区各道路口的交通拥堵的现象固然是有多种因素造成的，如车道较少、设计不合理、路口周边商业设施过于集中等等。除此外，红绿灯设置不合理也是造成路口交通拥堵的主要原因。目前，红绿灯转换过于机械，很多路口均采取固定时间转换的方法，有时需要靠交警视情况提前或延迟红绿灯的转换。常常出现一个方向的车流排成长队，而另一方向则在绿灯的情况下，没有汽车通过；或者左转或右转专用道没有车辆或车辆极少，而直行车道则拥堵不堪。诸如此类的因为红绿灯设计不合理，导致本来日益紧张的道路资源的利用效率更加低下，加重了交通拥堵现象。

作为城市道路的枢纽，红绿灯的作用就好比管路系统的调节阀，它直接影响到道路资源的配置效率，因此对红绿灯的设计不能仅限于红灯等待多少秒绿灯放行多少秒的低效率使用水平上。每个路口红绿灯的设置，不应该一成不变，它应该与其周边道路交通状况及周边若干红绿灯的设置相呼应，根据当前路况，以做出合理的判断，并确定当前红绿灯的设置，以此确保道路资源的有效配置。

建议：

1．依据各交通路口的“机动车流向规律”优化设定市区各路口红绿灯的基础设置。

针对上下班交通高峰期提出的一个红绿灯设置概念。相关部门可以监测并总结每个红绿灯路口高峰期车流量及去向分布规律，依据统计所得规律重新制定红绿灯高峰期内的设置方案，使得每个交通路口的红绿灯设置最大限度的满足高峰期车流量实际需求。

2．逐步实施红绿灯依据即时路况智能转换功能。

红绿灯控制系统应能够依据路口的即时交通状况，做出最有利于当前道路资源配置的一种智能控制。

根据市内各交通路口的特点，有选择项的分别采取依据各路口的“机动车流向规律”设定市区红绿灯的基础设置，以及在个别交通重要路口采用智能红绿灯控制路口车流量，以最大限度地减少机动车辆在路口的停留时间，进而提升交通效率。

3.5交通灯控制系统主体电路图

PLC控制花样喷泉课程设计报告

- 学院：电子与信息工程学院 专业：电气工程及其自动化 课程名称：花式喷泉的PLC控制设计 指导教师：刘芳梅 学生学号：华进049 段石磊096 付成028

1喷泉介绍 常见的几种花样喷泉 随着时代的发展，科技水平的提高，城市的喷泉设备已经十分先进，各种音乐喷泉、程控喷泉、激光喷泉已经层出不穷，变化多端。规模可大可小，射程可高可低，喷出的水，大者如珠，细者如雾，变化万千，引人入胜。喷泉，使静水变为动水，使水也有了灵魂，又辅之以各种灯光效果，使水体具有丰富多彩的形态，可以缓冲、软化城市中“凝固的建筑物”和硬质的地面，以增加城市环境的生机，有益与身心健康并能满足视觉艺术的需要。大型城市广场中的人工动态喷泉，也多来自自然的种种水态，如瀑布、水帘、溢流、溪流、壁泉等，随着科学技术的发展进步，各种喷泉真是花样翻新、层出不穷，几乎达到了人们随心所欲创造各种晶莹剔透、绚丽多姿动态水景的程度。喷泉在当今时代，已经形成了一道独特的人文景观。下面是一些我们日常生活中常见的喷泉： 音乐喷泉是音乐和喷泉的结合，音乐是喷泉的主题，喷泉是音乐内涵的表达，如图1-1 图1-1音乐喷泉 程控喷泉是按照预先编辑的程序定时变换喷水造型，如图1-2。 图1-2程控喷泉 跑动喷泉是按照时序控制喷水，构成各种跑动、跳动、波动等形态，变化多端，如图1-3 图1-3跑动喷泉

可是用单片机通过可控硅作为功率开头元件实现花样喷泉时存在下面的缺点： 1、需要较多的保护电路；2、程序的增减不灵活；3、抗干扰能力差； 4、功率因数低。 而采用PLC能有效的解决这些问题，同时PLC具有较强的自诊断功能，能迅速方便检查出故障，缩短检修时间，确保控制系统的可靠性，稳定性。 花样喷泉的动作状态 1.按下启动按钮，喷泉开始工作；按下停止按钮，喷泉停止工作； 2.喷泉的工作方式由花样选择开关和单步/连续开关决定； 3.当单步/连续开关在单步位置时，喷泉只能按照花样选择开关设定的方式，运行一个循环； 4.花样选择开关用于选择喷泉的喷水花样，考虑以下4种喷水花样： 花样选择开关在位置1时，按下启动按钮后，4号喷头喷水，延时2s后，3号喷头喷水，在延时2s后，2号喷头喷水，又延时2s后，1号喷头喷水。18s后，如果为单步工作方式，则停下来；如果为连续工作方式，则继续循环下去。 花样选择开关在位置2时，按下启动按钮后，1号喷头喷水，延时2s后，2号喷头喷水，在延时2s后，3号喷头喷水，又延时2s后，4号喷头喷水。30s后，如果为单步工作方式，则停下来；如果为连续工作方式，则继续循环下去。 花样选择开关在位置3时，按下启动按钮后，1号、3号喷头喷水，延时3s后，2号、4号喷头喷水，同时1号、3号喷头停止喷水。如此交替运行15s后，4组喷头全部喷水，30s后，如果为单步工作方式，则停下来；如果连续工作方式，则继续循环下去。 花样选择开关在位置4时，按下启动按钮后，按照1->2->3->4的顺序，依次间隔2s喷水，然后一起喷水。30s后，按照 1->2->3->4的顺序，依次间隔2s停止喷水。在经1s延时，按照4->3->2->1的顺序，依次间隔2s 喷水，然后一起喷水，30s后停止。如果为单步工作方式，则停下来；如果为连续工作方式，则继续循环下去。 2 PLC的研究现状 PLC的应用领域 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如下几类: 1、开关量的逻辑控制 这是PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。 2、模拟量控制 在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都

电气控制与plc应用技术课后答案(全)讲解

第一章课后习题参考答案 2、何谓电磁机构的吸力特性与反力特性？吸力特性与反力特性之间应满足怎样的配合关系？ 答：电磁机构使衔铁吸合的力与气隙长度的关系曲线称作吸力特性；电磁机构使衔铁释放（复位）的力与气隙长度的关系曲线称作反力特性。 电磁机构欲使衔铁吸合，在整个吸合过程中，吸力都必须大于反力。反映在特性图上就是要保持吸力特性在反力特性的上方且彼此靠近。 3、单相交流电磁铁的短路环断裂或脱落后，在工作中会出现什么现象？为什么？ 答：在工作中会出现衔铁产生强烈的振动并发出噪声，甚至使铁芯松散得到现象。 原因是：电磁机构在工作中，衔铁始终受到反力Fr的作用。由于交流磁通过零时吸力也为零，吸合后的衔铁在反力Fr作用下被拉开。磁通过零后吸力增大，当吸力大于反力时衔铁又被吸合。这样，在交流电每周期内衔铁吸力要两次过零，如此周而复始，使衔铁产生强烈的振动并发出噪声，甚至使铁芯松散。 5、接触器的作用是什么？根据结构特征如何区分交、直流接触器？ 答：接触器的作用是控制电动机的启停、正反转、制动和调速等。 交流接触器的铁芯用硅钢片叠铆而成，而且它的激磁线圈设有骨架，使铁芯与线圈隔离并将线圈制成短而厚的矮胖型，这样有利于铁芯和线圈的散热。 直流接触器的铁芯通常使用整块钢材或工程纯铁制成，而且它的激磁线圈制成高而薄的瘦高型，且不设线圈骨架，使线圈与铁芯直接接触，易于散热。 8、热继电器在电路中的作用是什么？带断相保护和不带断相保护的三相式热继电器各用在什么场合？ 答：热继电器利用电流的热效应原理以及发热元件热膨胀原理设计，可以实现三相电动机的过载保护。 三角形接法的电动机必须用带断相保护的三相式热继电器；Y形接法的电动机可用不带断相保护的三相式热继电器。

电气控制及PLC应用技术试题

电气控制及PLC应用技术A卷 一、判断题（对的打√，错的打X，并改正）（30分） 1.控制按钮和行程开关按照用途划分属于主令电器。（） 2.电弧的产生使电路的切断时间延长，但不会引起火灾或造成其他事故。（） 3.交流电磁机构上短路环的作用是消除振动和噪声。（） 4.安装刀开关时，刀开关在合闸状态下手柄应该向上，不能倒装或平装，以防止闸刀松动落下时误合闸。（） 5.绘制电气原理图时，同一元器件的所有部件都必须绘制在一起，并且必须使用同一文字符号。（） 6.在电气控制回路中，多地控制的接线原则是：启动按钮（常开按钮）互相串联，停止按钮（常闭按钮）互相并联。（） 7．电流继电器触点的动作与线圈电流的大小有关，使用时电流继电器与被测量电路并联。（） 8.STEP7的标准版配置了三种基本语言：指令表、梯形图、功能块图。（） 9.S7-300PLC生成项目时，自动生成的块是OB100。（） 10.梯形图中的输出线圈可以放在梯形图逻辑行的任意位置。（） 11. S7-300中央机架的4号槽的16点数字量输入模块占用的字节地址为IB0和IB1。（） 12.功能和功能块的区别在于FC有自己的存储区，通过背景数据块传递参数。（） 13.接口模块IM360可以放在S7-300的中央机架的2号槽位。（） 14.S7-300 PLC的CPU为背板总线提供的电压是DC 24V。（） 15.MD100中最低8位对应的字节是MB100。( ) 二、简答题（20分） 1.热继电器主要由哪几部分组成？用途与熔断器是否相同？为什么？（6分） 2.简述交流接触器的构成及工作原理。（7分） 3.构成PLC的主要部件有哪些？简述PLC的工作原理及工作过程。（7分） 三、分析程序段，并完成相应的内容（20分，每空1分） 1.PLC执行下面的梯形图指令，当I0.0的状态值由0变为1时，Q0.0的状态值

电气控制与PLC应用习题答案

习题答案 第1章习题答案 1．什么是低压电器？常用的低压电器有哪些？ 工作在交流50Hz，额定电压为1000V或直流额定电压1500V及以下电路中的电器都属于低压电器。 常用的低压电器有刀开关、组合开关、负荷开关、接触器、继电器、、断路器、热继电器、熔断器、电压继电器、电流继电器、按钮、行程开关、主令开关、万能转换开关等。 2．在使用和安装HK系列刀开关时，应注意些什么？铁壳开关有哪些特点？ 在使用和安装HK系列刀开关时，应注意： 1）额定电流选择：根据控制对象的类型和大小，计算出相应负载电流大小，选择相应额定电流的刀开关。一般应等于或大于所分断电路中各个负载电流的总和。对于电动机负载，应考虑其启动电流，所以应选额定电流大一级的刀开关。若考虑电路出现的短路电流，还应选择额定电流更大一级的刀开关。 2）用途和安装位置选择：选用刀开关时还要根据刀开关的用途和安装位置选择合适的型号和操作方式。同时根据刀开关的作用和装置的安装形式来选择是否带灭弧装置，及选择是正面、背面，还是侧面操作形式。 3）安装时应将开启式负荷开关垂直安装在控制柜的开关板上，且合闸状态时手柄向上，不允许倒装或平装，以防止发生误合闸事故。 4）开启式负荷开关的注意事项：电源进线应接在静插座一边的进线端，用电设备应接在动触头一边的出线端。当开启式负荷开关控制照明和电热负载时，须安装熔断器作短路和过载保护。在刀开关断开时，闸刀和熔丝均不得通电，以确保更换熔丝时的安全。 当开启式负荷开关用作电动机的控制开关时，应将开关的熔体部分用铜导线直连，并在出线端加装熔断器作短路保护。在更换熔体时务必把闸刀断开；在分闸和合闸操作时，为避免出现电弧，动作应果断迅速。 铁壳开关有哪些特点： 铁壳开关特点：一是采用了弹簧储能分合闸，有利于迅速熄灭电弧，从而提高开关的通断能力；二是设有联锁装置，以保证开关在合闸状态下开关盖不能开启，而当开关盖开启时又不能合闸、确保操作安全。 3．组合开关有哪些特点？它的用途是什么？ 组合开关的特点和用途：它体积小、灭弧性能比刀开关好，接线方式多，操作方便。常用于交流380V、直流220V以下的电气控制电路中，供手动不频繁地接通或分断电路，可控制3kW以下小容量异步电动机的起动、停止和正反转。 4．接触器有哪几部分组成？如何区分交流接触器和直流接触器？ 交流接触器主要由电磁机构、触点系统、灭弧装置及辅助部件构成。接触器按其主触点控制电路中电流的种类，分为交流接触器和直流接触器两大类。交流接触器型常用于远距离、频繁地接通和分断额定电压至1140V、额定电流至630A的交流电路。直流接触器主要用于接通和分断额定电压至440V、额定电流至630A的直流电路，可直接控制直流电动机的起动、停止、反转与反接制动。 5．继电器中电压线圈与电流线圈在结构上有什么区别？能否互换？

电气控制与PLC课程设计总结报告

电气控制与PLC课程设计总结报告 题目：①设计具有指定功能的全自动洗衣机 ②设计传送带故障停止控制 学生姓名： 系别：电气信息工程系 专业年级： 2008级电气工程及其自动化专业1班 指导教师： 2011年7月 2 日

①设计具有指定功能的全自动洗衣机 一、设计任务与要求 1、设计一台具有指定功能的全自动洗衣机； 2、控制要求 全自动洗衣机有三档水位选择：上、中、下。按下启动按钮，选择水位，进水阀打开，开始进水。水位高度达到该档水位后，该档位传感器被触发使进水阀关闭，停止进水。开始自动进入洗衣程序。 洗衣程序为：（洗衣）电动机正转洗涤6s，暂停，暂停2s后，反转洗涤6s，暂停，暂停2s后，完成一次循环。按此规律循环5次。接着打开排水电磁阀，开始排水。排水一定时间后，开始进入脱水程序（脱水过程中排水电磁阀始终打开）。脱水完毕后，排水电磁阀关闭，接着进水电磁阀打开，档位自动记忆为第一次洗衣时所选择的档位。重复上述洗衣，排水，脱水流程，至结束。 二、方案设计与论证 按下启动按钮后，选择水位，洗衣机开始进水。当到达限定水位（如高水位或中水位），PLC关闭进水阀停止进水，并开始正转，正转洗涤6s后暂停，暂停2s后开始洗涤反转，反洗6s后再暂停2s；如此循环五次。循环满5次后，则开始排水。当水排空时（排水时间结束），开始脱水。脱水10秒后再循环一次。 脱水10s后即完成一次从进水到脱水的大循环过程。2次大循环后程序结束，停机。在PLC工作过程中的任何阶段，按下停止按钮，洗衣机将停止当前所执行的任何程序指令，并恢复至开始状态。此外，还可以加装手动排水按钮，实现功能扩展。 三、电路设计与参数计算 1、I/O分配表

《电气控制与plc应用技术》 总结

1第一章 1.低压电器：指使用在交流额定电压1200V、直流额定电压1500V及以下的的电路中，根据外界施加的信号和要求，通过手动或自动方式，断续或连续地改变电路参数，以实现对电路或非电对象的切换、控制、检测、保护、变换和调节的电器。 2. 低压电器的分类：①按用途和控制对象不同，可分配电电器、控制电器。②按操作方式不同，可分为自动电器、手动电器。③按工作原理，可分非电量控制电器、电磁式电器。 3. 短路环的作用：为了消除交流电磁铁产生的振动和噪音。 4.电器的基本结构：检测部分、执行部分。 5.熔断器结构：主要由熔体（俗称保险丝）和安装熔体的熔管（或熔座）组成。工作原理：熔断器的熔体与被保护的电路串联，当电路正常工作时，熔体允许通过一定大小的电流而不熔断；当电路发生短路或严重过载时，熔体中流过很大的故障电流，当电流产生的热量达到熔体的熔点时，熔体熔断切断电路，从而达到保护电路的目的。 7. 低压断路器：由触点系统、操作机构、保护元件三部分组成。过电流、过负载、失电压、分励脱扣器。其功能为：①过电流：与主电路串联，当发生短路时，过电流脱扣器的衔铁被吸引使自动脱扣机构动作。②过载：电路过载时，~元件产生的热量增加，使双金属向上弯曲，推动自动脱扣器构动作③失电压：电路失压时，~的衔铁释放，使~④分励：用于远距离分断电路。 第二章 1. 三相异步电动机制动控制电路：能耗制动控制、反接制动控制、机械制动控制。区别：能耗制动作用的效果与通入直流电流的大小和电动机转速有关，在同样的转速下，电流越大，其制动时间越短；而反接制动是在电动机转速接近零时，及时切断交流电源，防止反向又起动。 第五章 1. 可编程序控制器基本组成：微处理器（CPU）、存储器、输入/输出接口（I/O）、外围设备、电源。 2.可编程序控制器的工作原理：PLC执行程序是以循环扫描方式进行的。扫描过程三阶段：输入采样阶段、程序执行阶段、输出刷新阶段。 3. PLC控制与继电器控制的区别：①元器件不同②工作方式不同③元件触点数量不同④控制电路实施方式不同。 4.PLC与单片机区别：①PLC是建立在单片机之上的产品，单片机是一种集成电路，两者不具有可比性②单片机可以构成各种应有系统，PLC是单片机应用系统的特例③PLC具有互换性，而单片机应有系统千差万别。

PLC课程设计论文报告

摘要 城市规模不断扩大，城市的交通问题也变的日益突出，如堵车问题，城市交通问题也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。为了解决交叉口混合交通流中的相互影响或彼此的相互影响，我们可以合理的设置交叉路口的红绿灯系统，帮助疏导交通流，从而有效的减少交通阻塞等问题，并为行人的安全提供强有力地保障。 现在，城市的红绿灯基本上都是程序控制，在实际使用中采用可编程序控制器（PLC）控制占很大比例，其主要原因是因为PLC具有简单易懂、操作方便、可靠性高、通用灵活、体积小、使用寿命长等一系列的优点。本设计介绍了应用PLC实现十字路口交通信号灯的自动控制。通过对交通信号灯的控制要求分析，对PLC控制系统进行了软、硬件设计，并通过仿真实验证明该系统的实用性，利用PLC对十字路口交通灯进行模拟控制，从而能够对真正的十字路口交通灯控制系统有更深入的了解。 关键词：可编程序控制器、十字路口、交通灯控制

1 概述 1.1引言 当今，红绿灯安装在各个道口上，已经成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段。但这一技术在19世纪就已出现了。 1858年，在英国伦敦主要街头安装了以燃煤气为光源的红，蓝两色的机械扳手式信号灯，用以指挥马车通行。这是世界上最早的交通信号灯。1868年，英国机械工程师纳伊特在伦敦威斯敏斯特区的议会大厦前的广场上，安装了世界上最早的煤气红绿灯。它由红绿两以旋转式方形玻璃提灯组成，红色表示“停止”，绿色表示“注意”。1918年，又出现了带控制的红绿灯和红外线红绿灯。带控制的红绿灯，一种是把压力探测器安在地下，车辆一接近红灯便变为绿灯；另一种是用扩音器来启动红绿灯，司机遇红灯时按一下嗽叭，就使红灯变为绿灯。红外线红绿灯当行人踏上对压力敏感的路面时，它就能察觉到有人要过马路。红外光束能把信号灯的红灯延长一段时间，推迟汽车放行，以免发生交通事故。 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。绿灯是通行信号，面对绿灯的车辆可以直行，左转弯和右转弯，除非另一种标志禁止某一种转向。左右转弯车辆都必须让合法地正在路口内行驶的车辆和过人行横道的行人优先通行。红灯是禁行信号，面对红灯的车辆必须在交叉路口的停车线后停车。黄灯是警告信号，面对黄灯的车辆不能越过停车线，但车辆已十分接近停车线而不能安全停车时可以进入交叉路口。

电气控制与PLC应用技术习题答案

电气控制与PLC应用技术习题答案 第二章、继电-接触控制电路的基本环节 2-11、指出图2-29所示的Y-Δ减压启动控制电路中的错误，并画出正确的电路。 2-12：试分析图2-13b所示的电路中，当时间继电器KT延时时间太短或延时闭合与延时断开的触点接反，电路将出现什么现象？ 1、定时时间太短，不能实现完全降压启动。 2、如果通电延迟定时器的通电延时闭合与通电延时断开触点接反；电动机三角形启动，工作时按星形连接。 2-13两台三相笼型异步电动机M1、M2，要求M1先起动，在M1起动15S后才可以起动M2；停止时，M1、M2同时停止，试画出其电气原理图。

2-14、两台三相笼型异步电动机M1、M2，要求即可实现M1、M2分别启动和停止，又可实现两台电动机的同时停止。试画出其电气原理图。 2-15、三台电动机MAl、MA2，MA3，要求按起动按钮SB1时，按下列顺序起动：MA l→MA2→MA3。当停止时，按起动停止SB2时，则按照相反的顺序停止，即MA3→MA2→MA1。起动和停止的时间间隔均为10S。试画出其电气原理图。 2、题目分解： 该系统要使用三个交流接触器QA1、QA2、QA3来控制三台电动机启停。 有一个启动按钮SF1和一个停止按钮SF2，另外要用四个时间继电器KF1、KF2、KF3和KF4。其定时值依次为T1、T2、T3和T4。工作顺序如图2-34所示。 图2–34、三台电动机工作顺序 3、解题分析 1）、从图2-34中可以看出： MA l的启动信号为SF1，停止信号为KF4计时到； MA2的启动信号为KF1计时到，停止信号为KF3计时到； MA3的启动信号为KF2计时到，停止信号为SF2。 在设计时，考虑到启/停信号要用短信号，所以要注意对定时器及时复位。 2）、该电气控制系统的主电路如图2-35(a)所示。

电气控制及PLC应用

《电气控制及PLC应用》复习资料 一、填空题 1．按用途分类，低压电器分为（控制电器）、（主令电器）、（保护电器）、（配电电器）和（执行电器）。 2．按执行机能分类，低压电器分为（有触点）电器和（无触点）电器。 3．按工作原理分类，低压电器分为（电磁式电器）和（非电量控制电器）。 4．电磁机构由（吸引线圈）、（铁心）、（衔铁）等几部分组成。 5．电磁式电器分为（直流）和（交流）两大类，都是利用（电磁铁）的原理制成的。 6．刀开关接线时，电源进线应接在（静插座）一边的进线端，用电设备应接在（动触刀）一边的出线断。 7．使用铁壳开关时，外壳应可靠（接地），防止以外漏电造成触电事故 8．接触器主要由（电磁系统）、（触点系统）、和（灭弧装置）组成。 9．（直流）接触器不会产生涡流和磁滞损耗，所以不发热。 10．继电器是一种根据（外界输入）信号来控制电路通断的自动切换电器。 11．继电器和接触器相比用于切换（小电流）的控制电路和保护电路，故继电器没有（灭弧）装置，也无（主辅）触点之分。 12．速度继电器主要用于笼型异步电动机的（反接）制动控制。 13．接近开关又称做（无触点）行程开关。 14．熔断器主要由（熔体）和（安装熔体的熔管）组成。 15．断路器主要由（触点）、（灭弧系统）和（脱扣器）组成。 16．常用的短路保护电器是（熔断器）和（自动空气断路器）。 17．常用的过载保护电器是（热继电器）。 18．PLC的硬件是由（主机）、（I/O扩展模块）和各种外部设备组成。 19．PLC的软件系统由（系统程序）和（用户程序）组成。 20．PLC执行程序的过程分为（输入采样或输入处理）、（程序执行）和（输出刷新或输出处理）三个阶段。 21．通常一条PLC指令由（步序号）、（助记符）和（元件号）三部分组成。 22．PLC等效电路中的继电器并不是实际的继电器，为了将其与实际继电器区别，通常把它们称为（“软继电器”）。 23．状态转移图中，每一状态提供：（驱动负载）、（指定转换条件）、（置位新状态）三个功能。 二、选择题 1．接触器属于（A ）电器。 A．有触点B．无触点 2．吸引线圈的作用是将（A ）。 A．电能转换为磁场能B．磁场能转换为电能 3．（A ）不会产生涡流和磁滞损耗。 A．直流接触器B．交流接触器 4．根据外界输入信号来控制电路通断的自动切换电器是（ B ）。 A．接触器B．继电器 5．常用的过载保护电器是（ C ）。 A．接触器B．继电器C．热继电器D．自动空气断路器 6．常用的短路保护电器是（ D ）。 A．接触器B．继电器C．热继电器D．自动空气断路器

PLC课程设计报告

PLC课程设计报告 绪论 变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置，能实现对交流异步电机的软起动、变频调速、提高运转精度、改变功率因素、过流/ 过压/ 过载保护等功能。变频器的主电路大体上可分为两类: 电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容; 电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波是电感。变频器主要优点在于其调速的平滑性，在现代工业中的应用日益增多，变频器可以通过将固定频率的交流电通过整流和逆变变为频率可变的交流电压，进而改变电机的运行状态。 随着现代电力电子技术及计算机控制技术的迅速发展，电气传动技术得到了空前的发展。交流调速取代直流调速，计算机数字控制取代模拟控制已成为发展趋势。交流电机变频调速是当今节约电能，改善生产工艺流程，提高产品质量，以及改善运行环境的一种主要手段。变频调速以其高效率，高功率因数，以及优异的调速和启制动性能等诸多优点而被国内外公认为最有发展前途的调速方式。 1 一. 设计要求: 我们实际中应电机调速的方面非常之多，将实际生产中得到广泛应用的变频器与所学的电机拖动课程相结合, 得以了解交流电动机的变频调速性能, 可使学生将所学过知识通 实验过程中的调试, 与发现解决问题等这一完整的实过理论与实际联系起来，从动手接线, 验过程，培养学生正确的设计思想，使学生充分发挥主观能动性，去独立解决实际问题，以达到提升学生的综合能力、动手能力、文献资料查阅能力的作用，从

而培养和提高学生的独立工作能力及解决实际问题的能力。本实验加深对三相异步电动机的认识, 并熟悉变频器接线与工作原理。 要求：有一台三相异步电动机，用PLC控制变频器实现多段速度的控制，通过变 频器参数设置和外端子接线来控制变频器的运行输出时间来达到电动机多段速度运行控制的目的。 步骤： 1. 给出主电路与控制电路的连接图; 2. 设备、工具和材料的准备; 3. 安装接线及运行调试; 4. 注意事项; 5. 相关功能参数的设定及操作。 二. 设计任务和目的： 了解“三相异步电动机变频调速系统设计与调试”的工作原理; 培养解决实际工程技术问题的能力; 培养综合应用所学知识的能力、独立工作能力和团结协作能力; 掌握根据工艺要求设计较复杂的、现代化的电气控制系统的方法，并会调试与操作。熟悉变频器的基本使用控制要求; 掌握变频器的多段速度控制的连接与有关参数的设置;掌握面板操作和外部端子的多段速度控制运行技能。熟悉欧姆龙PLC 的基本使用要求和编程方法，并能结合PLC和变频器实现电机的自动多速段运行控制. 三. 控制要求： 按照下图所示要求，用PLC来控制电机的多段速运行，开始启动后，电机先加速1.2s, 然后保持5s, 再加速1.2s, 保持5s, 之后开始减速1.2s. 再保持5s, 减速到电机停止.能实现 2

《电气控制与plc应用技术》课后习题答案(全)

1.1、何谓电磁机构的吸力特性与反力特性？吸力特性与反力特性之间应满足怎样的配合关系？ 答：电磁机构使衔铁吸合的力与气隙长度的关系曲线称作吸力特性；电磁机构使衔铁释放（复位）的力与气隙长度的关系曲线称作反力特性。 电磁机构欲使衔铁吸合，在整个吸合过程中，吸力都必须大于反力。反映在特性图上就是要保持吸力特性在反力特性的上方且彼此靠近。 1.3、单相交流电磁铁的短路环断裂或脱落后，在工作中会出现什么现象？为什么？ 答：在工作中会出现衔铁产生强烈的振动并发出噪声，甚至使铁芯松散得到现象。 原因是：电磁机构在工作中，衔铁始终受到反力Fr的作用。由于交流磁通过零时吸力也为零，吸合后的衔铁在反力Fr作用下被拉开。磁通过零后吸力增大，当吸力大于反力时衔铁又被吸合。这样，在交流电每周期内衔铁吸力要两次过零，如此周而复始，使衔铁产生强烈的振动并发出噪声，甚至使铁芯松散。 1.5、接触器的作用是什么？根据结构特征如何区分交、直流接触器？ 答：接触器的作用是控制电动机的启停、正反转、制动和调速等。 交流接触器的铁芯用硅钢片叠铆而成，而且它的激磁线圈设有骨架，使铁芯与线圈隔离并将线圈制成短而厚的矮胖型，这样有利于铁芯和线圈的散热。 直流接触器的铁芯通常使用整块钢材或工程纯铁制成，而且它的激磁线圈制成高而薄的瘦高型，且不设线圈骨架，使线圈与铁芯直接接触，易于散热。 1.8、热继电器在电路中的作用是什么？带断相保护和不带断相保护的三相式热继电器各用在什么场合？答：热继电器利用电流的热效应原理以及发热元件热膨胀原理设计，可以实现三相电动机的过载保护。 三角形接法的电动机必须用带断相保护的三相式热继电器；Y形接法的电动机可用不带断相保护的三相式热继电器。 1.9、说明热继电器和熔断器保护功能的不同之处。 答：热继电器在电路中起过载保护的作用，它利用的是双金属片的热膨胀原理，并且它的动作有一定的延迟性；熔断器在电路中起短路保护的作用，它利用的是熔丝的热熔断原理，它的动作具有瞬时性。 1.11、中间继电器与接触器有何异同？ 答：相同点：输入信号都是电压；都是利用电磁机构的工作原理。 不同点：中间继电器用于小电流控制电路中，起信号传递、放大、翻转和分路等作用，主要用于扩展触点数量，实现逻辑控制； 接触器用于频繁远距离接通或分断电动机主电路或其他负载电路，是执行电器，分主、辅助触点，大多有灭弧装置 第二章作业参考答案 2.1、三相笼型异步电动机在什么条件下可直接启动？试设计带有短路、过载、失压保护的三相笼型异步电动机直接启动的主电路和控制电路，对所设计的电路进行简要说明，并指出哪些元器件在电路中完成了哪些保护功能？

电气控制及PLC应用学习知识重点汇总

电气控制与PLC应用_知识点汇总 1、低压电器一般由两个基本部分组成，即感受机构和执行机构。感受机构感受外界信号的变化，做出有规律的反应；而执行机构则根据指令信号，实现电路的通断控制。P8 2、直流电磁机构，由于其铁心不发热、只有线圈发热，所以其铁心通常由整块铸铁铸成，线圈匝数多、导线细，制成细长型，且不设线圈骨架，使线圈与铁心直接接触，便于线圈的散热。P8 3、交流电磁机构，由于其铁心存在磁滞损耗和涡流损耗，其铁心和线圈均发热，所以其铁心通常用硅钢片叠成以减小铁损，而其线圈匝数少、导线粗，制成短粗型，且设有骨架，使铁心与线圈隔离，有利于铁心和线圈的散热。P8 4、在可靠性要求高或操作频繁的场合，一般不采用交流电磁机构。P9 5、直流电磁机构适合于动作频繁的场合，且吸合后电磁吸力大，工作可靠性高。P10 6、当直流电磁机构的励磁线圈断电时，会在励磁线圈中感应生成很大的反电动势，易使线圈电压过高而损坏。为此必须增加线圈放电回路，一般采用反串联二极管并加限流电阻来实现。P10 7、根据电流性质的不同，电弧可分为直流电弧和交流电弧。由于交流电弧有自然过零点，所以容易被熄灭。而直流电弧没有过零点，故电弧不易熄灭。P12 8、电器的主要技术参数指电器的额定值，额定值即电器长期正常工作的使用值。P14 9、通断能力是指在规定的条件下，能在给定的电压下，接通和分断的预期电流值。接通能力是指开关闭合电路不会造成触点熔焊的能力，断开能力是指开关断开时电路能可靠灭弧的能力。P15 10、主令电器是用来接通或断开控制电路，以发布信号或命令来改变控制系统工作状态的电器。主令电器应用十分广泛，种类很多，常用的有按钮、行程开关、万能转换开关和主令控制器等。P16 11、按钮在控制电路中通过手动发出控制信号去控制继电器、接触器或电气联锁电路等，而不是直接控制主电路的通断。控制按钮触点允许通过的电流很小，一般不超过5A。p16 12、复位功能按钮的颜色为蓝。P17 13、在机床行程通过路径上不宜安装直动式行程开关而应选用滚轮式行程开关。P19 14、要对导电材料和非导电材料均能实现可靠检测应选用电容式接近开关。P20 15、容量在10 A以上的接触器都有灭弧装置。P23

plc课程设计结题报告

长江大学工程技术学院柔性加工系统综合实训 （2016-2017学年第1学期） 学院机械工程学院 专业班级机械61303班 学生姓名*** 序号** 指导教师肖雪/讲师，***/讲师

完成时间2016年**月**日

目录 1实训目的与任务 ..................................... - 0 - 2 实训要求........................................... - 0 - 3 实训内容........................................... - 0 - 交通灯的时间控制................................. - 0 -不同尺寸的部分分检............................... - 4 -钻孔............................................. - 15 -部件供给........................................ - 18 -输送带控制....................................... - 21 -自动门操作....................................... - 27 -舞台装置......................................... - 30 -部件分配......................................... - 37 -4 实验室实训内容.................................... - 45 - 实训要求......................................... - 45 -系统结构组成..................................... - 46 -

《电气控制与PLC应用技术》课后习题复习大全

一、填空题 1、低压电器通常指工作在额定交流电压1200V以下或直流电压1500V 以下电路中的电器,一般按基本用途分为低压配电电器和低压控制电器两类。 2、三相异步电动机常用制动方法有反接制动、能耗制动以及电磁机械制动。 3、改变三相异步电动机的旋转方向原理是改变三相电源相序。 4、指出如下符号代表哪种电气元器件： FU SQ KM KA KT 熔断器、行程开关、接触器、继电器、时间继电器。 KV KI FR KS SB QS 电压继电器、电流继电器、热继电器、速度继电器、按钮、刀开关 5、电气控制系统中常用的保护环节有：连锁控制、短路保护、过载保护、零电压和欠电压及弱磁保护。 6、直流电机的调速方法有改变电枢回路电阻、改变电枢端电压、

通电延时线圈断开延时线圈延时闭合常开触头常闭触头闭合的常开触头 8、选择接触器时应从其工作条件出发，控制交流负载应选用_交流接触器__控制直流负载则选用______直流接触器____。 9、接触器具有低压释放的保护性能，适用于频繁操作，远距离控制强电电路。 10、接触器选用时，其主触点的额定工作电压应____大于__或_等于____负载电路的电压，主触点的额定工作电流应_等于____或__稍大于___负载电路的电流，吸引线圈的额定电压应与控制回路__电压相等___。 11、试举出两种不频繁地手动接通和分断电路的开关电器：热继电器______、__熔断器_________。 12、试举出两种主令电器：___控制按钮_____、____行程开关__。 13、当电路正常工作时，熔断器熔体允许长期通过1.2倍的额定电流而不熔断。当电路发生__严重过载______或____短路____时，熔体熔断切断电路。 14、当接触器线圈得电时，使接触器__动合触点___闭合、___动断触点____断开。 15、热继电器是利用电流的_____热效应_____及热元件热膨胀原理工作的保护电器。它在电路中主要用作电动机的长期过载保护、断相

PLC课设报告

PLC课程设计 课题：配料车控制系统程序学院：计算机科学学院 专业：自动化四班 学号：11091249 姓名：陈丽圆 指导老师：樊金荣陈勉

引言 随着社会的不断发展，科学技术的不断进步，人们已经对越来越多的事物不是进行手动操作，而是进行人工智能控制。例如智能机器人以及立体式存储仓库的产生等等，一改往日以前人们取料时间长，难度大，效率低等缺点。 本次课程设计题目配料车控制系统程序设计也正是在这样的背景下应运而生的，本次课程设计的目的是掌握机电传动控制系统的基本原理，PLC控制电路的设计方法以及继电器—接触器控制电路的PLC改造方法。掌握机电传动控制系统中继电器—接触器控制和PLC控制的基本原理，设计方法及两者的关系。掌握常用电器元件的选择方法。具备一定的控制电路的分析能力与设计能力。运用所学的可编程控制器的相关知识在实验电路板上实现小车取料的控制。改变以往人工取料时间长，难度大，效率低的缺点。提高工作效率，节省人力资源。 可编程序控制器（Programmable Logic Controller）是以微处理器为核心，综合了微电子技术、自动化技术、网络通讯技术于一体的通用工业控制装置。英文缩写为PC或PLC。它具有体积小、功能强、程序设计简单、灵活通用、维护方便等一系列优点，特别是它的高可靠性和较强的适应恶劣工业环境的能力，更得到用户的好评。因而在机械、能源、化工、交通、电力等领域得到了越来越广泛的应用，成为现代工业控制的三大支柱（PLC，机器人和CAD/CAM）之一。 初期的PLC只是用于逻辑控制的场合，代替继电器控制系统。随着微电子技术的发展，PLC以微处理器为核心，适用于开关量、模拟量和数字量的控制，它已进入过程控制和位置控制等场合的控制领域。目前，可编程序控制器既保留了原来可编程序逻辑控制器的所有优点，又吸收和发展了其他控制装置的优点，包括计算机控制系统、过程仪表控制系统、集散系统、分散系统等。在许多场合，可编程序控制器可以构成各种综合控制系统，例如构成逻辑控制系统、过程控制系统、数据采集和控制系统、图形工作站等等。 这次课程设计主要对配料车的原理和PLC应用作了简要的说明和概述。

电气控制与PLC应用技术知识要点.doc

电气控制与PLC应用技术知识要点

《电气控制与PLC 应用技术》 一、基本常识与概念 在计算机技术中，常用的进制主要有二进制、八进制、十进制和十六进制等几种，任意进制（N 进制）数展开式的通式为： ∑?=i i N k D )0(n n i -≤≥=之间任意整数 式中，N 为计数的基数，i k 为第i 位的系数，i N 为第i 位的权（简称位权），这就是按权位展开再求和即可。 1、任意N 进制数转换为十进制 将任意N 进制数按上述通式展开，再求和，就可得到该N 进制数对应的十进制数。 例1：将二进制数（1010）2转换成十进制数。 解：321021010(1010)12021202(82)(10)=?+?+?+?=+= 例2：将八进制数531.6转换成十进制数。 解：10 1 0128)75.345(75 .012432086818385)6.531(=+++=?+?+?+?=- 2、十进制数转换成任意N 进制数 十进制数的整数部分与小数部分转换方法不同，可将其分别转换，然后再将两部分合来即可。 （1）整数部分转换方法：除基取余法。第一个余数为N 进制数最低位即第0位的数码D0 。 （2）小数部分转换方法：乘基取整法。第一个整数即为N 进制小数部分中小数点后第一位的数码D-1。

例3：将十进制数12.24转换成二进制数（小数部分取4位小数的近似值）。 解:(1)整数部分 12÷2=6 除基取余数0(LSD) 6÷2=3 除基取余数0 3÷2=1 除基取余数1 1÷2=0 除基取余数1(MSD) 整数部分为:1100 (2)小数部分 0.24×2=0.48 乘基取整0(N-1) 0.48×2=0.96 乘基取整0 0.96×2=1.92 乘基取整1 0.92×2=1.84 乘基取整1 （3）以上两部分全起来得：（12.24）10=(1100.0011)2 3、二进制数与八进制、十六进制数之间的转换 （1）二进制数转换成八进制、十六进制数 转换方法：从小数点开始，分别向左、向右每3位（八进制）数或每4位（十六进制）数为一组，位数不足者在最左或最右侧用0补足位数，每组分别用对应的一个八进制或十六进制数来表示。 例4 ：将二进制数10111011.01011转换成八进制数。 解：将二进制数分组： 010 111 011 . 010 110 对应转换成八进制数：2 7 3 . 2 6

电气控制及PLC应用试题及答案(2)

电气控制与PLC应用考试试卷（2） 一、填空题： 1、三相异步电动机机主要由定子和转子组成。 2、执行指令“SUB K50 K10 D1”后，D1数据寄存器的操作数是40 。 3、在PLC的面板上，POWER指示灯亮表示电源正常状态、RUN指示灯亮表示运行状态。 BATTY指示灯亮表示：内部电源耗尽 PROGE亮表示：程序运行错误。 4、K2M0组成8 位字元件，最低位是M0，最高位是M7。 5、在变址寄存器中，当V0=14，Z0=10时，D6V0是D20 ，D10Z0是 D20。 6、FX2N - 16MR表示为FX2N 系列的基本单元，I/O总接口数为16 。 7、PLC硬件结构主要由CPU 、存储器、I/O接口、通信接口和电源组成。 8、梯形图的编程规则：上重下轻、左重右轻。 10、子程序以P开头，以返回指令FEND 指令后面。 11、执行指令“ADD K50 K20 D1”后，D1数据寄存器的操作数是70 。 13、利用PLC基本指令对梯形图编程时，通常按从左到右、自上

而下的原则进行。 14、比较类指令包括三种，即接点比较指令、组件比较指令和区间比较指令。 15、M8000作用是运行监控、M8002作用是初始脉冲、INC作用是加1。 16、PLC输出继电器的触点与输出端子相连，输出端除了提供一对继电器常开触头用于接通负载以外，还可以提供内部常开和常闭触点供编程使用。 17、PLC中的两条步进指令是STL 和 RET 18、FX系列PLC，脉冲执行方式传送指令是 MOVP 。 19、PLC程序中手动程序和自动程序需要互锁。 20、FX系列PLC，32位的数值传送指令是 DMOV。 21、主控、主控复位指令分别是（MC MCR） 22、PLC中每一个扫描周期分为输入采样、程序执行、输出刷新、。 二、问答题： 1、简述PLC的周期扫描工作方式？ 答：PLC采用逐行循环扫描的串行工作方式，每一个扫描周期包括输入采样、程序执行和输出刷新3个阶段。 2、什么叫同步转速？什么叫作转差率？电动机的转速n增大时，转差率S怎样变化？ 答：旋转磁场的转速叫同步转速。电动机转子的转速与旋转磁场转速之差叫做转速差，转速差与同步转速的比值叫转差率，用S表示，即

plc课程设计总结6篇

plc课程设计总结6篇 plc课程设计总结plc课程设计总结（一）： 和学别的学科一样，在学完plc理论课程后我们做了课程设计，此次设计以分组的方式进行，每组有一个题目。我们做的是机械手臂的plc控制系统。由于平时大家都是学理论，没有过实际开发设计的经验，拿到的时候都不明白怎样做。但透过各方面的查资料并学习。我们基本学会了plc设计的步聚和基本方法。分组工作的方式给了我与同学合作的机会，提高了与人合作的意识与潜力。 透过这次设计实践。我学会了plc的基本编程方法，对plc的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在对理论的运用中，提高了我们的工程素质，在没有做实践设计以前，我们对明白的撑握都是思想上的，对一些细节不加重视，当我们把自己想出来的程序与到plc中的时候，问题出现了，不是不能运行，就是运行的结果和要求的结果不相贴合。能过解决一个个在调试中出现的问题，我们对plc的理解得到加强，看到了实践与理论的差距。 透过合作，我们的合作意识得到加强。合作潜力得到提高。上大学后，很多同学都没有过深入的交流，在设计的过程中，我们用了分工与合作的方式，每个人互责必须的部分，同时在必须的阶段共同讨论，以解决分工中个人不能解决的

问题，在交流中大家用心发言，和提出意见，同时我们还向别的同学请教。在此过程中，每个人都想自己的方案得到实现，用心向同学说明自己的想法。能过比较选出最好的方案。在这过程也提高了我们的表过潜力。 透过此次课设，让我了解了plc梯形图、指令表、顺序功能图有了更好的了解，也让我了解了关于plc设计原理。有很多设计理念于实际，从中找出最适合的设计方法。 虽然本次课程设计是要求自己独立完成，但是，彼此还是脱离不了群众的力量，遇到问题和同学互相讨论交流。多和同学讨论。我们在做课程设计的过程中要不停的讨论问题，这样，我们能够尽可能的统一思想，这样就不会使自己在做的过程中没有方向，并且这样也是为了方便最后设计和在一齐。讨论不仅仅是一些思想的问题，还能够深入的讨论一些技术上的问题，这样能够使自己的处理问题要快一些，少走弯路。多改变自己设计的方法，在设计的过程中最好要不停的改善自己解决问题的方法，这样能够方便自己解决问题在设计的过程中我们还得到了老师的帮忙与意见。在学习的过程中，不是每一个问题都能自己解决，向老师请教或向同学讨论是一个很好的方法，不是有句话叫做思而不学者殆。做事要学思结合。 plc课程设计总结（二）： 和学别的学科一样，在学完plc理论课程后我们做了课

电气控制及PLC应用试题及参考答案

１．低压电器标准规定，低压电器通常是指工作在交流电压小于( A )，直流电压小于( B )的电路中起通断、保护、控制或调节作用的电器设备。 [A 1200 V；B 1500 V］ 2．对于交流电磁铁，铁心（ A ），线圈（ A ），吸引线圈做成（ A ），且设线圈骨架，线圈与铁心非接触，易于铁心散热。 [A 发热；B不发热。 A 发热；B不发热。 A 短而厚的矮胖型；B 高而薄的瘦长型] 3．对于直流电磁铁，其励磁电流的大小与气隙（ A ），动作过程中为恒磁通工作，其吸力随气隙的减小而（ A ）。 [A 无关；B成正比。 A增大；B减小] 4．中间继电器实质是一种（ B ）继电器，触点对数（ A ），触点容量（ A ），动作灵敏度高。 [A 电流;B电压。 A多;B 少。 A大；B小] 5. 电压继电器的线圈与负载（ B ）。线圈匝数（ A ），导线( B )。 [A 串联；B并联。 A多；B 少。A粗；B细] 1.在电气控制系统图指的是三种类型的图，分别为：1.电气原理图； 2、电器布置图；电气安装接线图。 2.笼型三相异步电动机全压起动控制线路中，短路保护利用熔断器；过载保护利用热继电器；欠压、失压保护利用接触器 1.电器有几种分类方式？都是按什么分类的？（5分） 答：有三种分类方式。分别为：1、按工作电压等级分类；2、按用途分类；3、按工作原理分类。 2. 断路器（也叫自动开关）它同时具有那些保护作用？（6分） 答：具有欠压 ; 过载 ; 短路等保护作用。 3.FX系列有几条基本指令？几条辑运算指令？（3分） 答：基本指令LD（取）、 LDI（取反）、 OUT （输出） 4.FX系列有几条逻辑运算指令？（6分） 答：辑运算指令AND （与）、ANI （与非）、OR （“或”）、 ORI （“或非”）、ANB （块“与”）、ORB （块“或”）