交通燈課程設(shè)計-十字路口交通信號燈PLC控制系統(tǒng)

摘要本課程設(shè)計是針對近年來城市交通擁擠現(xiàn)象，特別是駕駛員違章嚴(yán)重，交通事故頻發(fā)等問題所設(shè)計的十字路口交通燈控制系統(tǒng)。隨著科技的發(fā)展，可編程控制器系統(tǒng)的應(yīng)用正在不斷地走向深入，同時帶動控制檢測的發(fā)展，該設(shè)計主要是運(yùn)用可編程控制器系統(tǒng)來實(shí)訓(xùn)一個十字路口交通信號燈PLC控制系統(tǒng)。十字路口交通信號燈是城市的一項重要的設(shè)施，本次設(shè)計的十字路口交通信號燈PLC控制系統(tǒng)能使交通燈根據(jù)高峰時段，正常時段和晚上時段的控制規(guī)律進(jìn)行控制。它不僅能夠讓城市的運(yùn)行有規(guī)律，是城市的出行更加方便，同時對降低城市污染，環(huán)境建設(shè)起到了不可低估的作用。

關(guān)鍵詞：交通燈PLC可編程控制器目錄設(shè)計背景11.1背景概述11.2可邏輯控制器簡介1設(shè)計要求2系統(tǒng)的總體設(shè)計方案33.1系統(tǒng)簡介33.2控制方案33.3輸入輸出分析及I/O點(diǎn)計算4設(shè)計內(nèi)容54.1十字路口交通燈的原理分析及示意圖54.2十字路口交通控制的時序分析54.3十字路口交通燈控制的系統(tǒng)流程圖74.4十字路口交通燈控制器件表8課程設(shè)計心得10參考文獻(xiàn)11附錄：系統(tǒng)程序編寫12設(shè)計背景1背景概述隨著汽車進(jìn)入家庭步伐的加快和城市汽車數(shù)量的增多，城市道路交通問題顯得越來越重要。馬路上經(jīng)常會看到這種現(xiàn)象:一旦整個路口的交通信號燈出現(xiàn)故障，若沒有交警的及時疏導(dǎo)，該路口就會塞得一塌糊涂，甚至造成嚴(yán)重的交通事故。原交通信號燈控制大都采用繼電器或單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，存在著功能少，可靠性差，維護(hù)量大等缺點(diǎn)，越來越不能適應(yīng)城市道路交通高速發(fā)展的要求。另外，根據(jù)人車流量的多少，可能隨時增加路口的交通信號，比如增加轉(zhuǎn)彎或人行道交通信號，原有系統(tǒng)的制約性就更加明顯了。為了彌補(bǔ)原交通信號燈系統(tǒng)存在的以上缺點(diǎn)，我們引入了基于PLC控制的交通信號燈控制系統(tǒng)。本文對十字路口交通信號燈控制系統(tǒng)，運(yùn)用可編程邏輯器件PLC做了軟件與硬件的設(shè)計，能基本達(dá)到控制要求。系統(tǒng)僅實(shí)現(xiàn)了小型PLC系統(tǒng)的一個雛形，在完善各項功能方面都還需要進(jìn)一步的分析，研究和調(diào)試工作。如果進(jìn)一步結(jié)合工業(yè)控制的要求形成一個較為成型的產(chǎn)品，則需要做更多，更深入的研究。1.2可編程邏輯控制器簡介可編程邏輯控制器（ProgrammableLogicController,簡稱PLC）根據(jù)國際電工委員會（IEC）在1987年的可編程控制器國際標(biāo)準(zhǔn)第三稿中，對其做了如下定義:可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的。它采用可編程序的儲存器，用來在其內(nèi)部儲存執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時，計數(shù)與算求運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字式，模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外部設(shè)備，都應(yīng)按易于使工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整天，易于擴(kuò)充其功能的設(shè)計原則?？删幊踢壿嬁刂破髯鳛槟壳肮I(yè)自動化的重要基礎(chǔ)設(shè)備，被稱為“工業(yè)自動化三大支柱性產(chǎn)業(yè)之一”，在各工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)悟發(fā)揮著愈來愈大的作用。設(shè)計要求交通燈的控制要求：（1）系統(tǒng)工作受開關(guān)控制，啟動開關(guān)ON則系統(tǒng)工作，啟動開關(guān)OFF則系統(tǒng)停止工作。（2）控制對象有八個：東西方向紅燈兩個，南北方向紅燈兩個：東西方向黃燈兩個，南北方向黃燈兩個：東西方向綠燈兩個，南北方向綠燈兩個：東西方向左轉(zhuǎn)彎綠燈兩個，南北方向左轉(zhuǎn)彎綠燈兩個；（3）正常時間段和高峰期設(shè)置不同的控制方案，晚間時段東，南，西，北四個黃燈全部閃亮，其余燈全部熄滅，黃燈閃亮按閃0.4秒，暗0.6秒的規(guī)律反復(fù)循環(huán)。系統(tǒng)總體的設(shè)計方案3.1系統(tǒng)簡介本系統(tǒng)是一個十字路口交通燈的PLC控制系統(tǒng)，利用西門子公司的s7-300可編程邏輯控制器對十字路口的交通燈進(jìn)行控制。本系統(tǒng)具有一定的智能性，即它可以對交通燈按高峰期，正常期及晚間幾個時段進(jìn)行分段控制。3.2控制方案高峰期的控制方案為:（1）南北方向左轉(zhuǎn)彎綠燈和南北方向紅燈同時亮10秒，同時東西方向紅燈亮；（2）南北方向綠燈亮35秒，東西方向紅燈繼續(xù)亮；（3）南北方向黃燈閃爍5秒；東西方向紅燈繼續(xù)亮；（4）東西方向左轉(zhuǎn)彎綠燈和南北方向紅燈同時亮10秒，東西方向紅燈繼續(xù)亮；（5）東西方向綠燈亮25秒，南北方向紅燈繼續(xù)亮；6）東西方向黃燈閃爍5秒，南北方向紅燈繼續(xù)亮，然后跳至第（1）步，依次循環(huán)。正常時段的控制方案為:（1）南北方向左轉(zhuǎn)彎燈和南北方向紅燈同時亮10秒，同時東西方向紅燈亮；（2）南北方向綠燈亮30秒，東西方向紅燈繼續(xù)亮；（3）南北方向黃燈閃爍5秒；東西方向紅燈繼續(xù)亮；（4）東西方向左轉(zhuǎn)彎綠燈和南北方向紅燈同時亮10秒，東西方向紅燈繼續(xù)亮；（5）東西方向綠燈亮30秒，南北方向紅燈繼續(xù)亮；（6）東西方向黃燈閃爍5秒，南北方向紅燈繼續(xù)亮，然后跳至第（1）步依次循環(huán)。晚間控制方案為：東，南，西，北四個黃燈全部閃亮，其余燈全部熄滅，黃燈閃亮按亮0.4秒，暗0.6秒的規(guī)律反復(fù)循環(huán)。3輸入輸出分析及I/O點(diǎn)數(shù)估算輸入信號為2個開關(guān)信號，分別為啟動信號和停止信號。輸出信號為8個信號，分別為東西方向紅燈，黃燈，綠燈，左轉(zhuǎn)彎燈和南北方向紅燈，黃燈，綠燈，左轉(zhuǎn)彎燈。系統(tǒng)I/O分配表輸入設(shè)備輸入編號點(diǎn)輸出設(shè)備輸出編號點(diǎn)啟動開關(guān)I00001東西紅燈Q00001停止開關(guān)I00002南北紅燈Q00002時鐘控制信號1I00003東西黃燈Q00003時鐘控制信號2I00004南北黃燈Q00004時鐘控制信號3I00005東西綠燈Q00005南北綠燈Q00006東西左轉(zhuǎn)彎燈Q00007南北左轉(zhuǎn)彎燈Q00008設(shè)計內(nèi)容4.1十字路交通燈的原理分析及示意圖本系統(tǒng)的控制對象有八個，分別為東西方向紅燈，南北方向紅燈，東西方向黃燈，南北方向黃燈，東西方向綠燈，南北方向綠燈，東西方向左轉(zhuǎn)彎燈，南北方向左轉(zhuǎn)彎燈，各為兩個。本控制系統(tǒng)規(guī)律為高峰時段和正常時段進(jìn)行控制，晚上時段按警告方式運(yùn)行。圖1十字路口交通信號燈的示意圖4.2十字路口交通燈控制的時序分析正常時段（6:30-7:30；8:15-16:30;19:00-21:00):南北綠燈亮維持25秒，閃爍5秒后南北黃燈亮5秒，然后熄滅，同時南北紅燈亮，東西左轉(zhuǎn)彎綠燈亮5秒閃爍5秒后，東西方向綠燈亮，同時東西方向紅燈熄滅，25秒后東西方向綠燈閃爍5秒后熄滅，東西黃燈亮5秒后熄滅，同時東西方向紅燈亮，南北方向左轉(zhuǎn)彎燈亮同時南北方向紅燈亮，南北方向左轉(zhuǎn)彎燈亮5秒后熄滅。

高峰時段（7:00-8:15；16:30-19:00):南北綠燈亮維持30秒，閃爍5秒后南北黃燈亮5秒，然后熄滅，同時南北紅燈亮，東西左轉(zhuǎn)彎綠燈亮5秒閃爍5秒后，東西方向綠燈亮，同時東西方向紅燈熄滅，20秒后東西方向綠燈閃爍5秒后熄滅，東西黃燈亮5秒后熄滅，同時東西方向紅燈亮，南北方向左轉(zhuǎn)彎燈亮同時南北方向紅燈亮，南北方向左轉(zhuǎn)彎燈亮5秒閃爍5秒后熄滅，同時南北綠亮。

晚間時段（21:00-6:30）：東，南，西，北四個黃燈全部閃亮，其余燈全部熄滅，黃燈閃亮按閃0.4秒，亮0.6秒的規(guī)律反復(fù)循環(huán)。圖2各時段運(yùn)行分配時序圖圖3高峰時段運(yùn)行時序圖圖4正常時段運(yùn)行時序圖4.3十字路口交通燈控制系統(tǒng)流程圖4.4十字路口交通燈控制器件表表2十字路口交通燈系統(tǒng)器件表器件名稱功能數(shù)據(jù)寄存器D(D200)存放修改數(shù)據(jù)300/250數(shù)據(jù)寄存器D(D201)存放修改數(shù)據(jù)200/250數(shù)據(jù)寄存器D(D3D4D5)預(yù)放讀入時分秒數(shù)據(jù)寄存器D(D20D21)預(yù)存6:300數(shù)據(jù)寄存器D(D30D31)預(yù)存7:00數(shù)據(jù)寄存器D(D40D41)預(yù)存8:15數(shù)據(jù)寄存器D(D50D51)預(yù)存16:30數(shù)據(jù)寄存器D(D60D61)預(yù)存19:00數(shù)據(jù)寄存器D(D70D71)預(yù)存21:00中間輔助繼電器M(M3M1)統(tǒng)計出兩段晚間期中間輔助繼電器M(M6M9)統(tǒng)計出兩段高峰期中間輔助繼電器M(M4M7M1)統(tǒng)計出三段正常期中間輔助繼電器M(M20)控制晚間期中間輔助繼電器M(M21)控制正常期中間輔助繼電器M(M22)控制高峰期中間輔助繼電器M(M100)控制子程序開啟定時器T(T0/T1，T2)東西方向左轉(zhuǎn)綠燈閃10S定時器T(T0/T1，T2)東西方向綠燈亮25S定時器T(T6)東西方向紅燈/黃燈閃5S定時器T(T7/T8,T9)南北方向左轉(zhuǎn)綠燈閃10S定時器T(T10/T11，T12)南北方向綠燈亮30S定時器T(T13)南北方向黃燈亮5S定時器T(T14/T15)晚間0.4/0.6S閃爍課程設(shè)計心得課程設(shè)計結(jié)束了，在這次的課程設(shè)計中不僅檢驗(yàn)了我所學(xué)習(xí)的知識，也培養(yǎng)了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在設(shè)計過程中，與同學(xué)分工設(shè)計，和同學(xué)們相互探討，相互學(xué)習(xí)，相互監(jiān)督。學(xué)會了合作，學(xué)會了寬容，學(xué)會了理解。課程設(shè)計是我們專業(yè)課程知識綜合應(yīng)用的實(shí)踐訓(xùn)練，著是我們邁向社會，從事職業(yè)工作前一個必不少的過程.”千里之行始于足下”，通過這次課程設(shè)計，我深深體會到這句千古名言的真正含義.我今天認(rèn)真的進(jìn)行課程設(shè)計，學(xué)會腳踏實(shí)地邁開這一步，就是為明天能穩(wěn)健地在社會大潮中奔跑打下堅實(shí)的基礎(chǔ).通過這次計算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計，使我提高了可編程控制器和PLC程序編寫的能力。同時我們的設(shè)計和平時的日常出行息息相關(guān)，也讓我懂得做一個文明公民，能夠去為這個城市的環(huán)境發(fā)展而努力，在此感謝我們的王老師.，老師嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣;老師循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪;這次模具設(shè)計的每個實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)和每個數(shù)據(jù)，都離不開老師您的細(xì)心指導(dǎo)。而您開朗的個性和寬容的態(tài)度，幫助我能夠很順利的完成了這次課程設(shè)計。同時感謝對我?guī)椭^的同學(xué)們，謝謝你們對我的幫助和支持，讓我感受到同學(xué)的友誼。我也希望學(xué)校以后能多安排課程設(shè)計，這對我們學(xué)習(xí)專業(yè)課程只是會有很大的幫助，更能激起我們對專業(yè)課學(xué)習(xí)的熱愛。參考文獻(xiàn)[1]熊幸明，陳艷，張丹，劉湘澧.電氣控制與PLC北京：機(jī)械工業(yè)出版社2011.1[2]周志峰.計算機(jī)控制技術(shù)北京：清華大學(xué)出版社2014[3]張毅剛，彭喜元，彭宇.單片機(jī)原理及應(yīng)用北京：高等教育出版社2010.5[4]華人民中共和國道路交通安全法實(shí)施條例第五十一條/z/q155067960.htm系統(tǒng)的程序編寫附錄一:正常時期交通燈程序備注：因時間關(guān)系高峰期與正常時期程序亮燈方式完全一致，程序相同，只是程序中通電延時計時器時間設(shè)置不同，故省略。附錄二：晚間程序編寫基于C8051F單片機(jī)直流電動機(jī)反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計與研究基于單片機(jī)的嵌入式Web服務(wù)器的研究MOTOROLA單片機(jī)MC68HC（8）05PV8/A內(nèi)嵌EEPROM的工藝和制程方法及對良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機(jī)的通用控制模塊的研究基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調(diào)節(jié)器單片機(jī)控制的二級倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強(qiáng)型51系列單片機(jī)的TCP/IP協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的蓄電池自動監(jiān)測系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機(jī)系統(tǒng)的圖像采集與處理技術(shù)的研究基于單片機(jī)的作物營養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機(jī)的交流伺服電機(jī)運(yùn)動控制系統(tǒng)研究與開發(fā)基于單片機(jī)的泵管內(nèi)壁硬度測試儀的研制基于單片機(jī)的自動找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基于單片機(jī)的液壓動力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測儀開發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機(jī)實(shí)現(xiàn)一種基于單片機(jī)的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機(jī)沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機(jī)的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機(jī)的噴油泵試驗(yàn)臺控制器的研制基于單片機(jī)的軟起動器的研究和設(shè)計基于單片機(jī)控制的高速快走絲電火花線切割機(jī)床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機(jī)的機(jī)電產(chǎn)品控制系統(tǒng)開發(fā)基于PIC單片機(jī)的智能手機(jī)充電器基于單片機(jī)的實(shí)時內(nèi)核設(shè)計及其應(yīng)用研究基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的設(shè)計與研究基于單片機(jī)的煙氣二氧化硫濃度檢測儀的研制基于微型光譜儀的單片機(jī)系統(tǒng)單片機(jī)系統(tǒng)軟件構(gòu)件開發(fā)的技術(shù)研究基于單片機(jī)的液體點(diǎn)滴速度自動檢測儀的研制基于單片機(jī)系統(tǒng)的多功能溫度測量儀的研制基于PIC單片機(jī)的電能采集終端的設(shè)計和應(yīng)用基于單片機(jī)的光纖光柵解調(diào)儀的研制氣壓式線性摩擦焊機(jī)單片機(jī)控制系統(tǒng)的研制基于單片機(jī)的數(shù)字磁通門傳感器基于單片機(jī)的旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的研究基于單片機(jī)的光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)的研究單片機(jī)控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機(jī)的多生理信號檢測儀基于單片機(jī)的電機(jī)運(yùn)動控制系統(tǒng)設(shè)計Pico專用單片機(jī)核的可測性設(shè)計研究基于MCS-51單片機(jī)的熱量計基于雙單片機(jī)的智能遙測微型氣象站MCS-51單片機(jī)構(gòu)建機(jī)器人的實(shí)踐研究基于單片機(jī)的輪軌力檢測基于單片機(jī)的GPS定位儀的研究與實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的電液伺服控制系統(tǒng)用于單片機(jī)系統(tǒng)的MMC卡文件系統(tǒng)研制基于單片機(jī)的時控和計數(shù)系統(tǒng)性能優(yōu)化的研究基于單片機(jī)和CPLD的粗光柵位移測量系統(tǒng)研究單片機(jī)控制的后備式方波UPS提升高職學(xué)生單片機(jī)應(yīng)用能力的探究基于單片機(jī)控制的自動低頻減載裝置研究基于單片機(jī)控制的水下焊接電源的研究基于單片機(jī)的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于uPSD3234單片機(jī)的氚表面污染測量儀的研制基于單片機(jī)的紅外測油儀的研究96系列單片機(jī)仿真器研究與設(shè)計基于單片機(jī)的單晶金剛石刀具刃磨設(shè)備的數(shù)控改造基于單片機(jī)的溫度智能控制系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)基于MSP430單片機(jī)的電梯門機(jī)控制器的研制基于單片機(jī)的氣體測漏儀的研究基于三菱M16C/6N系列單片機(jī)的CAN/USB協(xié)議轉(zhuǎn)換器基于單片機(jī)和DSP的變壓器油色譜在線監(jiān)測技術(shù)研究基于單片機(jī)的膛壁溫度報警系統(tǒng)設(shè)計基于AVR單片機(jī)的低壓無功補(bǔ)償控制器的設(shè)計基于單片機(jī)船舶電力推進(jìn)電機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)基于單片機(jī)網(wǎng)絡(luò)的振動信號的采集系統(tǒng)基于單片機(jī)的大容量數(shù)據(jù)存儲技術(shù)的應(yīng)用研究基于單片機(jī)的疊圖機(jī)研究與教學(xué)方法實(shí)踐基于單片機(jī)嵌入式Web服務(wù)器技術(shù)的研究及實(shí)現(xiàn)基于AT89S52單片機(jī)的通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于單片機(jī)的多道脈沖幅度分析儀研究機(jī)器人旋轉(zhuǎn)電弧傳感角焊縫跟蹤單片機(jī)控制系統(tǒng)基于單片機(jī)的控制系統(tǒng)在PLC虛擬教學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用研究基于單片機(jī)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信研究與應(yīng)用基于PIC16F877單片機(jī)的莫爾斯碼自動譯碼系統(tǒng)設(shè)計與研究基于單片機(jī)的模糊控制器在工業(yè)電阻爐上的應(yīng)用研究基于雙單片機(jī)沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究與開發(fā)基于Cygnal單片機(jī)的μC/OS-Ⅱ的研究基于單片機(jī)的一體化智能差示掃描量熱儀系統(tǒng)研究基于TCP/IP協(xié)議的單片機(jī)與Internet互聯(lián)的研究與實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速液壓電梯單片機(jī)控制器的研究基于單片機(jī)γ-免疫計數(shù)器自動換樣功能的研究與實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的倒立擺控制系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)單片機(jī)嵌入式以太網(wǎng)防盜報警系統(tǒng)基于51單片機(jī)的嵌入式Internet系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)單片機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)在擠壓機(jī)上的應(yīng)用MSP430單片機(jī)在智能水表系統(tǒng)上的研究與應(yīng)用基于單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)中TCP/IP協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用單片機(jī)在高樓恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用基于ATmega16單片機(jī)的流量控制器的開發(fā)基于MSP430單片機(jī)的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)及智能網(wǎng)絡(luò)水表的設(shè)計基于MSP430單片機(jī)具有數(shù)據(jù)存儲與回放功能的嵌入式電子血壓計的設(shè)計基于單片機(jī)的氨分解率檢測系統(tǒng)的研究與開發(fā)鍋爐的單片機(jī)控制系統(tǒng)基于單片機(jī)控制的電磁振動式播種控制系統(tǒng)的設(shè)計基于單片機(jī)技術(shù)的WDR-01型聚氨酯導(dǎo)熱系數(shù)測試儀的