十字路口紅綠燈控制

-1-課程設計報告課程：電氣控制與PLC課程設計題目：十字路口紅綠燈控制

目錄一、引言： -3-1.課程研究的背景目的和意義 -3-2.課程設計的內容和要求 -3-二、硬件設計： -4-1.PLC選型 -4-2.I/O接口的分配 -4-3.外圍電路圖 -5-3.PLC的型號與顯示器的型號 -5-三、軟件設計： -6-1.程序流程圖 -6-2.十字路口紅綠燈控制梯形圖程序分析 -6-3.十字路口紅綠燈控制梯形圖（詳情在附錄） -7-四、系統(tǒng)調試： -7-1.調試說明 -7-2.仿真測試圖（詳情在附錄） -8-五、小組體會： -8-六、致謝： -9-七、附錄： -9-1.十字路口紅綠燈控制梯形圖 -10-2.仿真測試圖 -12-

十字路口紅綠燈控制摘要隨著信息技術和半導體工業(yè)的發(fā)展，基于各種檢測技術、計算機技術、電子技術與術的智能交通系統(tǒng)成為了改善當前惡劣交通狀況的有效手段。系統(tǒng)的設計中，主要使用了PLC可編程序控制器和傳感器相結合的一種智能控制方法，使用壓軸式傳感器采集車輛脈沖，用PLC高速計數(shù)器對脈沖進行計數(shù)，本文使用了FX2N系列家族最為先進的可編程控制器，根據取得的數(shù)據運用一定的智能控制原則自動調節(jié)紅綠燈的時間長度，最大限度地減少車輛停留現(xiàn)象，較好地解決了車流量不均衡、不穩(wěn)定問題。關鍵詞：交通燈；控制器；PLC。

電氣控制與PLC課程設計一、引言：1.課程研究的背景目的和意義(1)選題背景隨著人們消費水平的不斷提高，私家車不斷增加，城市人多、車多道路少的交通狀況越來越引起人們的關注。為了實現(xiàn)交通道路的管理，在各個道口安裝紅綠燈已經成為了疏導交通車輛最為常見和最有效的手段。PLC控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)按車流量規(guī)模給定亮燈時長，達到最大限度的車輛放行，減少十字路口的車輛滯流，緩解交通擁擠以實現(xiàn)最優(yōu)控制，從而提高交通控制系統(tǒng)的效率。(2)選題意義在十字路口設置交通燈用來對交通進行有效的疏通，并為交通參與者的人身安全提供了強有力的保障。如何改善交通燈控制系統(tǒng)，使其適應現(xiàn)在的交通狀況，成為研究的課題。2.課程設計的內容和要求(1).總體控制要求信號燈受一個啟動開關控制，當啟動開關接通時，信號燈系統(tǒng)開始工作，且先南北紅燈亮，東西綠燈亮。當啟動開關斷開時，所有信號燈都熄滅。其系統(tǒng)示意圖如下所示。圖1仿真示意圖(2).基本控制任務及工作要求東西紅燈亮維持25秒，在東西紅燈Y2亮的同時南北綠燈Y3也亮，并維持20秒。到20秒時，南北綠燈Y3閃亮，閃亮3秒后熄滅。在東西綠燈Y3熄滅時，南北黃燈Y4亮，并維持2秒。到2秒時，南北黃燈Y4熄滅，南北紅燈Y5亮，同時，南北紅燈Y2熄滅，綠燈Y0亮。南北紅燈Y5亮維持30秒。東西綠燈Y0亮維持20秒，然后閃亮3秒后熄滅。同時東西黃燈Y1亮，維持2秒后熄滅，這時東西紅Y2燈亮，南北綠燈Y3亮。周而復始。(3).信號燈時序圖圖2信號燈時序圖(4).問題分析細了解被控對象的全部功能和它對控制系統(tǒng)的要求，確定哪些信號需要輸入給PLC，哪些負載由PLC驅動，并分類統(tǒng)計出各輸入量和輸出量的性質以及電壓大小等級。二、硬件設計：1.PLC選型根據系統(tǒng)的控制要求，選用德國西門子公司的S7-1200PLC，主機為CPU1214DC/DC/DC，S7-1200是西門子公司新推出的面向離散自動化系統(tǒng)和獨立自動化系統(tǒng)的小型PLC。S7-1200采用模塊化設計，具備強大的工藝功能。適用于多種場合，可以滿足不同的自動化需求。其定位處于S7-200和S7-300之間，是緊湊型自動化系統(tǒng)的新成員。在涵蓋了S7-200原有功能的基礎上，S7-1200又增加了許多新的功能?？梢詽M足更廣泛領域的應用。S7-1200CPU上集成了Profinet接口，可以實現(xiàn)編程設備與CPU，HMI與CPU，以及CPU與CPU之間的通訊。還可以通過工業(yè)以太網的協(xié)議，實現(xiàn)與第三方設備的通信，S7-1200控制器使用靈活、功能強大，可用于控制各種各樣的設備以滿足自動化需求。小組選定的PLC型號為：西門子S7-1200PLC。2.I/O接口的分配表格SEQ表格\*ARABIC1輸入信號輸出信號啟動M2.1東西紅燈Q0.0停止M2.2東西綠燈Q0.1東西黃燈Q0.2南北紅燈Q0.3南北綠燈Q0.4南北黃燈Q0.53.外圍電路圖圖2外圍電路圖3.PLC的型號與顯示器的型號圖3PLC的型號與顯示器的型號圖三、軟件設計：1.程序流程圖圖4交通信號燈流程圖2.十字路口紅綠燈控制梯形圖程序分析梯形圖是PLC使用得最多的圖形編程語言，被稱為PLC的第一編程語言。梯形圖語言沿襲了繼電器控制電路的形式，梯形圖是在常用的繼電器與接觸器邏輯控制基礎上簡化了符號演變而來的，具有形象、直觀、實用等特點，電氣技術人員容易接受，是運用上最多的一種PLC的編程語言。在PLC程序圖中，左、右母線類似于繼電器與接觸器控制電源線，輸出線圈類似于負載，輸入觸點類似于按鈕。梯形圖由若干階級構成，自上而下排列，每個階級起于左母線，經過觸點與線圈，止于右母線。將繼電器電路轉換為功能相同的PLC外部接線圖和梯形圖步驟如下：①了解和熟悉被控設備的工藝過程和機械的動作情況，根據繼電器電路圖分析和掌握控制系統(tǒng)的工作原理，這樣才能做到在設計和調試控制系統(tǒng)時心中有數(shù)。②確定PLC的輸入信號和輸出負載，以及與它們對應的梯形圖中的輸入位和輸出位的地址，畫出PLC的外部接線圖。③確定與繼電器電路圖的時間繼電器對應的梯形圖中的位存儲器（M）和定時器（T）的地址。④根據上述關系畫出梯形圖。3.十字路口紅綠燈控制梯形圖（詳情在附錄）圖5十字路口紅綠燈控制梯形圖圖6十字路口紅綠燈控制梯形圖四、系統(tǒng)調試：1.調試說明(1).軟件調試:輸入編寫好的梯形圖，并進行語法的檢查(編譯)，正確后導出程序文件，打開仿真軟件，進行調試。(2).運行調試:軟件調試正確的基礎上，打開可編程控制器的“RUN”開關進行調試;觀察運行的情況，看運行情況是否按照控制要求進行工作。2.仿真測試圖（詳情在附錄）圖7仿真測試圖五、小組體會：通過本次設計，我們小組學到了許多知識，其中最主要的是PLC設計方法與應用。這是一個比較典型的十字路口交通燈的梯形圖設計，最為一種設計實踐，主要是為PLC在交通控制系統(tǒng)中提出一種設計理論，為以后PLC在復雜的控制系統(tǒng)中提出一種可行的理論方案。在實際應用中，采用PLC控制城市交通信號燈，能根據不同路況要求，隨時修改控制程序，以改變各信號燈的工作時間和工作狀況。與繼電器或邏輯電路控制系統(tǒng)相比，PLC控制系統(tǒng)具有更高的可靠性、靈活性和經濟實用性。這次設計實踐，我們小組鞏固了PLC的基本編程方法，對ＰＬＣ的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在對理論的運用中，提高了我們的工程素質，通過解決一個個在調試中出現(xiàn)的問題，我們對ＰＬＣ的理解加強了，看到了實踐與理論的差距，通過此次課程，讓我了解了ＰＬＣ梯形圖、指令表、順序功能圖有了更好的了解，也讓我了解了關于ＰＬＣ設計原理。有很多設計理念來源于實際，從中找出最合適的設計方法。六、致謝：這次學習的過程中，從選題到確定思路，從資料的搜集、提綱的擬定到內容的寫作與修改，無一不是我們需要感恩的部分。老師的悉心指導，同學們的互幫互助，都值得我們真誠的說一句謝謝。老師的點評中總是閃爍著智慧的火花，淵博的學識，敏銳的學術洞察力，嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，一絲不茍的負責精神，以及對學生孜孜不倦的教誨都讓我們受益匪淺。在此，謹向老師表示我們最衷心地感謝和最誠摯的敬意。參考文獻[1]連塞英.機床電氣控制技術[M].北京:機械工業(yè)出版社，2003.[2]漆漢宏.PLC電氣控制技術[M].北京:機械工業(yè)出版社，2012.七、附錄：附錄