[優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計精品]交通指揮信號燈控制系統(tǒng)設(shè)計

1、 學生課程設(shè)計（論文）題 目： 交通指揮信號燈控制系統(tǒng)設(shè)計 學生姓名： 學 號： 所在院(系)： 機電工程學院 專 業(yè)： 07級機械設(shè)計及其自動化 班 級： 3班 指導教師： 職稱： 高級工程師 2010年12月26日教務本科學生課程設(shè)計任務書題目交通指揮信號燈控制系統(tǒng)設(shè)計1、課程設(shè)計的目的專業(yè)課程綜合訓練目的是本使學生通過對所學主要專業(yè)課的綜合應用，基本掌握一般機電控制系統(tǒng)的設(shè)計方法及步驟。綜合運用所學的基礎(chǔ)知識技能，進一步提高學生的設(shè)計能力，培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力，提高控制系統(tǒng)分析設(shè)計的總體意識和工程實踐能力。2、課程設(shè)計的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）試設(shè)計一個十字路口交通指

2、揮信號燈plc控制系統(tǒng)，燈的供電電壓為220v。設(shè)計結(jié)束后提交：1.4000字左右的課程設(shè)計論文；2、電氣元件列表；3、繪制工作狀態(tài)圖、控制原理圖（若為plc控制，繪制plc的接線圖與梯形圖及程序。）；4、有機械設(shè)計的完成設(shè)計分析計算及cad制圖。3、主要參考文獻1 張建民等，機電一體化系統(tǒng)設(shè)計，北京：高等教育出版社.2002年2 趙先仲， 機電系統(tǒng)設(shè)計，北京：機械工業(yè)出版社.2004年3 吳圣莊，金屬切削機床概論，北京.機械工業(yè)出版社.1993年4 周萬珍，plc分析與設(shè)計應用，北京，電子工業(yè)出版社，2004年5 黃明琪，可編程序控制器，重慶，重慶大學出版社，2003年6 楊幫文，新型繼電器

3、實用手冊，人民郵電出版社，2004年4、課程設(shè)計工作進度計劃內(nèi)容學時明確對控制系統(tǒng)的要求，進行工作過程分析 8初步確定控制系統(tǒng)的形式，進行控制系統(tǒng)輸入、輸出參數(shù)的確定與應采用的安全保護措施時48確定控制系統(tǒng)方案,擬定電氣控制圖16分析計算電氣參數(shù)并選擇適合的電氣元件8系統(tǒng)性能驗算4繪制所需的種類圖及編制技術(shù)文件20合計3周指導教師（簽字）日期2010 年 12 月 3 日教研室意見：年 月 日學生（簽字）： 接受任務時間： 年 月 日課程設(shè)計（論文）指導教師成績評定表題目名稱交通指揮信號燈控制系統(tǒng)設(shè)計評分項目分值得分評價內(nèi)涵工作表現(xiàn)20%01學習態(tài)度6遵守各項紀律，工作刻苦努力，具有良好的科學

4、工作態(tài)度。02科學實踐、調(diào)研7通過實驗、試驗、查閱文獻、深入生產(chǎn)實踐等渠道獲取與課程設(shè)計有關(guān)的材料。03課題工作量7按期圓滿完成規(guī)定的任務，工作量飽滿。能力水平35%04綜合運用知識的能力10能運用所學知識和技能去發(fā)現(xiàn)與解決實際問題，能正確處理實驗數(shù)據(jù)，能對課題進行理論分析，得出有價值的結(jié)論。05應用文獻的能力5能獨立查閱相關(guān)文獻和從事其他調(diào)研；能提出并較好地論述課題的實施方案；有收集、加工各種信息及獲取新知識的能力。06設(shè)計（實驗）能力，方案的設(shè)計能力5能正確設(shè)計實驗方案，獨立進行裝置安裝、調(diào)試、操作等實驗工作，數(shù)據(jù)正確、可靠；研究思路清晰、完整。07計算及計算機應用能力5具有較強的數(shù)據(jù)運算

5、與處理能力；能運用計算機進行資料搜集、加工、處理和輔助設(shè)計等。08對計算或?qū)嶒灲Y(jié)果的分析能力（綜合分析能力、技術(shù)經(jīng)濟分析能力）10具有較強的數(shù)據(jù)收集、分析、處理、綜合的能力。成果質(zhì)量45%09插圖（或圖紙）質(zhì)量、篇幅、設(shè)計（論文）規(guī)范化程度5符合本專業(yè)相關(guān)規(guī)范或規(guī)定要求；規(guī)范化符合本文件第五條要求。10設(shè)計說明書（論文）質(zhì)量30綜述簡練完整，有見解；立論正確，論述充分，結(jié)論嚴謹合理；實驗正確，分析處理科學。11創(chuàng)新10對前人工作有改進或突破，或有獨特見解。成績指導教師評語指導教師簽名： 年月日機電一體化課程設(shè)計 摘要摘 要 plc可編程序控制器是以微處理器為基礎(chǔ),綜合了計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)

6、和通訊技術(shù)發(fā)展而來的一種新型工業(yè)控制裝置。它具有結(jié)構(gòu)簡單、編程方便、可靠性高等優(yōu)點,已廣泛用于工業(yè)過程和位置的自動控制中。據(jù)統(tǒng)計,可編程控制器是工業(yè)自動化裝置中應用最多的一種設(shè)備。專家認為,可編程控制器將成為今后工業(yè)控制的主要手段和重要的基礎(chǔ)設(shè)備之一,plc、機器人、cad/cam將成為工業(yè)生產(chǎn)的三大支柱。由于plc具有對使用環(huán)境適應性強的特性,同時其內(nèi)部定時器資源十分豐富,可對目前普遍使用的“漸進式”信號燈進行精確控制,特別對多岔路口的控制可方便地實現(xiàn)。因此現(xiàn)在越來越多地將plc應用于交通燈系統(tǒng)中。同時,plc本身還具有通訊聯(lián)網(wǎng)功能,將同一條道路上的信號燈組成一局域網(wǎng)進行統(tǒng)一調(diào)度管理,可縮短

7、車輛通行等候時間,實現(xiàn)科學化管理.關(guān)鍵詞：交通燈 plc 程序 設(shè)計35機電一體化課程設(shè)計 目錄目 錄摘 要i目 錄1前 言31 交通信號控制系統(tǒng)任務分析41.1 設(shè)計任務和內(nèi)容42.1 方案設(shè)計42 設(shè)計背景52.1 背景概述52.2 可編程邏輯控制器簡介53 plc的特點及應用63.1 概述63.2 plc的特點63.3 plc的應用63.3.1開關(guān)量的邏輯控制73.3.2 模擬量控制73.3.3 運動控制73.3.4 過程控制73.3.5 數(shù)據(jù)處理73.3.6 通信及聯(lián)網(wǎng)84 plc的結(jié)構(gòu)及原理94.1 plc的分類94.2 plc的結(jié)構(gòu)94.3 plc的工作原理104.4 plc匯編語

8、言104.4.1 梯形圖104.4.2 語句表114.5 plc的基本指令114.5.1 輸入輸出指令（ld/ldi/out）114.5.2 觸點串連指令（and/andi）、并聯(lián)指令（or/ori）124.5.3 電路塊的并聯(lián)和串聯(lián)指令（orb、anb）134.5.4 程序結(jié)束指令（end）145 丁字路口交通信號燈plc控制系統(tǒng)簡介155.1 控制對象及要求155.1.1 控制對象155.1.2 控制要求165.2 系統(tǒng)簡介175.3 硬件選型186 系統(tǒng)i/o分配206.1 系統(tǒng)i/o分配表206.2 plc端子接線圖217 軟件設(shè)計227.1 實驗步驟237.2 由順序功能圖繪出的pl

9、c梯形圖297.3 根據(jù)梯形圖寫出的指令338 總結(jié)348.1程序調(diào)試348.2難點分析348.3 收獲和體會35參考文獻36機電一體化課程設(shè)計 交通信號控制系統(tǒng)任務分析前 言當今，紅綠燈安裝在各個道口上，已經(jīng)成為疏導交通車輛最常見和最有效的手段。但這一技術(shù)在19世紀就已出現(xiàn)了。1858年，在英國倫敦主要街頭安裝了以燃煤氣為光源的紅，藍兩色的機械扳手式信號燈，用以指揮馬車通行。這是世界上最早的交通信號燈。1868年，英國機械工程師納伊特在倫敦威斯敏斯特區(qū)的議會大廈前的廣場上，安裝了世界上最早的煤氣紅綠燈。它由紅綠兩以旋轉(zhuǎn)式方形玻璃提燈組成，紅色表示“停止”，綠色表示“注意”。1869年1月2日

10、，煤氣燈爆炸，使警察受傷，遂被取消。電氣啟動的紅綠燈出現(xiàn)在美國，這種紅綠燈由紅綠黃三色圓形的投光器組成，1914年始安裝于紐約市5號大街的一座高塔上。紅燈亮表示“停止”，綠燈亮表示“通行”。 1918年，又出現(xiàn)了帶控制的紅綠燈和紅外線紅綠燈。帶控制的紅綠燈，一種是把壓力探測器安在地下，車輛一接近紅燈便變?yōu)榫G燈；另一種是用擴音器來啟動紅綠燈，司機遇紅燈時按一下嗽叭，就使紅燈變?yōu)榫G燈。紅外線紅綠燈當行人踏上對壓力敏感的路面時，它就能察覺到有人要過馬路。紅外光束能把信號燈的紅燈延長一段時間，推遲汽車放行，以免發(fā)生交通事故。信號燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對于疏導交通流量、提高道路通行能力，減少交通

11、事故有明顯效果。 1 交通信號控制系統(tǒng)任務分析1.1 設(shè)計任務和內(nèi)容任務：試設(shè)計一個十字路口交通指揮信號燈plc控制系統(tǒng)，燈的供電電壓220v。內(nèi)容：因為本課程設(shè)計是交通燈的plc控制設(shè)計，所以要了解實際交通燈的變化情況和規(guī)律。假設(shè)一個十字路口為東西南北走向。然后南北紅燈，東西綠燈通車。過一段時間東西綠燈滅，黃燈閃爍幾次，南北仍然紅燈。再轉(zhuǎn)南北綠燈通車，東西紅燈。過一段時間，南北綠燈滅，閃幾次黃燈，東西仍然紅燈。最后循環(huán)。2.1 方案設(shè)計在日常生活中我們可以看見十字路口有很多種形式，而最常見的有兩種：十字形和丁字路形。我們以這兩種方案來設(shè)計交通指揮信號燈控制系統(tǒng)。方案一： 紅 黃 紅 黃 綠

12、綠 北 西 東 紅 黃 綠 南 紅 黃 綠十字路口示意圖方案二:丁字路口示意圖機電一體化課程設(shè)計 設(shè)計背景2 設(shè)計背景2.1 背景概述隨著汽車進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，該路口就會塞得一塌糊涂，甚至造成嚴重的交通事故。原交通信號控制大都采用繼電器或單片機實現(xiàn)，存在著功能少、可靠性差、維護量大等缺點,越來越不能適應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。為了彌補原交通信號

13、燈系統(tǒng)存在的以上缺點，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)，運用可編程邏輯器件plc做了軟件與硬件的設(shè)計，能基本達到控制要求。系統(tǒng)僅實現(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一步的分析、研究和調(diào)試工作。如果進一步結(jié)合工業(yè)控制的要求，形成一個較為成型的產(chǎn)品，則需要作更多、更深入的研究。2.2 可編程邏輯控制器簡介可編程邏輯控制器(programmable logic controller,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準第三稿中，對其作了如下定義：“可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，

14、專為在工業(yè)環(huán)境應用而設(shè)計的。它采用可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算，順序控制，定時，計數(shù)與算術(shù)運算等操作的指令，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，都應按易于使工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴充其功能的原則設(shè)計。”可編程控制器作為目前工業(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)域發(fā)揮著愈來愈大的作用。機電一體化課程設(shè)計 plc的特點及應用3 plc的特點及應用3.1 概述 可編程控制器（programmable controller）是計算機家族中的一員，是為工業(yè)控制應用而設(shè)計制造的。早

15、期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器（programmable logic controller），簡稱plc，它主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱pc。但是為了避免與個人計算機（personal computer）的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱plc。3.2 plc的特點1可靠性高，抗干擾能力強；2 通用性高，使用方便；3程序設(shè)計簡單，易學，易懂；4采用先進的模塊化結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)組合靈活方便；5系統(tǒng)設(shè)計周期短；6安裝簡便，調(diào)試方便，維護工作量?。?對生產(chǎn)工藝改變適應性強，可進行柔性生產(chǎn)；3.3

16、plc的應用目前，plc在國內(nèi)外已廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。 3.3.1開關(guān)量的邏輯控制 這是plc最基本、最廣泛的應用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設(shè)備的控制，也可用于多機群控及自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。3.3.2 模擬量控制 在工業(yè)生產(chǎn)過程當中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實現(xiàn)模擬量（analog）和數(shù)字量（digital）之間

17、的a/d轉(zhuǎn)換及d/a轉(zhuǎn)換。plc廠家都生產(chǎn)配套的a/d和d/a轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。 3.3.3 運動控制 plc可以用于圓周運動或直線運動的控制。從控制機構(gòu)配置來說，早期直接用于開關(guān)量i/o模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運動控制模塊。如可驅(qū)動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要plc廠家的產(chǎn)品幾乎都有運動控制功能，廣泛用于各種機械、機床、機器人、電梯等場合。 3.3.4 過程控制 過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計算機，plc能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。pid調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多

18、的調(diào)節(jié)方法。大中型plc都有pid模塊，目前許多小型plc也具有此功能模塊。pid處理一般是運行專用的pid子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應用。 3.3.5 數(shù)據(jù)處理 現(xiàn)代plc具有數(shù)學運算（含矩陣運算、函數(shù)運算、邏輯運算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲在存儲器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票?。?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。 3.3.6 通信及聯(lián)

19、網(wǎng) plc通信含plc間的通信及plc與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計算機控制的發(fā)展，工廠自動化網(wǎng)絡發(fā)展得很快，各plc廠商都十分重視plc的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的plc都具有通信接口，通信非常方便。機電一體化課程設(shè)計 plc的特點及原理4 plc的結(jié)構(gòu)及原理4.1 plc的分類1 按plc的結(jié)構(gòu)形式分類：1）整體式；2）模塊式。2 按plc的i/o點數(shù)分類：1）小型256點以下；2）中型256點以上，2048點以下；3）大型2048點以上。3按plc功能分類：抵擋型，中擋型，高檔型。4.2 plc的結(jié)構(gòu)plc 實質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計算機其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計算機從

20、結(jié)構(gòu)上分，plc分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式plc包括cpu板、i/o板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體。模塊式plc包括cpu模塊、i/o模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。plc的基本結(jié)構(gòu)框圖如下：接口部件輸出輸入接口部件 中央處理單元 cpu板 接受 驅(qū)動 現(xiàn)場信號 受控元件 電 源 部 件4.3 plc的工作原理 1輸入采樣階段，在此階段，順序讀入所有輸入緞子通斷狀態(tài)，并將讀入的信息存入內(nèi)存，接著進入程序執(zhí)行階段，在程序執(zhí)行時，即使輸入信號發(fā)生變化，內(nèi)存中輸入信息也不變化，只有在下一個掃描周期的輸入采樣階段才能讀入

21、信息。 2 程序執(zhí)行階段：plc對用戶程序掃描。 3 輸出刷新階段：當所有指令執(zhí)行完畢通過隔離電路，驅(qū)動功率放大器，電路是輸出端子向外界輸出控制信號驅(qū)動外部負載。4.4 plc匯編語言采用面向控制過程，面向問題，簡單直觀的plc編寫橫語言，常用的有：梯形圖，語句表，功能圖等。4.4.1 梯形圖由繼電器控制邏輯演變而來，兩者具有一定程度的相似性，但梯形圖編程語言功能更強更方便。主要特點：1自上而下，從左到右的順序排列，兩列垂直線為母線。每一邏輯行，起使左母線。 2 梯形圖中采用繼電器名稱，但不是真實物理繼電器稱為“軟繼電器” 3 每個梯級流過的是概念電流，從左向右，其兩端母線設(shè)有電源。 4 輸入

22、繼電器，用于接入信號，而無線圈，輸入繼電器，通過輸入接入的繼電器，晶體及晶閘管才能實現(xiàn)。 4.4.2 語句表又叫指令表，類似計算機匯編語言形式，用指令的記助符編程。梯形圖與助記符的對應關(guān)系： 助記符指令與梯形圖指令有嚴格的對應關(guān)系，而梯形圖的連線又可把指令的順序予以體現(xiàn)。一般講，其順序為：先輸入，后輸出（含其他處理）；先上，后下；先左，后右。有了梯形圖就可將其翻譯成助記符程序。上圖的助記符程序為：地址指令變量0000ldx0000001orx0100002andx0010003outy0000004end反之根據(jù)助記符，也可畫出與其對應的梯形圖4.5 plc的基本指令4.5.1 輸入輸出指令（

23、ld/ldi/out）下面把ld/ldi/out三條指令的功能、梯形圖表示形式、操作元件以列表的形式加以說明： 符號 功 能 梯形圖表示 操作元件 ld（?。?常開觸點與母線相連 x，y，m，t，c,s ldi（取反）常閉觸點與母線相連 x，y，m，t，c,sout（輸出） 線圈驅(qū)動 y，m，t，c，s,f ld與ldi指令用于與母線相連的接點，此外還可用于分支電路的起點。out 指令是線圈的驅(qū)動指令，可用于輸出繼電器、輔助繼電器、定時器、計數(shù)器、狀態(tài)寄存器等，但不能用于輸入繼電器。輸出指令用于并行輸出，能連續(xù)使用多次。 x000 y000 地址 指令 數(shù)據(jù) 0000 ld x000 0001

24、 out y0004.5.2 觸點串連指令（and/andi）、并聯(lián)指令（or/ori） 符號（名稱） 功 能 梯形圖表示 操作元件 and（與） 常開觸點串聯(lián)連接 x，y，m，t，c,s andi（與非） 常閉觸點串聯(lián)連接 x，y，m，t，c,s or（或） 常開觸點并聯(lián)連接 x，y，m，t，c，s ori（ 或非） 常閉觸點并聯(lián)連接 x，y，m，t，c，s and、andi指令用于一個觸點的串聯(lián)，但串聯(lián)觸點的數(shù)量不限，這兩個指令可連續(xù)使用。 or、ori是用于一個觸點的并聯(lián)連接指令。 x001 x002 y001 地址 指令 數(shù)據(jù) 0002 ld x001 x003 0003 andi x

25、002 0004 or x003 0005 out y001 4.5.3 電路塊的并聯(lián)和串聯(lián)指令（orb、anb） 符號（名稱） 功 能 梯形圖表示 操作元件 orb（塊或） 電路塊并聯(lián)連接 無 anb（塊與） 電路塊串聯(lián)連接 無 含有兩個以上觸點串聯(lián)連接的電路稱為“串聯(lián)連接塊”，串聯(lián)電路塊并聯(lián)連接時，支路的起點以ld或ldnot指令開始，而支路的終點要用orb指令。orb指令是一種獨立指令，其后不帶操作元件號，因此，orb指令不表示觸點，可以看成電路塊之間的一段連接線。如需要將多個電路塊并聯(lián)連接，應在每個并聯(lián)電路塊之后使用一個orb指令，用這種方法編程時并聯(lián)電路塊的個數(shù)沒有限制；也可將所有要

26、并聯(lián)的電路塊依次寫出，然后在這些電路塊的末尾集中寫出orb的指令，但這時orb指令最多使用7次。將分支電路（并聯(lián)電路塊）與前面的電路串聯(lián)連接時使用anb指令，各并聯(lián)電路塊的起點，使用ld或ldnot指令；與orb指令一樣，anb指令也不帶操作元件，如需要將多個電路塊串聯(lián)連接，應在每個串聯(lián)電路塊之后使用一個anb指令，用這種方法編程時串聯(lián)電路塊的個數(shù)沒有限制，若集中使用anb指令，最多使用7次。 anb x000 x002 x003 y006 x001 x004 x005 orb x006 x003 地 址 指 令 數(shù) 據(jù) 0000 ld x000 0001 or x001 0002 ld x0

27、02 0003 and x003 0004 ldi x004 0005 and x005 0006 or x006 0007 orb 0008 anb 0009 or x003 0010 out y006 4.5.4 程序結(jié)束指令（end）符號（名稱） 功 能 梯形圖表示 操作元件結(jié)束 end（結(jié)束） 程序結(jié)束 無 在程序結(jié)束處寫上end指令，plc只執(zhí)行第一步至end之間的程序，并立即輸出處理。若不寫end指令，plc將以用戶存貯器的第一步執(zhí)行到最后一步，因此，使用end指令可縮短掃描周期。另外。在調(diào)試程序時，可以將end指令插在各程序段之后，分段檢查各程序段的動作，確認無誤后，再依次刪去插

28、入的end指令。機電一體化課程設(shè)計 丁字路口交通信號燈plc控制系統(tǒng)簡介 5 丁字路口交通信號燈plc控制系統(tǒng)簡介5.1 控制對象及要求 5.1.1 控制對象 本系統(tǒng)的控制對象有八個，分別是：東西方向紅燈（rew）兩個；南北方向紅燈 (rsn) 一個；東西方向黃燈（yew）兩個；南北方向黃燈 (ysn) 一個；東西方向綠燈（gew）兩個；南北方向綠燈 (gsn) 一個；東西方向左轉(zhuǎn)彎綠燈(lew)一個；南北方向左轉(zhuǎn)彎綠燈(lsn)一個。圖1 丁字路口交通燈示意圖5.1.2 控制要求1、系統(tǒng)工作受開關(guān)控制，起動開關(guān) on 則系統(tǒng)工作；起動開關(guān) off 則系統(tǒng)停止工作；2、交通信號燈按高峰時段、

29、正常時段及晚上時段進行控制，這三個時段的的時序分配如圖1所示；3、在高峰時段，交通信號燈按圖2所示時序控制；4、在正常時段，交通信號燈按圖3 所示時序控制；5、晚上時段按提示警告方式運行，規(guī)律為： 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)律反復循環(huán)。圖2 時段分配時序圖t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6圖3 高峰期信號燈時序控制圖t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6圖4 正常期信號燈時序控制圖5.2 系統(tǒng)簡介本系統(tǒng)是一個丁字路口交通燈的plc控制系統(tǒng)，利用西門子公司的s7-200可編程邏輯控制器對丁字路口的交通燈進行控制。本系統(tǒng)具有

30、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行分段控制。高峰期的控制方案為：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)。正常期的控制方案為：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、

31、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)。晚間的控制方案為：東、南、西四個黃燈全部閃亮，其余燈全部熄滅，黃燈閃亮按亮 0.4 秒，暗 0.6 秒的規(guī)律反復循環(huán)。5.3 硬件選型城市道路交通信號控制是典型的開關(guān)量順序控制，采用plc能充分利用它的優(yōu)點。在這里我們采用德國西門子公司的s7-200可編程控制器，它是積木式結(jié)構(gòu)，安裝比較方便，中央處理單元和信號模板有多種類型，另外還具有如位控單元、pd調(diào)節(jié)等特殊

32、功能模塊。根據(jù)本系統(tǒng)輸入點數(shù)及控制要求，中央處理單元可選用cpu224，該cpu板上本身具有10個數(shù)字量輸入點，6個非隔離數(shù)字量輸出點，最多能夠帶8個數(shù)字量信號模板。電源模塊將交流電源轉(zhuǎn)換成供cpu，存儲器等所有擴展模塊使用的直流電源，是整個plc系統(tǒng)的能源供給中心，它的好壞直接影響到plc的穩(wěn)定性和可靠。s7-200屬于小型plc，電源模塊與cpu模塊封裝在一起，通過連接總線為本機和擴展模塊提供+5v（dc）電源。同時，還可通過端子向外輸出一個+24v（dc）電源，供本機輸入點和擴展模塊繼電器線圈使用。需注意的是，從資料中我們了解到，外部電源不可與s7-200的傳感器電源并聯(lián)使用。否則，交會

33、導致兩個電源的竟爭而影響它們各自的輸出，縮短其使用壽命，使得一個或兩個電源同時失效，使plc系統(tǒng)產(chǎn)生不正確的操作。正確的使用方法是s7-200的傳感器電源和外部電源應該在不同的點上提供電源，而兩者之間只能有一個會共連接點。由于根據(jù)控制要求所確定的輸入輸出點分別人二個和九個，由于我們是以一個路口信號單獨控制為例，考慮到夠用為準。所以我們選擇了cpu224這一具有較強控制功能的控制器。另外，在硬件選型時，不要忘記完成現(xiàn)場測試及軟件編程時所需的一些設(shè)備。綜上，得到系統(tǒng)硬件配置如表1所示： 表1 硬件配置表名 稱數(shù) 量dc24v電源1cpu2241pc/ppi編程電纜1step7編程軟件1pc機1機電

34、一體化課程設(shè)計 系統(tǒng)i/o分配 6 系統(tǒng)i/o分配6.1 系統(tǒng)i/o分配表分析plc的輸入和輸出信號,在滿足控制要求的前提下,要盡量減少占用plc的i/o點。由系統(tǒng)控制要求可見，由控制開關(guān)輸入的啟、停信號是輸入信號。由plc的輸出信號控制各指示燈的亮、滅。在交通燈布置圖中，東西方向的三色燈共六盞，同顏色的燈在同一時間亮、滅；所以，可將同色燈兩兩并聯(lián)，用一個輸出信號控制。同理，南北方向的三色燈也依次設(shè)計。再加上東西方向左轉(zhuǎn)和南北方向左轉(zhuǎn)的兩色燈共八盞，所以其占8個輸出點。由此可得系統(tǒng)i/o分配如表2所示：表2 系統(tǒng)i/o分配表輸入/輸出設(shè)備/器件名稱i/o地址符號名數(shù)據(jù)類型輸入高峰時期按鈕i0.

35、0sb0bool正常時期按鈕i0.1sb1bool晚上工作按鈕i0.2sb2bool停止按鈕i0.3sb3bool輸出東西方向綠燈q0.0q1dint東西方向黃燈q0.1q2dint東西方向紅燈q0.2q3dint南北方向綠燈q0.3q4int南北方向黃燈q0.4q5int南北方向紅燈q0.5q6int東西方向左轉(zhuǎn)彎燈q0.6q7int南北方向左轉(zhuǎn)彎燈q0.7q8int6.2 plc端子接線圖根據(jù)i/o表及plc的配置圖很容易就可以得到plc端子接線圖4如下所示：圖5 正常期信號燈時序控制圖機電一體化課程設(shè)計 軟件設(shè)計 7 軟件設(shè)計本控制系統(tǒng)的控制原理是：用一路數(shù)字量的不同輸入狀態(tài)來判定是否對

36、時鐘進行初始化，用一路數(shù)字量的不同輸入狀態(tài)分別用作程序的啟動和停止控制，每一方向有紅、黃、綠及轉(zhuǎn)彎四種信號燈，分別對應四位數(shù)字量輸出，兩個方向共有8位數(shù)定量輸出；在某一方向用兩個延時脈沖定時器分別控制該方向黃燈閃爍的亮、滅時間，根據(jù)道路人車流量多少，分別設(shè)置各信號燈亮滅時間的長短，通過6個定時器依次交替工作，就可實現(xiàn)各方向交通信號燈的順序工作。本文所設(shè)計的軟件由一個主程序和四個子程序（時鐘初始化子程序，晚間時段交通燈控制子程序，正常時段交通燈控制子程序和高峰時段交通燈控制子程序）組成。主程序主要任務包括：讀取兩個開關(guān)狀態(tài)，根據(jù)開關(guān)的不同狀態(tài)做出相應的處理，當開關(guān)sb0閉合時則對時鐘進行初始化，

37、反之則不對時鐘進行初始化；當開關(guān)sb1閉合時，則讀取時鐘值，并做處理，根據(jù)處理后的時鐘值的大小判定當前時間是屬于哪個時間段，并調(diào)用相應的交通燈控制子程序，反之，則停止程序的運行主程序流程圖如圖5所示。晚間時段的控制規(guī)律為：兩個方向的四個黃燈均按亮0.4秒滅0.6秒的規(guī)律閃爍，其余的交通燈全滅程序中將用到兩個定時器t37和t38，各定時器的功能如表3所示。正常時段的控制方案結(jié)構(gòu)圖如圖6所示，程序中將用到8個定時t37-t44，各定時器的功能如表4所示。高峰時段的控制方案結(jié)構(gòu)圖如圖7所示，程序中將用到8個定時t37-t44，各定時器的功能如表5所示。該程序?qū)崿F(xiàn)了信號由東西左轉(zhuǎn)、東西直行、南北左轉(zhuǎn)依

38、次循環(huán)變化。其優(yōu)勢思路簡單，容易理解，對時鐘的校正以及各時段的起始時間和終止時間的修改方便。如路口要求在晚上10：00以后實行各方向黃色信號燈閃爍功能，只需要將實時采集plc的時鐘信號作為一個子程序的跳轉(zhuǎn)條件，再增加一段閃光程序即可。如果需要將幾個路口集中到一臺plc控制，根據(jù)實際需要的i/o點數(shù)，硬件上再增加相應的數(shù)字量輸出模板即可。需要指出的是，用plc實現(xiàn)城市道路關(guān)通信號控制，最好幾個路口共用一套plc，這樣可以大大降低工程成本。7.1 實驗步驟（1）、由實驗內(nèi)容和分析控制過程，得出控制規(guī)律，根據(jù)以上分析繪出順序功能圖如下：表3 晚間時段各定時器一個循環(huán)中的功能明細表定時器t0t1t2t

39、37定時0.4秒開始定時，黃燈亮定時到，輸出on且保持；黃燈滅開始下一次循環(huán)的定時t38定時1秒開始定時繼續(xù)定時定時到，輸出on，隨即復位開始下一次循環(huán)的定時，黃燈亮。表4 正常時段各定時器一個循環(huán)中的功能明細表 定時器t0t1t2t3t4t5t6t37定時10秒開始定時,南北轉(zhuǎn)彎燈、南北紅燈、東西紅燈亮。定時到，輸出on且保持；南北轉(zhuǎn)彎燈滅，南北綠燈亮，東西紅燈繼續(xù)亮。onononon開始下一個循環(huán)定時t38定時40秒開始定時繼續(xù)定時定時到，輸出on且保持；南北綠燈滅，南北黃燈閃爍，東西紅燈繼續(xù)亮。ononon開始下一個循環(huán)定時t39定時45秒開始定時繼續(xù)定時繼續(xù)定時定時到，輸出on且保持；

40、南北黃燈滅，東西轉(zhuǎn)彎燈、南北紅燈亮，東西紅燈繼續(xù)亮。onon開始下一個循環(huán)定時t40定時55秒開始定時繼續(xù)定時繼續(xù)定時繼續(xù)定時定時到，輸出on且保持；東西轉(zhuǎn)彎、東西紅燈滅，東西綠燈亮，南北紅燈繼續(xù)亮。on開始下一個循環(huán)定時t41定時85秒開始定時繼續(xù)定時繼續(xù)定時繼續(xù)定時繼續(xù)定時定時到，輸出on且保持；東西綠燈滅，東西黃燈閃爍，南北紅燈繼續(xù)亮。開始下一個循環(huán)定時t42定時90秒開始定時繼續(xù)定時繼續(xù)定時繼續(xù)定時繼續(xù)定時繼續(xù)定時定時到，輸出on，隨即復位開始下一次循環(huán)定時；東西黃燈、南北紅燈滅，南北轉(zhuǎn)彎燈、南北紅燈、東西紅燈亮。表5 高峰時段各定時器一個循環(huán)中的功能明細表 定時器t0t1t2t3t4

41、t5t6t37定時10秒開始定時,南北轉(zhuǎn)彎燈、南北紅燈、東西紅燈亮。定時到，輸出on且保持；南北轉(zhuǎn)彎燈滅，南北綠燈亮，東西紅燈繼續(xù)亮。onononon開始下一個循環(huán)定時t38定時45秒開始定時繼續(xù)定時定時到，輸出on且保持；南北綠燈滅，南北黃燈閃爍，東西紅燈繼續(xù)亮。ononon開始下一個循環(huán)定時t39定時50秒開始定時繼續(xù)定時繼續(xù)定時定時到，輸出on且保持；南北黃燈滅，東西轉(zhuǎn)彎燈、南北紅燈亮，東西紅燈繼續(xù)亮。onon開始下一個循環(huán)定時t40定時60秒開始定時繼續(xù)定時繼續(xù)定時繼續(xù)定時定時到，輸出on且保持；東西轉(zhuǎn)彎、東西紅燈滅，東西綠燈亮，南北紅燈繼續(xù)亮。on開始下一個循環(huán)定時t41定時85秒開

42、始定時繼續(xù)定時繼續(xù)定時繼續(xù)定時繼續(xù)定時定時到，輸出on且保持；東西綠燈滅，東西黃燈閃爍，南北紅燈繼續(xù)亮。開始下一個循環(huán)定時t42定時90秒開始定時繼續(xù)定時繼續(xù)定時繼續(xù)定時繼續(xù)定時繼續(xù)定時定時到，輸出on，隨即復位開始下一次循環(huán)定時；東西黃燈、南北紅燈滅，南北轉(zhuǎn)彎燈、南北紅燈、東西紅燈亮。圖6 正常時段控制結(jié)構(gòu)圖1040s010s4045s4555s5585s8590s東西方向紅燈、南北方向紅燈和南北方向左轉(zhuǎn)綠燈亮；其他燈滅。南北方向綠燈亮,，東西方向紅燈仍亮；其他燈滅。南北方向黃燈閃爍,東西方向紅燈仍亮；其他燈滅。南北方向紅燈、東西方向紅燈和東西方向左轉(zhuǎn)彎燈亮；其他燈滅。東西方向綠燈亮，南北方

43、向紅燈仍亮；其他燈滅。東西方向黃燈閃爍,南北方向紅燈仍亮；其他燈滅。圖7 高峰時段控制結(jié)構(gòu)圖1045s010s4550s5060s6085s8590s東西方向紅燈、南北方向紅燈和南北方向左轉(zhuǎn)綠燈亮；其他燈滅。南北方向綠燈亮,，東西方向紅燈仍亮；其他燈滅。南北方向黃燈閃爍,東西方向紅燈仍亮；其他燈滅。南北方向紅燈、東西方向紅燈和東西方向左轉(zhuǎn)彎燈亮；其他燈滅。東西方向綠燈亮，南北方向紅燈仍亮；其他燈滅。圖4 pcl端子接線圖東西方向黃燈閃爍,南北方向紅燈仍亮；其他燈滅。7.2 由順序功能圖繪出的plc梯形圖7.3 根據(jù)梯形圖寫出的指令機電一體化課程設(shè)計 總結(jié) 8 總結(jié)8.1程序調(diào)試 經(jīng)過設(shè)計，想一次性把程序完成是非常難的，在調(diào)試中就出現(xiàn)了不少的錯誤。剛開始的時候把程序?qū)戇M去然后運行卻發(fā)現(xiàn)有些燈亮不起來而且在完成了一個周期后就循環(huán)不起來了。那時真的不知道從哪里入手，只好一條一條地檢查才發(fā)現(xiàn)了一條指