課程設(shè)計（論文）交通燈PLC控制設(shè)計

1、摘要隨著社會的發(fā)展，人們的消費水平不斷的提高，私人車輛不斷的增加。人多、車多道路少的道路交通狀況已經(jīng)很明顯了。所以采用有效的方法控制交通燈是勢在必行的。單片機也可以控制交通燈系統(tǒng)，由于單片機電子元件的可靠性沒有plc可靠性高，容易出現(xiàn)系統(tǒng)的錯誤，從而產(chǎn)生一些不便，甚至事故，所以為保證交通的暢行，十字路口的交通燈的控制顯得尤為重要，不能有差錯，在正常工作中，為了保證系統(tǒng)運行的可靠性一般選用plc來控制交通燈。可編程控制器是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合計算機技術(shù)，自動控制技術(shù)和通訊技術(shù)而發(fā)展起來的一種新型工業(yè)控制裝置。它將傳統(tǒng)繼電器技術(shù)和現(xiàn)代計算機信息處理兩者的優(yōu)點結(jié)合起來，成為了工業(yè)自動化領(lǐng)域中最重要

2、的、應用最多的控制設(shè)備，并已躍居工業(yè)自動化三大支柱（plc、機器人、cad/cam）的首位。近年來plc的應用更為廣泛，它具有結(jié)構(gòu)簡單、編程方便、可靠性高等優(yōu)點，對使用環(huán)境適應性強，同時其內(nèi)部定時器資源十分豐富，十字路口的交通燈控制可方便地實現(xiàn)。因此使用plc控制交通燈系統(tǒng)勢在必行。目錄1前言12設(shè)計內(nèi)容及要求13硬件設(shè)計23.1 硬件選擇23.2 plc外部接設(shè)計23.2.1 plc輸入輸出分配23.2.2 plc外部接線圖35 設(shè)計總結(jié)86 參考文獻8附錄91.前言可變程序控制器（plc）是從早期的繼電器邏輯控制系統(tǒng)發(fā)展而來的。自60年代問世以來，plc得到了突飛猛進的發(fā)展，尤其在數(shù)據(jù)處理

3、、網(wǎng)絡通信及與dcs等集散系統(tǒng)融合方面有了很大的進展，可變程序控制器已經(jīng)成為工業(yè)自動化強有力的工具，得到了廣泛的普及和推廣應用。交通十字路口車輛穿梭，行人熙攘，車行車道，人行人道，有條不紊?？渴裁磥韺崿F(xiàn)這井然秩序呢?靠的是交通信號燈的自動指揮系統(tǒng)。那么控制系統(tǒng)是如何實現(xiàn)紅、綠、黃三種顏色信號燈有條不紊工作的呢?交通信號燈控制方式很多，可以用電子電路來實現(xiàn)，也可以用單片機編程控制來實現(xiàn)。本文主要介紹如何利用plc來實現(xiàn)十字路口交通燈的控制。2.設(shè)計內(nèi)容及要求系統(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?？刂茖ο笥邪藗€：東西方向紅燈兩個 , 南北方向紅燈兩個，東

4、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。高峰時段按時序圖二運行， 正常時段按時序圖三運行，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)。高峰時段、 正常時段及晚上時段的時序分配按時序圖一運行。3.硬件設(shè)計3.1 硬件選擇本設(shè)計采用plc來實現(xiàn)對十字路口交通信號燈的控制，其控制方法是選用西門子的s7-200系列cpu224型號plc對東西南北的紅、黃、綠、左綠燈實現(xiàn)有規(guī)律的循環(huán)閃亮，以達到對交通信號燈的控制?？刂七^程

5、中采用順序控制設(shè)計法用多個定時器和計數(shù)器分時段分頻率自動實現(xiàn)對八個控制對象的控制。根據(jù)交通信號燈的亮滅規(guī)律，可用plc編程對其實行自動控制。晚上時段黃燈按一定規(guī)律亮滅循環(huán)，可先用定時器控制其亮滅，再用計數(shù)器控制其循環(huán)。高峰時段與正常時段可先選時序圖中的90秒為一個周期，用定時器與計數(shù)器先實現(xiàn)一個周期的循環(huán)，再用計數(shù)器實現(xiàn)高峰時段與正常時段的交錯循環(huán)。3.2 plc外部接線設(shè)計3.2.1 plc輸入輸出分配表3-1 i/o分配表輸入信號輸出信號名稱符號地址名稱符號地址起動開關(guān)sq-oni0.0東西紅燈r-ewq0.0停止開關(guān)sq-offi0.0東西黃燈y-ewq0.1東西綠燈g-ewq0.2東西

6、左綠l-ewq0.3南北紅燈r-snq0.4南北黃燈y-snq0.5南北綠燈g-snq0.6南北左綠l-snq0.73.2.2 plc外部接線圖圖3-1是plc外部接線圖，選用的是西門子s7-200系列cpu224的plc。圖3-1 plc外部接線圖4.軟件設(shè)計4.1 整體控制設(shè)計 圖4-1為本設(shè)計的順序功能圖，及控制流程為： 1.晚間時段：拉上起動開關(guān)i0.0,功能圖直接進入晚間時段，m0.0置位，觸點m0.0通，常閉開關(guān)i0.0和常閉觸點t38為通，所有黃燈亮，定時器t37開始計時，0.4秒后黃燈滅，同時t38開始計時，0.6秒后經(jīng)計數(shù)器c1計數(shù)，循環(huán)以上過程達到黃燈亮0.4秒，滅0.6秒

7、循環(huán)閃亮的目的，重復32400次（9小時）后，常閉觸點c1斷開退出晚間時段，經(jīng)m0.4進入正常時段（其中左支路實現(xiàn)正常時段運行狀況，右支路實現(xiàn)高峰時段運行狀況，并且左右支路互鎖，運行周期周期均為90秒）。2.正常時段：m0.4置位，導通經(jīng)m0.5東西紅燈q0.0亮維持55秒（t39 +t40 +t41+t42），同時南北左轉(zhuǎn)彎綠燈q0.7亮，t39開始計時，10秒后，q0.7滅，常開觸點t39閉合導通，南北綠燈q0.6亮，t40計時30秒后，q0.6滅，常開觸點t40閉合，南北黃燈q0.5亮，t41計時5秒，黃燈、東西紅燈q0.0滅，觸點t41導通，東西左轉(zhuǎn)彎綠燈q0.3、南北紅燈q0.4亮，

8、t42計時10秒后，q0.3滅，觸點t42導通，q0.4繼續(xù)處于亮的狀態(tài)，同時東西綠燈q0.2亮，t43開始計時，30秒后q0.2滅，觸點t43導通，東西黃燈亮q0.1與東西紅燈q0.0亮維持5秒，t44到時，至此正常時段的一個周期工作完畢，經(jīng)計數(shù)器c2計數(shù)，循環(huán)以上正常時段工作運行過程，期間常閉觸頭t44對以上定時器進行復位，以達到從新計時的目的，當c2計數(shù)達20次（30分鐘）時，常閉觸頭c2斷開，常開觸頭c2閉合，及左支路斷開，右支路導通，進入高峰時段。圖4-1 順序功能圖3.高峰時段：m1.2置位導通，經(jīng)m1.3,東西紅燈q0.0亮維持60秒（t45 +t46 +t47+t48），同時南

9、北紅燈q0.4、南北左轉(zhuǎn)彎綠燈q0.7亮，定時器t45計時，10秒后q0.4、q0.7滅，常開觸點t46導通，南北黃燈q0.5亮，t47計時5秒后，q0.5滅，常開觸點t47導通，東西左轉(zhuǎn)彎綠燈q0.3滅，同時觸點t48通，東西綠燈q0.2亮，t49計時，25秒后，q0.2滅，觸點t49導通，東西黃燈q0.1亮，計時器t44計時5秒，t44到時，至此高峰時段的一個周期工作完畢，經(jīng)計數(shù)器c3計數(shù)返回高峰時段運行狀態(tài)，直到c3計數(shù)達51次（循環(huán)50次共1.25小時），這時常閉觸點c3斷開，常開觸點c3導通，高峰時段運行支路斷開，又從新進入正常時段運行狀態(tài)。4.交叉循環(huán)運行：第二階段正常時段的運行狀

10、況同一階段正常運行狀況，只是它們循環(huán)次數(shù)從20次變成331次（循環(huán)330次共8.25小時），工作到16:30又進入兩小時的高峰運行時段，共循環(huán)80次，即c5計數(shù)80次后常閉觸點c5斷開，常開觸點c5閉合，再次進入正常時段工作狀態(tài)循環(huán)運行c6計數(shù)121次（循環(huán)120次共3小時）計數(shù)完后c6將所有定時器、計數(shù)器復位，又從新進入晚間時段重復以上工作過程。當拉下停止開關(guān)i0.0交通信號停止循環(huán)，計數(shù)器、計時器都復位清零，若再次拉上i0.0，交通燈繼續(xù)從頭開始循環(huán)閃亮。5.設(shè)計總結(jié)經(jīng)過本次課程設(shè)計，讓我更加深刻的學習和鞏固了電氣控制及plc這門課程，不僅從理論上掌握了課堂上沒有學懂的知識，還從實踐中拓寬

11、了我的知識面，讓我對我們專業(yè)的知識有了更加全面的認識，更加清晰的認識到我們專業(yè)知識的實用性是如此的強，可以通過平時學的知識自己設(shè)計很多有意思的電子產(chǎn)品，不僅能培養(yǎng)我們的興趣愛好，更對我們今后的發(fā)展起到至關(guān)重要的作用。在這次課程設(shè)計中遇到了很多問題，也獲得了很多意想不到的知識。在每次突破一個問題后都有種久違的滿足感，甚至對每發(fā)現(xiàn)一個問題都有種莫名的興奮。雖然這次的課程設(shè)計整整花了我一個星期的時間，每天從早到晚，頭腦中就只有這個設(shè)計，甚至屢次因為忙于修改方案，調(diào)試程序，想解決問題的方法而忘記吃飯、休息，這種感覺不像高中時段那樣被人追著學習，而這是自主的去思考突破，是自身的能動力起了作用。因此，這次

12、的課程設(shè)計很有意義，感謝我們院上的領(lǐng)導為我們精心安排了這次課程設(shè)計，讓我們在短時間內(nèi)掌握了很多知識，以及知識以外的許多東西，比如吃苦耐勞的精神、專研問題的韌勁等等，在此特別感謝我們plc課程的趙欣老師每天來到教室為我們傳授她豐富的知識和經(jīng)驗，感謝趙老師的悉心教導才有了我們的設(shè)計取得突破性進展。6.參考文獻1 許謬、王淑英編著電氣控制與plc機械工業(yè)出版社 2006年 12月2 廖常初主編plc編程及應用（第3版）機械工業(yè)出版社 2008年 6月3 羅宇航主編流行plc實用程序及設(shè)計 機械工業(yè)出版社 2006年12月4 方承遠主編工廠電氣控制技術(shù)（第3版） 機械工業(yè)出版社 2008年4月5 姚英

13、學主編計算機輔助設(shè)計與制造 高等教育出版社 2002年5月 6 王愛玲主編現(xiàn)代數(shù)控原理及控制系統(tǒng)國防工業(yè)出版社 2003年6月7 羅宇航主編流行plc實用程序及設(shè)計西安電子科技大學出版社 2006年12月附錄：十字路口交通信號燈梯形圖附錄：指令表network 1 ld i0.0s m0.0, 1network 2 ld m0.0an c1an t38a i0.0s m0.1, 1r m0.0, 1ton t37, 4network 3 ld t37s m0.2, 1r m0.1, 1ton t38, 6network 4 ld t38s m0.3, 1r m0.2, 1network 5 l

14、d t38ld c6on i0.0ctu c1, 32400network 6 ld c3an c4on c2o c5an t44a c1s m0.4, 1r m0.3, 1network 7 ld m0.4s m0.5, 1r m0.4, 1ton t39, 100network 8 ld t39s m0.6, 1r m0.5, 1ton t40, 300network 9 ld t40s m0.7, 1r m0.6, 1ton t41, 50network 10 ld t41s m1.0, 1r m0.7, 1ton t42, 100network 11 ld t42s m1.1, 1r

15、m1.0, 1ton t43, 300network 12 ld c2an c3ld c4an c5olda c1an t44s m1.2, 1r m0.3, 1network 13 ld m1.2s m1.3, 1r m1.2, 1ton t45, 100network 14 ld t45s m1.4, 1r m1.3, 1ton t46, 350network 15 ld t46s m1.5, 1r m1.4, 1ton t47, 50network 16 ld t47s m1.6, 1r m1.5, 1ton t48, 100network 17 ld t48s m1.7, 1r m1.

16、6, 1ton t49, 250network 18 ld t49o t43s m2.0, 1r m1.7, 1r m1.1, 1ton t44, 50network 19 ld t44s m2.1, 1r m2.0, 1network 20 ld t44ld c6on i0.0ctu c2, 20network 21 ld c2an t44s m2.2, 1r m2.1, 1network 22 ld c2an t44ld c6on i0.0ctu c3, 51network 23 ld c3an t44s m2.3, 1r m2.2, 1network 24 ld c3an t44ld c

17、6on i0.0ctu c4, 331network 25 ld c4an t44s m2.4, 1r m2.3, 1network 26 ld c4an t44ld c6on i0.0ctu c5, 81network 27 ld c5an t44s m2.5, 1r m2.4, 1network 28 ld c5an t44ld c6on i0.0ctu c6, 121network 29 ld c6s m2.5, 1r m0.0, 1network 30 ld m0.5o m0.6o m0.7o m1.0o m1.3o m1.4o m1.5o m1.6= q0.0network 31 l

18、d m0.1o m2.0= q0.1network 32 ld m1.1o m1.7= q0.2network 33 ld m1.0o m1.6= q0.3network 34 ld m0.5o m1.0o m1.1o m1.3o m1.6o m1.7o m2.0= q0.4network 35 ld m0.1o m0.7o m1.5= q0.5network 36 ld m0.6o m1.4= q0.6network 37 ld m0.5o m1.3= q0.7network 38 ld i0.0r m0.5, 1r m0.6, 1r m0.7, 1r m1.0, 1r m1.1, 1r m1.3, 1r m1.4, 1r m1.5, 1r m1