PLC報(bào)告十字路口帶倒計(jì)時(shí)顯示的交通信號燈控制

1、0 目錄一、交通信號燈控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì).11.1 交通信號燈的控制要求.11.1.1、采用 PLC 構(gòu)成十字路口的南北向和東西向交通信號燈的電氣控制.21.1.2、信號燈的控制原則.21.2 交通信號燈的控制時(shí)序.21.3 PLC 硬件控制電路的設(shè)計(jì).41.3.1、PLC 的選型.41.3.2、 PLC 的地址分配表.51.3.3、PLC 控制電路接線圖.6二、交通信號燈控制系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì).72.1、STEP7 編程軟件的概述.72.2、交通信號燈程序設(shè)計(jì)過程.72.2.1、 PLC 的狀態(tài)轉(zhuǎn)移.72.2.2、交通信號燈程序設(shè)計(jì)步驟.82.2.3 工作過程流程圖.92.2.4、交通信號燈的

2、PLC 程序.10心得體會(huì).13參考文獻(xiàn).141 十字路口帶倒計(jì)時(shí)顯示的交通信號燈控制一、交通信號燈控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)一、交通信號燈控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)1.1 交通信號燈的控制要求交通信號燈的控制要求隨著城市和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，交通信號燈發(fā)揮的作用越來越大，正因?yàn)橛辛私煌ㄐ盘枱?，才使車流、人流有了?guī)范，同時(shí)，減少了交通事故發(fā)生的概率。然而，交通信號燈不合理使用或設(shè)置，也會(huì)影響交通的順暢。因此，在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)要遵循一定的原則和要求。交通信號燈由紅燈、綠燈、黃燈組成。紅燈表示禁止通行，綠燈表示準(zhǔn)許通行，黃燈表示警示。交通信號燈分為機(jī)動(dòng)車信號燈、非機(jī)動(dòng)車信號燈、人行橫道信號燈、車道信號燈、方向指示信號燈、閃光

3、警告信號燈、道路與鐵路平面交叉道口信號燈。交通信號燈用于道路平面交叉路口，通過對車輛、行人發(fā)出行進(jìn)或停止的指令，使各個(gè)方向同時(shí)到達(dá)的人、車交通流盡可能減少相互干擾，從而提高路口的通行能力，保障路口暢通和安全。在本設(shè)計(jì)中，我們僅以機(jī)動(dòng)車信號燈為例，來說明它的控制要求。一般的十字路口交通信號燈現(xiàn)場示意圖如圖 1.1 所示，其南北和東西每個(gè)方向各有紅、綠、黃三種信號燈，為確保交通安全，對其控制系統(tǒng)的要求如下。圖 1.1 交通燈現(xiàn)場示意圖2 1.1.1、采用、采用 PLC 構(gòu)成十字路口的南北向和東西向交通信構(gòu)成十字路口的南北向和東西向交通信號燈的電氣控制號燈的電氣控制 采用 PLC 構(gòu)成十字路口帶倒計(jì)

4、時(shí)顯示的南北向和東西向交通信號燈的電氣控制。系統(tǒng)上電后，交通指揮信號控制系統(tǒng)由由一個(gè) 3 位轉(zhuǎn)換開關(guān) SA1 控制。SA1 手柄指向左 45 時(shí)，接點(diǎn) SA1-1 接通，交通指揮系統(tǒng)開始按常規(guī)正?？刂乒δ芄ぷ?，按照如圖 1.2 所示工作時(shí)序周而復(fù)始，循環(huán)往復(fù)工作。正常運(yùn)行時(shí)，南北向及東西向均有兩位數(shù)碼管倒計(jì)時(shí)顯示牌同時(shí)顯示相應(yīng)的指示燈剩余時(shí)間值。SA1 手柄指向中間 0 時(shí)，接點(diǎn) SA1-2 接通，交通指揮系統(tǒng)南北向綠燈常亮，東西向紅燈常亮，數(shù)碼管顯示 99 不變。SA1 手柄指向右 45 時(shí)，接點(diǎn)SA1-3 接通，交通指揮系統(tǒng)東西向綠燈常亮，南北向紅燈常亮，數(shù)碼管顯示 99不變?？刂菩盘栒f明

5、見表 1.3。1.1.2、信號燈的控制原則、信號燈的控制原則 1) 當(dāng)東西方向允許通行（綠燈）時(shí)，南北方向應(yīng)禁止通行（紅燈） ；同樣，當(dāng)南北方向允許通行（綠燈）時(shí)，東西方向應(yīng)禁止通行（紅燈） 。2) 在綠燈信號要切換為紅燈信號之前，為提醒司機(jī)提前減速并剎車，應(yīng)有明顯的提示信號：綠燈閃爍。3) 信號燈控制系統(tǒng)啟動(dòng)后應(yīng)能自動(dòng)循環(huán)動(dòng)作。1.2 交通信號燈的控制時(shí)序交通信號燈的控制時(shí)序交通信號燈的控制時(shí)序如圖 1.2 所示，它是按信號燈置 1 與置 0 兩種狀態(tài)繪制的，置 1 表示信號燈點(diǎn)亮，置 0 表示信號燈點(diǎn)滅。 3 圖 1.2 十字路口交通燈正常工作時(shí)序T7：2sC1：3次T6：0.5sT5：0

6、.5sT4：25sT3：2sC0：3次T1：0.5sT2：0.5sT0：25s南北綠燈南北黃燈南北紅燈東西綠燈東西黃燈東西紅燈表 1.3 十字路口交通燈控制信號說明輸 入輸 出文字符號說 明文字符號說 明SA1-1交通燈正常工作控制開關(guān)H1南北向綠燈指示SA1-2南北向交通燈常綠控制開關(guān)H2南北向黃燈指示SA1-3東西向交通燈常綠控制開關(guān)H3南北向紅燈指示H4東西向綠燈指示H5東西向黃燈指示H6東西向紅燈指示H11南北向 2 位七段數(shù)碼顯示管H12東西向 2 位七段數(shù)碼顯示管41.3 PLC 硬件控制電路的設(shè)計(jì)硬件控制電路的設(shè)計(jì)1.3.1、PLC 的選型的選型 在對 PLC 控制系統(tǒng)進(jìn)行硬件結(jié)

7、構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，首先，要了解各個(gè)控制對象的驅(qū)動(dòng)要求，如：驅(qū)動(dòng)電壓的等級、負(fù)載的性質(zhì)等；其次，要分析對象的控制要求，確定輸入/輸出接口（I/O）數(shù)量；再次，要確定所控制參數(shù)的精度及類型，如：對開關(guān)量、模擬量的控制、用戶程序存儲器的存儲容量等。根據(jù)上述原則，我們要選擇適合的 PLC 機(jī)型及外設(shè)，完成相應(yīng)的 PLC 硬件結(jié)構(gòu)配置。因此，PLC的選型是設(shè)計(jì)中至關(guān)重要的一步。目前，國內(nèi)外 PLC 生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的 PLC 品種可達(dá)數(shù)百個(gè)，其性能各有特點(diǎn)。所以，在設(shè)計(jì)時(shí)首先要盡可能考慮采用便于學(xué)習(xí)、掌握、維護(hù)方便、備品配件通用性強(qiáng)的 PLC。我國市場上流行的 PLC 產(chǎn)品有以下幾家：1) 德國西門子(Siemen

8、s)公司的產(chǎn)品，目前有 SIMATIC S7-400/300/200 系列產(chǎn)品；2) 美國羅克韋爾(Rockwell)公司所屬的 AB(Allen&Bradly)公司的產(chǎn)品，目前有 SLC、Micro Logix、Control Logix 等產(chǎn)品；3) GE-Fanuc 公司的產(chǎn)品；4) 法國施耐德(Schneider)公司的產(chǎn)品；5) 日本三菱、歐姆龍等公司產(chǎn)品。本次設(shè)計(jì)的交通信號燈控制系統(tǒng)的主要任務(wù)和內(nèi)容集中在程序編寫和梯形圖的繪制，由于在本設(shè)計(jì)中用到了大量的開關(guān)量、繼電器、計(jì)數(shù)器以及計(jì)時(shí)器等。而德國西門子出產(chǎn)的 PLC 功能全，性價(jià)比高，有統(tǒng)一的地址分配，完全可以滿足本設(shè)計(jì)的要

9、求。并且，在目前相關(guān)領(lǐng)域的控制設(shè)計(jì)中，西門子產(chǎn)品的應(yīng)用比較廣泛。綜上所述，我們采用了西門子公司 S7-200PLC/CPU224，它有 24 輸入/16 輸出。1.3.2、 PLC 的地址分配表的地址分配表1ms: T32,T96 10ms: T33T36, T97T100 5100ms: T37T63, T101T25 表 1.4 交通燈 PLC 的輸入輸出點(diǎn)數(shù)分配表表 1.5 十字路口交通燈控制信號說明 地址外部設(shè)備I0.0啟動(dòng)/停止按鈕Q0.1南北主干道綠燈Q0.2南北主干道黃燈Q0.3南北主干道紅燈Q0.4東西主干道綠燈Q0.5東西主干道黃燈Q0.6東西主紅燈干道輸入輸出文字符號信號地

10、址說明文字符號信號地址說明SA1-1X0交通燈正常工作控制開關(guān)H1Y4南北向綠燈指示SA1-2X1南北向交通燈常綠控制開關(guān)H2Y5南北向黃燈指示SA1-3X2東西向交通燈常綠控制開關(guān)H3Y6南北向紅燈指示H4Y0東西向綠燈指示H5Y1東西向黃燈指示H6Y2東西向紅燈指示61.3.3、PLC 控制電路接線圖控制電路接線圖根據(jù)上述硬件選型及工藝要求，繪制 PLC 控制電路線路圖，如圖 1.6。 圖 1.6 中用一個(gè)輸出點(diǎn)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)信號燈，如果 PLC 輸出點(diǎn)的輸出電流不夠，可以用一個(gè)輸出點(diǎn)驅(qū)動(dòng)一個(gè)信號燈，也可以在 PLC 輸出端增設(shè)中間繼電器，由中間繼器再去驅(qū)動(dòng)信號燈。 圖 1.6 十字路口交通信號

11、燈 PLC 外部 I/O 分配及其接線Y6COM1Y0Y1Y2COM2Y4Y5220 V ACLNCOMSARUNSB1X0SB2X1SB3X2X3FX2-32MR7二、交通信號燈控制系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)二、交通信號燈控制系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)在本設(shè)計(jì)中以城市十字路口為研究對象，根據(jù)十字路口車輛運(yùn)行情況，調(diào)整各紅、綠、黃燈亮的時(shí)間，利用 STEP7 軟件對其進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對交通信號燈的實(shí)時(shí)控制。2.1、STEP7 編程軟件的概述編程軟件的概述STEP7 編程軟件用于 SIMATIC S7、M7、C7 和基于 PC 的 WinAC,是供它們編程、監(jiān)控和參數(shù)設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)工具。STEP7 具有以下功能:硬件配置

12、和參數(shù)設(shè)置、通信組態(tài)、編程、測試、啟動(dòng)和維護(hù)、文件建檔、運(yùn)行和診斷功能等。在 STEP7 中，用項(xiàng)目來管理一個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)的硬件和軟件。STEP7 用 SIMATIC管理器對項(xiàng)目進(jìn)行集中管理，它可以方便地瀏覽 SIMATIC S7、M7、C7 和 WinAC的數(shù)據(jù)。實(shí)現(xiàn) STEP7 各種功能所需的 SIMATIC 軟件工具都集成在 STEP7 中。2.2、交通信號燈程序設(shè)計(jì)過程、交通信號燈程序設(shè)計(jì)過程2.2.1、 PLC 的狀態(tài)轉(zhuǎn)移的狀態(tài)轉(zhuǎn)移在設(shè)計(jì)較為復(fù)雜的程序時(shí)，僅僅采用簡單的邏輯處理已經(jīng)很難保證程序的正確性和易讀性，所以就需要采用別的方法來編制程序。為了保證程序邏輯的正確以及程序的易讀性，我

13、們可以將一個(gè)控制過程分為若干個(gè)階段，在每一個(gè)階段均設(shè)立一個(gè)控制標(biāo)志，當(dāng)每一個(gè)階段執(zhí)行完畢，就啟動(dòng)下一個(gè)階段的控制標(biāo)志，將本階段的控制標(biāo)志清除。所謂“狀態(tài)”是指特定的功能，因此狀態(tài)轉(zhuǎn)移實(shí)際上就是控制系統(tǒng)的功能轉(zhuǎn)移。機(jī)電自控系統(tǒng)中機(jī)械的自動(dòng)工作循環(huán)過程就是電氣控制系統(tǒng)的狀態(tài)自動(dòng)、有序、逐步轉(zhuǎn)移的過程。這種功能流程圖完整地表現(xiàn)了控制系統(tǒng)的控制過程，各狀態(tài)的功能、狀態(tài)轉(zhuǎn)移順序和條件，它是 PLC 應(yīng)用控制程序設(shè)計(jì)的極好工具。其狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖如圖 1.7 所示。8 圖 1.7 十字路口交通信號燈 PLC 的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖2.2.2、交通信號燈程序設(shè)計(jì)步驟、交通信號燈程序設(shè)計(jì)步驟根據(jù)圖 1.7 所示的狀態(tài)轉(zhuǎn)移過程

14、，其具體的程序設(shè)計(jì)步驟如下：1、PLC 開始運(yùn)行時(shí)，M8002 產(chǎn)生一初始脈沖，使初始狀態(tài) S0 置 1；2、當(dāng) SA1 手柄指向中間 0時(shí)，觸點(diǎn) X1 接通，交通指揮系統(tǒng)南北向綠燈常亮，東西向紅燈常亮；3、當(dāng) SA1 手柄指向右 45時(shí)，觸點(diǎn) X2 接通，交通指揮系統(tǒng)東西向綠燈常亮，南北向紅燈常亮；4、當(dāng) SA1 手柄指向左 45時(shí)，觸點(diǎn) X0 接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到 S20 和 S30，使 S20和 S30 置 1，同時(shí) S0 在下一掃描周期自動(dòng)復(fù)位，Y0 線圈得電東西綠燈亮與此同時(shí) Y6 線圈得電，南北紅燈亮；5、延時(shí) 25S 后，轉(zhuǎn)移條件 T0 閉合，狀態(tài)從 S20 轉(zhuǎn)移到 S21，使 S2

15、1 置 1，同時(shí)驅(qū)動(dòng) T1 記時(shí)，而 S20 在下一掃描周期自動(dòng)復(fù)位；6、延時(shí) 5S 后，轉(zhuǎn)移條件 T1 閉合，狀態(tài)從 S21 轉(zhuǎn)移 S22，使 S22 置 1 產(chǎn)生 0.5S接通和斷開的時(shí)針脈沖信號，從而使東西綠燈閃爍，同時(shí)驅(qū)動(dòng)計(jì)數(shù)器 C0 記數(shù)，若記數(shù)次數(shù)未到三次，C0 的常閉觸點(diǎn)接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到 S21，繼續(xù)循環(huán)共計(jì)三次；7、次數(shù)到三，C0 常開觸點(diǎn)閉合，狀態(tài)由 S22 轉(zhuǎn)移到 S23，使 S23 置 1 同時(shí) S22在下一掃描周期自動(dòng)復(fù)位，Y1 線圈得電東西黃燈亮；8、延時(shí) 2S 后，轉(zhuǎn)移條件 T3 閉合，一方面狀態(tài)從 S23 轉(zhuǎn)移到 S24，使 S24 置S0X0Y6S20Y6Y0Y

16、0T0K250S21T1K5T0T1S22Y0C0T2S23Y1T3K20T3T2K5K3C0T2C0S24Y2T7RSTC0S30Y6T4K250S31Y4K5T3T1S32T5T6S33Y4T6C1T6C1S34Y5RSTC1T5C1K5K3T7K2091，S23 在下一掃描周期自動(dòng)復(fù)位，Y2 線圈得電東西紅燈亮，計(jì)數(shù)器 C0 復(fù)位。另一方面狀態(tài) S30 轉(zhuǎn)移到 S31，使 S31 置 1 同時(shí) S30 在下一掃描周期自動(dòng)復(fù)位，線圈 Y4 得電南北綠燈亮；9、延時(shí) 25S 后，轉(zhuǎn)移條件 T4 閉合，狀態(tài)從 S31 轉(zhuǎn)移到 S32，使 S32 置 1，同時(shí)驅(qū)動(dòng) T5 記時(shí)，而 S31 在下一

17、掃描周期自動(dòng)復(fù)位；10、延時(shí) 5S 后轉(zhuǎn)移條件 T5 閉合，狀態(tài)從 S32 轉(zhuǎn)移 S33，使 S33 置 1 產(chǎn)生 0.5S接通和斷開的時(shí)針脈沖信號，從而使南北綠燈閃爍同時(shí)驅(qū)動(dòng)計(jì)數(shù)器 C1 記數(shù)若記數(shù)次數(shù)未到三次，C1 的常閉觸點(diǎn)接通狀態(tài)轉(zhuǎn)移到 S32，繼續(xù)循環(huán)共計(jì)三次；11、次數(shù)到三，C1 常開觸點(diǎn)閉合，狀態(tài)由 S33 轉(zhuǎn)移到 S34，使 S34 置 1 同時(shí)S33 在下一掃描周期自動(dòng)復(fù)位，Y5 線圈得電南北黃燈亮，計(jì)數(shù)器 C1 復(fù)位；12、延時(shí) 2S 后，回到初始狀態(tài) S0 進(jìn)行循環(huán)執(zhí)行。2.2.3 工作過程流程圖工作過程流程圖3S30S30S2S3S25S東西綠燈閃爍東西綠燈亮25S東西

18、黃燈亮南北紅燈亮南北綠燈閃爍南北黃燈亮啟動(dòng)南北綠燈亮南北紅燈亮2S102.2.4、交通信號燈的、交通信號燈的 PLC 程序程序在本設(shè)計(jì)中，交通信號燈 PLC 控制系統(tǒng)的程序采用梯形圖語言來設(shè)計(jì)。具體過程如下： 11 1213 心得體會(huì)心得體會(huì) 本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，操作方便；可現(xiàn)自動(dòng)控制，具有一定的智能性；對優(yōu)化城市交通具有一定的意義。本設(shè)計(jì)將各任務(wù)進(jìn)行細(xì)分包裝，使各任務(wù)保持相對14獨(dú)立；能有效改善程序結(jié)構(gòu)，便于模塊化處理，使程序的可讀性、可維護(hù)性和可移植性都得到進(jìn)一步的提高。 通過課程設(shè)計(jì)，不光是知識儲備上有了增加，對這門課程也產(chǎn)生了濃厚的興趣?；蛟S是我們現(xiàn)在接觸的還很淺，但我認(rèn)為 PLC 設(shè)計(jì)是一個(gè)有趣的過程，從你拿到題目在手，你分析題目，思考其可能實(shí)現(xiàn)的方