十字路口帶倒計(jì)時(shí)顯示的交通信號(hào)燈控制的課程設(shè)計(jì)

1、摘 要當(dāng)今時(shí)代是一個(gè)自動(dòng)化時(shí)代，隨著大規(guī)模集成電路及計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速開(kāi)展，交通燈控制等很多行業(yè)的設(shè)備都與計(jì)算機(jī)密切相關(guān)。本文介紹了用三菱FX系列的PLC設(shè)計(jì)一個(gè)十字路口帶倒計(jì)時(shí)顯示的交通燈控制系統(tǒng)的全過(guò)程。該交通燈控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)的功能有：各路口有固定的工作周期，并用七段數(shù)碼管倒計(jì)時(shí)顯示相應(yīng)燈的剩余時(shí)間，而且在道路擁擠時(shí)中控中心能改變其周期。 關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)技術(shù) 十字路口交通燈控制 三菱FX系列PLC 數(shù)碼管顯示目 錄1. 設(shè)計(jì)目的12. 設(shè)計(jì)要求13. 設(shè)計(jì)任務(wù)34. 交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)35. 交通信號(hào)燈控制接線圖126. 交通信號(hào)燈控制總梯形圖137. 交通信號(hào)燈控制總指令表168.

2、附錄189. 參考文獻(xiàn)一、設(shè)計(jì)目的十字路口帶倒計(jì)時(shí)顯示的交通信號(hào)燈控制二、設(shè)計(jì)要求采用PLC構(gòu)成十字路口帶到計(jì)時(shí)顯示的南北向和東西向交通信號(hào)燈的電氣控制。系統(tǒng)上電后，交通指揮信號(hào)控制系統(tǒng)由一個(gè)3位轉(zhuǎn)換開(kāi)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(kāi)始按常規(guī)正?？刂乒δ芄ぷ鳎凑杖鐖D1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

3、綠燈常亮，南北向紅燈常亮，數(shù)碼管顯示99不變。控制信號(hào)說(shuō)明見(jiàn)表1。圖1 十字路口交通燈正常工作時(shí)序表1 十字路口交通燈控制信號(hào)說(shuō)明輸入輸出文字符號(hào)說(shuō)明文字符號(hào)說(shuō)明SA1-1交通燈正常工作控制開(kāi)關(guān)H1南北向綠燈指示SA1-2南北向交通燈常綠控制開(kāi)關(guān)H2南北向黃燈指示SA1-3東西向交通燈常綠控制開(kāi)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)碼顯示管三、設(shè)計(jì)任務(wù)1.根據(jù)控制要求，進(jìn)行電氣控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)，包括PLC硬件配置電路。2.根據(jù)控制要求，編制交通信號(hào)燈PLC控制程序，有條件可以利用交通燈模型或模擬開(kāi)關(guān)板調(diào)

4、試程序，模擬運(yùn)行。3.編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，內(nèi)容包括：1設(shè)計(jì)過(guò)程和有關(guān)說(shuō)明。2基于PLC的十字路口交通燈電氣控制電路圖。3PLC控制程序梯形圖和指令表。4電器元器件的選擇和有關(guān)計(jì)算。5電氣設(shè)備明細(xì)表。6) 參考資料、參考書(shū)及參考手冊(cè)。7其他需要說(shuō)明的問(wèn)題。四、交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)交通信號(hào)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。南北和東西每個(gè)方向各有紅、綠、黃三種信號(hào)燈。交通燈控制示意圖如圖2所示。正?？刂茣r(shí)： 圖2 交通燈控制示意圖如圖1所示，它是按信號(hào)燈置1與置0兩種狀態(tài)繪制的，置1表示信號(hào)燈點(diǎn)亮。SA1手柄指向左45時(shí)，接點(diǎn)SA1-1接通，東西向紅燈亮30s

5、，南北向綠燈亮，25s后南北向綠燈閃爍3s，然后熄滅。在綠燈熄滅的同時(shí)，東西向黃燈亮2s，然后熄滅。在該燈熄滅的同時(shí)，南北向紅燈亮及東西向綠燈亮，以下的變化規(guī)律與上述相同。到南北向綠燈亮，東西向紅燈亮開(kāi)始第二個(gè)循環(huán)，以后周而復(fù)始地循環(huán)動(dòng)作。同時(shí)南北向及東西向均有兩位數(shù)碼管倒計(jì)時(shí)顯示相應(yīng)指示燈的剩余時(shí)間值。非正?？刂茣r(shí)：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。圖3 交通燈工作流程圖東西向黃2s數(shù)碼管2s倒計(jì)時(shí)；南北向紅30

6、s數(shù)碼管30s倒計(jì)時(shí)；東西向紅30s數(shù)碼管30s倒計(jì)時(shí)；開(kāi)始選擇開(kāi)關(guān)方式手柄左45？手柄0？南北向綠、東西向紅數(shù)碼管都為99東西向綠、南北向紅數(shù)碼管都為99南北向綠25s閃3s數(shù)碼管28s倒計(jì)時(shí)；東西向綠25s閃3s數(shù)碼管28s倒計(jì)時(shí)；南北向黃2s數(shù)碼管2s倒計(jì)時(shí)；YYNN整體工作流程如圖3所示：2. 可編程序控制器該可編程序控制器是由電源+CPU輸入輸出+程序存儲(chǔ)器RAM的單元型可編程序控制器。其主機(jī)稱為根本單元，為主機(jī)備有可擴(kuò)展其輸入輸出點(diǎn)的“擴(kuò)展單元電源+I/O和“擴(kuò)展模塊I/O，此外，還可連接擴(kuò)展設(shè)備,用于特殊控制。三菱FXPLC的特點(diǎn):系統(tǒng)配置即固定又靈活編程簡(jiǎn)單備有可自由選擇，豐富

7、的品種令人放心的高性能高速運(yùn)算使用于多種特殊用途外部機(jī)器通訊簡(jiǎn)單化共同的外部設(shè)備FX系列PLC擁有無(wú)以匹及的速度，高級(jí)的功能邏輯選件以及定位控制等特點(diǎn)，F(xiàn)X2N系列是三菱PLC是FX家族中最先進(jìn)的系列。具有高速處理及可擴(kuò)展大量滿足單個(gè)需要的特殊功能模塊等特點(diǎn)，為工廠自動(dòng)化應(yīng)用提供最大的靈活性和控制能力。FX2N是從16路到256路輸入/輸出的多種應(yīng)用的選擇方案；這里選用FX2N系列24路輸入/輸出的FX2N48MR 。可編程序控制器輸入/輸出分配本設(shè)計(jì)用了4輸入做開(kāi)關(guān)其中S為總開(kāi)關(guān)，24個(gè)輸出分別控制交通燈和數(shù)碼管顯示。具體對(duì)應(yīng)接線表見(jiàn)下表。表2 可編程序控制器輸入/輸出分配輸入輸出SA1-1

8、X000H1Y000SA1-2X001H2Y001SA1-3X002H3Y002SX003H4Y003H5Y004H6Y005H11Y010Y017H12Y020Y0273.數(shù)碼管七段碼譯碼七段碼譯碼指令SEGD是驅(qū)動(dòng)七段顯示器的指令，可以顯示1位十六進(jìn)制數(shù)據(jù)。七段碼譯碼表如表3所示，B0表示位原件的首位或子元件的最低位。本設(shè)計(jì)選用高亮的共陰極兩位十寸七段數(shù)碼管，額定電壓12V、額定電流25MA每段。供電直接使用DC12V/25MA電源供電。表3 七段碼譯碼表十六進(jìn)制數(shù)位組合格式七段組合數(shù)預(yù)設(shè)定表示的數(shù)字B7B6B5B4B3B2B1B000000001111110100010000011012

9、001001011011230011010011113401000110011045010101101101560110011111016701110010011178100001111111891001011011119A101001110111AB101101111100BC110000111001CD110101011110DE111001111001EF111101111011F數(shù)碼管輸入/輸出信號(hào)分配如表4所示。表 4 數(shù)碼管輸入/輸出分配數(shù)碼管1南北向數(shù)碼管2東西向B0Y10B0Y20B1Y11B1Y21B2Y12B2Y22B3Y13B3Y23B4Y14B4Y24B5Y15B5Y2

10、5B6Y16B6Y264.交通燈本設(shè)計(jì)選用直徑200MM的圓形LED點(diǎn)陣左邊紅、綠、黃燈，額定電壓DC12V、額定電流4.2A、額定功率50W，直接采用DC12V/4.2A電源供電。5.PLC控制程序設(shè)計(jì)(1)交通燈正常運(yùn)行時(shí)，工作狀態(tài)循環(huán)都的梯形圖如圖3所示。Y000為南北綠燈、Y001為南北黃燈、Y002為南北紅燈、Y003為東西綠燈、Y004為東西黃燈、Y005為東西紅燈。圖4 交通燈正常工作的梯形圖圖5 數(shù)碼管28s倒計(jì)時(shí)的梯形圖(2)交通燈綠燈時(shí)數(shù)碼管28s倒計(jì)時(shí)的段選通梯形圖如圖4所示。其中K1M0為數(shù)碼管低位段選通，K1M4為數(shù)碼管高位段選通。圖6 數(shù)碼管2s倒計(jì)時(shí)的梯形圖(3)

11、 交通燈黃燈時(shí)數(shù)碼管2s倒計(jì)時(shí)的段選通梯形圖如圖5所示。圖7 數(shù)碼管30s倒計(jì)時(shí)的梯形圖4交通燈紅燈時(shí)數(shù)碼管30s倒計(jì)時(shí)的段選通梯形圖如圖6所示。其中K1M10為數(shù)碼管低位段選通，K1M14為數(shù)碼管高位段選通。(5)交通燈數(shù)碼管位選通梯形圖如圖7所示。Y006為數(shù)碼管低位選通信號(hào)，Y007為數(shù)碼管高位選通信號(hào)。圖8 數(shù)碼管位選通信號(hào)的梯形圖圖9 數(shù)碼管顯示99時(shí)的梯形圖(6)交通燈非正常工作時(shí)，數(shù)碼管顯示99時(shí)的梯形圖如圖8所示。五、交通信號(hào)燈控制接線圖SA1COM1 COM2X000 Y000X001 Y001X002 Y002Y003Y004Y005+24V Y006-24V Y007COM Y010Y011Y012Y013Y014Y015Y016Y017Y020Y021Y022Y023Y024Y025Y026Y027COM3COM4COM5DCJUDCJU六、交通信號(hào)燈控制總梯形圖七、交通信號(hào)燈控制總指令表八、附錄本設(shè)計(jì)所用原件清單： 三菱PLCFX2N48MR1；手柄式開(kāi)關(guān)1；交通信號(hào)燈 紅2、黃2、綠2；共陰極七段數(shù)碼管4；直流電源2。九、參考文獻(xiàn) PLC電氣控制技術(shù). 北京：機(jī)械工業(yè)出