交通信號燈PLC控制系統(tǒng)

1引言交通信號燈控制系統(tǒng)的價值與意義隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，城市交通問題越來越引起人們的關(guān)注。人、車、路三者關(guān)系的協(xié)調(diào)，已成為交通管理部門需要解決的重要問題之一。城市交通控制系統(tǒng)是用于城市交通數(shù)據(jù)監(jiān)測、交通信號燈控制與交通疏導(dǎo)的計算機綜合管理系統(tǒng)，它是現(xiàn)代城市交通監(jiān)控指揮系統(tǒng)中最重要的組成部分。隨著城市機動車量的不斷增加，許多大城市出現(xiàn)了交通超負荷運行的情況，因此這些城市紛紛修建城市高速道路，在高速道路建設(shè)完成的初期，他們曾有效地改善了交通狀況。然而，隨著交通量的快速增長和缺乏對高速道路的系統(tǒng)研究和控制，高速道路沒有充分發(fā)揮出預(yù)期的作用。所以，如何采用合適的控制方法，最大限度利用好耗費巨資修建的城市高速道路，緩解主干道與匝道、城區(qū)同周邊地區(qū)的交通擁堵狀況，越來越成為交通運輸管理和城市規(guī)劃部門亟待解決的主要問題。研究城市交通信號控制系統(tǒng)具有相當(dāng)?shù)膶W(xué)術(shù)價值和實用價值，解決了城市交通擁擠的問題，提高了城市交通的效率，適應(yīng)未來的城市交通的發(fā)展，從長遠來看具有巨大的現(xiàn)實意義。為此，通過我們應(yīng)用所學(xué)的知識設(shè)計了一套交通信號燈控制電路的方案。交通信號燈的控制系統(tǒng)主要由計時電路、主控電路、信號燈轉(zhuǎn)換期、脈沖信號發(fā)生器組成。設(shè)計目的能夠根據(jù)功能要求選擇PLC的類型及其根據(jù)I/O點的要求選擇該類PLC的型號。根據(jù)所選的PLC的類型，掌握該PLC的編程軟件并能夠利用該軟件繪制設(shè)計課題的梯形圖。根據(jù)繪制的梯形圖，編寫完整的程序清單。根據(jù)I/O點的定義，繪制PLC外部電氣接線圖。設(shè)計任務(wù)與要求一、功能要求交通信號燈控制系統(tǒng)受一個起動按鈕、一個停車按鈕控制。按動起動按鈕，則系統(tǒng)開始工作，按動停車按鈕，則系統(tǒng)停止工作。系統(tǒng)控制的對象有九個：東西方向紅燈兩個，南北方向紅燈兩個；東西方向黃燈兩個，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，報警喇叭一個。整個控制過程按如下時序圖進行：圖1.1圖1.1二、畫出系統(tǒng)動作流程圖三、設(shè)計外部輸入/輸出點（I/0）四、畫出PLC外部接線圖五、請設(shè)計完整的梯形圖2PLC介紹及所選PLC2.1PLC性能及特點PLC是一種數(shù)字式運算操作的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。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)和算術(shù)運算等操作指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)設(shè)備，都按照易于工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個統(tǒng)一的整體、易于擴充其功能的原則設(shè)計。PLC是在集成電路、計算機技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型工業(yè)控制設(shè)備。它具有控制功能強，可靠性高，配置靈活，體積小，重量輕，抗干擾能力強，適應(yīng)面廣的特點。2.2PLC工作原理（一）掃描技術(shù)當(dāng)PLC投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個階段。（二）輸入采樣階段在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)的單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。（三）用戶程序執(zhí)行階段在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點構(gòu)成的控制線路進行邏輯運算，然后根據(jù)邏輯運算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。（四）輸出刷新階段當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就進入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應(yīng)的外設(shè)。這時，才是PLC的真正輸出。本次采用的是三菱生產(chǎn)的一種小型整體式PLC，三菱PLC的主要特點：結(jié)構(gòu)靈活，傳輸質(zhì)量高、速度快、帶寬穩(wěn)定，范圍廣，低成本。3整體結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1設(shè)計流程圖圖3.1流程圖開始圖3.1流程圖開始紅燈亮60s紅燈亮左轉(zhuǎn)燈亮5s閃5s5s綠燈亮20s綠燈閃5s黃燈亮5s紅燈亮左轉(zhuǎn)燈亮5s閃5S綠燈亮20s綠燈閃5s黃燈5s紅燈亮60s3.2I/O地址分配及接線圖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)SB1X0東西紅燈R-EWY7停止開關(guān)SB2X1東西黃燈Y-EWY6東西綠燈G-EWY5東西左轉(zhuǎn)彎綠燈L-EWY4南北紅燈R-SNY3南北黃燈Y-SNY2南北綠燈G-SNY1南北左轉(zhuǎn)彎綠燈L-SNY0表3.1I/O地址分配表3.1I/O地址分配圖3.2外部接線圖圖3.2外部接線圖3.3梯形圖及指令表梯形圖指令表4結(jié)論通過本次PLC的課程設(shè)計，我學(xué)到了很多的東西，同時鞏固了以前所學(xué)的知識，而且學(xué)到了很多在書本上沒有學(xué)到過的東西。通過這次課程設(shè)計，使我懂得了理論與實際相結(jié)合的重要性，提高了自己的實際動手能力和獨立思考的的能力，并在設(shè)計過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對之前的知識理解的不夠深刻，掌握得不夠牢固，所以一定要將以前學(xué)過的知識重新溫故。參考資料[1]王阿根.電氣可編程序控制原理與應(yīng)用.