十字路口紅綠燈控制

-1-課程設(shè)計(jì)報(bào)告課程：電氣控制與PLC課程設(shè)計(jì)題目：十字路口紅綠燈控制

目錄一、引言： -3-1.課程研究的背景目的和意義 -3-2.課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求 -3-二、硬件設(shè)計(jì)： -4-1.PLC選型 -4-2.I/O接口的分配 -4-3.外圍電路圖 -5-3.PLC的型號(hào)與顯示器的型號(hào) -5-三、軟件設(shè)計(jì)： -6-1.程序流程圖 -6-2.十字路口紅綠燈控制梯形圖程序分析 -6-3.十字路口紅綠燈控制梯形圖（詳情在附錄） -7-四、系統(tǒng)調(diào)試： -7-1.調(diào)試說(shuō)明 -7-2.仿真測(cè)試圖（詳情在附錄） -8-五、小組體會(huì)： -8-六、致謝： -9-七、附錄： -9-1.十字路口紅綠燈控制梯形圖 -10-2.仿真測(cè)試圖 -12-

十字路口紅綠燈控制摘要隨著信息技術(shù)和半導(dǎo)體工業(yè)的發(fā)展，基于各種檢測(cè)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)與術(shù)的智能交通系統(tǒng)成為了改善當(dāng)前惡劣交通狀況的有效手段。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，主要使用了PLC可編程序控制器和傳感器相結(jié)合的一種智能控制方法，使用壓軸式傳感器采集車(chē)輛脈沖，用PLC高速計(jì)數(shù)器對(duì)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，本文使用了FX2N系列家族最為先進(jìn)的可編程控制器，根據(jù)取得的數(shù)據(jù)運(yùn)用一定的智能控制原則自動(dòng)調(diào)節(jié)紅綠燈的時(shí)間長(zhǎng)度，最大限度地減少車(chē)輛停留現(xiàn)象，較好地解決了車(chē)流量不均衡、不穩(wěn)定問(wèn)題。關(guān)鍵詞：交通燈；控制器；PLC。

電氣控制與PLC課程設(shè)計(jì)一、引言：1.課程研究的背景目的和意義(1)選題背景隨著人們消費(fèi)水平的不斷提高，私家車(chē)不斷增加，城市人多、車(chē)多道路少的交通狀況越來(lái)越引起人們的關(guān)注。為了實(shí)現(xiàn)交通道路的管理，在各個(gè)道口安裝紅綠燈已經(jīng)成為了疏導(dǎo)交通車(chē)輛最為常見(jiàn)和最有效的手段。PLC控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)按車(chē)流量規(guī)模給定亮燈時(shí)長(zhǎng)，達(dá)到最大限度的車(chē)輛放行，減少十字路口的車(chē)輛滯流，緩解交通擁擠以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制，從而提高交通控制系統(tǒng)的效率。(2)選題意義在十字路口設(shè)置交通燈用來(lái)對(duì)交通進(jìn)行有效的疏通，并為交通參與者的人身安全提供了強(qiáng)有力的保障。如何改善交通燈控制系統(tǒng)，使其適應(yīng)現(xiàn)在的交通狀況，成為研究的課題。2.課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求(1).總體控制要求信號(hào)燈受一個(gè)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)控制，當(dāng)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)接通時(shí)，信號(hào)燈系統(tǒng)開(kāi)始工作，且先南北紅燈亮，東西綠燈亮。當(dāng)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，所有信號(hào)燈都熄滅。其系統(tǒng)示意圖如下所示。圖1仿真示意圖(2).基本控制任務(wù)及工作要求東西紅燈亮維持25秒，在東西紅燈Y2亮的同時(shí)南北綠燈Y3也亮，并維持20秒。到20秒時(shí)，南北綠燈Y3閃亮，閃亮3秒后熄滅。在東西綠燈Y3熄滅時(shí)，南北黃燈Y4亮，并維持2秒。到2秒時(shí)，南北黃燈Y4熄滅，南北紅燈Y5亮，同時(shí)，南北紅燈Y2熄滅，綠燈Y0亮。南北紅燈Y5亮維持30秒。東西綠燈Y0亮維持20秒，然后閃亮3秒后熄滅。同時(shí)東西黃燈Y1亮，維持2秒后熄滅，這時(shí)東西紅Y2燈亮，南北綠燈Y3亮。周而復(fù)始。(3).信號(hào)燈時(shí)序圖圖2信號(hào)燈時(shí)序圖(4).問(wèn)題分析細(xì)了解被控對(duì)象的全部功能和它對(duì)控制系統(tǒng)的要求，確定哪些信號(hào)需要輸入給PLC，哪些負(fù)載由PLC驅(qū)動(dòng)，并分類(lèi)統(tǒng)計(jì)出各輸入量和輸出量的性質(zhì)以及電壓大小等級(jí)。二、硬件設(shè)計(jì)：1.PLC選型根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，選用德國(guó)西門(mén)子公司的S7-1200PLC，主機(jī)為CPU1214DC/DC/DC，S7-1200是西門(mén)子公司新推出的面向離散自動(dòng)化系統(tǒng)和獨(dú)立自動(dòng)化系統(tǒng)的小型PLC。S7-1200采用模塊化設(shè)計(jì)，具備強(qiáng)大的工藝功能。適用于多種場(chǎng)合，可以滿(mǎn)足不同的自動(dòng)化需求。其定位處于S7-200和S7-300之間，是緊湊型自動(dòng)化系統(tǒng)的新成員。在涵蓋了S7-200原有功能的基礎(chǔ)上，S7-1200又增加了許多新的功能。可以滿(mǎn)足更廣泛領(lǐng)域的應(yīng)用。S7-1200CPU上集成了Profinet接口，可以實(shí)現(xiàn)編程設(shè)備與CPU，HMI與CPU，以及CPU與CPU之間的通訊。還可以通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)的協(xié)議，實(shí)現(xiàn)與第三方設(shè)備的通信，S7-1200控制器使用靈活、功能強(qiáng)大，可用于控制各種各樣的設(shè)備以滿(mǎn)足自動(dòng)化需求。小組選定的PLC型號(hào)為：西門(mén)子S7-1200PLC。2.I/O接口的分配表格SEQ表格\*ARABIC1輸入信號(hào)輸出信號(hào)啟動(dòng)M2.1東西紅燈Q0.0停止M2.2東西綠燈Q0.1東西黃燈Q0.2南北紅燈Q0.3南北綠燈Q0.4南北黃燈Q0.53.外圍電路圖圖2外圍電路圖3.PLC的型號(hào)與顯示器的型號(hào)圖3PLC的型號(hào)與顯示器的型號(hào)圖三、軟件設(shè)計(jì)：1.程序流程圖圖4交通信號(hào)燈流程圖2.十字路口紅綠燈控制梯形圖程序分析梯形圖是PLC使用得最多的圖形編程語(yǔ)言，被稱(chēng)為PLC的第一編程語(yǔ)言。梯形圖語(yǔ)言沿襲了繼電器控制電路的形式，梯形圖是在常用的繼電器與接觸器邏輯控制基礎(chǔ)上簡(jiǎn)化了符號(hào)演變而來(lái)的，具有形象、直觀(guān)、實(shí)用等特點(diǎn)，電氣技術(shù)人員容易接受，是運(yùn)用上最多的一種PLC的編程語(yǔ)言。在PLC程序圖中，左、右母線(xiàn)類(lèi)似于繼電器與接觸器控制電源線(xiàn)，輸出線(xiàn)圈類(lèi)似于負(fù)載，輸入觸點(diǎn)類(lèi)似于按鈕。梯形圖由若干階級(jí)構(gòu)成，自上而下排列，每個(gè)階級(jí)起于左母線(xiàn)，經(jīng)過(guò)觸點(diǎn)與線(xiàn)圈，止于右母線(xiàn)。將繼電器電路轉(zhuǎn)換為功能相同的PLC外部接線(xiàn)圖和梯形圖步驟如下：①了解和熟悉被控設(shè)備的工藝過(guò)程和機(jī)械的動(dòng)作情況，根據(jù)繼電器電路圖分析和掌握控制系統(tǒng)的工作原理，這樣才能做到在設(shè)計(jì)和調(diào)試控制系統(tǒng)時(shí)心中有數(shù)。②確定PLC的輸入信號(hào)和輸出負(fù)載，以及與它們對(duì)應(yīng)的梯形圖中的輸入位和輸出位的地址，畫(huà)出PLC的外部接線(xiàn)圖。③確定與繼電器電路圖的時(shí)間繼電器對(duì)應(yīng)的梯形圖中的位存儲(chǔ)器（M）和定時(shí)器（T）的地址。④根據(jù)上述關(guān)系畫(huà)出梯形圖。3.十字路口紅綠燈控制梯形圖（詳情在附錄）圖5十字路口紅綠燈控制梯形圖圖6十字路口紅綠燈控制梯形圖四、系統(tǒng)調(diào)試：1.調(diào)試說(shuō)明(1).軟件調(diào)試:輸入編寫(xiě)好的梯形圖，并進(jìn)行語(yǔ)法的檢查(編譯)，正確后導(dǎo)出程序文件，打開(kāi)仿真軟件，進(jìn)行調(diào)試。(2).運(yùn)行調(diào)試:軟件調(diào)試正確的基礎(chǔ)上，打開(kāi)可編程控制器的“RUN”開(kāi)關(guān)進(jìn)行調(diào)試;觀(guān)察運(yùn)行的情況，看運(yùn)行情況是否按照控制要求進(jìn)行工作。2.仿真測(cè)試圖（詳情在附錄）圖7仿真測(cè)試圖五、小組體會(huì)：通過(guò)本次設(shè)計(jì)，我們小組學(xué)到了許多知識(shí)，其中最主要的是PLC設(shè)計(jì)方法與應(yīng)用。這是一個(gè)比較典型的十字路口交通燈的梯形圖設(shè)計(jì)，最為一種設(shè)計(jì)實(shí)踐，主要是為PLC在交通控制系統(tǒng)中提出一種設(shè)計(jì)理論，為以后PLC在復(fù)雜的控制系統(tǒng)中提出一種可行的理論方案。在實(shí)際應(yīng)用中，采用PLC控制城市交通信號(hào)燈，能根據(jù)不同路況要求，隨時(shí)修改控制程序，以改變各信號(hào)燈的工作時(shí)間和工作狀況。與繼電器或邏輯電路控制系統(tǒng)相比，PLC控制系統(tǒng)具有更高的可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)實(shí)用性。這次設(shè)計(jì)實(shí)踐，我們小組鞏固了PLC的基本編程方法，對(duì)ＰＬＣ的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在對(duì)理論的運(yùn)用中，提高了我們的工程素質(zhì)，通過(guò)解決一個(gè)個(gè)在調(diào)試中出現(xiàn)的問(wèn)題，我們對(duì)ＰＬＣ的理解加強(qiáng)了，看到了實(shí)踐與理論的差距，通過(guò)此次課程，讓我了解了ＰＬＣ梯形圖、指令表、順序功能圖有了更好的了解，也讓我了解了關(guān)于ＰＬＣ設(shè)計(jì)原理。有很多設(shè)計(jì)理念來(lái)源于實(shí)際，從中找出最合適的設(shè)計(jì)方法。六、致謝：這次學(xué)習(xí)的過(guò)程中，從選題到確定思路，從資料的搜集、提綱的擬定到內(nèi)容的寫(xiě)作與修改，無(wú)一不是我們需要感恩的部分。老師的悉心指導(dǎo)，同學(xué)們的互幫互助，都值得我們真誠(chéng)的說(shuō)一句謝謝。老師的點(diǎn)評(píng)中總是閃爍著智慧的火花，淵博的學(xué)識(shí)，敏銳的學(xué)術(shù)洞察力，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，一絲不茍的負(fù)責(zé)精神，以及對(duì)學(xué)生孜孜不倦的教誨都讓我們受益匪淺。在此，謹(jǐn)向老師表示我們最衷心地感謝和最誠(chéng)摯的敬意。參考文獻(xiàn)[1]連塞英.機(jī)床電氣控制技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2003.[2]漆漢宏.PLC電氣控制技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2012.七、附錄：附錄