张浩毕业设计交通灯控制系统的设计西门子s.doc

当今时代是一个自动划时代，交通灯控制系统等很多行业的设备都与计算机密切相关。以此，一个好的交通灯控制系统，将给道路拥挤，违章控制等方面给予技术革命。随着大规模集成电路及计算机技术的迅速的发展，以及人工智能在控制技术方面的广泛运用，智能设备有了很大的发展，是现代科技发展的主流。 自从交通灯诞生以来，其内部的电路控制系统就不断被改进。设计方案也开始多种多样，从而使交通灯显得更加智能化。交通灯主要以PLC来实现控制导航的，PLC以微处理器为核心，普遍采用的依据继电接触器控制原理图编制。梯形图语言进行程序设计，编程内容，功能扩展方便，修改灵活，而且结构简单，抗干扰能力强。 本题设计用西门子PLCs7-200来实现十字路口交通信号灯控制PLC对东西南北的红黄绿，左绿灯实现有规律的循环闪亮以达到对交通等信号灯的控制。控制过程采用了顺序设计法用了八个定时器六个计数器分时段分频率自动实现对八个控制对象控制。控制程序包括有顺序功能图，梯形图，指令表等。 关键词PLC：交通灯，自动化，s7-200,交通灯，顺序功能图，梯形图。 目录第一章 绪论.第一章绪论 1.11简单介绍及研究的意义？ 可变的程序控制器，是从早期的继电器逻辑控制系统发展而来的。自从60年代问世以来，PLC的到了很大的发展，尤其是数据处理网络通信与DOS等集散系统融合方面有了很大的发展，可变程序控制系统已经成为工业自动化强有力的工具，得到了广泛的应用。 城市交通信号灯是通过对交通流量的调节以达到改善任何货物的安全运输，提高运营率来设计的。但是交通系统是一个具有随机性模糊性和不确定性的复杂性系统。十字路口车辆穿梭，行人熙攘人行道有条不絮地进行。靠的是什么来实现的呢？靠的是交通信号灯的自动指挥系统。那么控制系统是如何实现红绿黄三种颜色信号灯有条不絮的工作呢？交通灯的控制方式很多。可以用电子电路来实现，也可以用单片机编程控制来实现。本文主要介绍如何利用PLC来实现十字路口交通灯的控制。 1.12课题优缺点的分析 目前国内外对智能交通系统的理解不尽相同，但是不论从何种角度出发，有一点是共同交通灯系统，是用各种高新技术，特别是电子信息技术提高交通效率，增加交通安全性和改善环境的技术经济系统。日本，欧洲等国家和地区在智能交通系统方面取得了很大的进展，对当地交通运输效率的提高起了关键的作用。从各国看智能交通系统使交通基础的设施发挥出最大的效能，提高服务质量，同时使社会能够高效的用交通设施和能源，从而获得社会经济效益，它不但可能解决拥堵问题，而且对交通安全事故处理与救援客货运输管理道路智能系统等方面的问题。1.13设计的目的及工作内容 在十字路口设置交通灯可以对交通，并为交通参与者安全提供了强有力的保障。但是随着社会经济的快速发展，原来的交通等不能适应现在日益繁忙的交通状况。如何改善交通灯的控制系统，使其适应现在的交通状况，成为研究的课题。 用PLC实现系统连续循环运行，工作规律按时序图对交通异常状况的判断处理。 东西方向红灯两个，南北方向红灯两个 东西方向黄灯两个，南北方向黄灯两个 东西绿灯方向两个，南北方向绿灯两个 东西方向左转弯绿灯两个，南北方向左转绿灯两个 报警喇叭一个。 1.14PLC的简介 可编程控制器（Programmable Controller）是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller）， 简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制随着技术的发展这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机（Personal Computer）的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC。（1）LC 的由来在60 年代，汽车生产流水线的自动控制系统基本上都是由继电器控制装置构成的。当时汽车的每一次改型都直接导致继电器控制装置的重新设计和安装。随着生产的发展，汽车型号更新的周期愈来愈短，这样，继电器控制装置就需要经常地重新设计和安装，十分费时，费工，费料，甚至阻碍了更新周期的缩短。为了改变这一现状，美国通用汽车公司在1969 年公开招标，要求用新的控制装置取代继电器控制装置，并提出了十项招标指标，即：1编程方便现场可修改程序；2维修方便采用模块化结构；3可靠性高于继电器控制装置；4体积小于继电器控制装置；5数据可直接送入管理计算机；6成本可与继电器控制装置竞争；7 输入可以是交流115V；8输出为交流115V 2A 以上能直接驱动电磁阀接触器等；9在扩展时原系统只要很小变更；10用户程序存储器容量至少能扩展到4K。1969 年，美国数字设备公司（DEC） 研制出第一台PLC，在美国通用汽车自动装配线上试用，获得了成功。这种新型的工业控制装置以其简单易懂，操作方便，可靠性高，通用灵活，体积小，使用寿命长等一系列优点，很快地在美国其他工业领域推广应用。到1971 年，已经成功地应用于食品饮料冶金造纸等工业。这一新型工业控制装置的出现，也受到了世界其他国家的高度重视。1971 日本从美国引进了这项新技术，很快研制出了日本第一台PLC。1973年，西欧国家也研制出它们的第一台PLC。我国从1974 年开始研制，于1977年开始工业应用。（2）PLC 的定义PLC 问世以来，尽管时间不长，但发展迅速。为了使其生产和发展标准化，美国电气制造商协会NEMA 经过四年的调查工作，于1984 年首先将其正式命名为PC，并给PC 作了如下定义“PC 是一个数字式的电子装置，它使用了可编程序的记忆体储存指令。用来执行诸如逻辑，顺序，计时，计数与演算等功能，并通过数字或类似的输入/输出模块，以控制各种机械或工作程序。一部数字电子计算机若是从事执行PC 之功能的，亦被视为PC，但不包括鼓式或类似的机械式顺序控制器。”以后国际电工委员会（IEC）又先后颁布了PLC 标准的草案第一稿，第二稿，并在1987 年2 月，通过了对它的定义：“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。”总之，可编程控制器是一台计算机，它是专为工业环境应用而设计制造的计算机。它具有丰富的输入/输出接口，并且具有较强的驱动能力。但可编程控制器产品并不针对某一具体工业应用，在实际应用时，其硬件需根据实际需要进行选用配置，其软件需根据控制要求进行设计编制。（3）PLC的工作原理 PLC的工作原理：电力线是一个极其不稳定的高噪声、强衰减的传输通道，要实现可靠的电力线高速数据的通信，必须要解决低压配电网络和因素。如噪声、在阻碍波动，配电网结构，电磁兼容性以及线路的阻抗和兼容负载引起的信号衰减等主要因素的影响。 PLC的选择主要应从PLC的机型，容量，I/O模块电源模块特殊功能表，PLC选择是主要考虑以下几个问题：1）合理的结构型式2）安装方式的选择 3）响应速度的要求1.15PLC 的特点1 PLC 的主要特点（1）高可靠性1）所有的I/O 接口电路均采用光电隔离，使工业现场的外电路与PLC 内部电路之间电气上隔离。2）各输入端，均采用R-C滤波器，其滤波时间常数一般为1020ms。3）各模块均采用屏蔽措施，以防止辐射干扰。4）采用性能优良的开关电源。5）对采用的器件进行严格的筛选。6）良好的自诊断功能，一旦电源或其他软、硬件发生异常情况，CPU立即采用有效措施，以防止故障扩大。7）大型PLC 还可以采用由双CPU 构成冗余系统或有三CPU 构成表决系统,使可靠性更进一步提高。（2）丰富的I/O 接口模块PLC针对不同的工业现场信号，如： 交流或直流； 开关量或模拟量； 电压或电流； 脉冲或电位； 强电或弱电等。有相应的I/O 模块与工业现场的器件或设备，如： 按钮 行程开关 接近开关 传感器及变送器 电磁线圈 控制阀直接连接另外为了提高操作性能，它还有多种人-机对话的接口模块；为了组成工业局部网络，它还有多种通讯联网的接口模块，等等。（3）采用模块化结构为了适应各种工业控制需要除了单元式的小型PLC 以外绝大多数PLC 均采用模块化结构PLC 的各个部件包括CPU 电源I/O 等均采用模块化设计由机架及电缆将各模块连接起来系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合（4）编程简单易学PLC的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式对使用者来说不需要具备计算机的专门知识因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握（5）安装简单维修方便PLC不需要专门的机房可以在各种工业环境下直接运行使用时只需将现场的各种设备与PLC 相应的I/O 端相连接即可投入运行各种模块上均有运行和故障指示装置便于用户了解运行情况和查找故障由于采用模块化结构因此一旦某模块发生故障用户可以通过更换模块的方法使系统迅速恢复运行。 第二章 系统的方案设计2.1研究设计中还要解决的问题 1） 按照提的要求画出PLC端子接线图梯形图控制程序。2） 讲述程序设计思路PLC的选择程序框图及工作流程。3） 完成PLC端子接线工作，并利用编程器输入梯形图控制程序完成调试。211功能要求 PLC