PLC十字路口交通灯课程设计.doc

成绩：课 程 设 计 报 告 书所属课程名称 机电传动控制（含PLC） 题 目 十字路口交通灯控制系统 分 院 机电学院 专 业、班 级 学 号 学 生 姓 名 指 导 教 师 2011 年 07 月 21 日目 录1 课程设计任务书12 总体设计23 硬件系统设计64 程序设计85 程序调试及结果分析？6 总结？7 参考文献？课程设计报告书 机电传动控制1 课 程 设 计 任 务 书课程设计题目： 十字路口交通灯控制系统 课程设计时间：自 2011 年 07 月 11日起至 2011 年 07 月 21日。课程设计要求：信号灯受一个启动开关控制，当启动开关接通时，信号灯系统开始工作，且先南北红灯亮，东西绿灯亮。当启动开关断开时，所有信号灯都熄灭。南北红灯亮维持25秒，在南北红灯亮的同时东西绿灯也亮，并维持20秒。到20秒时，东西绿灯闪亮，闪亮3秒后熄灭。在东西绿灯熄灭时，东西黄灯亮，并维持2秒。到2秒时，东西黄灯熄灭，东西红灯亮，同时，南北红灯熄灭，绿灯亮。东西红灯亮维持30秒。南北绿灯亮维持20秒，然后闪亮3秒后熄灭。同时南北黄灯亮，维持2秒后熄灭，这时南北红灯亮，东西绿灯亮。周而复始。学生签名： 年 月 日课程设计评阅意见项目课程设计态度评价10%出勤情况评价10%任务难度、量评价10%创新性评价10%综合设计能力评价20%报告书写规范评价20%口试20%成绩综合评定等级评阅教师： 2011年 月 日2总体设计2.1总体概述城市交通信号控制是通过对交通流的调节、警告和诱导以达到改善人和货物的安全运输，提高运营效率。其目标在于改善交通流的质量，更好地利用现有运输能力，提高交通流的安全性、快速性和舒适性。目前，就我国大多数城市而言，已经建立了多种交通信号控制系统，与此同时，其中利用定时控制的比例较大。20世纪20年代，人们把各种继电器、定时器、接触器以及触点按一定的逻辑关系连接起来组成控制系统，控制各种机械设备，这是传统的继电器控制系统。随着工业的发展，设备和生产过程越来越复杂。对于复杂的系统继电器控制系统存在两个缺点：一个是可靠性差，另一个是灵活性差。因此在实现十字路口交通灯控制的时候我们将目光转向了更为有效的控制装置PLC。可编程控制器简称PLC，是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术发展而来的一种新型工业控制装置。专家认为，可编程控制器将成为今后工业控制的主要手段和重要的基础设备之一。将PLC用于对交通信号灯的控制，主要是考虑其具有对使用环境适应性强的特性，同时其内部定时器资源十分丰富，可对目前普遍使用的信号灯进行精确控制。目前大多品牌PLC内部均配有实时时钟，通过编程控制可对信号灯实施全天候无人化管理。由于PLC本身具有通讯联网功能，将同一条道路上的信号灯组成一局域网进行统一调度管理，可缩短车辆通行等候时间，实现科学化管理。鉴于设备的限制，我们选择PLC中的S7-200来实现这一功能。2.2总体设计思想当启动按钮按下后，南北主干道处于红灯状态，东西道路处于绿灯可通行状态。期间，南北红灯持续25S，我们使用定时器T39来实现，T39定时完成以后，T40开始定时30S，用于东西红灯的定时。这样，整个控制系统一个周期55S。南北亮红灯的同时，东西亮绿灯，持续20S，利用定时器T41实现，随后，东西绿灯闪烁3S，用定时器T42实现。闪烁完成后，东西黄灯亮2S，利用定时器T43实现功能。在南北红灯定时完成后，南北绿灯定时25S，用定时器T44完成，然后是3S的绿灯闪烁电路，用定时器T45实现，闪烁定时到了以后，南北黄灯进行2S的定时，用定时器T46实现。至此，控制系统的定时已经完成。在设计过程中，考虑到安全因素，我们加入报警系统，即出现东西、南北同时绿灯或者同时黄灯或者同时红灯时，报警灯亮，工作人员断开启动按钮，进行维修和调试。经过分析，十字路口交通灯在工作过程的一个周期过程中，将会出现以下6种状态：1. 南北红灯亮，东西绿灯持续亮；2. 南北红灯亮，东西绿灯闪烁；3. 南北红灯亮，东西黄灯亮；4. 南北绿灯亮，东西红灯亮；5. 南北绿灯闪烁，东西红灯亮；6. 南北黄灯亮，东西红灯亮。另外，若出现同色灯同时亮的情况，报警灯亮。 图2.1十字路口交通灯实验台实图2.3工作过程示意图南北绿灯闪烁南北黄灯亮南北绿灯亮东西黄灯亮东西红灯亮东西绿灯闪烁启动南北红灯亮东西绿灯亮25S20S3S25S2S图2.2十字路口交通灯工作过程3S3S30S南北黄灯亮2.4十字路口交通灯时序图东西黄东西红南北绿南北黄20S3S2S25S3S2S30S20S3S2SONOFF图2.3 十字路口交通灯时序图25S南北红启 动东西绿3硬件系统设计3.1PLC型号选定从上面的分析可以知道，系统共有开关量输入点1个，开关量输出点7个，如果选用CPU222 / PLC，也需要扩展单元 PLC，参照西门子S7-200系列特性（见附录），选用主机为CPU224（14 输入/10继电器输出）。图3.1 S7-200 CPU 主要技术指标3.2PLC的地址分配1ms: T32,T96 10ms: T33T36, T97T100 100ms: T37T63, T101T255表3.1交通灯PLC的输入输出点数分配表地址外部设备I0.0启动/停止按钮Q0.0南北主干道红灯Q0.1东西红灯Q0.2南北主干道绿灯Q0.3东西绿灯Q0.4南北主干道黄灯Q0.5东西黄灯Q0.6报警灯3.3PLC的接线SDI0.0COMQ0.0Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5Q0.6南北R东西R南北G东西G南北Y东西YPLC图3.2 PLC接线图4程序设计4.1程序梯形图4.1.1绿灯闪烁电路注：利用T37、T38自锁控制灯的闪烁4.1.2南北红灯与东西红灯的定时控制4.1.3东西绿灯、绿灯闪烁、黄灯的定时控制注：东西绿灯、绿灯闪烁、黄灯顺序出现，利用定时器的互锁控制，即T41定时的完成控制T42的开启，T42的完成控制T43的开启。4.1.4南北绿灯、绿灯闪烁、黄灯的定时控制注：南北绿灯、绿灯闪烁、黄灯顺序出现，利用定时器的互锁控制，即T44定时的完成控制T45的开启，T45的完成控制T46的开启。4.1.5交通灯亮灭的工作控制注：Q0.0连接南北红灯 Q0.1连接东西红灯Q0.2连接南北绿灯 Q0.3连接东西绿灯Q0.4连接南北黄灯 Q0.5连接东西黄灯4.1.6报警灯电路注：若出现东西、南北道路交通灯同色情况立即报警。4.2程序语句表（）步序助记符操作数0LD I0.01AN T382TON T37,+53LD T374TON T38,+55LD I0.06AN Q0.67AN T408TON T39,+2509LD T3910TON T40,+30011AN Q0.612AN T3913A I0.014TON T41,+20015LD T4116TON T42,+3017LD T4218TON T43,+2019LDT3920TON T44,+25021LDT4422TONT45,+3023LDT4524TONT46,+2025ANT3926ANQ0.627AI0.028=Q0.029LDT3930= Q0.131LDQ0.032ANT4133LDT4134ANT4235AT3736OLD37=Q0.338LDT4239ANT4340=Q0.541LDQ0.142ANT4443LDT4444ANT4545AT3746OLD47=Q0.248LDT4549ANT4650=Q0.451LDQ0.052AQ0.153LDQ0.254AQ0.355OLD56LDQ0.457AQ0.558OLD59= Q0.65程序调试及结果分析调试过程中对原程序图三处进行了调试和更改。调试一：（下面三个错误均为一个类型的错误）图5.1东西绿灯工作，调试前的梯形图图5.2南北绿灯工作，调试前的梯形图图5.3报警电路，调试前的梯形图现象描述：交通灯的绿灯不亮，但可以闪烁。结果分析：梯形图中一个输出只能出现一次，亦只识别一次。调试方法如下：图5.4东西绿灯工作，调试后的梯形图图5.5南北绿灯工作，调试后的梯形图图5.6报警电路，调试后的梯形图调试二：（下面两个错误均为一个类型的错误）图5.7南北红灯定时，调试前的梯形图图5.8南北红灯工作，调试前的梯形图现象描述：拨动I0.0启动/停止按钮无反应。结果分析：没有启动/停止按钮，工作如出现无法立即停止。调试方法如下：梯形图在相应位置加上启动/停止按钮。图5.9南北红灯定时，调试后的梯形图图5.10南北红灯工作，调试后的梯形图6总结通过对十字路口交通灯控制系统的设计，我收益颇丰。知识层面上，加深了对PLC的认识，掌握了一些常用的指令，例如灯的闪烁电路。通过直行交通灯（无转弯）的工作过程的分析，画出其时序电路，进而对其I/O点的分配，选择CPU，程序设计，程序调试，说明书的编写，这一套完整的步骤走下来，对一个论文的书写也有了大概的把握。通过课程设计，不光是知识储备上有了增加，对这门课程也产生了浓厚的兴趣。或许是我们现在接触的还很浅，但我认为PLC设计是一个有趣的过程，从你拿到题目在手，你分析题目，思考其可能实现的方法，包括上网、上图书馆去搜集材料，回头再进行学习，根据手中现有的资料去对应地编写程序。回头上实验台将你编写好的程序进行编译、下载，运行，观察其实现情况。我这次主要是进行了两种类型的调试过程，一个是多次使用同一个输出导致其不识别，因而在实现过程中南北和东西的绿灯均不亮，另一个是在南北红灯定时和工作的过程中未添加启动按钮I0.0，