多时段十字路口交通信号灯PLC控制系统设计.doc

. 目 录1 选题背景11.1 设计内容11.2 设计要求11.3 设计思路12系统总体方案分析与设计22.1 控制对象22.2 控制要求22.3方案分析42.4 方案设计43 PLC控制系统设计43.1控制要求分析及设计43.1.1主电路设计43.1.2确定I/O点数量及PLC类型43.2控制程序流程图63.3 控制程序编制83.3.1梯形图（见附表）84.总结84.1设计总结84.2 收获与体会8参考文献9附录 梯形图及指令表10精选范本 摘要这次以“多时段十字路口交通信号灯PLC控制系统设计”为题目的课程设计方案基本满足控制要求，可以实现十字路口交通信号灯在控制。要求利用西门子公司的S7-200可编程逻辑控制器对十字路口的交通灯进行控制，同时系统具有一定的智能性，对交通灯岸高峰期、正常期及晚间几个时段进行分段控制。它们分别和各自的时序图相对应，从而控制交通灯的信号。本系统采用主程序调用子程序的设计方案，通过主程序计算当前时间，对时间段的判别而调用相关的子程序，以达到设计要求。程序中时钟的校对是不可缺少，达到时间一致性的目的。 关键词：交通灯 PLC 程序 1 选题背景1.1 设计内容 十字路口交通信号灯PLC控制系统设计与调试。1.2 设计要求1、系统工作受开关控制，起动开关 ON 则系统工作；起动开关 OFF 则系统停止工作；2、交通信号灯按高峰时段、 正常时段及晚上时段进行控制，这三个时段的的时序分配如图1所示；3、在高峰时段，交通信号灯按图2所示时序控制；4、在正常时段，交通信号灯按图3 所示时序控制；5、晚上时段按提示警告方式运行，规律为： 东、南、西、北四个黄灯全部闪亮，其余灯全部熄灭，黄灯闪亮按亮 0.4 秒，暗 0.6 秒的规律反复循环。1.3 设计思路 本系统采用主程序调用子程序的设计方案，主程序为总控制单元，三个子程序分别为正常，高峰和晚间三个时段的plc控制单元，具体程序详见附录程序。 2系统总体方案分析与设计2.1 控制对象本系统的控制对象有八个，分别是：东西方向红灯（REW）两个；南北方向红灯 (RSN) 两个；东西方向黄灯（YEW）两个；南北方向黄灯 (YSN) 两个；东西方向绿灯（GEW）两个；南北方向绿灯 (GSN) 两个；东西方向左转弯绿灯(LEW)两个；南北方向左转弯绿灯(LSN)两个。2.2 控制要求1、系统工作受开关控制，起动开关 ON 则系统工作；起动开关 OFF 则系统停止工作；2、交通信号灯按高峰时段、 正常时段及晚上时段进行控制，这三个时段的的时序分配如时序图一所示；3、在高峰时段，交通信号灯时序图二所示时序控制；4、在正常时段，交通信号灯时序图三所示时序控制；5、晚上时段按提示警告方式运行，规律为： 东、南、西、北四个黄灯全部闪亮，其余灯全部熄灭，黄灯闪亮按亮 0.4 秒，暗 0.6 秒的规律反复循环。 时序图一 高峰时段 7：00 8：15 16：30 19：30 正常时段 22：00 晚间时段 6：30 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 小时 时序图二 R-EW LSN GSN YSN RSN LEW GEW YEW 10 20 30 40 50 60 70 80 90 SEC时序图三 R-EW LSN GSN YSN RSN LEW GEW YEW 10 20 30 40 50 60 70 80 90 SEC2.3方案分析本系统是一个十字路口交通灯的PLC控制系统，利用西门子公司的S7-200可编程逻辑控制器对十字路口的交通灯进行控制。本系统具有一定的智能性，即它可以对交通灯按高峰期、正常期及晚间几个时段进行分段控制。正常时段(6:30-7:00；8:15-16:30；19:30-22:00)：南北绿灯亮维持25秒，闪烁5秒后南北黄灯亮5秒，然后熄灭，同时南北红灯亮，东西左转弯绿灯亮5秒闪烁5秒后，东西方向绿灯亮，同时东西方向红灯熄灭，25秒后东西方向绿灯闪烁5秒后熄灭，东西黄灯亮5秒后熄灭，同时东西方向红灯亮，南北方向左转弯灯亮同时南北方向红灯亮，南北方向左转弯灯亮5秒闪烁5秒后熄灭，同时南北绿灯亮同时南北红灯熄灭-（返回循环）。高峰时段（7:00-8:15；16:30-19:30）：南北绿灯亮维持30秒，闪烁5秒后南北黄灯亮5秒，然后熄灭，同时南北红灯亮，东西左转弯绿灯亮5秒闪烁5秒后，东西方向绿灯亮，同时东西方向红灯熄灭，20秒后东西方向绿灯闪烁5秒后熄灭，东西黄灯亮5秒后熄灭，同时东西方向红灯亮，南北方向左转弯灯亮同时南北方向红灯亮，南北方向左转弯灯亮5秒闪烁5秒后熄灭，同时南北绿灯亮（同时南北红灯熄灭返回循环）。晚间时段（22:00-6:30）：东、南、西、北四个黄灯全部闪亮，其余灯全部熄灭，黄灯闪亮按亮0.4秒，暗0.6秒的规律反复循环2.4 方案设计系统采用主程序调用子程序的设计方案，通过主程序计算比较当前时间，进而根据对时间段的判断和分析来调用子程序段。子程序段分别是正常时间段、高峰时间段和晚间时间段，它们分别和各自的时序图相对应，从而控制交通灯的信号。3 PLC控制系统设计3.1控制要求分析及设计3.1.1主电路设计 主电路主要用按钮选择调用子程序，从而实现控制要求。3.1.2确定I/O点数量及PLC类型 分析PLC的输入和输出信号,在满足控制要求的前提下,要尽量减少占用PLC的I/O点。由系统控制要求可见，由控制开关输入的启、停信号是输入信号。由PLC的输出信号控制各指示灯的亮、灭。在交通灯布置图中，南北方向的三色灯共六盏，同颜色的灯在同一时间亮、灭；可将同色灯两两并联，用一个输出信号控制。同理，东西方向的三色灯也依次设计。再加上东西方向左转的灯共16盏，所以其占8个输出点。选择PLC型号：CPU224DC，内部电源供电，继电器输出形式。1) I/O点的分配与编号表3-1 系统I/O分配表输入/输出设备/器件名称I/O地址符号名输入启动I0.0SB1停止I0.1SB2调用正常时段I0.2 SB3调用高峰时段I0.3SB4 调用晚间时期 I0.4 SB5输出东西方向绿灯Q0.0Q1东西方向黄灯Q0.1Q2东西方向红灯Q0.2Q3南北方向绿灯Q0.3Q4南北方向黄灯Q0.4Q5南北方向红灯Q0.5Q6东西方向左转灯Q0.6Q7南北方向左转灯Q0.7Q8 2) PLC端子接线图根据I/O表及PLC的配置图很容易就可以得到PLC端子接线图3-2如下所示： 图3-2 端子接线图3.2控制程序流程图系统控制流程图：0Tim630630Tim700700Tim815815Tim16301630Tim19001900Tim21002100Tim2359调用SUBE子程序调用SBR_2子程序调用SBR_3子程序调用SBR_2子程序调用SBR_3子程序调用SBR_2子程序调用SUBE子程序SB1闭合？初始化时钟SB2闭合？读取时钟值并处理得Tim不做处理停止程序YY图3-3主程序流程图3.3 控制程序编制 3.3.1梯形图（见附表） 4.总结4.1设计总结 本系统采用主程序调用子程序的设计思想，完成多时段交通灯的智能控制。这一设计是一个创新亮点，可根据时序段划分来设定相应的时钟，进而来调整多时段交通灯控制。本系统适应性和应变能力都强，在应变情况下不需要大改动相关程序，只需要做微小设定和修改。系统兼有手动和自动操作功能，可根据不同的需要，选择不同的工作方式。该系统可用实际生活中，能在指挥交通中发挥重要作用。本系统同样存在很多不合理的地方，编写程序时前期工作量很大。画梯形图工作量比较大，编写较多指令，理解起来不太容易。程序过多，有点让人不寒而栗。那么后续的工作是改进设计思路，简化设计程序。我们要研究的方向就是要用最简单，最有效的程序来控制多时段交通灯，使其在现实生活中体现设计思路的价值。4.2 收获与体会 在本次设计中，我们还需要大量的以前没有学到过的知识，于是图书馆和网上成了我们很好的助手。在查阅资料的过程中，我们要判断优劣、取舍相关知识，不知不觉中我们查阅资料的能力也得到了很好的锻炼。我们学习的知识是有限的，在以后的工作中我们肯定会遇到许多未知的领域，这方面的能力便会使我们受益非浅。在设计过程中，总是遇到这样或那样的问题。有时发现一个问题的时候，需要做大量的工作，花大量的时间才能解决。自然而然，我的耐心便在其中建立起来了。为以后的工作积累了经验，增强了信心。经过这次设计我学到很多很多的的东西，掌握了PLC的基本原理、PLC应用系统开发过程，以及常用编程设计思路技巧，并且运用自己的专业知识，通过自己的创新设计，让自己的知识运用到了实际的交通灯中。同时我们也加强了团队之间的结合力，共同完成了我们的设计，为日后成为合格的应用型人才打下了良好的基础。参考文献1 程子华.PLC原理与实例分析.北京:国防工业出版社，20062 廖常初.PLC编程及应用.北京: 机械工业出版社，20053 高钦和.可编程控制器应用技术及其设计实例.北京:高等教育出版社，20044 李缓.PLC原