[优秀毕业论文]PLC控制十字路口交通灯的设计.doc

毕 业 论 文plc控制十字路口交通灯的设计系 别 电 气 工 程 系 专 业 机 电 一 体 化 班 级 机 电 3082 姓 名 学 号 指导老师 2010 2011 学年第 1 学期指导教师评语摘 要 俗话说：想要富，先修路 。随着社会主义的建设，城市的规模在不断扩大，城市的交通也在不断的提高和改进，交通的顺畅已经成为制约社会主义建设的一个重要因素。目前，伴随着机动车辆的不断增加，尤其是十字路口的交通建设 颇为关键，严重的影响到城市交通安全。社会主义建设以来，有许许多多的设计工作者投身于十字路口交通建设的研究之中，创造和设计出了很多新型的方案，把我国交通建设推向了更高的发展阶段。当前，十字路口都采用了信号灯来控制车辆和人的通行，不仅便于维护管理，而且有较强的自动化。大量的信号灯电路正向着数字化、小功率、多样化、方便人、车、路三者关系的协调，多值化方向发展随着社会经济的发展，城市交通问题越来越引起人们的关注。它的出现使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。 本文也是基于前人设计的基础之上，运用自己所学的知识，综合性的设计出了一套用plc（可编程序控制器）控制的十字路口交通灯方案。plc控制交通灯适用性强，便于维护和管理。近年来随着科技的飞速发展，plc的正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。它具有结构简单、编程方便、可靠性高等优点，已广泛用于工业过程和位置的自动控制中，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“渐进式”信号灯进行精确控制，特别对多岔路口的控制可方便地实现，所以我选用plc来控制交通灯。关键词：plc 交通灯 程序设计 结论目 录摘要第1章 前言11.1交通信号灯的发展及意义11.2plc在我国交通应用上的概述1第2章 可编程程序控制器（plc）32.1 plc概述32.1.1 plc的发展历程32.1.2 plc的发展趋势42.1.3 plc的应用52.2 plc的硬件结构62.3 plc的工作原理72.4本章小结8第3章 系统分析93.1控制要求93.2系统方案分析93.3硬件分析133.3.1 plc的选型133.3.2 plc的地址分配133.3.3 plc的接线形式143.4 系统程序分析153.4.1系统的梯形图153.4.2语句表183.4.3系统程序分析193.5 本章小结19第4章 系统检测与调试204.1检测与调试20论文结论21参考文献23致谢24iii第一章 前 言1.1交通信号灯的发展及研究意义1858年，在英国伦敦主要街头安装了以燃煤气为光源的红，蓝两色的机械扳手式信号灯，用以指挥马车通行。这是世界上最早的交通信号灯。1868年，英国机械工程师纳伊特在伦敦威斯敏斯特区的议会大厦前的广场上，安装了世界上最早的煤气红绿灯。它由红绿两以旋转式方形玻璃提灯组成，红色表示“停止”，绿色表示“注意”。1869年1月2日，煤气灯爆炸，使警察受伤，遂被取消。1914年，电气启动的红绿灯出现在美国。这种红绿灯由红绿黄三色圆形的投光器组成，安装在纽约市5号大街的一座高塔上。红灯亮表示“停止”，绿灯亮表示“通行”。 1918年，又出现了带控制的红绿灯和红外线红绿灯。带控制的红绿灯，一种是把压力探测器安在地下，车辆一接近红灯便变为绿灯；另一种是用扩音器来启动红绿灯，司机遇红灯时按一下嗽叭，就使红灯变为绿灯。红外线红绿灯当行人踏上对压力敏感的路面时，它就能察觉到有人要过马路。红外光束能把信号灯的红灯延长一段时间，推迟汽车放行，以免发生交通事故。信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。1968年，联合国道路交通和道路标志信号协定对各种信号灯的含义作了规定。绿灯是通行信号，面对绿灯的车辆可以直行，左转弯和右转弯，除非另一种标志禁止某一种转向。左右转弯车辆都必须让合法地正在路口内行驶的车辆和过人行横道的行人优先通行。红灯是禁行信号，面对红灯的车辆必须在交叉路口的停车线后停车。黄灯是警告信号，面对黄灯的车辆不能越过停车线，但车辆已十分接近停车线而不能安全停车时可以进入交叉路口。1.2 plc在我国城市交通上的应用概述 可编程序控制器简称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。它具有结构简单、编程方便、可靠性高等优点,已广泛用于工业过程和位置的自动控制中。据统计,可编程控制器是工业自动化装置中应用最多的一种设备。随着科技的发展，可编程控制器的功能日益完善，加上小型化、价格低、可靠性高，在现代工业中的作用更加重要。然而，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“渐进式”信号灯进行精确控制，特别对多岔路口的控制可方便的实现。目前大多品牌的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。当前，我国交通建设也应用plc控制，适用性特强，软件，硬件通过用plc控制有很高的自动化，更能安全管理和控制，它的作用在我过交通建设方面极为重要。城市交通灯控制采用的可编程制器具有可靠性高、维护方便，用法简单、通用性强等特点，本文用三菱fx2n的可编程控制器控制十字路口信号灯来说明可编程控制器硬件、软件的设计。同时在东西南北每个路口都有两位七段码显示倒计时。可编程控制器交通灯控制系统的特点：脱机手动工作；联机自动就地工作；上机控制的单周期运行方式；由上位机通过串口向下位机送入设定配方参数实现自动控制；自动启动、自动停机控制方式。近年来plc的性能价格比有较大幅度的提高，使得实际应用成为可能。本系统采用plc是基于以下四个原因：plc具有很高的可靠性，通常的平均无故障时间都在30万小时以上；编程能力强，可以将模糊化、模糊决策和解模糊都方便地用软件来实现；抗干扰能力强，目前空中各种电磁干扰日益严重，为了保证交通控制的可靠稳定，我们选择了能够在恶劣的电磁干扰环境下正常工作的plc；根据交通信号灯系统的要求与特点，我们采用了德国西门子公司s7-200型plc。西门子plc有小型化、高速度、高性能等特点，是s7-200系列中最高档次的超小型程序装置。西门子可编程控制器指令丰富，可以接各种输出、输入扩充设备，有丰富的特殊扩展设备，其中的模拟输入设备和通信设备是系统所必需的，能够方便地联网通信。本系统就是应用可编程序控制器(plc)对十字路口交通控制灯实现控制。 第2章 可编程程序控制器（plc）2.1 plc概述可编程序控制器（programmabie logic controller,缩写plc）是以微处理器为基础，综合计算机、通信、联网以及自动控制技术而开发的新一代工业控制装置。可编程序控制器是随着技术的进步与现代社会生产方式的转变，为适应多品种.小批量生产的需要，生产.发展起来的一种新型的工业控制装置。plc从1969年问世以来，虽然至今还不到40年，但由于其具有通用灵活的控制性能.简单方便的使用性能，可以适应各种工业环境的可靠性，因此在工业自动化各领域取得了广泛的应用。有人将它与数控技术、cad/cam技术工业机械人技术并称为现代工业自动化技术的四大支柱。可编程序控制器在我国的发展与应用已有30多年的历史，现在它已经广泛应用于国民经济的各个工业生产领域，成为提高传统工业装备水平和技术能力的重要设备和强大支柱。随着全球一体化经济的发展，努力发展可编程序控制器在我国的大规模应用，形成具有自主知识产权的可编程序控制器技术，应该是广大技术人员努力的方向。2.1.1 plc的发展历程在可编程控制器出现前，在工业电气控制领域中，继电器控制占主导地位，应用广泛。但是电器控制系统存在体积大、可靠性低、查找和排除故障困难等缺点，特别是其接线复杂、不易更改，对生产工艺变化的适应性差。1968年美国通用汽车公司（g.m）为了适应汽车型号的不断更新，生产工艺不断变化的需要，实现小批量、多品种生产，希望能有一种新型工业控制器，它能做到尽可能减少重新设计和更换电器控制系统及接线，以降低成本，缩短周期。于是就设想将计算机功能强大、灵活、通用性好等优点与电器控制系统简单易懂、价格便宜等优点结合起来，制成一种通用控制装置，而且这种装置采用面向控制过程、面向问题的“自然语言”进行编程，使不熟悉计算机的人也能很快掌握使用。1969年美国数字设备公司（dec）根据美国通用汽车公司的这种要求，研制成功了世界上第一台可编程控制器，并在通用汽车公司的自动装配线上试用，取得很好的效果。从此这项技术迅速发展起来。早期的可编程控制器仅有逻辑运算、定时、计数等顺序控制功能，只是用来取代传统的继电器控制,通常称为可编程逻辑控制器（programmable logic controller ）。随着微电子技术和计算机技术的发展，20世纪70年代中期微处理器技术应用到plc中，使plc不仅具有逻辑控制功能，还增加了算术运算、数据传送和数据处理等功能。20世纪80年代以后，随着大规模、超大规模集成电路等微电子技术的迅速发展，16位和32位微处理器应用于plc中，使plc得到迅速发展。plc不仅控制功能增强，同时可靠性提高，功耗、体积减小，成本降低，编程和故障检测更加灵活方便，而且具有通信和联网、数据处理和图象显示等功能，使plc真正成为具有逻辑控制、过程控制、运动控制、数据处理、联网通信等功能的名符其实的多功能控制器。plc的发展过程大致可以分为如下几个阶段：19701980年：plc的结构定型阶段。在这一阶段，由于plc刚诞生，各种类型的顺序控制器不断出现（如逻辑电路型、1位机型、通用计算机型、单板机型等），但迅速被淘汰。最终以微处理器为核心的现有plc结构形成，取得了市场的认可，得以迅速发展.推广。plc的原理、结构、软件、硬件趋向统一与成熟，plc的应用领域由最初的小范围、有选择使用、逐步向机床、生产线扩展。19801990年：plc的普及阶段。在这一阶段，plc的生产规模日益扩大，价格不断下降，plc被迅速普及。各plc生产厂家产品的价格.品种开始系列化，并且形成了固定i/o点型、基本单元加扩展块型、模块化结构型这三种延续至今的基本结构模型。plc的应用范围开始向顺序控制的全部领域扩展。比如三菱公司本阶段的主要产品有f.f1.f2小型plc系列产品,k/a系列中、大型plc产品等。19902000年，plc的高性能与小型化阶段。在这一阶段，随着微电子技术的进步，plc的功能日益增强，plc的cpu运算速度大幅度上升、位数不断增加，使得适用于各种特殊控制的功能模块不断被开发，plc的应用范围由单一的顺序控制向现场控制拓展。此外，plc的体积大幅度缩小，出现了各类微型化plc。三菱公司本阶段的主要产品有fx小型plc系列产品，ais/a2us/q2a系列中，大型plc系列产品等。2000年至今：plc的高性能与网络化阶段。在本阶段，为了适应信息技术的发展与工厂自动化的需要，plc的各种功能不断进步。一方面，plc在继续提高cpu运算速度，位数的同时，开发了适用于过程控制，运动控制的特殊功能与模块，使plc的应用范围开始涉及工业自动化的全部领域。与此同时，plc的网络与通信功能得到迅速发展，plc不仅可以连接传统的编程与通入/输出设备，还可以通过各种总线构成网络，为工厂自动化奠定了基础。三菱公司本阶段的主要产品有fx小型plc系列产品（包括最新的fx3u系列产品），qn,qnph系列中，大型plc系列产品等。2.1.2 plc的发展趋势从当前产品技术性能来看，plc发展趋势仍然主要体现在体积的缩小与性能的提高两大方面。体积小型化。电子产品体积的小型化是微电子技术发展的必然结果。现代plc无论从内部元件组成还是硬件、软件结构都已经与早期的plc有了很大的不同，plc体积被大幅度缩小。性能的提高。plc的性能主要包括cpu性能与i/o性能两大方面。可编程序控制器在我国的发展状况如下： (1) 我国可编程序控制器的发展与国际上的发展有所不同，国际上可编程序控制器的发展是从研制、开发、生产到应用，而我国则是从成套设备引进、可编程序控制器引进应用、消化移植、合资生产到广泛应用。大致可划分为下述三个阶段： 可编程序控制器的初级认识阶段（70 年代后期到 80 年代初期）国际上可编程序控制器的发展，首先引起了国内工程技术界的极大兴趣，所以我国对可编程序控制器的认识始于 70 年代后期到 80 年代初期的成套设备引进中，当时的上海宝钢一期工程中有多项工程引进了十几种机型约 200 多台可编程序控制器。这些可编程序控制器用于原料码头到高炉、轧钢、钢管等整个钢铁冶炼以及加工生产线上，取代了传统的继电器逻辑系统，并部分取代了模拟量控制和小型 ddc 系统。继宝钢一期工程后，国内许多厂家陆续引进的设备和生产线大都配备了可编程序控制器，其应用范围包括电站、石油化工、汽车制造、港口和码头等各领域。正是在成套设备引进过程中，我们打开了眼界，了解认识了可编程序控制器，这也促进了可编程序控制器在我国的发展。可编程序控制器的引进应用和消化移植阶段（80 年代初期到90年代初期）80年代初期开始，随着我国改革开放的不断深入，在成套设备引进的同时，国外原装的可编程序控制器开始涌入国内市场。许多部门和单位相继引进可编程序控制器并自己设计组成控制系统，其应用范围也扩大到建材、轻工、煤炭、水处理、食品、制药、造纸、橡胶和精细化工等工业领域。 可编程序控制器的广泛发展阶段（90 年代初期到现在） 进入90年代，我国的可编程序控制器进入了广泛发展阶段，主要表现在以下几个方面：(2) 政府重视可编程序控制器的发展得到了政府的高度重视，在当时机械电子工业部的领导下，于 1991 年成立了可编程序控制器行业协会。可编程序控制器行业协会在政府和企事业之间起到了桥梁作用，沟通了情况，为做出决策提供了依据。同时可编程序控制器的标准化工作也受到了有关部门的重视，于 1993 年成立了可编程序控制器标准化技术委员会，为我国可编程序控制器的进一步发展打下了基础。2.1.3 plc的应用1 plc的应用领域plc的初期由于其价格高于继电器控制装置，使得其应用受到限制。但最近十多年来，plc的应用面越来越广，其主要原因是：一方面由于微处理器芯片几有关元件的价格大大下降，使得plc的成本下降；另一方面plc的功能大大增强，它也能解决复杂的计算和通信问题。目前plc在国内外已广泛应用于钢铁、采矿、水泥、石油、化工、电力、机械制造、汽车、装卸、造纸、纺织、环保和娱乐等行业。plc的应用范围通常可分成以下5种类型：（1）顺序控制 这是plc应用最广泛的领域，也是最适合plc使用的领域。它用来取代传统的 继电器顺序控制。plc应用于单机控制、多机群控、生产自动线控制等。例如：注塑机械、印刷机械、包装机械、切纸机械、组合机床、磨床、装配生产线、电镀流水线及电梯控制等。( 2 )运动控制 plc制造商目前已提供了拖动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块，在多数情况下，plc把描述目标位置的数据送给模块，其输出移动一轴或数据到目标位置。每个轴移动时，位置控制模块保持适当的位置和加速度，确保运动平滑。（3）过程控制 plc还能控制大量的过程参数，例如：温度、流量、压力、液位和速度。pid模块提供了使plc具有闭环控制的功能，即一个具有pid控制能力的plc可用于过程控制。当过程控制中某个变量出现偏差时，pid控制算法会计算出正确的输出，把变量保持在设定植上。（4）数据处理 在机械加工中，plc作为主要的控制和管理系统用于cnc和nc系统中，可以完成大量的数据处理工作。（5）通信网络 plc的通信包括主机与远程i/o之间的通信、多台plc之间的通信、plc和其他智能控制设备（如计算机、变频器、数控装置）之间的通信。plc与其他智能控制设备一起，可以组成“集中管理、分散控制”的分布式控制系统。2 plc在我国的应用虽然我国在plc生产方面比较弱，但在plc应用方面，我国是很活跃的，近年来每年约新投入10万台套plc产品，年销售额30多亿人民币，应用的行业也很广。 在我国，一般按i/o点数将plc分为以下级别（但不绝对，国外分类有些区别）： 微型：32 i/o 小型：256 i/o 中型：1024 i/o 大型：4096 i/o 巨型：8192 i/o在我国应用的plc系统中，i/o64点以下plc销售额占整个plc的47%，64点256点的占31%，合计占整个plc销售额的78%。图2-12.2 plc的硬件结构plc 实质是一种专用于工业控制的计算机其硬件结构基本上与微型计算机从结构上分，plc分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式plc包括cpu板、i/o板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式plc包括cpu模块、i/o模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。其结构如图2-1所示。中央处理单元(cpu)是plc 的控制中枢，它按照plc 系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据、检查电源、存储器i/o以及警戒定时器的状态；并能诊断用户程序中的语法错误。当plc 投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入i/o 映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后，按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入i/o 映象区或数据寄存器内，等所有的用户程序执行完毕之后，最后将i/o 映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行直到停止运行。2.3 plc的工作原理plc的cpu则采用顺序逻辑扫描用户程序的运行方式，即如果一个输出线圈或逻辑线圈被接通或断开，该线圈的所有触点(包括其常开或常闭触点)不会立即动作，必须等扫描到该触点时才会动作。考虑到继电器控制装置各类触点的动作时间一般在100ms以上，而plc扫描用户程序的时间一般均小于100ms，因此，plc采用了一种不同于一般微型计算机的运行方式-扫描技术。这样在对于i/o响应要求不高的场合，plc与继电器控制装置的处理结果上就没有什么区别了。当plc投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，plc的cpu以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。1输入采样阶段在输入采样阶段，plc以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入i/o映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，i/o映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。2用户程序执行阶段在用户程序执行阶段，plc总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统ram存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在i/o映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。3输出刷新阶段当扫描用户程序结束后，plc就进入输出刷新阶段。在此期间，cpu按照i/o映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。plc的扫描工作过程如图2-2、图2-3所示 用户输出设备输入端子输入锁存器输入映象寄存器输出映象寄存器输出锁存器输出端子程序执行用户输入设备写读读 图2-2 plc的扫描工作过程图输入刷新 程序执行输出刷新一个扫描周期输入刷新 图2-3 plc的扫描周期图 第3章 系统分析3.1控制要求交通灯控制系统的控制要求如下：1 信号灯受一个起动开关控制，当起动开关接通时，信号系统开始工作，且先南北红灯亮，东西绿灯亮。当起动开关断开时，所有信号灯都熄灭。2 南北绿灯和东西绿灯不能同时亮，如果同时亮时应关闭信号灯系统，并报警。3 南北红灯亮维持25s。在南北红灯亮的同时东西绿灯也亮，并维持20s。到20s时，东西绿灯闪烁，闪烁3s后熄灭。在东西绿灯熄灭时，东西黄灯亮，并维持2s。到2s时，东西黄灯熄，东西红灯亮。同时，南北红灯熄灭，南北绿灯亮。4东西红灯亮维持30s。南北绿灯亮维持25s。然后闪烁3s，熄灭。同时南北黄灯亮，维持2s后熄灭，这时南北红灯亮，东西绿灯亮。5 周而复始。 3.2系统分析按照交通灯系统控制要求下，结合西门子s7-200系列可编程控制器的特性（见附录），选择适合的型号。设计思想分析如下：给一个启动的输入信号，要配合一个sb1的按钮，当s1b启动按钮动作，系统工作。首先，南北方向道路处于禁止通行的状态，东西方向道路处于允许通行的状态。南北方向道路亮红灯状态过程中，南北红灯亮25s,需计时器设定延时25秒，才会转入下一状态南北绿灯亮；同时，东西方向道路也一起亮绿灯20s,需计时器设定延时20秒，才会转下一状态东西绿灯闪烁；东西绿灯闪烁3s，需振荡器或脉冲源（秒/次）动作使东西绿灯闪烁，还要需计时器设定延时3秒，才会转下一状态东西黄灯亮；东西黄灯亮2s,需计时器设定延时2秒，才会转入下一状态东西红灯亮。其次，东西方向道路处于禁止通行的状态，南北方向道路处于允许通行的状态。东西方向道路亮红灯状态过程中，东西红灯亮30s,需计时器设定延时30秒，才会转入下一状态东西绿灯亮；同时，南北方向道路也一起亮绿灯25s,需计时器设定延时25秒，才会转下一状态南北绿灯闪烁；南北绿灯闪烁3s，需振荡器或脉冲源（秒/次）动作使南北绿灯闪烁，还要需计时器设定延时3秒，才会转下一状态南北黄灯亮；南北黄灯亮2s,需计时器设定延时2秒，才会转入下一状态南北红灯亮。如此循环下去。另外，当断开系统，所有信号灯熄灭；需要按钮sb1动作断开系统，停此输入信号入可编程控制器，而最快的方法，是使可编程控制器不动作，那么肯定无信号输出。而且，南北、东西绿灯同时亮，报警。可编程控制器要输出一个信号，驱动一个报警灯。综上所述，可编程控制器要满足一个信号输入（作系统接通、断开作用），七个信号输出，十字路口有十二个交通信号灯，但南北、东西两个为一组用一个输出信号控制，再加上一个报警信号驱动的报警灯。通过如下的十字路口交通灯状态分析表、主流程图、十字路口交通灯时序图一一展开，将十字路口交通灯控制系统设计思路逐渐脉络清晰。表3-1 十字路口交通灯状态分析表南北方向交通灯状态红灯亮25s绿灯亮25s绿灯闪3s黄灯亮2s东西方向交通灯状态绿灯亮20s绿灯闪3s黄灯亮2s红灯亮30s 十字路口交通灯状态的分析： 十字路口交通灯如下图3-1所示，将12个交通灯进行编号 图3-1 十字路口交通灯状态图这12个交通灯共有四个状态：状态1：南北红灯（1、7）亮，东西绿灯（6、12）亮。状态2：南北红灯（1、7）继续亮，东西绿灯（6、12）闪。状态3：南北红灯（1、7）继续亮，东西黄灯（5、11）亮。状态4：东西红灯（4、10）亮，南北绿灯（3、9）亮。状态5：东西红灯（4、10）继续亮，南北绿灯（3、9）闪。状态6：东西红灯（1、7）继续亮，南北黄灯（2、8）亮。主程序流程图：（如图3-2所示）开始南北红灯亮，东西绿灯亮3s南北红灯亮，东西绿灯闪20s南北红灯亮，东西黄灯亮2s东西红灯亮，南北绿灯亮25s东西红灯亮，南北绿灯闪3s东西红灯亮，南北黄灯亮2s结束 图3-2 主流程图启动东西绿东西黄东西红南北绿南北黄20s3s2s25s3s2s30s20s3s2sonoff图3-3 十字路口交通灯时序图25s南北红3.3硬件介绍 3.3.1 plc的选型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）。其外形图3-4如下： 图3-4 cpu224外形图输入电路采用了双向光电耦合器，24v dc极性可任意选择， 1m、2m为输入端子的公共端。1l、2l为输出公共端。cpu224另有24v、280ma电源供plc输入点使用。3.3.2 plc的地址分配 列出交通信号灯plc的输入/输出点分配表，见表3-2。 定时器 t=pts; 定时实际时间=设定值精度1ms: t32,t96 10ms: t33t36, t97t100 100ms: t37t63, t101t255表3-2 交通信号灯plc的输入/输出点分配表输入信号定时元件输出信号名称代号输入点编号t33:南北红灯工作25s名称代号输出点编号工作按钮sb1i0.0t97: 东西红灯工作30s报警灯l0q0.0t98:东西绿灯工作20s南北红灯l1q0.1t99:东西绿灯闪烁3s东西绿灯l2q0.2t100:东西黄灯工作2s东西黄灯l3q0.3t34:南北绿灯工作25s东西红灯l4q0.4t35:南北绿灯闪烁3s南北绿灯l5q0.5t36:南北黄灯工作2s南北黄灯l6q0.63.3.3 plc的接线形式 如图3-5所示sb1i0.0comq0.1q0.2q0.3q0.4q0.5q0.6coml0l1l2l3l4l5l6plc图3-5端口i0.0为接入系统开关的传送信号，端口q0.0接起报警作用的信号灯，端口q0.1接南北红灯，端口q0.2接东西绿灯，端口q0.3接东西黄灯，端口q0.4接东西黄灯，端口q0.5接南北绿灯，端口q0.6接南北黄灯。3.4 系统程序 3.4.1系统的梯形图 3.4.2语句表步序指 令步序指 令0ld i0.0 启动27an t981an q0.028ld t982an t9729an t993ton t33, +2500 南北红灯25s30a t324ld t3331old5ton t97, +3000 东西红灯30s32= q0.2 东西绿灯工作6ldn q0.033ld t997a i0.034an t1008an t3335= q0.3 东西黄灯工作9ton t98, +2000 东西绿灯20s36ld q0.410ld t9837an t3411ton t99, +300东西绿灯闪烁3s38ld t3412ld t9939an t3513ton t100, +200 东西黄灯2s40a t3214ld t3341old15ton t34, +2500 南北绿灯25s42= q0.5 南北绿灯工作16ld t3443ld t3517tont35, +300南北绿灯闪烁3s44an t3618ld t3545=q0.6 南北黄灯工作19ton t36, +200 南北黄灯2s46ld q0.520ldn t3347a q0.221anq0.048= q0.0 报警灯工作22a i0.049ld i0.023=q0.1 南北红灯工作50an t9624ld t3351ton t32, +50025= q0.4 东西红灯工作52ld t3226ld q0.153ton t96, +500当开关sb1合上时，i0.0触点接通，t33通电待25秒后动作（南北红灯熄灭），t98通电待20秒后动作（东西绿灯闪烁），q0.1得电，南北红灯亮；同时q0.1的动合触点闭合，q0.2线圈得电，东西绿灯亮。维持到20秒，t98的动合触点接通，t99通电待3秒后动作（东西黄灯亮），与t98触点串联的t32动合触点每隔0.5秒导通0.5秒，从而使东西绿灯闪烁。又过3秒，t100通电待2秒后动作（东西黄灯灭），t99的动断触点断开，q0.2线圈失电，东西绿灯灭；此时t99的动合触点闭合，q0.3线圈得电，东西黄灯亮。再过2秒后，t100的动断触点断开，q0.3线圈失电，东西黄灯灭。此时自开关闭合南北红灯亮起累计时间达25秒，t33的动断触点断开，q0.1线圈失电，南北红灯灭；t33的动合触点闭合，t97通电待30秒后动作（东西红灯熄灭），t34通电待25秒后动作（南北绿灯闪烁），q0.4线圈得电，东西红灯亮，q0.4的动合触点闭合，q0.5线圈得电，南北绿灯亮。又经过25秒，t34动合触点闭合，t35通电待3秒后动作（南北黄灯亮），与t34触点串联的t32的触点每隔0.5秒导通0.5秒，从而使南北绿灯闪烁。闪烁3秒，t34动断触点断开，q0.5线圈失电，南北绿灯灭；此时t35的动合触点闭合，q0.6线圈得电，南北黄灯亮。维持2秒后，t36动断触点断开，q0.6线圈失电，南北黄灯灭。自南北红灯灭及东西红灯亮累计时间达30秒钟，t97的动断触点断开，t33动断触点复位，q0.2线圈失电，即维持了30秒的东西红灯灭。t33动断触点复位断开时，t97定时器失电，t97的动断触点复位闭合，只要不断开按钮sb1，系统继续循环下去。第4章 系统检测与调试4.1检测与调试大体思路流程如下：1、硬件调试：硬件调试是利用开发系统、基本测试仪器（万用表、示波器等），检查用户系统硬件中存在的故障。硬件调试可分为静态调试与动态调试两步进行。静态调试 静态调试是在用户系统未工作时的一种硬件检测。 第一步：目测。检查外部的各种元件或者是电路是否有断点。 第二步：用万用表测试。先用万用表复核目测中有疑问的连接点，再检测各种电源线与地线之间是否有短路现象。 第三步：加电检测。给板加电，检测所有的插座或是器件的电源端是否符合要求的值 第四步：是联机检查。因为只有用可编程控制器开发系统才能完成对用户系统的调试。 动态调试 动态调试是在用户系统工作的情况下发现和排除用户系统硬件中存在的器件内部故障、器件连接逻辑错误等的一种硬件检查。动态调试的一般方法是由近及远、由分到合。 由分到合是指首先按逻辑功能将用户系统硬件电路分为若干块，当调试电路时，与该元件无关的 器件全部从用户系统中去掉，这样可以将故障范围限定在某个局部的电路上。当各块电路无故障后，将各电路逐块加入系统中，在对各块电路功能及各电路间可能存在的相互联系进行调试。由分到合的调试既告完成。 由近及远是将信号流经的各器件按照距离可编程控制器的逻辑距离进行由近及远的分层，然后分层调试。调试时，仍采用去掉无关元件的方法，逐层调试下去，就会定位故障元件了。4.2软件调试 软件调试是通试过对拥护程序的汇编、连接、执行来发现程序中存在的语法错误与逻辑错误并加以排除纠正的过程。程序后，编辑，查看程序是否有逻辑的错误。如果出现故障，应返回编程环境，检查梯形图的错误并修改程序再进行调试，如此反复直到调试成功。 论文总结交通信号灯控制系统的设计,我们以前学过，我想这个课题是很容易的。当真正做起来的时候，还是觉得有点困难的，有些东西以前学了，但现在用起来可能又有点疑问。如画电气原理图吧，整体的构造脑海里都有一个整体的概念。而你要画出来的话，你可能会遇到细节上的