十字路口交通信号灯 plc.doc

十字路口交通信号灯PLC系统设计专业：电气工程及其自动化班级：电气工程及其自动化2007级2班姓名： 25摘 要十字路口的红绿灯指挥着行人和车辆的安全运行，实现红绿灯的自动指挥能使交通管理工作得到改善，也是交通管理工作自动化的重要标志之一。解决好公路交通灯控制问题是保障交通有序、安全、快捷运行的重要环节。PLC是一种新型的通用的自动控制装置。PLC它将传统的继电器控制技术、计算机技术和通讯技术融为一体，是专门为工业控制而设计的，具有功能强、运用灵活、可靠性高、稳定性好、抗干扰能力强、编程简单，使用方便以及体积小、重量轻、功耗低等一系列有点。关键字：交通灯、PLC、分时段目 录摘 要I关键字：I目 录II第一章绪 论1第二章系统控制要求2第三章控制系统的I/O点及地址分配4第四章PLC系统选型5第五章PLC控制系统原理图5第六章系统程序设计66.1总程序设计流程66.2时间段判断程序76.3晚间时序程序86.4高峰时序程序96.5程序调试12第七章总 结14参考文献14附录1：PLC 实物接线图15附录2：总程序梯形图16第一章 绪 论随着社会的发展，人们的消费水平不断提高，私人车辆不断的增加。人多、车多、道路少的道路交通状况已经很明显了。所以采用有效的方法控制交通灯是势在必行的。PLC的智能控制原则是控制系统的核心，采用PLC根据不同时刻车流量的不同，将红绿灯时长按一定的规律分档。这样就可以实现按高峰时段、正常时段及晚上时段给定红绿灯时长，达到最大限度的有车放行，减少十字路口的车辆滞留，缓解交通拥挤，实现最优控制，从而提高交通控制系统的效率。交通信号灯的出现，使得交通得以管制，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。为了实现交通道路的管制，力求交通管理先进性、科学化。用可编程控制器实现交通灯管制的控制系统，以及该系统软、硬件设计方法。实验证明该系统实现简单、经济，能够有效的疏导交通，提高交通路口的通行能力。分析了现代城市交通控制和管理问题的现状，结合交通实际情况阐述了交通控制系统的工作原理，给出了一种简单实用的城市交通灯控制系统的PLC设计方案。可编程控制器在工业自动化中的地位极其重要。广泛应用于各个行业。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、低价格、可靠性高，在现代工业中的作用更加突出。第二章 系统控制要求对于十字路口交通信号灯PLC系统的基本要求是：.1、系统工作受开关控制，启动开关ON则系统工作，启动开关OFF则系统停止工作。2、控制对象有八个：东西方向绿灯两个、南北方向绿灯两个；东西方向黄灯两个、南北方向黄灯两个；东西方向红灯两个、南北方向红灯两个；东西方向左转绿灯两个、南北方向左转绿灯两个。3、控制规律：（1）高峰时段按时序图二运行，正常时段按时序图三运行，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。（2）高峰时段、正常时段以及晚间时段的时序分配按时序图一运行。高峰时段正常时段晚间时段6:3007:008:1516:3018:3021:00时序图一（时段分配）0 6 12 18 24小时第三章 控制系统的I/O点及地址分配控制系统的输入/输出信号的名称、代码及地址分配编号如表3-1所列。表3-1 输入输出信号代码和地址编号表名称代码地质编号输入信号启动按钮停止按钮输出信号东西方向红灯（个）、东西方向黄灯（个）、东西方向绿灯（个）、东西方向左转绿灯（个）、南北方向红灯（个）、南北方向黄灯（个）、南北方向绿灯（个）、南北方向左转绿灯（个）、第四章 PLC系统选型通过对系统控制要求与控制系统的输入、输出及地址分配的分析可知，首先系统共有开关量输入点2个，开关量输出点8个，无模拟量输入与输出，如果选用CPU224PLC，则不需要进行单元扩展；其次控制系统所需存储器容量为：【（）（）】字节，按扩展至的裕量，CPU224PLC足以满足容量要求；再次系统控制中需要不断的读取时钟，从而对时间进行判断，因此需要本身带有时钟，而CPU224PLC及其以上的PLC才自带硬件时钟。综上所述，本系统中所选定的PLC为CPU224 PLC。第五章 PLC控制系统原理图系统的PLC接线如图所示：CPU2241M I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 2M I1.0 I1.1 I1.2 I1.3 I1.4 I1.5 1L Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 2L Q0.4 Q0.5 Q0.6 3L Q0.7 Q1.0 Q1.124DC+-+-SB1SB1SB2220ACHL1、2HL3、4HL5、6HL7、8HL9、10HL11、12HL13、14HL15、16HS-50-24第六章 系统程序设计6.1总程序设计流程开始读取时钟参数判断时间段并标记晚间时段时序正常时段时序结束循环运行主程序流程图高峰时段时序6.2时间段判断程序本段程序为时段的判断程序，通过运用时钟读取指令，将时间参数读到以VB0开始的8个字节中，其中字节VB3所代表的是小时，VB4代表的是分钟，运用比较指令将不同的时间段进行分类，并通过复位、置位M0.1、M0.2、M0.3进行标注，其中M0.1代表夜间时序，M0.2代表高峰时序、M0.3代表正常时序。具体程序梯形图如下：6.3晚间时序程序此过程主要控制东西方向与南北方向的黄灯闪烁，以定时器T49作为一个周期（1s=0.4s+0.6s），定时器T50控制周期内黄灯亮的时间0.4s.程序梯形图如下：6.4高峰时序程序参照图二的高峰时序图，可将整个过程看做由多个90s的大周期组成，每个周期内又有多个小的时间段，根据需要满足的亮灯时间段条件进行亮灯控制。在编程过程中需要用到多个定时器对时间进行分段，以每个定时器的开关状态作为相关交通灯的控制条件。此外，正常时段的交通灯时序与高峰时段相比各个等的亮灭顺序是一致的，仅个别时间存在差别，所以只需对个别参数进行修改，再次不再做具体说明。高峰时序的梯形图如下：6.5程序调试(1)时间段调试：测试本段程序是，要清楚几个概念：首先要熟悉时钟读取指令，本例中读取时间参数后将其存储在一VB0开始的8个字节中，通过判断时和分来区分时间段，即通过判断VB3（小时）和VB4（分钟）；其次应明确包含关系，合理判断“=”的使用，确保时间段不被漏掉；再次通过中间继电器M0.1、M0.2、M0.3对时间段进行标记，用于接下来的识别工作。（2）晚间时间段调试：调试过程中注意定时器的关断状态，以及时间设置。（3）高峰时间段调试：本程序是将整个过程分为若干大周期，将每个周期作为一小时间段，利用时间定时器的状态区分时间段，从而为交通灯的亮灭提供条件，调试过程中可将其先运行，根据闪亮顺序的异常进行个别调试。（4）综合调试：将时间的判断程序、晚间时段程序、高峰时段程序及正常时段程序结合在一起，其中正常时段程序与高峰时段程序总体相似，仅个别时间参数需要更改。调试中出现的问题及解决方案：将定时器进行区分，避免时间错乱，特别是高峰时段与正常时段;将每个时间段的启动条件加入时间段标号（0.1、0.2、 M0.3）;在程序运行过程中，不同时间段程序会出现多次交通灯输出，而各时间段的若都直接输出，则会导致灯泡部分状况不能亮，应通过继电器作为输出，并将其并联后控制灯泡输出。第七章 总 结十字路口交通信号灯系统设计是PLC较为常见的应用设计，其实现方法也相对较多，可以利用顺序控制，周期控制等多种方法实现，选择余地相对较广。在本次设计中，主要工作任务为对时间段的判断，以及相应的跳转。在设计过程中，首先对时钟指令进行学习，学会如果实时读取时钟参数，然后通过时间参数的判断区分时间段，最后跳转到相应的时序程序。因整个程序前后关联比较大，因此在整个设计过程