基于PLC的现代城市交通灯系统(论文+DWG图纸+外文翻译+文献综述+开题报告)
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基于PLC的现代城市交通灯系统(论文+DWG图纸+外文翻译+文献综述+开题报告),基于,PLC,现代,城市,交通灯,系统,论文,DWG,图纸,外文,翻译,文献,综述,开题,报告
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姓名：学院：专业：班级：学号： 第一章 绪论 随着我国社会经济的发展，城市化、城镇化进程的加快，道路交通堵塞问题日趋严重，如何对交通进行合理的管理和调度而尽可能减少堵车现象成为目前我国很多地方尤其是特大城市急需解决的问题，显然交通灯在其中起着不可或缺的作用。本文就控制交通灯的方法进行了讨论，分析了各种方案的性价比，并用软、硬件加以实现。而后，对六车道以上道路的“十字交叉路口交通灯控制”进行了分析。最后，还对城市交通灯网的控制进行了展望。希望能给有关政府部门一些参考，更好地改善我们的城市交通。现今的交通发展迅速，车辆极具增加，马路不断扩宽，人行横道相对较少。在车流量较大的地段即便有人行横道，行人也很难通过马路。行人自控指示灯系统可以有效的改善这种状况。特别是像北京这样的大都市，经济飞速发展，车辆繁多，人口密集。缓解交通已成为当务之急.例如在我们新校区西门口(塔南路)就是这种情况,每天进出校门的学生特别多,大多还需要穿过这条繁忙的高速公路,这为学校师生带来大大的不便.该系统主要应用于交通领域，具有较高的实用价值。该系统利用红灯,黄灯,绿灯来指挥车辆和行人，以达到车辆停止，行人通行的目的,减少了交通拥挤现象,为行人节省了时间,即保证行人过马路时的安全，也减轻了交管部门的负担。本产品面对公共交通设施，并不注重经济收益，而是注重以后潜在的发展，从而带动相关产业。用户可以完全掌握行人自控指示灯系统的操作方法，以及各个按键的作用科学技术的突飞猛进直接把我们带进了信息化的社会，计算机的应用已普及到经济和社会生活的各个领域.第二章 设计要求与任务第一节 目的和要求:1、实验要求： 编写程序，以89c52的端口作为输出口，控制4个双色LED灯(可发红、绿、黄光)，模拟十字路口交通灯管理。 2、实验目的： (1)学习I0口扩展方法；掌握89c52的工作原理以及编程方法，了解软件与硬件的调试技术。 (2)学习模拟交通灯控制方法； (3)学习双色LED灯的使用；第二节 设计任务和设计内容: (CPU均采用89c52)1. 软件延时实现模拟路口交通灯控制： (如图1)实验效果: 软件延时控制AC路口红灯，BD路口绿灯亮60秒；然后AC路口不变，BD路口绿灯闪5下，然后BD路口黄灯亮；再变为AC路口绿灯，BD红灯延时3秒；然后AC路口绿灯闪5下， 再黄灯亮，BD不变。再循环 。并将绿灯剩余时间显示在LED上 (该项编程可将其结果显示在计算机屏幕上代替)。初始化设置89c52为输出C口为输出清LEDBD,AC四个方向全为红短延时BD方向亮绿灯60秒AC方向亮红灯BD方向绿灯闪五次，AC方向灯不变BD方向为黄灯延时AC方向灯不变有键按下？有键按下？BD方向亮红灯并延时3秒，AC方向亮绿灯有键按下？有键按下？状态0状态1状态2状态3有键按下？BD方向灯不变，AC方向绿灯闪五次状态4BD方向灯不变，AC方向黄灯延时状态4返回DOS状态1状态3状态4状态2循环 运行（图2 流程图）2. 89c52定时器控制模拟交通灯: 实验效果: 软件延时控制AC路口红灯，BD路口绿灯亮50秒；其余要求和第1点中的相同。 第三章 设计方案及评估论证 第一节 题意分析：虽然题目是四个路口，其实这是用于人行横道处的 交通灯，也可用于不允许拐弯的主副街道的交叉口处。 如图1所示，B、D方向是双向车道；A、C方向是人行横道。或者将BD看作主街道，而AC看作副街道，也是可以的。第二节 工作原理说明： 1.工作原理说明： 此方案是通过并行接口芯片89c52A和计算机的硬件连接，以及通过软件延时的方法进行软件 编程，来实现十字路口交通灯的模拟控制。如图2（89c52A芯片）所示，1.主控制单片机主控单片机采用一片AT89C52。根据题目要求，充分利用了单片机灵活控制的优点，发挥其优势功能，采用单片机控制信号灯和数码管的显示，提高了系统的灵活性，设置方便。利用单片机产生的时钟信号控制交通信号灯达到控制路口通行时间的效果。AT89C52提供以下标准功能：8K字节Flash闪速存储器，256字节内部RAM，40个I/O口线，3个16位定时/计数器，一个6向量两极中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C52可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作，掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。AT89C52单片机引脚配置如图2所示：（图2 89c52A芯片） 图22.LED显示器件工作原理 LED显示器件是通过发光二极管显示字段的器件。在单片机控制系统中常用的是由7段LED数码管，它的显示块中有8个发光二极管，7个发光二极管组成字符“8”，1个发光二极管构成小数点，因此有人称7段LED数码管为8段显示器。LED数码管的管脚配置如图3所示。LED数码管有共阴极和共阳极两类，如图4所示。共阴极LED数码管的发光二极管的阴极共地，如图4（a），当某个发光二极管的阳极电压为高电平时，二极管发光；而共阳极LED数码管是发光二极管的阳极共接，如图4（b），当某个二极管的阴极电压为低电平时，二极管发光。图3 LED数码管管脚配置图 （a）共阴极 （b）共阳极 图4 两类LED数码管第三节、组装及调试 根据所设计的电路原理图焊接电路板，并用万用表检测接线是否有错误。当焊接的电路板正确时，应用伟福（WAVE）仿真器进行调试，检查该交通灯控制系统是否与设计思想一致，并测试程序运行结果的正确性以及各个按键功能是否符合预定要求。七、元器件列表名称型号数量电阻51023电阻5.1K7电容30PF/22PF2/1二极管12数码管4开关8三极管4晶振1第四章 软件支持和编程 第一节 程序设计 流程图：如图2所示，有的书上直到最后一步才有“是否有键按下?”的选择语句，而我认为应该是每个状态后都有这样的判断，这样便于处理特殊紧急情况，正如后面的源程序中所示。第二节 调试记录及结果分析： 调试结果如图7所示: 图(7) (1) 在上机调试中发现，由于此软件延时的时间均为估算时间，不是特别准确，对于交通要求特别高的地方不宜采用。如果是放到一个大的交通灯系统中，会影响到各个交通灯的运行时间，可能整个系统对交通的指挥调度会大大偏离理论计算，不能有效地防止和消除交通堵塞现象；(2) 当出现紧急情况，在特种车（如消防车、救护车）正要通过时，这种软件延时方式就不能完成；(3) 可以看到，此方案用了12个发光LED，若是六车道以上的交通路口，就要36个灯，成本不合算不说，更是让司机、行人眼花缭乱。(4) 这不是一个十字路口，不能拐弯。但是，可以看到以上方案的一般性，只要将程序里的数据排列或规律稍加修改就可应用到任何一个路口的某一个方向上的交通灯上了，这就是用软件实现的好处，可移植性很强。第五章 总结 经过这一周的课程设计,我确定一个方向-关于交通灯系统设计,我认真查阅资料,学习关于这方面的知识,比如说要了解89c52芯片中各个引角的功能,怎么样去使用89c52这个可编程并行接口芯片,怎么样用89c52这个地址锁存器来存储高位地址和低位地址以及交通有哪些规则.在上学期理论学习的基础上,又下了一次苦工夫,算是明白了设计一个系统的过程;也让我体会到要想成功地设计某个东西,光学好专业知识是不够的,必须要系统的知识,无论在哪方面都要有个明白的概念,只有这样才不至于在设计过程中摸不着头脑,知道去哪些是需要查的资料,还有一点,我觉得我在芯片编程方面,特别是在初始化方面是我最大的困难,或许是我的汇编语言学得不够呛好,我只能借助参考资料,查每一条指令的作用与功能,这样一来又巩固了我的对汇编语言的了解. 如此,我体会到学习理论知识固然重要,但在你学完了之后,你不在实践中运用你所学的知识,我想学是白学了,过一段时间后,你可能什么都记不起来了,或许在学心里只有一个概念,认为这个知识我曾经学得不错,我现在怎么想不起来了,一心想依赖课本;如果我们用实践来学习知识,你会努力地去搜索你想要需要的东西,即使是过了一段时间后,你也会记得你曾经对这点不明白认真地查阅过,你不会忘记!一句话,课程设计对我们很重要!.第六章 参考文献:余发山编著. 单片机原理及应用技术. 徐州：中国矿业大学出版社，2003.12蔡美琴，张为民编. MCS51系列单片机系统及其应用. 北京：高等教育出版社，1994陈奥初，窦振中编著. 单片机应用系统设计与实践. 北京：北京航空航天大学出版社，1991顾滨等编著. 单片微型计算机原理、开发及应用. 北京：高等教育出版社，2000.8（2002重印） 付程序： ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0003H LJMP TIME1 ORG 000BH LJMP TIME2 ORG 0013H LJMP TSH ORG 0030HMAIN:MOV SP,#40H MOV P2,#00H MOV P1,#0FFH MOV 20H,#08H MOV 21H,#02H MOV 22H,#00H MOV 23H,#12H MOV 24H,#02H MOV 25H,#00H CLR C MOV A,20H SUBB A,24H MOV 25H,A CLR C MOV A,23H SUBB A,21H MOV 22H,A MOV 26H,#00H MOV 27H,#00H MOV 28H,#00H MOV 29H,#00H MOV 2AH,#00H MOV 2BH,#00H MOV 2CH,#00H MOV 2DH,#00H MOV 2EH,#00H MOV 30H,#00H MOV 31H,#00H MOV 32H,#00H MOV 33H,#00H MOV TCON,#00H MOV IE,#87H MOV TMOD,#01H MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H MOV R7,#20 SETB TR0HHF0:MOV 26H,20H MOV 2BH,25H MOV P1,#9EHHHF1:ACALL DISP1 MOV A,2BH CJNE A,#0,HHF1 MOV 2AH,24H MOV P1,#0AEHHHF2:ACALL DISP2 MOV A,2AH CJNE A,#0,HHF2 MOV 28H,22H MOV 29H,23H MOV P1,#0B3HHHF3:ACALL DISP3 MOV A,28H CJNE A,#0,HHF3 MOV 27H,21H MOV P1,#0B5HHHF4:ACALL DISP4 MOV A,27H CJNE A,#0,HHF4 LJMP HHF0DISP1:MOV A,2BH MOV B,#10 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的目的，加入了为红绿色盲和盲人能够识别的功能。在红绿灯亮的同时，有指针指示车行方向，让色觉异常着也能区分此时行车方向。系统中有声音提醒功能，。盲人过路时，盲道上盲人可以触到的开关，只要一接触，便会向控制器输入一个信号，如果此时可以通行，原先设置好的声音系统便会发出告诉盲人此时无车可以通行，如果此时不可以通行，就不发声，表示此时禁止通行。1.3课程的意义 通过课程的设计，使我们能够建立PLC控制系统总体的设计思路；了解PLC控制系统设计的基本原则。掌握PLC控制系统设计的步骤和设计方法。软件上：更加熟悉PLC软件的应用。编程能力上得到进一步提升，不在象以前那样只能编一些小程序。编程思路比以前清晰，掌握更多的编程方法，能够为将来学习PLC打下一个坚实的基础。硬件上：以前的PLC都在实验台上进行调试，做了好几次，都不知PLC如何接线很正常，太过于理论化了，很难适用应用。通过本次设计，能够真正学会PLC的接线方法。对电路的设计及连接的能力有了进一步提高。硬件设计中，能够接触到一些传感器及其他电子元件，在应用它们的过程中，学到了许多书本上没有的东西。更加巩固所学知识。第二章可编程控制器概论可编程控制器(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 LogicController) ，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。、2.1PLC 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，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。2.2PLC 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。、2.3PLC 的主要特点2.31 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 2.32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。 2.33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。 2.34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。 2.35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。2.4 PLC 的功能1辑控制 2、定时控制3、计数控制 4、步进(顺序)控制5、PID 控制 6、数据控制，PLC 具有数据处理能力7、通信和联网 8、其它PLC还有许多特殊功能模块，适用于各种特殊控制的要求，如定位控制模块、CRT 模块、2.5PLC 的发展阶段虽然PLC 问世时间不长，但是随着微处理器的出现，大规模超大规模集成电路技术的迅速发展和数据通讯技术的不断进步，PLC 也迅速发展其发展过程大致可分三个阶段： 2.51 早期的PLC(60 年代末70 年代中期)早期的PLC ，一般称为可编程逻辑控制器，这时的PLC 多少有点继电器控制装置的替代物的义，其主要功能只是执行原先由继电器完成的顺序控制定时等，它在硬件上以准计算机的形式出现，在I/O 接口电路上作了改进，以适应工业控制现场的要求。装置中的器件主要采用分立元件和中小规模集成电路，存储器采用磁芯存储器；另外还采取了一些措施以提高其抗干扰的能力；在软件编程上采用广大电工程技术人员所熟悉的继电器控制线路的方式梯形图。因此早期的PLC 的性能要优于继电器控制装置，其优点包括：简单易懂、便于安装、体积小、能耗低、有故障指示，能重复使用等。其中PLC 特有的编程语言梯形图一直沿用至今。 2.52 中期的PLC(70 年代中期80 年代中后期) 在70 年代微处理器的出现，使PLC 发生了巨大的变化。美国、日本、德国等一些厂家先后开始采用微处理器作为PLC 的中央处理单元(CPU)，这样使PLC 得功能大大增强，在软件方面除了保持其原有的逻辑运算计时、计数等功能以外，还增加了算术运算数据处理和传送通讯自诊断等功能；在硬件方面除了保持其原有的开关模块以外，还增加了模拟量模块、远程I/O模块，各种特殊功能模块，并扩大了存储器的容量，使各种逻辑线圈的数量增加，还提供了一定数量的数据寄存器，使PLC 得应用范围得以扩大。 2.53 近期的PLC(80 年代中后期至今) 进入80 年代中后期，由于超大规模集成电路技术的迅速发展，微处理器的市场价格大幅度下跌，使得各种类型的PLC 所采用的微处理器的档次普遍提高。而且，为了进一步提高PLC 的处理速度，各制造厂商还纷纷研制开发了专用逻辑处理芯片，这样使得PLC 软硬件功能发生了巨大变化。、2.6PLC 的分类2.61小型PLC 小型PLC 的I/O 点数一般在128 点以下，其特点是体积小、结构紧凑，整个硬件融为一体，除了开关量I/O以外，还可以连接模拟量I/O 以及其他各种特殊功能模块。它能执行包括逻辑运算、计时、计数、算术、运算数据处理和传送通讯联网以及各种应用指令。 2.62中型PLC 中型PLC 采用模块化结构，其I/O 点数一般在2561024 点之间，I/O 的处理方式除了采用一般PLC 通用的扫描处理方式外，还能采用直接处理方式即在扫描用户程序的过程中直接读输入刷新输出，它能联接各种特殊功能模块，通讯联网功能更强，指令系统更丰富，内存容量更大，扫描速度更快。 2.63 大型PLC 一般I/O 点数在1024 点以上的称为大型PLC， 大型PLC 的软硬件功能极强，具有极强的自诊断功能、通讯联网功能强，有各种通讯联网的模块可以构成三级通讯网实现工厂生产管理自动化，大型PLC 还可以采用冗余或三CPU 构成表决式系统使机器的可靠性更高。2.7PLC控制系统设计的基本原则PLC控制系统的总体设计原则是：根据控制任务，在最大限度地满足生产机械或生产工艺对电气控制要求的前提下，运行稳定，安全可靠，经济实用，操作简单，维护方便。任何一个电气控制系统所要完成的控制任务，都是为满足对象（生产控制设备，自动化生产线，生产工艺过程等）提出的个项性能指标，提高劳动生产率,保证生产质量，减轻劳动强度和危害程度，提高自动化水平。因此在设计PLC控制系统时，应遵循的基本原则如下：1 最大限度的满足被控制对象提出的各项性能指标2 确保控制系统的安全可靠3 力求控制系统简单4 留存有恰当的余2.8PLC设计的步骤用PLC进行控制系统设计的一般 步骤 可参考流程图2.81明确设计任务和技术条件进行设计之前,设计人员首先应该对被空对象进行深入的调查和分析,并熟悉工艺流程机设备性能.根据生产中提出的问题,确定系统所要完成的任务.与此同时,拟订出设计任务书,明确各项设计要求/约束条件及控制方式.设计任务书是个系统的依据.2.82选择PLC机型目前,在国内PLC生产厂家生产的PLC品种已达数百个,其性能各有特点,价格也不尽相同.在设计PLC控制系统时,要选择最适宜的PLC机型,一般考虑下列因素.系统控制目标.设计PLC控制系统时,首要的控制目标就是:确保控制系统安全可靠地稳定运行,提高生产效率,保证产品质量等.PLC的硬件配置.包括CPU 的能力,I/O系统,指令系统,响应速度,性价比等等.2.83系统硬件设计PLC控制系统的硬件设计是指对PLC外部设备的设计.在硬件设计中,要进行输入设备的选择(如接触器的线圈,电磁阀的线圈,指示灯),以及控制台,柜的设计和选择,操作面板的设计.通过对用户输入,输出设备的分析和整理,进行相应的I/O分配,在I/O分配表中,应包含I/O地址,设备代号,设备名称及控制功能,应尽量将相同类型的信号,相同电压等级的信号地址安排在一起,以便于施工和补线,并依此绘出I/O接线图.2.84系统软件设计控制系统软件的设计就是用梯形图编写控制程序,可采用经验设计法或逻辑设计法.对较大规模的控制系统可以采用状态编写法.系统局部模拟运行控制程序完成后,便有了控制系统的框架,要进行模拟调试.在调试过程中要遵循从上到下,先内后外,先局部后整体的原则.4 控制系统联机调试75 编制系统的技术文件5淮 安 信 息 职 业 技 术 学 院 综 合 毕 业 实 践 报 告编制程序明确设计任务和技术条件系统总体设计PLC机型选择制作控制区I/O配线安装PLC局部模拟运行程序检查调试联机调试系统试运行交付使用整理系统文件程序备份修改软件，硬件是否满足要求？NY 第三章实现功能和控制方法城市十字路口交通信号灯模拟系统是模拟红绿黄拐灯的亮灭和路上人车的流动。其中东西方向的红，绿，拐，黄灯；南北方向的绿，拐，黄，红灯按一定的时续轮流发亮。路上的人车用双色二极管来模拟。红色代表车停留；绿色代表车通行；灭代表无车。见下图。系 统 平 面 图3.1时序控制交通灯的时续控制如图所示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。先南北绿灯亮，东西红灯亮。南北绿灯亮35S后，开始闪烁。闪烁周期为1S。绿灯闪烁5S后熄灭。南北拐灯亮，维持25S后，南北拐灯以1S为周期，连续闪烁5次熄灭，南北黄灯开始亮，5S后熄灭。这一过程东西红灯一直亮并和南北黄等一起熄灭。南北黄灯熄灭后，南北红灯开始亮。此时东西方向，先是绿灯亮35S后熄灭，接着以1S周期闪烁5次熄灭。拐灯亮25S后熄灭，拐灯又以1S为周期连续闪烁5次。黄灯亮5S后熄灭转为红灯，东西黄灯熄灭的同时，南北红灯熄灭，绿灯开始亮转入第二个周期。以后周而复始的循环。当关闭开关动作时，所有信号灯都熄灭，系统停止工作。3.2急车通过急车强通信号受急车强通开关控制。无车时，信号灯按正常时续控制。有急车时，将急车强通开关接通，不管原来信号的状态如何，一律强制让急车来的方向亮绿灯，使急车放行。直至急车通过为止。急车一通过，将急车强通开关断开，信号的状态立即转为非急车路上的绿灯，随后按正常时序控制。急车强通信号只能响应一路方向的急车，若两方向先后将来急车，则先响应先来的一方，随后在响应另一方。急车通行道路情况与直通时一致在这里不在说明。3.3道路模拟南北通车（1） 绿灯亮时2、5、14、17亮绿灯1012 、2224、 1、3、16、18、亮红灯其余灯不亮此时表示：南北路车辆直通，要转弯的车停靠在南北路右边直行道两边（六车道），等待转弯。东西方向右边车道有车停靠等待通行，左边车道暂无车辆停靠。（2） 拐弯灯亮时1、3、16、18、19、21、7、9 亮红灯2、17、1012、2224亮绿灯其余灯不亮此时表示：南北方向上右边车道上的车开始转弯，其中直行道左边的车左传；右边的右转。东西方向右边车道上的车仍在等待。（3）黄灯亮时 2、17、2224、1022亮红灯其余灯不亮 此时刻转弯结束，持续时间较短属缓冲时段。只有少数车道有车停靠以上过程东西方向一直亮红灯东西通车（1）绿灯亮时8、11、20、23亮绿灯1618 、13、 10、12、22、24、亮红灯其余灯不亮此时表示：东西路车辆直通，要转弯的车停靠在东西路右边直行道两边（六车道），等待转弯。南北方向右边车道有车停靠等待通行，左边车道暂无车辆停靠。（2）拐弯灯亮时10、12、22、24、4、6、13、15 亮红灯11、23、1618、13亮绿灯其余灯不亮此时表示：东西方向上右边车道上的车开始转弯，其中直行道左边的车左传；右边的右转。南北方向右边车道上的车仍在等待。（3）黄灯亮时 11、23、1618、13亮红灯其余灯不亮 此时刻转弯结束，持续时间较短属缓冲时段。只有少数车道有车停靠以上过程南北方向一直亮红灯3.4闯红灯报警本系统具有闯红灯报警功能。通过光电传感器来感应人车，此时道路如果允许通行。光电传感器感测的信号进入系统后，蜂鸣器不发声，人车正常通行。道路一旦禁止通行时，光电传感器检测到信号送入系统后，便使蜂鸣器发出报警通知行人,此时已经闯红灯.加入闯红灯报警能够不时地检测到闯红灯现象,降低道路危险,以此保证人车安全。3.5指针指示方向 交通灯虽然能很好指挥道路的人车通行.但不能保证所有人都能看懂。人群中有些红绿色盲患者由于无法识别红绿颜色也就不能看懂指示灯，因此我们在该系统中加入了指针指示标志。这个功能由电机，指针和位移传感器来实现。在该过程中通过控制电机的正反转来带动指针转动，通过位移传感器来确定指针停靠位置，比如，此时南北通行，指针便会指向南北方向，以此来给红绿色盲患者带来便利。3.6声音系统本系统加入音频功能，盲人过路时，触摸开关，若此时可以通行，则音频系统开始工作，向盲人可以通行发出信号，反之音频发出不可以通过的信号。在真正的道路上可以用传感器加智能声音系统来实现,在这里由于受条件限制,我们只能用开关和录音机来实现.第四章系统硬件设计4.1电路框图双色二极管蜂鸣器灯泡电机P L C传感器开关4.1.1二极管 KA4.12传感器4.1.3灯泡 4.1.4电机 M4.15开关4.16蜂鸣器4.2系统PLC端口分配输入： x0 启动按扭 x1 南北盲人过道X2东西盲人过道 x3 南北强通按扭x4 东西强通按扭 X5南北指针指示X7 东西拐弯指针 X11东西指针X13南北拐弯指针输出：Y0 南北绿灯Y1 南北黄灯Y2 南北红灯Y3 南北转弯灯Y4 东西绿灯Y5 东西黄灯Y6 东西红灯Y7 东西转弯灯Y10 南北直行闪烁Y11 南北直行闪烁Y12 南北直行闪烁Y13 南北直行闪烁Y14 东西直行闪烁Y15 东西直行闪烁Y16 东西直行闪烁Y17 东西直行闪烁Y21 南北强通Y22盲人服务Y23盲人服务Y24 东西强通Y26 直行路灯指示Y27 直行路灯指示4.3主要硬件参数4.31PLCFX2N系列产品介绍FX2N系列的特点是小型化、高速度和高性能，在FX系列中属于最高档次。除输入出16-25点的独立用途外，还可以适用于在多个基本组件间的连接，模拟控制，定位控制等特殊用途，是一套可以满足多样化广泛需要的PLC。技术参数在基本单元上连接扩展单元或扩展模块，可进行16-256点的灵活输入输出组合。产品目录可选用16/32/48/64/80/128点的主机，可以采用最小8点的扩展模块进行扩展。可根据电源及输出形式，自由选择。 314.32双色二极管 类型主波长（nm)发光颜色顺向电压发光强度备注红蓝双色620-630红色1.8-2.4500-800顺向电流20mA条件下 460-470蓝色2.8-3.81000-2000红绿双色620-630红色1.8-2.4500-800520-530绿色2.8-3.81000-3000蓝绿双色460-470蓝色2.8-3.81000-2000520-530绿色2.8-3.81000-30004.33接近传感器产品编号：TL0001 型号：TL-Q5MC1 2M BY OMC 规格：直流3线，DC12-24V 产品说明：非屏蔽，检测距离5mm，NPN NO，方柱型 4.34开关电源S-50W 采用进口元器件，可靠性高内置EM滤波器，抗干扰性能好直流纹波小，工作效率高设计软启动电路，交流浪涌电流限制工作温度低，使用寿命长输入电压范围宽，符合全球使用标准绝缘性能好，搞电强度高具有短路、过载、过压保护功能满负荷高温烧机，100%老化测试体积小、重量轻、外观美型号输出S-15-2424V/0.7AS-25-2424V/1.1AS-35-2424V/1.5AS-40-2424V/1.8AS-50-2424V/2.1AS-60-2424V/2.5AS-100-2424V/4.5AS-100F-2424V/4.5AS-145-2424V/6AS-150-2424V/6.5AS-200-2424V/0.7AS-240-2424V/10AS-280-2427V/10AS-320-2424V/12.5AS-350-2424V/14.6AS-450-2424V/18AS-500-2424V/20.8A4.35蜂鸣器介绍尺寸图：规格输出电压115db min12VDC/10cm工作电流250mAmax最大输入电压15VDCmax工作温度范围-20-70储存温度范围-30-80重量50gms4.36中间继电器性能指标最大开关电压：250VAC 125DC 最大开关电流：5A接触电阻：50m以下动作时间：20ms以下复位时间：20ms以下4.37光电传感器检测距离10cm反馈反射型检测距离2cm直流1036VDCNPNNOJWKE3F-DS10C4直流1036VDCNPNNOJWKE3F-R2C4NCJWKE3F-DS10C2NCJWKE3F-R2C2NO+NCJWKE3F-DS10C3NO+NCJWKE3F-R2C3PNPNOJWKE3F-DS10P4PNPNOJWKE3F-R2P4NCJWKE3F-DS10P2NCJWKE3F-R2P2NO+NCJWKE3F-DS10P3NO+NCJWKE3F-R2P3交流90250VACSCR可控硅NOJWKE3F-DS10Y1交流90250VACSCR可控硅NOJWKE3F-R2Y1NCJWKE3F-DS10Y2NCJWKE3F-R2Y2继电器输出继电器输出检测距离5cm控制输出200mA直流1036VDCNPNNOJWKE3F-5DC4消耗电流35mA/3WNCJWKE3F-5DC2响应时间2ms/20msNO+NCJWKE3F-5DC3指向角3度10度/3度20度PNPNOJWKE3F-5DP4检测物体透明或不透明体NCJWKE3F-5DP2工作环境温度-25度55度NO+NCJWKE3F-5DP3工作环境照度太阳光10KLX以下 白炽灯3KLX以下交流90250VACSCR可控硅NOJWKE3F-5DY1外壳材料金属/塑料NCJWKE3F-5DY2防护等级IP66继电器输出光电传感器JWKE3F(E18)系列第五章软件系统设计5.1软件流程图 启动南北绿灯亮东西红灯亮南北急车完东西急车盲人通行南北拐灯亮东西红灯亮东西闯红灯蜂鸣器南北黄灯亮东西红灯亮录音机东西东西急车完南北急车东西绿灯亮南北红灯亮盲人通行南北闯红灯东西拐灯亮南北红灯亮东西黄灯亮南北红灯亮 循环 启动 接近传感器 道路模拟1 启动电机转动道路模拟2指针指示道路模拟3道路模拟4道路模拟5道路模拟6 循环5.2 PLC软件设计的方法5.21经验设计法梯形图的经验设计法是比较广泛的一种方法.这种方法没有普遍的规律可以遵循,具有很大的试探性很随意性,最后的结果不是唯一的.该方法的核心是输出线圈.以下是一些经验设计方法的基本步骤.解控制功能,画出输出线圈梯级.以输出线圈为核心,画出该线圈的启动条件(得电条件).保持条件(自锁条件)和停止条件(失电条件).立辅助位梯级,对线圈进行条件分析后,根据下列原则进行辅助位梯级的设计,仅启动条件不同,可采用并联启动条件的方法;若停止条件不同的,要把不同的停止条件分成不同的梯级.采用辅助继电器设计的方法.画互锁和保护条件5.22逻辑设计法逻辑设计法的理论基础是逻辑代数.而继电器控制系统的本质是逻辑线路.看一个电气控制线路都会发现,线路的接通和断开,都是同过继电器等元件的触点来实现的,故控制线路的种种功能必定取决于这些触点的开.合两种状态.因此电气控制电路从本质上说是一种逻辑线路,它符合逻辑运算的基本规律.具体步骤如下:(1) 明确控制任务和控制要求.通过分析工艺过程绘制工作循环和检测元件分布图,取得电气元件执行功能表.(2) 详细绘制电气控制系统的状态转换表.通常由输出信号状态表,输入信号状态表,状态主令表和中间记忆状态表四部分组成.(3) 根据状态转换表进行逻辑设计(4) 进行程序的完善和补充.5.23状态编程法状态编程法有可称为顺序控制设计法,它的最基本的思想是系统的 一个工作周期划分为若干个顺序相连的阶段,这些阶段称之为步(STEP),并用编程元件(例如状态寄存器S)来代表个步.步是根据输出量状态变化来划分的,即相邻两不步的输出量状态一定不同.步与步之间的过度则是通过转换条件实现的,转换条件可以是外部的输入信号;也可以是PLC内部产生的信号;还可能有多个条件组成.每一个步有其对应的动作,这些动作就是PLC的输出信号.5.3常用编程元件5.31输入继电器（X）PLC的输入端子是从外部开关接受信号的窗口，PLC内部与输入端子连接的输入继电器X是用光电隔离的电子继电器，它们的编号与接线端子编号一致（按八进制输入），线圈的吸合或释放只取决于PLC外部触点的状态。内部有常开/常闭两种触点供编程时随时使用，且使用次数不限。输入电路的时间常数一般小于10ms。各基本单元都是八进制输入的地址，输入为X000X007，X010X017，X020X027。它们一般位于机器的上端。 5.32输出继电器（Y）PLC的输出端子是向外部负载输出信号的窗口。输出继电器的线圈由程序控制，输出继电器的外部输出主触点接到PLC的输出端子上供外部负载使用，其余常开/常闭触点供内部程序使用。输出继电器的电子常开/常闭触点使用次数不限。输出电路的时间常数是固定的。各基本单元都是八进制输出，输出为Y000Y007，Y010Y017，Y020Y027。它们一般位于机器的下端。 5.33辅助继电器（M） PLC内有很多的辅助继电器，其线圈与输出继电器一样，由PLC内各软元件的触点驱动。辅助继电器也称中间继电器，它没有向外的任何联系，只供内部编程使用。它的电子常开/常闭触点使用次数不受限制。但是，这些触点不能直接驱动外部负载，外部负载的驱动必须通过输出继电器来实现。如下图中的M300，它只起到一个自锁的功能。在FX2N中普遍途采用M0M499，共500点辅助继电器，其地址号按十进制编号。辅助继电器中还有一些特殊的辅助继电器，如掉电继电器、保持继电器等，在这里就不一一介绍了。X000X001M300M300 5.34定时器（T）在PLC内的定时器是根据时钟脉冲的累积形式，当所计时间达到设定值时，其输出触点动作，时钟脉冲有1ms、10ms、100ms。定时器可以用用户程序存储器内的常数K作为设定值，也可以用数据寄存器（D）的内容作为设定值。在后一种情况下，一般使用有掉电保护功能的数据寄存器。即使如此，若备用电池电压降低时，定时器或计数器往往会发生误动作。定时器通道范围如下：100ms定时器T0T199，共200点，设定值：0.13276.7秒；10ms定时器T200TT245，共46点，设定值：0.01327.67秒；1ms积算定时器T245T249，共4点，设定值：0.00132.767秒；100ms积算定时器T250T255，共6点，设定值：0.13276.7秒；定时器指令符号及应用如下图所示：X000K123设定值（累积）T200Y000当定时器线圈T200的驱动输入X000接通时，T200的当前值计数器对10ms的时钟脉冲进行累积计数，当前值与设定值K123相等时，定时器的输出接点动作，即输出触点是在驱动线圈后的1.23秒（10*123ms=1.23s）时才动作，当T200触点吸合后，Y000就有输出。当驱动输入X000断开或发生停电时，定时器就复位，输出触点也复位。每个定时器只有一个输入，它与常规定时器一样，线圈通电时，开始计时；断电时，自动复位，不保存中间数值。定时器有两个数据寄存器，一个为设定值寄存器，另一个是现时值寄存器，编程时，由用户设定累积值。如果是积算定时器，它的符号接线如下图所示：X001K345X002定时器线圈T250的驱动输入X001接通时，T250的当前值计数器对100ms的时钟脉冲进行累积计数，当该值与设定值K345相等时，定时器的输出触点动作。在计数过程中，即使输入X001在接通或复电时，计数继续进行，其累积时间为34.5s（100ms*345=34.5s）时触点动作。当复位输入X002接通，定时器就复位，输出触点也复位。 5.35计数器（C） FX2N中的16位增计数器，是16位二进制加法计数器，它是在计数信号的上升沿进行计数，它有两个输入，一个用于复位，一个用于计数。每一个计数脉冲上升沿使原来的数值减1，当现时值减到零时停止计数，同时触点闭合。直到复位控制信号的上升沿输入时，触点才断开，设定值又写入，再又进入计数状态。其设定值在K1K32767范围内有效。设定值K0与K1含义相同，即在第一次计数时，其输出触点就动作。通用计数器的通道号：C0C99，共100点。保持用计数器的通道号：C100C199，共100点。通用与掉电保持用的计数器点数分配，可由参数设置而随意更改。举个例子：X010X011K计数器C0由计数输入X011每次驱动C0线圈时，计数器的当前值加1。当第10次执行线圈指令时，计数器C0的输出触点即动作。之后即使计数器输入X011再动作，计数器的当前值保持不变。*当复位输入X010接通（ON）时，执行RST指令，计数器的当前值为0，输出接点也复位。*应注意的是，计数器C100C199，即使发生停电，当前值与输出触点的动作状态或复位状态也能保持。 5.4编程软件及其应用1 三菱SWOPC-FXGP/WIN-C编程软件，是应用于FX系列PLC的中文编程软件，可在WINDOWS9X或WINDOW3.1及以上操作系统运行.(1) SWOPC-FXGP/WIN-C编程软件的主要功能 在SWOPC-FXGP/WIN-C中,可通过线路符号,列表语言及SFC符号来创建顺控指令程序,建立注释数据及设置寄存器数据 创建顺控指令程序以及将将其储存为文件,用打印机打印.(2) 系统配置1. 计算机要求机型:PC/AT(兼容);CPU: 486以上;内存: 8兆或更高;显示器:分辨率为800600点,16色或更高.2编程和通信软件采用应用与FX系列PLC的编程软件SWOPC-FXGP/WIN-C3接口单元采用FX-232AWC型RS-232C/RS-422转换器(便携式)或FX-232AW型RS-232C/RS-422转换器(内置式)或FX-232AW型RS-232C/RS-422转换器(内置式),以及其他指定的转换器.4通信线缆采用FX-422CAB型RS-422缆线(3) SWOPC-FXGP/WIN-C编程软件的操作环境 在WINDOW 9X上运行(4) 系统的启动和退出要想启动SWOPC-FXGP/WIN-C，可用鼠标双击桌面上的图标：下图为打开的SWOPC-FXGP/WIN-C窗口。以鼠标选取退出命令，即可退出SWOPC-FXGP/WIN-C系统文件管理创建新文件：创建一个新的顺序程序的操作方法是：通过选择文件-新文件菜单项，或按Ctrl+N键操作，然后在PLC类型设置对话框中选择顺控程序的目标PLC类型，如选择FX2N后，单击确定，或按O键操作即可打开文件：从一个文件列表中打开一个顺序程序以及诸如注释数据之类的数据，操作方法是：先（文件）-（打开）菜单或按Ctrl+O键,再在打开的文件菜单中选择一个所需的顺序指令程序后，但击确认即可-文的保存和关闭:保存当前顺控程序,注释数据以及其他在同一文件名下的书记.如果使第一次保存,屏幕显示如下图所示的文件菜单对话框,可通过该对话框将当前程序赋名并保存下来.操作方法是:执行文件 保存
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