PLC交通灯课程设计

1、>GUIZHOUUNIVERSITY课程设计课程名称：交通信号灯控制系统、八一刖曰随着我国经济的飞速发展，城市人口越来越多，居民出行次数和机动车拥有量不断增加，城市道路拥挤、车流量不均衡等问题日趋严重。人们经常会为道路拥挤、交通秩序混乱、出行时间过长等城市交通问题倍感苦恼，例如：绿灯方向几乎没有什么车辆，而红灯方向却排着长队等候通过。因此提高城市路网的通行能力、实现道路交通的科学化管理迫在眉睫，如何才能保持城市交通的安全便捷、高效畅通和绿色环保，已成为政府政策规划的一个重点问题。通过对十字路口交通灯控制系统的设计与制作，使我们进一步巩固和加深了对所学的基础理论、基本技能和专业知识的认识掌

2、握。同时也培养自身综合运用所学过的基础理论、基础知识和基本技能进行分析和解决实际问题的能力，更使我们受到了PL繇统开发的综合训练，从而能够使我们进行PLCS统设计和实施，并且掌握典型自动控制系统的工作原理和设计思路。更重要的是：通过对十字路口交通灯系统的每个环节的实际制作，锻炼了自身的刻苦钻研、勇丁探索、实事求是、善丁与他人合作的工作作风，这为我们将来的上岗实习做好了充分的准备。目录摘要5第一章电气控制与可编程序控制器概述61.1电气控制61.1.1电气控制的定义61.1.2电气控制技术的发展概况.61.2可编程控制器61.2.1可编程控制器的定义61.2.2可编程控制器的分类及特点6.1.2

3、.3可编程控制器的应用71.3继电器控制系统与可编程序控制器控制系统71.3.1继电器控制系统7.1.3.2可编程序控制器控制系统8.1.3.3继电器控制系统与可编程序控制器控制系统比较81.3.4与继电器线路比较PLC优势.8第二章总体方案设计92.1课题的意义92.2S7-300及其编程软件介绍102.2.1S7-300功能模块102.3系统整体硬件电路112.3.1变量表和控制时序图11第三章系统软件设计133.1主程序流程图13课程设计体会17参考文献18摘要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。人、车、路三者关系的和谐，已成为交通治理部分须要解决的主要问题之一。城市交

4、通节制系统是用丁城市交通数据监测、交通讯号灯把持与交通劝导的盘算机综合治理体系，它是现代城市交通监控指挥体系中最主要的组成部分。随着城市灵活车量的不断增添，很多大城市如北京、上海、南京等呈现了交通超负荷运行的情形，因此，自80年代后期，这些城市纷纭修建城市高速道路，在高速途径建设完成的初期，它们也曾有效地改良了交通状态。然而，随着交通量的快速增加和缺少对高速道路的系统研讨和掌握，高速道路没有充足施展出预期的作用。而城市高速道路在结构上的特色，也决议了城市高速途径的交通状态必定受高速道路与普通途径耦合处交通状态的制。所以，如何采取适合的控制方式,最大限度应用好消耗巨资修建的城市高速道路，缓解主干

5、道与匝道、城区同周边地域的交通拥堵状况，越来越成为交通运输治理和城市计划部分正待解决的重要问题。为此，进行了一定程度的研讨，本文就城乡交通灯模仿控制系统的电路原理、设计盘算和试验调试等问题来进行具体剖析讨论。实现交通灯体系的节制方式很多，可以用尺度逻辑器件、可编程序把持器PLG单片机等计划来实现。其中用尺度逻辑器件来实现电路在很大水平上要受到逻辑器件如门电路等的影响，调试工作极为不易，而对单片机应用来进行系统的设计开发也不是很熟习。因此，选择了用可编程的掌握器PLC来实现系统功效的设计，完本这次课设的标题。要害字：PLC交通灯程序报告设计第一章电气控制与PLC概述1.1电气控制1.1.1电气控

6、制的定义电气控制是借助丁各种电气元件的结构、特性对机械设备自动或远距离控制的一种方法。电气设备是电气控制的控制原件或称它为执行原件，它包含强电和弱电。1.1.2电气控制技术的发展概况电气控制技术伴随着电机制造技术、数控技术和计算机应用技术同步发展起来。从电力拖动的形式来看，在电动机应用的初期，曾采用过一台电动机驱动多台设备的成组拖动系统，后乂经历了一台电动机驱动一台设备的单机拖动形式，伴随技术的进步，机械设备对电气控制的要求不断提高，现在在应用的电力拖动形式除有单机拖动形式以外，还广泛采用多台电动机驱动一台设备的电力拖动形式，这样即改进了控制性能，乂优化了控制方法，提高生产效率。经历了单开关等

7、电器的手动控制、继电器与接触器的自动控制、可编程控制器的程序控制和数控制等阶段。根据电力拖动形式的复杂程度和控制要求的不同，选择不同的控制方法。1.2可编程序控制器1.2.1可编程控制器的定义可编程控制器简称PLC(ProgrammableController),它是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置，是以微处理器为基础，结合计算机技术、自动控制技术和通信技术，用面向控制过程、面向用户的“自然语言'编程，是一种简单易懂、操作方便、可靠性高的新一代通用工业控制装置。1.2.2可编程控制器的分类及特点可分为一体结构化整体式PLCft模块式化的PLG编译方法简单易学、功

8、能强，性能价格比高、硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强、可靠性高，抗干扰能力强、系统的设计，安装，调试工作量少、维修工作量少，维修方便、体积小，能耗低等特点。1.2.3可编程控制器的应用目前PLC*国内外已广泛应用丁钢铁、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。1.3继电器控制系统与可编程序控制器控制系统1.3.1继电器控制系统继电器控制系统，其逻辑功能由传统的继电器来完成的，比如控制时间，就有相应的时间继电器。继电器的动作一般与电磁有关。1.3.2可编程序控制器控制系统是通过可编程序控制器来完成的，其工作是由程序来控制的，列如梯形图(PH。、语句表

9、、功能图等来实现控制的。1.3.3继电器控制系统与可编程序控制器控制系统比较1、控制方式继电器的控制是采用硬件接线实现的，是利用继电器机械触点的申联或并联极延迟继电器的滞后动作等组合形成控制逻辑，只能完成既定的逻辑控制。PLC采用存储逻辑，其控制逻辑是以程序方式存储在内存中，要改变控制逻辑，只需要改变程序即可，称软接线。2、控制速度继电器控制逻辑是依靠触点的机械动作实现控制，工作频率低，毫秒级，机械触点有抖动现象。PLC是由程序控制半导体电路来实现控制，速度快，微秒级，严格同步，无抖动。3、延迟时间继电器控制系统是靠时间继电器的滞后动作实现延迟控制，而时间继电器定时精度不高，受环境影响大，调整

10、时间困难。1.3.4与继电器线路比较PLC优势1、功能强，性能价格比高一台小型PLC内有成白上千个可供用户使用的编程元件，有很强的功能，可以实现非常复杂的控制功能。与相同功能的继电器相比，具有很高的性能价格比。可编程序控制器可以通过通信联网，实现分散控制，集中管理。2、硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强可编程序控制器产品已经标准化，系列化，模块化，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用。用户能灵活方便的进行系统配置，组成不同的功能、不规模的系统。可编程序控制器的安装接线也很方便，一般用接线端子连接外部接线。PLC有很强的带负载能力，可以直接驱动一般的电磁阀和交流接触器。3、可靠性高，抗干扰能

11、力强传统的继电器控制系统中使用了大量的中间继电器、时间继电器。由丁触点接触不良，容易出现故障，PLC用软件代替大量的中间继电器和时间继电器，仅剩下与输入和输出有关的少量硬件，接线可减少互继电器控制系统的1/10-1/100,因触点接触不良造成的故障大为减少。PLC采取了一系列硬件和软件抗干扰措施，具有很强的抗干扰能力，平均无故障时间达到数万小时以上，可以直接用丁有强烈干扰的工业生产现场，PLC已被广大用户公认为最可靠的工业控制设备之一。4、系统的设计、安装、调试工作量少PLC用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，使控制柜的设计、安装、接线工作量大大减少。P

12、LC的梯形图程序一般采用顺序控制设计方法。这种编程方法很有规律，彳艮容易掌握。对丁复杂的控制系统，梯形图的设计时间比设计继电器系统电路图的时间要少得多。PLC的用户程序可以在实验室模拟调试，输入信号用小开关来模拟，通过PLC上的发光二极管可观察输出信号的状态。完成了系统的安装和接线后，在现场的统调过程中发现的问题一般通过修改程序就可以解决，系统的调试时间比继电器系统少的得多。第二章总体方案设计2.1课题的意义首先，消化与巩固电气控制与可编程序控制器课程所学知识，理论联系实际，学会用理论知识解决实际问题，进一步培养设计能力，初步掌握设计的一般步骤与方法。其次，随着社会经济的发展，城市交通问题越来

13、越引起人们的关注。人，车，路三者关系的协调，已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。城市交通控制系统是用丁城市交通数据监测，交通信号灯控制与交通疏导的计算机综合管理系统，它是现代城市交通监控指挥中最重要的组成部分。最后，我们要把我们所学的知识用丁实践生活中，理论联系实践，同时也让我们锻炼我们的动手能力，对丁我们来说意义深远。我们应该要时刻关注我们身边的事物，要学会重生活中学习，然后通过自己想、思、设计、制作，让我们所学知识的完全融入生活中。2.2S7-300及其编程软件介绍S7-300为节省空间的模块化结构设计，它可以适配现有的各种机械控制任务，不需要考虑槽位规则。S7-300PLC是模拟式

14、中小型PLG电源、CPlffl其他模块都是独立的，可以通过U形总线把电源（P0、CPUffi其他模块紧密固定在西门子S7-300的标准轨道上。每个模块都有一个总线连接器，后者插在各模块的背后。电源模块总是安装在机架的最左边，CPU莫块紧靠电源模块。CPU勺右边是可以选择的IM接口模块，如果只用主架导轨而没有使用扩展支架可以不选择IM接口模块。S7编程软件组态主架导轨硬件时，电源，CP顷日IM分别放在导轨的1号槽、2号槽和3号槽上。一条导轨共有11个槽号：1号槽至11号槽，其中4号槽至11号槽可以随意放置除电源、CP顷日IM以外的其他模块。如：DI（数字量输入）、DO（数字量输出）、AI（模拟量

15、输入）、A0（模拟量输出）、FM（功能模块）和CP（通信模块）等。编程设备通信接口系统程序应用程序用户数据I/O扩展接口I/O扩展单元微处理器CPU现场信号输入单元电源部件输出单元驱动象图2.2S7-300基本结构2.2.1S7-300功能模块PS307是专门用丁S7-300的24V直流电源，选择型号为6ES7300-1BA00-0AA0电源为2A的电源模块。S7-300有20种不同型号的CPU以适应不同等级的控制系统。有的CPU上集成有输入/输出点，有的CPU上集成有PROFIBUS-D通信接口，有的CPU上集成有PTP接口等。为了方便这里选择紧凑型CPU,并带有集成功能I/O口的CPU31

16、2C型号为：6ES7312-5BE03-0AB0信号模块使不同的过程信号电平和S7-300的内部信号相匹配，主要有数字量输入模块SM321,数字量输模块出SM322,模拟量输入模块SM331,模拟量输出模块SM332。由丁本次设计有2个数字量输入和12数字量个输出，无模拟量，故选择数字量输入模块SM321,数字量输模块出SM322。2.3系统整体硬件电路插,模块.|订黄号固件MFI地址I地址|9地址1|PS30T2ABEST3aT-LBAOO-OAAO21CPU312C6EST3125BE030AB0V2.62名|监珀河必一一125124|EpextK768.湖花成.73334|DI8/D08

17、S24V/0.5A6ES7323-1BHOO-OAAO00图2.3硬件组态图2.3.2变量表和控制时序图表2.3.2变量表状态地k数据党刑1cyclexcDB1DE12MSGQ124.0BOOL南北向绿灯3NSYQ124.1BOOL南北向嘲L4MSRQ124.2BOOL南北向红灯5EWGQ124.3BOOL市西向四YQ124.4EOQL东西向黄灯7EWRQ124.5BOOL东西向红灯8STOPI124.1BOOL停正技钮9STJiKTI124.0EOOL1nT1TIMER定时器】E5垃)T2T2TIMER顽（46s>1T3r3TIMER定时器3(50s)114T4TIMER是时器4(30

18、s)tT5T5TIBER顶*而)1T6T6TIMER定时器6(78s)1JilliOM10.6BOOLCPU肉部时钟存储器(周期L血脉冲)STARTsLNSQLn_TL_nNSR，EWGi:图2.3.3时序图第三章系统软件设计3.1主程序流程图图3.1功能流程图本次设计中使用的定时器均为扩展脉冲定时器(SE，通过T1T6建立0S80S的时间轴，分别在相应的控制时间(45S48S50S75S、78S80S)动作达到控制要求。0B1:“MainProgranSureep(Cycle)反通控制灯系统设计日程序段1：交通灯时间控制1124-01124-1"START""S

19、TQP*TI/HT4*T414T1#T1*(SE_|S5TM5ST2WSE_|S5T#48ST3*T3*何_|S5T#5OST4W但_IS5T#1K2OST5wSE_|S5T#1M15ST5W印|S5TftlM18S曰程序段2:南d匕间绿;nT1"T11124.1*ETOP#1/1Q124-O#NSG*()T2*T2*KLO-6Fl。TH曰程序段3:南匕向黄灯T3T2中丁2。H/l-II24-1"STOP-1/1-Q124.1wy()曰程序段4:南北向红灯T3*T3*H/I-1124-1"STOP-H/1Q124-2FSR()-曰程序段5:东两向红灯II24-1&

20、quot;STOP"T/Q124-5T】I曰程序段6:东酉问绿灯T5T3"T3H/h1124-1"STOP"I/HQ124.3TIT5*T6no-6Fib曰程序废V:东两向黄灯14*T4*TS*TS1124-1"STOP'T/l-Q124.4*EWY*TI曰程序段8:计时器复位K10.6510*T2*T2*T2T3T3T3T4T41/1(RT5T5T5（R）15T6课程设计体会和学别的学科一样，在学完PLC理论课程及实验后我们做了课程设计，此次设计以分组的方式行，每组有一个题目。我们做的是交通灯的控制。由丁平时大家都是学理论及简单仿真一电机启停正反转，没有过多实际开发设计的经验，首先拿到这题目时根本不知道怎么入手，感觉这个题目很复杂，不知道怎么设计，怎么制作，拿到的时候都不知道怎么做梯形图及时序图。但通过各方面的查资料并学习。我们基本学会了PLC设计的步聚和基本方法。分组工作的方式给了我与同学合作的机会，提高了与人合作的意识与能力。通过这次设计实践。我学会了PLC的基本编程方法