十字路口交通信号灯plc控制系统设计与调试

成都理工大学工程技术学院毕业论文成都理工大学工程技术学院毕业论文毕业论文（设计）题 目十字路口交通信号灯plc控制系统设计与调试学 院 成都理工大学工程技术学院姓 名 张 浩班 级 2 班学 号 2200920304211指导教师 阎智武讲师专 业 电子测量技术与仪器plc设计与调试作者姓名：张 浩专业名称：电子测量技术与仪器指导教师：阎智武讲师十字路口交通信号灯plc十字路口交通信号灯plc控制系统设计与调试-I--I-摘要PLCPLCS7-200CPU224PLCSFC关键词PLC，交通控制，自动化，S7-200，交通信号灯，顺序功能图，梯形图，仿真调试，自动控制。十字路口交通信号灯十字路口交通信号灯plc控制系统设计与调试-II--II-AbstractTodayisaautomationera,thetrafficlightscontrolthedevicesandmanyindustrycomputercloselyrelated.Therefore,agoodtrafficcontrolsystem,willgiveroadcongestion,illegalcontroltogivetechnicalinnovation.Alongwithlargescaleintegratedcircuitandtherapiddevelopmentofcomputertechnology,andartificialintelligenceinthecontroltechnologyandextensiveapplication,intelligentequipmenthadtheverybigdevelopment,thedevelopmentofmodernsciencetechnologyisthemainstreamofthedirection.Sincethetrafficlightssincebirth,theinternalcontrolsystemofthecircuitisconstantlyimproving.Designmethodalsobegantovaried,thusmakethetrafficlightsappearmoreintelligent.ThetrafficlightsarebasedonPLCtoachievecontrolofnavigation,PLCtomicroprocessorasthecore,widespreaduseoftherelaycontactdevicecontrolsystemonelectricaldiagramofladderdiagramlanguageprogramdesign,programmingeasy,convenientfunctionextension,modificationflexible,andsimplestructure,stronganti-interferenceability.ThisdesignistorealizewithPLCtocrossthelightscontrol,anditscontrolmethodistousetheSiemensS7-200PLConCPU224typeseriesthethingnorthandsouthred,yellow,green,leftthecycleofregulargreenlightrealizeablaze,inordertoachievethecontroloftrafficlights.Processcontroladoptedordercontroldesignmethodusedeighttimersixcounterindifferentperiodofpointstoeightrealizefrequencyautomaticcontrolobjectcontrol.Controlprogramsincludea十字路口交通信号灯十字路口交通信号灯plc控制系统设计与调试-III--III-sequencediagram(SFC),functionladderdiagram(LAD),instructionstable(STL),andsoon..Keywords PLC，Trafficcontrol，Automation,S7-200,trafficlights,orderfunctiondiagram,ladderdiagram,simulationcommissioning,automaticcontrol十字路口交通信号灯plc十字路口交通信号灯plc控制系统设计与调试--目录摘要 I目录 1第一章绪论 3课题介绍及研究意义 3相近研究课题的特点及优缺点分析 3现行研究存在的问题及解决办法 4本论文的目的及工作内容 5PLC的简介 6第二章系统方案设计 10研究设计中要解决的问题 10方案原理分析 10功能要求 10性能要求 11可行性研究 12要解决的问题的可行性分析及复杂性分析 12具体实现中采用的关键技术 14经济可行性分析 16设计任务和内容 16控制系统设计概要 16第三章十字路口交通信号灯的具体设计 21十字路口交通信号灯的控制要求 21十字路口交通信号灯控制系统电路图 24PLC硬件控制电路设计 25PLC控制程序设计 26详述控制系统的实现方法 28检测与调试 30调试中遇到的问题 31问题的分析与解决方案 31第四章交通灯系统的设计 34交通系统的发展趋势 34选择VHDL硬件描述语言设计的优势 34红绿灯交通信号系统功能描述 35红绿灯交通信号系统的VHDL模块 37时钟脉冲发生电路 37计数秒数选择电路 393）倒计时控制电路 42红绿灯信号控制电路 46建立程序包 48连接各个模块 48第5章结论 505.1心得 505.2难点分析 50附录 52附录一：交通信号灯控制的梯形图 52附录二：红绿灯交通信号系统的VHDL程序代码 53附录三： 55参考文献： 62第一章绪论课题介绍及研究意义可变程序控制器60DCS力的工具，得到了广泛的普及和推广应用。城市交通信号控制是通过对交通流量的调节以达到改善人和货物的安全运相近研究课题的特点及优缺点分析40拥有量差距还很大的情况下，我国一些特大城市的交通拥堵已排在世界前列。目前国内外对智能交通系统的理解不尽相同，但不论从何种角度出发，有一点是共同的:智能交通系统是用各种高新技术，特别是电子信息技术提高交通效的处理与救援、客货运输管理、道路收费系统等方面都会产生巨大的影响。现行研究存在的问题及解决办法俗话说“要想富，先修路”，可见交通是否发达，关系着一个城市的发展速度。对于一个正在蓬勃发展的城市来说，有了宽敞的马路还是不够的，交通信号灯的存在也不容忽视。通过调查：司机：没交通信号灯的地方多，路标与交通信号灯不符。交警部门：信号灯的设置要看交通流量以及考虑到经济发展。城市交通系统是一种非线性的、时变的、滞后的大系统，以往的交通控制研究多是基于启发式的考虑，而不是基于控制理论的方法。近多年来，随着众多研究控制理论出身的学者的加盟，使得城市交通自动控制领域的研究出现了新的思路、新的方法。本小节就近年来交通信号控制理论的研究进展作一简述。静态多段配时控制静态多段配时控制是利用历史数据实现的一种开环控制，其基本设计思想源于线性规划。它没有考虑交通需求的随机波动，没有考虑城市道路交通流的实时进化过程，其控制能力和抗干扰能力非常有限。但就城市某一区域而言，每日的颇受交通工程人员欢迎。准动态多段配时控制准动态多段配时控制与静态多段配时控制相类似，只不过多段的划分不是以时间为依据，而是以检测到的实时交通状态为依据。交通状态可以用交通量、占有率、车速等交通数据的特征值来表达。被划分成的若干个交通状况分别配以不同的优化配时。准动态多段配时控制是一闭环控制系统。由于反馈的引入，所以系统的动态性能比静态多时段控制有明显改善，但是又由于它的控制方式仍属于方案选择式，所以系统动态性能的改善又十分有限，故称之为准动态系统。本论文的目的及工作内容在十字路口设置交通灯可以对交通进行有效的疏通，并为交通参与者的安全提供了强有力的保障。但是随着社会、经济的快速发展，原先的交通灯控制系统已经不能适应现在日益繁忙的交通状况。如何改善交通灯控制系统，使其适应现在的交通状况，成为研究的课题。按照城市交通控制的需要，本文讨论了用PLC实现系统连续循环运行，工作规律按时序图运行（见附图）绿灯闪烁时按0.5秒间隔运行和提示警告方式运行两方式，通过传感器与PLC完成对交通异常状况（滞留或堵车）的判别及处理。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。东西方向红灯两个,南北方向红灯两个，东西方向黄灯两个,南北方向黄灯两个，东西方向绿灯两个,南北方向绿灯两个，东西方向左转弯绿灯两个，南北方向左转弯绿灯两个。正常时序控制对路面进行控制.南北方向红灯时,东西方向绿灯.绿灯闪3秒紧接着黄灯闪2秒,变红灯.南北方向红灯直接变绿灯.东西方向红灯时同理.来时，一律强制让急车方向的绿灯亮，使急车放行，直至急车通过为止。时候,PLCPLC的简介PLC置,是带有存储器,可以编制程序的控制器。它能够存储和执行指令,进行逻辑运算,顺序控制,定时,计数和算术等操作,并通过数字式和模拟式的输入输出,控制各种类型的机械和生产过程。PLC事实上,PLCCPU方便的用于工业控制领域的装置。PLCPLC的用途与特点PLC但近年来PLCPLCPLC的应用越来越广泛,广泛应用于钢铁（1）顺序控制PLCPLC可应用于单机控制、多机群控、生产自动线控制等。如注塑机、印刷机CONTROLLE电镀流水线及电梯控制等。运动控制PLC保持适当的速度和加速度，确保运动平滑。价格更低，速度更快，操作方便。闭环过程控制PLC能控制大量的物理参数，如温度、压力、速度和流量等。PID（ProportionalIntergralDerivative）模块的提供使PLC具有闭环PIDPLC保持在设定值上。数据处理在机械加工中，出现了把支持顺序控制的PLC和计算机数值控制FANUCSysten1011、12CNCPLCPLCPLCCNCGECNCPLC。预计今后几年CNCPLC通信和联网（FA）PLCPLCPLCplc的特点有：（1）抗干扰能力强，可靠性高1/10--1/100，PLC被软件程序所取代，故寿命长，可靠性大大提高。配套齐全，功能完善，适用性强PLCPLCPLCPLCCNCPLCPLC组成各种控制系统变得非常容易。易学易用，深受工程技术人员欢迎PLCPLC的生产场合。体积小，重量轻，能耗低PLC100mm，重量小于150g，化的理想控制设备。第二章系统方案设计研究设计中要解决的问题按题意要求，画出PLCPLC完成PLC方案原理分析功能要求PLCPLC，对于提高PLC控制系统的技术经济指标有着重要意义。PLC的选择主要应从PLC的机型、容量、I/O模块、电源模块、特殊功能模块、通信联网能力等方面加以综合考虑。PLC机型选择的基本原则是在满足功能要求及保证可靠、维护方便的前提下，力争最佳的性能价格比。选择时主要考虑以下几点：1、合理的结构型式PLC主要有整体式和模块式两种结构型式。整体式PLC的每一个I／O点的平均价格比模块式的便宜，且体积相对较小一般用于系统工艺过程较为固定的小型控制系统中；而模块式PLC的功能扩展灵活方便在I／O点数、输入点数与输出点数的比例、I／O模块的种类等方面选择余地大，且维修方便，一般于较复杂的控制系统。2、安装方式的选择PLC系统的安装方式分为集中式、远程I／O式以及多台PLC联网的分布式。力争最佳的性能价格比。选择时主要考虑以下几点：1、合理的结构型式PLC主要有整体式和模块式两种结构型式。整体式PLC的每一个I／O点的平均价格比模块式的便宜，且体积相对较小一般用于系统工艺过程较为固定的小型控制系统中；而模块式PLC的功能扩展灵活方便在I／O点数、输入点数与输出点数的比例、I／O模块的种类等方面选择余地大，且维修方便，一般于较复杂的控制系统。2、安装方式的选择PLC系统的安装方式分为集中式、远程I／O式以及多台PLC联网的分布式。集中式不需要设置驱动远程I／O硬件，系统反应快、成本低；远程I／O式适用集中式不需要设置驱动远程I／O硬件，系统反应快、成本低；远程I／O式适用I／OI／OPLC设备分别独立控制，又要相互联系的场合，可以选用小型PLC，但必须要附加通讯模块。3、响应速度要求PLC是为工业自动化设计的通用控制器，不同档次PLC的响应速度一般都能满足其应用范围内的需要。如果要跨范围使用PLC，或者某些功能或信号有特殊PLCI／OI／OI／OPLC设备分别独立控制，又要相互联系的场合，可以选用小型PLC，但必须要附加通讯模块。3、响应速度要求PLC是为工业自动化设计的通用控制器，不同档次PLC的响应速度一般都能满足其应用范围内的需要。如果要跨范围使用PLC，或者某些功能或信号有特殊PLCI／O的PLC，或选用具有快速响应模块和中断输入模块的PLC等。4、系统可靠性的要求对于一般系统PLC的可靠性均能满足。对可靠性要求很高的系统，应考虑是否采用冗余系统或热备用系统。5、机型尽量统一主要考虑到以下三方面问题：12)其功能和使用方法类似，有利于技术力量的培训和技术水平的提高。3)其外部设备通用，资源可共享，易于联网通信，配上位计算机后易于形成一个多级分布式控制系统。性能要求一般小型(低档)PLC具有逻辑运算、定时、计数等功能，对于只需要开关量控制的设备都可满足。对于以开关量控制为主，带少量模拟量控制的系统，可选用能带A／D和D／A转换单元，具有加减算术运算、数据传送功能的增强型低档PLC。控制的设备都可满足。对于以开关量控制为主，带少量模拟量控制的系统，可选用能带A／D和D／A转换单元，具有加减算术运算、数据传送功能的增强型低档PLC。对于控制较复杂，要求实现PID运算、闭环控制、通信联网等功能，可视控对于控制较复杂，要求实现PID运算、闭环控制、通信联网等功能，可视控制规模大小及复杂程度，选用中档或高档PLC。但是中、高档PLC价格较贵，一般用于大规模过程控制和集散控制系统等场合。制规模大小及复杂程度，选用中档或高档PLC。但是中、高档PLC价格较贵，一般用于大规模过程控制和集散控制系统等场合。工作环境要求①温度:PLC要求环境温度在0~55oC面，四周通风散热的空间应足够大。②湿度:为了保证PLC无凝露。③震动：应使PLC10~55Hz④空气：避免有腐蚀和易燃的气体，例如氯化氢、硫化氢等。对于空气中有较多粉尘或腐蚀性气体的环境，可将PLC安装在封闭性较好的控制室或控制柜中。⑤电源:PLC设备与地之间的干扰。一般PLC24V影响，容易使PLC可行性研究2.3.1 要解决的问题的可行性分析及复杂性分析1.PLC工作原理：PPLC阻抗波动、配电网结构、电磁兼容性以及线路阻抗和容性负载引起的信号衰减等十字路口交通信号灯十字路口交通信号灯plc控制系统设计与调试--主要因素对数据传输的影响。主要因素对数据传输的影响。一.扫描技术当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PLCCPU(一)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，如果输入是脉冲该输入均能被读入。(二)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；或确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。 即在用户程序执行过程中只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。(三)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。这时，才是PLC的真正输出。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。这时，才是PLC的真正输出。系统24小时循环运行，工作规律按时序图运行（如图2-1。绿灯闪烁时按0.5秒间隔运行。图2-1工作时序图2.3.2具体实现中采用的关键技术0.40.6图2-1工作时序图2.3.2具体实现中采用的关键技术①.PLC输入输出分配表2-1I/O分配表输入信号名称 符号地址名称输出信号符号地址东西红灯东西黄灯R-EWY-EWQ0.0Q0.12-1PLCS7-200CPU224PLC。起动开关SQ-ON东西绿灯G-EWQ0.2I0.0东西左绿L-EWQ0.3停止开关SQ-OFF南北红灯南北黄灯R-SNY-SNQ0.4Q0.5南北绿灯G-SNQ0.6南北左绿L-SNQ0.7②.PLC十字路口交通信号灯plc十字路口交通信号灯plc控制系统设计与调试--经济可行性分析其实，使用PLC，还要考虑经济指标。经济是基础，经济上不合算，不能带来经济效益，使用PLC也就没有基础。所以，这个指标也是重要的。经济指标最简单的就是看价格。一般讲，同样技术性能的PLC，价格低其经济指标就好此外，还要看供货情况，供货不及时，影响使用，价格即使低，也不一定就好；看技术服务，资料不全，用户出现问题得不到技术支持也不好。对经济指标还要作综合分析，要看使用了PLC能否带来效益，然后，再分析使用哪家的PLC效益更好些设计任务和内容任务：设计一个能够控制十二盏交通信号灯的模拟系统。并且要求交通信号灯按照交通规则的模试来运行。实验通过控制六个交通灯就好了。12东西绿灯灭，4，南北绿灯灭，闪几次黄灯，东西仍然红灯。最后1控制系统设计概要PLCPLC专业知识和实际的工作经验。一、PLC控制系统设计的基本原则最大限度地满足被控对象的控制要求。保证控制系统的高可靠、安全。和维修方便。PLC二、PLC控制对象。I/O，设计电气接线图，考虑安全措施。PLC.设计程序调试程序,一个是模拟调试，一个是联机调试。设计控制柜，编写系统交付使用的技术文件，说明书、电气图、电气元件明细表。验收、交付使用。三、PLC控制系统设计的一般步骤流程图功能说明分析生产工艺过程。I/O。PLC。PLC程序设计和控制柜接线施工。PLC对于复杂的控制系统，最好绘制编程流程图，相当于设计思路。设计梯形图。PLC现场施工完毕后进行联机调试，直至可靠地满足控制要求。编写技术文件交付使用。设计步骤框图如下：分析控制要求分析控制要求I/O设备PLC、设计电气图编写流程图设计梯形图设计控制柜编制程序清输入程序并检现场连接N调试满足Y联机调试NN满足编制技术文件交付使用十字路口交通信号灯十字路口交通信号灯plc控制系统设计与调试--四、控制系统执行程序的过程及特点PLC段、输出刷新阶段。输入采样阶段程序执行阶段输出刷新阶段（输出继电器状态中，并通过一定方式输出，驱动外部负载。PLC扫描周期内，只在输出刷新阶段才将输出状态从输出映象寄存器中输寄存器中。这种方式称为集中输出。PLC，其I/OPLC/输出设备隔离，从根本上提高了系统的抗干扰能力，增强了系统的可靠性。I/OI/OPLCPLCPLCPLCPLCPLC十字路口交通信号灯plc十字路口交通信号灯plc控制系统设计与调试--第三章十字路口交通信号灯的具体设计十字路口交通信号灯的控制要求随着城市和经济的发展，交通信号灯发挥的作用越来越大，正因为有了交通信号灯，才使车流、人流有了规范，同时，减少了交通事故发生的概率。然而，交通信号灯不合理使用或设置，也会影响交通的顺畅。3-1向各有红、绿、黄三种信号灯，为确保交通安全，要求如下。PLC向和东西电后，交通指挥信号控制系统由由一个3位转换开关SA1SA145SA1-1照如图3-2所示工作时序周而复始，循环图3-1往复工作。SA1手柄指向中间0°时，接点SA1-2接通，交指挥系统南北向绿灯常亮，东西向红灯常亮，。 SA1手柄指向右45°时，接点SA1-3接通，交通指挥系统东西向绿灯常亮，南北向红灯常亮。图3-1交通灯现场示意图正常控制时①当东西方向允许通行（绿灯）时，南北方向应禁止通行（红灯同样，当南北方向允许通行（绿灯）时，东西方向应禁止通行（红灯车，应有明显的提示信号：绿灯闪烁同时黄灯亮。③信号灯控制系统启动后应能自动循环动作。3-2101图3-2十字路口交通灯正常工作时序输入/输出信号分配输 入输 出输 入输 出文字符 信号地说 明文字符 信号地说 明号址号址1SA1-X0交通灯正常工作控制开关H1Y0示2SA1-X1南北向交通灯常绿控制开关H2Y1示3SA1-X2东西向交通灯常绿控制开关H3Y2示H4Y3示H5Y4示H6Y5示表3-1十字路口交通灯控制信号说明十字路口交通信号灯控制系统电路图开关合上后，东西绿灯亮25s后闪3s灭；黄灯亮2s灭；红灯亮30s；绿灯亮……循环，对应东西绿黄灯亮时南北红灯亮30s,接着绿灯亮25S后闪3s灭；黄灯亮2s后，红灯又亮……循环，图3-3十字路口交通信号灯控制系统电路图3-3制系统电路图，实现了预定的交通灯系统的控制功能。PLC硬件控制电路设计硬件结构设计。了解各个控制对象的驱动要求，如：驱动电压/数量；确定所控制参数的精度及类型，如：对开关量、模拟量的控制、用户程序存储器的存储容量等，选择适合的PLCPLC硬件结构配置。PLCI/O3-4输入 输出Y6Y5Y6Y5RX3SB33Y4X2-FXSB2X1COM2Y2SB1X0Y1SARUNCOMY0N220VACLCOM1~南北黄灯南北绿灯止停 东西红灯东西黄灯东西绿灯电源图3-4十字路口交通信号灯PLC外部I/O分配及其接线PLCPLC继电器，由中间继器再去驱动信号灯。PLC控制程序设计就启动下一个阶段的控制标志，将本阶段的控制标志清除。控制系统的控制过程，各状态的功能、状态转移顺序和条件，它是的程序设计。PLCS01。当SA10°时，触点X1Y1SA145°X2Y1SA145°X0S20使S20S30S0Y625ST0S20S21置1，同时驱动T1记时，而S20在下一扫描周期自动复位。5ST1S21S22，S2210.5SC0S21，继续循环共计三次。次数到三，C0S22S23，S23置1同时S22在下一扫描周期自动复位，Y2线圈得电南北黄灯亮。2ST3S23S241，S23，Y3C0S30S31S311S30Y425ST4S31S32置1，同时驱动T5记时，而S31在下一扫描周期自动复位。10）延时5S后，转移条件T5闭合，状态从S32转移S33，使S3310.5SC1S32，继续循环共计三次。S33S34，使1S33Y5C12SS0详述控制系统的实现方法图3-5顺序功能图图3-5为本设计的顺序功能图，及控制流程为：晚间时段：拉上起动开关I0.0M0.0通，常闭开关I0.0和常闭触点T38T37秒后黄灯灭，同时T38秒后经计数器C10.40.632400（9）后，常闭触点C1断开退出晚间时段，经M0.4进入正常时段（其中左支路实现正90。M0.5东西红灯Q0.055（T39+T40+T41+T4，同时南北左转弯绿灯Q0.7T3910Q0.7灭，常开触点T39闭合导通，南北绿灯Q0.6T4030Q0.6闭合，南北黄灯Q0.55Q0.0灭，触点T41导通，东西左转弯绿灯Q0.3、南北红灯Q0.410T42Q0.2Q0.2T43Q0.1与东西红灯Q0.05C2T44的，当C220）时，常闭触头C2断开，常开触头C2M1.3,东西红灯Q0.060（T45+T46+T47+T4，同时南北红灯Q0.、南北左转弯绿灯Q0.7亮，定时器T4510Q0.4、Q0.7灭，常开触点T46导通，南北黄灯Q0.5T475T47导通，东西左转弯绿灯Q0.3T48Q0.2，T49Q0.2灭，触点T49导通，东西黄灯Q0.1T445，T44C3计数达51（循环50次共1.25小时这时常闭触点C3断开，常开触点C3导通，高峰时段运行支路断开，又从新进入正常时段运行状态。是它们循环次数从20次变成331次（循环330次共8.25小时，工作到16:30又进入两小时的高峰运行时段，共循环80次，即C580次后常闭触点C5C5C6121（循1203C6I0.0I0.0，交通灯继续从头开始循环闪亮。检测与调试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。①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统的调试。②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下去，就会定位故障元件了。2、软件调试：软件调试是通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。调试中遇到的问题在开始阶段按下起动按钮后无法实现黄灯闪烁。C2的计数器无法计数，程序无法前进。当晚间时段运行完毕后，正常时段与高峰时段两支路同时在运行。当一次大周期运行完后无法再进行第二次循环。当按下停止按钮I0.1，再松开I0.1也在运行。当我们在调试时有I0.0、I0.14种情况，及I0.01I0.10，I0.01、I0.11、I0.0I0.10，I0.0、I0.1置1，同时他们的关断顺序不同也会产生不同的结果，总之，这里有两种情况是这样不仅消除了隐患，还使操作更便利，更符合要求。问题的分析与解决方案原因:无法实现黄灯闪烁是因为定时器T37T38只计时一次。措施：用计时器T38的常闭触点放在计时器T37前面，实现当T38计时完后常闭触点T38自动断开，实现对T37的复位，这样就可以实现T37的自动置位、复位，达到循环计时的目的。没有脉冲过来，及其一直处于断开或导通，经判断C2计数完毕后C3一直处于导通状态，但并没有脉冲过来使其计数。措施：要使C3导通，我们就要在C2冲使其计数，我们发现前面循环过程前，我们都采用了用T44的常闭触头来使下面的计时器复位，及当T44计数完毕后，T44器全部清零，包括T44自己本身。经思考我们也可以用T44的常闭触头来实现计（时间忽约不计C3前面串上一个T44常闭触头。同理下面的计数器前也加上T44C1C1C2支工作，而先进入左分支，而是自动分向两个分支，导致两边同时运行。措施：这个问题主要出在左右分支即正常时段与高峰时段的运行状况不能同时运行，必须使他们互锁。考虑到后面正常时段与高峰时段要交替运行，我们必C2C3C4C5C6五个计数器，（!C2+C3*!C4+C（C2*!C3+C4*!C）实现对左右分支的互锁。3.原因：无法再继续运行，可见问题出在计时器或计数器上，又经过分析不会是计时器的问题，因为计时器的前后步紧密相连，前对后在每次运行后都进行了复位的，因此就是计时器的问题。我发现每次运行计数器到数后其运数器还一直在计数，第二次循环时，计数器并没有复位，因此无法计数，也就无法实现再循环。最后一个计数器C6来对他们复位，即在每个计数器的复位接线上接一个常开触C6C6计数完毕后，常开触点C6闭合自动复位实现再循环。原因：出现黄灯不断闪烁，其他灯也在运行是因为当我们把停止开关置于已计完，但把I0.1晚间时段再次导通，C1已被复位，因此会使黄灯不断闪烁，而还有其他灯在运行，则是因为我们之前加的脉冲进入了正常时段或高峰时段的循环中，没有断开这里面的脉冲，及我们的停止开关没有对步实现完全断开。措施：我们在每个计数器加上停止开关I0.1的常闭触头，同时在计数器C1前面加上C1的常闭触头使其彻底断开，无法再继续运行，同时起到无法再向下输送脉冲的作用。同时要实现断开每一个步，还需在每步的前面加上一常闭触头I0.1，当按下I0.1后能够断开每一步，实现彻底停止的目的。原因：用一个开关能使系统更趋于自动化，更加简便，更符合现实要求。措施：经思考，我将原来的按钮开关换成了闸刀开关，用I0.0去替代所有的I0.（考虑其通断关系于完美。第四章交通灯系统的设计交通系统的发展趋势料的广泛应用和开发。VHDL硬件描述语言设计的优势首先，简单地介绍一下什么是VHDLVHDLLanguage。是EDA从而大大地简化了硬件设计任务，提高了设计效率和可靠性。VHDL所以在现代的设计中，越来越多地采用了基于硬件描述语言的设计方红绿灯交通信号系统功能描述LED（4-1（1）电路合成模块的概念：将交通灯信号系统划分成若干个小电路，编写每一个模块的VHDL见图4-24-3（2）参数（增加或者减少电路的计数时间，以增加程序的灵活性。北 红 黄 绿 红黄西 绿 东绿黄绿 黄红红绿 黄红南图4-1十字路口示意图时钟输入端 时钟发生电系统复位端

计数秒数选择红绿灯信号控制 东西及南北方向信号灯倒计时控制电图4-2交通信号灯系统结构图

东西及南北方向倒计时2)4其中包括：时钟发生电路；计数秒数选择电路；倒计时控制电路；红绿灯信号控制电路。图4-3交通信号灯系统模块图4-3路进入下一个状态，之后循环这一过程。VHDL模块时钟脉冲发生电路（见4-4）几个电路的使能控制与同步信号。图4-4时钟发生电路模块图图4-4时钟发生电路模块图系统输入信号：clk：由外部信号发生器提供1kHZ的时钟信号；reset：系统内部自复位信号。系统输出信号：ena_scanena_1hz：产生每秒一个的脉冲信号；flash_1hz：产生每秒一个脉冲的时钟信号。经仿真后得到的时序图如下：图6时钟发生电路时序图图6时钟发生电路时序图5constantscan_bit:positive:=2;signalclk_scan_ff:std_logic_vector(scan_bit-1downto0);scan_bit2意设定的。第二句是定义一个信号，它的位数就是(scan_bit-1)scan_bit2，2信号的位数，只需要改动常数的赋值就可以了。计数秒数选择电路,hld24-7)最主要的功能就是负责输出显示器需要的数值（秒数值，作为倒计时显示器电路的计数秒数。图4-7计数秒数选择电路模块图系统输入信号：clk：由外部信号发生器提供1kHZ的时钟信号；reset：系统内部自复位信号；ena_scan：接收由时钟发生电路提供的250Hz信号；sign_state：接收由交通灯信号控制电路产生的状态信号。系统输出信号：load：负责产生计数器所需要的计数数值。经仿真后得到的时序图(见图4-8)：图4-8计数秒数选择电路时序图图4-8计数秒数选择电路时序图由计数描述选择电路的时序图(见图4-8)15s、5s25s。architecturebhvofhld2isconstantredew_time:integer:=15;--15s。constantyellowew_time:integer:=5;-5s。constantgreenew_time:integer:=25;-25sconstantredsn_time:integer:=15;-15s。constantyellowsn_time:integer:=5;-5s。constantgreensn_time:integer:=25;-25sbeginprocess(reset,clk)beginifreset='1'thenload<="00000000";elsif(clk'eventandclk='1')thenif(ena_scan='1'andrecount='1')thencasesign_stateiswhen"000"=>load<=conv_std_logic_vector(greensn_time,8);--sign_state=“000”25swhen"001"=>load<=conv_std_logic_vector(yellowsn_time,8);--sign_state=“001”5swhen"010"=>load<=conv_std_logic_vector(redsn_time,8);--sign_state=“010”15swhen"011"=>load<=conv_std_logic_vector(redew_time,8);--sign_state=“011”15swhen"100"=>load<=conv_std_logic_vector(yellowew_time,8);--sign_state=“100”5swhen"101"=>load<=conv_std_logic_vector(greenew_time,8);--sign_state=“101”25swhenothers=>load<=conv_std_logic_vector(yellowsn_time,8);endcase;当外部信号发生器提供了1kHZ的时钟信号，并且重新计数信号(recount)为“1”时,load1至减到零为止,当下一个重新计数信号(recount)再次为“1”时，会重复此过程。在这段程序的设计中用到了conv_std_logic_vector(value,n句，它的用法就是将已经定义的数值(value)n(bit)方法。例如程序中：when"000"=>load<=conv_std_logic_vector(greenew_time,8);就是将十进2519，这就使设计减少了很多不必要的麻烦。3）倒计时控制电路图4-9倒计时控制电路系统输入信号：clk：由外部信号发生器提供1kHz的时钟信号；reset：系统内部自复位信号；4-9)最主hld2图4-9倒计时控制电路系统输入信号：clk：由外部信号发生器提供1kHz的时钟信号；reset：系统内部自复位信号；ena_1hz1Hzrecount：重新计数的使能控制信号；load：负责接收计数器所需要的计数数值。系统输出信号：led：负责将计数数值转换成BCD码，并利用发光二极管显示倒计时状态；next_state：下一个状态的触发信号。4-10)：图4-10倒计时控制电路时序图4-10)可以看出，当clk号来临后，在ena_1hz1process(clk,reset)beginif(reset='1')thencnt_ff<="00000000";led<="0000000000000000000000000";--当reset=1，则将cnt_ff与led清零。elsif(clk'eventandclk='1')thenifena_1hz='1'thenif(recount='1')thencnt_ff<=load-1;--当reset=0,clk为上升沿触发，且ena_1hzrecount11的数值赋给cnt_ff。elsecnt_ff<=cnt_ff-1;--reset=0,clkena_1hz10时，cnt_ff1。endif;endif;caseconv_integer(cnt_ff)iswhen 0=>led(24 0)<="1000000000000000000000000";when 1=>led(24 0)<="1100000000000000000000000";when 2=>led(24 0)<="1110000000000000000000000";when 3=>led(24 0)<="1111000000000000000000000";……when 23=>led(24 0)<="1111111111111111111111110";when 24=>led(24 0)<="1111111111111111111111111";when others=>led(24 0)<="0000000000000000000000000";endcase;这段程序是采用的就是查表的方法并且利用发光二极管进行倒计4-101cnt_ff，cnt_ffcase赋给led显示所剩余的时间。在程序编写过程中运用到了conv_integer()语句，它可以将cnt_ffled2525“0”为熄灭。其对应方式如下表所示：红绿灯信号控制电路4-11系统输入信号：

图4-11红绿灯信号控制电路clk：由外部信号发生器提供1kHZ的时钟信号；reset：系统内部自复位信号；ena_scan250Hzena_1hz1Hz1Hz：手动、自动切换按钮（1：自动、0：手动；st_butt（变换一个状态；next_state：接收由倒计时控制电路提供的下一个状态的触发信号。系统输出信号：recountsign_state：产生输出状态信号；red：负责红色信号灯的显示；green：负责绿色信号灯的显示；yellow：负责黄色信号灯的显示。经仿真后得到的时序图(见图4-12)：图4-12红绿灯信号控制电路时序图12灯信号控制电路的作用就是产生的一系列的控制信号去完成之前几个模块设定好的功能。十字路口交通信号灯十字路口交通信号灯plc控制系统设计与调试--发光二极管led(24downto0)

7组 6组 5组 4组 3组 2组 1组000y xwvu tsrq ponm lkji hgfe dcba建立程序包在程序设计语言中，程序的开始总会调用库(library)来提供设计VHDLieee;)IEEE的元器件并不在库中时，就只能自己定义了。一个程序包中至少应该包含以下结构中的一种：常数说明：如定义系统数据总线通道的宽度。VHDL型。VHDL的文件接口界面。方便地调用。连接各个模块lightFPGA，以便硬件电路的验证工作。十字路口交通信号灯plc十字路口交通信号灯plc控制系统设计与调试--经仿真后得到的时序图(见图4-13)：图4-13连接各个模块后的时序图4-13)413灯亮，这与之前红绿灯信号控制电路仿真出来的波形结果是相同的。管脚分配图(见图4-14)：第5章结论心得PLC这门课程，不仅从理论上掌握了课堂上没有学懂的知识，还从实践中拓宽了我的知识面，让我对我们专业的知识有了更加全面的认识，更加清晰的认识到我们专业知识的实用性是如此的强，可以通过平时学的知识自己设计很多有意思的电子产品，不仅能培养我们的兴趣爱好，更对我们今后的发展起到至关重要的作用。在这次课程设计中遇到了很多问题，也获得了很多意想不到的知识因此，这次的课程设计很有意义，感谢学校为我们精心安排了这次课程设计，让我们在短时间内掌握了很多知识，以及知识以外的许多东西，比如吃苦耐劳的精神、专研问题的韧劲等等，感谢老师的悉心教导才有了我们的设计取得突破性进展。难点分析用，即开关所以在编程时就没把智能控制这一块加上去，再加上编程软件无法下载，在画梯形图方面受到一点阻碍。下面我就对智能化控制路灯作一些原理上的介绍。本程序在设计过程遇到了一些难点我把它整理了一下发现有以下几个问题。行人道红绿灯和主干道红绿灯的对应关系因为实际的红绿灯控制中行人道的红绿灯和主干道的红绿灯是有这一定的对应关系的，所以在编程前一定要理清它们，这样有利于在编程时简化程序、减少PLC不必要的运算。4)交通灯的闪亮功能，参考了一些PLC的交通灯程序介绍时发现PLC中有一些继电器可以实现闪烁这些继电器也就是PLC然程序可以减少但比较死板闪烁频率不能控制。由于对PLC内部的功能继电器不太熟悉（不同型号的PLC内部功能继电器编号也不一样）（86~94附录附录一：交通信号灯控制的梯形图附录二：红绿灯交通信号系统的VHDL程序代码定义使用到的包/库LIBRARYIEEE;4USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; 下面定义实体 ENTITYJTDKZISPORT(CLK,SM,SB:INBIT;--定义输入（位），STD_LOGICMR,MY,MG,BR,BY,BG:OUTBIT);--定义输出（位）（M方向，B）ENDJTDKZ; 下面定义结构体 ARCHITECTUREARTOFJTDKZISTYPESTATE_TYPEIS(A,B,C,D);--自定义数据类型STATE_TYPE取值A，B，C，D,多用于状态机SIGNALSTATE:STATE_TYPE;--定义信号STATE_TYPE，类型是上面定义的BEGINCNT:PROCESS(CLK)CNT（CLK）VARIABLES:INTEGERRANGE0TO29;-SVARIABLECLR,EN:BIT;BEGINIF(CLK'EVENTANDCLK='1')THEN--CLK上升沿到IFCLR='0'THENS:=0;--CLR='0'时S清零ELSIFEN='0'THENS:=S;--EN='0'CLR='1SELSES:=S+1;--EN='1'CLR='1'S1ENDIF;CASESTATEISWHENA=>MR<='0';MY<='0';MG<='1';-A（绿灯亮，红/黄灯灭），南北方向（红灯亮，黄/绿灯灭）BR<='1';BY<='0';BG<='0';IF(SBANDSM)='1'THEN--当无人工控制时IFS=29THEN--计时到30秒后，转到状态B，CLR='0'为下次S清零作准备，STATE<=B;CLR:='0';EN:='0';ELSESTATE<=A;CLR:='1';EN:='1';--30AENDIF;ELSIF(SBAND(NOTSM))='1'THEN--人工智能控制,当输入SM='0'时直接跳到BSTATE<=B;CLR:='0';EN:='0';ELSESTATE<=A;CLR:='1';EN:='1';ENDIF;WHENB=>MR<='0';MY<='1';MG<='0';-B（黄灯亮，绿/红灯灭），南北方向（红灯亮，黄/绿灯灭）BR<='1';BY<='0';BG<='0';IFS=3THEN--计时3秒后，转到状态CSTATE<=C;CLR:='0';EN:='0';ELSESTATE<=B;CLR:='1';EN:='1';--ENDIF;WHENC=>MR<='1';MY<='0';MG<='0';-C（红灯亮，黄/绿灯灭），南北方向（绿灯亮，红/黄灯灭）BR<='0';BY<='0';BG<='1';IF(SMANDSB)='1'THEN--当无人工