十字路口红绿灯控制

-1-课程设计报告课程：电气控制与PLC课程设计题目：十字路口红绿灯控制

目录一、引言： -3-1.课程研究的背景目的和意义 -3-2.课程设计的内容和要求 -3-二、硬件设计： -4-1.PLC选型 -4-2.I/O接口的分配 -4-3.外围电路图 -5-3.PLC的型号与显示器的型号 -5-三、软件设计： -6-1.程序流程图 -6-2.十字路口红绿灯控制梯形图程序分析 -6-3.十字路口红绿灯控制梯形图（详情在附录） -7-四、系统调试： -7-1.调试说明 -7-2.仿真测试图（详情在附录） -8-五、小组体会： -8-六、致谢： -9-七、附录： -9-1.十字路口红绿灯控制梯形图 -10-2.仿真测试图 -12-

十字路口红绿灯控制摘要随着信息技术和半导体工业的发展，基于各种检测技术、计算机技术、电子技术与术的智能交通系统成为了改善当前恶劣交通状况的有效手段。系统的设计中，主要使用了PLC可编程序控制器和传感器相结合的一种智能控制方法，使用压轴式传感器采集车辆脉冲，用PLC高速计数器对脉冲进行计数，本文使用了FX2N系列家族最为先进的可编程控制器，根据取得的数据运用一定的智能控制原则自动调节红绿灯的时间长度，最大限度地减少车辆停留现象，较好地解决了车流量不均衡、不稳定问题。关键词：交通灯；控制器；PLC。

电气控制与PLC课程设计一、引言：1.课程研究的背景目的和意义(1)选题背景随着人们消费水平的不断提高，私家车不断增加，城市人多、车多道路少的交通状况越来越引起人们的关注。为了实现交通道路的管理，在各个道口安装红绿灯已经成为了疏导交通车辆最为常见和最有效的手段。PLC控制系统可以实现按车流量规模给定亮灯时长，达到最大限度的车辆放行，减少十字路口的车辆滞流，缓解交通拥挤以实现最优控制，从而提高交通控制系统的效率。(2)选题意义在十字路口设置交通灯用来对交通进行有效的疏通，并为交通参与者的人身安全提供了强有力的保障。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。2.课程设计的内容和要求(1).总体控制要求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，且先南北红灯亮，东西绿灯亮。当启动开关断开时，所有信号灯都熄灭。其系统示意图如下所示。图1仿真示意图(2).基本控制任务及工作要求东西红灯亮维持25秒，在东西红灯Y2亮的同时南北绿灯Y3也亮，并维持20秒。到20秒时，南北绿灯Y3闪亮，闪亮3秒后熄灭。在东西绿灯Y3熄灭时，南北黄灯Y4亮，并维持2秒。到2秒时，南北黄灯Y4熄灭，南北红灯Y5亮，同时，南北红灯Y2熄灭，绿灯Y0亮。南北红灯Y5亮维持30秒。东西绿灯Y0亮维持20秒，然后闪亮3秒后熄灭。同时东西黄灯Y1亮，维持2秒后熄灭，这时东西红Y2灯亮，南北绿灯Y3亮。周而复始。(3).信号灯时序图图2信号灯时序图(4).问题分析细了解被控对象的全部功能和它对控制系统的要求，确定哪些信号需要输入给PLC，哪些负载由PLC驱动，并分类统计出各输入量和输出量的性质以及电压大小等级。二、硬件设计：1.PLC选型根据系统的控制要求，选用德国西门子公司的S7-1200PLC，主机为CPU1214DC/DC/DC，S7-1200是西门子公司新推出的面向离散自动化系统和独立自动化系统的小型PLC。S7-1200采用模块化设计，具备强大的工艺功能。适用于多种场合，可以满足不同的自动化需求。其定位处于S7-200和S7-300之间，是紧凑型自动化系统的新成员。在涵盖了S7-200原有功能的基础上，S7-1200又增加了许多新的功能。可以满足更广泛领域的应用。S7-1200CPU上集成了Profinet接口，可以实现编程设备与CPU，HMI与CPU，以及CPU与CPU之间的通讯。还可以通过工业以太网的协议，实现与第三方设备的通信，S7-1200控制器使用灵活、功能强大，可用于控制各种各样的设备以满足自动化需求。小组选定的PLC型号为：西门子S7-1200PLC。2.I/O接口的分配表格SEQ表格\*ARABIC1输入信号输出信号启动M2.1东西红灯Q0.0停止M2.2东西绿灯Q0.1东西黄灯Q0.2南北红灯Q0.3南北绿灯Q0.4南北黄灯Q0.53.外围电路图图2外围电路图3.PLC的型号与显示器的型号图3PLC的型号与显示器的型号图三、软件设计：1.程序流程图图4交通信号灯流程图2.十字路口红绿灯控制梯形图程序分析梯形图是PLC使用得最多的图形编程语言，被称为PLC的第一编程语言。梯形图语言沿袭了继电器控制电路的形式，梯形图是在常用的继电器与接触器逻辑控制基础上简化了符号演变而来的，具有形象、直观、实用等特点，电气技术人员容易接受，是运用上最多的一种PLC的编程语言。在PLC程序图中，左、右母线类似于继电器与接触器控制电源线，输出线圈类似于负载，输入触点类似于按钮。梯形图由若干阶级构成，自上而下排列，每个阶级起于左母线，经过触点与线圈，止于右母线。将继电器电路转换为功能相同的PLC外部接线图和梯形图步骤如下：①了解和熟悉被控设备的工艺过程和机械的动作情况，根据继电器电路图分析和掌握控制系统的工作原理，这样才能做到在设计和调试控制系统时心中有数。②确定PLC的输入信号和输出负载，以及与它们对应的梯形图中的输入位和输出位的地址，画出PLC的外部接线图。③确定与继电器电路图的时间继电器对应的梯形图中的位存储器（M）和定时器（T）的地址。④根据上述关系画出梯形图。3.十字路口红绿灯控制梯形图（详情在附录）图5十字路口红绿灯控制梯形图图6十字路口红绿灯控制梯形图四、系统调试：1.调试说明(1).软件调试:输入编写好的梯形图，并进行语法的检查(编译)，正确后导出程序文件，打开仿真软件，进行调试。(2).运行调试:软件调试正确的基础上，打开可编程控制器的“RUN”开关进行调试;观察运行的情况，看运行情况是否按照控制要求进行工作。2.仿真测试图（详情在附录）图7仿真测试图五、小组体会：通过本次设计，我们小组学到了许多知识，其中最主要的是PLC设计方法与应用。这是一个比较典型的十字路口交通灯的梯形图设计，最为一种设计实践，主要是为PLC在交通控制系统中提出一种设计理论，为以后PLC在复杂的控制系统中提出一种可行的理论方案。在实际应用中，采用PLC控制城市交通信号灯，能根据不同路况要求，随时修改控制程序，以改变各信号灯的工作时间和工作状况。与继电器或逻辑电路控制系统相比，PLC控制系统具有更高的可靠性、灵活性和经济实用性。这次设计实践，我们小组巩固了PLC的基本编程方法，对ＰＬＣ的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在对理论的运用中，提高了我们的工程素质，通过解决一个个在调试中出现的问题，我们对ＰＬＣ的理解加强了，看到了实践与理论的差距，通过此次课程，让我了解了ＰＬＣ梯形图、指令表、顺序功能图有了更好的了解，也让我了解了关于ＰＬＣ设计原理。有很多设计理念来源于实际，从中找出最合适的设计方法。六、致谢：这次学习的过程中，从选题到确定思路，从资料的搜集、提纲的拟定到内容的写作与修改，无一不是我们需要感恩的部分。老师的悉心指导，同学们的互帮互助，都值得我们真诚的说一句谢谢。老师的点评中总是闪烁着智慧的火花，渊博的学识，敏锐的学术洞察力，严谨的治学态度，一丝不苟的负责精神，以及对学生孜孜不倦的教诲都让我们受益匪浅。在此，谨向老师表示我们最衷心地感谢和最诚挚的敬意。参考文献[1]连塞英.机床电气控制技术[M].北京:机械工业出版社，2003.[2]漆汉宏.PLC电气控制技术[M].北京:机械工业出版社，2012.七、附录：附录