十字路口带倒计时交通灯plc设计

1、常州工学院可编程控制器电气控制系统的设计题目：十字路口倒计时交通信号灯控制二级学院(直属系):电光学院专业：电气工程和自动化类别：学生姓名：学生编号：教员姓名：郭军职称：副教授2016年6月8日目录介绍.1第一章交通信号灯控制方案.21.1设计目的.21.2控制要求.21.3系统方案设计.2第二章十字路口交通灯的设计.52.1液相色谱选择.52.2可编程逻辑控制器输入/输出端口分配表.52.3参数设计.52.4电气设备详细清单.62.5可编程逻辑控制器硬件接线图.7第三章系统编程.93.1控制程序流程图.93.2控制程序时序图.103.3阶梯图.10第四章系统调试及结果分析.154.1软件调试

2、.154.2调试结果分析.15课程设计概述.18参考.18附录.19介绍今天的时代是自动化的时代。许多行业中的交通灯控制和其他设备都与计算机密切相关。因此，一个好的交通灯控制系统将为道路拥堵和非法控制带来技术创新。随着大规模集成电路和计算机技术的飞速发展，以及人工智能在控制技术中的广泛应用，智能设备取得了长足的进步，是现代科学技术发展的主流方向。自从交通灯诞生以来，其内部电路控制系统一直在不断完善。设计方法也开始变化，使得交通灯显得更加智能。交通信号灯主要采用可编程控制器实现控制和导航。PLC以微处理器为核心，程序设计一般采用根据继电器接触器控制系统电气原理图编写的梯形图语言。编程简单，功能扩

3、展方便，修改灵活，结构简单，抗干扰能力强。本文通过对交通信号控制时序要求的分析以及PLC硬件电路和梯形图的设计，采用三菱FX2N可编程控制器完成交叉口交通信号倒计时显示控制系统。对于顺序控制，由于步进指令清晰、易于编程、直观、易于实现，本文采用三菱PLC指令系统的步进指令来控制交通灯，并列出了步进指令的状态转换图、梯形图和指令表。该系统可以完成十字路口交通灯的启停、自动循环工作、手动东西向交通灯的常青和手动南北向交通灯的常青，并通过数码管显示剩余时间倒计时。第一章交通信号灯控制方案1.1设计目的(1)通过十字路口倒计时显示交通灯控制装置的设计实践，了解通用电气控制系统的设计过程、设计要求、待完

4、成的工作内容和具体设计方法。(2)通过设计进一步巩固过去学到的知识，达到灵活应用的目的。在这个过程中，培养了设计工作的整体观念，提高了语言程序的编写和调试水平。(3)加强科研方法培训和实践，增强分析和解决问题的能力，了解电气控制和可编程控制技术的发展和应用。1.2控制要求采用可编程控制器构成南北和东西交通灯的电气控制，十字路口有倒计时显示。系统通电后，交通指挥信号控制系统由一个3位转换开关SA1控制。当SA1手柄指向左侧45时，触点SA1-1接通，交通控制系统开始按照正常控制功能工作。交通控制系统按照图2-1所示的工作顺序开始循环工作。正常运行时，在南北方向和东西方向有两位数的数码管倒计时并显

5、示相应的指示灯剩余时间值。当SA1手柄指向中间的0时，触点SA1-2接通，交通控制系统将总是在南北方向打开绿灯，在东西方向打开红灯，并且数字显示将保持在99不变。当SA1手柄指向右边45时，触点SA1-3被连接，交通控制系统的东西绿灯和南北红灯总是亮着，数码管显示器99不变。1.3系统方案设计图1.1十字路口交通灯正常运行的时序图东西方向信号灯准许绿灯闪烁黄灯亮着红灯亮了信号时间25S3S2S30S南北方向信号灯红灯亮了准许绿灯闪烁黄灯亮着信号时间30S25S3S2S图1.2十字路口交通灯示意图如图1.2所示，本系统有六个控制对象，即东西方向两个红灯，南北方向两个红灯，东西方向两个黄灯，南北方

6、向两个黄灯，东西方向两个绿灯，南北方向两个绿灯。本控制系统法则分为正常运行和异常运行。根据设计要求，南北方向的指示灯与数码管显示完全相同，东西方向也完全相同。为了设计简单明了，本次设计仅设计南北方向和东西方向。在实际应用中，只要指示灯和数码管上的同一装置对应并联，四个方向的显示和指示都可以完成。图1.3系统框图五路输入X000、X001、X002、X003和X004可分别设置为系统总启动、总停止、交通灯正常运行控制开关、南北交通灯常青控制开关和东西交通灯常青控制开关。联锁设置有其他开关的常闭触点，使得不可能同时接通三种状态。进入正常工作状态后，东西向红灯亮30秒，由定时器T5实现，南北向绿灯亮

7、25秒，由定时器T0实现，绿灯闪烁3秒，定时器T1和T2振荡0.5秒，计数器C0计数3次。达到计数时，C0常开触点闭合，可用于控制南北方向黄灯点亮，T3用于计时2秒。T3计算后南北红灯亮30秒的时间，由计时器T4实现，东西绿灯亮25秒，由计时器T6实现，然后闪烁3秒。定时器T7和T8用于实现0.5秒的振荡，并对C1计数3次。当达到计数时，C1的常开触点闭合，这可用于控制东、西方向的黄灯打开，并用T9计时2秒。由于相应指示灯的剩余时间由数码管显示，而三个信号灯在所有方向上都亮着，所以指令SEGD可以由七段代码解码。七段代码解码指令SEGD是一条驱动七段显示器并能显示一位十六进制数据的指令。源操作

8、数S存储要显示的数据，由单元的低4位(仅低4位)确定的十六进制数0-F在解码后存储在指定的目标操作数D的低8位，高8位保持不变。源操作数可以是k、h、KnM、KnX等。因为在解码过程中只有较低的4位被解码，所以n通常为1。解码指令的输出是十六进制数，而本设计中使用的倒计时显示是十进制数。当SEGD解码指令减少到0时，需要手动将其指定为9，否则将显示F。可以看出，只使用SEGD指令会使程序变得非常复杂。数据转换指令中的二进制数可用于转换成BCD码并传输BCD指令。BCD转换指令将源元素中的二进制数转换为BCD代码，并将其发送到目标元素。可编程逻辑控制器内部的算术运算采用二进制数，通过BCD指令转

9、换成BCD数，输出到七段数码管显示，实现倒计时。当南北方向数码管显示28秒的绿灯倒计时时，当东西方向红灯亮而南北方向黄灯不亮时，数据寄存器可以为东西方向红灯的每个上升沿分配一个28的值。该值通过BCD指令转换成BCD码，并存储在8位中间继电器K2M中。低四位中间继电器中的值由一个数字管通过解码指令输出，高四位中间继电器中的值由另一个数字管通过解码指令SEGD输出。上升沿之后，数据寄存器D中的值通过DEC指令每秒递减1，并输出以实现倒计时。时钟M8013的下降沿为1秒或定时器T的0.5秒振荡电路可实现1秒时间。黄灯亮时可分配南北黄灯的2秒倒计时，黄灯亮时倒计时将减少。数码管的输出显示方式与绿灯类

10、似。当红灯上升时，南北方向的红灯倒计时30秒，当红灯亮时，倒计时减少。数码管的显示方法同上。东西方向的倒计时显示与南北方向相同。当转换开关SA1的手柄指向中间0时，X002常开触点接通，常闭触点断开。交通灯系统转向运行状态，南北绿灯一直亮着，东西红灯一直亮着。当转换开关SA1的手柄指向右边45时，X003的常开触点接通，常闭触点断开。交通灯系统变为东西绿灯一直亮、南北红灯一直亮的运行状态。第二章十字路口交通灯的设计2.1可编程逻辑控制器选择根据计算，需要4个输入点和34个输出点，由继电器控制。因此，采用三菱工商所FX系列超小型可编程控制器FX2N-80MR。它属于FX2N系列，是一个有80个输

11、入输出点的基本单元。它是继电器输出型，使用DC24V电源。FX2N系列可编程控制器是三菱FX系列中性能优越的小型可编程控制器。除了独立的输入/输出应用之外，FX2N系列可编程逻辑控制器还可用于连接、运动控制、闭环控制以及多个基本元件之间的其他特殊应用。它是一套性价比高的可编程控制器，可以满足广泛的需求。为了防止输入接口外的振动噪声和输入线路噪声进入可编程逻辑控制器内部输入电路，可编程逻辑控制器内部的一次和二次输入电路由光耦合器隔离，二次电路配有C-R滤波器，因此输入信号从开到关或从关到开的变化过程将在可编程逻辑控制器中形成10ms的响应滞后。2.2可编程逻辑控制器输入/输出端口分配表输入端口分配表输入口文本符号解释X000SB1交通灯系统主启动开关X001SB2交通灯系统总停止开关X002SA1-1交通灯正常运行控制开关东西10位7段数字显示管2.3参数设计交通指示灯由220伏交流电源供电，七段数码管由24V DC电源供电，二极管工作电流为20mA，阈值电压为3.3V。数码管的计算限流电阻设置为。2.4电气设备详细清单设备名称表示符号模型量转换SA11按钮SBLA18系列2七段管氕JM特区4可编程逻辑控制器FX2N-80MR-001FX2N-80