交通燈課程設(shè)計(jì)--plc實(shí)現(xiàn)交通燈控制設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　PLC課程設(shè)計(jì)</b></p><p>　　題 目: PLC實(shí)現(xiàn)交通燈控制設(shè)計(jì)</p><p>　　姓 名： </p><p>　　所在學(xué)院： </p

2、><p>　　所學(xué)專業(yè)： </p><p>　　班 級(jí)： </p><p>　　學(xué) 號(hào)：

3、 </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　完成時(shí)間： </p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)

4、展，城市交通問(wèn)題越來(lái)越引起人們的關(guān)注。人、車、路三者關(guān)系的協(xié)調(diào)，已成為交通管理部門需要解決的重要問(wèn)題之一。城市交通控制系統(tǒng)是用于城市交通數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、交通信號(hào)燈控制與交通疏導(dǎo)的計(jì)算機(jī)綜合管理系統(tǒng)，它是現(xiàn)代城市交通監(jiān)控指揮系統(tǒng)中最重要的組成部分。隨著城市機(jī)動(dòng)車量的不斷增加，許多大城市如北京、上海、南京等出現(xiàn)了交通超負(fù)荷運(yùn)行的情況，因此，自80年代后期，這些城市紛紛修建城市高速道路，在高速道路建設(shè)完成的初期，它們也曾有效地改善了交通狀況。然而

5、，隨著交通量的快速增長(zhǎng)和缺乏對(duì)高速道路的系統(tǒng)研究和控制，高速道路沒(méi)有充分發(fā)揮出預(yù)期的作用。而城市高速道路在構(gòu)造上的特點(diǎn)，也決定了城市高速道路的交通狀況必然受高速道路與普通道路耦合處交通狀況的制約。所以，如何采用合適的控制方法，最大限度利用好耗費(fèi)巨資修建的城市高速道路，緩解主干道與匝道、城區(qū)同周邊地區(qū)的交通擁堵?tīng)顩r，越來(lái)越成為交通運(yùn)輸管理和城市規(guī)劃部門亟待解決的主要問(wèn)題。為此，筆者進(jìn)行了深入的研究，本文就城鄉(xiāng)交通燈模擬控制系統(tǒng)的電路原理、

6、設(shè)計(jì)計(jì)算和實(shí)驗(yàn)調(diào)試等問(wèn)題來(lái)進(jìn)行具體分析討論。實(shí)現(xiàn)路口交通燈系統(tǒng)的控制方法很多，可以用標(biāo)準(zhǔn)邏輯器件、可編</p><p>　　關(guān)鍵詞：可編程的控制器，PLC </p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　第1章 緒 論1</p><p>　　第2章系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案1</p><

7、;p>　　第3章 S7-300 PLC的硬件系統(tǒng)2</p><p>　　3.1 PLC原理2</p><p><b>　　3.2硬件設(shè)計(jì)3</b></p><p>　　3.2.1交通燈控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)板3</p><p>　　3.2.2 I/O分配4</p><p>　　3.2.3

8、選擇PLC型號(hào)4</p><p>　　第4章 軟件設(shè)計(jì)5</p><p>　　4.1編程分析：5</p><p><b>　　4.2梯形圖8</b></p><p><b>　　4.3調(diào)試9</b></p><p><b>　　體會(huì)10</b>

9、;</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)11</b></p><p><b>　　第1章 緒 論</b></p><p>　　可編程控制器是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合計(jì)算機(jī)技術(shù)，自動(dòng)控制技術(shù)和通訊技術(shù)而展起來(lái)的一種新型工業(yè)控制裝置，它將傳統(tǒng)繼電器控制技術(shù)和現(xiàn)代計(jì)算機(jī)信息處理兩者的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)成為工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中最重要，應(yīng)

10、用最多的控制設(shè)備，并已躍居工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化三大支柱（可編程控制器、機(jī)器人、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造）的首位。可編程控制器（簡(jiǎn)稱PLC）是在繼電器控制和計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)了出來(lái)，并逐漸發(fā)展成以微處理器為核心，集計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)及通訊技術(shù)于一體的一種新型工業(yè)控制裝置?！　】删幊炭刂破饕云淇煽啃愿?，組合靈活，編程簡(jiǎn)單，維護(hù)方便等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)被日趨廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)控制領(lǐng)域，它的應(yīng)用深度和廣度已成為一個(gè)國(guó)家工業(yè)先進(jìn)水平的重要標(biāo)志。

11、　　由于早期的可編程控制器只是用來(lái)取代繼電器控制執(zhí)行邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控制功能，因此人們稱之為可編程序邏輯控制器（Programmable Logic Controller）簡(jiǎn)稱PLC。</p><p>　　第2章系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案</p><p><b>　　控制要求：</b></p><p>　　(1) 交通信號(hào)燈系統(tǒng)由一啟動(dòng)開(kāi)關(guān)SB

12、1控制，此開(kāi)關(guān)接通時(shí)，信號(hào)燈系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行；當(dāng)該開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，所有的信號(hào)燈均熄滅；</p><p>　　(2) 南北方向綠燈與東西方向綠燈不能同時(shí)亮，一旦出現(xiàn)此情況應(yīng)關(guān)閉信號(hào)燈系統(tǒng)；并發(fā)出報(bào)警信號(hào)；</p><p>　　(3) 南北紅燈亮維持30秒，此時(shí)東西方向綠燈也亮25秒，然后進(jìn)入閃爍3秒，東西方向黃燈點(diǎn)亮維持2秒，然后黃燈熄滅；接著東西方向紅燈點(diǎn)亮；同時(shí)，南北方向紅燈熄滅，綠燈點(diǎn)亮；

13、 </p><p>　　(4) 東西方向紅燈點(diǎn)亮維持30秒，方向綠燈點(diǎn)亮維持25秒，然后閃爍3秒后熄滅，黃燈點(diǎn)亮2秒后熄滅；這時(shí)南北紅燈點(diǎn)亮，東西綠燈點(diǎn)亮；</p><p>　　(5) 以上南北、東西交通信號(hào)燈周而復(fù)始的交替工作狀態(tài)，指揮著十字路口的交通；</p><p>　　第3章 S7-300 PLC的硬件系統(tǒng)</p><p>&l

14、t;b>　　3.1 PLC原理</b></p><p>　　PLC的CPU則采用順序邏輯掃描用戶程序的運(yùn)行方式，即如果一個(gè)輸出線圈或邏輯線圈被接通或斷開(kāi)，該線圈的所有觸點(diǎn)(包括其常開(kāi)或常閉觸點(diǎn))不會(huì)立即動(dòng)作，必須等掃描到該觸點(diǎn)時(shí)才會(huì)動(dòng)作。</p><p>　　考慮到繼電器控制裝置各類觸點(diǎn)的動(dòng)作時(shí)間一般在100ms以上，而PLC掃描用戶程序的時(shí)間一般均小于100ms，因此，

15、PLC采用了一種不同于一般微型計(jì)算機(jī)的運(yùn)行方式---掃描技術(shù)。這樣在對(duì)于I/O響應(yīng)要求不高的場(chǎng)合，PLC與繼電器控制裝置的處理結(jié)果上就沒(méi)有什么區(qū)別了。</p><p>　　當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作過(guò)程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。</p><p><

16、b>　?。?）輸入采樣階段</b></p><p>　　在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個(gè)階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會(huì)改變。因此，如果輸入是脈沖信號(hào)，則該脈沖信號(hào)的寬度必須大于一個(gè)掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能

17、被讀入。</p><p>　　(2）用戶程序執(zhí)行階段</p><p>　　在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時(shí)，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對(duì)

18、應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。</p><p><b>　?。?）輸出刷新階段</b></p><p>　　當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。</p><p><b>　　3.2硬件設(shè)計(jì)&l

19、t;/b></p><p>　　3.2.1交通燈控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)板</p><p>　　圖3.1十字路口交通燈示意圖</p><p>　　圖3.2掃描工作過(guò)程圖</p><p>　　3.2.2 I/O分配</p><p><b>　?、泡斎耄?lt;/b></p><p>　　

20、SB1（啟動(dòng)開(kāi)關(guān)）：X0</p><p>　　SB2（停止開(kāi)關(guān)）：X1</p><p><b>　?、戚敵觯?lt;/b></p><p>　　南方向/北方向綠燈： Y5</p><p>　　南方向/北方向黃燈： Y4</p><p>　　南方向/北方向紅燈： Y3&

21、lt;/p><p>　　東方向/西方向綠燈： Y2</p><p>　　東方向/西方向黃燈： Y1</p><p>　　東方向/西方向紅燈： Y0</p><p>　　3.2.3選擇PLC型號(hào)</p><p>　　由于I/O分配可得知，輸入信號(hào)只有一個(gè)，而輸出信號(hào)有七個(gè)，故選擇松下FP1

22、-C16即可。</p><p><b>　　PLC參考電路：</b></p><p>　　圖3.3 PLC參考圖</p><p><b>　　第4章 軟件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　4.1編程分析：</b></p><p>　　由于綠燈亮2

23、5s,閃爍3s，所以，用一啟動(dòng)開(kāi)關(guān)SB1（X0）經(jīng)過(guò)一上升沿有效，連接定時(shí)器T1的常閉接中間繼電器線圈R1并自保持，同時(shí)接定時(shí)器T1，定時(shí)25s， 25s后定時(shí)器常開(kāi)駐點(diǎn)閉合，常閉斷開(kāi)，由此，R1線圈不得電。當(dāng)T1接通的瞬間，同時(shí)接通定時(shí)器T2和中間繼電器R2并自保持。T2定時(shí)3s，同樣用定時(shí)器T2的常閉駐點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)線圈R2斷電。達(dá)到定時(shí)的目的。</p><p>　　當(dāng)R2線圈接通的同時(shí)，東西方向綠燈輸出Y2得電，

24、當(dāng)R1接通的同時(shí)，用脈沖繼電器R90C（秒/次）實(shí)現(xiàn)綠燈閃爍。</p><p>　　東西方向黃燈亮2s，用一定時(shí)器T3控制，當(dāng)定時(shí)器T2常閉駐點(diǎn)閉合，接通定時(shí)器T3和東西方向黃燈輸出Y3,同樣用定時(shí)器T3的常閉駐點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)線圈Y1斷電。達(dá)到目的。</p><p>　　當(dāng)R1中間繼電器得電，南北方向的紅燈輸出Y3得電并自保持，同時(shí)用定時(shí)器T8定時(shí)30s實(shí)現(xiàn)，同樣用定時(shí)器T8的常閉駐點(diǎn)實(shí)現(xiàn)線圈Y

25、3斷電。達(dá)到目的。</p><p>　　當(dāng)一方向的紅燈滅時(shí)，另一方向的紅燈亮。一方向的黃燈滅時(shí)，另一方向綠燈亮。一方向的紅燈和另一方向的綠、黃同時(shí)亮。</p><p>　　而另一方向的綠、黃、紅也同樣實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　實(shí)現(xiàn)循環(huán)：當(dāng)一個(gè)周期完成后，用最后實(shí)現(xiàn)燈亮的定時(shí)器的常開(kāi)駐點(diǎn)連接到周期開(kāi)始的那個(gè)定時(shí)器上，并自保持。實(shí)現(xiàn)循環(huán)。</p><

26、;p><b>　　流程圖如下：</b></p><p>　　圖4.1紅綠燈流程圖</p><p><b>　　4.2梯形圖</b></p><p>　　如圖4.2所示的梯形圖輸入程序：</p><p>　　圖4.2紅綠燈流程圖</p><p><b>　　4.

27、3調(diào)試</b></p><p>　　啟動(dòng)松下PLC軟件FPWIN-GR270后，在其應(yīng)用環(huán)境中編寫(xiě)好交通燈的梯形圖后，進(jìn)行轉(zhuǎn)換成PLC能夠識(shí)別的梯形圖格式，在將其下載到PLC試驗(yàn)板上，在試驗(yàn)板上運(yùn)行并且在線控制。當(dāng)按下啟動(dòng)開(kāi)關(guān)SB1后，交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)則開(kāi)始工作；先同時(shí)使南北紅燈亮，并保持30s，東西綠燈亮25s后，東西綠燈進(jìn)入閃爍3s，東西綠燈熄滅，同時(shí)東西黃燈亮2s；南北紅燈滅，東西紅燈亮，并維

28、持30s，東西黃燈滅，南北綠燈亮25s，進(jìn)入閃爍3s，南北綠燈滅，南北黃燈亮2s，南北黃燈滅，東西紅燈滅。如此循環(huán)。</p><p>　　當(dāng)按下停止開(kāi)關(guān)SB2時(shí)，交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)則停止工作。</p><p>　　當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，輸出Y6信號(hào)燈亮，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。</p><p>　　如果出現(xiàn)故障，應(yīng)返回編程環(huán)境，檢查梯形圖的錯(cuò)誤并修改程序再進(jìn)行調(diào)試，如此反復(fù)直到調(diào)試成

29、功。</p><p><b>　　體會(huì)</b></p><p>　　通過(guò)本次實(shí)訓(xùn)，了解到如何采用合適的控制方法，最大限度利用好耗費(fèi)巨資修建的多車道城市道路，緩解城區(qū)的交通擁堵?tīng)顩r，越來(lái)越成為交通運(yùn)輸管理和城市規(guī)劃部門亟待解決的主要問(wèn)題。針對(duì)近年來(lái)城市交通的擁擠現(xiàn)象,特別是駕駛員違章嚴(yán)重、交通事故頻發(fā)、車輛尾氣污染等問(wèn)題,介紹丁集計(jì)算機(jī)、信息、電子及通訊等眾多高新技術(shù)手

30、段于一體的智能交通指揮中心控制系統(tǒng).該系統(tǒng)的安裝及使用,大大緩解了城市道路堵塞現(xiàn)象、提高了道路的通行能力.減少了駕駛員違章的次數(shù),抑制了交通事故的發(fā)生,同時(shí)對(duì)減輕車輛尾氣排放,從而降低環(huán)境污染都起到了不可低估的作用。</p><p>　　更加體會(huì)到PLC的可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，.通用性強(qiáng)，控制程序可變，使用方便等優(yōu)點(diǎn)。更加熟悉了松下編程軟件FBWIN的使用方法與各種基本指令。</p><p&

31、gt;　　在實(shí)習(xí)過(guò)程中常常出現(xiàn)各種問(wèn)題，學(xué)會(huì)了初步排除問(wèn)題的方法。例如；出現(xiàn)無(wú)法下載到PLC試驗(yàn)板，由于試驗(yàn)臺(tái)還處于運(yùn)行狀態(tài)，只需將運(yùn)行狀態(tài)改變就能實(shí)現(xiàn)下載。同理由PLC上載也是同樣。梯形圖有誤在試驗(yàn)板是無(wú)法正常運(yùn)行，需要在安裝有FPWIN軟件的電腦上，進(jìn)行修改后下載即可。</p><p>　　通過(guò)本次實(shí)習(xí)，更加了解了PLC自動(dòng)控制原理與生活的緊密結(jié)合。</p><p><b>

32、　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　《PLC電氣控制》主編：周美蘭、周封 ，王岳著 ---北京：科學(xué)出版社，2003《電路設(shè)計(jì)與設(shè)計(jì)》主編：廖常初—北京：科學(xué)出版社，2003</p><p>　　《PLC編程及應(yīng)用》主編：張偉—北京：中國(guó)水利水電出版社，1999</p><p>　　《單片微機(jī)原理及應(yīng)用》主編：廖常初—北京：電子工業(yè)出版社，2003