課程設(shè)計(jì)---十字路口的交通信號燈控制

1、<p>　　《電氣控制及PLC》</p><p><b>　　綜合設(shè)計(jì)報(bào)告</b></p><p>　　設(shè)計(jì)題目: 十字路口的交通信號燈控制 </p><p>　　專 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 </p><p>　　班 級： 電氣0801 </p&g

2、t;<p>　　姓 名： </p><p>　　學(xué) 號： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　二0一一年 6 月 30 日</p><p>&

3、lt;b>　　關(guān)于設(shè)計(jì)內(nèi)容介紹</b></p><p>　　1.1課程設(shè)計(jì)目的</p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)的主要目的是通過對十字路口的交通信號燈的電氣控制的設(shè)計(jì)實(shí)踐，了解一般電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程、設(shè)計(jì)要求、應(yīng)該完成的工作內(nèi)容和具體設(shè)計(jì)方法，通過設(shè)計(jì)也有助于復(fù)習(xí)、鞏固以往所學(xué)的知識(shí)，達(dá)到靈活應(yīng)用的目的。</p><p><b>　　

4、1.2課程設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　1) 在接受設(shè)計(jì)任務(wù)后，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求和應(yīng)完成的設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)度計(jì)劃，確定各階段應(yīng)完成的工作量，妥善安排時(shí)間。</p><p>　　2) 在方案確定過程中應(yīng)主動(dòng)提出問題，以取得指導(dǎo)教師的幫助，同時(shí)要廣泛討論，依據(jù)充分。在具體設(shè)計(jì)過程中要多思考，尤其是主要參數(shù)，要經(jīng)過計(jì)算論證。</p><p>　　3) 所有電氣

5、圖樣的繪制必須符合國家有關(guān)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，包括線條、圖型符號、項(xiàng)目代號、回路標(biāo)號、技術(shù)要求、標(biāo)題欄、元器件明細(xì)表以及圖樣的折疊和裝訂。</p><p>　　4) 說明書要求文字通順、簡練，字跡端正、整潔。</p><p>　　5) 應(yīng)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成所有的設(shè)計(jì)任務(wù)。</p><p>　　6) 如果條件允許，應(yīng)對自己的設(shè)計(jì)線路進(jìn)行試驗(yàn)論證考慮進(jìn)一步改進(jìn)的可能性。<

6、/p><p><b>　　1.3課程設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p>　　1) 根據(jù)控制要求，進(jìn)行電氣控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)，包括PLC 硬件配置電路。</p><p>　　2) 根據(jù)控制要求，編制交通信號燈PLC 控制程序，有條件可以利用交通燈模型或模擬開關(guān)板調(diào)試程序，模擬運(yùn)行。</p><p>　　3) 編寫設(shè)計(jì)說明書，內(nèi)

7、容包括：</p><p>　?、?設(shè)計(jì)過程和有關(guān)說明。</p><p>　?、?基于 PLC 的十字路口交通燈電氣控制電路圖。</p><p>　?、?PLC 控制程序（梯形圖和指令表）。</p><p>　?、?電器元器件的選擇和有關(guān)計(jì)算。</p><p>　?、?電氣設(shè)備明細(xì)表。</p><p&

8、gt;　?、?參考資料、參考書及參考手冊。</p><p>　?、?其他需要說明的問題，例如操作說明書、程序的調(diào)試過程、遇到的問題及解決方法、對課程設(shè)計(jì)的認(rèn)識(shí)和建議等。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)思路及具體內(nèi)容</b></p><p>　　2.1交通燈的控制要求</p><p>　　采用PLC 構(gòu)成十字路口帶倒計(jì)

9、時(shí)顯示的南北向和東西向交通信號燈的電氣控制。系統(tǒng)上電后，交通指揮信號控制系統(tǒng)由由一個(gè)3 位轉(zhuǎn)換開關(guān)SA1 控制，</p><p><b>　　控制如下：</b></p><p>　?。?）SA1 手柄指向左45º時(shí)，接點(diǎn)SA1-1 接通，交通指揮系統(tǒng)開始按常規(guī)正常 </p><p>　　控制功能工作，按照如圖 ② 所示工作

10、時(shí)序周而復(fù)始，循環(huán)往復(fù)工作</p><p>　?。?）SA1手柄指向中間0º時(shí)，接點(diǎn)SA1-2 接通，交通指揮系統(tǒng)南北向綠燈常亮，東西向紅燈常亮。</p><p>　?。?）SA1 手柄指向右45º時(shí)，接點(diǎn)SA1-3 接通，交通指揮系統(tǒng)東西向綠燈常亮，南北向紅燈常亮。</p><p>　　2.2交通信號燈設(shè)置示意圖</p><

11、;p>　　圖 ① 交通信號燈示意圖</p><p>　　在PLC交通信號示意圖中主干道東西南北每面都有三個(gè)控制燈，分別為：</p><p>　　紅燈——禁止通行燈；② 黃燈——準(zhǔn)備禁止通行燈；③ 綠燈——直通燈</p><p>　　2.3交通信號燈時(shí)序圖</p><p>　　交通指揮信號燈控制系統(tǒng)工作時(shí)，對指揮燈的控制要求按一定的時(shí)序

12、進(jìn)行，如下圖所示，其中交通燈流程如下：</p><p>　?。?）南北紅燈亮并保持30秒，同時(shí)東西綠燈亮，但保持25秒，到25秒時(shí)東西綠燈閃亮3次（每周期1秒，即亮0.5秒，滅0.5秒）后熄滅；繼而東西黃燈亮，并保持2秒，到2秒后，東西黃燈熄滅，東西紅燈亮，同時(shí)南北紅燈熄滅和南北綠燈亮。</p><p>　?。?）東西紅燈亮并保持30秒。同時(shí)南北綠燈亮，但保持25秒，到25秒時(shí)南北綠燈閃亮

13、3次（每周期1秒，即亮0.5秒，滅0.5秒）后熄滅；繼而南北黃燈亮，并保持2秒，到2秒后，南北黃燈熄滅，南北紅燈亮，同時(shí)東西紅燈熄滅和東西綠燈亮，循環(huán)執(zhí)行。</p><p>　　圖 ② 交通信號燈時(shí)序圖</p><p>　　2.4設(shè)計(jì)控制程序流程圖</p><p>　　以上交通信號時(shí)序圖的流程可用下圖 ③ 表示，此流程圖表示的是交通燈正常工作時(shí)的流程圖。</p

14、><p>　　圖 ③ 交通燈正常工作時(shí)的流程圖</p><p>　　此交通信號控制程序分為正常工作情況和特殊工作情況，其中特殊工作情況又分為兩種特殊情況：</p><p>　?。?）SA1 手柄指向左45º時(shí)，接點(diǎn)SA1-1 接通，交通指揮系統(tǒng)開始按常規(guī)正常 </p><p>　　控制功能工作，按照如圖 ② 所示工作時(shí)序周而

15、復(fù)始，循環(huán)往復(fù)工作</p><p>　?。?）SA1手柄指向中間0º時(shí)，接點(diǎn)SA1-2 接通，交通指揮系統(tǒng)南北向綠燈常亮，東西向紅燈常亮。</p><p>　　（3）SA1 手柄指向右45º時(shí)，接點(diǎn)SA1-3 接通，交通指揮系統(tǒng)東西向綠燈常亮，南北向紅燈常亮。</p><p>　　此三種工作方式以下面流程圖 ④ 的形式表示出來。</p>

16、;<p>　　圖 ④ 三位轉(zhuǎn)換開關(guān)SA1的控制流程圖</p><p>　　第三章：程序設(shè)計(jì)具體過程</p><p>　　3.1 I/O分配表</p><p>　　根據(jù)對交通信號燈系統(tǒng)控制要求的分析，輸入有啟動(dòng)、停止、特殊情況一、特殊情況二這四個(gè)開關(guān)信號，輸出有東西方向、南北方向兩組指示信號，為了節(jié)省輸出點(diǎn)數(shù)，每個(gè)方向的兩組指示燈中相同顏色的指示燈采

17、用并聯(lián)輸出方式（由于每個(gè)方向的兩組指示燈中相同顏色的指示燈同時(shí)工作）。由此可知，該系統(tǒng)的所有輸入點(diǎn)數(shù)位4，輸出點(diǎn)數(shù)為6，全部是開關(guān)量，I/O分配情況如下表所示。</p><p>　　3.2 硬件配置</p><p>　　根據(jù)上述I/O表可知，I/O所需點(diǎn)數(shù)為10點(diǎn)，輸入端4個(gè)，輸出端6個(gè)，所以選用模板時(shí)，按下表選擇。</p><p>　　3.3 I/O接線圖

18、</p><p>　　PLC外部輸入輸出的信號接線如下圖所示，其中每一個(gè)方向的兩組指示燈中，同種顏色的指示燈并聯(lián)，用PLC的同一個(gè)輸出點(diǎn)。</p><p>　　3.4程序設(shè)計(jì)梯形圖與語句表（在：附錄一）</p><p><b>　　第四章：總結(jié)</b></p><p><b>　　4.1程序調(diào)試 </

19、b></p><p>　　將硬件連接好后，開始驗(yàn)證交通燈的控制程序：</p><p>　　閉合SB1開關(guān)，南北向綠燈H1和東西向紅燈E3同時(shí)亮，持續(xù)25秒后，H1開始閃爍，閃爍持續(xù)3秒（亮0.5秒，滅0.5秒）之后H1滅，同時(shí)南北向黃燈H2亮，持續(xù)2秒后滅，同時(shí)E3滅、南北向紅燈H3和東西向綠燈E1亮。此狀態(tài)持續(xù)25秒后，E1開始閃爍，閃爍持續(xù)3秒（亮0.5秒，滅0.5秒）之后E1滅

20、，同時(shí)東西向黃燈E2亮，持續(xù)2秒后滅，同時(shí)H3滅、東西向紅燈E3和南北向綠燈H1亮。一直循環(huán)，驗(yàn)證了SA1 手柄指向左45º時(shí)，接點(diǎn)SA1-1 接通，交通指揮系統(tǒng)開始按常規(guī)正?？刂乒δ芄ぷ?，按照如圖 ② 所示工作時(shí)序周而復(fù)始，循環(huán)往復(fù)工作</p><p>　　閉合SB2開關(guān)，南北向綠燈H1常亮，同時(shí)東西向紅燈E3常亮，驗(yàn)證了SA1手柄指向中間0º時(shí)，接點(diǎn)SA1-2 接通，交通指揮系統(tǒng)南北向綠燈

21、常亮，東西向紅燈常亮。</p><p>　　閉合SB3開關(guān)，東西向綠燈E1常亮，同時(shí)南北向紅燈H3常亮，驗(yàn)證了SA1 手柄指向右45º時(shí)，接點(diǎn)SA1-3 接通，交通指揮系統(tǒng)東西向綠燈常亮，南北向紅燈常亮。</p><p><b>　　4.2難點(diǎn)分析</b></p><p>　　在編寫程序時(shí)，由于S7-200和S7-300的梯形圖有一

22、些語句有差別，我們平時(shí)大多使用S7-200，所以直接將其翻譯成S7-300時(shí)容易出現(xiàn)了一些錯(cuò)誤。在這次試驗(yàn)中就出現(xiàn)了不少問題：</p><p>　　S7-300中對輸出的置位和復(fù)位位數(shù)不能設(shè)置，即一次只能復(fù)位或置位一位，因此需要將我們想要置位或復(fù)位的量一一列出。</p><p>　　在使用S7-300的增計(jì)數(shù)器業(yè)余S7-200不太相同，預(yù)設(shè)值PV和復(fù)位輸入R依舊相同，但多了S端、CV端、C

23、V-BCD端、Q端。需注意的是給CV一個(gè)地址例如MW7，用來存儲(chǔ)計(jì)數(shù)值，在后面比較器中將會(huì)用到這個(gè)地址，用限定計(jì)數(shù)器的值。</p><p>　　S7-300的比較器也與S7-200不太相同,IN1中輸入所需比較的數(shù)所在的地址，即增計(jì)數(shù)器CV端的值，IN2只輸入比較對象，這里為一個(gè)常數(shù)例如3。</p><p>　　在設(shè)計(jì)中需用比較器的輸出變量來復(fù)位增計(jì)數(shù)器，否則增計(jì)數(shù)器無法計(jì)數(shù)，這么做更加保

24、險(xiǎn)，不容易出錯(cuò)，但是按理論不用這么做也不會(huì)影響增計(jì)數(shù)器工作，但在驗(yàn)證時(shí)，增計(jì)數(shù)器一直無法計(jì)時(shí)。之后當(dāng)在計(jì)數(shù)器的復(fù)位端加了比較器的輸出后，計(jì)數(shù)器就正常工作了。</p><p>　　還出現(xiàn)的一個(gè)錯(cuò)誤時(shí)，同一個(gè)輸出在不同的地方多次出現(xiàn)，從而造成輸出指示燈不顯示。改正方法是通過添加中間變量，使得一個(gè)輸出在一個(gè)程序中只出現(xiàn)一次。</p><p><b>　　4.3收獲與體會(huì)</b&

25、gt;</p><p>　　通過這次課程設(shè)計(jì)，并進(jìn)一步了解了一般電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程、設(shè)計(jì)要求、應(yīng)該完成的工作內(nèi)容和具體設(shè)計(jì)方法。通過設(shè)計(jì)也有助于復(fù)習(xí)、鞏固以往所學(xué)的知識(shí)，達(dá)到靈活應(yīng)用的目的，并很好的將書本上的知識(shí)運(yùn)用于實(shí)踐。</p><p>　　在交通燈的控制設(shè)計(jì)中，出現(xiàn)了不少問題，在小組討論和老師的幫助下一一解決，讓我體會(huì)到，完成設(shè)計(jì)并不是很簡單的，在設(shè)計(jì)中總是會(huì)犯一些低級的錯(cuò)誤，在改

26、正錯(cuò)誤的同時(shí)也進(jìn)一步完善了自己的不足，還會(huì)遇到很多曾經(jīng)沒有遇到的問題，比如沒有見過的或沒有使用過的器件，在不斷的詢問，查資料的過程中也學(xué)會(huì)了許多。</p><p>　　在設(shè)計(jì)過程中，更多的感受就是，做事要認(rèn)真仔細(xì)，因?yàn)樵S多問題就是由于一些微不足道的小細(xì)節(jié)造成的，小小的一個(gè)標(biāo)點(diǎn)或數(shù)字就會(huì)導(dǎo)致致命的錯(cuò)誤。還有一點(diǎn)就是，設(shè)計(jì)過程中，一定要有條理，一開始就要有計(jì)劃，比如設(shè)計(jì)過程中會(huì)用到許多中間變量，特別是大實(shí)驗(yàn)中，用到很

27、多，有時(shí)候就會(huì)用重，這就會(huì)導(dǎo)致程序無法正常工作，所以設(shè)計(jì)過程中每用到一個(gè)中間變量就記錄下來，以防導(dǎo)致使用重復(fù)。對于輸出變量也一樣，不能重復(fù)，如果重復(fù)就改用中間變量來代替。</p><p>　　還有就是要有耐心，因?yàn)槌绦蛞婚_始肯定會(huì)有不少的錯(cuò)誤，要在硬件上一遍遍的仿真，從上到下仔細(xì)檢查下能找到錯(cuò)誤的原因，有時(shí)候就是感覺程序都對了，可就是有錯(cuò)誤，這是一定要換一個(gè)思路，或者和小組成員好好討論，不要因?yàn)橐粫r(shí)的沒耐心就完全

28、放棄。</p><p>　　這一次的課程設(shè)計(jì)是我對PLC知識(shí)有了更進(jìn)一步的掌握，為以后的常用編程設(shè)計(jì)打下了較好的基礎(chǔ)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 《電氣控制與PLC應(yīng)用》陳建明主編，北京，電子工業(yè)出版社，2010年</p><p>　　[2] 《電氣控制與PLC課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)