十字路口交通信号灯PLC控制系统设计与调试

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1、机电传动限制课程设计 设计题目:十字路口交通信号灯PLC限制系统设计及调试 学 校： 专 业: 班 级： 姓 名: 学 号： 指导老师: 年 月 日摘 要 针对近年来城市交通的拥挤现象，特别是驾驶员违章严峻、交通事故频发、车辆尾气污染等问题,介绍集计算机、信息、电子及通讯等众多高新技术手段于一体的智能交通指挥中心限制系统.该系统的安装及运用,大大缓解了城市道路堵塞现象、提高了道路的通行实力.削减了驾驶员违章的次数,抑制了交通事故的发生、同时能够减轻车辆尾气排放，从而对降低环境污染起到了不行低估的作用1. 分析现代城市交通限制及管理问题的现状，结合城乡交通的实际状况阐述了交通灯限制系统的工作原理

2、,给出了一种简洁好用的城市交通灯限制系统的硬件电路设计方案。【关键词】： 交通限制 交通灯 PLC限制机 目 录绪 论1第一章、PLC的介绍1.1 PLC的基本学问21.1。1 PLC产生和定义21。1。2 PLC的基本组成21。1.3 PLC的结构及基本工作原理31.1。4 PLC的特点41。2 PLC的应用及前景4其次章、十字路口交通灯的介绍2。1 十字路口交通灯的原理52.1.1 十字路口交通灯的原理及示意图62。2 电路中主要元器件的介绍62.2。1 熔断器62.2。2 中间继电器7第三章、应用PLC设计十字路口交通灯3。1 输入输出点支配表83。2 十字路口交通灯的接线图93。2。1

3、 PLC限制系统I/O接线图93.2。2 十字路口交通灯的接线图103.2.3 十字路口交通灯的实际接线图103。3 十字路口交通灯的限制时序图113。4 十字路口交通灯的限制梯形图123。5 十字路交通灯的指令表.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.13第四章、十字路口交通灯的程序调试4.1 编程思想154。2 限制系统的程序调试步骤154.3 调试过程遇到的问题及解决方法15结 论.。.16参考文献。17附录（元件清单）绪 论 随着社会经济的发展,城市交通问题越来越引起人们的关注.人、车、路三者关系的协调，已成为交通管理部门须要解

4、决的重要问题之一.城市交通限制系统是用于城市交通数据监测、交通信号灯限制及交通疏导的计算机综合管理系统，它是现代城市交通监控指挥系统中最重要的组成部分。 不同的城市有不同城市的问题,但共性就是混合交通流问题.在交叉口如何解决混合交通流中的相互影响或彼此的相互影响，就是解决问题的关键！随着我国城市化建设的发展，越来越多的新兴城市的出现,使得城市的交通成为了一个确定主要的问题。同时随着我国经济的稳步发展，随着城市机动车量的不断增加，人民的生活水平日渐提高，越来越多的汽车进入寻常老百姓的家庭，据不完全统计,目前我国城市里的十字路口交通系统大都接受定时来限制(不解除繁忙路段或高峰时段用交警来取代交通灯

5、的状况）,这样必定产生如下弊端:当某条路段的车流量很大时却要等待红灯，而此时另一条是空道或车流量相对少得多的道却长时间亮的是绿灯，这种多等少的尴尬现象是未对实际状况进行实时监控所造成的，不仅让司机乘客怨声载道，而且对人力和物力资源也是一种奢侈2。 单片基限制系统设计时硬件和软件均要设计，抗干扰性能差,不通用，并且须要有接口电路及之配套,价格中等，制造较难.程序的设计中，分析限制交通的多种原理，用传统的方法实现难度较大，所以运用可编程限制器，其主要缘由是因为PLC具有简洁易懂、操作便利、牢靠性高、通用灵敏、体积小、运用寿命长等一系列的优点。 本设计介绍了应用PLC实现十字路口交通信号灯的自动限制

6、。通过对交通信号灯的限制要求分析，对PLC限制系统进行了软、硬件设计，并通过试验证明该系统简洁、经济、运行牢靠，具有很高的好用价值。第一章 PLC的介绍1。1 PLC的基本学问1.1。1 PLC产生和定义1968年由美国通用汽车公司(GE）提出，1969年有美国数字设备公司(DEC）研制成功,有逻辑运算、定时、计算功能称为PLC(programmable logic controller）. 80年头，由于计算机技术的发展，PLC接受通用微处理器为核心，功能扩展到各种算术运算，PLC运算过程限制并可及上位机通讯、实现远程限制。被称为PC(programmable controller）即可编程

7、限制器。国际电工委员会（IEC）1987年颁布的可编程逻辑限制器的定义如下: “可编程逻辑限制器是专为在工业环境下应用而设计的一种数字运算操作的电子装置，是带有存储器、可以编制程序的限制器。它能够存储和执行叮嘱，进行逻辑运算、依次限制、定时、计数和算术运算等操作,并通过数字式和模拟式的输入输出，限制各种类型的机械或生产过程。可编程限制器及其有关的外围设备，都应按易于工业限制系统形成一个整体、易于扩展其功能的原则设计3。” 1。1。2 PLC的基本组成目前，可编程限制器的产品许多，不同的厂家生产的PLC以及同一家生产的不同型号的PLC其结构个不相同，但就其工作原理而言，是大致相同的。它们都是以微

8、处理器为核心的结构，其功能的实现不仅基于硬件的作用，而更靠软件的支持。PLC的主机由微处理器（CPU）、存储器(EPROM、ROM）、输入/输出模块、外设I/O接口、通信接口及电源组成。下面分别介绍PLC各组成部分及作用4.1.1.3 PLC的结构及基本工作原理PLC是一种存储程序的限制器。用户依据某一对象的具体限制要求，编好程序后，编程器将程序键入PLC的用户存储器中存储。PLC的限制功能就是运用用户程序来实现的。PLC运行程序的方式及微型机算计相比有较大的不同，微型计算机运行程序时，一旦执行到END指令,程序运行结束。而PLC从0000存储地址所存放的第一条拥护指令起先，在无中断或跳转的状

9、况下,按存储地址好递增的方向依次执行拥护程序，直到END指令结束。然后再从头起先,并周而复始的重复,直至到停机或运行(RUN）切换到停止（STOP）工作状态.我们把PLC这种执行程序的方式成为扫描工作方式.每扫描完一次程序就构成一个扫描周期.另外,PLC对输出，输出信号的处理及微型机算机不同 。微型机算机对输出、输出信号实时处理。而PLC对输出、输出信号是集中批处理。PLC扫描工作方式分为三个阶段:输出采样、程序执行、输出刷新5。1.1。4 PLC的特点PLC是综合继电器接触器限制的优点及计算机灵活、便利的特点而设计制造和发展的,这就使PLC具有许多其他限制器所无法相比的优点。1) 牢靠性高，

10、抗干扰实力强2)通用性强，运用便利3) 接受模块化结构，使系统组合灵敏便利4） 编程语言简洁、易学，便于驾驭5) 系统设计周期短6) 对生产工艺变更适应性强7) 安装简洁、调试便利、维护工作量小8）体积小、重量轻、功耗低1。2 PLC的应用及前景 为了适应市场的各方面的需求,各生产厂家对PLC不断进行改进，推出功能更加强大、结果更加完备的新产品。这些新产品总体来说，朝两个方向发展：一个向超小型、专用化和低价格的方向发展，以进行单机限制;另一个是向大型化、高速化、多功能化和分布式全自动网络化方向发展，以适应现代化的大型工厂、企业自动化的须要6。其次章 十字路口交通灯的介绍2.1 十字路口交通灯的

11、原理2。1。1 十字路口交通灯的原理及示意图如图2.1是十字路口交通信号灯示意图, 本系统的限制对象有八个，分别为东西方向红灯两个，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。本限制系统律分为高峰时段和正常时段进行限制，晚上时段按提示敬告方式运行，规律为：东、南、西、北四个黄灯全部闪亮，其余灯全部熄灭，黄灯闪亮按亮0。4秒,暗0。6秒的规律反复循环。 正常时段(8时16时、18时6时)：南北红灯亮维持25秒，在南北红灯亮的同时东西绿灯也亮，并维持20秒。到20秒时，东西绿灯闪亮,闪亮3秒后熄灭,在东西

12、绿灯熄灭时，东西黄灯亮,并维持2秒。到2秒时，东西黄灯熄灭，东西红灯亮，同时，南北红灯熄灭,绿灯亮。东西红灯亮维持30秒，南北绿灯亮维持25秒，然后闪亮3秒后熄灭，同时南北黄灯亮，维持2秒后熄灭。这时南北红灯又亮，东西绿灯又同时亮，如此周而复始.高峰时段（6时8时、16时18时)：南北红灯亮维持25秒,在南北红灯亮的同时东西绿灯也亮，并维持20秒。到20秒时，东西绿灯闪亮，闪亮3秒后熄灭,在东西绿灯熄灭时，东西黄灯亮，并维持2秒。到2秒时，东西黄灯熄灭,东西红灯亮，同时,南北红灯熄灭，绿灯亮.东西红灯亮维持40秒,南北绿灯亮维持35秒，然后闪亮3秒后熄灭，同时南北黄灯亮，维持2秒后熄灭.这时南

13、北红灯又亮，东西绿灯又同时亮，如此周而复始.Y0Y1Y2Y0 Y1 Y2Y4Y3Y5Y3Y4Y5北东南西图2。1 十字路口交通信号灯的示意图2.2 电路中主要元器件的介绍2。2.1 熔断器 作用熔断器是一种简洁的爱惜电器，串接于电路，当电路发生短路或过负荷时,熔体熔断自动断开电路，爱惜其他电气设备. 型号 8A 符号 FU 工作要求熔体的额定电流要小于或等于熔断器的额定电流熔断器的电压大于或等于被爱惜的工作电压2.2.2 中间继电器 作用中间继电器作用是用来传递信号或同时限制多个电路,也可干脆用它来限制小容量电动机或其他电气执行元件，它的结构和沟通接触器基本相同，只是电磁系统小些，触点多些。

14、型号 DC24V 符号 线圈 常开触点 常闭触点 工作要求中间继电器实质是一种电压继电器,触点对数多，触点容量较大(额定电流510A) 优点体积小，动作灵敏度高，并在10A以下电路中可代替接触器起限制作用。第三章 应用PLC设计十字路口交通灯3。1输入输出点支配表 依据试验要求，应有一个输入限制变量，八个输出变量.它们分别为限制启停的 变量I0.0,限制南北红灯HL1、HL2的Q0.0,限制南北黄灯HL3、HL4的Q0。3，限制东西黄灯HL9、HL10 的Q0.4，东西绿灯HL11、HL12的Q0.5,限制南北车灯HL14的Q0。6 , 限制东西车灯HL13的Q0。7。得到I/O支配表如下所示

15、： 3.2 十字路口交通灯的接线图3。2。1 PLC限制系统I/O接线图依据十字路口交通灯的输入输出点支配表,画出如图3。1所示的PLC限制系统I/O接线图。3.2。2 十字路口交通灯的接线图依据十字路口交通灯的实际连线,画出如图3。2所示的十字路口交通灯的接线图3。2。3 十字路口交通灯的实际接线图图3。3 十字路口交通灯的实际接线图3.3 十字路口交通灯的限制时序图依据十字路口交通灯的限制关系画出如图3.3所示的时序图。ONI0.0Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5 10 20 30 40 50 60 t/s正常时段的限制时序图高峰时段的限制时序图I0.0Q0.0Q0.1Q0

16、.2Q0.3Q0.4Q0.5 10 20 30 40 50 60 70 t/sON图3。4 十字路口交通灯的限制时序图3。4 十字路口交通灯的限制梯形图图3.5 十字路口交通灯的限制梯形图3.5 十字路口交通灯的指令表表3.2 十字路口交通灯指令表第四章 十字路口交通的程序调试4。1 编程思想本组的毕业设计是用PLC限制十字路口交通灯，用PLC限制可以实现更多功能,同时也比较简洁.由于现在越来越多的人拥有自己的汽车，从而使交通变得很繁忙，而早晚上下班时间更是交通的高峰期，同时也为了适应不同路段的交通繁忙程度，所以本组设计了正常时段和高峰时段可以切换的程序，从而是本组设计的好用性更强。4。2 限

17、制系统的程序调试步骤1） 对于比较困难的限制系统，须要绘制系统流程图，用以清楚的表明动作的依次和条件.由于本限制系统简洁就可以省略这一步。2） 设计梯形图。这是程序设计的关键一步，也是比较困难的一步.要设计好梯形图,首先要特别熟悉限制要求，同时还要有确定的电气设计的实践阅历。3） 将程序输入到PLC的用户存储器，并查找程序是否正确.4） 对程序进行调试和修改，直到满足要求为止。4。3 调试过程遇到的问题及解决方法1） 在起初状况，按下转换开关，依据设计的要求，应当亮的灯有“南北红灯、“东西绿灯”，由于设计中未考虑周全，当按下转换开关时，不仅“南北红灯”、“东西绿灯”亮,而且“南北绿灯”、“东西

18、红灯”也亮,断电后，对程序进行检查，发觉把程序转换到高峰时段后,没有对定时器终止，所以才会出现灯亮混乱的状况.2）设计中,当程序处在早上八点之后的正常时段时，程序运行了一个周期后，就不再循环了.断电后对程序进行检查，发觉程序执行完一个周期后,定时器没有被复位，检查得知是因为对T37的分段限制不当。对程序进行修改后，调试后都正常。结 论我们小组设计的是十字路口交通信号灯PLC限制系统设计及调试,由于这个课题和我们的生活联系很紧密，所以这让我做起来相对简洁一点。 俗话说万事开头难,一起先我没有头绪,但是在黄老师的指导下,我们慢慢的就理解了，然后就起先了设计。我们设计的十字路口交通灯的功能是,不同时

19、段的交通状况不同，所以本次设计就分为正常时段和高峰时段。首先我们自己探讨一般的十字交通灯,在了解透彻的状况下，老师又跟我们具体讲解这次设计的思想.把具体的要求给我，然后又给我们提出了可能会遇到的问题让我们加以留意。分析这些问题之后，我们就起先做准备工作。首先我们做硬件设计，先画原理图和硬件接线图，在老师的指导下,我们顺当的完成了。然后就是确定元器件的型号，列元器件清单。之后就是设计元器件的位置，使电路看起来整齐美观。接下来就是把元器件依据原理图连接起来，这一步确定要当心，,而且确定要细心。下面就是软件的设计了，在编写程序之前，我们先对基本的电路进行了分析,在理解之后，我们就考虑怎样进行正常时段

20、和高峰时段的跳转,老师也带领我们一起分析，起初我们的程序出现了错误,该亮的灯没亮，该灭的等没灭,而且不能进行跳转,在老师一次又一次的分析下，我们对程序进行修改、试验,最终最终成功了。在这三周的劳碌中,我们学到了许多，虽然以前学过PLC,由于时间关系有些遗忘，这次设计正好加以温习，并且对于PLC有了进一步的了解.在老师、同学的帮助下,我们很快完成了设计，我们认为本次设计不仅仅学到了许多学问,也很好的熬炼了我的意志。最终希望我们每个人都能够顺当的通过。参考文献1肖清 西门子PLC课程设计指导书2郁汉琪 电气限制及可编程限制器应用技术M。南京:东南高校出版社，2003。P1413宋伯生 陈东旭.PL

21、C应用及试验教程M.北京:机械工业出版社,2006。P2124图解PLC及电气限制入门Z北京:人民邮电出版社。2008.95孙同景.PLC原理及工程应用D。 北京:机械工业出版社，2008.P2566钟肇新.范建东。冯太合。可编程限制器原理及应用M。广州：华南理工高校出版社。2008.P1887周波。胡修玉. 可编程限制器原理及应用M.北京:国防工业出版社.2008.P122附录元件清单序号符号名称型号单位数量单价总价(元）1CPU222XPPLC6ES7214-2BD230XB8台1190019002FU熔断器rm10个23.97。83SB按钮开关la19-11d个12.62.64QS刀开关HD11F-100A/38个150505KT时间继电器H3Y-2个1412.51756FR断路器5SJ63207CC20个1105.3105。3