基于PLC的交通信号控制综合设计实验

1、 基于plc的交通信号控制综合设计实验姓 名 班 级 电气0809班 基于plc的交通信号控制综合设计实验1、 实验目的1、通过实验，使同学们在可编程控制器的软、硬件方面得到综合的学习和锻炼。2、充分理解与实验i/o点的分配及运用。3、实验路况的模拟控制4、熟悉罗克韦尔公司的通讯设备2、 实验要求1、对allen-bradley公司的slc系列产品，特别使微型可编程控制器有深入的了解。2、学会安装、编程或调试allen-bradley公司的小型可编程控制器micrologix1000和micrologix1500及其相应的扩展模块。3、学会操作rslogix500软件包，对系统进行组态，对对象

2、进行编程。4、学会使用rslinx软件包，对系统进行组态及通信。5、进一步巩固学习可编程控制器的基本指令的功能及应用，实现编程及调试过程。6、了解交通灯的控制规律，完成十字路口交通灯控制的编程与调试。7.、模拟路况车流，与信号灯显示一致3、 实验仪器微型可编程控制器micrologix1500及1762-ow8（三块）、可编程控制器实验pc机 、十字路口交通系统实验平台。4、 实验方案 1、实验设计要求【实现】 1）基本功能（红绿灯）与路况相结合【实现】 2）黄灯功能（或绿灯闪亮）【实现】 3）区分路况车流的主干道【实现】 4）停车等待【实现】 5）急停【未实现】2、交通灯1、交通灯的控制要求

3、如下：当交通灯系统启动开关接通时， a、d方向：b、c方向（东西）禁止通行红灯点亮，数码管计时20s开始；a、d方向（南北）直通灯点亮，维持10s（南北直通灯亮7s后以亮0.5s灭0.5s的占空比闪亮3s），10s到则a、d方向左拐灯点亮，维持10s（最后3s闪亮）后，数码管重新计时，紧接下一步。 b、c方向：a、d方向禁止通行红灯点亮，数码管计时20s开始；b、c方向（东西）直通灯点亮，维持10s（东西直通灯亮7s后以亮0.5s灭0.5s的占空比闪亮3s），接着b、d方向向左拐灯点亮，维持10s（东西直通灯亮7s后以亮0.5s灭0.5s的占空比闪亮3s）后，数码管重新计时完成第一个周期动作（

4、数码管控制规律相同），返回到开始动作周而复始的循环。说明：在上述控制过程中，右拐灯控制为常亮。3、路况1）车流状态模拟：常亮表示停车等待，闪亮表示车辆通行。2）结合信号灯的车流控制：右拐方向车辆始终通行，车流灯依次闪亮；当禁止通行时，面对红灯有车等待，通行时该线路车流灯依次闪亮。4、 实验方案实现1、端口分配：表1-1端口分配表标号功能说明输出端口号1  ad向禁止通o：0/72  ad向直通o：0/43  ad左拐o：0/84  bc向禁止通行o：0/65  bc向直通 o：0/56 

5、; bc左拐o：0/97  ad，bc右拐24v说明：这是十字路口红绿灯的控制地址位分配。说明：对应的电源电压为24v直流9  七段数码管显示（a0,b0,c0,d0,a1,b1）o：1/05说明：a0,b0,c0,d0,a1,b1为与数码管相连的译码器的留个输入端（从低位到高位）车流路况灯的地址分配标号功能说明输出端口号1  输入电源24vvdc2  电源接地点dccom3右拐灯o：2/034  ad直行o：3/6,3/7,0/35  ad左拐o：0/026

6、60; bc直行o：3/027  bc左拐o：3/35 这里把路况模拟做成3点控制的(右拐灯除外)，即中间部分是滚动的，可以看见灯泡的闪动，真实模拟了车流。 图1-1路况模拟灯的编号表1-2路况模拟的控制点与具体灯泡的对应关系输出端口号路况灯泡编号out01,34,28,51out17,40,22,45out235,17,50,12out329,23,56,6out42,8,21,27out513,15,16,14out618,24,5,11out73,9,20,26out858,60,61,63out948,54,37,31out1033,39,46,52out

7、1142,44,43,41out1230,36,49,55out1332,38,47,53out1464,57,59,62out164,10,19,25说明：上面的输出端口号output1代表o：2/1，控制着编号为8和6的灯（此两灯连成一个点），output15控制着编号为a6和d5的灯等等以此类推。2、 编程、接线与调试：程序结构划分：梯形图共分56行，其功能分块为1）0010行控制红绿灯每周期（40秒）的开始，00行的t4:0计时器负责计时20秒，其计数时t4:0/tt有效，与输出口o:0/6连接使ad方向红灯亮；其与07行的t4:1计时器互锁，而t4:1计时器计时对应bc方向红灯的20

8、秒。如此实现了一周期内两直道各红灯20秒，在这个大环境下通过对计时器t4:0、t4:1内部计时数的判断分别实现各通行道左行和直行10秒的分配。以05行bc直通为例：当计时器t4:0计数为06即前七秒时bc直通绿灯点亮（o:0/4），当计数到79即后三秒时bc绿灯闪烁（由方波信号实现亮灭循环）。0103行产生高低电平各为0.5秒的方波信号，用于实现绿灯闪烁。06行实现bc左行绿灯常亮7秒和闪烁3秒；08行实现bc红灯控制；09行实现ad直行绿灯常亮7秒和闪烁3秒；10行实现ad左行绿灯常亮7秒和闪烁3秒。2）1118行控制路况模拟中的右拐 因为右拐分配了四个输出端口，分别控制每一条右行车况模拟的

9、四盏灯，所以使用了四个计时器，它们四个进行广义的互锁，实现四盏灯依次点亮。右拐一直通行，不需停车等待。3）1925行控制路况模拟中的ad直行 2632行控制路况模拟中的ad左拐 3339行控制路况模拟中的bc直行 4046行控制路况模拟中的bc左拐此四个方向每条道的车况模拟有6盏灯，结合实验装置输出口数目有限的实况，将6盏灯分成三组，分配3个输出端口，所以使用三个计时器，它们进行广义的互锁，实现3组灯的依次点亮。25、32、39、46四行分别实现了四个行车方向的停车等待，算法为当沿前进方向最前方一组灯（已通过十字路口的）熄灭的时候，使最后方一组灯（未进入十字路口的）点亮。当该方向禁行，前方灯光

10、熄灭表通过十字路口的车已驶离，中间一组灯自然熄灭，而后方灯光常亮实现停车等待的车况模拟。7）4755行控制七段数码管显示4748行中计时器t4:2进行循环计时20秒，用基数20秒减去t4:2内的计数，即可实现200的倒计时，结果存于n7:0。49行再将200的倒计时转换为bcd码，用6个输出端口传送给两个七段数码管。 五、实验结果与分析时间数码管ad方向bc方向右拐01-07s20-0倒计时红灯亮，停车等待直行绿灯亮，车流较快（间隔0.5秒），左拐停车等待持续通行车流最慢（间隔1秒）07-10s直行绿灯闪烁，车流较快（间隔0.5秒），左拐停车等待10-17s左拐绿灯亮，车流较慢（间隔0.8秒）

11、，直行停车等待17-20s左拐绿灯闪烁，车流较快（间隔0.5秒），左拐停车等待20-27s20-0倒计时直行绿灯亮，车流较快（间隔0.5秒），左拐停车等待红灯亮，停车等待27-30s直行绿灯闪烁，车流较快（间隔0.5秒），左拐停车等待30-37s左拐绿灯亮，车流较慢（间隔0.8秒），直行停车等待37-40s左拐绿灯闪烁，车流较快（间隔0.5秒），左拐停车等待注：为实现主干道的区分，可以修改程序中的路况车灯模拟的闪亮间隔时间，如ad方向的左拐和直行都快于bc方向的车流。以上程序已实现的是直行车流大于左拐大于右拐。6、 实验感想本次实验是基于plc可编程控制原理，应用于实际生活当中的实践性实验。实

12、验的对象是用于控制车流的交通信号灯。在plc课堂上，我们主要针对的是理论知识，而且是以日本三菱公司产品为模板。而在罗克韦尔实验室中，我们操作的是美国ab的产品。但正如老师上课说的，所有的器件大同小异，只要掌握一个公司的，其他的驾轻就熟。真因为这些差异，使得我们必须做好充分的预习。实验是分三步完成。首先要完成基本的交通灯功能。也就是说不包含路况的单一程序，将方向灯之间的转换与数码管相结合。这也是最简单，最基础的一步。不过需要针对一些特殊原件充分理解，尤其是延时导通计时器。然后是最麻烦最瓶颈的一步。因为要将实际的路况表现出来，行驶时灯泡顺势闪烁，停止时部分等常亮。也就是说，不仅要实现灯泡之间的配合

13、，还要实现一个灯的状态转换。一点点，小插曲，我们组在实验室吃着盒饭还讨论问题。突然我们意识到了另一个问题，端口的数量不够。于是我们将原本的直行左拐的六灯闪烁，改为三灯闪烁即将相邻两灯共用一个端口。在我们明确了路灯的分组以及端口分配后，相应的程序也在组员唐星昱的灵感下迎刃而解。他用三个互锁的计时器互锁，达到交替闪烁以及停车等待。第三部就是错综复杂的连线与调试过程。虽然没什么难度，但是连线板的空间及连线数量使得这一过程极其繁琐。稍有差池，便很难有耐心修正。大体的程序与实验要求基本吻合，我们也尝试着一些突破与创新。其实plc实验还有其他关于电梯、火车变轨等。个人觉得plc对于单片机的学习很有帮助，使

14、得端口分配和控制指令等问题更加明确。在长达8小时的艰苦作战中，我们用信心和耐心保质保量地完成了任务。本次plc课程的实验只有一次，用时一个下午和晚上，从中学到了很多东西。通过课程的学习，我们掌握了三菱公司fx指令系统的原理和用法，理解了t形图的原理。虽然实验中使用的是ab公司的产品和相应软件，但是通过基本原理不难上手。正如本学期单片机课程有51和96系列之分，虽然我们部分班级学习的是传统且应用范围较小的96系列单片机，但是只要理解了其基本原理和构架，不难自学51系列的单片机使用。本次实验的成功主要一下三点：1、 实验之前认真看了实验指导书，结合课程所学初步理解了软件中各图示的含义，读懂了指导书

15、上编程示例的算法。在实验室内进行一定地变化应用即实现了各基本功能。2、 团队协作：认真听完指导老师的讲课并做了相关笔记，我们组在实验前便进行了分工，我负责软件编程，其他两位组员负责接线，共同探讨了端口分配。学习新的知识并运用需要耗费很大的精力，进行团队分工和合作使我们稳步实现预定的功能版块。3、 程序模块化：组内讨论将程序的大致构架进行了分块，先率先实现了交通灯信号灯的控制。接着运行了指导书上的路况模拟程序，初步实现了右拐的路况模拟，于之前的信号等控制程序进行耦合，同时重新进行了端口分配（4个端口）便实现了右拐路况模拟。依此进行了其他四个方向的苦况模拟。像停车等待、主干道区分等功能的实现都是陆

16、续增加的。程序模块化使我们同心协力稳扎稳打地实现各个功能。本次plc实验与生活实际联系得比较紧密，我们有很大的发挥空间，所以大家在实验过程中都很投入，晚饭也是在实验室解决的。程序模块化使我们能够稳步开展，每次装载到pc机再围观信号灯平台，发现功能实现时都很有成就感，但是实现的过程中难免有偏差，调试的过程中我们一起商讨，说出对自己所负责部分的理解和看法，在交流的过程中我们对实验都有了整体的把握和理解。 我很享受本次实验的过程，运用了课程所学知识，运用了一个自动化控制的软件，当自动化程序一步一步实现预定功能时，我们收获了喜悦。 本实验通过plc实现城市十字路口交通灯信号显示与相应的路况模拟。课堂教

17、学是基于三菱公司的plc产品，而此实验中则应用了ab公司的plc。 在实验中我们体会到了，用一块plc实现功能时的一个比较完整的过程，包括端口分配、编写梯形图程序、程序运行与调试等等；而课堂上似乎将所有的精力用在了梯形图上；实验告诉我们，编写梯形图程序只是用一块plc实现某项功能时的一小部分工作，除此之外的端口分配、程序运行与调试也是必不可少的，尤其是端口的分配将会决定工程是否能够完成；因为plc的输出端口毕竟是有限的，我们必须相方设法，充分利用好plc提供的端口。这一点我们在实验的一开始就进行了充分的思考和准备，尤其是模拟路况时，我们让四到五个路况模拟灯共用一个端口；这样既可以避免端口不够而使工作无法实施，也可以让路灯“滚动”起来，更好的模拟车流情况。在程序的运行调试阶段，我们从屏幕上情切地感受了梯形图程序“自左至右，自上而下”循环扫描的过程。例如，我们可以看到常开接点闭合，自保持，计数