十字路口带倒计时显示的交通信号灯控制的课程设计

1、摘 要当今时代是一个自动化时代，随着大规模集成电路及计算机技术的迅速开展，交通灯控制等很多行业的设备都与计算机密切相关。本文介绍了用三菱FX系列的PLC设计一个十字路口带倒计时显示的交通灯控制系统的全过程。该交通灯控制系统可以实现的功能有：各路口有固定的工作周期，并用七段数码管倒计时显示相应灯的剩余时间，而且在道路拥挤时中控中心能改变其周期。 关键词：计算机技术 十字路口交通灯控制 三菱FX系列PLC 数码管显示目 录1. 设计目的12. 设计要求13. 设计任务34. 交通信号灯控制系统设计35. 交通信号灯控制接线图126. 交通信号灯控制总梯形图137. 交通信号灯控制总指令表168.

2、附录189. 参考文献一、设计目的十字路口带倒计时显示的交通信号灯控制二、设计要求采用PLC构成十字路口带到计时显示的南北向和东西向交通信号灯的电气控制。系统上电后，交通指挥信号控制系统由一个3位转换开关SA1控制。SA1手柄指向左45时，接点SA1-1接通，交通指挥系统开始按常规正常控制功能工作，按照如图1所示工作时序周而复始，循环往复工作。正常运行时，南北向及东西向均有两位数码管倒计时显示牌同时显示相应的指示灯剩余时间值。SA1手柄指向中间0时，接点SA1-2接通，交通指挥系统南北向绿灯常亮，东西向红灯常亮，数码管显示99不变。SA1手柄指向右45时，接点SA1-3接通，交通指挥系统东西向

3、绿灯常亮，南北向红灯常亮，数码管显示99不变。控制信号说明见表1。图1 十字路口交通灯正常工作时序表1 十字路口交通灯控制信号说明输入输出文字符号说明文字符号说明SA1-1交通灯正常工作控制开关H1南北向绿灯指示SA1-2南北向交通灯常绿控制开关H2南北向黄灯指示SA1-3东西向交通灯常绿控制开关H3南北向红灯指示H4东西向绿灯指示H5东西向黄灯指示H6东西向红灯指示H11南北向2位七段数码显示管H12东西向2位七段数码显示管三、设计任务1.根据控制要求，进行电气控制系统硬件电路设计，包括PLC硬件配置电路。2.根据控制要求，编制交通信号灯PLC控制程序，有条件可以利用交通灯模型或模拟开关板调

4、试程序，模拟运行。3.编写设计说明书，内容包括：1设计过程和有关说明。2基于PLC的十字路口交通灯电气控制电路图。3PLC控制程序梯形图和指令表。4电器元器件的选择和有关计算。5电气设备明细表。6) 参考资料、参考书及参考手册。7其他需要说明的问题。四、交通信号灯控制系统设计交通信号灯由红灯、绿灯、黄灯组成。红灯表示禁止通行，绿灯表示准许通行，黄灯表示警示。南北和东西每个方向各有红、绿、黄三种信号灯。交通灯控制示意图如图2所示。正常控制时： 图2 交通灯控制示意图如图1所示，它是按信号灯置1与置0两种状态绘制的，置1表示信号灯点亮。SA1手柄指向左45时，接点SA1-1接通，东西向红灯亮30s

5、，南北向绿灯亮，25s后南北向绿灯闪烁3s，然后熄灭。在绿灯熄灭的同时，东西向黄灯亮2s，然后熄灭。在该灯熄灭的同时，南北向红灯亮及东西向绿灯亮，以下的变化规律与上述相同。到南北向绿灯亮，东西向红灯亮开始第二个循环，以后周而复始地循环动作。同时南北向及东西向均有两位数码管倒计时显示相应指示灯的剩余时间值。非正常控制时：SA1手柄指向中间0时，接点SA1-2接通，交通指挥系统南北向绿灯常亮，东西向红灯常亮，数码管显示99不变。SA1手柄指向右45时，接点SA1-3接通，交通指挥系统东西向绿灯常亮，南北向红灯常亮，数码管显示99不变。图3 交通灯工作流程图东西向黄2s数码管2s倒计时；南北向红30

6、s数码管30s倒计时；东西向红30s数码管30s倒计时；开始选择开关方式手柄左45？手柄0？南北向绿、东西向红数码管都为99东西向绿、南北向红数码管都为99南北向绿25s闪3s数码管28s倒计时；东西向绿25s闪3s数码管28s倒计时；南北向黄2s数码管2s倒计时；YYNN整体工作流程如图3所示：2. 可编程序控制器该可编程序控制器是由电源+CPU输入输出+程序存储器RAM的单元型可编程序控制器。其主机称为根本单元，为主机备有可扩展其输入输出点的“扩展单元电源+I/O和“扩展模块I/O，此外，还可连接扩展设备,用于特殊控制。三菱FXPLC的特点:系统配置即固定又灵活编程简单备有可自由选择，丰富

7、的品种令人放心的高性能高速运算使用于多种特殊用途外部机器通讯简单化共同的外部设备FX系列PLC拥有无以匹及的速度，高级的功能逻辑选件以及定位控制等特点，FX2N系列是三菱PLC是FX家族中最先进的系列。具有高速处理及可扩展大量满足单个需要的特殊功能模块等特点，为工厂自动化应用提供最大的灵活性和控制能力。FX2N是从16路到256路输入/输出的多种应用的选择方案；这里选用FX2N系列24路输入/输出的FX2N48MR 。可编程序控制器输入/输出分配本设计用了4输入做开关其中S为总开关，24个输出分别控制交通灯和数码管显示。具体对应接线表见下表。表2 可编程序控制器输入/输出分配输入输出SA1-1

8、X000H1Y000SA1-2X001H2Y001SA1-3X002H3Y002SX003H4Y003H5Y004H6Y005H11Y010Y017H12Y020Y0273.数码管七段码译码七段码译码指令SEGD是驱动七段显示器的指令，可以显示1位十六进制数据。七段码译码表如表3所示，B0表示位原件的首位或子元件的最低位。本设计选用高亮的共阴极两位十寸七段数码管，额定电压12V、额定电流25MA每段。供电直接使用DC12V/25MA电源供电。表3 七段码译码表十六进制数位组合格式七段组合数预设定表示的数字B7B6B5B4B3B2B1B000000001111110100010000011012

9、001001011011230011010011113401000110011045010101101101560110011111016701110010011178100001111111891001011011119A101001110111AB101101111100BC110000111001CD110101011110DE111001111001EF111101111011F数码管输入/输出信号分配如表4所示。表 4 数码管输入/输出分配数码管1南北向数码管2东西向B0Y10B0Y20B1Y11B1Y21B2Y12B2Y22B3Y13B3Y23B4Y14B4Y24B5Y15B5Y2

10、5B6Y16B6Y264.交通灯本设计选用直径200MM的圆形LED点阵左边红、绿、黄灯，额定电压DC12V、额定电流4.2A、额定功率50W，直接采用DC12V/4.2A电源供电。5.PLC控制程序设计(1)交通灯正常运行时，工作状态循环都的梯形图如图3所示。Y000为南北绿灯、Y001为南北黄灯、Y002为南北红灯、Y003为东西绿灯、Y004为东西黄灯、Y005为东西红灯。图4 交通灯正常工作的梯形图图5 数码管28s倒计时的梯形图(2)交通灯绿灯时数码管28s倒计时的段选通梯形图如图4所示。其中K1M0为数码管低位段选通，K1M4为数码管高位段选通。图6 数码管2s倒计时的梯形图(3)

11、 交通灯黄灯时数码管2s倒计时的段选通梯形图如图5所示。图7 数码管30s倒计时的梯形图4交通灯红灯时数码管30s倒计时的段选通梯形图如图6所示。其中K1M10为数码管低位段选通，K1M14为数码管高位段选通。(5)交通灯数码管位选通梯形图如图7所示。Y006为数码管低位选通信号，Y007为数码管高位选通信号。图8 数码管位选通信号的梯形图图9 数码管显示99时的梯形图(6)交通灯非正常工作时，数码管显示99时的梯形图如图8所示。五、交通信号灯控制接线图SA1COM1 COM2X000 Y000X001 Y001X002 Y002Y003Y004Y005+24V Y006-24V Y007COM Y010Y011Y012Y013Y014Y015Y016Y017Y020Y021Y022Y023Y024Y025Y026Y027COM3COM4COM5DCJUDCJU六、交通信号灯控制总梯形图七、交通信号灯控制总指令表八、附录本设计所用原件清单： 三菱PLCFX2N48MR1；手柄式开关1；交通信号灯 红2、黄2、绿2；共阴极七段数码管4；直流电源2。九、参考文献 PLC电气控制技术. 北京：机械工业出