交通信号灯控制系统设计实验报告

编号潍坊学院PLC课程设计课题名称：交通信号灯控制系统的设计学生姓名：鞠玉朋学号：09032130244专业：电气自动化班级：2009级2班指导老师：张苓2011年11月目录TOC\o"1-3"\h\u目录 2摘要 2一、绪论 3二、PLC的概述 42.1概述 42.2PLC的特点 52.3PLC的功能 5三、交通灯控制系统设计 53.1控制要求 53.2交通灯示意图 53.3交通灯时序图 73.4交通灯流程图 83.5I/O口分配 83.6定时器在1个循环中的明细表 93.7程序梯形图 10四、设计总结 13五、参考文献 13摘要PLC可编程控制器是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术发展而来的一种新型工业控制装置。它具有结构简单、编程方便、可靠性高等优点，已广泛用于工业过程和位置的自动控制中。据统计，可编程控制器是工业自动化装置中应用最多的一种设备。专家认为，可编程控制器将成为今后工业控制的主要手段之一，PLC、机器人、CAD/CAM将成为工业生产的三大支柱。由于PLC具有对使用环境适应性强的特性，同时具内部定时器资源十分丰富，可对目前普通的使用的“渐进式”信号灯进行精确的控制，特别对多岔路口的控制可方便的实现。因此现在越来越多的将PLC应用于交通灯系统中。同时，PLC本身还具有通讯联网的功能，将同一条道路上的信号灯组成一局域网进行统一调度管理，可缩短车辆通行等候时间，实现科学化管理。一、绪论当今，红绿灯安装在各个道口上，已经成为疏导交通车俩最常见和最有效的手段。但这一技术在19世纪就已经出现。电气启动的红绿灯出现在美国，这种红绿灯由红黄绿三色圆形的投光器组成，1914年始安装于纽约市五号大街的一座高塔上。红灯表示“停止”，绿灯表示“通行”。随着社会的发展，人们消费水平不断的提高，私人车辆不断的增多。人多、车多道路少的道路交通状况已经很明显了。所以采用有效地办法控制交通灯是势在必行的，PLC的智能控制控制原则是控制系统的核心，采用PLC吧东西方向或南北方向的车辆按数量规模进行分档，相应给定的东西方向与南北方向的绿灯时长也按一定的规律分档、这样就可以实现按车流量规模给定绿灯时长，达到最大限度的有车放行，减少十字路口的车辆滞留，缓解交通拥挤、实现最优控制，从而提高了交通控制系统的效率。为了实现交通道路的管理，力求交通管理先进性，科学化。用可编程控制器实现交通灯管制系统，以及该系统软、硬件设计方法，实验证明该系统实现简单、经济，能够有效的疏导交通，提高交通路口的通行能力。分析了现代城市的交通控制与管理问题的现状，结合交通的实际情况阐述了交通控制系统的工作原理，给出了一种简单实用的城市交通灯控制系统的PLC方案。可编程控制器在工业自动化中的地位极为重要，广泛的应用于各个行业。二、PLC的概述2.1概述可编程控制器（ProgrammableController）是计算机家族的一员，是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器（ProgrammableLogicController）,简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。但为了避免与个人计算机（PersonalComputer）的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC。2.2PLC的特点1、可靠性高，抗干扰能力强；2、通用性高，使用方便；3、程序设计简单，易学，易懂；4、采用先进的模块化结构，系统组合灵活方便；5、系统设计周期短；6、安装简便，调试方便，维护工作量小；2.3PLC的功能1、逻辑控制2、定时控制3、计数控制4、步进（顺序）控制5、PID控制6、数据控制7、通讯和联网8、其他三、交通灯控制系统设计3.1控制要求信号灯受启动（停止）按钮控制，当按下按钮时，信号灯系统开始工作，并循环工作，当关闭按钮时，系统将停止在初始状态，所有信号灯都熄灭。3.2交通灯示意图交通灯示意图如图3.2所示，为八道十字路口，分为主车道、超车道、左车道、右车道。在东西南北两个方向均安装信号灯，两个方向各八个灯，每个灯均为红、绿、黄三种颜色。绿灯行、红灯停、黄灯等待。图3-2交通灯示意图3.3交通灯时序图图3-3交通灯时序图3.4交通灯流程图3.5I/O口分配根据交通灯控制的基本要求，系统采用自动控制方式，输入有系统开启与停止按钮；输出有东西，南北，东西左，南北左各两组指示信号。由于每一个方向的两组指示灯中，同种颜色的指示灯同时工作，为了节省输出点数，可采用并联输出方法。由此可知，该系统的输入点数为1，输出点数为12输入输出0.00开启（停止）按钮100.05东西直（右）黄输出100.06南北左红100.00南北直（右）绿灯100.07南北左绿100.01南北直（右）黄灯101.03南北左黄100.02东西直（右）红灯101.00东西左红100.03南北直（右）红灯101.01东西左绿100.04东西直（右）绿灯101.02东西左黄3.6定时器在1个循环中的明细表(备注：南北红即南北直（右）红，东西红即东西直（右）红)分界点定时器t0t1t2t3t4t5t6t7t8T0(定时25s)开始定时。南北绿灯亮定时到输出ON南北绿灯灭南北黄灯闪ONONONONONONONT1(定时30s)开始定时继续定时定时到输出ON黄灯灭，南北红灯亮ONONONONONONT2（定时30s）开始定时，东西红灯亮继续定时红灯亮定时到输出ON东西红灯灭，东西绿灯亮ONONONONONT3(定时55s)开始定时继续定时继续定时定时到输出ON，东西绿灯灭，东西黄灯闪ONONONONONT4(定时60s)开始定时南北左红亮继续定时南北左红亮继续定时南北左红亮继续定时南北左红亮定时到输出ON东西黄灯灭，南北左红灭，南北左绿灯亮，ONONONONT5（定时70s）开始定时继续定时继续定时继续定时继续定时定时到输出ON南北左绿灭，南北左黄灯闪ONONONT6（定时75s）开始定时东西左红亮继续定时东西左红亮继续定时东西左红亮继续定时东西左红亮继续定时东西左红亮继续定时东西左红亮定时到输出ON南北左黄灭，南北红灯亮，东西左红灭，东西左绿亮t0t1t2t3t4t5t6t7t8T7（定时85s）开始定时继续定时继续定时继续定时继续定时继续定时继续定时定时到输出ON东西左绿灭，东西左黄闪ONT8定时（90s）开始定时继续定时继续定时继续定时继续定时继续定时继续定时继续定时定时到输出ON东西左黄灭，下一个循环开始3.7程序梯形图(备注：南北红即南北直（右）红，东西红即东西直（右）红)根据对交通信号灯的控制要求及PLC控制系统的I/O分配的定义，可对PLC进行程序的设计，其梯形图如图3-6所示图3-7程序梯形图程序分析：(备注：南北红即南北直（右）红，东西红即东西直（右）红)1：当按下启动按钮I0.00时，TIM0—8开始计时，T0常闭触点工作南北绿灯（100.00）亮，T2常闭触点工作东西直红灯亮，T4常闭触点工作南北左红亮，T6常闭触点工作东西左红亮，其它方向灯均灭。2：25秒到T0定时器工作，T0常开触点闭合，常闭触点断开，南北绿灯灭、南北黄灯闪，其它方向灯不变。3:30秒到T1/T2定时器工作，T1/T2常闭触点闭合，常开触点断开，南北黄灯灭，南北红灯亮，东西绿灯亮，其它方向不变。4:55秒到T3定时器工作，T3常闭触点闭合，常开触点断开，东西绿灯灭，东西黄灯闪。其它方向灯不变。5：60秒到T4定时器工作，T4常闭触点闭合，常开触点断开，东西黄灯灭，南北左红灭。南北左绿亮，其它方向灯不变6： 70秒到T5定时器工作，T5常闭触点闭合，常开触点断开，南北左绿灭，南北左黄闪，其它方向灯不变。7：75秒到T6定时器工作，T6常闭触点闭合，常开触点断开，南北左黄灭，东西左红灭，东西左绿亮，其它方向灯不变8：85秒到T7定时器工作，T7常闭触点闭合，常开触点断开，东西左绿灭，东西左黄亮，其它方向灯不变9： 90秒到T8定时器工作，T7常闭触点闭合，常开触点断开，东西左黄灭，返回初始。四、设计总结此次毕业设计是我们从大学毕业生走向未来重要的一步。从最初的选题，开题到完成设计。其间，查找资料，老师指导，与同学交流，反复修改，每一个过程都是对自己能力的一次检验和充实。通过这次实践，我了解了PLC的用途及工作原理，熟悉了PLC的应用，锻炼了实践能力，培养了自己独立设计能力。此次毕业设计是对我专业知识的一次实际检验和巩固，同时也是走向工作岗位前的一次热身。毕业设计收获很多，比如学会了查找相关资料相关标准，分析数据，提高了自己的能力，懂得了许多经验是前人不懈努力的结果。同时，仍有很多课题需要后辈去努力去完善。但是毕业设计也暴露出自己专业基础的很多不足之处。比如缺乏综合应用专业知识的能力，对材料的不了解等等。这次实践是对自己大学三年所学的一次大检阅，使我明白自己知识还很浅薄，虽然马上要毕业了，但是自己的求学之路还很长，以后更应该在工作中学习，努力使自己成为一个对社会有所贡献的人。在设计过程中，就是在构思这个程序应该是怎么工作的，但是并没有去实际的做梯形图，因此耗费在这上面的时间过多，还有就是并没有很好的掌握一些理论知识，比如定时器的工作状况等等。后来把时序图画出来后才有一点头绪，经过一晚上的设计终于完成，这次实验让我懂得理论结合实际是多么的重要。五、参考文献[1]《可编程控制器原理与程序设计》吴永春主审大连理工出版社2009[2]《PLC编程及应用》廖常初主编机械工业出版社2003[3]《可编程序控制器原理及应用》赵金荣、叶真编上海应用技术学院2003[4]《可编程序控制器应用指南》易传禄主编上海科普出版社[5]《可编程序控制器教程》王兆义主编机械工业出版社[6]《工厂电气控制技术》方承远主编机械工业出版社[7]《可编程序控制器原理及应用》钟肇新、彭侃编华南理工大学出版社2001[8]《现代电气及可编程技术》王永华主编北京航空航天大学出版社[9]《电气与可编程序控制器技术》汤以范主编机械工业出版社2004[10]《可编程控制器教程（基础篇）（实训篇）》胡学林主编电子工业出版社2005潍坊学院本科课程设计成绩评议表学生姓名鞠玉朋院/系部信息与控制工程学院专业电气自动化年级2009级2班指导教师张苓职称副教授指导教师意见：