基于三菱PLC的交通灯模拟控制

基于三菱PLC的交通灯模拟控制
基于三菱PLC的交通灯模拟控制

引言

可编程序控制器(PLC)是以计算机技术为核心的通用自动控制装置,在日常生活中得到了广泛的应用。

PLC是一种数字式运算操作的电子系统,专为工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器,用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术等操作指令,并通过数字式、模拟式的输入输出,控制各种类型的机械或生产过程。

PLC具有可靠性高,抗干扰能力强等优点,PLC的平均无故障运行时间(又称平均故障间隔时间MTBF)已经高达几十万小时。其次,PLC具有通用性强,使用方便的特点。由于PLC产品的系列化和模块化,PLC配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用,可以组成能满足各种控制要求的控制系统,用户不必自己再设计和制作硬件装置。用户在硬件方面的设计工作只是确定PLC的硬件配置和I/O的外部接线。一个控制对象的硬件配置确定以后,可以通过修改用户程序,方便快速地适应工艺条件的变化。

PLC还具有功能强,适应面广的特点,现代PLC不仅具有逻辑运算、计时、计数、顺控等功能,还具有数值运算和数据处理等功能。因此,它既可对开关量进行控制,也可以对模拟量进行控制,既可控制一台生产机械、一条生产线,也可控制一个生产过程。PLC还具有通信联网的功能,可与上位计算机构成分布式控制系统。用户只需根据控制的规模和要求,适当选择PLC的型号和硬件配置,就可以组成所需的控制系统。

随着交通的不断发展和汽车化进程的加快,交通拥挤加剧,交通事故频发,交通环境恶化,已经成为引人注目的城市问题之一。。众所周知,缓解交通拥挤的最直接和最有效办法是增加道路网。但无论哪个国家的大城市,不可能无限制地修建道路,不论是资金因素还是土地因素,都限制了道路的无节制增长。因此,不可能通过无限制地修建道路来满足日益增长的交通需求。与此同时,通过限制车辆增加削减交通需求也因受到客观因素的制约而无法取得满意的结果。事实上,由于交通系统是一个相当复杂的大系统,无论单独从车辆方面考虑还是从道路方面考虑,都很难从根本上解决道路拥挤的问题。

道路交通系统是一个地区、一个城市的主要组成部份,这个系统的运行状况如何,直接反映了一个地区、一个城市的现代化管理水。

1 绪论

1.1 PLC的概述

可编程控制器(PLC)是以微处理器为核心,将计算机技术、自动控制技术、通讯技术融为一体的一种专门为适应恶劣的工业环境下而设计的工业控制装置,涉及到很多自动控制、电器方面的知识。经过30多年的发展,在工业生产中获得极其广泛的应用。目前,可编程控制器成为工业自动化领域中最重要、应用最多的控制装置,居工业生产自动化三大支柱(可编程控制器、机器人、计算机辅助设计与制造)的首位。其应用的深度和广度成为衡量一个国家工业自动化程度高低的标志。

早期工业生产中广泛使用的电器自动控制系统是继电器-接触器控制系统,简称继电器控制系统,随着20世纪工业生产的迅速发展,市场竞争越来越激烈,工业产品更新换代的周期日趋缩短,新产品不断涌现,传统的继电器控制系统难以满足现代社会小批量、多品种、低成本、高质量生产方式的生产控制要求,为了改变这一现状,美国通用汽车公司在1969年公开招标,要求用新的控制装置取代继电器控制装置,并提出了十项招标指标,即:

1、编程方便,现场可修改程序;

2、维修方便,采用模块化结构;

3、可靠性高于继电器控制装置;

4、体积小于继电器控制装置;

5、数据可直接送入管理计算机;

6、成本可与继电器控制装置竞争;

7、输入可以是交流115V;

8、输出为交流115V,2A以上,能直接驱动电磁阀,接触器等;

9、在扩展时,原系统只要很小变更;

10、用户程序存储器容量至少能扩展到4KB。

这就是著名的GM10条。

1969年,美国数字设备公司(DEC)研制出第一台PLC,在美国通用汽车自动装配线上试用,获得了成功。这种新型的工业控制装置以其简单易懂,操作方便,可行性高,通用灵活,体积小,使用寿命长等一系列优点,很快地在美国其他工业领域推广应用。到1971年,

已经成功地应用于食品,饮料,冶金,造纸等工业。这一新型工业控制装置的出现,也受到了世界其他国家的高度重视。1971日本从美国引进了这项新技术,很快研制出了日本第一台PLC。1973年,西欧国家也研制出它们的第一台PLC。我国从1974年开始研制,于1977年开始工业应用。

PLC主要由CPU模块、输入模块、输出模块和编程器组成,如图1-1所示。PLC的特殊功能模块用来完成某些特殊的任务。

CPU主要由微处理器(CPU芯片)和存储器组成。在PLC控制系统中,CPU模块相当于认得大脑和心脏,它不断的采集输入信号,执行用户程序,刷新系统输出;存储器用来存储程序和数据。并存入规定的寄存器中,同时,诊断电源PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。

图1-1PLC的组成

当PLC投入运行后,其工作过程一般分为三个阶段,即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间,PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。

一输入采样阶段

在输入采样阶段,PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据,并将它们存入I/O 映象区中的相应的单元内。输入采样结束后,转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中,即使输入状态和数据发生变化,I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此,如果输入是脉冲信号,则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期,才能保证在任何情况下,该输入均能被读入。

二用户程序执行阶段

在用户程序执行阶段,PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时,又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路,并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算,然后根据逻辑运算的结果,刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态;或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态;或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。

在用户程序执行过程中,只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化,而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化,而且排在上面的梯形图,其程序执行结果会对排在下面的用到这些线圈或数据的梯形图起作用;相反,排在下面的梯形图,其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。

三输出刷新阶段

当扫描用户程序结束后,PLC就进入输出刷新阶段。在此期间,CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路,再经输出电路驱动相应的外设,这时才是PLC 的真正输出。

随着各种交通工具的发展和交通指挥的需要,第一盏名副其实的三色灯(红、黄、绿三种标志)于1918年诞生。它是三色圆形四面投影器,被安装在纽约市五号街的一座高塔上,由于它的诞生,使城市交通大为改善。

黄色信号灯的发明者是我国的胡汝鼎,他怀着“科学救国”的抱负到美国深造,在大发明家爱迪生为董事长的美国通用电器公司任职员。一天,他站在繁华的十字路口等待绿灯信号,当他看到红灯而正要过去时,一辆转弯的汽车呼地一声擦身而过,吓了他一身冷汗。回到宿舍,他反复琢磨,终于想到在红、绿灯中间再加上一个黄色信号灯,提醒人们注意危险。他的建议立即得到有关方面的肯定。于是红、黄、绿三色信号灯即以一个完整的指挥信号家族,遍及全世界陆、海、空交通领域了。中国最早的马路红绿灯,是于1928年出现在上海的英租界。从最早的手牵皮带到20世纪50年代的电气控制,从采用计算机控制到现代化的电子定时监控,交通信号灯在科学化、自动化上不断地更新、发展和完善。

最早的交通灯出现于一八六八年英国伦敦。那时的交通灯只有红、绿两色,经改良后,再增加一盏黄色的灯,红灯表示停止,黄灯表示准备,绿灯则表示通行。

其实,用这三色来作交通讯号和人的视觉机能结构和心理反应有关。我们的视网膜含有

杆状和三种锥状感光细胞,。杆状细胞对黄色的光特别敏感,三种锥状细胞则分别对红光、绿光及蓝光最敏感。由于这种视觉结构,人最容易分辨红色与绿色。虽然黄色与蓝色也容易分辨,但因为眼球,对蓝光敏感的感光细胞较少,所以分辨颜色,还是以红、绿色为佳。所以,交通灯用什么颜色也是有大学问的

颜色也有活动 (activity)的含意,要表达热或剧烈的话,最强是红色,其次是黄色。绿色则有较冷及平静的含意。因此,人们常以红色代表危险,黄色代表警觉,绿色代表安全。而且,由于红光的穿透力最强,其他颜色的光很容易被散射,在雾天里就不容易看见,而红光最不容易被散射,即使空气能见度比较低,也容易被看见,不会发生事故。所以我们用红色表示禁止。

1.2 十字路口交通灯工作原理

可编程控制器是从继电器控制系统发展而来的,它的梯形图程序与继电器系统电路图很相似,梯形图中的某些编程元件也沿用了继电器这一名称,如输入继电器、输出继电器等等。这种用计算机程序实现的“软继电器”,与继电器系统中的物理继电器在功能上也有某些相似之处。继电器在控制系统中有功率放大、电气隔离、逻辑运算的作用。

PLC有两种基本的工作状态,即运行(RUN)状态与停止(STOP)状态。在运行状态,PLC通过执行反映控制要求的用户程序不实现控制功能。为了使PLC的输出及时地响应随时可能变化的输入信号,用户程序不是只执行一次,而是反复不断地重复执行,直至PLC停机或切换到STOP工作状态。除了执行用户程序之外,在每次循环过程中,PLC还要完成内部处理、通信处理等工作,一共有五个阶段如图2-1所示。PLC的这种周而复始的循环工作方式称为扫描工作方式。由于计算机执行指令的速度极高,从外部输入-输出关系来看,处理过程似乎是同时完成的。

在内部处理阶段,PLC检查CPU模块内部的硬件是否正常,将监控定时器复位,以及完成别的一些内部工作。

在通信服务阶段,PLC与别的带微处理器的智能装置通信,响应编程器键入的命令,更新编程器的显示内容。

当PLC处于停止(STOP)状态时,只执行以上的操作。PLC处于运行(RUN)状态时,还要完成另外三个阶段的操作。

在PLC 的存储器中,设置了一片区域用来存放输入信号和输出信号的状态,它们分别称为输入映象寄存器和输出映象寄存器。PLC 梯形图中别的编程元件也有对应的

(a )RUN (b)STOP

映象存储区,它们统称为元件映象寄存器。

PLC 的用户程序由若干条指令组成,指令在存储器中按步序号顺序排列。在没有跳转指令时,CPU 从第一条指令开始,逐条顺序地执行用户程序,直到用户程序结束之处。在程序执行阶段,当执行指令时,从输入映象寄存器或别的元件映象寄存器中将有关编程元件的“0”/“1”状态读出来,并根据指令的要求执行相应的逻辑运算,运算的结果写入到对应的元件映象寄存器中。因此,各编程元件的映象寄存器(输入映象寄存器除外)的内容随着程序的执行而变化。

1.3 交通灯模拟控制系统设计要求

信号灯受一个启动开关控制,当启动开关接通时,信号灯系统开始工作,且先南北红灯亮,东西绿灯亮。当启动开关断开时,所有信号灯都熄灭。

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25秒。南北绿灯亮维持20秒,然后闪亮3秒后熄灭。同时南北黄灯亮,维持

2秒后熄灭,这时南北红灯亮,东西绿灯亮,周而复始。

(a)

(b)

图1-2扫描过程

2 交通灯控制系统硬件设计

2.1 PLC机型的选择

随着PLC技术的发展,PLC产品的种类也越来越多。不同型号的PLC,其结构形式、性能、容量、指令系统、编程方式、价格等也各有不同,适用的场合也各有侧重。因此,合理选用PLC,对于提高PLC控制系统的技术经济指标有着重要意义。

通过I/O接口模块可以检测被控生产过程的各种参数,并以这些现场数据作为控制信息对被控对象进行控制。同时通过I/O接口模块将控制器的处理结果送给被控设备或工业生产过程,从而驱动各种执行机构来实现控制。PLC从现场收集的信息及输出给外部设备的控制信号都需经过一定距离,为了确保这些信息的正确无误,PLC的I/O接口模块都具有较好的抗干扰能力。根据实际需要,一般情况下,PLC都有许多I/O接口模块,包括开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块以及其它一些特殊模块,使用时应根据它们的特点进行选择。

本设计选用FX2N-48M可变程序控制器。

2.2 交通灯模拟控制系统硬件图

十字路口交通灯模拟图如图2-1所示

当南北方向红灯(1、7)亮的时候,东西方向绿灯(6,12)先亮再闪烁最后绿灯灭黄灯(5、11)亮。

当东西方向红灯(4、10)亮的时候,南北方向绿灯(3、8)先亮在闪烁最后绿灯灭黄灯(2、8)亮。

图2-1 交通指挥灯示意图

输入资源输出资源

输入继电器元件作用输出继电器元件作用

X0 SB 启动开关Y0 HL1 南北绿灯

X1 SB 转换开关Y1 HL2 南北黄灯

Y2 HL3 南北红灯

Y3 HL4 东西绿灯

Y4 HL5 东西黄灯

Y5 HL6 东西红灯

表2-1 分配表

根据十字路口交通灯的输入输出点分配表,画出如图2.1所示的PLC控制系统I/O接线图。

图2-2 接线图

3 交通灯的模拟控制系统软件设计

3.1 PLC程序设计基础

现代的PLC一般备有多种编程语言,供用户使用。但不同厂家的PLC的编程语言有很大的区别,用户不得不学习多种编程语言和查找故障的方法。因此,IEC(国际电工委员会)1994年5月公布了可编程序控制器标准(IEC1131)。该标准由以下5部分组成:通用信息、设备与测试要求、PLC的编程语言、用户指南和通讯。由其制定的编程语言即满足目前市场的要求,又适应未来技术的发展。同时,IEC1131—3

图3-1plc的编程语言

详细说明了句法、语义和下述5种PLC编程语言如图3-1所示。

顺序功能图

梯形图

功能块图

指令表

文本结构

标准中有两种图形语言——梯形图(LD)和功能块图(FBD),还有两种文字语言——指令表(IL)和结构文本(ST),可以认为顺序功能图(SFC)是一种结构块控制程序流程图。

1.顺序功能图(SFC)

SFC提供了一种组织程序的图形方法,在SFC中可以用别的语言嵌套编程。步、转换和动作(Action)是SFC中的三种主要元件(见图5)。步是一种逻辑块,即对应于特定的控制任务的编程逻辑;动作是控制任务的独立部分;转换是从一个任务到另一个任务的原因。

作为梯形图语言,SFC提供用户了以上三种基本结构(见图5)。在顺序结构中,CPU 首先反复执行1中的动作,直到转换1变为“1”状态,CPU才处理第2步。在选择支路中,取决于哪一个转换是活动的,CPU只执行一条支路。在并行支路中,所有的支路被同时执行。

对于目前大多数PLC来说,SFC还仅仅作为组织编程的工具使用,尚需用其它的编程语言(如梯形图)将它转换为PLC可执行的程序。因此,通常只是将SFC作为PLC的辅助编程工具,而不是一种独立的编程语言。

2.梯形图(LD)

梯形图是使用得最多的PLC图形编程语言,有时又被称为电路或程序。它是一种软件信息,是一种反映PLC的输入输出控制逻辑关系的程序软件,它与传统的继电器控制系统的梯形图(硬件)电路不同,不是真正的物理(硬件)电路,一定不能把它们当作硬件电路来看待。由于梯形图与继电器控制系统的电路图很相似,具有直观易懂的优点,因此很容易被工厂熟悉继电器控制的电气技术人员掌握,特别适用于开头量逻辑控制。

IEC1131-3的梯形图中除了线圈、常开触点和常闭触点外,还允许增加功能和功能块。

3.梯形图的主要特点

(1).PLC梯形图是的某些编程元件沿用了继电器这一名称,如输入继电器、输出继电器、内部辅助继电器等。但是它们不是真实物理继电器(即硬件继电器),而是在软件中使用的编程元件。

(2).梯形图两侧的垂直公共线称为公共母线(Bus bar)。在分析梯形图的逻辑关系时,为了借用继电器电路图的分析方法,可以想象左右两侧母线之间有一个左正右负的直流电源电压。当图6中的触点1、2接通时,可假设“概念电流”或“能流”(Power flow)从左向右流动,这一方向与执行用户程序时的逻辑运算的顺序一致。能流的方向只能从左向右流动,因此图6中(a)图应改为图(b)所示的等效电路。

(3).根据梯形图中各触点的状态和逻辑关系,求出与图中各线圈对应的编程元件的状态,称为梯形图的逻辑解算。逻辑运算是按梯形图中从上到下、从左到右的顺序进行的。解算的结果立即可以被后面的逻辑解算所利用。逻辑结算是根据输入映象寄存器中的值,而不是根据解算瞬时外部输入触点的状态来进行的。

(4).梯形图中的线圈应放在最右边,如图3.2所示。(a)的电路应改为图7(b)中的电路。

(5).梯形图中各编程元件的常开触点和常闭触点均可无限次的使用。

4.梯形图经验设计方法:

(1).可根据原有的继电逻辑控制图进行转化设计;

(2).没有固定的方法和步骤可遵循,试探性和随意性强;

(3).由于需要中间变量完成记忆联锁互锁,需要考虑的因素很多;

(4).设计耗时长,且修改麻烦;

5.梯形图编规则:

(1).每个继电器的线圈和它的触点均用同一编号,每个元件的触点使用时没有数量限制。

(2).梯形图每一行都是从左边开始,线圈接在最右边(线圈右边不允许再有接触点),如图3-2所示。

(a) (b)

图3-2梯形图的形式

(a)错误 (b)正确

(3).线圈不能直接接在左边母线上。

(4).在一个程序中,同一编号的线圈如果使用两次,称为双线圈输出,它很容易引起误操作,应尽量避免。

图3-3错误梯形图

(5).在梯形图中没有真实的电流流动,为了便于分析PLC的周期扫描原理和逻辑上的因果关系,假定在梯形图中有“电流”流动,这个“电流”只能在梯形图中单方向流动——即从左向右流动,层次的改变只能从上向下。如图3-3所示。

6.功能块图(FBD)

这是一种类似于数字逻辑电路的编程语言,具有数字电路基础的人很容易掌握。该编程语言用类似与门、或门的方框来表示逻辑运算关系,方框的左侧为逻辑运算输入变量,右侧为输出变量,输入端、输出端的小圆圈表示“非”运算,信号是自左向右流运的。

像SFC一样,功能块图FBD也是一种图形语言,在FBD中也允许嵌入别的语言(如梯形图、指令表和结构文本)。

3.2 系统梯形图设计

开关 X0,选择开关按下以后程序开始循环启动,东西向绿1亮 25s,南北向红2 亮30s;T0 为绿 1 亮 25s 定时器,T0 设定值 K250,从 X0 接通起计时,计时时间到绿 1 断开,T1计时;T1、T2 为绿 1 闪动 3 次控制,T1、T2 形成振荡,T1 通时绿 1 亮,C0 计数;C0 为东西向黄1亮2s起点,T2为 C0计数信号,C0 接通时黄 1 点亮;T3为黄 1 亮 2s定时器,T3 设定值 K20,T3 设定值 K20,T3 接通时为红 1、绿 2 点亮,红 2 熄灭;T4 为红1 亮 30s定时器,T4设定值K300,T4接通时红 1 熄灭,一循环周期结束。T5为绿 2亮 25s 定时器,T5设定值 K250,从T3接通起计时,计时时间到绿2断开,T6计时;T6、T7为绿 2 闪动 3次控制,T6、T7 形成振荡,T6 通时绿 2 点亮,C1计数;C1 为南北向黄 2 亮 2s 起点,T7为 C1 计数信号,C0 接通时黄2 点亮;T8为黄 2 亮2s定时器,T8设定值 K20,T8接通时黄 2 熄灭,一循环周期结束

3.3 程序的设计

4 交通灯的模拟控制系统调试与仿真

4.1程序调试

经过设计,想一次性把程序完成是非常难的,在调试中就出现了不少的错误。

刚开始的时候把程序写进去然后运行却发现有些灯亮不起来而且在完成了一个周期后就循环不起来了。那时真的不知道从哪里入手,只好一条一条地检查才发现了一条指令把常闭写成了输出真正的输出口就没有收到信号了。灯虽然是亮了但仍然循环不起来。从梯形图又仔细的看了一次却看不出什么问题出来。突然想起来编程器还可以进行监控于是再在运行的同时进行监控,于是发现了在程序的第一周期一切都运行正常但再运行下去的时候第二周期就再没有反应了,包括里面的辅助继电器,最后发现原来是程序前面没有并上完成这个循环的继电器号。后来就这样把加上其他功能出现的错误也找出来了。虽然找错误是一个枯燥无味的工作,但只要你耐心的去做的话,你肯定能学到有用的动西。

4.2难点分析

其实现场实况车辆的流量是变化的,本设计只是对其路灯起到一个开关的作用,即开关量控制系统。由于所学知识及设备有限,无法对其路灯进行智能化控制,所以在编程时就没把智能控制这一块加上去,再加上编程软件无法下载,在画梯形图方面受到一点阻碍。因为实际的红绿灯控制中行人道的红绿灯和主干道的红绿灯是有这一定的对应关系的,所以在编程前一定要理清它们,这样有利于在编程时简化程序、减少PLC不必要的运算。

通过这次实验,了解了PLC在自动控制中的运用,可编程序控制器(简称PLC)是以微处理器为基础,综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术发展起来的一种新型工业自动化控制装置,它专门为工业控制而设计,具有功能强,编程简单,使用方便等优点,在现代工业自动控制中使用越来越广泛。

此实验后,基本掌握了三菱公司FX2N型PLC的使用方法,并用其来设计简单的自动控制过程,受益匪浅。

通过这次设计实践。我学会了PLC的基本编程方法,对PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在对理论的运用中,提高了我们的工程素质,在没有做实践设计以前,我们对知道的撑握都是思想上的,对一些细节不加重视,当我们把自己想出来的程序与到PLC中的时候,问题出现了,不是不能运行,就是运行的结果和要求的结果不相符合。能过解决一个个在调试中出现的问题,我们对PLC 的理解得到加强,看到了实践与理论的差距。

在设计的过程中,对于自己设计参数是一个很让人头疼的问题,所以通过本次论文,我也感到自己在这些方面还有很多的不足,要在这方面加强练习,程序的套路是很多种的,我们要学会在其中找到最优的方案,这样不仅可以提高自己的编程水平,还可以让我们编写的程序达到最佳的运行状态,为程序节约运行时间是非常重要的,这也让我明白了时间的重要性。

在整个设计过程中我有幸得到老师的精心指导,老师不断的关注我的设计过程。在我迷惑和不解的时候老师并不是直接的替我解决问题,而是让我理清思路,精心点拨、热忱鼓励,开拓了我的研究思路。正所谓“授人以鱼,不如授人以渔”,老师循序渐进的教学方法让我受益匪浅。在与老师交流的过程中,我不仅发现了他知识的渊博,同时发现了他做人及做事的执著,老师严谨求实的科研态度和踏踏实实的工作作风让我为之震撼,在以后的生活和工作中我将会发扬这种精神。

“温故而知新,可以为师也”,通过这次毕业设计,不仅仅让我对我的专业知识有了更透彻的认识,对可编程控制器的内部结构、组成以及常用编程设计思路的技巧有了更深刻的领悟,更重要的是整个过程培养了我分析和解决问题的能力。大学的学习不是一种纯粹的知识的学习,而是一种思维的学习,一种发现问题、思考问题、解决问题能力培养。在设计中,使我对本专业知识在实际运用中有了感性的认识和全新的体会,基本做到了将所学知识融会贯通,学以致用,同样我也意识到自动化管理的重要性。

在此,我还要感谢含辛茹苦培养教育我的老师和志同道合的学友们,你们的帮助、支持、宽容、理解让我有了面对困难的勇气和克服困难的信心。在论文即将结束之际,我的心情无法平静,整个设计的圆满成功,倾注了多少老师、同学、室友、朋友的支持和帮助,在此请接受我诚挚的谢意!“可怜天下父母心”,在这里我还要以不多的文字感谢我的父母,感谢您们把幸福给予了我,把辛酸留给了自己。最后,我还要感谢评阅和阅读本文的老师为此付出的辛勤劳动!

参考文献

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附录指令表程序

步序指令

0 LD X003

1 ZRST M0 M4

6 ZRST T0 T15

11 ZRST S500 S515

16 LD M0

17 OR M1

18 OR M2

19 OR M3

20 ANI T11

21 OUT T10 K5

24 LD T10

25 OUT T11 K5

28 LD X002

29 OR M10

30 ANI X000

31 ANI X001

32 OUT M4

33 LD M4

34 ZRST S500 S505

39 ZRST S510 S515

44 ANI T13

45 OUT T12 K4

48 LD T12

49 OUT T13 K6

52 OUT Y002

53 OUT Y005

54 LD X000

57 ZRST S510 S515

62 STL S500

63 OUT Y003

64 OUT Y001

65 OUT T0 K250

68 AND T0

69 SET S501

71 NOP

72 NOP

73 NOP

74 NOP

75 NOP

76 MOP

77 STL S501

78 OUT Y003

79 OUT M0

80 MPS

81 AND T10

82 OUT Y001

83 MPP

84 OUT T1 K30

87 AND TI

88 SET S502

90 STL S502

91 OUT Y003

92 OUT Y002

93 OUT T2 K20

96 AND T2

97 SET S503

100 OUT Y000

101 OUT Y004

102 OUT T3 K250 105 AND T3

106 SET S504

108 NOP

109 NOP

110 NOP

111 NOP

112 NOP

113 STL S504

114 OUT Y000

115 OUT M1

116 MPS

117 AND T10

118 OUT Y004

119 MPP

120 OUT T4 K30 123 AND T4

124 SET S505

126 STL S505

127 OUT Y000

128 OUT Y005

129 OUT T5 K20 132 AND T5

133 SET S500

135 RET

136 LD X001

137 SET S510

PLC实验报告(交通灯控制系统)

交通灯控制系统 一、实验目的 (1)用PLC构成十字路口交通灯控制系统。 (2)掌握程序调试的步骤和方法。 (3)掌握构建实际PLC控制系统的能力。 二、实验要求 (1)复习PLC常用指令的功能及用法。 (2)复习PLC程序设计的一般方法。 (3)根据实验要求提前编写程序,待上机验证调试修改。 三、实验环境 软件:STEP 7-Micro_WIN V40+ SP9:S7-200的编程软件 STEP 7-Micro_WIN V32指令库 硬件:THSMS-2A型PLC实验箱(西门子)、电脑、连接导线、USB-PPI 通信电缆 四、实验内容及步骤 交通灯控制系统面板图如上图所示,控制要求如下: 交通信号灯受一个总控制开关控制,当总控制开关接通时,信号灯系统开始工作。 开始工作后,南北红灯和东西绿灯同时点亮,4秒后东西绿灯开始闪烁,闪烁2秒后熄灭,熄灭同时切换成东西黄灯亮,2秒后东西黄灯和南北红灯同时熄灭,东西红灯和南北绿灯同时点亮。4秒后南北绿灯开始闪烁,闪烁2秒后熄灭,熄灭同时切换成南北黄灯亮,2秒后南北黄灯和东西红灯同时熄灭,再次切换成南北红灯和东西绿灯同时点亮。如此循环,周而复始。 当总控制开关断开时,所有信号灯都熄灭。

(1)确定I/O点数。列出详细的I/O地址分配表。如(该表仅为举例, (3)输入编好的PLC控制程序。 (4)运行程序,按控制要求设置各输入量,观察PLC运行情况,记录南北、东西各灯顺序亮、灭的运行情况。调试程序直至正确为止。 解:由题目要求得,

②梯形图如下图①,语句表如下图②,时序图如下图③: 图①图① 图②图② 图③ 五、注意事项

可编程控制器plc 十字路口交通灯控制的模拟

十字路口交通灯控制的模拟 在MF22模拟实验挂箱中十字路口交通灯模拟控制实验区完成本实验。 一、 实验目的 熟练使用各基本指令,根据控制要求,掌握PLC的编程方法和程序调试方法,使学生了解用PLC解决一个实际问题的全过程。 二、十字路口交通灯控制实验面板图: 实验面板图中,甲模拟东西向车辆行驶状况;乙模拟南北向车辆行驶状况。东西南北四组红绿黄三色发光二极管模拟十字路口的交通灯。 三、控制要求 信号灯受一个启动开关控制,当启动开关接通时,信号灯系统开始工作,且先南北红灯亮,东西绿灯亮。当启动开关断开时,所有信号灯

输入接线SD X0 输出接线南北 G 南北Y南北R东西G东西Y东西R甲乙 Y0 Y1Y2Y3Y4Y5Y7Y6 都熄灭。 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30秒。南北绿灯亮维持20秒,然后闪亮3秒后熄灭。同时南北黄灯亮,维持2秒后熄灭,这时南北红灯亮,东西绿灯亮,周而复始。 四、输入/输出接线列表 五、工作过程 当启动开关SD合上时,X000触点接通,Y002得电,南北红灯亮;同时Y002的动合触点闭合,Y003线圈得电,东西绿灯亮。1秒后,T12的动合触点闭合,Y007线圈得电,模拟东西向行驶车的灯亮。维持到20秒,T6的动合触点接通,与该触点串联的T22动合触点每隔0.5秒导通0.5秒,从而使东西绿灯闪烁。又过3秒,T7的动断触点断开,Y003线圈失电,东西绿灯灭;此时T7的动合触点闭合、T10的动断触点断开,Y004线圈得电,东西黄灯亮,Y007线圈失电,模拟东西向行驶车的灯灭。再过2秒后,T5的动断触点断开,Y004线圈失电,东西黄灯灭;此时起动累计时间达25秒,T0的动断触点断开,Y002线圈失电,南北红灯灭,T0的动合触点闭合,Y005线圈得电,东西红灯亮,Y005的动合触点闭合,Y000线圈得电,南北绿灯亮。1秒后,T13的动合触点闭合,Y006线圈得电,模拟南北向行驶车的灯亮。又经过25秒,即起动累计时间为50秒时,T1动合触点闭合,与该触点串联的T22的触点每隔0.5秒导通0.5

PLC课程设计(十字路口交通灯控制的模拟)

PLC课程设计题目 一、课程设计就达到的目的 1.通过这一次的设计,加强课本知识与实际的联系运用。与此同时, 巩固课堂所学并加深理解。 2.通过对工程实例的模拟,熟练地掌握PLC的编程和程序调试方法, 了解用PLC解决一个实际问题的全过程。 3.进一步熟悉PLC的I/O连接。 4.熟悉十字路口红绿灯相关控制的编程方法。 二、课程设计题目及要求 1.课程设计题目:十字路口交通灯控制的模拟 2.课题要求: ⑴东西红灯亮维持25秒,在东西红灯亮的同时南北绿灯也亮维 持20秒,到20秒时南北绿灯闪亮,闪亮3秒后熄灭,之后黄灯亮2秒;然后南北红灯亮维持25秒,同时东西方向绿烽亮20秒,接着出现3秒的闪绿然后黄灯亮2秒。周而复始。 ⑵交通灯要求有倒计时显示,显示南北方向秒的个位,当时间大 于9秒时数码管右下角的“·”显示。 ⑶程序要求控制方式有自动方式和手动方式,有开关控制及按 键控制。 ⑷要求用按钮能调整通行时间。

关于十字路口交通灯控制的课程设计 一、绪论 1. 课程设计背景 随着世界范围内城市化和机动化进程的加快,城市交通越来越成为一个全球化的问题。城市交通基础设施供给滞后于高速机动化增长需求,道路堵塞日趋加重,交通事故频繁,环境污染加剧等问题普遍存在。目前,全国大中城市普遍存在着道路拥挤、车辆堵塞、交通秩序混乱的现象,交通事故频发,这给人民的生命财产安全带来了极大的损失。城市交通控制系统,路口信号控制器是控制交叉路口交通信号的设备,它是交通信号控制的重要组成部分。各种交通控制方案,最终都要由路口信号控制器来实现。 为了确保十字路口的行人和车辆顺利、畅通地通过,往往采用电子控制的交通信号来进行指挥。伴随着社会的发展以及人类生活水平的提高,汽车的数量在不断增加,交通的压力越来越大。利用PLC 技术设计交通灯来完成这个需求就显的更加迫切,同样也是非常的实用和方便合理。 2. PLC概述 PLC主要是指数字运算操作电子系统的可编程逻辑控制器,用于控制机械的生产过程。也是公共有限公司、电源线车等的名称缩写。PLC = Programmable logic Controller,可编程逻辑控制器,一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器,用于其内部存储程序,执行逻辑运算,

PLC 十字路口交通灯控制模拟

PLC实验报告 实验三十字路口交通灯控制模拟 一、实验目的 1、掌握可编程控制器的工作原理。 2、通过动手接线,提高学生的实际动手能力以及加强对PLC基本结构的了解。 3、通过实验,,加强学生对PLC逻辑顺序编程的理解,使学生能够熟练应用PLC 定时器,以及PLC的基本辅助继电器 二、实验内容 十字路口南北方向和东西方向均设有红、黄、绿三只信号灯,交通灯启动时,6 只信号灯依一定的时序循环往复工作。交通信号灯的时序图如下图所示。

图1 整个交通灯系统至少要设置有启动键,停止键以及复位键。启动键启动系统按照上面时序开始运行;停止键停止系统,6个信号灯全部熄灭;复位键复位系统,此时无论系统处于什么状态,复位后系统重新开始运行。 本实验是一个简单时序的顺序控制实验,关键是要将交通灯状态变化的时间点标记出来。分析时序图,找出交通灯状态发生变化的每个时间点,并使PLC 做出相应的动作改变交通灯的状态。 三.实验I/O端口分配 1.输入端口 2.输出端口

四.硬件接线图 24V PLC 南北红灯南北绿灯南北黄灯东西红灯东西绿灯东西黄灯 五.实验梯型图及程序简介

六.系统使用说明书 1.按下启动键SB1,常开接点X000闭合,继电器M0闭合并进行自锁,定时器T0 T1 开始计时,首先东西方向红灯Y27亮,南北方向绿灯Y6亮,南北方向通行。 2.定时器T1计满13秒时,南北方向黄灯Y6开始闪亮,黄灯闪亮时间为2秒 3.定时器T3和T4形成一个分频电路,周期为1秒,占空比为50%,用这样一个矩形波去控制黄灯的闪亮 4.T0 计满15秒时,南北方向红灯Y17亮,东西方向绿灯Y4亮,其他灯灭,东西方向通行。 5.定时器T1计满13秒时,东西方向黄灯Y5开始闪亮,黄灯闪亮时间为2秒,闪亮原理同上。然后循环重复上述过程。 6.当停止按钮SB2,继电器M0失电,此时所有的输出灯都将熄灭,程序停止运行。 7.无论何时当复位按钮SB3按下时,定时器T0 T1将复位,程序重头开始运行。 七.实验小结 大二做过智能交通灯的程序设计,也是用的梯形图语言,然而到现在却大抵忘却了。 通过老师及书本上一些知识的介绍,我们组又重新了解了PLC 的相关知识及梯形图语言,经过一番理解与全局的设计,但是在实验

基于三菱PLC的交通灯模拟控制

引言 可编程序控制器(PLC)是以计算机技术为核心的通用自动控制装置,在日常生活中得到了广泛的应用。 PLC是一种数字式运算操作的电子系统,专为工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器,用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术等操作指令,并通过数字式、模拟式的输入输出,控制各种类型的机械或生产过程。 PLC具有可靠性高,抗干扰能力强等优点,PLC的平均无故障运行时间(又称平均故障间隔时间MTBF)已经高达几十万小时。其次,PLC具有通用性强,使用方便的特点。由于PLC产品的系列化和模块化,PLC配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用,可以组成能满足各种控制要求的控制系统,用户不必自己再设计和制作硬件装置。用户在硬件方面的设计工作只是确定PLC的硬件配置和I/O的外部接线。一个控制对象的硬件配置确定以后,可以通过修改用户程序,方便快速地适应工艺条件的变化。 PLC还具有功能强,适应面广的特点,现代PLC不仅具有逻辑运算、计时、计数、顺控等功能,还具有数值运算和数据处理等功能。因此,它既可对开关量进行控制,也可以对模拟量进行控制,既可控制一台生产机械、一条生产线,也可控制一个生产过程。PLC还具有通信联网的功能,可与上位计算机构成分布式控制系统。用户只需根据控制的规模和要求,适当选择PLC的型号和硬件配置,就可以组成所需的控制系统。 随着交通的不断发展和汽车化进程的加快,交通拥挤加剧,交通事故频发,交通环境恶化,已经成为引人注目的城市问题之一。。众所周知,缓解交通拥挤的最直接和最有效办法是增加道路网。但无论哪个国家的大城市,不可能无限制地修建道路,不论是资金因素还是土地因素,都限制了道路的无节制增长。因此,不可能通过无限制地修建道路来满足日益增长的交通需求。与此同时,通过限制车辆增加削减交通需求也因受到客观因素的制约而无法取得满意的结果。事实上,由于交通系统是一个相当复杂的大系统,无论单独从车辆方面考虑还是从道路方面考虑,都很难从根本上解决道路拥挤的问题。 道路交通系统是一个地区、一个城市的主要组成部份,这个系统的运行状况如何,直接反映了一个地区、一个城市的现代化管理水。

基于plc的交通灯控制系统

课 程 设 计 课程名称:PLC的原理与应用 题目:基于PLC的交通灯控制系统系、专业:电气自动化

目录 摘要 (3) 一、系统总体方案设计 (3) 1.1 系统设计任务要求 (3) 1.2系统总框图 (4) 1.3系统工作原理 (4) 1.4 方案论证与比较 (4) 1.4.1PLC控制交通灯 (4) 1.4.2FPGA控制方式 (5) 1.4.3单片机8255扩展方式 (6) 1.4.4单片机74LS164扩展方式 (6) 二、硬件设计..............................................................................72.1 PLC简介.................................................................................72.2 红绿灯显示电路设计..................................................................82.3 倒计时电路..............................................................................92.4 报警提示电路 (9) 三、软件设计 (10) 3.1程序设计思想 (10) 3.2系统程序流程图 (10) 3.3 PLC梯形图编程优点 (11) 四、系统调试与仿真 (11) 五、心得体会 (12)

参考文献 (13) 附录1整机原理图 (14) 附录2本交通灯设计系统源程序 (14) 摘要:本文论述了基于PLC的交通灯模拟控制系统, 该系统根据实际公路交通灯情况进行东西和南北方向的切换控制,通过数码管显示和箭头指示来指挥车辆的轮流流通,采用高亮度数码管和发光二极管模拟交通灯的实际情况。该系统具有贴近生活、实用性强、操作简单、扩展性好等特点。 关键词:PLC; 交通灯; 模拟控制 一、系统总体方案设计 1.1系统设计任务要求 1.1.1任务 设计并制作一个能对东、西、南、北方向进行控制和显示的一个自动化交通灯系统。 1.1.2要求 (1)基本要求 ①控制功能:能分别对东、西、南、北四个方向进行合理的控制,其中向右转要求能够一直通行; ②显示功能:能实现显示当前倒数的时间。采用七段LED数码管来显示; ③报警功能:当其中某个方向的灯坏了或者某个线路有问题时,能够及时报警。 (2)发挥部分 ①能实时测定车辆的数量; ②能根据车辆的数量合理变更不同的通行方案; ③其他功能。 1.2 系统总框图

课程设计-交通灯的PLC控制系统设计

$ 18 学号: 课程设计 》 交通灯的PLC控制系统设计 题目 学院物流工程学院 专业物流工程 班级物流zy1001 ( 宋金龙 姓名 指导教师刘有源教授

2013年【 7月5日 课程设计任务书 学生姓名:宋金龙专业班级:物流卓越1001班 ~ 指导教师:刘有源教授工作单位:物流工程学院 题目:交通灯的PLC控制系统设计 初始条件: 1)PLC型号:西门子公司S7系列,S7-300 2)编程环境:SIMATIC Manager /Step7 或更高版本 3)根据控制要求分配PLC I/O地址,画出PLC与控制对象的接线图,设计控制流程,按照模块化的方式设计程序,既可以采用LAD编程,也可以采用STL 编程,还可以采用组合方式编程。 4)编写的需要输入PLC,调试通过。 — 要求完成的主要任务: 1)十字路口交通信号灯,共有两组信号灯,其中一组控制直行,一组控制转弯。当轮到一个方向开始直行时,控制该方向直行的绿灯亮,指示该方向可以直行,并维持20s,当通行时间即将结束时,绿灯闪烁3s以作提示。 2)随后,该方向的黄灯亮2s,熄灭,通行时间结束,该方向的红灯亮,禁止该方向通行。同时控制该方向转弯的绿灯亮,指示该方向转弯,转弯时,绿灯维持15s,当转弯时间即将结束时,绿灯闪烁3s以作提示。 3)紧接着,该方向的黄灯亮2s,熄灭,转弯时间结束。 4)接下来,该方向的红灯亮,禁止该方向转弯。同时另一方向直行的绿灯亮,轮到另一方向直行了。如此周而复始。

指导教师签名:年月日 系主任(或责任教师)签名:年月日 — 摘要 城市规模不断扩大,城市的交通问题也变的日益突出,如堵车问题,城市交通问题也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需要解决的重要问题之一。为了解决交叉口混合交通流中的相互影响或彼此的相互影响,我们可以合理的设置交叉路口的红绿灯系统,帮助疏导交通流,从而有效的减少交通阻塞等问题,并为行人的安全提供强有力地保障。 现在,城市的红绿灯基本上都是程序控制,在实际使用中采用可编程序控制器(PLC)控制占很大比例,其主要原因是因为PLC具有简单易懂、操作方便、可靠性高、通用灵活、体积小、使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控制。通过对交通信号灯的控制要求分析,对PLC控制系统进行了软、硬件设计,并通过仿真实验证明该系统的实用性,利用PLC对十字路口交通灯进行模拟控制,从而能够对真正的十字路口交通灯控制系统有更深入的了解。 关键词:十字路口,交通灯, PLC控制

PLC交通信号灯模拟控制系统设计

PLC交通信号灯模拟控制系统设计自从交通灯产生以来,其内部的电路操纵系统就持续的被改进。设计方法也开始多种多样,从而使交通灯显得更加智能化。 可编程操纵器(PLC)以微处理器为核心,普遍采纳依据继电接触器操纵系统电气原理图编制的梯形图语言进行程序设计,编程容易,功能扩展方便,修改灵活,而且结构简单,抗干扰能力强。西门子可编程操纵器指令丰富,能够接各种输出、输入扩充设备,有丰富的专门扩展设备,其中的模拟输入设备和通信设备更是符合交通灯操纵系统的要求与特点,能够方便地联网通信。 本文选择西门子可编程操纵器S7-200为核心部件,着重进行硬件接口设计,利用梯形图和语句表进行编程,实现了十字路口交通灯操纵系统的自动化。 关键词PLC;交通操纵;自动化

目录 第1章绪论3 第2章可编程程序操纵器(PLC)5 2.1 PLC概述 5 2.1.1 PLC的进展历程 5 2.1.2 PLC的进展趋势 6 2.1.3 PLC的应用7 2.2 PLC的硬件结构8 2.3 PLC的工作原理9 第3章系统设计11 3.1操纵要求11 3.2 系统硬件设计11 3.2.1十字路口的系统框图 11 3.2.2工作原理图12 3.3、编程设计13 3.3.1流程图 13 3.3.2信号灯操纵编程元件表14 3.3.3梯形图 15

结论语17 致谢18 参考文献19 第1章绪论 1.1课题背景 1858年,在英国伦敦要紧街头安装了以燃煤气为光源的红,蓝两色的机械扳手式信号灯,用以指挥马车通行。这是世界上最早的交通信号灯。1 868年,英国机械工程师纳伊特在伦敦威斯敏斯特区的议会大厦前的广场上,安装了世界上最早的煤气红绿灯。它由红绿两以旋转式方形玻璃提灯组成,红色表示“停止”,绿色表示“注意”。1869年1月2日,煤气灯爆炸,使警察受伤,遂被取消。1914年,电气启动的红绿灯显现在美国。这种红绿灯由红绿黄三色圆形的投光器组成,安装在纽约市5号大街的一座高塔上。红灯亮表示“停止”,绿灯亮表示“通行”。1918年,又显现了带操纵的红绿灯和红外线红绿灯。带操纵的红绿灯,一种是把压力探测器安在地下,车辆一接近红灯便变为绿灯;另一种是用扩音器来启动红绿灯,司机遇红灯时按一下嗽叭,就使红灯变为绿灯。红外线红绿灯当行人踏上对压力敏锐的路面时,它就能察觉到有人要过马路。红外光束能把信号灯的红灯延长一段时刻,推迟汽车放行,以免发生交通事故。信号灯的显现,使交通得以有效管制,关于疏导交通流量、提升道路通行能力,减少交通事故有明显成效。1968年,联合国《道路交通和道路标志信号协定》对各种信号灯的含义作了规定。绿灯是通行信号,面对绿灯的车辆能够直行,左转弯和右转弯,除非另一种标志禁止某一种转向。左右转弯车辆都必须让合法地正在路口内行驶的车辆和过人行横道的行人优先通行。红灯是禁行信号,面对红灯的车辆必须在交叉路口的停车线后停车。黄灯是警告信号,面对黄灯的车辆不能越过停车线,但车辆已十分接近停车线而不能安全停车时能够进入交叉路口。 1.2研究目的和意义

基于PLC交通灯控制毕业论文

扬州大学 毕业设计 题目基于PLC交通灯控制 系别 专业 班级 姓名孙行知 学号 指导教师 日期 2017年3月

扬州大学本科生毕业设计(论文) 设计任务书 设计题目: 基于PLC的交通灯控制 设计要求: 设计一个用PLC控制的十字路口交通灯的控制系统,其控制要求如下: 按一下启动按钮,信号灯系统按图所示要求开始工作,按一下停止按钮,所有信号灯熄灭,如图1.0所示。 图1.0 交通灯自动运行的动作要求 设计进度要求: 第一周:选定毕业设计题目; 第二周:收集和查找相关资料; 第三周:硬件的分析和设计; 第四周:软件的分析和编译程序; 第五周:上机调试并验证结果; 第六周:撰写毕业设计论文; 第七周:定稿毕业设计论文; 第八周:准备毕业答辩。 指导教师(签名):

摘要 交通信号灯的出现,使交通得以有效管制,对于疏导交通流量、提高道路通行能力,减少交通事故有明显效果。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管制的控制系统,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,能够有效地疏导交通,提高交通路口的通行能力。分析了现代城市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灯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应用于交通管理中,随着科技的发展,可编程控制器的功能日益完善,加上小型化、价格低、可靠性高,在现代工业中的作用更加突出特别是由PLC实现的控制系统,普遍采用依据继电接触器控制系统电气原理图编制的梯形图语言进行程序设计,结构简单,抗干扰能力强,运行稳定可靠,可方便地设置定时时间,编程容易,功能扩展方便,修改灵活等,并且有完善的自诊断和显示功能,维修工作极为简单因此现在越来越多地将PLC应用于交通灯系统中。同时,PLC本身还具有通讯联网功能,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。 关键词:交通灯,PLC,程序,设计

S7-200_PLC十字路口交通灯控制系统设计要点

题目:十字路口交通灯设计 姓名:李朝国 班级:11机管班 学校:黔南职院 指导老师:李高国 完成时间:2014年5月

摘要 十字路口的红绿灯指挥着行人和车辆的安全运行,实现红绿灯的自动指挥能使交通管理工作得到改善,也是交通管理工作自动化的重要标志之一。解决好公路交通灯控制问题是保障交通有序、安全、快捷运行的重要环节。PLC是一种新型的通用的自动控制装置。PLC它将传统的继电器控制技术、计算机技术和通讯技术融为一体,是专门为工业控制而设计的,具有功能强、运用灵活、可靠性高、稳定性好、抗干扰能力强、编程简单,使用方便以及体积小、重量轻、功耗低等一系列有点。 本设计是用PLC来实现对十字路口交通信号灯的控制,其控制方法是采用西门子的S7-200系列CPU222型号PLC对东西南北的红、黄、绿灯实现有规律的循环闪亮,以达到对交通信号灯的控制。控制程序包括梯形图(LAD)和指令表(STL)。仿真测试用的是S7-200汉化版的仿真软件进行仿真,最终经过多次调试实现了我们所需的全部设计要求。 关键词:PLC控制系统、梯形图、交通灯

目录 第一章 PLC概述 (1) 1.1 PLC的硬件结构 (1) 1.2 PLC的工作原理 (1) 1.3 S7-200的概述 (1) 第二章交通信号灯 (3) 第三章方案设计 (4) 3.1控制要求 (4) 3.2系统设计方案分析 (4) 3.3 交通灯状态图 (5) 3.4 主程序流程图: (6) 第四章硬件设计 (7) 4.1 硬件选择 (7) 4.2 PLC的I/O分配表 (7) 4.3 PLC的硬件接线图: (8) 第五章软件设计 (8) 5.1 十字路口交通信号灯梯形图 (9) 5.2 指令表 (11) 第六章程序仿真 (1)

PLC-十字路口交通灯控制模拟

实验十字路口交通灯控制模拟 一、实验目的 1、掌握可编程控制器的工作原理。 2、通过动手接线,提高学生的实际动手能力以及加强对PLC基本结构的了解。 3、通过实验,,加强学生对PLC逻辑顺序编程的理解,使学生能够熟练应用PLC 定时器,以及PLC的基本辅助继电器 二、实验内容 十字路口南北方向和东西方向均设有红、黄、绿三只信号灯,交通灯启动时,6 只信号灯依一定的时序循环往复工作。交通信号灯的时序图如下图所示。 图1 整个交通灯系统至少要设置有启动键,停止键以及复位键。启动键启动系

统按照上面时序开始运行;停止键停止系统,6个信号灯全部熄灭;复位键复位系统,此时无论系统处于什么状态,复位后系统重新开始运行。 本实验是一个简单时序的顺序控制实验,关键是要将交通灯状态变化的时间点标记出来。分析时序图,找出交通灯状态发生变化的每个时间点,并使PLC 做出相应的动作改变交通灯的状态。 三.实验I/O 端口分配 1.输入端口 2.输出端口 四.硬件接线图 24V PLC 南北红灯南北绿灯南北黄灯东西红灯东西绿灯东西黄灯

五.实验梯型图及程序简介

六.系统使用说明书 1.按下启动键SB1,常开接点X000闭合,继电器M0闭合并进行自锁,定时器T0 T1 开始计时,首先东西方向红灯Y27亮,南北方向绿灯Y6亮,南北方向通行。 2.定时器T1计满13秒时,南北方向黄灯Y6开始闪亮,黄灯闪亮时间为2秒 3.定时器T3和T4形成一个分频电路,周期为1秒,占空比为50%,用这样一个矩形波去控制黄灯的闪亮 4.T0 计满15秒时,南北方向红灯Y17亮,东西方向绿灯Y4亮,其他灯灭,东西方向通行。 5.定时器T1计满13秒时,东西方向黄灯Y5开始闪亮,黄灯闪亮时间为2秒,闪亮原理同上。然后循环重复上述过程。 6.当停止按钮SB2,继电器M0失电,此时所有的输出灯都将熄灭,程序停止运行。 7.无论何时当复位按钮SB3按下时,定时器T0 T1将复位,程序重头开始运行。 七.实验小结 大二做过智能交通灯的程序设计,也是用的梯形图语言,然而到现在却大抵忘却了。

交通灯PLC控制实验报告

交通灯的PLC控制实验报告 学院:自动化学院班级:0811103 姓名:张乃心学号:07 实验目的 1.熟悉PLC编程软件的使用和程序的调试方法。 2.加深对PLC循环顺序扫描的工作过程的理解。 3.掌握PLC的硬件接线方法。 4.通过PLC对红绿灯的变时控制,加深对PLC按时间控制功能的理解。5.熟悉掌握PLC的基本指令以及定时器指令的正确使用方法。 实验设备 1.含可编程序控制器MicroLogix1500系列PLC的DEMO实验箱一个 2.可编程序控制器的编程器一个(装有编程软件的PC电脑)及编程电缆。3.导线若干 实验原理

交通指挥信号灯图 I/O端子分配如下表 输入输出 启动按钮IN/0东西红灯OUT/0 东西黄灯OUT/1 东西绿灯OUT/2 南北红灯OUT/3 南北黄灯OUT/4 南北绿灯OUT/5 注:PLC的24V DC端接DEMO模块的24V+ ; PLC的COM端接DEMO模块的COM 。

系统硬件连线与控制要求 采用1764-L32LSP型号的MicroLogix 1500可编程控制器,进行I/O端子的连线。它由220V AC供电,输入回路中要串入24V直流电源。1764系列可编程控制器的产品目录号的各位含义如下示。 1764:产品系列的代号 L:基本单元 24:32个I/O点(12个输入点,12个输出点) B:24V直流输入 W:继电器输出 A :100/240V交流供电 下图为可编程控制器控制交通信号灯的I/O端子的连线图。本实验中模拟交通信号灯的指示灯由24V直流电源供电。O/2-O/4为南北交通信号灯,O/5-O/7为东西交通信号灯。 实现交通指挥信号灯的控制,交通指挥信号灯的布置,控制要求如下: (1)信号灯受一个启动开关控制,当启动开关接通时,信号灯系统开始正常工作,且先南北红灯亮,东西绿灯亮。当启动开关断开时,所有信号灯熄灭。 (2)南北红灯维持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

PLC交通灯模拟控制

湘潭职业技术学院 毕业设计 题目PLC交通灯模拟控制 学生姓名郭远 专业应用电子 指导教师龙小波 班级电子05301 2007年6月12日 目录 前言 (3) 1.功能说明 (4) 2.工作原理 (7) 3.效果图 (12) 4.梯形图 (13) 5.难点与调试记录 (19) 6.PLC控制交通灯的方法 (20) 7.心得体会 (21) 8.致谢 (22) 9.参考文献 (23) 10.附录 (24)

前言 在当今高速发展的社会里,交通问题已成为了大家关注的社会问题。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需要解决的重要问题之一。交通信号灯的出现,使交通得以有效管制,对于疏导交通流量、提高道路通行能力,减少交通事故有明显效果。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(PLC)实现交通灯管制的控制系统,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,能够有效地疏导交通,提高交通路口的通行量。城市交通控制系统是用于城市交通数据监测、交通信号灯控制与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。分析了现代城市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灯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设计方案。可编程序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。随着科技的发展,可编程控制器的功能日益完善,加上小型化、价格低、可靠性高,在现代工业中的作用更加突出。所以,如何采用合适的控制方法,最大限度利用好耗费巨资修建的城市高速道路,缓解主干道与匝道、城区同周边地区的交通拥堵状况,越来越成为交通运输管理和城市规划部门亟待解决的主要问题。 PLC的发展史:在可编程控制器出现以前,继电器控制在工业控制领域占主导地位,由此构成的控制系统都是按预先设定好的时间或条件顺序地工作,若要改变控制的顺序就必须改变控制系统的硬件接线,因此,其通用性和灵活性较差。20 世纪的六十年代,计算机技术开始应用于工业控制领域,由于价格高、输入输出电路不匹配、编程难度大以及难于适应恶劣工业环境等原因,未能在工业控制领域获得推广。1968 年,美国最大的汽车制造商——通用汽车公司(GM) 为了适应生产工艺不断更新的需要,要求寻找一种比继电器更可靠,功能更齐全,响应速度更快的新型工业控制器,并从用户角度提出了新一代控制器应具备的十大条件,立即引起了开发热潮。主要内容是:①编程方便,可现场修改程序;②维

PLC十字路口交通灯控制模拟实验(打印)

十字路口交通灯控制的模拟 一、实验目的 熟练使用各基本指令,根据控制要求,掌握PLC的编程方法和程序调试方法,使学生了解用PLC解决一个实际问题的全过程。 二、实验内容 (1)交通灯模拟控制实验区中: 南北方向的红、黄、绿灯R、Y、G分别接主机的输出点Y42、Y41、Y40; 东西方向的红、黄、绿灯R、Y、G分别接主机的输出点Y45、Y44、Y43; 模拟南北向行驶的灯接主机输出点Y46; 模拟东西向行驶的灯接主机输出点Y47; SD接主机的输入端X0; (2)信号灯受一个启动开关控制,当启动开关接通时,信号灯系统开始工作。(3)南北方向:启动开关接通,红灯先亮,维持25秒,25秒后红灯熄灭,绿灯亮,维持25秒,再闪亮3秒后熄灭,同时黄灯亮,维持2秒后熄灭,红灯亮,周而复始。 (4)东西方向:启动开关接通,绿灯亮,维持20秒,到20秒时,绿灯闪亮,3秒后熄灭,同时黄灯亮,维持2秒后熄灭,红灯亮,维持30秒后熄灭,绿灯亮,周而复始。 三、十字路口交通灯控制的实验面板图 说明:横排的灯表示南北方向交通灯,竖排的灯表示东西方向交通灯。 四、程序设计步骤

1、总开关:X0,南北向行驶Y46,南北红灯Y4 2、南北黄灯Y41、南北绿灯Y40, 东西向行驶Y47,东西红灯Y45、东西黄灯Y44、东西绿灯Y43。 4、定时器:T0延时20秒; T1延时23秒; T2延时25秒; T4延时50秒; T5延时53秒; T6延时55秒; 2、南北方向:Y42亮(0~25秒)→Y40亮(25~50秒)→Y40闪(50~53秒)→Y41 亮(53~55秒)→Y42亮(0~25秒)······ 3、东西方向:Y43亮(0~20秒)→Y43闪(20~23秒)→Y44亮(23~25秒)→ Y45亮(25~55秒)→Y43亮(0~20秒)······ 五、编制梯形图 实验程序如下图

plc交通灯控制系统

目录 1 题目背景意义 (1) 1.1交通灯的研究背景及意义 (1) 1.2交通灯控制系统设计意义 (2) 2 设计题目介绍 (2) 2.1设计内容及要求 (2) 2.2交通灯控制系统设计意义 (2) 3 系统设计方案 (3) 3.1设计方案 (3) 3.2设计思路流程图 (3) 4 硬件系统设计 (4) 4.1控制系统的模块配置 (5) 4.2 PLC I/O口设置 (5) 4.3硬件接线图 (6) 5 软件系统设计 (6) 6 系统仿真调试 (8) 6.1 软件调试 (9) 6.2 运行调试 (10) 7 结论 (10) 参考文献 (11) 附录 (11)

1 题目背景意义 1.1交通灯的研究背景及意义 随着我国经济的飞速发展,城市人口越来越多,居民出行次数和机动车拥有量不断增加,城市道路拥挤、车流量不均衡等问题日趋严重。人们经常会为道路拥挤、交通秩序混乱、出行时间过长等城市交通问题倍感苦恼,例如:绿灯方向几乎没有什么车辆,而红灯方向却排着长队等候通过。因此提高城市路网的通行能力、实现道路交通的科学化管理迫在眉睫,如何才能保持城市交通的安全便捷、高效畅通和绿色环保,已成为政府政策规划的一个重点问题。 通过对十字路口交通灯控制系统的设计与制作,使我们进一步巩固和加深了对所学的基础理论、基本技能和专业知识的认识掌握。同时也培养自身综合运用所学过的基础理论、基础知识和基本技能进行分析和解决实际问题的能力,更使我们受到了PLC系统开发的综合训练,从而能够使我们进行PLC系统设计和实施,并且掌握典型自动控制系统的工作原理和设计思路。更重要的是:通过对十字路口交通灯系统的每个环节的实际制作,锻炼了自身的刻苦钻研、勇于探索、实事求是、善于与他人合作的工作作风,这为我们将来的上岗实习做好了充分的准备。 1.2交通灯控制系统设计意义 随着城市汽车数量的增多和汽车进入家庭步伐的加快,城市道路交通问题显得越来越重要。马路上经常会看到这种现象:一旦整个路口的交通信号灯出现故障,若没有交警的及时疏导,该路口会塞得一塌糊涂,甚至造成严重的交通事故。原交通信号控制大都采用继电器或单片机实现,存在着功能少、可靠性差、维护量大等缺点,越来越不能适应城市道路交通高速发展的要求。 本文对十字路口交通信号灯控制系统,运用可编程逻辑器件PLC做了软件和硬件的设计,能基本达到控制要求。如何采用合适的控制方法,最大限度利用好耗费巨资修建的城市高速道路,缓解主干道与匝道、城区同周边地区的交通拥堵状况,越来越成为交通运输管理和城市规划部门亟待解决的主要问题。 如何采用合适的控制方法,最大限度利用好耗费巨资修建的城市高速道路,缓解主干道与匝道、城区同周边地区的交通拥堵状况,越来越成为交通运输管理和城市规划部门亟待解决的主要问题。因此,交通灯的设计是十分重要且迫在眉睫的。随着社会的发展,一个城市的交通是否便捷是衡量其是否具有发展潜力的重要指标,目前,我国大中小城市都出现了交通拥堵的现象,特别是大城市,随着城市机动车量的不断增加,如北京、上海、南京等出现了交通超负荷运行的情况,因此,自80年代后期,这些城市纷纷修建城市高速道路,在高速道路建设完成的初期,它们也曾有效地改善了交通状况。

PLC交通灯实验报告

十字路口交通灯控制的模拟实验报告 一、实验目的 1、熟练使用各基本指令,定时器,计数器,内部指令等。 2、根据控制要求,掌握PLC的编程方法和程序调试方法。 3、掌握交通灯的实验设计与三菱PLC的连线方法。 二、实验要求 交通灯模拟控制实验区中,下框中的南北红、黄、绿灯R、Y、G分别接主机的输出点Y2、Y1、Y0,东西红、黄、绿灯R、Y、G分别接主机的输出点Y5、Y4、Y3,模拟南北向行驶车的灯接主机的输出点Y6,模拟东西向行驶车的灯接主机的输出点Y7;下框中的SD接主机的输入端X0。上框中的东西南北三组红绿黄三色发光二极管模拟十字路口的交通灯。 信号灯受一个启动开关控制,当启动开关接通时,信号灯系统开始空座,且先南北红灯亮,东西绿灯亮。当启动开关断开时,所有信号灯都熄灭。 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,这时南北红灯亮,东西绿灯亮。周而复始。

三、程序设计步骤 1、过程分析: 过程一:东西向车行驶 2、设置定时器 当司机看到红灯变为绿灯的时候需要有时间反应,启动车辆等。因此在车子行驶和交通灯变化之间设置1s 的间隔。 ②设置T22、T222、T221、T223的原因是: T2和T7只能控制交通灯的闪亮时间,并不能使其控制。T22一个定时器并不能同时控制东西绿灯与南北绿灯的闪烁,要分别设置控制器,所以通过T22、T222的分别作用,使东西绿灯与南北绿灯分别在高、低电平交替的时候闪亮。 南北红灯亮25s 东西向车行驶 东西绿灯亮20s →东西绿灯闪2s →东西黄灯亮2s 南北绿灯亮25s →南北绿灯闪3s →南北黄灯亮2s 南北向车行驶 东西红灯亮30s T0: 南北红灯亮25s T6: 东西绿灯亮20s T22:东西绿灯闪烁 T1: 南北绿灯亮25s T7: 东西绿灯闪亮2s T222:南北绿灯闪烁 T2: 南北绿灯闪亮3s T10: 东西向车行驶22s T221:东西绿灯闪烁的断点 T3: 南北黄灯亮2s T11: 南北向车行驶27s T223:南北绿灯闪烁的断点 T4: 东西红灯亮30s T12: 延迟1s T5: 东西黄灯亮2s T13: 延迟1s

基于PLC交通灯设计

基于PLC和MCGS的交通灯系统设计 【摘要】 当今,红绿灯安装在各个道口上,已经成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段。社会的发展,人们的消费水平不断的提高,私人车辆不断的增加。人多、车多道路少的道路交通状况已经很明显了。所以采用有效的方法控制交通灯是势在必行的。PLC 的智能控制原则是控制系统的核心,采用PLC把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流,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. PLC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。由于PLC具有对使用环境适应性强的特性,同时其内部定时器资源十分丰富,可对目前普遍使用的“渐进式”信号灯进行精确控制,特别对多岔路口的控制可方便地实现。因此现在越来越多地将PLC应用于交通灯系统中。PLC还具有通讯联网功能,将同一条道路上的信号灯组成同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。在实时检测和自动控制的PLC应用系统中,PLC往往是作为一个核心部件来使用。 关键字:PLC、交通灯、控制系统、组态设计

Abstract:Today, traffic lights installed on the crossing at all, to ease the traffic of vehicles has become the most common and most effective means. Social development, people's consumption levels continue to increase, private vehicles is increasing. Of people, cars and more roads have less traffic status is obvious. Therefore, the adoption of effective methods to control traffic lights is imperative. PLC intelligent control principle is the core of the control system using PLC north-south direction to east-west direction or scale of the vehicle by the number of sub-file, the appropriate thing given the green light north-south direction and length of time is also sub-file according to certain rules. This scale can be achieved given the green light at traffic duration, to achieve maximum release a car to reduce the stagnation of vehicles crossing to ease traffic congestion, to achieve optimal control, thus improving the efficiency of traffic control system. PLC structure is simple, easy programming, high reliability, has been widely used for industrial process and location of the automatic control. The use of the PLC has the characteristics of environmental adaptability, while its internal timer resources are very rich, the current widespread use of the "progressive" signal for precise control, particularly control of multi-fork can be easily achieved. Therefore, the PLC is now increasingly used in traffic lights system. PLC also has a communications networking capabilities, the same signal on the road to form a unified LAN management, and can shorten the waiting time for vehicle traffic, to achieve scientific management. In real-time detection and application of automatic control systems PLC, PLC is often used as a core component. Key words:traffic lights, control systems, configuration design

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