定时控制交通等灯设计论文.doc

定时控制交通等灯设计论文.doc

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摘 要

自从交通灯诞生以来，其内部的电路控制系统就不断的被改进，设计方法也开始多种多样，从而使交通灯显得更加智能化。
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

关键词: 西门子S7—200，交通灯，PLC，梯形图。

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前 言
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。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。
随着城市机动车量的不断增加，许多大城市如北京、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.然而，随着交通量的快速增长和缺乏对高速道路的系统研究和控制，高速道路没有充分发挥出预期的作用。而城市高速道路在构造上的特点,也决定了城市高速道路的交通状况必然受高速道路与普通道路耦合处交通状况的制约。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。
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能力。

第1章: 交通灯控制要求
1.1工作要求和过程
主要工序要求如下：
信号灯受启动开关控制。当启动开关接同时，信号灯系统开始工作，先南、北红灯亮，在东、西绿灯亮。当启动开关断开时，所有信号灯都熄灭。
(1）南、北绿灯和东、西绿灯不能同时亮，如果同时亮则应关闭信号灯系统，并立刻报警。
（2)南、北红灯亮维持25s，在南、北红灯亮的同时东.西灯也亮，并维持20s，到20s时，东、西绿灯闪亮，闪亮3s 后熄灭.在动系绿灯熄灭时，东。西黄灯亮，并维持2s。到2s时,东、西黄灯熄灭，东、西红灯亮。同时,南、北红灯熄灭，绿灯亮。
（3)东、西红灯亮维持30s，南、北绿灯亮维持25s，然后闪亮3s后熄灭，同时南、北黄灯亮，维持2s后熄灭，这时南、北红灯亮，东、西绿灯亮。
（4）上述动作循环进行。
注意:要求南北绿灯和东西绿灯不能同时亮，否则关闭系统，并立刻报警.

1.2路况示意图（模拟图）

1。1交通灯示意图

北

红
西 黄 东
绿

南

1。3根据交通灯示意图模拟控制实验
在PLC交通灯模拟模块中，东西南北都有3个控制信号灯，他们分别是：

1， 禁止通行灯 （亮时为红色）
2， 允许通行 (亮时为绿色）
3， 准备禁止通行 （亮时为黄色)
所以结合交通灯实际情况可以设计交通灯模拟控制实验:
当交通系统起动开关接通时按照工作要求
南北向和东西向均设有红灯25秒，绿灯20秒，绿灯闪亮3秒和黄灯2秒.当东西方向的红灯点亮时，南北方向应该依次点亮绿灯，绿灯闪亮，然后黄灯点亮。反之，当南北方向的红灯点亮时,东西方向应该依次点亮绿灯，绿灯闪亮，然后黄灯点亮.当起动开关断开时，所有信号灯都熄灭。

第2章 交通灯控制的设计
2.1 顺序功能图
根据第二章交通灯的控制要求可以画出顺序功能图
设启动按钮用I0。0表示， 6个工作状态分别用顺序控制继电器位S0。0，S0。1,S0.2,S0。3,S0.4。S0.5表示,分别用T0.T1，T2,T3，T4,T5表示定时器.
当I0。0启动按钮得电时，将激活S0。0,进入第一步状态，在该状态南北红灯亮，东西绿灯亮,
同时启动定时器T1, T1定时时间到时,转换条件满足,结束S0.0激活S0。1进入下一个工作状态， 在该状态南北红灯亮,东西绿灯闪.同时启动定时器T2， T2定时时间到时，转换条件满足,结束S0。1激活S0.2进入下一个工作状态, 在该状态南北红灯亮，东西黄灯亮，依次激活S0.3，S0。4。S0.5,当定时器T6时间到时再次激活S0。0，不断循环执行。
顺序功能图如图2。1所示

2.2 I/O分配及接线图
硬件结构设计了解各个对象的控制要求,分析对象的控制要求，确定输入/输出(I/O)接口的数量,确定所控制参数的精度及类型。如对开关量，模拟量的控制，用户存储器的存储容量等。选择合适的PLC机型及外设,完成PLC的硬件结构配置。
根据上述选型及工作要求,绘制PLC控制交通灯的电路接线图,编制I/O接口功能表,根据信号控制要求,I/O分配及其接线分别如图2.2（1）,(2）所示
所谓输入/输出接口电路是PLC与被控对象间传递输入输出信号的接口部件，各输入输出点的通断态用发光二极管（LED）显示，外部接线一般接在PLC的接线端子上。

南北红灯亮
东西绿灯闪

南北红灯亮
东西绿灯亮

南北红灯亮
东西黄灯亮

东西红灯亮
南北绿灯亮

东西红灯亮
南北绿灯闪

东西红灯亮
南北黄灯亮

原始状态

S0.0

S0.1
S0.5
S0.2

S0.3

S0.4
南北绿灯亮
东西绿灯亮
报警并使I0.0失电
I0.0
T0
T1
T2
T3
T4
T5

图2。1 交通灯顺序功能图

下面先跟据输入/输出接口的数量编制出输入输出分配表：

I/O分配表

输入
输出
机内器件

报警灯 Q0.0
T37 南北红灯 25S

南北红灯Q0。1
T38 东西红灯 25S
启动开关I0.0
南北绿灯Q0。2
T39 东西绿灯 20S

南北黄灯Q0。3
T40 东西绿灯闪 3S
停止开关I0.1
东西红灯Q0。4
T41 东西黄灯 2S

东西绿灯Q0.5
T42 南北绿灯 20S

东西黄灯Q0.6
T43 南北绿灯闪 3S

T44 南北黄灯 2S

图2.2（1）

根据输入输出分配表画出接线图，如下：

I0.0 Q0.0
Q0.1

Q0.2
I0.1 1L Q0.3
1M Q0.4

Q0.5
—
2L
GND
+24V L1
N
SB1
SB2
220V

2.2 交通灯PLC外部I/O分配及接线图

2。3 编制程序
根据上述I/O分配表编制出程序如下;

2.4交通灯时序波形图
所谓时序图（Sequence Diagram）用来显示对象之间的关系,并强调对象之间消息的时间顺序，同时显示了对象之间的交互。下面就根据交通灯的工作要求画出他的时序波形图。如图2.4

启动开关

南北红灯

南北绿灯

南北黄灯

东西红灯

东西绿灯

东西黄灯

2.4 交通灯控制时序波形

2.5 PLC系统调试

(1)常规检查.在通电之前要耐心细致地作一系列的常规检查（包括接线检查、绝缘检查、接地电阻检查、保险检查等),避免损坏PLC模块(用STEP7的诊断程序对所有模块进行检查)。

（2)系统调试.系统调试可按离线调试与在线调试两阶段进行.其中离线调试主要是对程序的编制工作进行检查和调试，采用STEP7能对用户编制程序进行自动诊断处理，用户也可通过各种逻辑关系判断编制程序的正误.而在线调试是一个综合调试过程，包括程序本身、外围线路、外围设备以及所控设备等的调试。在线调试过程中,系统在监控状态下运行，可随时发现问题、随时解决问题，从而使系统逐步完善.因此，一般系统所存在的问题基本上可在此过程中得到解决.

第三章 收获与感悟

经过半个学期的艰苦奋斗,设计成果终于出来了,我才如释重负，我通过采集资料、进行实际考察后，做出以上设计的方案。
历经艰辛,终于完成了设计，不过调试的时候却发现结果和想的有所不同，通过监控和修改才得出了需要的设计。这次的设计让我们增长了实践技能,还增加了有关交通知识，这些对于我们真是受益匪浅。最后，我觉得，不见风雨,怎么能见彩虹呢？我把体会用十个字概括:天下无难事，只怕有心人。一次又一次的学习，我慢慢地在体会,研究和感悟，终于领会到成功的那一份喜悦，从撰写开报告,查找资料，程序设计,到整理每一个次的调试，我学会了细心和耐心,也品尝到了酸、甜、苦、辣，无数的成功与失败更加肯定了我们的研究成果。兴趣是自发形成的，而默契是慢慢培养出来的。当前的社会，科技迅速发展，知识更新速度大大加快，只有我们共同去探索,用自己的双手去征服每一片天空，用我们新的力量去打造一片新的领域。
第四章 致 谢

通过此次毕业设计，我不仅把知识融会贯通，而且丰富了大脑，同时在查找资料的过程中也了解了许多课外知识，开拓了视野，认识了将来电子的发展方向,使自己在专业知识方面和动手能力方面有了质的飞跃。
毕业的时间一天一天的临近，毕业设计也接近了尾声。在不断的努力下我的毕业设计终于完成了。在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的大概总结，但是真的面对毕业设计时发现自己的想法基本是错误的。毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高.通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识太理论化了，面对单独的课题的是感觉很茫然。自己要学习的东西还太多,以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂,有点眼高手低。通过这次毕业设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质.
总之，不管学会的还是学不会的的确觉得困难比较多，真是万事开头难，不知道如何入手.最后终于做完了有种如释重负的感觉。此外,还得出一个结论：知识必须通过应用才能实现其价值!有些东西以为学会了,但真正到用的时候才发现是两回事,所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了.

第五章 参考文献

［1]廖常初。PLC编程及应用（第三版）［M]。北京：机械工业出版社，2008
[2］田淑珍。S7-200 PLC原理及应用 ［M]。北京：机械工业出版社，2009
［3]张运刚等。PLC技术与应用 ［M］.北京:人民邮电出版社,2007
[4］徐国林。PLC应用技术 ［M］。北京：机械工业出版社，2007
[5]廖常初。S7—200PLC基础教程（第二版）[M］.北京:机械工业出版社,2009
[6］廖常初。可编程序控制器应用技术（第四版）[M］。重庆： 重庆大学出版社,2002