PLCs红绿灯交通灯程序设计方案报告书.docx

上海理工大学

课 程 设 计 报 告 书

题 目： plc课程设计
系 名： 电气工程及其自动化
专业班级：
姓 名：
学 号：
指导老师：

年 7 月 1 日

课程设计任务书
学生姓名： 专业班级：
指导老师： 工作单位：
题目： 十字路口交通灯控制
一．初始条件
1. 给定交通灯控制时序逻辑和工作模式；
2. 给出用于系统调试用S7-300PLC、计算机及交通灯模型；
3. 给出PLC系统编程软件。
二．要求完成关键任务
1. 设计要求
⑴ 依据课程设计指导书交通灯控制所要求时序逻辑，要求用线性化编程和结构化编程两种编程方法来实现该控制逻辑。
⑵ 在结构化编程方法中，以某一方向红灯和另一方向绿灯和黄灯为控制对象编制FC1，OB1中调用FC1。而且东西向和南北向灯只能调用同一个FC1。
2. 设计汇报撰写要求
u 内容要求
通常要求包含以下内容：
⑴ 目录
编制课程设计目录，目录各级标题根据章节次序排列，最多列到三级标题即可，如1.1.1。
⑵ 引言
课程设计正文前简短介绍。包含本课题设计目标、设计关键过程及关键设计内容。
⑶ 电路设计
要求画出PLC输入/输出接线图。
⑷ PLC硬件组态
要求列出硬件组态表。
⑸ PLC编程元件地址分配
首先对输入/输出点进行地址分配，然后对其它编程元件也进行地址分配，如位存放器M，定时器T，计数器C等。
编程中要使用符号地址，所以在OB1中要编辑符号表（包含输入继电器、输出继电器、定时器及位存放器（或叫辅助继电器），在FC1中要编辑变量申明表。
⑹ 编写控制程序
要求：① 编写线性化程序；
② 在结构化编程中分别编制OB1和FC1；
③ 在程序段中添加注释。
⑺ 程序调试说明
对设计中碰到关键问题及处理方法、调试过程及方法、在调试过程中对对原设计程序做了哪些有意义改善及调试结果几方面进行叙述。
⑻ 结束语
对本课程设计进行总结，写出设计中体会。
⑼ 关键参考文件
写出完成设计任务过程中参考关键参考文件，注意参考文件格式。
u 格式要求
1. 纸张格式：要求统一用A4纸打印，页面设置上空2.5cm，下空2.0cm，左空2.5cm，右空2.0cm）：
2. 正文层次：正文内容层次序号为：1、1.1、1.1.1……，其中
⑴．正文标题；一级标题1.（黑体小2号加粗），二级标题1.1（黑体小三号），三极标题1.1.1（黑体小四号）。
⑵．正文内容格式：宋体五号，1.25倍行距。
3. 参考文件格式：参考文件不少于5个，并应按文件号、作者、文件题名、出版地：出版社和出版年等次序书写。如：[1] 戴军，袁惠新.膜技术在含油废水处理中应用.膜科学和技术，.
4. 图表要求：全部曲线、图表、线路图、步骤图、程序框图、示意图等不准徒手画，必需采取计算机辅助绘图。图序及图名置于图下方；表序及表名置于表上方；图表一律采取采取阿拉伯数字连续编号。
u 装订次序
设计汇报根据以下次序装订：
封面—任务书—目录—正文—参考文件—评分表。

2.2课题二：十字路口交通灯控制
2.2.1设计目标
⑴ 综合应用所学PLC知识设计一个交通灯控制系统；
⑵ 经过自行编程调试掌握PLC控制系统设计方法。
2.2.2任务描述：
某十字路口东西方向和南北方向分别安装红、绿、黄交通信号灯，设置以下图1.1所表示：

图1.1 十字路口交通灯设置示意图
2.2.3控制要求：
交通信号灯在白天和夜晚工作方法不一样，由选择开关SA进行控制。
⑴ 白天工作模式：
具体控制要求为：当SA选在白天位置时，信号灯根据预先要求时序循环往复地工作，具体控制要求见表1-1，控制时序图见图1.2
表1-1 交通信号灯具体控制要求
东西方向
信号灯
绿灯亮
绿灯闪烁
黄灯亮
红灯亮
信号时间
25S
3S
2S
30S
南北方向
信号灯
红灯亮
绿灯亮
绿灯闪烁
黄灯亮
信号时间
30S
25S
3S
2S
表中绿灯闪烁频率为1HZ，亮500MS灭500MS循环。

图1.2 交通信号灯白天工作时时序图
⑵ 夜晚工作模式：
当SA选择夜晚工作模式时，红灯和绿灯停止工作，只有黄灯一直闪烁，闪烁频率为1HZ（亮500MS灭500MS循环）。
2.2.4 程序设计方案要求：
⑴ 要求用线性化编程和结构化编程两种编程方法来实现。
⑵ 在结构化编程中，以某一方向红灯和另一方向绿灯和黄灯为控制对象编制FC1，OB1中调用FC1。而且东西向和南北向灯只能调用同一个FC1。

2.2.5课程设计汇报关键内容：
⑴ 目录
编制课程设计目录，目录各级标题根据章节次序排列，列到三级标题即可。
⑵ 引言
课程设计正文前简短介绍。包含本课题设计目标、设计关键过程及关键设计内容。
⑶ 电路设计
要求画出PLC输入/输出接线图。
⑷ PLC硬件组态
要求列出硬件组态表。
⑸ PLC编程元件地址分配
首先对输入/输出点进行地址分配，然后对其它编程元件也进行地址分配，如位存放器M，定时器T，计数器C等。
编程中要使用符号地址，所以在OB1中要编辑符号表（包含输入继电器、输出继电器、定时器及位存放器（或叫辅助继电器），在FC1中要编辑变量申明表。
⑹ 编写控制程序
要求
① 编写线性化程序；
② 在结构化编程中分别编制OB1和FC1；
③ 在程序段中添加注释。
⑺ 程序调试说明
对设计中碰到关键问题及处理方法、调试过程及方法、在调试过程中对对原设计程序做了哪些有意义改善及调试结果几方面进行叙述。
⑻ 结束语
对本课程设计进行总结，写出设计中体会。
⑼ 关键参考文件
写出完成设计任务过程中参考关键参考文件，注意参考文件格式。
1.1引言

据不完全统计，现在中国城市里十字路口交通系统大全部采取定时来控制(不排除繁忙路段或高峰时段用交警来替换交通灯情况)，这么肯定产生以下弊端:当某条路段车流量很大时却要等候红灯，而此时另一条是空道或车流量相对少得多道却长时间亮是绿灯，这种多等少尴尬现象是未对实际情况进行实时监控所造成，不仅让司机乘客怨声载道，而且对人力和物力资源也是一个浪费。
智能控制交通系统是现在研究方向，也已经取得不少结果，在少数多个优异国家已采取智能方法来控制交通信号，其中关键利用GPS全球定位系统等。出于便捷和效果综合考虑，我们可用以下方案来控制交通路况:制作传感器探测车辆数量来控制交通灯时长。具体以下:在入路口各个方向周围地下按要求埋设感应线圈，当汽车经过时就会产生涡流损耗，环状绝缘电线电感开始降低，即可检测出汽车经过，并将这一信号转换为标准脉冲信号作为可编程控制器控制输入，并用PLC计数，按一定控制规律自动调整红绿灯时长。
比较传统定时交通灯控制和智能交通灯控制，可知后者最大优点在于减缓滞流现象，也不会出现空道占时情形，提升了公路交通通行率，较全球定位系统而言成本更低。

1.3硬件组态和硬件连接图
1.3.1硬件组态
1.3.2硬件连接

l 1.4 PLC编程元件地址分配

3

l 1.5编写控制程序

1.6项目设计结果分析

（分析试验过程中取得数据、波形、现象或问题正确性和肯定性，分析产生不正确结果原因和处理方法）
1.6.1程序运行分析
交通灯分为夜间和白天2中模式。
1： 白天模式：IO.O控制白天工作模式。首先东西方向绿灯亮25秒，同时南北方向红灯亮30秒，东西方向绿灯闪烁3秒，黄灯亮2S。随即东西方向红灯亮30秒，同时南北方向绿灯亮25秒，随即绿灯闪烁3秒，黄灯亮2秒。以此循环。
东西方向
信号灯
绿灯亮
绿灯闪烁
黄灯亮
红灯亮
信号时间
25S
3S
2S
30S
南北方向
信号灯
红灯亮
绿灯亮
绿灯闪烁
黄灯亮
信号时间
30S
25S
3S
2S

2：夜间模式：当选择开关SA选择夜晚工作模式时，红灯和绿灯停止工作，只有黄灯一直闪烁，闪烁频率为1HZ（亮500MS灭500MS循环） 。

1.6.2试验过程中产生问题和处理方案
在编写plc线性结构程序时产生了一开始只亮一边红灯而另一边绿灯不亮，经过指导老师悉心指导和更正得以处理加入中间传输步骤，只产生一个输出控制绿灯闪烁和亮部分并联起来，一开始程序只能进行一个循环，不能再循环经过老师加入最终一个定时器常闭开关后循环也能够进行

1.7课程设计体会心得：

经过这次plc课程设计，平时在学习中不能够透彻了解知识，经过动手，有了愈加好认知，经过老师指导学到了部分实用知识，开始时候我自己就尝试独立来编写这么一个程序，一边编写一边看书，编写成功最终有很大帮助起源老师，老师指导全部很悉心，这个我很感动。经过这次设计，我愈加熟悉了多个定时器应用区分，对程序要求分析有了部分经验。此次课程设计也大大加强了我自己独立思索能力。此次课程设计即使不长，不过它给我们带来了很多收获，有很多东西仍然需要去学习。

1.8参考文摘
1、郑凤翼 张继研 《图解西门子 S7-300/400系列PLC入门》 北京 电子工业出版社 .8
PLC是一个为适应于多种较为恶劣工业环境而设计；PLC含有和计算机相同结构，是一个工业控制计算机；PLC必需经过用户二次开发编程方可使用。

2、柳春生 《电气控制和PLC（西门子S7-300机型）》 北京 机械工业出版社.6
伴随PLC技术不停发展，它和计算机技术、自动控制技术和通信技术逐步融为一体。PLC已从原先小规模单机开关量控制，发展到包含过程控制、运动控制、智能控制、机器人控制等几乎全部控制领域，并结合网络通信能组成工厂自动化PLC综合控制系统。多年来，它在工业自动化、机电一体化、传统产业技术等领域应用越来越广泛，已成为现代工业控制三大支柱之一。

3、曹金福 谭胜富 《电气控制和PLC》 北京 化学工业出版社 .6
全书整合了工厂电气控制设备和可编程控制器两方面内容，以施耐德系列产品为蓝本，从实际应用出发全方面介绍了中小型PLC技术，同时对PLC基础知识进行了介绍。书中引用了大量编程实例，并对其中关键部分作了具体说明，还结合实践实习内容增设了参考接线等内容，以帮助初学者快速提升识图能力，熟练掌握接线技巧。

4、郑阿奇 《PLC(西门子)实用教程》 北京 电子工业出版社 .12
PLC采取中止工作方法来应对紧急任务。通常计算机系统中，CPU在每一条指令实施结束时全部要问询有没有中止申请。而PLC对中止响应则是在相关程序块结束后查询有没有中止申请，假如有中止申请，则转入实施对应中止服务程序。待处理完中止，又返回运行原来程序。

5、边春元 宋崇辉 任双艳《S7-300\400PLC梯形图和语句表编程》 北京 机械工业出版社 .4
本书在介绍PLC基础原理基础上，关键对S7-300/400 PLC语句表(STL)和梯形图(LAD)编程语言体系指令进行了系统而详尽介绍，并经过实例对怎样利用语句表(STL)和梯形图(LAD)进行PLC控制系统设计作了较为系统深入讲解。
课程设计评分表
评 分 项 目
评分成绩
1．选题合理、目标明确（10分）

2．设计方案正确，含有可行性、创新性（30分）

3．项目工艺水平及测试性能达成技术要求（25分）

4．参考文摘不少于5篇（10分）

5．答辩（25分）

总 分（100分）

答辩统计：

指导老师综合评语：

指导老师（署名）

日 期： 年 月 日