plc十字路口交通灯方案设计.doc

十字路口交通灯PLC控制系统设计

目 录

绪论 2
一、选课背景 2
二、基本设计任务 2
三、具体设计思想 2
3.1设计思想： 2
3.2、设计的实现 3
3.3、 十字路口交通灯示意图 3
四、设计内容 3
4.1、I/O分配表 3
4.2、 绘制系统流程图 4
4.3、绘制硬件接线图 5
4.4 、十字交通灯模块接线图 5
4.5、操作步骤： 7
4.6、实验用编写梯形图，如下图所示： 7
五、系统调试 12
5.1、系统程序调试 12
5.2、系统硬件调试 12
5.3、联机调试 12
六、注意事项 13
七、实验现象 13
八、心得体会 13
参 考 文 献 14

绪论
十字路口交通灯在我们的生活中是随处可见，对于我们的出行扮演着很重要的角色，也对我们的安全有着非常有着很大的保障。随着交通信号灯的出现，使得交通得以有效管制，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。但是随着交通量的增长和缺乏对高速道路的系统研究控制，高速道路并没有充 分发挥预期的作用。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会受高速道路与普通道路耦合处交通状况的制约。如何采用合适的控制方法，缓解主干道与匝道，城市周边地区交通拥堵状况，越来越成为交通运输管理和城市规划部门亟待解决的问题。为了实现交通 道路的有效管理，力求交通管理先进性、科学化政府花了很大精力对交通灯进行研究和改善，利用 PLC 技术对交通灯进行逻辑控制，此控制系统实现简单、经济，能够有效的疏导交通，调整交通灯的时间控制和变换频率以及工作时间的控制，从而提高交通路口的通行能力，使交通更加通畅与安全。
一、选课背景
在我们现代生活中，城市的交通问题也越来越多，而城市交通信号灯的控制是实现城市交通缓解的重要手段。本学期我们学习了电气与plc控制技术，了解了可编程控器（PLC：Programmable logic Controller ）技术是一种将传统继电器技术、计算机技术和通信技术相融合的新型控制系统，具有可靠性高、抗干扰能力强、 通用性强、维护操作方便等优点，在工业设计中得到广泛的应用，所以也想用自己所学习到的plc知识做一次交通灯的控制，本论文利用 PLC 技术对交通灯进行逻辑控制。
二、基本设计任务
（1）十字交通灯分为手动和自动控制。
（2）手动按钮按下可单步运行，自动按钮按下后PLC可以连续运行。
（3）红绿黄灯模拟现实生活中的十字路口交通灯变换。
（4）南北和东西红黄绿等对应显示，时间为10秒，并通过数码管显示出来。
（5）红绿灯交替变化时，黄灯闪烁3秒。
三、具体设计思想
3.1设计思想：
在实现十字路口交通灯的基本正常工作的基础上，按照课设内容的要求重新设定各个灯的亮灭时间，在调试成功后添加数码管显示模块，以显示各个灯的亮灭时间。
3.2、设计的实现
十字路口交通灯分自动和手动两种模式。
自动模式下，按下自动按钮，
①东西绿灯、东西行车灯和南北红灯亮10秒钟；
②东西黄灯和南北红灯闪亮3秒钟；
③东西红灯、南北绿灯和南北行车灯亮10秒钟；
④东西红灯和南北黄灯闪亮3秒钟；
⑤返回到第一步东西红灯和南北黄灯同时熄灭，进入下一个循环。
在手动模式下，每按下一次手动按钮，交通灯切换一次，不再有时间的限制。按自动模式下的灯顺序切换。
在自动模式下按下手动按钮可以切换到手动模式；在手动模式下按下自动按钮可以切换到自动模式。
3.3、 十字路口交通灯示意图

R1G1Y2
R1 G1 Y2
G0
RO
Y0
R0
G0
Y0
北
东
南
西

图1 十字路口交通灯示意图
四、设计内容
4.1、I/O分配表
根据设计内容要求，确定I/O点数，并列出表格，I/O分配表如图1：
序号
输入
输出
名 称
PLC端口
名 称
PLC端口
①
自动
I0.0
G1
Q0.5
②
手动
I0.1
G0
Q0.4
③

Y1
Q0.3
④

Y0
Q0.2
⑤

R1
Q0.1
⑥

R0
Q0.0
⑦

数码管1
Q0.6
⑧

数码管2
Q0.7
⑨

数码管4
Q1.7
⑩

数码管8
Q1.6

图2 I/O点数分配表
4.2、 绘制系统流程图
根据要求绘制系统流程图，如图2所示
启动开关

东西绿灯亮(G0)，南北红灯亮(R1)

10秒后
东西黄灯亮(Y0)，南北红灯亮(R1)

3秒后 循环
南北绿灯亮(G1)，东西红灯亮R0)

10秒后
南北黄灯亮Y1)，东西红灯亮R0)

3秒后

结束

图3 系统流程图
4.3、绘制硬件接线图
选择PLC型号，绘制外部接线图

图4 硬件接线图
4.4 、十字交通灯模块接线图

图5 十字交通灯模块接线图

4.5、操作步骤：
（1） 首先，完成I/O点数的分配、流程图的设计以及梯形图的编写。
（2） 将十字路口交通灯模块的+24V和COM分别接到主机模块的+24V和COM。
（3） 根据配置的I/O点数，分别将各I/O点与输入输出口相连接。
（4） 将主模块的数字量输入输出端和数字量输出端的1M端和2M端分别与主机模块的COM相连，
主机模块数字量输出端的1L+端和2L+端与主机模块+24V端相连。
（5） 将程序编译，调试，确认自己接线无误后，打开主机电源，然后下载程序。
（6） 在自动模式下观察实验的现象， 灯按十字交通顺序来回切换。
（7） 在手动模式下观察实验的现象，每按下一次手动按钮，交通灯切换一次，且不受时间的限制。
（8） 实验完毕，断电后整理器材。
4.6、实验用编写梯形图，如下图所示：

梯形图如下：

数码管显示程序梯形图：

五、系统调试
5.1、系统程序调试
对于PLC控制系统来说，可以用装在PLC上的模拟开关来模拟输入信号的状态，用输出点的指示灯来模拟被控对象，将设计号的软件程序传送到PLC中，就可以进行程序调试了。而在对系统的程序进行调试前，首先应该对PLC的外部接线、供电系统、执行机构、检测元件和开关的运行等进行检查。
（1）外部接线的检查包括对输入/输出接线的正确性检查。
（2）供电系统的包括对PLC的供电电源接线的正确性检查和电压检查、外部供电电源的检查等。
（3）执行机构的运行检查包括执行机构对输入信号的响应时间和运转正反等状态检查。有时要和检测元件和开关的运行检查一起进行，以便了解执行机构运行后检测元件和开关是否有相应的输出信号。
（4）检测元件和开关是PLC输入信号的来源。要对检测元件、开关、按钮等信号在运行后的响应进行检查，了解他们的状态是否有相应的变化等。
正式调试的方法是：根据程序的执行顺序先后，分别用手动的方法分别对输入点进行开闭的动作，检查程序是否按照过程控制的要求进行动作、相应的输出信号是否存在，延时的时间是否正确，对于一些输出通道的反馈信号也应该根据是否有系统输出，再用手动给出相应的反馈输入信号，直到整个运行程序正确运行。
5.2、系统硬件调试
系统的硬件调试主要是对十字路口交通灯控制系统的控制电路硬件系统进行调试。由于条件有限，我们对硬件调试主要是用万用表进行检测调试：
（1）我们要做的是检查电气线路上的电焊点是否齐全、紧固，松动，发热变色现象，保持电气线路的接触良好。
（2）在不通电的情况下，用万用表打到电阻档测量各条线路两接点之间和硬件两端的电阻，看是否有电阻显示，如果有电阻值则说明线路是通的，硬件是好的，没有则说明没有通或硬件是坏的。需要仔细检查原因，并且解决问题。
5.3、联机调试
首先接通所有的电源，然后将前面的正确程序输入到外接控制电路的PLC中，按照前面程序调试时的方法进行调试，只是，原先的模拟开关变成了真正的开关，指示灯变成了真正的被控对象发光二级管。根据各个部分的器件动作，看看是否符合自己的控制目地，如果不是，则进行修改调试直到程序正确运行为止。
具体调试过程中出现的问题、原因与解决方法：
接好220V电源后，整个系统没有任何的指示灯，包括24V转换电源。这个问题最后经过万用表的检查原因是24V转换电源的220V外接电源线没有接好（不通）。解决办法是把不通的地方重新连接。
六、注意事项
（1）在确认接线无误的情况下，再上电，一面发生短路等其他现象而造成实验设备的损坏。
（2）在实验过程中，在断电的情况下修改硬件接线。
（3）在实验做完毕之后，先断电，拆线。
七、实验现象
通过实验现象的观察，可以看出本次实验设计任务中的各项要求都得以实现，成功的模拟了十字路口交通灯的功能。
八、心得体会
通过对本课题的设计编程到在PLC实验装置上的结果实现，不但进一步巩固和加深我们对自己所学电气与PLC控制技术以及其他相关内容等基础理论知识、基本技能的掌握，使之更系统化，而且增强我们通过所学的基础理论知识和基本技能进行分析和解决实际问题的能力，同时培养自己的自学能力。而另一方面，我们通过对自己的PLC应用能力的训练，使自己能够进行PLC系统设计和实施。并且掌握了一般自动控制系统的工作原理和设计思路。通过对十字路口交通灯的PLC控制系统的设计也使我们对国情和工业生产实际有所认识，并且摆正了自己设计思想，使我们设计出的程序更符合实际生产中的应用（虽然我们只是模拟十字路口交通灯控制系统）。除此之外，我想更重要的是，通过对本课题的设计培养了我们积极进取、思路严谨、认真刻苦、不怕困难、敢于创新的做事态度，和自己与他人的团队合作能力，为我们将来的上岗实习打下坚实的基础。不论课题设计的结果怎样，我想有一点我可以肯定，那就是我们通过对课题的设计，真的是受益匪浅。
最后，也真诚的感谢老师在本次课程设计中给予的指导。
参 考 文 献
[1] 张万忠 刘明芹 电器与PLC控制技术 化学工业出版社
[2] 张凤珊 电气控制及可编程控制器 中国轻工业出版社
[3] 胡修玉 可编程控制器原理与应用周波 北国防工业出版社

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