PLC.十字路口交通灯的控制 课程设计任务书.doc

课程设计任务书

学生姓名： 专业班级：
指导教师： 工作单位：电气工程系自动控制教研室
题目： 十字路口交通灯的控制
一．初始条件
1. 给定交通灯控制的时序逻辑和工作模式；
2. 给出用于系统调试用的S7-300PLC、计算机及交通灯模型；
3. 给出PLC系统的编程软件。
二．要求完成的主要任务
1. 设计要求
⑴ 根据课程设计指导书的交通灯控制所要求的时序逻辑，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，以某一方向的红灯和另一方向的绿灯和黄灯为控制对象编制FC1，OB1中调用FC1。并且东西向和南北向灯只能调用同一个FC1。
2. 设计报告撰写要求
u 内容要求
一般要求包括如下内容：
⑴ 目录
编制课程设计的目录，目录的各级标题按照章节顺序排列，最多列到三级标题即可，如1.1.1。
⑵ 引言
课程设计正文前的简短介绍。包括本课题的设计目的、设计的主要过程及主要的设计内容。
⑶ 电路设计
要求画出PLC的输入/输出接线图。
⑷ PLC硬件组态
要求列出硬件组态表。
⑸ PLC编程元件的地址分配
首先对输入/输出点进行地址分配，然后对其他编程元件也进行地址分配，如位存储器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（包括输入继电器、输出继电器、定时器及位存储器（或叫辅助继电器），在FC1中要编辑变量声明表。
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
对设计中遇到的主要问题及解决方法、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的改进及调试的结果几方面进行阐述。
⑻ 结束语
对本课程设计进行总结，写出设计中的体会。
⑼ 主要参考文献
写出完成设计任务过程中参考的主要参考文献，注意参考文献的格式。
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. 参考文献格式：参考文献不少于5个，并应按文献号、作者、文献题名、出版地：出版社和出版年等顺序书写。如：[1] 戴军，袁惠新.膜技术在含油废水处理中的应用.膜科学与技术，2002.
4. 图表要求：所有曲线、图表、线路图、流程图、程序框图、示意图等不准徒手画，必须采用计算机辅助绘图。图序及图名置于图的下方；表序及表名置于表的上方；图表一律采用采用阿拉伯数字连续编号。
u 装订顺序
设计报告按照如下顺序装订：
封面—任务书—目录—正文—参考文献—评分表。

十字路口交通灯的控制
1.1设计目的
⑴ 综合应用所学PLC知识设计一个交通灯控制系统；
⑵ 通过自行编程调试掌握PLC控制系统的设计方法。

1.2任务描述：
某十字路口的东西方向和南北方向分别安装红、绿、黄交通信号灯，设置如下图1.1所示：

图1.1 十字路口交通灯设置示意图
1.3控制要求：
控制要求为：信号灯按照预先规定的时序循环往复地工作，控制要求见表1-1，控制时序图见图1.2
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1-1 交通信号灯的具体控制要求(表中绿灯闪烁的频率为1HZ，亮500MS灭500MS循环)

图1.2 交通信号灯工作时序图
1.4 程序设计方案要求：
1.4.1信号灯系统由一个启动开关控制，当启动开关接通时，该信号灯系统开始工作，当启动开关关断时，所有信号灯都熄灭。
1.4.2南北绿灯和东西绿灯不能同时亮。如果同时亮应关闭信号灯系统，并立刻报警。
1.4.3南北红灯亮维持25s。在南北红灯亮的同时东西绿灯也亮，并维持20s。到20s时，东西绿灯闪亮，闪亮3s后熄灭，此时，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，南北绿灯亮。
1.4.4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。
1.4.5以上南北、东西信号灯周而复始地交替工作状态，指挥着十字路口的交通。
1.5课程设计报告的主要内容：
⑴ 目录
编制课程设计的目录，目录的各级标题按照章节顺序排列，列到三级标题即可。
⑵ 引言
课程设计正文前的简短介绍。包括本课题的设计目的、设计的主要过程及主要的设计内容。
⑶ 电路设计
要求画出PLC的输入/输出接线图。
⑷ PLC硬件组态
要求列出硬件组态表。
⑸ PLC编程元件的地址分配
首先对输入/输出点进行地址分配，然后对其他编程元件也进行地址分配，如位存储器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（包括输入继电器、输出继电器、定时器及位存储器（或叫辅助继电器），在FC1中要编辑变量声明表。
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
对设计中遇到的主要问题及解决方法、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的改进及调试的结果几方面进行阐述。
⑻ 结束语
对本课程设计进行总结，写出设计中的体会。
⑼ 主要参考文献
写出完成设计任务过程中参考的主要参考文献，注意参考文献的格式。
2.1引言

据不完全统计，目前我国城市里的十字路口交通系统大都采用定时来控制(不排除繁忙路段或高峰时段用交警来取代交通灯的情况)，这样必然产生如下弊端:当某条路段的车流量很大时却要等待红灯，而此时另一条是空道或车流量相对少得多的道却长时间亮的是绿灯，这种多等少的尴尬现象是未对实际情况进行实时监控所造成的，不仅让司机乘客怨声载道，而且对人力和物力资源也是一种浪费。
智能控制交通系统是目前研究的方向，也已经取得不少成果，在少数几个先进国家已采用智能方式来控制交通信号，其中主要运用GPS全球定位系统等。出于便捷和效果的综合考虑，我们可用如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的时长。具体如下:在入路口的各个方向附近的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，环状绝缘电线的电感开始减少，即可检测出汽车的通过，并将这一信号转换为标准脉冲信号作为可编程控制器的控制输入，并用PLC计数，按一定控制规律自动调节红绿灯的时长。
比较传统的定时交通灯控制与智能交通灯控制，可知后者的最大优点在于减缓滞流现象，也不会出现空道占时的情形，提高了公路交通通行率，较全球定位系统而言成本更低。

2.2硬件组态与硬件连接图

2.2.1硬件组态

2.2.2硬件连接

2.3 PLC编程元件的地址分配

2.3.1本项目中的I/O地址分配如下表所示：

表2-1交通灯I/O地址分配
输 入 设 备
输 出 设 备
序 号
名 称
代 号
地 址
序 号
名 称
代 号
地 址
1
启动按钮
SB1
I0.0
1
东西红灯
东西灯R
Q0.3
2
停止按钮
SB2
I0.1
2
东西黄灯
东西灯Y
Q0.5

3
东西绿灯
东西灯G
Q0.4

4
南北红灯
南北灯R
Q0.0

5
南北黄灯
南北灯Y
Q0.2

6
南北绿灯
南北灯G
Q0.1

2.3.2本项目对应的符号表如图2-1：

图2-1 符号表

2.4编写控制程序
2.5项目设计结果分析

（分析试验过程中获得的数据、波形、现象或问题的正确性和必然性，分析产生不正确结果的原因和处理方法）

2.5.1程序运行分析

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。随后东西方向红灯亮30秒，同时南北方向绿灯亮25秒，随后绿灯闪烁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

2.5.2试验过程中产生的问题与解决方案

2.6课程设计体会心得

2.7参考文摘
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 2009.8
2、柳春生 《电气控制与PLC（西门子S7-300机型）》 北京 机械工业出版社2010.6
3、曹金福 谭胜富 《电气控制与PLC》 北京 化学工业出版社 2010.6
4、郑阿奇 《PLC(西门子)实用教程》 北京 电子工业出版社 2009.12
5、边春元 宋崇辉 任双艳《S7-300\400PLC梯形图与语句表编程》 北京 机械工业出版社 2009.4

课程设计评分表

评 分 项 目
评分成绩
1．选题合理、目的明确（10分）

2．设计方案正确，具有可行性、创新性（30分）

3．项目工艺水平及测试性能达到技术要求（25分）

4．参考文摘不少于5篇（10分）

5．答辩（25分）

总 分（100分）

答辩记录：

指导教师综合评语：

指导教师（签名）

日 期： 年 月 日