PLC控制十字路口交通灯的毕业设计

毕毕业业项项目目2013年5月18日项目类别：毕业设计项目名称：PLC在十字路口交通灯控制系统的设计院系：机电工程系专业：机电一体化姓名：庞伟学号：0401101117班级：机电101指导教师：拾以超诚信声明本人郑重声明：所呈交的毕业项目报告/论文《PLC在十字路口交通灯控制系统的设计》是本人在指导老师的指导下，独立研究、写作的成果。论文中所引用是他人的无论以何种方式发布的文字、研究成果，均在论文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人独自承担。作者签名：年月日2013届毕业项目摘要：针对近年来城市交通的拥挤现象，特别是驾驶员违章严重、交通事故频发、车辆尾气污染等问题，介绍集计算机、信息、电子及通讯等众多高新技术手段于一体的智能交通指挥中心控制系统。该系统的安装及使用，大大缓解了城市道路堵塞现象、提高了道路的通行能力。减少了驾驶员违章的次数，抑制了交通事故的发生、同时能够减轻车辆尾气排放，从而对降低环境污染起到了不可低估的作用[1]。分析现代城市交通控制与管理问题的现状，结合城乡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硬件电路设计方案。关键词：PLC可编程序控制器；交通灯；可靠性高2013届毕业项目1目录1绪论.......................................................................................................................11.1PLC的介绍........................................................................................................11.1.1PLC的产生和定义..........................................................错误!未定义书签。1.1.2PLC的基本组成..............................................................错误!未定义书签。1.1.3PLC的基本工作原理......................................................错误!未定义书签。1.2十字路口交通灯介绍.........................................................错误!未定义书签。2交通灯控制系统....................................................................错误!未定义书签。2.1工艺流程.............................................................................错误!未定义书签。2.2产品配方..............................................................................错误!未定义书签。2.3关键工艺操作要点..............................................................错误!未定义书签。3应用PLC设计十字路口交通灯..........................................错误!未定义书签。3.1输入输出点分配.................................................................错误!未定义书签。3.2交通信号灯PLC控制的硬件接线图...................................................错误!未定义书签。3.3交通信号灯PLC控制的时序图.......................................错误!未定义书签。3.4交通信号灯PLC控制的梯形图..............................................................错误!未定义书签。3.5交通信号灯PLC控制的指令表.......................................错误!未定义书签。参考文献....................................................................................错误!未定义书签。致谢.....................................................................................................................122013届毕业项目1PLC在十字路口交通灯控制系统的设计1绪论1.1PLC的介绍1.1.1PLC产生和定义1968年由美国通用汽车公司（GE）提出，1969年有美国数字设备公司（DEC）研制成功，有逻辑运算、定时、计算功能称为PLC（programmablelogiccontroller）。80年代，由于计算机技术的发展，PLC采用通用微处理器为核心，功能扩展到各种算术运算，PLC运算过程控制并可与上位机通讯、实现远程控制。被称为PC（programmablecontroller）即可编程控制器。国际电工委员会（IEC）1987年颁布的可编程逻辑控制器的定义如下：“可编程逻辑控制器是专为在工业环境下应用而设计的一种数字运算操作的电子装置，是带有存储器、可以编制程序的控制器。它能够存储和执行命令，进行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作，并通过数字式和模拟式的输入输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关的外围设备，都应按易于工业控制系统形成一个整体、易于扩展其功能的原则设计[2]。”1.1.2PLC的基本组成目前，可编程控制器的产品很多，不同的厂家生产的PLC以及同一家生产的不同型号的PLC其结构个不相同，但就其工作原理而言，是大致相同的。它们都是以微处理器为核心的结构，其功能的实现不仅基于硬件的作用，而更靠软件的支持。PLC的主机由微处理器（CPU）、存储器（EPROM、ROM）、输入/输出模块、外设I/O接口、通信接口及电源组成。下面分别介绍PLC各组成部分及作用[3]。2013届毕业项目2图1.1PLC硬件结构组成框图1.1.3PLC的基本工作原理PLC运行程序的方式与微型机算计相比有较大的不同，微型计算机运行程序时，一旦执行到END指令，程序运行结束。而PLC从0000存储地址所存放的第一条拥护指令开始，在无中断或跳转的情况下，按存储地址好递增的方向顺序执行拥护程序，直到END指令结束。然后再从头开始，并周而复始的重复，直至到停机或运行（RUN）切换到停止（STOP）工作状态。我们把PLC这种执行程序的方式成为扫描工作方式。每扫描完一次程序就构成一个扫描周期。另外，PLC对输出，输出信号的处理与微型机算机不同。微型机算机对输出、输出信号实时处理。而PLC对输出、输出信号是集中批处理。PLC扫描工作方式分为三个阶段：输出采样、程序执行、输出刷新[4]。1.1.4PLC的特点PLC是综合继电器接触器控制的优点及计算机灵活、方便的特点而设计制造和发展的,这就使PLC具有许多其他控制器所无法相比的优点。1)可靠性高，抗干扰能力强2）通用性强，使用方便3)采用模块化结构，使系统组合灵活方便4)编程语言简单、易学，便于掌握5)系统设计周期短6)对生产工艺改变适应性强7)安装简单、调试方便、维护工作量小8）体积小、重量轻、功耗低1.2十字路口交通灯介绍编程器输出电路输入电路中央处理器（CPU）系统程序存储器用户程序存储器电源2013届毕业项目3随着城市和经济的发展，交通信号灯发挥的作用越来越大，正因为有了交通信号灯，才使车流、人流有了规范，同时，减少了交通事故发生的概率。然而，交通信号灯不合理使用或设置，也会影响交通的顺畅。因此，在实际设计时要遵循一定的原则和要求。交通信号灯由红灯、绿灯、黄灯组成。红灯表示禁止通行，绿灯表示准许通行，黄灯表示警示。交通信号灯分为机动车信号灯、非机动车信号灯、人行横道信号灯、车道信号灯、方向指示信号灯、闪光警告信号灯、道路与铁路平面交叉道口信号灯。交通信号灯用于道路平面交叉路口，通过对车辆、行人发出行进或停止的指令，使各个方向同时到达的人、车交通流尽可能减少相互干扰，从而提高路口的通行能力，保障路口畅通和安全[5]。在本设计中，我们仅以机动车信号灯为例，来说明它的控制要求。一般的十字路口交通信号灯现场示意图如图1-2所示。图1-2交通灯放置其南北和东西每个方向各有红、绿、黄三种信号灯。2交通灯控制系统2.1控制要求系统工作受开关控制，启动开关“ON”则系统开始工作，启动开关“OFF”则系统停止工作，所有灯关闭。若因故障使东南西北的绿灯同时亮，系统能自动报警并自动关闭所有红、绿灯，转入提示警告方式。2.2控制对象东西方向红灯两个，南北方向红灯两个，东西方向绿灯两个，2013届毕业项目4东西方向黄灯两个，南北方向黄灯两个，南北方向绿灯两个，报警灯一个。2.3控制规律A.当启动按钮按下南北红灯亮，并维持25S。当南北红灯亮时，东西绿灯也亮，维持20S后，东西绿灯闪烁3S后熄灭，然后东西黄灯亮2S后熄灭，接着东西红灯亮，南北绿灯亮。B.东西红灯亮，并维持30S。当东西红灯亮时，南北绿灯也亮，维持25S后，南北绿灯闪烁3S后熄灭，然后南北黄灯亮2S后熄灭，接着南北红灯亮，东西绿灯亮。按以上方式周而复始地工作。如表2-3：表2-3交通灯亮闪表东西信号绿灯亮绿灯闪黄灯亮红灯亮时间20S3S2S30S南北信号红灯亮绿灯亮绿灯闪黄灯亮时间25S25S3S2S3应用PLC设计十字路口交通灯3.1输入输出点分配表本次设计的交通信号灯控制系统的主要任务和内容集中在程序编写和梯形图的绘制，由于在本设计中用到了大量的开关量、继电器、计数器以及计时器等。而德国西门子出产的PLC功能全，性价比高，有统一的地址分配，完全可以满足本设计的要求。并且，在目前相关领域的控制设计中，西门子产品的应用比较广泛。综上所述，我们采用了西门子公司S7-200PLC/CPU222，它有24输入/16输出。表3-1十字路口交通灯控制信号说明2013届毕业项目53.2交通信号灯PLC控制的硬件接线图输入信号输出信号输入点编号代号名称输入点编号代号名称I0.0SB1启动按钮Q0.0HL1-1HL1-2南北向绿灯指示I0.1SB2停止按钮Q0.1HL2-1HL2-2南北向黄灯指示Q0.2HL3-1HL3-2南北向红灯指示Q0.3HL4报警灯Q0.4HL5-1HL5-2东西向绿灯指示Q0.5HL6-1HL6-2东西向黄灯指示Q0.6HL7-1HL7-2东西向红灯指示2013届毕业项目63.3交通信号灯PLC控制的时序图3.4交通信号灯PLC控制的梯形图2013届毕业项目73.5交通信号灯PLC控制的指令表LDI0.0OM0.0ANI0.1=M0.0LDM0.0LPSANQ0.3ANT41TONT37+250LRDAT37TONT38+2502013届毕业项目8LRDAT38TONT39，+30LRDAT39TONT40,+20LRDAT37TONT41,+300LRDAT44TONT42,+20LRDANQ0.3ANT37TONT43,+200LRDAT43TONT44,+30LRDANT46TONT45,+5LRDAT45TONT46,+5LRDANT37ANQ0.3=Q0.2LRDLDQ0.6ANT38LDT38ANT39AT45OLD2013届毕业项目9ALD=Q0.0LRDA