基于PLC的十字路口交通灯控制系统

.可编程技术课程设计（2015—2016学年第二学期）基于PLC的十字路口交通灯控制系统姓名：李明学号：311308000521专业：测仪1班指导老师：成绩评定：2016年6月30日目录摘要……………………………………………………………1绪论……………………………………………………………2目的和要求……………………………………………………3方案的论证……………………………………………………3PLC介绍………………………………………………………3实验原理………………………………………………………4系统程序设计…………………………………………………7调试过程及结果分析…………………………………………8结果分析………………………………………………………9元器件清单……………………………………………………10实验心得………………………………………………………11参考文献………………………………………………………121摘要本次课程设计用三菱FX1N-60MR可编程控制器控制完成十字路口交通灯正常工作。系统实现“正常时序控制”及“急车强通控制”两种控制方式。正常时序控制要求:当起动开关接通时，信号灯系统开始工作，先南北红灯亮，东西绿灯亮，南北红灯亮维持8s，在南北红灯亮的同时东西绿灯也亮，并维持4s，4s延时到，东西绿灯闪亮，绿灯闪亮2s，东西黄灯亮，并维持2s，2s延时到，东西黄灯熄，东西红灯亮，同时南北红灯熄，南北绿灯亮。东西红灯亮维持8s，南北绿灯亮维持4s，4s延时到，南北绿灯闪亮2s后熄灭，南北黄灯亮，并维持2s。2s延时到，南北黄灯熄，南北红灯亮，同时东西红灯熄，东西绿灯亮，开始第二周期的动作，以后周而复始地循环。关键字：交通灯；PLC；编程2绪论随着我国经济的飞速发展，城市人口越来越多，居民出行次数和机动车拥有量不断增加，城市道路拥挤、车流量不均衡等问题日趋严重。人们经常会为道路拥挤、交通秩序混乱、出行时间过长等城市交通问题倍感苦恼，例如：绿灯方向几乎没有什么车辆,而红灯方向却排着长队等候通过。因此提高城市路网的通行能力、实现道路交通的科学化管理迫在眉睫，如何才能保持城市交通的安全便捷、高效畅通和绿色环保，已成为政府政策规划的一个重点问题。通过对十字路口交通灯控制系统的设计与制作，使我们进一步巩固和加深了对所学的基础理论、基本技能和专业知识的认识掌握。同时也培养自身综合运用所学过的基础理论、基础知识和基本技能进行分析和解决实际问题的能力，更使我们受到了PLC系统开发的综合训练，从而能够使我们进行PLC系统设计和实施，并且掌握典型自动控制系统的工作原理和设计思路。更重要的是：通过对十字路口交通灯系统的每个环节的实际制作，锻炼了自身的刻苦钻研、勇于探索、实事求是、善于与他人合作的工作作风，这为我们将来的上岗实习做好了充分的准备。3一.目的和要求目的：本次课程设计用三菱FX1N-60MR可编程控制器控制完成十字路口交通灯正常工作。要求：系统实现“正常时序控制”及“急车强通控制”两种控制方式。正常时序控制要求:当起动开关接通时，信号灯系统开始工作，先南北红灯亮，东西绿灯亮，南北红灯亮维持8s，在南北红灯亮的同时东西绿灯也亮，并维持4s，4s延时到，东西绿灯闪亮，绿灯闪亮2s，东西黄灯亮，并维持2s，2s延时到，东西黄灯熄，东西红灯亮，同时南北红灯熄，南北绿灯亮。东西红灯亮维持8s，南北绿灯亮维持4s，4s延时到，南北绿灯闪亮2s后熄灭，南北黄灯亮，并维持2s。2s延时到，南北黄灯熄，南北红灯亮，同时东西红灯熄，东西绿灯亮，开始第二周期的动作，以后周而复始地循环。急车强通控制要求:急车强通信号受急车强通开关控制。无急车时，信号灯按正常时序控制。有急车来时，将急车强通开关接通，不管原来信号灯的状态如何，一律强制让急车来车方向的绿灯亮，使急车放行，直至急车通过为止。急车一过，将急车强通开关断开，信号灯的状态立即转为急车放行方向的绿灯闪亮2s，随后按正常时序控制。二.方案的论证PLC介绍PLC采用三菱可编程控制器中型号为FX1N-60MR的控制器，它是一种卡片大小的PLC，适合在小型环境中进行控制，具有卓越的性能、有60点，436点输入，24点输出，继电器输出。优点：1.系统配置即固定又灵活；2.编程简单；3.备有可自由选择，丰富的品种；4.令人放心的高性能；5.高速运算；6.使用于多种特殊用途；7.外部机器通讯简单化；8.共同的外部设备特点1.小型·集成型2.更高的性价比3.高速化、高精度的控制（基本指令0.08μs/步）4.高性能的内置功能（高速计数器、高速输入/输出等）5.扩大控制点数，最大支持256点I/O6.特殊单元的高性能化和高互换性7.扩展通信端口,轻松地使用模拟量功能8.扩充存储器容量9.标准机种适合国际规格实验原理输入控制(手动控制输入)：SB1X000SB2X003SB3X0045PLC与I/O的连接线如下图输出控制：绿，黄，红（南北）绿，黄，红（东西）南北方向：红Y000东西方向：红Y010黄Y001黄Y011绿Y002绿Y012有急车情况下：SB2控制南北绿东西红SB3控制东西绿南北红6控制时序图如图把南北向控制、东西向控制和急通车控制看成为三条分支流程控制过程，其程序总流程图如下图7系统程序设计本次课程设计的程序我用的是GXDeveloperV7.0GXDeveloper系列是三菱PLC的编程软件。适用于Q、QnU、QS、QnA、AnS、AnA、FX等全系列可编程控制器。支持梯形图、指令表、SFC、ST及FB、Label语言程序设计，网络参数设定，可进行程序的线上更改、监控及调试，具有异地读写PLC程序功能。GXDeveloper特点：1.软件的共通化GXDeveloper能够制作Q系列，QnA系列，A系列（包括运动控制（SCPU））,FX系列的数据,能够转换成GPPQ,GPPA格式的文档。此外，选择FX系列的情况下，还能变换成FXGP(DOS),FXGP(WIN)格式的文档。2.利用Windows的优越性，使操作性飞跃上升能够将Excel,Word等作成的说明数据进行复制，粘贴，并有效利用。3.程序的标准化(1)标号编程用标号编程制作可编程控制器程序的话，就不需要认识软元件的号码而能够根据标示制作成标准程序。用标号编程做成的程序能够依据汇编从而作为实际的程序来使用。(2)功能块（以下，略称作FB）FB是以提高顺序程序的开发效率为目的而开发的一种功能。把开发顺序程序时反复使用的顺序程序回路块零件化，使得顺序程序的开发变得容易。此外，零件化后，能够防止将其运用到别的顺序程序时的顺序输入错误。(3)宏只要在任意的回路模式上加上名字（宏定义名）登录（宏登录）到文档，然后输入简单的命令就能够读出登录过的回路模式，变更软元件就能够灵活利用了。84.能够简单设定和其他站点的链接由于连接对象的指定被图形化而构筑成复杂的系统的情况下也能够简单的设定。5.能够用各种方法和可编程控制器CPU连接(1)经由串行通讯口(2)经由USB(3)经由MELSECNET/10(H)计算机插板(4)经由MELSECNET(Ⅱ)计算机插板(5)经由CC-Link计算机插板(6)经由Ethernet计算机插板(7)经由CPU计算机插板(8)经由AF计算机插板6.丰富的调试功能(1)由于运用了梯形图逻辑测试功能，能够更加简单的进行调试作业。(a)没有必要再和可编程控制器连接。(b)没有必要制作条使用的顺序程序。(2)在帮助中有CPU错误，特殊继电器/特殊寄存器的说明，所以对于在线中发生错误，或者是程序制作中想知道特殊继电器/特殊寄存器的内容的情况下提供非常大的便利。(3)数据制作中发生错误况时，会显示是什么原因或是显示消息，所以数据制作的时间能够大幅度缩短。三．调试过程及结果分析正常情况下，当起动开关接通时，信号灯系统开始工作，先南北红灯亮，东西绿灯亮，南北红灯亮维持8s，在南北红灯亮的同时东西绿灯也亮，并维持4s，4s延时到，东西绿灯闪亮，绿灯闪亮2s，东西黄灯亮，并维持2s，2s延时到，东西黄灯熄，东9西红灯亮，同时南北红灯熄，南北绿灯亮。东西红灯亮维持8s，南北绿灯亮维持4s，4s延时到，南北绿灯闪亮2s后熄灭，南北黄灯亮，并维持2s。2s延时到，南北黄灯熄，南北红灯亮，同时东西红灯熄，东西绿灯亮，开始第二周期的动作，以后周而复始地循环。当有急车来时，将急车强通开关接通，不管原来信号灯的状态如何，一律强制让急车来车方向的绿灯亮，使急车放行，直至急车通过为止。急车一过，将急车强通开关断开，信号灯的状态立即转为急车放行方向的绿灯闪亮2s，随后按正常时序控制。所以此系统功能符合设计要求。由GXdeveloperv7.0设计程序梯形图如下：10设备元件清单名称型号数量PLC-III型可编程序控制台三菱FX1N-60MR1PLC-交通灯信号灯控制模块1编程器三菱GXDeveloperV7.01实验导线若干1112实验心得通过这次课程设计我们将课堂上的理论知识与实际操作完美结合完成了这次的课题十字路口交通灯控制系统，感觉确实很不容易也收获了很多，更是把理论知识的学习深入了很多。大家也在这次的课程设计中展现了团队合作的重要性，每个人都融入了团队为课程设计贡献了一份力量。大家需要完成完整的设计任务书，完成系统组态或硬件配置，正确合理地进行编程元件的地址分配，画出输入/输出接线图及相关的图纸，设计PLC控制程序（梯形图和指令表）。刚开始我和组员从不知道如何下手到后来慢慢的有自己的思路，一点点在老师和同学的帮助下，做好了设计草图，然后在实验室一步一步的摸索实践直到成功，我们除了喜悦，更多的是对自己的信心。本设计在赵运基老师的悉心指导和严格要求下完成，在完成课程设计的过程中，赵老师不辞辛劳地为我指导迷津，帮助我开拓思路，精心点拨。整个过程中，每遇到难题，都能得到赵老师的帮助尤其是在系统具体的设计和调试过程环节。赵老师的待人平和、工作认真，治学严谨，大家有目共睹，他不仅在课程设计阶段提供了帮助，更为我大四学年的学习提出了诸多宝贵意见。这一切都将潜移默化地影响着我，为以后进入工作岗位树立了良好榜样，给我以终生受益无穷之道，在这里衷心的感谢赵老师。13参考文献1.《三菱可编程控制器实验指导书》，湖南科技大学信息与电气工程学院2.《控制电器及应用》，清华大学出版社3.《可编程序控制器的编程方法与工程应用》，重庆大学出版社4.《电器学》，机械工业出版社5.《电工技术》，机械工业出版社