plc交通燈課程設(shè)計(jì)報(bào)告(三菱fx2n)

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　就如何應(yīng)用PLC實(shí)現(xiàn)十字路口交通信號燈自動(dòng)控制的設(shè)計(jì)展開討論，通過分析對交通信號燈的控制要求，對PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行了軟、硬設(shè)計(jì)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：PLC；交通燈；控制系統(tǒng)</p><p><b>　　目 錄</b></p>&l

2、t;p><b>　　摘 要I</b></p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>　　2 PLC及PLC簡介2</p><p>　　2.1 PLC簡介2</p><p>　　2.2 PLC的一般結(jié)構(gòu)2</p><p>　　2.2.1可編程

3、控制器的結(jié)構(gòu)分類2</p><p>　　2.2.2可編程控制器的配置3</p><p>　　2.4 PLC的應(yīng)用領(lǐng)域6</p><p>　　2.5 PLC的發(fā)展趨勢7</p><p>　　3 系統(tǒng)總體方案及硬件設(shè)計(jì)8</p><p>　　3.1系統(tǒng)總體方案8</p><p>　　3

4、.1.1設(shè)計(jì)目的8</p><p>　　3.1.2 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求8</p><p>　　3.1.3 設(shè)計(jì)思路8</p><p><b>　　3.2硬件設(shè)計(jì)9</b></p><p>　　4 交通燈的軟件設(shè)計(jì)11</p><p><b>　　4.1定時(shí)器11</b&g

5、t;</p><p>　　4.2 定時(shí)器的設(shè)置12</p><p>　　4.3交通信號燈模擬控制時(shí)序圖12</p><p>　　4.4 交通燈工作時(shí)的程序13</p><p>　　5 交通燈的調(diào)試16</p><p>　　5.1 系統(tǒng)的調(diào)試過程16</p><p>　　6 總 結(jié)

6、19</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)20</b></p><p><b>　　附 錄21</b></p><p><b>　　致 謝24</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　隨

7、著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市交通問題越來越引起人們的關(guān)注。人，車，路三者關(guān)系的協(xié)調(diào)，已成為交通管理部門需要解決的重要問題之一。城市交通控制系統(tǒng)是用于城市交通數(shù)據(jù)監(jiān)測，交通信號燈控制與交通疏導(dǎo)的計(jì)算機(jī)綜合管理系統(tǒng)，它是現(xiàn)代城市交通監(jiān)控指揮中最重要的組成部分。</p><p>　　隨著城市機(jī)動(dòng)車量的不斷增加，許多大城市如北京，上海，南京等出現(xiàn)了交通超負(fù)荷運(yùn)行的情況，因此，自80年代后期，這些城市紛紛修建城市高速公路，在 高

8、速公路建設(shè)完成的初期，它們也曾有效地改善了交通狀況。然而，隨著交通量的快速增長和缺乏對高速道路的系統(tǒng)研究和控制，高速道路沒有充分發(fā)揮出預(yù)期的作用。而城市高速道路在構(gòu)造上的特點(diǎn)，也決定了城市高速道路的 交通狀況必然受高速道路和普通道路耦合出交通狀況的制約。所以，如何采用合適的控制方法，最大限度利用好耗費(fèi)巨資修建的城市高速道路，緩解主干道與匝道，城區(qū)與周邊地區(qū)的交通擁堵狀況，越來越成為交通運(yùn)輸管理和城市規(guī)劃部門亟待解決的主要問題，</

9、p><p>　　根據(jù)交通等工藝控制要求和特點(diǎn)，我們采用了日本三菱公司FX2N_48MR。三菱PLC有小型化，高速度，高性能等特點(diǎn)，三菱可編程控制器指令豐富，可以接各種輸入，輸出擴(kuò)充設(shè)備，有豐富的特殊擴(kuò)展設(shè)備，其中的模擬輸入設(shè)備和通信設(shè)備是系統(tǒng)所必需的，能夠方便地聯(lián)網(wǎng)通信。本系統(tǒng)就是應(yīng)用可編程控制器（PLC）對十字路口交通控制等實(shí)現(xiàn)控制。本系統(tǒng)采用PLC是基于以下四個(gè)原因：</p><p>　　

10、（1）PLC具有很高的可靠性，抗干擾能力。通常的平均無障礙時(shí)間都在30萬小時(shí)以上；</p><p>　?。?）系統(tǒng)設(shè)計(jì)周期短，維護(hù)方便，改造容易，功能完善，實(shí)用性強(qiáng)；</p><p>　　（3）干擾能力強(qiáng)，具有硬件故障的自我檢查功能，目前空中各種電磁干擾日益嚴(yán)重，為了保證交通控制的可靠穩(wěn)定，我們選擇了能夠在惡劣的電磁干擾環(huán)境下正常工作的PLC；</p><p>　　

11、（4）近年來PLC的性能價(jià)格比有較大幅度的提高，是的實(shí)際應(yīng)用成為可能。</p><p>　　2 PLC及PLC簡介</p><p>　　2.1 PLC簡介 </p><p>　　可編程控制器簡稱——PLC是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通訊技術(shù)發(fā)展而來的一種新型工業(yè)控制裝置。它具有結(jié)構(gòu)簡單、編程方便、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛用于工業(yè)過程和位置的自

12、動(dòng)控制中。據(jù)統(tǒng)計(jì)，可編程控制器是工業(yè)自動(dòng)化裝置中應(yīng)用最多的一種設(shè)備。專家認(rèn)為，可編程控制器將成為今后工業(yè)控制的主要手段和重要的基礎(chǔ)設(shè)備之一，PLC、機(jī)器人、CAD/CAM將成為工業(yè)生產(chǎn)的三大支柱。</p><p>　　可編程控制器（PLC）是用來取代控制系統(tǒng)中的繼電器的一種設(shè)備，它通過檢測輸入端口，并根據(jù)輸入端口的狀態(tài)，按照程序控制輸出口，可編程控制器的程序一般要使用一定的軟件編寫，使用人員通過輸入預(yù)先編寫的程序

13、，使可編程控制器按預(yù)定的控制方案執(zhí)行控制任務(wù)。目前大多數(shù)城市采用的交通信號燈指揮控制系統(tǒng)，采用電子線路加繼電器構(gòu)成，也有少數(shù)采用單片機(jī)構(gòu)成。對信號燈的要求也越來越高，采用電子線路加繼電器的控制方式，則需要加入大量的中間繼電器，時(shí)間繼電器，計(jì)數(shù)器等器件。而且交通控制智能化需要按實(shí)際情況而改變參數(shù)，如使用繼電器控制，則很難實(shí)現(xiàn)。如使用單片機(jī)控制，則需要引入大量I/O接口電路、硬件設(shè)計(jì)，而且這兩種控制方式的抗干擾能力十分有限。采用可編程控制器

14、對交通信號燈進(jìn)行管理，技能滿足控制要求，又具有高的抗干擾和穩(wěn)定性。</p><p>　　2.2 PLC的一般結(jié)構(gòu)</p><p>　　2.2.1可編程控制器的結(jié)構(gòu)分類</p><p>　　(1)按硬件的結(jié)構(gòu)類型分類：編程控制器是專門為工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境設(shè)計(jì)的。為了便于在工業(yè)現(xiàn)場安裝，便于擴(kuò)展，方便接線，其結(jié)構(gòu)與普通計(jì)算機(jī)有很大區(qū)別，常見的有箱體式，模塊式，及疊裝式三種結(jié)構(gòu)

15、。</p><p>　　箱體式PLC一般用于規(guī)模小，輸入輸出點(diǎn)數(shù)固定，不需要擴(kuò)展的場合。模塊式PLC一般用于規(guī)模較大，輸入輸出點(diǎn)數(shù)多，輸入輸出點(diǎn)數(shù)比例靈活的場合。疊裝式PLC具有二者的優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　(2)按應(yīng)用規(guī)模及功能分類：為了適應(yīng)不同工業(yè)生產(chǎn)過程的應(yīng)用要求，PLC能夠處理的輸入信號數(shù)量是不一樣的。一般將一路信號稱作一個(gè)店，將輸入輸出點(diǎn)數(shù)的總和稱為機(jī)器的點(diǎn)。按照點(diǎn)數(shù)的多少，

16、可將PLC分為超小，小，中，打，超大等五類型如下表2-1所示：</p><p>　　表2-1 PLC按規(guī)模分類</p><p>　　2.2.2可編程控制器的配置</p><p>　　可編程控制器雖然外觀各異，但硬件結(jié)構(gòu)大體相同。主要由中央處理器（CPU），存儲(chǔ)器（RAM/ROM），輸入輸出（I/O接口）,電源及編程設(shè)備幾大部分組成。PLC的硬件結(jié)構(gòu)框圖如下圖2-2

17、所示：</p><p>　　接受 驅(qū)動(dòng)</p><p>　　現(xiàn)場信號 受控元件</p><p><b>　　圖2-2 基本構(gòu)成</b></p><p>　　（1）CPU的

18、構(gòu)成：PLC中的CPU是PLC的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每臺PLC至少有一個(gè)CPU，它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時(shí)，診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯(cuò)誤等。進(jìn)入運(yùn)行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，去指揮有關(guān)的控制電路。 </p><p>　　與通

19、用計(jì)算機(jī)一樣，主要由運(yùn)算器、控制器、寄存器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成，還有外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。它確定了進(jìn)行控制的規(guī)模、工作速度、內(nèi)存容量等。內(nèi)存主要用于存儲(chǔ)程序及數(shù)據(jù)，是PLC不可缺少的組成單元。</p><p>　　CPU的控制器控制CPU工作，由它讀取指令、解釋指令及執(zhí)行指令。但工作節(jié)奏由震蕩信號控制。</p><p>　　CPU的運(yùn)算器用于進(jìn)行數(shù)字或邏輯運(yùn)

20、算，在控制器指揮下工作。</p><p>　　CPU的寄存器參與運(yùn)算，并存儲(chǔ)運(yùn)算的中間結(jié)果，它也是在控制器指揮下工作。</p><p>　　CPU雖然劃分為以上幾個(gè)部分，但PLC中的CPU芯片實(shí)際上就是微處理器，由于電路的高度集成，對CPU內(nèi)部的詳細(xì)分析已無必要，我們只要弄清它在PLC中的功能與性能，能正確地使用它就夠了。</p><p>　　CPU模塊的外部表現(xiàn)就

21、是它的工作狀態(tài)的種種顯示、種種接口及設(shè)定或控制開關(guān)。一般講，CPU模塊總要有相應(yīng)的狀態(tài)指示燈，如電源顯示、運(yùn)行顯示、故障顯示等。箱體式PLC的主箱體也有這些顯示。它的總線接口，用于接I/O模板或底板，有內(nèi)存接口，用于安裝內(nèi)存，有外設(shè)口，用于接外部設(shè)備，有的還有通訊口，用于進(jìn)行通訊。CPU模塊上還有許多設(shè)定開關(guān)，用以對PLC作設(shè)定，如設(shè)定起始工作方式、內(nèi)存區(qū)等。</p><p>　　（2）I/O模塊：PLC的對外功

22、能，主要是通過各種I/O接口模塊與外界聯(lián)系的，按I/O點(diǎn)數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量，I/O模塊可多可少，但其最大數(shù)受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或機(jī)架槽數(shù)限制。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài)，輸出點(diǎn)反映輸出鎖存器狀態(tài)。</p><p>　?。?）電源模塊：有些PLC中的電源，是與CPU模塊合二為一的，有些是分開的，其主要用途是為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。同時(shí)

23、，有的還為輸入電路提供24V的工作電源。電源以其輸入類型有：交流電源，加的為交流220VAC或110VAC，直流電源，加的為直流電壓，常用的為24V。</p><p>　　（4）底板或機(jī)架：大多數(shù)模塊式PLC使用底板或機(jī)架，其作用是：電氣上，實(shí)現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系，使CPU能訪問底板上的所有模塊，機(jī)械上，實(shí)現(xiàn)各模塊間的連接，使各模塊構(gòu)成一個(gè)整體。</p><p>　?。?）PLC 的外部設(shè)備：

24、外部設(shè)備是PLC系統(tǒng)不可分割的一部分，它有四大類</p><p>　?、倬幊淘O(shè)備：有簡易編程器和智能圖形編程器，用于編程、對系統(tǒng)作一些設(shè)定、監(jiān)控PLC及PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況。編程器是PLC開發(fā)應(yīng)用、監(jiān)測運(yùn)行、檢查維護(hù)不可缺少的器件，但它不直接參與現(xiàn)場控制運(yùn)行。</p><p>　?、谠O(shè)備：有數(shù)據(jù)監(jiān)視器和圖形監(jiān)視器。直接監(jiān)視數(shù)據(jù)或通過畫面監(jiān)視數(shù)據(jù)。</p><p&

25、gt;　　③存儲(chǔ)設(shè)備：有存儲(chǔ)卡、存儲(chǔ)磁帶、軟磁盤或只讀存儲(chǔ)器，用于永久性地存儲(chǔ)用戶數(shù)據(jù)，使用戶程序不丟失，如EPROM、EEPROM寫入器等。</p><p>　?、茌斎胼敵鲈O(shè)備：用于接收信號或輸出信號，一般有條碼讀人器，輸入模擬量的電位器，打印機(jī)等。</p><p>　　（6）PLC的通信聯(lián)網(wǎng)：PLC具有通信聯(lián)網(wǎng)的功能，它使PLC與PLC 之間、PLC與上位計(jì)算機(jī)以及其他智能設(shè)備之間能夠

26、交換信息，形成一個(gè)統(tǒng)一的整體，實(shí)現(xiàn)分散集中控制?，F(xiàn)在幾乎所有的PLC新產(chǎn)品都有通信聯(lián)網(wǎng)功能，它和計(jì)算機(jī)一樣具有RS-232接口，通過雙絞線、同軸電纜或光纜，可以在幾公里甚至幾十公里的范圍內(nèi)交換信息。當(dāng)然，PLC之間的通訊網(wǎng)絡(luò)是各廠家專用的，PLC與計(jì)算機(jī)之間的通訊，一些生產(chǎn)廠家采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)總線，并向標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議靠攏，這將使不同機(jī)型的PLC之間、PLC與計(jì)算機(jī)之間可以方便地進(jìn)行通訊與聯(lián)網(wǎng)。了解了PLC的基本結(jié)構(gòu)，我們在購買程控器時(shí)就有了一

27、個(gè)基本配置的概念，做到既經(jīng)濟(jì)又合理，盡可能發(fā)揮PLC所提供的最佳功能。</p><p>　　2.3 PLC的特點(diǎn) （1）抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高</p><p>　　繼電接觸器控制系統(tǒng)雖具有較好的抗干擾能力，但使用了大量的機(jī)械觸頭，使設(shè)備連線復(fù)雜，由于器件的老化、脫焊、觸頭的抖動(dòng)及觸頭在開閉時(shí)受電弧的損害大大降低了系統(tǒng)的可靠性。傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)中使用了大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器。

28、由于觸點(diǎn)接觸不良，容易出現(xiàn)故障，PLC用軟件代替大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關(guān)的少量硬件，接線可減少互繼電器控制系統(tǒng)的1/10--1/100，因觸點(diǎn)接觸不良造成的故障大為減少。而PLC采用微電子技術(shù)，大量的開關(guān)動(dòng)作由無觸點(diǎn)的電子存儲(chǔ)器件來完成，大部分繼電器和復(fù)雜的連線被軟件程序所取代，故壽命長，可靠性大大提高。</p><p>　　(2)配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng) </p>

29、<p>　　PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。 (3)易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎 PL

30、C作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用PLC的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開了方便之門。 (4)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造 PLC用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控

31、制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合</p><p>　　2.4 PLC的應(yīng)用領(lǐng)域</p><p>　　目前，PLC在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、保及文化娛樂等各個(gè)行業(yè)，使用情況大致可歸納為以下幾類：</p><p

32、>　　（1）開關(guān)量的邏輯控制 這是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，可用它取代傳統(tǒng)的繼電器控制電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設(shè)備的控制，又可用于多機(jī)群控制及自動(dòng)化流水線。如電梯控制、高爐上料、注塑機(jī)、印刷機(jī)、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。</p><p>　　（2）模擬量控制 在工業(yè)生產(chǎn)過程中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使PLC能處理模擬信

33、號，PLC廠家生產(chǎn)有配套的A/D、D/A轉(zhuǎn)換模塊，使PLC可用于模擬量控制。</p><p>　?。?）運(yùn)動(dòng)控制 PLC可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制。從控制機(jī)構(gòu)配置來說，早期直接用開關(guān)量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在可使用專門的運(yùn)動(dòng)控制模塊。廣泛的運(yùn)用于各種機(jī)床、機(jī)械、機(jī)器人、電器等場合。</p><p>　　（4）過程控制 這是對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。PL

34、C能編制各種控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID控制時(shí)一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中常用的控制方法。PID處理一般是運(yùn)行專用的PID子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應(yīng)用</p><p>　?。?）數(shù)據(jù)處理 現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的參考值比較。一般用于大型系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造業(yè)。<

35、;/p><p>　?。?）通信及聯(lián)網(wǎng) PLC通信包含PLC之間的通信以及PLC與其他智能設(shè)備間的通信。在工業(yè)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展加快前提下，廠家都十分重視PLC的通訊功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，通訊十分方便。</p><p>　　2.5 PLC的發(fā)展趨勢</p><p>　　(1)向高速度、大容量方向發(fā)展為了提高PLC的處理能力，要求PLC具有更好的響應(yīng)速度和更大的儲(chǔ)存容

36、量。</p><p>　　(2)向超大型、超小型兩個(gè)方向發(fā)展。以適應(yīng)不同類型的自動(dòng)控制系統(tǒng)的需要。</p><p>　　(3)PLC大力開發(fā)智能模塊，加強(qiáng)聯(lián)網(wǎng)通信功能。為了擴(kuò)大適用范圍，廠家還制定了通用的通信彼岸準(zhǔn)，已構(gòu)成更大的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。</p><p>　　(4)增強(qiáng)外部故障的檢測與處理能力。外部故障的幾率很大，因此，PLC廠家致力于研制、發(fā)展用于檢測外部故障的專

37、用智能模塊，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的可靠。</p><p>　　(5)編程語言多樣化。PLC結(jié)構(gòu)不斷發(fā)展的同時(shí),PLC的編程語言也越來越豐富。多種語言并存、互補(bǔ)與發(fā)展是PLC進(jìn)步的一種趨勢。</p><p>　　3 系統(tǒng)總體方案及硬件設(shè)計(jì)</p><p><b>　　3.1系統(tǒng)總體方案</b></p><p><b>

38、;　　3.1.1設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　PLC原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)是電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)領(lǐng)域重要的實(shí)踐環(huán)節(jié)之一，主要以小型實(shí)用性PLC控制系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計(jì)為主。全面熟練掌握PLC的硬件組成以及各種指令的應(yīng)用，使學(xué)生掌握小型PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟，熟悉和掌握PLC開發(fā)系統(tǒng)的應(yīng)用和軟件調(diào)試過程，通過設(shè)計(jì)過程中對故障的分析、判斷、檢修進(jìn)一步鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力。</p>

39、<p>　　3.1.2 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求</p><p>　　利用PLC設(shè)計(jì)控制十字路口交通燈的全自動(dòng)運(yùn)行，系統(tǒng)啟動(dòng)后，根據(jù)設(shè)置好的東西南北方向的通車時(shí)間控制東西南北方向指示燈按照一定的規(guī)律運(yùn)行，完成一個(gè)周期工作后自動(dòng)進(jìn)入下一個(gè)周期繼續(xù)運(yùn)行。城市路口交通燈控制系統(tǒng)用于十字路口的車輛以及行人的交通管理，每個(gè)方向具有左拐、右拐、直行以及行人4種通行指示燈。執(zhí)行程序，初始態(tài)為四個(gè)路口的紅燈全亮之后，東西路口的綠

40、燈亮，南北路口的紅燈亮，東西路口方向通車，延時(shí)一段時(shí)間后路口的綠燈熄滅，黃燈開始閃爍，閃爍若干次后，東西路口紅燈亮，而同時(shí)南北路口的綠燈亮，南北路口方向開始通車，延時(shí)一段時(shí)間后，南北路口的綠燈熄滅，黃燈開始閃爍，閃爍若干次后，再切換到東西路口方向，之后重復(fù)以上過程。</p><p>　　3.1.3 設(shè)計(jì)思路</p><p>　　某十字路口東西方向和南北方向各裝有直行(包括右轉(zhuǎn)彎)控制紅、黃

41、、綠交通信號燈和左轉(zhuǎn)彎控制紅、綠交通信號燈，另外還有倒計(jì)時(shí)顯示器。顯示器用于顯示相應(yīng)方向直行控制當(dāng)前點(diǎn)亮信號燈還要持續(xù)的時(shí)間(剩余時(shí)間)，由另外的單片機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成。（這里不予以考慮設(shè)計(jì)）設(shè)計(jì)的規(guī)律如下：</p><p>　　1. 系統(tǒng)啟動(dòng)后，東西直行、南北直行、東西左轉(zhuǎn)彎、南北左轉(zhuǎn)彎都亮紅燈。</p><p>　　2. 東西直行綠燈亮9秒,與此同時(shí)南北紅燈全亮13秒；東西左轉(zhuǎn)彎紅燈亮； &l

42、t;/p><p>　　3. 東西直行綠燈熄滅，黃燈閃爍1秒，然后東西左轉(zhuǎn)彎綠燈亮5秒。。</p><p>　　4. 東西左轉(zhuǎn)彎綠燈熄滅，黃燈閃1秒，然后南北直行紅綠燈亮9秒，其余燈為紅燈。</p><p>　　5.南北直行綠燈熄滅后，直行黃燈閃亮1秒后變成紅燈亮；同時(shí)南北左轉(zhuǎn)彎綠燈亮，維持5秒；</p><p>　　6. 南北左轉(zhuǎn)彎綠燈亮5秒后變

43、成黃燈閃爍1秒;(至此東西方向全是紅燈亮，維持13秒)；同時(shí)南北方向直行控制紅燈亮，綠燈熄滅。</p><p>　　7. 南北左轉(zhuǎn)彎黃燈閃1秒后，東西直行綠燈亮，紅燈滅，東西左轉(zhuǎn)彎繼續(xù)紅燈亮，南北方向燈全變?yōu)榧t燈。</p><p>　　8. 循環(huán)執(zhí)行上述2到7步，實(shí)現(xiàn)對交通信號燈的控制。</p><p><b>　　3.2硬件設(shè)計(jì)</b><

44、;/p><p>　　1.型號選擇：輸入控制X0，輸出端有東西、南北方向紅綠黃燈和東西、南北方向左轉(zhuǎn)彎紅綠燈共十個(gè)輸出點(diǎn)，所以選用日本三菱公司生產(chǎn)的FX2N系列。</p><p>　　2.I/O分配表：如表3-1：</p><p><b>　　表3-1</b></p><p>　　3.硬件電路圖連接：如圖3-2所示：</

45、p><p>　　圖3-2 硬件電路接線圖</p><p>　　4 交通燈的軟件設(shè)計(jì)</p><p><b>　　4.1定時(shí)器</b></p><p>　　在PLC內(nèi)的定時(shí)器是根據(jù)時(shí)鐘脈沖的累積形式，當(dāng)所計(jì)時(shí)間達(dá)到設(shè)定值時(shí)，其輸出觸點(diǎn)動(dòng)作，時(shí)鐘脈沖有1ms、10ms、100ms。定時(shí)器可以用用戶程序存儲(chǔ)器內(nèi)的常數(shù)K作為設(shè)定值

46、，也可以用數(shù)據(jù)寄存器（D）的內(nèi)容作為設(shè)定值。在后一種情況下，一般使用有掉電保護(hù)功能的數(shù)據(jù)寄存器。即使如此，若備用電池電壓降低時(shí)，定時(shí)器或計(jì)數(shù)器往往會(huì)發(fā)生誤動(dòng)作。</p><p>　　定時(shí)器通道范圍如下：</p><p>　　100 ms定時(shí)器T0～T199， 共200點(diǎn)，設(shè)定值：0.1～ 3276.7秒；</p><p>　　10 ms定時(shí)器T200～TT245，共

47、46點(diǎn)，設(shè)定值：0.01～327.67秒；</p><p>　　1 ms積算定時(shí)器 T245～T249，共4點(diǎn)，設(shè)定值：0.001～32.767秒；</p><p>　　100 ms積算定時(shí)器T250～T255，共6點(diǎn)，設(shè)定值：0.1～3276.7秒； </p><p>　　定時(shí)器指令符號及應(yīng)用如下圖4-1所示： </p><p>　　

48、圖4-1繼電器的應(yīng)用</p><p>　　當(dāng)定時(shí)器線圈T200的驅(qū)動(dòng)輸入X000接通時(shí)，T200的當(dāng)前值計(jì)數(shù)器對10 ms的時(shí)鐘脈沖進(jìn)行累積計(jì)數(shù)，當(dāng)前值與設(shè)定值K123相等時(shí)，定時(shí)器的輸出接點(diǎn)動(dòng)作，即輸出觸點(diǎn)是在驅(qū)動(dòng)線圈后的1.23秒（10 * 123ms = 1.23s）時(shí)才動(dòng)作，當(dāng)T200觸點(diǎn)吸合后，Y000就有輸出。當(dāng)驅(qū)動(dòng)輸入X000斷開或發(fā)生停電時(shí)，定時(shí)器就復(fù)位，輸出觸點(diǎn)也復(fù)位。</p>&

49、lt;p>　　每個(gè)定時(shí)器只有一個(gè)輸入，它與常規(guī)定時(shí)器一樣，線圈通電時(shí)，開始計(jì)時(shí)；斷電時(shí)，自動(dòng)復(fù)位，不保存中間數(shù)值。定時(shí)器有兩個(gè)數(shù)據(jù)寄存器，一個(gè)為設(shè)定值寄存器，另一個(gè)是現(xiàn)時(shí)值寄存器，編程時(shí)，由用戶設(shè)定累積值。</p><p>　　4.2 定時(shí)器的設(shè)置</p><p>　　為了明確各定時(shí)器的作用，以便于理解各個(gè)燈的狀態(tài)轉(zhuǎn)換的準(zhǔn)確時(shí)間，表5.1列出了定時(shí)器的功能如下：</p>

50、<p>　　表4-2 定時(shí)器設(shè)置</p><p>　　4.3交通信號燈模擬控制時(shí)序圖</p><p><b>　　如圖4-3所示：</b></p><p><b>　　圖4-3 時(shí)序圖</b></p><p>　　4.4 交通燈工作時(shí)的程序</p><p>　　1

51、. 初始態(tài)，南北東西都是紅燈，其梯形圖如下圖4-4所示：</p><p><b>　　圖4-4</b></p><p>　　2. 按下啟動(dòng)按鈕X0，東西直行綠燈了，南北全是紅燈，東西左轉(zhuǎn)彎紅燈亮，其梯形圖如下圖4-5所示：</p><p><b>　　圖4-5</b></p><p>　　3. 當(dāng)T

52、0時(shí)間到9秒時(shí)，東西直行綠燈滅，黃燈閃1秒，此時(shí)南北仍是紅燈，其梯形圖如下圖4-6所示：</p><p><b>　　圖4-6</b></p><p>　　4. 當(dāng)T1時(shí)間到時(shí)，東西左轉(zhuǎn)彎綠燈亮，東西直行紅燈亮，南北仍全是紅燈，禁止通行，其梯形圖如下圖4-7所示：</p><p><b>　　圖4-7</b></p&

53、gt;<p>　　5. 當(dāng)T2時(shí)間5秒一到，東西左轉(zhuǎn)彎黃燈閃1秒，東西直行紅燈亮，南北全是紅燈，其梯形圖如下圖4-8所示：</p><p><b>　　圖4-8</b></p><p>　　6. 當(dāng)T3時(shí)間到，南北直行綠燈亮9秒，東西全是紅燈。其梯形圖如圖4-9所示：</p><p><b>　　圖4-9</b&g

54、t;</p><p>　　7. 當(dāng)T4的時(shí)間到，南北直行黃燈閃1秒，東西全是紅燈，禁止通行。其梯形圖如圖4-10所示：</p><p><b>　　圖4-10</b></p><p>　　8. 當(dāng)T11的時(shí)間到，南北左轉(zhuǎn)彎的綠燈亮，直行紅燈亮，東西全是紅燈亮。其梯形圖如圖4-11所示：</p><p><b>

55、　　圖4-11</b></p><p>　　9. 當(dāng)T5時(shí)間到，南北左轉(zhuǎn)彎的黃燈閃1秒，東西仍全是紅燈。其梯形圖如圖4-12所示：</p><p><b>　　圖4-12</b></p><p>　　10. 當(dāng)T6時(shí)間到，東西直行的綠燈亮，又回到了S1狀態(tài)，以后依次執(zhí)行。</p><p>　　5 交通燈的仿

56、真與調(diào)試</p><p>　　5.1 系統(tǒng)的調(diào)試過程</p><p>　?。?）將PLC與對應(yīng)輸入輸出的設(shè)備連接起來。</p><p>　?。?）用FXgpwin軟件編制圖的梯形圖程序，將編制無誤的程序分別下載到PLC中，并將模式選擇開關(guān)撥至RUN狀態(tài)。</p><p><b>　　（3）調(diào)試運(yùn)行。</b></p&

57、gt;<p>　　按下啟動(dòng)開關(guān)，東西方向綠燈亮9ｓ，同時(shí)南北方向的紅燈亮16ｓ，換行前東西方向的黃燈閃爍1ｓ，然后東西左轉(zhuǎn)彎方向的綠燈亮5ｓ；接著東西左轉(zhuǎn)彎方向的黃燈亮1ｓ，同時(shí)東西方向的紅燈亮6ｓ，然后南北方向的綠燈亮9ｓ，最后南北方向黃燈亮1ｓ，然后南北左轉(zhuǎn)彎方向綠燈亮5秒，東西方向紅燈亮，之后南北左轉(zhuǎn)彎黃燈亮1秒。之后自動(dòng)開始第二周期的循環(huán)顯示。</p><p><b>　?。?）監(jiān)

58、控運(yùn)行。</b></p><p>　　當(dāng)PLC運(yùn)行時(shí)，可以使用FXgpwin軟件中的監(jiān)視功能監(jiān)控整個(gè)程序的運(yùn)行過程，以方便調(diào)試程序。在FXgpwin軟件上，單擊 “PLC寫入”—“監(jiān)視”－“監(jiān)視開始”，可以全畫面監(jiān)控PLC的運(yùn)行，這時(shí)可以觀察到定時(shí)器的定時(shí)值會(huì)隨著程序的運(yùn)行而動(dòng)態(tài)變化，通電閉合的觸點(diǎn)和線圈會(huì)變藍(lán)。借助于FXgpwin軟件的監(jiān)控功能可以檢查哪些線圈和觸點(diǎn)該通電時(shí)沒通電，從而為進(jìn)一步修改程

59、序提供幫助。</p><p><b>　　6 總 結(jié)</b></p><p>　　在近兩星期的日子里，經(jīng)過這次設(shè)計(jì)我學(xué)到很多很多的的東西，不僅鞏固了以前所學(xué)過的知識，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識。課程設(shè)計(jì)不僅是對前面所學(xué)知識的一種檢驗(yàn)，而且也是對自己能力的一種提高。通過這次課程設(shè)計(jì)使我明白了自己原來知識太理論化了，面對單獨(dú)的課題的是感覺很茫然。自己要學(xué)

60、習(xí)的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會(huì)，什么東西都懂，有點(diǎn)眼高手低。通過這次課程設(shè)計(jì)，我才明白學(xué)習(xí)是一個(gè)長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識和綜合素質(zhì)。而且通過這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實(shí)踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正的學(xué)到知識，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力?？傊?，不管學(xué)會(huì)的還是學(xué)不會(huì)的的確覺得困難比較

61、多，真是萬事開頭難，不知道如何入手。最后終于做完了有種如釋重負(fù)的感覺。此外，還得出一個(gè)結(jié)論：知識必須通過應(yīng)用才能實(shí)現(xiàn)其價(jià)值！有些東西以為學(xué)會(huì)了，但真正到用的時(shí)候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以我認(rèn)為只有到真正會(huì)用的時(shí)候才是真的學(xué)會(huì)了。</p><p>　　總之，不管學(xué)會(huì)的還是學(xué)不會(huì)的的確覺得困難比較多，真是萬事開頭難，不知道如何入手。最后終于做完了有種如釋重負(fù)的感覺。此外，還得出一個(gè)結(jié)論：知識必須通過應(yīng)用才能實(shí)現(xiàn)其價(jià)值！有些

62、東西以為學(xué)會(huì)了，但真正到用的時(shí)候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以我認(rèn)為只有到真正會(huì)用的時(shí)候才是真的學(xué)會(huì)了。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 張力勝，PLC控制十字交通燈的設(shè)計(jì)，礦業(yè)科學(xué)技術(shù)，2005.</p><p>　　[2] 陳傳明等，智能交通信號燈配時(shí)及優(yōu)化設(shè)計(jì) ，微機(jī)發(fā)展，2005.</p>

63、<p>　　[3] 陳宗梅，交通燈控制系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)，重慶職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2005.</p><p>　　[4] 周名偵等，基于PLC控制的交通燈設(shè)計(jì) ，廣東交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2005.</p><p>　　[5] 求是科技，PLC應(yīng)用開發(fā)技術(shù)與工程實(shí)踐. 北京：人民郵電出版社，2005.</p><p>　　[6] 高欽和，可編程控制器應(yīng)用技術(shù)與設(shè)計(jì)

64、實(shí)例.北京：人民郵電出版社，2004. </p><p>　　[7] 張偉華等，公交優(yōu)先的信號交叉口配時(shí)優(yōu)化方法，中國公路學(xué)報(bào)，2004.</p><p>　　[8] 浦琪，交叉口信號配時(shí)模型研究，上海鐵道大學(xué)學(xué)報(bào)，1999.</p><p>　　[9] 陳寬民等，道路通行能力分析，北京:人民交通出版社，2003.</p><p>　　[10

65、] 文國瑋，城市交通與道路系統(tǒng)規(guī)劃，北京:清華大學(xué)出版社，2001.</p><p><b>　　附 錄</b></p><p><b>　　1. 梯形圖：</b></p><p><b>　　2. 指令表：</b></p><p><b>　　致 謝</b

66、></p><p>　　在設(shè)計(jì)過程中，我通過查閱大量有關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗(yàn)和自學(xué)，并向老師請教等方式，使自己學(xué)到了不少知識，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個(gè)設(shè)計(jì)中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會(huì)對今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動(dòng)手的能力，使我充分體會(huì)到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時(shí)的喜悅。雖然這個(gè)設(shè)計(jì)做的也不太好，但是在設(shè)計(jì)過程中