plc控制交通燈經(jīng)典畢業(yè)設(shè)計

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計論文</b></p><p><b>　　題目 </b></p><p>　　PLC控制十字路口交通燈的畢業(yè)設(shè)計</p><p>　　二、指導(dǎo)思想和目的要求 </p><p>　　設(shè)計出一種由PLC控制的十字路口交通燈。</p><p

2、>　　1,熟練掌握PLC的各種功能。</p><p>　　2急車強(qiáng)通情況下的設(shè)計。</p><p>　　3根據(jù)人流量通過PLC來控制交通燈的設(shè)計</p><p><b>　　三、主要技術(shù)指標(biāo)</b></p><p>　　1梯形圖編程 </p><p>　　2 功能塊圖編程 <

3、/p><p>　　3各電器設(shè)備的控制方式及控制要求</p><p>　　四、進(jìn)度和要求 1查閱資料，熟悉設(shè)計內(nèi)容，擬訂設(shè)計方案。</p><p>　　2進(jìn)行總體、部件等設(shè)計，并完成設(shè)計圖紙的繪制。 </p><p>　　

4、3. 修改完善設(shè)計，翻譯資料，寫說明書，準(zhǔn)備答辯。</p><p>　　五、主要參考書及參考資料</p><p>　　《S7-200PLC應(yīng)用基礎(chǔ)與實(shí)例》</p><p>　　《電氣控制與PLC》</p><p>　　《流行PLC實(shí)用程序及設(shè)計》</p><p>　　《PLC可編程控制器教程》</p>&

5、lt;p>　　《可編程控制器入門與應(yīng)用實(shí)例》</p><p>　　《可編程序控制器應(yīng)用教程》</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　可編程序控制器在工業(yè)自動化中的地位極為重要，廣泛的應(yīng)用于各個行業(yè)。隨著科技的發(fā)展，可編程控制器的功能日益完善，加上小型化、價格低、可靠性高，在現(xiàn)代工業(yè)中的應(yīng)用更加突出。城市交通燈控

6、制采用的可編程制器具有可靠性高、維護(hù)方便，用法簡單、通用性強(qiáng)等特點(diǎn)自從交通燈誕生以來，其內(nèi)部的電路控制系統(tǒng)就不斷的被改進(jìn)。設(shè)計方法也開始多種多樣，從而使交通燈顯得更加智能化。</p><p>　　可編程控制器(PLC)以微處理器為核心，普遍采用依據(jù)繼電接觸器控制系統(tǒng)電氣原理圖編制的梯形圖語言進(jìn)行程序設(shè)計，編程容易，功能擴(kuò)展方便，修改靈活,而且結(jié)構(gòu)簡單，抗干擾能力強(qiáng)。西門子可編程控制器指令豐富，可以接各種輸出、輸入

7、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)備更是符合交通燈控制系統(tǒng)的要求與特點(diǎn)，能夠方便地聯(lián)網(wǎng)通信。</p><p>　　本文選擇西門子可編程控制器S7-200為核心部件，著重進(jìn)行硬件接口設(shè)計，利用梯形圖和語句表進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)了十字路口交通燈控制系統(tǒng)的自動化。</p><p>　　關(guān)鍵詞： PLC；交通控制；自動化；西門子；接觸器；梯形圖；聯(lián)網(wǎng)通信</p>&

8、lt;p><b>　　目 錄</b></p><p>　　摘 要................................................3</p><p>　　前言...................................................5</p><p>　　1.1課題研究背景...

9、..................................5</p><p>　　1.2交通燈的研究目的和意義...........................6</p><p>　　第2章 系統(tǒng)方案分析.....................................8</p><p>　　2.1控制要求...................

10、......................8</p><p>　　2.2交通燈工作示意圖.................................9</p><p>　　2.3系統(tǒng)設(shè)計方案分析................................10</p><p>　　第3章系統(tǒng)程序設(shè)計.............................

11、........12</p><p>　　3.1硬件的設(shè)計......................................12</p><p>　　3.1.1 PLC的結(jié)構(gòu)及工作原理..............................................12</p><p>　　3.1.2 PLC的選型................

12、..................................................14</p><p>　　3.1.3 PLC的地址分配...........................................................15</p><p>　　3.2 軟件的設(shè)計.....................................1

13、7</p><p>　　3.2.1主程序流程圖及時序圖...............................................17</p><p>　　3.2.2模擬時序圖...................................................................19</p><p>　　3.2.3正常

14、時序梯形圖...........................................................18</p><p>　　3.2.4急車強(qiáng)通情況...............................................................21</p><p>　　3.2.5車流滯留情況紅綠燈時間長度控制............

15、...............22</p><p>　　3.2.6車流量的計算...............................................................23</p><p>　　3.2.7運(yùn)行程序語句表...........................................................25</p&g

16、t;<p>　　3.2.8系統(tǒng)程序分析...............................................................28</p><p>　　3.3 本章小結(jié).......................................28</p><p>　　第4章 系統(tǒng)檢測與調(diào)試.......................

17、...........29</p><p>　　4.1大體思路流程....................................29</p><p>　　結(jié) 論................................................30</p><p>　　致謝...................................

18、...............31</p><p>　　參考文獻(xiàn)..............................................32</p><p>　　附錄一硬件設(shè)計原理電路圖..............................33</p><p><b>　　前 言</b></p><

19、p><b>　　1.1課題研究背景</b></p><p>　　1858年，在英國倫敦主要街頭安裝了以燃煤氣為光源的紅，藍(lán)兩色的機(jī)械扳手式信號燈，用以指揮馬車通行。這是世界上最早的交通信號燈。1868年，英國機(jī)械工程師納伊特在倫敦威斯敏斯特區(qū)的議會大廈前的廣場上，安裝了世界上最早的煤氣紅綠燈。它由紅綠兩以旋轉(zhuǎn)式方形玻璃提燈組成，紅色表示“停止”，綠色表示“注意”。1869年1月2日，煤

20、氣燈爆炸，使警察受傷，遂被取消。1914年，電氣啟動的紅綠燈出現(xiàn)在美國。這種紅綠燈由紅綠黃三色圓形的投光器組成，安裝在紐約市5號大街的一座高塔上。紅燈亮表示“停止”，綠燈亮表示“通行”。 1918年，又出現(xiàn)了帶控制的紅綠燈和紅外線紅綠燈。帶控制的紅綠燈，一種是把壓力探測器安在地下，車輛一接近紅燈便變?yōu)榫G燈；另一種是用擴(kuò)音器來啟動紅綠燈，司機(jī)遇紅燈時按一下嗽叭，就使紅燈變?yōu)榫G燈。紅外線紅綠燈當(dāng)行人踏上對壓力敏感的路面時，它就能察覺到有人要

21、過馬路。紅外光束能把信號燈的紅燈延長一段時間，推遲汽車放行，以免發(fā)生交通事故。信號燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對于疏導(dǎo)交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。1968年，聯(lián)合國《道路交通和道路標(biāo)志信號協(xié)定》對各種信號燈的含</p><p>　　1.2交通燈的研究目的和意義</p><p>　　在十字路口設(shè)置交通燈可以對交通進(jìn)行有效的疏通，并為交通參與者的安全提供了強(qiáng)有力的保障

22、。但是隨著社會、經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，原先的交通</p><p>　　燈控制系統(tǒng)已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)在日益繁忙的交通狀況。如何改善交通燈控制系</p><p>　　統(tǒng)，使其適應(yīng)現(xiàn)在的交通狀況，成為研究的課題。</p><p>　　傳統(tǒng)的十字路口交通控制燈，通常的做法是：事先經(jīng)過車輛流量的調(diào)查，運(yùn)用統(tǒng)計的方法將兩個方向紅綠燈的延時預(yù)先設(shè)置好。然而，實(shí)際上車輛流量的變化往往是不確定

23、的，有的路口在不同的時段甚至可能產(chǎn)生很大的差異。即使是經(jīng)過長期運(yùn)行、較適用的方案，仍然會發(fā)生這樣的現(xiàn)象：綠燈方向幾乎沒有什么車輛，而紅燈方向卻排著長隊等候通過。這種流量變化的偶然性是無法建立準(zhǔn)確模型的，統(tǒng)計的方法已不能適應(yīng)迅猛發(fā)展的交通現(xiàn)狀，更為現(xiàn)實(shí)的需要是能有一種能夠根據(jù)流量變化情況自適應(yīng)控制的交通燈。</p><p>　　目前，大部分城市中十字路口交通燈的控制普遍采用固定轉(zhuǎn)換時間間隔的控制方法。由于十字路口不

24、同時刻車輛的流量是復(fù)雜的、隨機(jī)的和不確定的，采用固定時間的控制方法，經(jīng)常造成道路有效利用時間的浪費(fèi)，出現(xiàn)空等現(xiàn)象，影響了道路的暢通。為此，采用不依賴數(shù)學(xué)模型的模糊控制方法設(shè)計交通燈控制器，能較好地解決這個問題。另外隨著眾多高科技技術(shù)在日常生活的普遍應(yīng)用，城市空中各種電磁干擾日益嚴(yán)重，為保證交通控制的可靠、穩(wěn)定，選擇了能夠在惡劣的電磁干擾環(huán)境下正常工作的PLC是必要的。</p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，

25、自動化程度要求越來越高，原有的交通燈裝置遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)前高度自動化的需要。可編程控制器交通燈控制系統(tǒng)集成自動控制技術(shù)、計量技術(shù)、新傳感器技術(shù)、計算機(jī)管理技術(shù)于一體的機(jī)電一體化產(chǎn)品；充分利用計算機(jī)技術(shù)對生產(chǎn)過程進(jìn)行集中監(jiān)視、控制管理和分散控制；充分吸收了分散式控制系統(tǒng)和集中控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、系統(tǒng)化設(shè)計，配置靈活、組態(tài)方便。</p><p>　　可編程控制器交通燈控制系統(tǒng)的特點(diǎn)：</p>

26、<p><b>　?、倜摍C(jī)手動工作；</b></p><p>　　②聯(lián)機(jī)自動就地工作；</p><p>　　③上機(jī)控制的單周期運(yùn)行方式；</p><p>　　④由上位機(jī)通過串口向下位機(jī)送入設(shè)定配方參數(shù)實(shí)現(xiàn)自動控制；</p><p>　?、葑詣訂?、自動停機(jī)控制方式。</p><p>

27、　　近年來PLC的性能價格比有較大幅度的提高，使得實(shí)際應(yīng)用成為可能。</p><p>　　本系統(tǒng)采用PLC是基于以下四個原因：</p><p>　?、貾LC具有很高的可靠性，通常的平均無故障時間都在30萬小時以上；</p><p>　?、诰幊棠芰?qiáng)，可以將模糊化、模糊決策和解模糊都方便地用軟件來實(shí)現(xiàn)；</p><p>　?、劭垢蓴_能力強(qiáng)，目前

28、空中各種電磁干擾日益嚴(yán)重，為了保證交通控制</p><p>　　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>　　根據(jù)交通信號燈系統(tǒng)的要求與特點(diǎn)，我們采用了德國西門子公司S7-200型PLC。西門子PLC有小型化、高速度、高性能等特點(diǎn)，是S7-200系列中最高檔次的超小型程序裝置。西門子可編程控制器指令豐富，可以接各種輸出、輸入擴(kuò)充設(shè)備，有豐富的特殊擴(kuò)

29、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)用可編程序控制器(PLC)對十字路口交通控制燈實(shí)現(xiàn)控制。</p><p>　　1.3本課題主要研究內(nèi)容</p><p>　　按照城市交通控制的需要，本文討論了用PLC實(shí)現(xiàn)正常時序、急車強(qiáng)通2種控制方式，通過傳感器與PLC完成對交通異常狀況（滯留或堵車）的判別及處理。 </p><p>

30、;　　正常時序控制對路面進(jìn)行控制.南北方向紅燈時,東西方向綠燈.綠燈閃3秒緊接著黃燈閃2秒,變紅燈.南北方向紅燈直接變綠燈.東西方向紅燈時同理.</p><p>　　急車強(qiáng)通時,發(fā)送信號給交通燈讓其對來急車方向的交通燈進(jìn)行綠燈暢通. 急車強(qiáng)通信號受急車強(qiáng)通開關(guān)控制；無急車時，信號燈接正常時序控制；有急車來時，一律強(qiáng)制讓急車方向的綠燈亮，使急車放行，直至急車通過為止。</p><p>　　交

31、通滯留的異常情況，在路口與路尾設(shè)置兩個傳感器進(jìn)行檢測車流量.交通路段車流量繁忙時，傳感器起到勘測車流量的存在與通過的作用。當(dāng)一方車流量過大的時候,PLC要對控制這一路段的信號燈進(jìn)行調(diào)控,讓滯留或堵車的一方綠燈時間加長,直到交通暢通為止這種工作的好處是避免了交通堵塞造成的不必要的麻煩與事故,就、控制進(jìn)行很方便,很便捷。</p><p>　　第2章 系統(tǒng)方案分析</p><p><b&g

32、t;　　2.1控制要求</b></p><p>　　交通燈控制系統(tǒng)的控制要求如下：</p><p>　　1 信號燈受一個起動開關(guān)控制，當(dāng)起動開關(guān)接通時，信號系統(tǒng)開始工作，且先南北紅燈亮，東西綠燈亮。當(dāng)起動開關(guān)斷開時，所有信號燈都熄滅。</p><p>　　2 南北綠燈和東西綠燈不能同時亮，如果同時亮?xí)r應(yīng)關(guān)閉信號燈系統(tǒng)，并報警。</p>&l

33、t;p>　　3 南北紅燈亮維持25S。在南北紅燈亮的同時東西綠燈也亮，并維持20S。到20S時，東西綠燈閃爍，閃爍3S后熄滅。在東西綠燈熄滅時，東西黃燈亮，并維持2S。到2S時，東西黃燈熄，東西紅燈亮。同時，南北紅燈熄滅，南北綠燈亮。</p><p>　　4東西紅燈亮維持30S。南北綠燈亮維持25S。然后閃爍3S，熄滅。同時南北黃燈亮，維持2S后熄滅，這時南北紅燈亮，東西綠燈亮。</p>&l

34、t;p>　　5急車強(qiáng)通時,發(fā)送信號給交通燈讓其對來急車方向的交通燈進(jìn)行綠燈暢通. 急車強(qiáng)通信號受急車強(qiáng)通開關(guān)控制；無急車時，信號燈接正常時序控制；有急車來時，一律強(qiáng)制讓急車方向的綠燈亮，使急車放行，直至急車通過為止。</p><p>　　2.2交通燈工作示意圖交通信號燈系統(tǒng)操作界面 </p><p>　　2-2-1十字路口交通信號燈系統(tǒng)操作界面</p>&l

35、t;p>　　2.3系統(tǒng)設(shè)計方案分析</p><p>　　按照交通燈系統(tǒng)控制要求下，結(jié)合西門子S7-200系列可編程控制器的特性（見附錄），選擇適合的型號。設(shè)計思想分析如下：給一個啟動的輸入信號，要配合一個SB1的按鈕，當(dāng)SB1啟動按鈕動作，系統(tǒng)工作。</p><p>　　首先，南北方向道路處于禁止通行的狀態(tài)，東西方向道路處于允許通行的狀態(tài)。</p><p>　

36、　南北方向道路亮紅燈狀態(tài)過程中，南北紅燈亮25S,需計時器設(shè)定延時25秒，才會轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)南北綠燈亮；同時，東西方向道路也一起亮綠燈20S,需計時器設(shè)定延時20秒，才會轉(zhuǎn)下一狀態(tài)東西綠燈閃爍；東西綠燈閃爍3S，需振蕩器或脈沖源（秒/次）動作使東西綠燈閃爍，還要需計時器設(shè)定延時3秒，才會轉(zhuǎn)下一狀態(tài)東西黃燈亮；東西黃燈亮2S,需計時器設(shè)定延時2秒，才會轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)東西紅燈亮。</p><p>　　其次，東西方向道路處

37、于禁止通行的狀態(tài)，南北方向道路處于允許通行的狀態(tài)。</p><p>　　東西方向道路亮紅燈狀態(tài)過程中，東西紅燈亮30S,需計時器設(shè)定延時</p><p>　　30秒，才會轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)東西綠燈亮；同時，南北方向道路也一起亮綠燈25S,需計時器設(shè)定延時25秒，才會轉(zhuǎn)下一狀態(tài)南北綠燈閃爍；南北綠燈閃爍3S，需振蕩器或脈沖源（秒/次）動作使南北綠燈閃爍，還要需計時器設(shè)定延時3秒，才會轉(zhuǎn)下一狀態(tài)南北

38、黃燈亮；南北黃燈亮2S,需計時器設(shè)定延時2秒，才會轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)南北紅燈亮，如此循環(huán)下去。</p><p>　　另外，當(dāng)斷開系統(tǒng)，所有信號燈熄滅；需要按鈕SB1動作斷開系統(tǒng)，停此輸入信號入可編程控制器，而最快的方法，是使可編程控制器不動作，那么肯定無信號輸出。而且，南北、東西綠燈同時亮，報警?？删幊炭刂破饕敵鲆粋€信號，驅(qū)動一個報警燈。</p><p>　　綜上所述，可編程控制器要滿足一個信

39、號輸入（作系統(tǒng)接通、斷開作用），七個信號輸出，十字路口有十二個交通信號燈，但南北、東西兩個為一組用一個輸出信號控制，再加上一個報警信號驅(qū)動的報警燈。通過如下的十字路口交通燈狀態(tài)分析表、主流程圖、十字路口交通燈時序圖一一展開，將十字路口交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計思路逐漸脈絡(luò)清晰。</p><p>　　表2-3-1 十字路口交通燈狀態(tài)分析表</p><p>　　十字路口交通燈狀態(tài)的分析：</p&

40、gt;<p>　　十字路口交通燈如下圖2-3-1所示，將12個交通燈進(jìn)行編號</p><p>　　圖2-3-2 十字路口交通燈狀態(tài)圖</p><p>　　這12個交通燈共有四個狀態(tài)：</p><p>　　狀態(tài)1：南北紅燈（1、7）亮，東西綠燈（6、12）亮。</p><p>　　狀態(tài)2：南北紅燈（1、7）繼續(xù)亮，東西綠燈（6

41、、12）閃。</p><p>　　狀態(tài)3：南北紅燈（1、7）繼續(xù)亮，東西黃燈（5、11）亮。</p><p>　　狀態(tài)4：東西紅燈（4、10）亮，南北綠燈（3、9）亮。</p><p>　　狀態(tài)5：東西紅燈（4、10）繼續(xù)亮，南北綠燈（3、9）閃。</p><p>　　狀態(tài)6：東西紅燈（1、7）繼續(xù)亮，南北黃燈（2、8）亮。</p>

42、;<p><b>　　第3章系統(tǒng)程序設(shè)計</b></p><p><b>　　3.1硬件的設(shè)計</b></p><p>　　3.1.1 PLC的結(jié)構(gòu)及工作原理</p><p>　　PLC 實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計算機(jī)其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計算機(jī)從結(jié)構(gòu)上分，PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式PL

43、C包括CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。其結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。</p><p>　　中央處理單元(CPU)是PLC 的控制中樞，它按照PLC 系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)、檢查電源、存儲器I/O以及警戒定時器的狀態(tài)；并能診斷用戶程序中的語法

44、錯誤。當(dāng)PLC 投入運(yùn)行時，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O 映象區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后，按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入I/O 映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)，等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O 映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行直到停止運(yùn)行。</p><p>　　圖3-1-1 PLC的結(jié)構(gòu)圖&l

45、t;/p><p><b>　　PLC工作原理</b></p><p>　　當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個階段。</p><p><b>　　1輸入采樣階段</b><

46、/p><p>　　在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。</p><p><b

47、>　　2用戶程序執(zhí)行階段</b></p><p>　　在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要

48、執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。</p><p><b>　　3輸出刷新階段</b></p><p>　　當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應(yīng)的外設(shè)。</p><p>　　圖3-1-2 PLC掃描工作過程圖</p>

49、<p>　　圖3-1-3 PLC的掃描周期圖</p><p>　　3.1.2 PLC的選型</p><p>　　從上面的分析可以知道，系統(tǒng)共有開關(guān)量輸入點(diǎn)1個，開關(guān)量輸出點(diǎn)7個，如果選用CPU222 / PLC，也需要擴(kuò)展單元 PLC，參照西門子S7-200系列特性（見附錄），選用主機(jī)為CPU224（14 輸入/10繼電器輸出）。</p><p>　　其

50、外形圖3-1-4如上：</p><p>　　輸入電路采用了雙向光電耦合器，24V DC極性可任意選擇， 1M、2M為輸入端子的公共端。1L、2L為輸出公共端。</p><p>　　CPU224另有24V、280mA電源供PLC輸入點(diǎn)使用。</p><p>　　3.1.3 PLC的地址分配</p><p>　　列出交通信號燈PLC的輸入/輸出點(diǎn)

51、分配表，見表3-2。</p><p>　　定時器 T=PT×S; 定時實(shí)際時間=設(shè)定值×精度</p><p>　　1ms: T32,T96 </p><p>　　10ms: T33~T36, T97~T100 </p><p>　　100ms: T37~T63, T101~T255</p><

52、p>　　表3-1-5 交通信號燈PLC的I/O輸出點(diǎn)分配表</p><p>　　PLC的接線形式 </p><p>　　圖3-1-5 PLC控制接線圖</p><p><b>　　如圖3-1-5所示</b></p><p>　　端口I0.0為接入系統(tǒng)開關(guān)的傳送信號，端口Q0.0接起報警作用的信號燈，端

53、口Q0.1接南北紅燈，端口Q0.2接?xùn)|西綠燈，端口Q0.3接?xùn)|西黃燈，端口Q0.4接南北綠燈，端口Q0.5接?xùn)|西紅燈，端口Q0.6接南北黃燈。</p><p><b>　　3.2 軟件的設(shè)計</b></p><p>　　3.2.1主程序流程圖及時序圖</p><p>　　圖3-2-1 主程序流程圖</p><p>　

54、　圖3-2-2 正常時序流程圖</p><p>　　3.2.2模擬時序圖</p><p>　　3.2.3正常時序梯形圖</p><p>　　3.2.4急車強(qiáng)通情況</p><p>　　3-2-4 急車強(qiáng)通流程圖</p><p>　　急車強(qiáng)通信號受急車強(qiáng)通開關(guān)控制；無急車時，信號燈接正常時序控制；有急車來時，將急車強(qiáng)

55、通開關(guān)接通，不管原來信號燈的狀態(tài)如何，一律強(qiáng)制讓急車方向的綠燈亮，使急車放行，直至急車通過為止；急車一過，將急車強(qiáng)制開關(guān)斷開，信號燈的狀態(tài)立即轉(zhuǎn)為急車放行方向上的綠燈閃3次，隨后按正常時續(xù)控制；急車強(qiáng)通信號只能響應(yīng)一路方向的急車，若兩個方向先后送急車，則響應(yīng)先來的一方，隨后再響應(yīng)另一方。交通路段經(jīng)常會出現(xiàn)緊急情況的發(fā)生。比如一臺救護(hù)車需要急救，強(qiáng)通十字路口，為了病人的生命安全保障，需把此路段暢通，讓救護(hù)車通過。</p>&

56、lt;p>　　3.2.5車流滯留情況紅綠燈時間長度控制</p><p>　　圖3-2-4 十字路口PLC自動調(diào)整紅綠燈時長的程序流程圖</p><p>　　流程圖中的15s、30s、75s等時間分別為交管部門定的車輛左轉(zhuǎn)彎時間、直行最小時間、允許的最大通行時間;σ為車流量的偏差量。以上值及其4個路口車流量的滿溢值均可在程序初始化中任意更改。車輛左轉(zhuǎn)彎是造成交通堵塞很重要的一個方面，應(yīng)

57、加以適當(dāng)限制，故車輛左轉(zhuǎn)彎始終采用最小定時控制，以減小系統(tǒng)的復(fù)雜程度，提高可靠性。車輛通行的時間中包含綠、黃燈閃爍的時間，紅、黃、綠各燈的切換與現(xiàn)用的方式相同。人行道的紅綠燈</p><p>　　接線與現(xiàn)用的方式相同，其綠燈點(diǎn)亮的時刻與該方向車輛直行綠燈點(diǎn)亮的時</p><p>　　刻同步一致，但要較車輛直行綠燈提前熄滅，采用定時控制，如綠燈定時亮18s。其目的是不讓右轉(zhuǎn)彎車輛過分受人行道

58、燈的限制。若是人車分流，右轉(zhuǎn)彎車輛不受限制。</p><p>　　3.2.6車流量的計算</p><p>　?。?）每股行車道的車流量通過PLC分別統(tǒng)計。當(dāng)車輛進(jìn)入路口經(jīng)過第一個傳感器1(見圖11)時，使統(tǒng)計數(shù)加1，經(jīng)過第二個傳感器2出路口時，使統(tǒng)計數(shù)減1，其差值為該股車道上車輛的滯留量(動態(tài)值)，可以與其他道的值進(jìn)行比較，據(jù)此作為調(diào)整紅綠燈時長的依據(jù)。</p><p&

59、gt;　?。?）先統(tǒng)計每股車道上車輛的滯留量，然后按大方向原則累加統(tǒng)計。如，將東西向的(見圖5)左行、直行、右行道上的車輛的滯留量相加，再與其它的3個方向的車流量進(jìn)行比較，據(jù)此作為調(diào)整紅綠燈時長的依據(jù)。</p><p>　?。?）統(tǒng)計每股車道上車輛的滯留量后按通行最大化原則(不影響行車安全的多道相向行駛)累加統(tǒng)計。如，東、西相向的2個左行、直行、右行道上的車輛的滯留量全部相加，再與南北向的總車流量進(jìn)行比較，據(jù)此作

60、為調(diào)整紅綠燈時長的依據(jù)(下面的例子就是按此種方式)。</p><p>　　圖3-11車流量的計算</p><p>　　圖3-2-5程序流程圖</p><p>　　上述所描述的車流量統(tǒng)計方式,十字路口PLC自動調(diào)整紅綠燈時長的程序流程圖如圖8所示，其行車順序與現(xiàn)實(shí)生活中執(zhí)行的一樣，只是時間長短不一樣。</p><p>　　程序的控制規(guī)律如下:&

61、lt;/p><p>　　(1)當(dāng)各路口的車輛滯留量達(dá)一定值溢滿時(相當(dāng)于比較嚴(yán)重的堵車)，紅綠燈切換采用現(xiàn)有的常規(guī)定時控制方式;</p><p>　　(2)當(dāng)東、西向路口的車輛滯留量比南、北向路口的大時(反之亦然)，該方向的通行時間=最小通行定時時間＋自適應(yīng)滯環(huán)比較增加的延時時間(是變化的)，但不大于允許的最大通行時間。其中最小定時時間是為了避免紅綠燈切換過快之弊;最大通行時間是為了保障公平性

62、，不能讓其它的車或行人過分久等。進(jìn)一步的說明在后面的注釋中。</p><p>　　(3)自適應(yīng)滯環(huán)比較(本例的核心控制規(guī)律)增加的時間的確定。若東、西向車輛滯留量≥南、北向一個偏差量σ(如30輛車或其它值)時，先讓東、西向的左轉(zhuǎn)彎車左行15s(定時控制，值可改)，再讓直行車直行30s(直行時間的</p><p>　　最小值，值可改)后再加一段延時保持，直至東、西向的車輛滯留量比南、北向的車

63、輛滯留量還要少一個偏差量σ，才結(jié)束該方向的通行，切換到其它路上，否則一直延時繼續(xù)通行下去，直至到達(dá)最大通行時間而強(qiáng)制切換。滯環(huán)特性如圖9所示。實(shí)際應(yīng)用時σ的值需整定，過小則導(dǎo)致紅綠燈切換過頻，過大又不能實(shí)現(xiàn)適時控制。</p><p>　　3.2.7運(yùn)行程序語句表</p><p><b>　　交通燈 PLC</b></p><p>　　0

64、LD I0.0 啟動</p><p>　　1 AN Q0.0</p><p>　　2 AN T97</p><p>　　3 TON T33,+2500 南北紅燈25S</p><p>　　4 LD T33</p><p>　　5 TON T97,+3000 東西紅燈 30

65、S</p><p>　　6 LDN Q0.0</p><p>　　7 AN I0.0</p><p>　　8 AN T33</p><p>　　9 TON T98,+2000 東西綠燈20S </p><p>　　10 LD    T98</p

66、><p>　　11 TON   T99, +300東西綠燈閃爍3S</p><p>　　12 LD    T99</p><p>　　13 TON   T100, +200  東西黃燈2S</p><p>　　14 LD    T

67、33</p><p>　　15 TON   T34, +2500 南北綠燈25S</p><p>　　16 LD    T34</p><p>　　17 TON   T35, +300 南北綠燈閃爍3S</p><p>　　18 LD  

68、;  T35</p><p>　　19 TON   T36, +200  南北黃燈2S</p><p>　　20 LDN   T33</p><p>　　21 AN     Q0.0</p><p>　　22 AN  

69、;   I0.0</p><p>　　23 =      Q0.1  南北紅燈工作</p><p>　　24 LD     T33</p><p>　　25 =     Q0.4  東西紅燈

70、工作</p><p>　　26 LD     Q0.1</p><p>　　27 AN     T98</p><p>　　28 LD     T98</p><p>　　29 AN   

71、;  T99</p><p>　　30 A      T32</p><p><b>　　31 OLD</b></p><p>　　32 =     Q0.2  東西綠燈工作</p><p>　　33 LD

72、     T99</p><p>　　34 AN     T100</p><p>　　35 =     Q0.3  東西黃燈工作</p><p>　　36 LD     Q0.4<

73、/p><p>　　37 AN     T34</p><p>　　38 LD     T34</p><p>　　39 AN     T35</p><p>　　40 A    &

74、#160; T32</p><p><b>　　41 OLD</b></p><p>　　42 =     Q0.5   南北綠燈工作</p><p>　　43 LD     T35</p><p>　　44 A

75、N     T36</p><p>　　45 =     Q0.6  南北黃燈工作</p><p>　　46 LD     Q0.5</p><p>　　47 A     Q0.2<

76、/p><p>　　48 =      Q0.0  報警燈工作</p><p>　　49 LD     I0.0</p><p>　　50 AN     T96</p><p>　　51 TON

77、0;   T32, +500</p><p>　　52 LD     T32</p><p>　　53 TON    T96, +500</p><p>　　3.2.8系統(tǒng)程序分析</p><p>　　當(dāng)開關(guān)SB1合上時，I0.0觸點(diǎn)接通，T33通電

78、待25秒后動作（南北紅燈熄滅），T98通電待20秒后動作（東西綠燈閃爍），Q0.1得電，南北紅燈亮；同時Q0.1的動合觸點(diǎn)閉合，Q0.2線圈得電，東西綠燈亮。</p><p>　　維持到20秒，T98的動合觸點(diǎn)接通，T99通電待3秒后動作（東西黃燈亮），與T98觸點(diǎn)串聯(lián)的T32動合觸點(diǎn)每隔0.5秒導(dǎo)通0.5秒，從而使東西綠燈閃爍。</p><p>　　又過3秒，T100通電待2秒后動作（東

79、西黃燈滅），T99的動斷觸點(diǎn)斷開，Q0.2線圈失電，東西綠燈滅；此時T99的動合觸點(diǎn)閉合，Q0.3線圈得電，東西黃燈亮。</p><p>　　再過2秒后，T100的動斷觸點(diǎn)斷開，Q0.3線圈失電，東西黃燈滅。</p><p>　　此時自開關(guān)閉合南北紅燈亮起累計時間達(dá)25秒，T33的動斷觸點(diǎn)斷開，Q0.1線圈失電，南北紅燈滅；T33的動合觸點(diǎn)閉合，T97通電待30秒后動作（東西紅燈熄滅），T

80、34通電待25秒后動作（南北綠燈閃爍），Q0.4線圈得電，東西紅燈亮，Q0.4的動合觸點(diǎn)閉合，Q0.5線圈得電，南北綠燈亮。</p><p>　　又經(jīng)過25秒，T34動合觸點(diǎn)閉合，T35通電待3秒后動作（南北黃燈亮），與T34觸點(diǎn)串聯(lián)的T32的觸點(diǎn)每隔0.5秒導(dǎo)通0.5秒，從而使南北綠燈閃爍。</p><p>　　閃爍3秒，T34動斷觸點(diǎn)斷開，Q0.5線圈失電，南北綠燈滅；此時T35的動合

81、觸點(diǎn)閉合，Q0.6線圈得電，南北黃燈亮。</p><p>　　維持2秒后，T36動斷觸點(diǎn)斷開，Q0.6線圈失電，南北黃燈滅。</p><p>　　自南北紅燈滅及東西紅燈亮累計時間達(dá)30秒鐘，T97的動斷觸點(diǎn)斷開，T33動斷觸點(diǎn)位，Q0.2線圈失電，即維持了30秒的東西紅燈滅。T33動斷觸點(diǎn)復(fù)位斷開時，T97定時器失電，T97的動斷觸點(diǎn)復(fù)位閉合，只要不斷開按鈕SB1，系統(tǒng)繼續(xù)循環(huán)下去。<

82、;/p><p>　　交通滯留的異常情況，在路口與路尾設(shè)置兩個傳感器進(jìn)行檢測車流量.</p><p>　　交通路段車流量繁忙時，傳感器起到勘測車流量的存在與通過的作用。當(dāng)一方車流量過大的時候,PLC要對控制這一路段的信號燈進(jìn)行調(diào)控,讓滯留或堵</p><p>　　車的一方綠燈時間加長,直到交通暢通為止這種工作的好處是避免了交通堵</p><p>　

83、　塞造成的不必要的麻煩與事故,就、控制進(jìn)行很方便,很便捷</p><p><b>　　3.3 本章小結(jié)</b></p><p>　　本章介紹S7-200系列PLC交通燈控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計,關(guān)鍵是系統(tǒng)總體設(shè)計,核心則是控制程序設(shè)計。重點(diǎn)要掌握PLC系統(tǒng)設(shè)計的基本原則和設(shè)計的一般流程,要有一個整體的概念。在滿足控制要求、環(huán)境要求和性價比等條件下，合理選擇PLC的機(jī)型和硬件

84、配置，正確地進(jìn)行估算，合理選擇輸入/輸出模塊，完成PLC的硬件與軟件的設(shè)計。</p><p>　　通過這次可編程控制器的課程設(shè)計，終于發(fā)現(xiàn)腦海里有了工程的思想。以前單方面的學(xué)習(xí)了電子硬件知識和軟件知識。有人說只懂硬件，那是一個技術(shù)員，只懂軟件的，那是程序員。系統(tǒng)結(jié)合，要軟硬兼施，才能具備一個工程師綜合素質(zhì)。</p><p>　　第4章 系統(tǒng)檢測與調(diào)試</p><p>

85、;　　4.1大體思路流程：</p><p>　　1、硬件調(diào)試：硬件調(diào)試是利用開發(fā)系統(tǒng)、基本測試儀器（萬用表、示波器等），檢查用戶系統(tǒng)硬件中存在的故障。硬件調(diào)試可分為靜態(tài)調(diào)試與動態(tài)調(diào)試兩步進(jìn)行。</p><p><b>　?、凫o態(tài)調(diào)試 </b></p><p>　　靜態(tài)調(diào)試是在用戶系統(tǒng)未工作時的一種硬件檢測。 </p><p&

86、gt;　　第一步：目測。檢查外部的各種元件或者是電路是否有斷點(diǎn)。 </p><p>　　第二步：用萬用表測試。先用萬用表復(fù)核目測中有疑問的連接點(diǎn)，再檢測各種電源線與地線之間是否有短路現(xiàn)象。 </p><p>　　第三步：加電檢測。給板加電，檢測所有的插座或是器件的電源端是否符合要求的值 </p><p>　　第四步：是聯(lián)機(jī)檢查。因為只有用可編程控制器開發(fā)系統(tǒng)才能完成

87、對用戶系統(tǒng)的調(diào)試。 </p><p><b>　　②動態(tài)調(diào)試 </b></p><p>　　動態(tài)調(diào)試是在用戶系統(tǒng)工作的情況下發(fā)現(xiàn)和排除用戶系統(tǒng)硬件中存在的器件內(nèi)部故障、器件連接邏輯錯誤等的一種硬件檢查。動態(tài)調(diào)試的一般方法是由近及遠(yuǎn)、由分到合。 </p><p>　　由分到合是指首先按邏輯功能將用戶系統(tǒng)硬件電路分為若干塊，當(dāng)調(diào)試電路時，與該元件無

88、關(guān)的 器件全部從用戶系統(tǒng)中去掉，這樣可以將故障范圍限定在某個局部的電路上。當(dāng)各塊電路無故障后，將各電路逐塊加入系統(tǒng)中，在對各塊電路功能及各電路間可能存在的相互聯(lián)系進(jìn)行調(diào)試。由分到合的調(diào)試既告完成。 </p><p>　　由近及遠(yuǎn)是將信號流經(jīng)的各器件按照距離可編程控制器的邏輯距離進(jìn)行由近及遠(yuǎn)的分層，然后分層調(diào)試。調(diào)試時，仍采用去掉無關(guān)元件的方法，逐層調(diào)試下去，就會定位故障元件了。</p><p&

89、gt;　　2、軟件調(diào)試： 軟件調(diào)試是通過對擁護(hù)程序的匯編、連接、執(zhí)行來發(fā)現(xiàn)程序中存在的語法錯誤與邏輯錯誤并加以排除糾正的過程。程序后，編輯，查看程序是否有邏輯的錯誤。</p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　交通信號燈控制系統(tǒng)的設(shè)計,我們以前學(xué)過，我想這個課題是很容易的。當(dāng)真正做起來的時候，還是覺得有點(diǎn)困難的，有些東西以前學(xué)了，但現(xiàn)在用起來可

90、能又有點(diǎn)疑問。就如畫電氣原理圖吧，整體的構(gòu)造腦海里都有一個整體的概念。而你要畫出來的話，你可能會遇到細(xì)節(jié)上的問題，比如說按鈕開關(guān)的方向是怎樣，以及怎么劃分區(qū)域等。遇到這些問題的時候都能讓你主動去翻書，復(fù)習(xí)這些陌生的知識。我認(rèn)為這是一種最好的學(xué)習(xí)方法——通過實(shí)踐去檢驗自己的知識。這個只有你自己投入進(jìn)去你才能發(fā)現(xiàn)自己知識點(diǎn)的欠缺。做為一名機(jī)電專業(yè)的學(xué)生對電器原理圖的了解更應(yīng)該有深刻的認(rèn)識，知道它的重要性。要能看的懂，給你一張電氣原理圖，你要

91、能夠?qū)懗鎏菪螆D。</p><p>　　查找資料也是一件繁瑣的事情，雖說網(wǎng)上有資料但要找到一些真正有用的資料也不是一件容易的事，需要耐心查找。</p><p>　　在程序設(shè)計過程中，我對以前的編程方法做了歸納，之前我習(xí)慣用功能流程寫程序，遇到難點(diǎn)的時候習(xí)慣翻書，對照例子提取點(diǎn)精華。現(xiàn)在能靈活運(yùn)用經(jīng)驗設(shè)計法、電氣原理圖設(shè)計法、順序控制設(shè)計法。特別多順序控制設(shè)計有了一定的了解。這里面最經(jīng)典我認(rèn)為

92、是單序列的編程方法、選擇序列的編程方法和并行序列的編程方法這個三個是很值得研究的，也是一種格式。只要你能熟悉掌握，靈活應(yīng)用的話，那么編程對你來說將變的非常容易。一個流程圖無論多么復(fù)雜，都可以拆分上面的形式，然后就可以利用上面的方法編程了。當(dāng)然對于簡單的流程也可以用順序設(shè)計。這種方法也是一種固定的格式，只要按照它的格式就可以寫出正確的程序，它的優(yōu)點(diǎn)可以說易懂，條理清晰。但結(jié)構(gòu)多。對于活動步多的設(shè)計我想用這個設(shè)計比較煩瑣。</p>

93、;<p>　　更加體會到PLC的可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，.通用性強(qiáng)，控制程序可變，使用方便等優(yōu)點(diǎn)。更加熟悉了西門子編程軟件使用方法與各種基本指令。</p><p>　　這次的課程設(shè)計使我把可編程控制器的理論知識用在實(shí)踐中，實(shí)現(xiàn)了理論和實(shí)踐相結(jié)合，從中更懂得理論是實(shí)踐的基礎(chǔ)，實(shí)踐又能檢驗理論的正確性，讓我受益非淺， 對我以后工作中遇到問題或者繼續(xù)學(xué)習(xí)將會產(chǎn)生巨大的幫助和影響。</p>&

94、lt;p><b>　　致謝</b></p><p>　　本論文從3 月份開題以來，到目前為止已經(jīng)有快1個月的時間了，這次畢業(yè)設(shè)計中，雖然都沒太多的經(jīng)驗，但是在段老師的指導(dǎo)下，同學(xué)鼓勵、幫助下，相互奮勉，最終圓滿的完成了設(shè)計任務(wù)。在整個過程當(dāng)中，有許多人給了我啟發(fā)和幫助，在畢業(yè)論文完成之際，我要在此表達(dá)對他們最誠摯的感謝。首先，最需要感謝的人是我的指導(dǎo)老師段老師。老師平日里工作繁多，但在

95、我做畢業(yè)設(shè)計的每個階段，從選題到查閱資料，方案可行的確定和論文綱領(lǐng)細(xì)節(jié)的修改，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計等整個過程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。每一次的批評和教育，使我受益非淺，值此論文完成之際,謹(jǐn)向段老師再一次向他致以衷心的謝意，感謝他為學(xué)生營造的濃郁學(xué)術(shù)氛圍,以及學(xué)習(xí)上的耐心細(xì)致幫助!最后我還要感謝我的同學(xué)與朋友，他們也給我很大的幫助，給我提供了不少的建議，讓我少走了許多的彎路。</p><p><b>　　

96、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　王曙光. 《S7-200PLC應(yīng)用基礎(chǔ)與實(shí)例》. 人民郵電出版社, 2007</p><p>　　嚴(yán)盈富. 《西門子S7-200PLC入門》.人民郵電出版社, 2007</p><p>　　龍志文. 《SIMATIC子S7-200PLC原理及應(yīng)用》.機(jī)械工業(yè)出版社, 2007</p><p>

97、　　劉永華. 《電氣控制與PLC》，北京航空航天大學(xué)出版社, 2007</p><p>　　羅宇航. 《流行PLC實(shí)用程序及設(shè)計（西門子S7-200PLC系列）》.西安電子科技大學(xué)出版社, 2007</p><p>　　伊宏業(yè). 《PLC可編程控制器教程》. 航空工業(yè)出版社, 1997</p><p>　　劉洪濤，黃海編. 《 PLC應(yīng)用開發(fā)從基礎(chǔ)到實(shí)踐》.電子工業(yè)