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十字路口交通信号灯PLC控制系统设计与调试.doc

发布时间：2022-06-12 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.43M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    西门子PLC课程设计
    第一章 PLC的介绍
    1.1 PLC的基本知识
    1.1.1 PLC产生和定义
    1.1.2 PLC的基本组成
    1.1.3 PLC的基本工作原理
    1.1.4 PLC的特点
    第二章 十字路口交通灯的介绍
    2.1 十字路口交通灯的原理
    2.1.1 十字路口交通灯的原理及示意图
    2.2 电路中主要元器件的介绍
    2.2.1 熔断器
    2.2.2 中间继电器
    第三章 应用PLC设计十字路口交通灯
    3.2 十字路口交通灯的接线图
    3.2.1 PLC控制系统I/O接线图
    3.2.2 十字路口交通灯的接线图
    3.2.3 十字路口交通灯的实际接线图
    3.3 十字路口交通灯的控制时序图
    3.4 十字路口交通灯的控制梯形图
    第四章 十字路口交通的程序调试
    4.1 编程思想
    4.2 控制系统的程序调试步骤
    4.3 调试过程遇到的问题及解决方法
    结 论
    参考文献
    江西理工大学应用科学学院课程设计 西门子 PLC 课程设计 题目：十字路口交通信号灯 PLC 控制系统设计与调试 姓名： 班级： 学号： 报告格式 （20 分） 设计说明 （20 分） 设计图纸 （20 分） 科技文献分析 其它 （20 分） （10 分） 平时 {10 分} 总评 （100 分）
    十字路口交通信号灯 PLC 控制系统设计与调试 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】: 交通控制 交通灯 PLC 控制机 II
    江西理工大学应用科学学院课程设计 Abstract In recent years, for urban traffic congestion, especially drivers of serious violations, the frequent traffic accidents, vehicle exhaust pollution, introduced the small-computer, information, electronics and communications and other high-tech means in one of the intelligent traffic control center System. The system, and the use of and greatly ease the urban road congestion, increased road capacity. To reduce the number of illegal drivers to curb the occurrence of traffic accidents and at the same time to reduce vehicle emissions, thus reducing environmental pollution Have played a role should not be underestimated. Analysis of the modern urban traffic control and management of the status quo, combined with the actual situation of urban and rural transport on the traffic light control system working principle, given a simple and practical urban traffic light control system hardware design. 【Key words】: traffic control PLC control traffic lights
    十字路口交通信号灯 PLC 控制系统设计与调试 目 录 绪 论 ....................................................................................................... 4 第一章、PLC 的介绍 1.1 PLC 的基本知识................................................................................................................... 2 PLC 产生和定义............................................................................................................ 2 PLC 的基本组成............................................................................................................ 2 PLC 的基本工作原理.................................................................................................... 3 PLC 的特点.................................................................................................................... 3 PLC 的应用与前景.............................................................................................................. 3 1.1.1 1.1.2 1.1.3 1.1.4 1.2 第二章、十字路口交通灯的介绍 2.1 十字路口交通灯的原理....................................................................................................4 2.1.1 十字路口交通灯的原理及示意图 ...............................................................................4 2.2 电路中主要元器件的介绍............................................................................................... 5 2.2.1 熔断器........................................................................................................................... 5 2.2.2 中间继电器................................................................................................................... 5 第三章、应用 PLC 设计十字路口交通灯 3.1 输入输出点分配表............................................................................................................. 7 3.2 十字路口交通灯的接线图............................................................................................... 7 PLC 控制系统 I/O 接线图............................................................................................ 7 3.2.1 3.2.2 十字路口交通灯的接线图........................................................................................... 8 3.2.3 十字路口交通灯的实际接线图...................................................................................9 3.3 十字路口交通灯的控制时序图.................................................................................... 10 3.4 十字路口交通灯的控制梯形图.................................................................................... 11 3.5 十字路口交通灯的指令表 .................................................................11 第四章、十字路口交通的程序调试 4.1 编程思想..............................................................................................................................14 4.2 控制系统的程序调试步骤............................................................................................. 14 4.3 调试过程遇到的问题及解决方法................................................................................14 结 论 ....................................................................................................15 参考文献 ....................................................................................16 附录 1（元件清单） 附录 2（科技文献分析） IV
    江西理工大学应用科学学院课程设计 绪 论 随着社会经济的发展，城市交通问题越来越引起人们的关注。人、车、路三者 关系的协调，已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。城市交通控制系统是用于 城市交通数据监测、交通信号灯控制与交通疏导的计算机综合管理系统，它是现代城市 交通监控指挥系统中最重要的组成部分。 不同的城市有不同城市的问题，但共性就是混合交通流问题。在交叉口如何解决混 合交通流中的相互影响或彼此的相互影响，就是解决问题的关键！随着我国城市化建设 的发展，越来越多的新兴城市的出现，使得城市的交通成为了一个绝对主要的问题。同 时随着我国经济的稳步发展，随着城市机动车量的不断增加，人民的生活水平日渐提高， 越来越多的汽车进入寻常老百姓的家庭，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[2]。 单片基控制系统设计时硬件和软件均要设计，抗干扰性能差，不通用，并且需要有 接口电路与之配套，价格中等，制造较难。程序的设计中，分析控制交通的多种原理， 用传统的方法实现难度较大，所以使用可编程控制器，其主要原因是因为 PLC 具有简单 易懂、操作方便、可靠性高、通用灵活、体积小、使用寿命长等一系列的优点。 本设计介绍了应用 PLC 实现十字路口交通信号灯的自动控制。通过对交通信号灯的 控制要求分析，对 PLC 控制系统进行了软、硬件设计，并通过实验证明该系统简单、经 济、运行可靠，具有很高的实用价值。 1
    十字路口交通信号灯 PLC 控制系统设计与调试 第一章 PLC 的介绍 1.1 PLC 的基本知识 1.1.1 PLC 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（programmable logic controller）。 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（programmable controller）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[3]。” 1.1.2 PLC 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[4]。 输 入 电 路 编程器 中央处理器（CPU） 输 出 电 路 系统程序存储器 用户程序存储器 电源 图 1.1 PLC 硬件结构组成框图 2
    江西理工大学应用科学学院课程设计 1.1.3 PLC 的基本工作原理 PLC 是一种存储程序的控制器。用户根据某一对象的具体控制要求，编好程序后， 编程器将程序键入 PLC 的用户存储器中存储。PLC 的控制功能就是运用用户程序来实现 的。 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[5]。 1.1.4 PLC 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 PLC 的应用与前景 为了适应市场的各方面的需求,各生产厂家对 PLC 不断进行改进,推出功能更加 强大、结果更加完美的新产品。这些新产品总体来说，朝两个方向发展：一个向超 小型、专用化和低价格的方向发展，以进行单机控制；另一个是向大型化、高速化、 多功能化和分布式全自动网络化方向发展，以适应现代化的大型工厂、企业自动化 的需要[6]。 3
    十字路口交通信号灯 PLC 控制系统设计与调试 第二章 十字路口交通灯的介绍 2.1 十字路口交通灯的原理 2.1.1 十字路口交通灯的原理及示意图 如图 2.1 是十字路口交通信号灯示意图, 本系统的控制对象有八个，分别为东西 方向红灯两个，南北方向红灯两个，东西方向黄灯两个，南北方向黄灯两个，东西方 向绿灯两个，南北方向绿灯两个，东西方向左转弯绿灯两个，南北方向左转弯绿灯两 个。本控制系统律分为高峰时段和正常时段进行控制，晚上时段按提示敬告方式运行， 规律为：东、南、西、北四个黄灯全部闪亮，其余灯全部熄灭，黄灯闪亮按亮 0.4 秒，暗 0.6 秒的规律反复循环。 正常时段(8 时~16 时、18 时~6 时)： 南北红灯亮维持 25 秒，在南北红灯亮的同时东西绿灯也亮，并维持 20 秒。到 20 秒时，东西绿灯闪亮，闪亮 3 秒后熄灭，在东西绿灯熄灭时，东西黄灯亮，并维 持 2 秒。到 2 秒时，东西黄灯熄灭，东西红灯亮，同时，南北红灯熄灭，绿灯亮。 东西红灯亮维持 30 秒，南北绿灯亮维持 25 秒，然后闪亮 3 秒后熄灭，同时南北 黄灯亮，维持 2 秒后熄灭。这时南北红灯又亮，东西绿灯又同时亮，如此周而复始。 高峰时段（6 时~8 时、16 时~18 时）： 南北红灯亮维持 25 秒，在南北红灯亮的同时东西绿灯也亮，并维持 20 秒。到 20 秒时，东西绿灯闪亮，闪亮 3 秒后熄灭，在东西绿灯熄灭时，东西黄灯亮，并维 持 2 秒。到 2 秒时，东西黄灯熄灭，东西红灯亮，同时，南北红灯熄灭，绿灯亮。 东西红灯亮维持 40 秒，南北绿灯亮维持 35 秒，然后闪亮 3 秒后熄灭，同时南北 黄灯亮，维持 2 秒后熄灭。这时南北红灯又亮，东西绿灯又同时亮，如此周而复始。 4
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