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1、 现代控制技术及PLC控制课程设计姓 名 学 号 2 班 级 机电1 班 专 业 机械电子工程 院 别 机械工程学院 指导教师 2013年7月5日目 录引 言2第一章 十字路口交通灯的介绍31.1 十字路口交通灯的原理及示意图31.2 十字路口交通灯的控制系统设计思路41.3 十字路口交通灯的设计流程图51.4 电路中主要元器件的介绍6(1) 熔断器6(2) 中间继电器61.5输入输出点分配表71.6 十字路口交通灯的接线图8（1）PLC控制系统I/O接线图8（2）十字路口交通灯的接线图9第二章 应用PLC设计十字路口交通灯102.1 十字路口交通灯的控制时序图102.2 十字路口交通灯的控制
2、梯形图112.3 十字路口交通灯的控制语句表20结束语25参考文献26引 言 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
3、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。 单片机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
4、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。第一章 十字路口交通灯的介绍1.1 十字路口交通灯的原理及示意图如图1.1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
5、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(6时30分7时、8时15分16时30分、19时30分22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
6、，如此周而复始。高峰时段（7时8时15分、16时30分19时30分）：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。Y0Y1Y2Y0 Y1 Y2Y4Y3Y5Y3Y4Y5北东南西图1.1 十字路口交通信号灯的示意图1.2 十字路口交通灯的控制系统设计思路 由设计要求可知，十字交通灯的控
7、制分不同时段，而不同时段产生不同交通灯规律变化。这就可以把不同时段分开逐一设计，然后再由相同的输出量进行合并在一起。使之产生在不同时段实现交通灯不同的亮灭变化。当然在这个过程中对其交通灯实现循环的亮灭变化要使用定时器进行互锁。还有根据输入输出接口的数量来选择其CPU的类型。当然，对时钟控制要运用时钟电路。灯的闪烁要用闪烁电路。在运用时钟电路控制时要运用到寄存器和传送指令和比较指令来实现控制交通灯不同时段的控制。1.3 十字路口交通灯的设计流程图Y N 结束输出相应设计 定时器计时 对各个定时器进行赋值读取时钟值停止程序判断时间在哪个时期， 并启动相应中间继电器变量 SF0闭合？ 开始图1.2系
8、统流程图1.4 电路中主要元器件的介绍 (1) 熔断器 作用熔断器是一种简单的保护电器，串接于电路，当电路发生短路或过负荷时，熔体熔断自动断开电路，保护其他电气设备。 型号 8A 符号 FU 工作要求熔体的额定电流要小于或等于熔断器的额定电流熔断器的电压大于或等于被保护的工作电压(2) 中间继电器 作用中间继电器作用是用来传递信号或同时控制多个电路，也可直接用它来控制小容量电动机或其他电气执行元件，它的结构和交流接触器基本相同，只是电磁系统小些，触点多些。 型号 DC24V 符号 线圈 常开触点 常闭触点 工作要求中间继电器实质是一种电压继电器，触点对数多，触点容量较大(额定电流510A) 优
9、点体积小，动作灵敏度高，并在10A以下电路中可代替接触器起控制作用。1.5输入输出点分配表 根据实验要求，应有一个输入控制变量，八个输出变量。它们分别为控制启停的 变量I0.0，控制南北红灯HL1、HL2的Q0.0,控制南北黄灯HL3、HL4的Q0.3，控制东西黄灯HL9、HL10 的Q0.4，东西绿灯HL11、HL12的Q0.5，控制南北车灯HL14的Q0.6 ， 控制东西车灯HL13的Q0.7。得到I/O分配表如下所示： 输入信号启动按钮SF0I0.0输出信号南北红灯 Q0.0 南北黄灯 Q0.1 南北绿灯 Q0.2 东西红灯 Q0.3 东西黄灯 Q0.4 东西绿灯 Q0.5 南北左转弯
10、Q0.6 东西左转弯 Q0.7表1.1 输入输出点分配表1.6 十字路口交通灯的接线图（1） PLC控制系统I/O接线图根据十字路口交通灯的输入输出点分配表，画出如图1.3所示的PLC控制系统I/O接线图。图1.3 PLC控制系统I/O接线图（2）十字路口交通灯的接线图根据十字路口交通灯的实际连线，画出如图1.4所示的十字路口交通灯的接线图图1.4 十字路口交通灯的外围接线图第二章 应用PLC设计十字路口交通灯2.1 十字路口交通灯的控制时序图根据十字路口交通灯的控制关系画出如图2.1所示的时序图。 图2.1十字路口交通灯的控制时序图2.2 十字路口交通灯的控制梯形图 图2.2 十字路口交通灯
11、的控制梯形图2.3 十字路口交通灯的控制语句表TITLE=交通灯Network 1 / 可以从PLC中读出当前的时间/ 数据送往VB110之后的空间，其中VB110年 VB111月 VB112日 VB113时 VB114表分 VB115秒 VB117星期 LD SM0.0TODR VB110Network 2 /高峰时段程序判断 （直接用BCD码比较） VD113存储的就是小时和分钟LD I0.0LDD= VD113, 16#07000000AD= VD113, 16#16300000AD= VD113, 16#06300000AD= VD113, 16#08150000AD= VD113,
12、16#19300000AD= VD113, 16#0AD= VD113, 16#22000000ALDR M0.0, 2S M0.2, 1Network 5 / 正常闪烁脉冲LD SM0.0LPSAN T38TON T37, 5LPPA T37TON T38, 5Network 6 / 晚间闪烁脉冲LD SM0.0LPSAN T50TON T49, 4LPPA T49TON T50, 6Network 7 / 高峰和正常时期相同的计时时间设置（存储在VW120VW138） LD SM0.0MOVW 16#70, VW120MOVW 16#0100, VW122MOVW 16#0820, VW1
13、34MOVW 16#0850, VW136MOVW 16#0900, VW138Network 8 / 高峰时期计时时间设置LD M0.0MOVW 16#0420, VW124MOVW 16#0450, VW126MOVW 16#0500, VW128MOVW 16#0570, VW130MOVW 16#0600, VW132Network 9 / 正常时期计时时间设置LD M0.1MOVW 16#0370, VW124MOVW 16#0400, VW126MOVW 16#0450, VW128MOVW 16#0520, VW130MOVW 16#0550, VW132Network 10 /
14、 高峰和正常时期各个计时器LD I0.0AN T48TON T39, VW120TON T40, VW122TON T41, VW124TON T42, VW126TON T43, VW128TON T44, VW130TON T45, VW132TON T46, VW134TON T47, VW136TON T48, VW138Network 11 LD M0.0O M0.1AN T45= Q0.2Network 12 LD M0.0O M0.1LDN T39LD T37AN T40OLDALD= Q0.5Network 13 LD M0.0O M0.1LD T40AN T41LD T37A
15、 T40AN T42OLDALD= Q0.4Network 14 LD SM0.0LD M0.0O M0.1A T42AN T43LD M0.2A T49OLDALD= Q0.3Network 15 LD M0.0O M0.1LDN T40O T43ALD= Q0.6Network 16 LD M0.0O M0.1LD T43AN T44LD T37A T43AN T45OLDALD= Q0.1Network 17 LD M0.0O M0.1LD T45AN T46LD T37A T45AN T47OLDALD= Q0.0Network 18 LD SM0.0LD M0.0O M0.1A T4
16、7LD M0.2A T49OLDALD= Q0.7Network 19 LDN I0.0R M0.0, 3结束语我们设计的是十字路口交通信号灯PLC控制系统设计与调试，十字路口交通信号灯我们随处可见，做这个课题与我们的生活联系紧密，所以我做起来非常认真。 有一个好的开头就等于完成了一半，从未实践过的我们刚开始没有头绪，但是在李老师的指导下，慢慢的学着自己学过的的知识，然后就开始着手设计。这真是一个消磨人耐心的过程，遇到问题解决问题，下面就是软件的设计了，在编写程序时，老师也带领我们一起分析，起初我们的程序出现了错误，在不断的努力和调试下，最后终于成功了，感觉特别有成就感。经过这一段时间的课程设
17、计，我们受益匪浅，虽然以前学过PLC，复习了PLC的有关知识，并且对于PLC有了进一步的了解。在李老师和同学们的帮助下，我们在一周多的时间内完成了设计，我们认为本次设计不仅仅学到了许多知识，也很好的锻炼了我的耐心与意志。最后感谢李老师这一周对我们的帮助，并希望我们的课程设计能得到一个好成绩。参考文献1肖清 西门子PLC课程设计指导书2郁汉琪 电气控制与可编程控制器应用技术M.南京:东南大学出版社,2003.P1413宋伯生 陈东旭.PLC应用及实验教程M.北京:机械工业出版社,2006.P2124图解PLC与电气控制入门Z北京：人民邮电出版社.2008.95孙同景.PLC原理及工程应用D. 北京:机械工业出版社,2008.P2566钟肇新.范建东.冯太合.可编程控制器原理及应用M.广州:华南理工大学出版社.2008.P1887周波.胡修玉. 可编程控制器原理与应用M.北京:国防工业出版社.2008.P122
