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1、电气工程系毕业设计论文题 目PAC交通灯设计专业名称电气自动化学生姓名X x x 指导教师xxx毕业时间xxx年x月摘 要1Abstract2第1章 绪论31.1设计的目的和意义31.2设计项目发展情况简介31.3设计原理且规模介绍4第2章 理论分析52.1 十字路口交通灯的控制实际情况描述及路况图52.2 结合十字路口交通灯的路况模拟控制实验6第3章 课题研究的方法和手段73.1 PLC的选择73.2组态软件的选择9第4章 结果和讨论104.1可编程控制器I/O端口分配104.2 PLC的外部接线图104.3流程图114.4 程序梯形图124.5 语句表154.6 组态监控系统设计184.6
2、.1 监控系统的形成背景184.6.2 组态王工程的建立184.6.3组态画面的建立194.6.4交通灯控制的变量设置194.6.5、动画连接204.6.6、命令语言连接214.5.5、最后效果244.6 系统软硬件调试254.6.1 软件调试概述254.6.2通信协议264.6.3 PLC软件测试26第五章 总结29致 谢30参考文献31摘 要近年来随着科技的飞速发展，PLC的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。它具有结构简单、编程方便、可靠性高等优点，已广泛用于工业过程和位置的自动控制中。据统计，可编程控制器是工业自动化装置中应用最多的一种设备。专家认为，可编程控制器
3、将成为今后工业控制的主要手段和重要的基础设备之一，PLC、机器人、CAD/CAM将成为工业生产的三大支柱。由于PLC具有对使用环境适应性强的特性，同时其内部定时器资源十分丰富，可对目前普遍使用的“渐进式”信号灯进行精确控制，特别对多岔路口的控制可方便地实现。因此现在越来越多地将PLC应用于交通灯系统中。本设计就是为了实现交通信号灯自动控制。首先，用PLC编程实现交通灯系统的基本功能。其次，画面组态仿真画面，定义组态变量，对组态中的一些基本量进行仿真。然后，把PLC程序与组态结合，通过数据连接，完成通信。实现组态对整个系统的实时监控。关键字：PLC 交通灯 程序 报告 设计 组态Abstract
4、With the rapid development of science and technology in recent years, PLC applications are continually deepening, the traditional control test drive at the same time benefit to upgrade the new moon. It has a simple structure, easy programming, high reliability, has been widely used for industrial pr
5、ocess and location of the automatic control. According to statistics, the programmable controller is the most widely used industrial automation equipment in a device. Experts believe that the PLC will become the main means of industrial controls and one of important infrastructure, PLC, robotics, CA
6、D / CAM will be the three pillars of industrial production. The use of the PLC has the characteristics of environmental adaptability, while its internal timer resources are very rich, the current widespread use of the progressive signal for precise control, particularly control of multi-fork can be
7、easily achieved. Therefore, the PLC is now increasingly used in traffic lights system. Reduce Labour and improve production efficiency. First of all, with PLC programming to achieve the basic function of the material handling system. Secondly, the picture configuration simulation painting 显示对应的拉丁字符的
8、拼音字典1. 名词1. key2. crux3. linchpin4. hinge5. sticking point2. 形容词1. crucial翻译以下任意网站 Marmiton.org-法国 Zeit Online-德语 The Washington Post-美国 Berlingske.dk-丹麦 Machu Picchu-西班牙语 LExpress-法国 盆栽-日本 NouvelObs-法国 El Confidencial-西班牙语 Onet.pl-波兰语 Museo del Prado-西班牙语 Spiegel Online-德语使用“Google 翻译”，您还可以：开始认识翻译的
9、重要性 吧。直接从您的 iGoogle 首页上翻译各种文字。 这个词是什么意思来着？只要安装了 Google 工具栏，您就再也不用为外语词汇而烦恼了。 构建您的全球商务。 利用 Google 全球商机洞察投放各种语言的广告。 “如影随形”的常用语手册和发音指南！ 在您外出旅游（如里约热内卢）前，请先安装我们的 Android 应用程序，您就可以随时随地使用了。Keywords: PLC traffic light report design process Kingview第1章 绪论1.1设计的目的和意义随着社会经济的发展，城市交通问题引起越来越多的人的关注，交通问题成为制约我国经济发展的一
10、个大问题，因为我国人口较多，所以大部分城市都会出现交通拥堵现象,特别是一些大城市。随着社会的发展，一个城市的交通是否便捷是衡量其是否具有发展潜力的重要指标，随着城市车辆的不断增加，大部分城市的交通出现了超负荷运行的情况，所以交通问题已经成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。因此城市纷纷修建了高速道路，然而，随着私家车和机车的不断增多，导致交通量快速的增长，所以高速道路并没有发挥出其预期的作用，所以如何采用合适的控制方法，最大限度的利用好城市高速道路，缓解主干道，还有城区同周边地区的交通拥堵现象，已经成为交通部门亟待解决的重要问题。可见改善城市交通灯控制系统是很重要的一件事情。1.2设计项目发
11、展情况简介当今，红绿灯安装在各个道口上，已经成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段。但这一技术在19世纪就已出现了。1858年，在英国伦敦主要街头安装了以燃煤气为光源的红，蓝两色的机械扳手式信号灯，用以指挥马车通行。这是世界上最早的交通信号灯。1868年，英国机械工程师纳伊特在伦敦威斯敏斯特区的议会大厦前的广场上，安装了世界上最早的煤气红绿灯。它由红绿两个旋转式方形玻璃提灯组成，红色表示“停止”，绿色表示“注意”。1869年1月2日，煤气灯爆炸，使警察受伤，遂被取消。电气启动的红绿灯出现在美国，这种红绿灯由红绿黄三色圆形的投光器组成，1914年始安装于纽约市5号大街的一座高塔上。红灯亮表示“停止
12、”，绿灯亮表示“通行”。1918年，又出现了带控制的红绿灯和红外线红绿灯。带控制的红绿灯，一种是把压力探测器安在地下，车辆一接近红灯便变为绿灯；另一种是用扩音器来启动红绿灯，司机遇红灯时按一下嗽叭，就使红灯变为绿灯。红外线红绿灯当行人踏上对压力敏感的路面时，它就能察觉到有人要过马路。红外光束能把信号灯的红灯延长一段时间，推迟汽车放行，以免发生交通事故。随着社会的发展，人们的消费水平不断的提高，私人车辆不断的增加。人多、车多道路少的道路交通状况已经很明显了。所以采用有效的方法控制交通灯是势在必行的。PLC 的智能控制原则是控制系统的核心，采用PLC把东西方向或南北方向的车辆按数量规模进行分档，相
13、应给定的东西方向与南北方向的绿灯时长也按一定的规律分档。这样就可以实现按车流量规模给定绿灯时长，达到最大限度的有车放行，减少十字路口的车辆滞流，缓解交通拥挤、实现最优控制，从而提高了交通控制系统的效率。1.3设计原理且规模介绍本系统采用了PLC控制原理，设计总体控制方案，用Kingview组态软件进行实时监控。PLC用于控制交通灯的三色变换次序和时间。十字路口的红绿灯指挥着行人和各种车辆的安全通行。每边都设置了红、绿、黄色信号灯。因为主干道上的车辆多，所以主干道放行的时间要长。第2章 理论分析2.1 十字路口交通灯的控制实际情况描述及路况图（1）南北方向绿灯和东西方向的绿灯不能同时亮；如果同时
14、亮，则应自动立即关闭信号灯系统，并立即发出报警信号。（2）系统工作后，首先南北红灯亮并维持25s；与此同时，东西绿灯亮，并维持20s时间，到20s时，东西绿灯闪亮，闪亮3s后熄灭。（3）在东西绿灯熄灭时，东西黄灯亮并维持2s，然后东西黄灯熄灭，东西红灯亮，同时南北红灯熄灭，南北绿灯亮。（4）东西红灯亮并维持30s；与此同时，南北绿灯亮并维持25s；然后，南北绿灯闪亮3s后熄灭。（5）南北绿灯熄灭时，南北黄灯亮维持2s后熄灭；同时南北红灯亮，东西绿灯亮。至此，结束一个工作循环。2.2 结合十字路口交通灯的路况模拟控制实验在PLC交通灯模拟模块中，主干道东西南北每面都有3个控制灯，分别为：禁止通行
15、灯 （亮时为红色）准备禁止通行灯 （亮时为黄色）直通灯 （亮时为绿色）另外行人道东西南北每面都有2个控制灯,分别为：禁止通行灯 （亮时为红色）直通灯 （亮时为绿色） 结合十字路口交通灯实际情况设计交通灯模拟控制系统如下：当交通灯系统自动开关接通时，南北向（列）和东西向（行）主干道均设有绿灯 10S，绿灯闪亮2S（亮0.1 灭0.1）,黄灯2S和红灯14S。当南北主干道红灯点亮时，东西主干道应依次点亮绿灯，绿灯闪亮，黄灯，反之，当东西主干道红灯点亮时，南北主干道依次点亮绿灯，绿灯闪，黄灯。南北向和东西向行人道均设为通行绿灯和禁行红灯。南北人行道通行绿灯应在南北主干道绿灯点亮时点亮，当南北主干道绿
16、灯闪亮和黄灯点亮时南北行人道绿灯也要对应闪亮，其它时间为红灯。东西行人道通行绿灯于东西主干道绿灯点亮是点亮，当东西主干道绿灯闪亮和黄灯点亮时东西行人道绿灯也要对应闪亮，其它时间为红灯。第3章 课题研究的方法和手段3.1 PLC的选择一、PLC机型和容量的选择步骤与原则随着PLC技术的发展，PLC产品的种类也越来越多。不同型号的PLC，其结构形式、性能、容量、指令系统、编程方式、价格等也各有不同，适用的场合也各有侧重。因此，合理选用PLC，对于提高PLC控制系统的技术经济指标有着重要意义。PLC的选择主要应从PLC的机型、容量、I/O模块、电源模块、特殊功能模块、通信联网能力等方面加以综合考虑。
17、 PLC机型选择的基本原则是在满足功能要求及保证可靠、维护方便的前提下，力争最佳的性能价格比。选择时主要考虑以下几点： 1、合理的结构型式 PLC主要有整体式和模块式两种结构型式。 整体式PLC的每一个IO点的平均价格比模块式的便宜，且体积相对较小一般用于系统工艺过程较为固定的小型控制系统中；而模块式PLC的功能扩展灵活方便在IO点数、输入点数与输出点数的比例、IO模块的种类等方面选择余地大，且维修方便，一般于较复杂的控制系统。 2、安装方式的选择 PLC系统的安装方式分为集中式、远程IO式以及多台PLC联网的分布式。 集中式不需要设置驱动远程IO硬件，系统反应快、成本低；远程IO式适用于大型
18、系统，系统的装置分布范围很广，远程IO可以分散安装在现场装置附近，连线短，但需要增设驱动器和远程IO电源；多台PLC联网的分布式适用于多台设备分别独立控制，又要相互联系的场合，可以选用小型PLC，但必须要附加通讯模块。 3、相应的功能要求 一般小型(低档)PLC具有逻辑运算、定时、计数等功能，对于只需要开关量控制的设备都可满足。 对于以开关量控制为主，带少量模拟量控制的系统，可选用能带AD和DA转换单元，具有加减算术运算、数据传送功能的增强型低档PLC。 对于控制较复杂，要求实现PID运算、闭环控制、通信联网等功能，可视控制规模大小及复杂程度，选用中档或高档PLC。但是中、高档PLC价格较贵，
19、一般用于大规模过程控制和集散控制系统等场合。 4、响应速度要求 PLC是为工业自动化设计的通用控制器，不同档次PLC的响应速度一般都能满足其应用范围内的需要。如果要跨范围使用PLC，或者某些功能或信号有特殊的速度要求时，则应该慎重考虑PLC的响应速度，可选用具有高速IO处理功能的PLC，或选用具有快速响应模块和中断输入模块的PLC等。 5、系统可靠性的要求 对于一般系统PLC的可靠性均能满足。对可靠性要求很高的系统，应考虑是否采用冗余系统或热备用系统。 6、机型尽量统一 主要考虑到以下三方面问题： 1)机型统一，其模块可互为备用，便于备品备件的采购和管理。 2)机型统一，其功能和使用方法类似，
20、有利于技术力量的培训和技术水平的提高。 3)机型统一，其外部设备通用，资源可共享，易于联网通信，配上位计算机后易于形成一个多级分布式控制系统。二、PLC容量的选择步骤与原则 PLC的容量包括IO点数和用户存储容量两个方面。 1、IO点数的选择 PLC平均的IO点的价格还比较高，因此应该合理选用PLC的IO点的数量，在满足控制要求的前提下力争使用的IO点最少，但必须留有一定的裕量。 通常IO点数是根据被控对象的输入、输出信号的实际需要，再加上10%15%的裕量来确定。 2、存储容量的选择 用户程序所需的存储容量大小不仅与PLC系统的功能有关，而且还与功能实现的方法、程序编写水平有关。一个有经验的
21、程序员和一个初学者，在完成同一复杂功能时，其程序量可能相差25%之多，所以对于初学者应该在存储容量估算时多留裕量。 PLC的IO点数的多少，在很大程序上反映了PLC系统的功能要求，因此可在IO点数确定的基础上，按下式估算存储容量后，再加20%30%的裕量。 存储容量(字节)开关量IO点数10模拟量IO通道数100本次实验采用西门子s7-200系列CPU224型PLC、STEP7-Mricro/WIN编程软件3.2组态软件的选择本次设计选用Kingview组态王6.52来实系统的现监控，由于是我们接触过得工业监控组态软件，并可运行于2000/NT/XP简体中文版平台下组态王6.52支持OPC标准
22、，组态王6.52继续支持DDE数据交换，配方管理系统适用面很广第4章 结果和讨论4.1可编程控制器I/O端口分配根据对交通指挥信号灯系统控制要求分析，系统采用自动控制方式，输入有系统开启与停止按钮信号；输出有东西方向、南北方向各两组指示信号和故障指示驱动信号。由于每一个方向的两组指示灯中，同种颜色的指示灯同时工作，为了节省输出点数，可采用并联输出方法。由此可知，该系统所需的输入点数为2，输出点数为7，全部是开关量，则可将I/O分配用表4-1表示。表4-1 交通指挥灯的I/O分配表输入元件输入地址输出元件输出地址开启按钮SB1X0南北绿灯F0Y0停止按钮SB2X1南北黄灯F1Y1南北红灯F2Y2
23、警灯（故障指示）F3Y3东西绿灯F4Y4东西黄灯F5Y5东西红灯F6Y64.2 PLC的外部接线图根据上述I/O表可知，I/O所需点数只有9点，故选用CPM2AH微型PLC即可。但本书还是以CS1为例，则PLC外部输入输出的信号接线如图4-1所示。其中，每一方向的两组指示灯中，同种颜色的指示灯并联，用PLC的同一个输出点。图4-1 交通信号灯PLC控制接线图4.3流程图根据交通灯的实际控制情况，可得出其流程图如下： 图4-3 交通灯控制系统流程图4.4 程序梯形图根据对交通信号灯的控制要求及PLC控制系统的I/O分配的定义，可对PLC进行控制程序的设计。下面对所设计的梯形图作几点说明：（1）按
24、下启动按钮SB1，X0闭合，M0接通闭合并自锁。第3逻辑行中M0常开触点闭合，计时器T0接通并计时；第9逻辑行中T6接通并计时，第11、12逻辑行中的T8、T9组成1s的时钟脉冲；第13逻辑行中的Y2接通，南北向红灯工作；由于Y2接通，因而第17逻辑行Y4接通，东西向绿灯亮。（2）经过20s后，第9逻辑行中T6动作，第17逻辑行中的T6常闭触点断开，Y4断电；第18逻辑行中T6常开触点闭合，使得Y4当T8常开触点闭合时接通，T8常开触点断开时Y4断开，此时东西向绿灯闪烁。（3）由于第9逻辑行中T6动作，第10逻辑行中T6常开触点闭合，计时器T7接通，经过3s后，T7动作；T7在第18逻辑行中常
25、闭触点断开，东西绿灯闪烁结束；同时第19逻辑行中的T7常开触点闭合，Y5接通，东西黄灯工作；第8逻辑行中T7常开触点闭合，计时器T5接通并计时；经过2s后，T5动作，第19逻辑行中T5的常闭触点断开，Y5失电，东西黄灯停止工作。（4）当东西黄灯停止工作时，第3逻辑行中计时器T0正好经过25s计时动作，第13逻辑行T0常闭触点断开，南北红灯熄灭；第20逻辑行中T0常开触点闭合，Y6接通，东西红灯工作；由于Y6的接通，第14逻辑行中Y0的常开触点闭合，南北绿灯工作。（5）T0动作后，第4逻辑行中T0常开触点闭合，T1接通并计时，第7逻辑行中T0常开触点闭合，T4接通并计时。（6）经过25s后，第4
26、逻辑行T1动作，第14逻辑行中计时器T1常闭触点断开，Y0断电；第15逻辑行中T1常开触点闭合，使得Y0当T8常开触点闭合时接通，T8常开触点断开时Y4断开，此时南北绿灯闪烁。（7）由于第4逻辑行中T1动作，第5逻辑行中T1常开触点闭合，计时器T2接通，经过3s后，T2动作；T2在地15逻辑行中的常闭触点断开，南北绿灯闪烁结束；同时第16逻辑行中T2的常开触点闭合，Y1接通，南北黄灯工作；第6逻辑行中T2常开触点闭合，计时器T3接通并计时；经过2s后，T3动作。第16逻辑行中T3的常闭触点断开，Y1失电，南北黄灯停止工作。（8）当南北向黄灯停止工作时，正好东西向红灯工作了30s，即第7逻辑行中
27、T4计时30s，此时T4动作，第3逻辑行中T0复位，且使得第4、7、13、20逻辑行中的常开触点复位，进入下一次循环。设计的梯形图如图3.4：梯形图4.4 4.5 语句表步序 指令0 LD X01 OR M02 ANI X13 OUT M04 LD M05 MPS6 ANI Y37 ANI T48 OUT T0 K25011 MRD 12 AND T013 OUT T1 K25016 MRD17 ANI T118 OUT T2 K3021 MRD22 AND T223 OUT T3 K2026 MRD27 AND T028 OUT T4 K30031 MRD32 AND T733 OUT T5
28、 K2036 MRD37 ANI Y338 ANI T039 OUT T6 K20042 MRD 43 AND T644 OUT T7 K3047 MRD48 ANI T949 OUT T8 K552 MRD53 AND T854 OUT T9 K557 MRD58 ANI T059 ANI Y360 OUT Y261 MRD 62 LD Y663 ANI T164 LD T165 ANI T266 AND T867 ORB68 ANB69 OUT Y070 MRD71 AND T272 ANI T373 OUT Y174 MRD75 LD Y276 ANI T677 LD T678 ANI
29、T779 AND T880 ORB81 ANB82 OUT Y483 MRD84 AND T785 ANI T586 OUT Y587 MRD88 AND T089 OUT Y690 MPP91 AND Y092 AND Y492 OUT Y394 END4.6 组态监控系统设计4.6.1 监控系统的形成背景组态王是一个操作平台它能及时的反映现场的实际情况有利于工作人员及时的对现场出现的情况做出相应的操作。组态王Kingview6.52是目前国内比较流行的一种国产工业自动化通用组态软件,适用于中小规模工业监控机,价格低廉。组态王配有加密锁,支持工程加密驱动程序较为丰富,如支持DDE、板卡、OP
30、C 服务器、PLC、智能仪表、智能模块等支持ActiveX 控件、配方管理、数据库访问、网络功能、冗余功能。其扩展性强,可与管理计算机或控制计算机联网通信。4.6.2 组态王工程的建立4.6.3组态画面的建立4.6.4交通灯控制的变量设置4.6.5、动画连接4.6.6、命令语言连接命令语言/水平红绿灯控制本站点time1=本站点time1+1;if(本站点time130&本站点time135&本站点time1=60&本站点time1260) 本站点carz=0;/对右小车的控制if(本站点red=1&本站点cary=260) 本站点cary=本站点cary;else 本站点cary=本站点ca
31、ry+10; if(本站点green=1) 本站点cary=本站点cary+10;if(本站点cary260) 本站点cary=0;/对上小车的控制if(本站点red1=1&本站点cars=80) 本站点cars=本站点cars;else 本站点cars=本站点cars+10;if(本站点green1=1) 本站点cars=本站点cars+10;if(本站点cars80) 本站点cars=0;/对下小车的控制if(本站点red1=1&本站点carx=80) 本站点carx=本站点carx;else 本站点carx=本站点carx+10;if(本站点green1=1) 本站点carx=本站点ca
32、rx+10;if(本站点carx80) 本站点carx=0;4.5.5、最后效果4.6 系统软硬件调试4.6.1 软件调试概述 调试是软件开发过程中最艰巨的脑力劳动调试开始软件开发者仅仅面对着错误的征兆然而在问题的外部现象和内在原因之间往往并没有明显的联系在组成程序的密密麻麻的元素中每一个都可能是错误的根源。调试的策略主要有以下几种方法1.试探法 这种策略通常是缓慢而低效的。一般不被采用。2.回溯法 回溯法是调试人员检查错误征兆确定最先发现“症状”的地方然后人工沿程序的控制流往回追踪源程序代码直到找出错误根源或确定故障范围为止。回溯法对小程序而言是一种比较好的调试策略但是对于一些大规模的程序来
33、说就不适合用此方法了。 3.对分查找法 如果知道每个变量在程序内若干个关键点的正确值则可以用赋值语句或输入语句在程序中点附近“注入”这些变量的正确值后检查程序的输出。如果输出结果是正确的则故障在程序的前半部分反之在后半部分。对于程序中有故障的那部分再重复使用这个方法直到把故障范围缩小到容易诊断的程度为止。 4. 归纳法 所谓归纳法就是从个别推断一般的方法这种方法从线索出发通过分析这些线索之间的关系而找到故障。 5.演绎法 是从一般原理或前提出发经过删除和精化的过程推导出结论。以上是一些调试策略的介绍，在这些策略中较普遍的调试策略是归纳法和演绎法。4.6.2通信协议PPI协议是SIEMENS公司专门为S7系列PLC开发的通信协议、主/从协议可利用PC/PPI电缆将S7200系列的PLC与装有STEP7Micro/Win32编程软件的计算机连接起来组成PC/PP
