交通灯控制方向讲解.docx

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1、=林2d町嘉陌旷 盟耕眦 HlgM旷life备“咿 洲电气控制与PLC实训成绩评定表姓 名学号专业班级题目：交通灯控制方向答辩记录：1. 简述如何实现东西绿闪烁的并转入下一状态的？答：东西绿灯闪烁3S,需振荡器或脉冲源（秒/次）M8013产生1S的脉冲，定时时间动作使 东西绿灯闪烁，还要需计时器设定延时3秒，才会转下一状态东西黄灯亮。2. 各个方向的叫交通的是如何相互连锁及互锁的？答：例如，南北方向的绿灯与东西方向的红灯应该是联锁的关系，及假设南北方向的绿灯亮， 则东西方向的红灯必须亮，南北方向的绿灯与东西方向的绿的不能同时亮。假设南北方向的绿 灯闪烁，则接下来南北方向的黄灯必须亮，及南北方向

2、的绿灯与南北方向的黄灯应该是联锁的 关系。与此相同，东西方向与南北方向应该有相同的联锁关系。成绩评定及依据：1. 考勤情况（10%）：2. 设计调试情况（30%）：3. 设计答辩（20%）：4. 设计报告（完成情况、报告规范性等情况40%）：最终评定成绩（以分数和优、良、中、及格、不及格评定）：指导教师签字：设计任务书学年第学期学生姓名：专业班级：指导教师:工作部I 电气与电子信息工程学院一、设计题目课题：交通灯控制方向二、设计内容（含技术指标）1、用PLC实现各种路口的交通信号灯控制，要求与实际交通灯工作情况基本相符，具有必 要显示和通过外部设备进行设定功能，画出主电路和接线图，接好线，编程

3、并进行调试。2、同组同学要求不能完全重复，必须有自己的亮点，对思路新颖的、和用到更多功能指令 的有加分。3、所有小组均应在开题的过程中，由指导老师对与题目相关的具体的设计控制要求进行审 核。三、设计进度安排序号内容学时安排（天）1选题、讲解设计要求、查资料；12方案论证、说题及硬件选型和设计23软件设计24程序及系统调试35绘制图纸、撰写和打印设计报告16设计答辩1合计10设计指导答辩地点：K3 PLC实验室四、基本要求设计报告：不少于5000字，A4幅面，统一复印封面。 封面、设计任务书 目录1）方案选择，方案论证（综述、任务详解及设计思路，PLC选型等）2）系统硬件设计（系统功能及原理、系

4、统组成框图、器件选择、电路原理图、I/O分配及接线）3）系统软件设计（各软件模块的功能，梯形图及说明）4）系统调试（调试步骤、方法及调试过程中的问题及如何解决等）5）结果分析及展望（最后的结果成功点和不足之处、总结及改进等） 附录-参考文献五、设计考核办法与成绩评定根据过程、报告、答辩等确定设计成绩，成绩按得分0100分，可分为优、良、中、 及格、不及格五等。评定项目基本内涵分值设计考勤考勤、自行设计、按进度完成任务等情况10设计调试软硬件调试过程及完成情况30设计答辩回答问题等情况20设计报告完成情况、报告规范性、创新性、雷同率等情况4090100分：优；8089分：良；7079分：中；60

5、69分，及格；60分以下：不及格六、参考资料1李仁主编，电气控制，北京：机械工业出版社，2000陈立定等主编，电气控制与可编程控制器，广州：华南理工大学出版社，20013王仁祥主编，常用低压电器原理及其控制技术，北京：机械工业出版社，20024郑萍主编，现代电气控制技术，重庆：重庆大学出版社，20015佟为明等编，低压电器继电器及其控制系统，哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，20006王海，李洪奎，刘晓。基于PLC的多轴控制研究J。机械工程学报,2008, 6（4）: 470-472.7杨东,黄永红，张新华,吉敬华.用PLC基本指令实现自动运动定位控制的研究J.微计 算机信息,2010, 26（2

6、-1）: 62-64。8秦琴，王忠庆.。利用PLC的高速计数功能实现轴的精确定位控制.。电气技术。2009（3）。9陈婵娟，薛恺.基于PLC的步进电动机单双轴运动控制的实现.机械设计与制造.2009（3）。10杨涛，王启江等。基于PLC绕线机控制系统设计J。组合机床与自动化加工技术， 2005（8）：58-59。教研室主任：目 录5方案设计61.1方案选择61.2 PLC系统设计的一般步骤 61.3系统控制要求71.4系统设计方案分析71.5十字路口交通灯状态的分析 8二系统硬件设计92.1系统硬件配置及原理图设计92.2 I/O的分配及接线 102.3系统接线图设计 11三系统软件设计123

7、.1控制程序流程图设计 123.2控制程序梯形图设计14四系统调试224.1系统调试步骤:224.2系统调试过程中的问题 22五结果分析与展望235.1结果分析235.2功能展望 235.3心得体会23方案设计1.1方案选择对于十字路口交通灯的设计，我最初选择了两种方案：一种方案是选用单片机作为控制 器来进行控制处理工作，另一种方案是选用可编程控制器(PLC)作为控制器来进行控制处 理工作。在第一种方案中，由于要使用单片机，而且必须单独设计电源，所以接线要相对复杂一 些；就编程来说，采用汇编语言编程要更复杂一些。单片机的价格虽然便宜，只有一般可编 程控制器的千分之一左右，它的体积也很小，只需要

8、在电路板上设计一个很小的空间就可以 安装，但是它的性能比起PLC不是很稳定。在第二种方案中，由于使用可编程控制器，而且可编程控制器有自带电源，它的接线要 相对简单一些，就编程来说，由于是采用梯形图的编程方法，所以是非常直观的，当然也就 要相对简单一些；而且，可编程控制器的稳定性相当的好，抗干扰能力也非常高，一般情况 下可以安全运行达三十年以上。这正是交通灯设计中最需要的。对于两种方案来说，主要体现在控制器所选择的不同上。由于这一不同点而产生了编程 方式、电源方式、成本高低、成品体积、使用稳定度等一系列的方面都有所区别。1.2 PLC系统设计的一般步骤(1) 根据生产过程分析控制要求，对于复杂的

9、控制系统，需要绘制系统控制流程图， 用以清楚的表明动作的顺序和条件，对于简单的系统可以省去这步；(2) 根据控制要求确定所需要的输入、输出设备。据此确定PLC的I/O点数；(3) 选择PLC的机型及其容量。选型十规模要适当，功能相当，结构紧凑，考虑负载能 力及其环境因数；(4) 定义输入、输出点名称，分配PLC的I/O点，设计I/O连接图；(5) 根据PLC所要完成的任务及其应该具备的功能，进行PLC程序设计，同时进行控制台 的设计和现场施工。1.3系统控制要求（1）控制对象有七个：东西方向红灯，南北方向红灯，东西方向黄灯，南北方向黄灯， 东西方向绿灯，南北方向绿灯，两个数码管。（2）系统工作

10、受启动开关（按钮）控制。设“启动/停止”工作模式选择开关。（3）系统受有启动、停止两种工作模式。启动运行时按自控控制规律运行。停止运行 时，东西、南北方向的黄灯全部熄灭。（4）启动控制规律：按一下自动运行按钮，信号灯系统按下图所示要求开始工作（绿灯的闪烁周期为3S），按一下停止按钮，所有信号灯都熄灭。交通灯显示状态：东西方向（简称A方向）南北方向（简称B方向）状态说明红灯黄灯绿灯红灯黄灯绿灯灭灭亮亮灭灭A方向通行，B方向截止灭灭闪烁亮灭灭A方向警告，B方向禁行灭亮灭亮灭灭A方向警告，B方向禁行亮灭灭灭灭亮A方向禁行，B方向通行亮灭灭灭灭闪烁A方向禁行，B方向警告亮灭灭灭亮灭A方向禁行，B方向警

11、告（5）正常运行时，南北向及东西向均有一位七段共阴极数码管倒计时显示牌显示相应的 绿灯剩余时间值，注意串接限流电阻。1.4系统设计方案分析按照交通灯系统控制要求下以及实验室的条件，编程控制器的特性（见附录），选择适 合的型号。设计思想分析如下：给一个启动的输入信号，要配合一个SB1（X4）的按钮，当 SB1（X4）启动按钮动作，系统工作。首先，东西方向道路处于禁止通行的状态，南北方向道路处于允许通行的状态。东西方向道路亮红灯状态过程中，东西红灯亮9S,需计时器设定延时9秒，才会转入下 一状态东西绿灯亮；同时，南北方向道路也一起亮绿灯4S，需计时器设定延时4秒，才会转 下一状态南北绿灯闪烁；南北

12、绿灯闪烁3S，需振荡器或脉冲源（秒/次）动作使南北绿灯闪 烁，还要需计时器设定延时3秒，才会转下一状态南北黄灯亮；南北黄灯亮2S，需计时器设定延时2秒，才会转入下一状态南北红灯亮。其次，南北方向道路处于禁止通行的状态，东西方向道路处于允许通行的状态。南北方向道路亮红灯状态过程中，南北红灯亮9S,需计时器设定延时9秒，才会转入下 一状态南北绿灯亮；同时，东西方向道路也一起亮绿灯4S，需计时器设定延时4秒，才会转 下一状态东西绿灯闪烁；东西绿灯闪烁3S，需振荡器或脉冲源（秒/次）动作使东西绿灯闪 烁，还要需计时器设定延时3秒，才会转下一状态东西黄灯亮；东西黄灯亮2S，需计时器设 定延时2秒，才会转

13、入下一状态东西红灯亮。如此循环下去。东西方向红灯亮9S绿灯亮4S 绿灯闪3S 黄灯亮2S交通灯状态南北方向绿灯亮4S 绿灯闪3S 黄灯亮2S红灯亮9S交通灯状态表1-1十字路口交通灯状态分析表1.5十字路口交通灯状态的分析十字路口交通灯如下图2-3所示，将12个交通灯进行编号北这12个交通灯共有四个）状态1：东西红灯（4、10）亮，南北绿灯（3、9）亮。状态2：东西红灯（4、10）继续亮，南北绿灯（3、9）闪。状态3：东西红灯（1、7）继续亮，南北黄灯（2、8）亮。状态4：南北红灯（1、7）亮，东西绿灯（6、12）亮。状态5：南北红灯（1、7）继续亮，东西绿灯（6、12）闪。状态6：南北红灯（

14、1、7）继续亮，东西黄灯（5、11）亮。ON1-3二字系统i通灯设计图2.1系统硬件配置及原理图设计图2-1系统硬件配置及原理图2.2 I/O的分配及接线用PLC设计有倒计时显示的十字路口交通灯显示，现用X4这一个按钮实现整个程序的启动功能。按下X4后，东西红灯亮，南北绿灯亮，同时有两个数码管同步显示9秒开始的倒计时。9秒计时结束后，东西绿灯亮，南北红灯亮，数码管重新开始9秒倒计时。以此循环工作。运用 X5这一个按钮来实现整个程序的停止功能。按下X5后，东西南北红黄绿灯全部熄灭。I/O分配表功能符号I/O启动按钮SB0X4东西向绿灯L0Y0东西向黄灯L1Y1东西向红灯L2Y2南北向绿灯L3Y3

15、南北向黄灯L4Y4南北向红灯L5Y5个位数码管D1Y10-Y16个位数码管D2Y20-Y26数码管1 aY10数码管2 aY20bY11bY21cY12cY22dY13dY23eY14eY24fY15fY25gY16gY262.3系统接线图设计SB0X4X5COMY0Y1Y2Y3Y4Y5Y10Y11Y12Y13Y14Y15Y16Y20Y21Y22Y23Y24Y25Y26COM13.1控制程序流程图设计三系统软件设计图3-1控制程序流程图3.2控制程序梯形图设计对系统的停止操作。.红绿灯的实现X005停止按钮的实现M8002说明触发的工作。说明：如梯形图所示，采用通用定时器来控制相应灯的点亮时间

16、，并用定时器T3的触点来 触发下一步的工作。触发下一步的工作。117118100101四系统调试4.1系统调试步骤:PLC教学实验系统微 机分析被控对 编程输入程 连接实验线路运行PLC程序（运行实验辅助程序） 察现象。设备连接：首先将通讯电缆（SC-09）的9芯型插头插入微机的串行口插座（以下假定为端口 2, 此工作由实验室完成），再将通讯电缆的圆形插头插入编程插座，打开开关即可工作。4.2系统调试过程中的问题刚开始我们用的与脉冲上升沿ANDP指令，要用FX2N。结果给的设备是FXON,我们只得 重新设计。按2-3中系统接线图进行接线，然后按照图3-3的指令表输入程序，但是，一开始的 显示并

17、没有预期的效果。要么绿灯不能闪烁，要么某个信号灯卡在某处，要么不能进行循环。五结果分析与展望5.1结果分析通过大家的认真检查还有探讨，发现我们的设计思路和想法没有出错，但是不能 按指令显示。因此，我们注意到问题出在了连线，程序输入上。经过更正，我们实现 了目标要求。5.2功能展望而对于本设计，它是立足于基本交通灯的设计思路之上，将基本交通灯控制系统稍作改 变，从而实现交通智能控制的控制系统。本设计的设计思路是通过将交通控制时间加以细分， 分段进行比较。在不同的时间段通过光电计数器的输入数据，实时的比较南北两车道的车流 量，并根据比较的结果来选择通行的时间。这种设计的好处是不仅能够有效的缓解路面

18、的交 通压力，控制车流量，而且可以节约大量的交通资源，做到交通资源合理利用。本设计能够在一定程度上缓解交通的压力，但是本设计也存在一定的缺陷。例如，如果 能将交通路口的车流量数据集中起来，做到数据共享，从而根据几个交通路口的数据来智能 的控制交通灯，那么这样的话，缓解车流量的效果会更加明显，效果会更加好，智能化程度 会更高。同时，本设计是通过光电计数器来统计车辆数，进而进行比较的。如果能统计出出 流量来进行比较，那么将会更加接近实际的情况，控制的效果也会更好。但是这样的话设计 的难度会大大的增加，这里由于设计的时间原因，只做讨论。5.3心得体会本次课程设计的作品是十字路口带倒计时显示的交通信号

19、灯控制，由我们三人团队共同 完成。此次课程设计提高了我们查阅资料、选用公式和完成方案的能力。刚一接手题目，我们 很迷茫，不知从何入手，而且准备工作也是不足。只得耐心地查阅各种相关资料，分析各道 题目的侧重点，结合我们团队特点，从而选定了十字路口带倒计时显示的交通信号灯控制。 在初步方案的构思中，慎重考虑设计方法，推敲过后才有定计。仔细阅读搜集的资料，避免 不利因素后，才形成我们独特的方案。这一过程，我们团队的分工合作得到很大考验。此次课程设计让我们明白了团队合作的重要性。个人的能力、精力总是有限的，专注的 领域也是不同的，这时分工合作显得尤其重要。合理的工作分配，让队员们充分发挥专长， 缩短了

20、完成题目的时间，加深了查阅资料的深度，提高了完成作品的效率。当然，这些也离 不开设计方案的集思广益。而在完成作品的过程中，也加深了队员间的了解。友谊的氛围中， 也使工作轻松起来。总之，团队合作不是口上说说而已，真正体验后才知那是何等高效的境 界。此次课程设计让我们的知识从理论上升到了应用层次。书本上我们学到了很多，但是却 有点一知半解，而只有自己亲自体验过后才能明白透彻，真正掌握。我们回顾过去的知识， 才猛然发现理论与实际是如此的不同。很多知识在用中不得不考虑实际条件，在这一过程也 加深了我们对原有知识的了解。所以，这是对我们知识的巩固，也使我们温故而知新。总之，本次课程设计使我们综合能力得到大大提高，这是一次难忘的体验，将深深影响 我们。