《PLC交通灯》课程设计报告.docx
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《PLC交通灯》课程设计报告
《PLC原理及应用》课程设计报告
学院:
工程学院
专业:
自动化
班级:
0801
姓名:
XXX
学号:
XXXXX
指导教师:
沈怀阳
起止日期:
2010年6月21日~2008年6月28日
目录
1.课程设计目的3
2.课程设计题目描述和要求3
3.课程设计报告内容4
3.1设计方案的选择4
3.2方案的各部分工作原理4
3.3方案的图表8
3.4设计说明书12
4.设计总结13
参考书目0
1.课程设计目的
了解掌握用plc构成交通信号灯控制系统。
黄
2.课程设计题目描述和要求
道路交通信号灯是交通安全产品中的一个类别,是为了加强道路交通管理,减少交通事故的发生,提高道路使用效率,改善交通状况的一种重要工具。
适用于十字、丁字等交叉路口,由道路交通信号控制机控制,指导车辆和行人安全有序地通行,通对交通进行有效的疏通,并为交通参与者的安全提供了强有力的保障。
本文采用plc来实现交通灯的控制。
信号灯受启动开关控制。
当启动开关接同时,信号灯系统开始工作,先南.北红灯亮,在东.西绿灯亮。
当启动开关断开时,所有信号灯都熄灭。
1)按下启动按钮后,南北红灯维持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。
2)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,这时南北红灯亮,东西绿灯亮。
周而复始。
3)南.北绿灯和东.西绿灯不能同时亮,如果同时亮,则应关闭信号灯系统,并进行维修。
3.课程设计报告内容
3.1设计方案的选择
3.1.1时间继电器
交通信号灯的控制最先采用时间继电器进行控制,但继电器维修困难,控制不方便等问题现在已经基本不用了。
3.1.2单片机控制系统
单片机的功能比传统继电器电路要强大的多,这也是一种计算机语言,它常见于交通灯的设计应用。
单片机成本低廉,专用性可能会更强。
但是可靠性差、抗干扰性能差、通用性差、扩展能力比较弱.[1]
3.1.3PLC控制系统
(1)控制动作功能修改方便;
(2)故障少;
(3)电控箱体积小;
(4)维修方便,有故障时比继电器的好修些;
(5)通讯较单片机方便;
(6)处理能力强于但单片机控制系统;
(7)以组建网络。
[2]
3.2方案的各部分工作原理
3.2.1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,输入有系统开启按钮信号;输出有东西方向、南北方向各两组指示信号,东西向车辆行驶状况指示信号,南北向车辆行驶状况指示信号由此可知,则可将I/O分配用下表表示。
序号
输入设备
端号
输出设备
端号
1
启动按钮SD
X0
南北绿灯
Y0
2
南北黄灯
Y1
3
南北红灯
Y2
4
东西绿灯
Y3
5
东西黄灯
Y4
6
东西红灯
Y5
7
南北向车行驶
Y6
8
东西向车行驶
Y7
图3.2.1交通指挥灯的I/O分配表
3.2.2交通灯系统接线示意图
根据上述I/O表可知,I/O所需点数只有9点,故选用FX2N-48MR微型PLC即可。
则PLC外部输入输出的信号接线如图所示。
南北红灯
东西红灯
东西黄灯
东西绿灯
南北黄灯
南北绿灯
Y0
Y7
Y6
Y5
Y4
Y3
Y2
Y1
东西行驶
南北行驶
行驶
灯
COM0
X0
COM2@
COM1
SD
图3.2.2交通灯控制系统接线图
3.2.3南北红灯
当启动开关SD合上时,X0触点接通,Y2线圈导通,南北红灯亮,T0开始计时25S。
图3.2.3南北红灯
3.2.4南北绿灯
南北红灯亮25s后,T0的动合触点闭合,Y5的动合触点闭合,Y0线圈导通,南北绿灯亮,T1开始计时25s。
同时模拟南北向行驶车的灯亮,T11开始计时。
又经过25秒后,T1动合触点闭合,与该触点串联的T22的触点每隔0.5秒导通0.5秒,从而使南北绿灯闪烁;闪烁3秒,T2动断触点断开,南北绿灯灭。
图3.2.4南北绿灯
3.2.5南北黄灯
南北绿灯灭后,T2的动合触点闭合、T11的动断触点断开,Y1线圈导通,南北黄灯亮,模拟南北向行驶车的灯灭。
维持2秒后,T3动断触点断开,南北黄灯灭。
图3.2.5南北黄灯
3.2.6东西绿灯
当启动开关SD合上时,X0触点接通,Y2的动合触点闭合,Y3线圈导通,东西绿灯亮,T6开始计时,模拟东西向行驶车的灯亮,T10开始计时。
维持到20秒,T6的动合触点接通,与该触点串联的T22动合触点每隔0.5秒导通0.5秒,从而使东西绿灯闪烁。
又过3秒,T7的动断触点断开,东西绿灯灭;
图3.2.6东西绿灯
3.2.7东西黄灯
东西绿灯灭后,T7的动合触点闭合、T10的动断触点断开,Y4线圈导通,东西黄灯亮,模拟东西向行驶车的灯灭。
再过2秒后,T5的动断触点断开,东西黄灯灭。
图3.2.7东西黄灯
3.2.8东西红灯
南北红灯亮25s后,T0的动断触点断开,南北红灯灭,T0的动合触点闭合,Y5线圈导通,东西红灯亮。
T4开始计时30s,30s后东西红灯灭。
图3.2.8东西红灯
3.3方案的图表
3.3.1交通灯控制流程图
图3.3.1交通灯的实际控制流程图
3.3.2十字路口交通灯模拟控制时序图
交通指挥信号灯控制系统工作时,对指挥灯的控制要求按一定时序进行,如图所示。
图3.3.2交通信号灯时序状态示意图
3.3.3实验参考程序说明
步序
指令
器件号
说明
步序
指令
器件号
说明
0
LD
X0
启动
22
LD
T1
1
ANI
T4
23
OUT
T11
南北向车27秒
2
OUT
T0
南北红灯25秒
24
K270
3
K250
25
OUT
T2
南北绿灯闪烁
4
LD
T0
26
K30
5
OUT
T4
东西红灯30秒
27
LD
T2
6
K300
28
OUT
T3
南北黄灯2秒
7
LD
X0
29
K20
8
ANI
T0
30
LDI
T0
9
OUT
T6
东西绿灯20秒
31
AND
X0
10
K200
32
OUT
Y2
南北红灯工作
11
LD
T6
33
LD
T0
12
OUT
T10
东西向车22秒
34
OUT
Y5
东西红灯工作
13
K220
35
LD
Y2
14
OUT
T7
东西绿灯闪烁
36
ANI
T6
15
K30
37
LD
T6
16
LD
T7
38
ANI
T7
17
OUT
T5
东西黄灯2秒
39
AND
T22
步序
指令
器件号
说明
步序
指令
器件号
说明
18
K20
40
ORB
19
LD
T0
41
OUT
Y3
东西绿灯工作
20
OUT
T1
南北绿灯25秒
42
LD
Y2
21
K250
43
ANI
T6
44
LD
T6
64
LD
T1
45
ANI
T7
65
ANI
T2
46
ORB
66
ORB
47
OUT
T12
延时1秒
67
OUT
T13
延时1秒
48
K10
68
K10
49
LD
T12
69
LD
T13
50
ANI
T10
70
ANI
T11
51
OUT
Y7
东西向车行驶
71
OUT
Y6
南北向车行驶
52
LD
T7
72
LD
T2
53
ANI
T5
73
ANI
T3
54
OUT
Y4
东西黄灯工作
74
OUT
Y1
南北黄灯工作
55
LD
Y5
75
LD
X0
56
ANI
T1
76
ANI
T23
57
LD
T1
77
OUT
T22
产生1秒脉冲
58
ANI
T2
78
K5
59
AND
T22
79
LD
T22
60
ORB
80
OUT
T23
61
OUT
Y0
南北绿灯工作
81
K5
62
LD
Y5
82
END
程序结束
63
ANI
T1
图3.3.3实验参考程序说明
3.3.4十字路口交通灯模拟控制梯形图
图3.3.4十字路口交通灯模拟控制梯形图
3.4设计说明书
程序运行:
当启动开关SD合上时,X0触点接通,Y2线圈导通,南北红灯亮;同时Y2的动合触点闭合,Y3线圈导通,东西绿灯亮。
1秒后,T12的动合触点闭合,Y7线圈导通,模拟东西向行驶车的灯亮。
维持到20秒,T6的动合触点接通,与该触点串联的T22动合触点每隔0.5秒导通0.5秒,从而使东西绿灯闪烁。
又过3秒,T7的动断触点断开,Y3线圈失电,东西绿灯灭;此时T7的动合触点闭合、T10的动断触点断开,Y4线圈导通,东西黄灯亮,Y7线圈失电,模拟东西向行驶车的灯灭。
再过2秒后,T5的动断触点断开,Y4线圈失电,东西黄灯灭;此时起动累计时间达25秒,T0的动断触点断开,Y2线圈失电,南北红灯灭,T0的动合触点闭合,Y5线圈导通,东西红灯亮,Y5的动合触点闭合,Y0线圈导通,南北绿灯亮。
1秒后,T13的动合触点闭合,Y6线圈导通,模拟南北向行驶车的灯亮。
又经过25秒,即起动累计时间为50秒时,T1动合触点闭合,与该触点串联的T22的触点每隔0.5秒导通0.5秒,从而使南北绿灯闪烁;闪烁3秒,T2动断触点断开,Y0线圈失电,南北绿灯灭;此时T2的动合触点闭合、T11的动断触点断开,Y1线圈导通,南北黄灯亮,Y6线圈失电,模拟南北向行驶车的灯灭。
维持2秒后,T3动断触点断开,Y1线圈失电,南北黄灯灭。
T4的动断触点断开,T0复位,Y3线圈失电,维持了30秒的东西红灯灭。
进行下一循环。
如此循环工作,直到停止工作。
4.设计总结
经过五天的课程设计,我初步掌握了PLC程序设计的基本方法,了解到顺序控制的方法,理解了时序对交通灯设计的重要性。
整个课程设计最大的难点在于确定交通灯的控制逻辑和时序分析,在程序设计的最初阶段,我们没有深刻理解交通灯状态变化的时序关系,无法找到状态转换的起始点,所以始终写不出合理的程序。
后来,我们采用传送指令来控制时间继电器的启动,也解决了这个问题。
总的感觉是,这次课程设计的收获很大,使我得到了一次用专业知识、专业技能分析和解决问题全面系统的锻炼。
使我在PLC的基本原理、PLC应用系统开发过程,以及在常用编程设计思路技巧(特别是汇编语言)的掌握方面都能向前迈了一大步,为日后成为合格的应用型人才打下良好的基础。
我
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