基于PLC控制交通灯的设计.docx

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基于PLC控制交通灯的设计

基于PLC控制的交通灯

课程设计报告书

题目：

基于PLC控制的交通灯

姓名：

专业：

电气工程及其自动化

指导老师：

设计时间：

2012年11月

基于PLC控制的交通灯

1.引言

1.1.设计意义

自从交通灯诞生以来，其内部的电路系统就不断的被改进，设计方法也开始多种多样，从而使交通灯显得更加智能化。

本文主要采用PLC实现对交通灯的下位机控制，并通过组态软件对上位机进行实时监控。

文中选择三菱可编程控制器Fx2n16MRT为核心部件，着重进行硬件接口设计，利用梯形图等进行编程，实现了十字路口交通灯控制系统的自动化，大大的提高了效率和节省硬件开支。

1.2.系统功能要求

此交通灯分东西，南北两组，分别有红黄绿三种颜色，开始东西绿灯亮，此时，东西方向的行人车辆可以通行，绿灯亮了15s后，东西方向的黄灯闪烁5s，预示着东西方向将要亮红灯。

在前后20s这段时间内，南北方向的红灯一直亮着，南北方向禁止通行，到了20s后，南北方向的红灯熄灭，绿灯开始亮，南北方向行人车辆可以通行，15s后，黄灯闪烁5s，，预示着南北方向将要亮红灯，让行人做好准备。

而东西方向的红灯一直亮20s，禁止行人车辆通行。

如此反复循环，就可以实现交通灯的自动化，极大地提高了效率。

1.3.本组成员所做的工作

本组组员都很积极，各个成员分工查询资料，比如PLC外围硬件的接线方法，PLC的操作方法等。

但程序，硬件电路的连接和实验设计报告的书写是大家团结一致共同完成的。

2.方案设计

2.1控制要求

接通起动开关，交通灯按时序图循环运行（东西的绿、黄、红灯和南北的绿、黄、红灯一个周期的时序图如下图所示）。

接通停止开关，交通灯恢复到停止状态；若不接通停止开关，将一直运行。

2.2I/O点分配

序号

I/O

名称

输入

1

X0

起动

2

X1

停止

输出

1

Y1

南北绿灯

2

Y2

南北黄灯

3

Y3

南北红灯

4

Y4

东西绿灯

5

Y5

东西黄灯

6

Y6

东西红灯

硬件设计

硬件设计各模块电路图及原理描述；

PLC接线图

PLC接线图描述：

输入端X0接常开开关SB1的一端，输入端X2接常闭开关SB2的一端，SB1，SB2的另一端和“+24V”端相连，再将“0V”端与COM端相连，就构成了输入控制回路。

另外，输入交流电源端L与N分别接交流220V电源两端。

输出端用两组红、黄、绿交通指示灯一端分别于Y0、Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6对应相连接，交通指示灯的另一端接交流220V的一端，交流220V的另一端接上过流保险管再接到输出端的COM端。

则输出电路也连接完毕。

3.软件设计

软件设计流程图及描述：

4.1根据控制要求的时序图及I/O点分配，可设计出其顺序功能图如下：

4.2由顺序功能图，可设计出其梯形图的步骤如下：

4.2．1经验法设计

1.以“起保停”电路实现起动、停止。

其中，X0为起动开关，X1为停止开关，M0为辅助继电器，控制以下的运行。

2.以辅助继电器M0的常开触点控制各定时器的工作。

其中，T22、T23定时器共同产生500ms的闪烁电路，T0、T2定时器均定时15s,T1、T3均定时20ms。

3.以辅助继电器M0的常开触点和各定时器的常开、常闭触点控制各输出继电器的工作。

其中，Y3线圈和Y4线圈同时通电，通电时间分别为20s和15s，当T0定时时间到时，Y5开始导通并闪烁，当T1时间到时，Y6线圈和Y1线圈同时通电，通电时间分别为20s和15s，当T2定时时间到时，Y2开始导通并闪烁，即工作一个周期，当未接通停止开关，将无限循环。

4.2．1以转换为中心方法设计

顺序功能图

顺序功能图描述：

当PLC进入RUN状态，M0得电自锁。

因停止按钮是断开的，X1动断触点闭合，此时按下启动按钮，动合触点X0闭合，因此状态由M0转到M1，Y2、Y3得电，红2、绿1灯亮。

延时20S后，状态由M1转到M2，红2亮、黄1闪（闪烁由图中C16实现）。

又延时5S后，状态由M2转到M3，红1、绿2亮。

延时40S后，状态由M3转到M4，红1亮、黄2闪。

又延时5S后，状态由M4转回到M0，执行下一循环。

4.系统调试

5.1主要调试步骤如下：

1.首先可将写好的梯形图程序在FXGP_WIN-C编程软件上完成转换，若无错误，则能转换成功；

2.然后根据梯形图以及PLC外部接线图，将所需要的输入接好，以实现控制，可暂不接输出负载，接着将已转换好的梯形图程序下载到PLC中，通过FXGP_WIN-C编程软件上的监控测试以及观察输出继电器的指示灯变化可判断所写的程序是否能实现预定功能；

3．若能实现，可一一接好输出负载，即红、黄、绿灯，从而实现控制；若不能实现，则不断调试程序已达到预定效果。

5.2在调试中遇到的问题及解决方法：

1.刚开始写好的梯形图程序只能使交通灯完成一个周期，而不能无限循环；

解决方法：

通过引入最后一个工作的定时器的常闭触点，当其定时时间到时，即已工作完一个周期，使前面的所有定时器复位，从而进入下一个周期，实现无限循环。

设计总结

时间飞逝，在短短的一个星期内我们组四个人不懈努力之下的终于把基于PLC的交通灯给做出来，其中充满了酸甜苦辣，下面就是我们的在这设计过程中的心得体会：

1.学会了用理论联系实际

当我们拿到PLC时，茫然不知如何连接PLC的外围电路，PLC上仅仅的只有几个输入输出触点，如何将其与路灯泡连接，如何把220v强电接入PLC，COM端该如何使用，都让我们很困扰，后来在我们自己查询资料和老师的帮助下，理解了PLC的外围电路连接的基本方法。

其次，是我们很欣慰的通过自己的努力自己设计了交通灯的程序，而且还运用了两种不同的方法———经验法和以中心转换方法。

程序的设计需要很牢固的掌握书本知识，通过对书本的再学习让我对PLC的工作原理有了进一步的理解，学会了用理论联系实际。

2.，加强了我们排查故障和纠正错误的能力

在操作时，一些大大小小的错误是无法避免的，尤其是对于首次进行课程设计的我们更是失误连连。

为了更好的避免失误，我们采取分部分连接电路，分部分检查电路的方法，每部分有一个成员负责连接电路，另两个成员负责检查电路。

排查故障才是真正考验一个人的真正能力，在排除故障时更能让我们掌握知识。

3.整体布局问题

一个好的产品不仅要有好的质量，同时需要一个良好的外观。

导线的连接上，如何选择导线走向是关键，我们应该尽量保证所连电路的简捷，宁短勿长，合理布线，好的布局不仅缩短设计时间，同时也减少各种各样的问题出现的可能性，我认为最大的好处是，便于检查错误，提高设计效率。

4.团结才是力量

只有任务合理分配，才能极大限度的挖掘每个成员的潜能，才能把事情做得做好。

我们采取分部分连接电路，分部分检查电路的方法，每部分有一个成员负责连接电路，另两个成员负责检查电路。

在如此完美的分工下，我们组员都积极地投身于实验中，集思广益，最终让我们成功了。

最后，我感谢我们的指导老师和我的组员，因为你们的参与才会使这项工作进行的如此顺利。

7.附录A；源程序

7.1经验法设计梯形图程序

7.2以转换为中心方法设计梯形图程序

5.附录B；作品实物图片

7.参考文献

列举设计所查阅的资料、手册等，格式应参考科技论文的参考文献。

如：

[1]刘欣铭,张广斌.LED显示屏技术综述[J].黑龙江电力，2003,25（4）:

294-296.

[2]阳进.基于单片机的LED显示屏的汉字显示[J].中国科技信息，2005，（12）：

112.

[3]MarkNelson著.潇湘工作室译.串行通信开发指南[M].中国水利水电出版社，2002.

[4]王宜怀.单片机原理及其嵌入式应用教程[M].北京希望电子出版社，2002.

[5]韩润萍,陈小萍.点阵LED显示屏控制系统[J].微计算机信息，2003，19（10）：

50-51.

[6]