基于PLC的智能交通实验报告.docx
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基于PLC的智能交通实验报告
实验报告
实验项目名称基于PLC的智能交通控制综合设计实验
实验日期2012.12.12
成绩
目 录
一、实验背景................................................4
二、实验设备................................................4
三、实验步骤................................................5
四、控制方案详述............................................5
4.1正常运行...............................................5
4.2动画效果...............................................6
4.3倒计时提醒..............................................6
4.4停车等待功能............................................6
4.5延时流量控制功能.........................................6
4.6可恢复现场的响应急车通行功能...............................7
4.7行人通过的考虑...........................................7
五、流程图...................................................8
5.1交通灯模拟控制流程图.......................................8
5.2停车等待流程图...........................................10
5.3急车通行流程图...........................................10
5.4流量控制流程图...........................................11
六、I/O分配表................................................11
6.1路况灯的分配............................................11
6.2交通灯引脚的分配.........................................12
6.3路况闪烁模拟动画的引脚分配................................12
6.4模拟停车等待的路况灯引脚分配..............................12
6.5急车通行模拟激励信号的输入引脚分配.........................12
6.6模拟大流量警示信号的输入引脚分配...........................12
七、程序功能注释及完整程序...................................13
7.1第一个模块..............................................13
7.2第二个模块..............................................17
7.3第三个模块..............................................20
7.4第四个模块..............................................21
7.5第五个模块..............................................22
7.6第六个模块..............................................22
7.7第七个模块..............................................23
7.8完整程序................................................24
八、实验总结................................................34
8.1甲总结...............................................34
8.2乙总结...............................................34
8.3丙总结...............................................36
实验名称
基于PLC的智能交通控制综合设计实验
一、实验背景
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。
同时,PLC本身还具有通讯联网功能,将同一条道路上的信号灯组成一局域网进行统一调度管理,可缩短车辆通行等候时间,实现科学化管理。
在实时检测和自动控制的PLC应用系统中,PLC往往是作为一个核心部件来使用,仅PLC方面知识是不够的,还应根据具体硬件结构,以及针对具体应用对象特点的软件结合,加以完善。
十分形象地显示出了PLC在交通灯系统中的实际应用。
二、实验设备
实验硬件:
MicroLogix1200
交通实验台
实验软件:
RSLogix500―――编程软件
RSLinx―――通讯软件
RSview32―――组态软件
三、实验步骤
1、熟悉及Micrologix1000,Micrologix1200及Micrologix1500组成、安装及与PC的连接;Micrologix1000I/O分布;Micrologix1200及Micrologix1500的I/O分布及扩展模块的I/O分布。
2、熟悉并操作Rslogix500软件包及变成方法。
3、熟悉并操作Rslinx软件包。
4、用上述两软件包进行系统组态,确认系统连接成功。
5、理解实验内容,构思并编制实验梯形图。
6、下载并调试。
提示:
利用若干个定时器控制两个方向的四个灯的点亮时间及亮、灭顺序。
四、控制方案详述
(注:
之后将南北方向称为A,D方向,东西方向称为B,C方向)
(1)正常运行
分为四个通行状态
效果:
同时A、D方向直通灯点亮,同时B、C方向禁止通行灯亮,此时A、D方向行人可以通行,通行时间为30S,此间,其他方向车禁止通行。
A、D方向右转通行,B、C方向左拐车通行,其他方向车辆禁止通行。
通行时间为25S。
B、C方向直通灯点亮,同时A、D方向禁止通行灯亮,此时B、C方向行人可以通行,通行时间为30S,此间,其他方向车禁止通行。
B、C方向右转通行,A、D方向左拐车通行,其他方向车辆禁止通行。
通行时间为25S。
控制方案:
用四个计时器,分别计时,每个计时器计时的时候有一个高电平输出,对应此状态的灯的并联接到这个输出端口。
(2)动画效果
效果:
模拟车辆通行的动画效果
控制方案:
先使用两个计时器和两个选通器制作一个脉冲发生器
在每一种通行状态下,使用两个输出端口,使用上述脉冲发生器控制输出,两个输出端口间隔输出相互反相的方波。
(3)倒计时提醒
效果:
在每一个状态下,数码管进入倒数5S时,进行提醒,采用指示灯闪亮提醒。
控制方案:
先使用两个计时器和两个选通器制作一个脉冲发生器
每一种状态的计时器倒计时剩余5秒的时候让上述脉冲发生器控制输出,使输出产生方波。
(4)车辆等待功能
效果:
模拟车辆行驶到十字路口时,如果将要行进的方向不能通行,则停在交通线后面等待。
控制方案:
将每个状态下,需要等待的位置,单独提供管脚进行控制;每一状态下需要等待的位置接到一起,提供统一的管脚;这些管脚只有在所在通道通车时,闪亮,动态画面;其他状态下一直亮,表示有车等待。
(5)根据车流控制通行时间功能
效果:
某一种车流方向车流量较大时,将允许此通行方向的交通灯和计时器延时15秒,而且还不能改变当前交通灯状态,只能起延时作用。
控制方案:
安排四个激励端口,分别对应四种状态的车流控制。
基本思想是针对流量大的状态延时一定时间。
流量由假想的传感器观测并导入输入信号,通知系统当前状态下的车流量较大,需要进行交通灯延时。
系统响应激励信号,并判断,如果计时器在当前状态下的计时已经大于15秒,则给予当前状态下的交通灯15秒延时,如果计时小于15秒,则交通灯计时器复位清零,重新开始计时。
同时设置一个状态标志位进行锁存,使得不会无限次循环延时。
(6)可恢复现场的响应急车通行功能
效果:
有急车通过时,先保存当前交通灯和计时器状态。
对应每一种通行方向的急车,交通灯转到该方向允许通行。
急车通过后,交通灯和计时器恢复到原状态。
即有保存现场和恢复现场的功能。
控制方案:
安排四个激励端口,分别对应四种方向,即四种状态的急车通行进行中断控制。
保护现场:
系统响应激励信号,立即保存当前的计时器计时数ACCUM。
并设置一个状态标志位,使得只在此保存一次,而不会无限次循环保存。
然后与此同时给当前正在计时的计时器的ACCUM置一个大于0的常数,使计时器保持为计数状态。
中断执行:
直接给急车通行的方向所需的交通灯绿灯安排一个原来此通行状态下交通灯绿灯的引脚即可。
恢复现场:
激励信号为低电平的时候,将保存的ACCUM再赋给原来的计时器。
(7)考虑行人过马路问题
效果:
允许有一定时间可以让行人通过马路而不会被任何遵循交通规则的车有任何机会撞到。
如果四个右转灯常亮,车辆一直可以右转,那么行人在过马路时,可能出现交通事故。
控制方案:
交通状态直行灯亮时右转灯不亮,行人可过马路;右转状态和左转状态在一起搭配进行。
五、流程图
1、交通灯模拟控制系统流程图
2、停车等待流程
3、急车通行流程控制
4、流量控制流程图
六、I/O分配表(及对应对象图)
1、路况灯的分配:
A左拐与D左拐
(26,61,37,2,58,48)
(20,63,31,9,60,54)
B左拐与C左拐
(53,59,19,32,64,10)
(47,63,25,38,57,4)
AD直通
(2,27,16,13,18,11)
(8,21,15,14,24,5)
BC直通
(33,52,43,42,36,49)
(39,46,41,44,30,55)
右拐
(1,34,28,51,35,17,12,50)
(40,7,45,22,23,29,6,56)
2、交通灯引脚的分配
A、D方向直行,B、C方向×
O;0/0
A、D方向左拐,B、C方向右拐
O;0/1
B、C方向直行,A、D方向×
O;0/8
B、C方向左拐,A、D方向右拐
O;0/9
3、路况闪烁模拟动画的引脚分配
A、D方向直行,B、C方向×
O;2/0、O;2/1
A、D方向左拐,B、C方向右拐
O;2/2、O;2/3
B、C方向直行,A、D方向×
O;2/4、O;2/5
B、C方向左拐,A、D方向右拐
O;2/6、O;2/7
4、模拟停车等待的路况灯引脚分配:
A、D方向直行,B、C方向×
O;0/2
A、D方向左拐,B、C方向右拐
O;0/3
B、C方向直行,A、D方向×
O;0/4
B、C方向左拐,A、D方向右拐
O;0/5
5、急车通行模拟激励信号的输入引脚分配
急车方向
输入引脚
A、D方向直行
I;0/0
A、D方向左拐,B、C方向右拐
I;0/1
B、C方向直行
I;0/2
B、C方向左拐,A、D方向右拐
I;0/3
6、模拟大流量警示信号的输入引脚分配
大流量方向
输入引脚
A、D方向直行
I;0/11
A、D方向左拐,B、C方向右拐
I;0/12
B、C方向直行
I;0/13
B、C方向左拐,A、D方向右拐
I;0/14
七、程序功能注释及完整程序(有独到之处请重点说明)
本程序分为七个模块。
第一个模块为四种通行状态的控制与处理,为0000行到0016行。
四种状态的顺序为:
1、A、D方向直行,B、C方向禁行
2、A、D方向左拐,B、C方向右拐
3、B、C方向直行,A、D方向禁行
4、B、C方向左拐,A、D方向右拐
第二个模块为计时器数码管的倒计时显示,为0017行到0025行
第三个模块为一个脉宽为0.5秒的脉冲发生器,为0026行到0027行
第四个模块为急车通行的中断处理和状态转换,为0028行到0029行
第五个模块为流量控制的中断处理和状态转换,为0030行到0031行
第六个模块为急车通行的交通灯控制,为0032行到0035行
第七个模块为车行路况的动态控制,为0036行到0039行
0040行结束
具体功能注释:
第一个模块:
四种通行状态的控制与处理
1、A、D方向直行,B、C方向禁行0000行——0004行
2、A、D方向左拐,B、C方向右拐0005行——0008行
3、B、C方向直行,A、D方向禁行0009行——00012行
4、B、C方向左拐,A、D方向右拐00013行——00016行
2、3、4工作状态与1工作状态完全类似,就仅介绍1工作状态。
0000
T4:
0、T4:
1、T4:
2、T4:
3为四个计时器,分别对四种状态计时。
B3:
7是一个用于流量控制的文件,作为一个状态标志位,记录计时器是否被延时过。
在某一个状态被置位后,下一个状态到来时即下一个计时器计时的时候复位清零。
0001
B3:
2是一个用于急车通行的文件,作为一个状态标志位,记录当前是否是急车通行的状态。
B3:
2/0高电平表示当前是急车通行的状态。
N7:
10是一个用于急车通行的文件,作为一个存储器,存储急车通行时的计时器的ACCUM。
在0001行做初始化为1。
0002
B3:
21是一个用于流量的文件,作为一个状态标志位,记录当前是否是流量控制的状态。
高电平表示当前是流量控制的状态。
B3:
7是一个用于流量控制的文件,作为一个状态标志位,记录计时器是否被延时过。
此行功能:
当计时器计时(即ACCUM)大于15秒的时候,将ACCUM减去15秒;当计时器计时(即ACCUM)小于于15秒的时候,将ACCUM清零。
即可实现计时器延时的功能。
附加锁存功能:
只有当当前状态是流量控制的状态(即B3:
21/0为1),且当前车辆通行的方向与将要延时的方向一致(即T4:
0/TT为1),且当前方向还没有被延时过(即B3:
7/0为零),则执行上述操作,同时将B3:
7置位为1。
所以每个状态中保证了延时操作只执行一次。
0003
B3:
2是一个用于急车通行的文件,作为一个状态标志位,记录当前是否是急车通行的状态。
B3:
2/0高电平表示当前是急车通行的状态。
I:
0是一个用于急车通行的文件,作为一个激励信号端口,表示当前是否有急车通过。
I:
0/0高电平表示当前是急车通行的状态。
I:
0/0,I:
0/1,I:
0/2,I:
0/3分别表示四种方向的急车,对应系统的四种交通灯状态。
N7:
10是一个用于急车通行的文件,作为一个存储器,存储急车通行时的计时器的ACCUM。
在0001行做初始化为1。
B3:
7在此是一个用于急车通行的文件,作为一个状态标志位,记录计时器的ACCUM是否被N7:
10存储过。
此行功能:
若当前有急车通过时,当前正在计时的是T4:
0,则将N7:
10的值不断赋给T4:
0的ACCUM,以保证T4:
0/TT位始终为1。
与此同时,记录T4:
0的ACCUM,并赋给N7:
10。
附加锁存功能:
当ACCUM没有被N7:
10存储过的时候,B3:
7/0为0。
仅在B3:
7/0为0的时候进行ACCUM的存储,同时B3:
7置位为1。
于是保证了每次急车通行的时候只会存储一次现场状态下正在计时的计时器的ACCUM,进而保证了恢复现场的功能。
0004
B3:
2是一个用于急车通行的文件,作为一个状态标志位,记录当前是否是急车通行的状态。
B3:
2/0高电平表示当前是急车通行的状态。
T4:
7,和T4:
6共同工作,在第三个模块中组成一个方波发生器,脉宽为0.5秒。
N7:
0是一个记录当前计时器倒计时的文件,其值为当前计时器的PRESET与ACCUM之差。
O:
0/0,O:
0/10为交通灯输出端口,在四个状态中的每一个状态中为常高
O:
2/0,O:
2/1为车辆路况的输出端口,由方波发生器控制,交替输出,产生动态效果。
此行功能:
如果当前不是急车通行状态(B3:
2/0为0),且当前是第一个通行状态(T4:
0/TT为1),则计算当前工作的计时器的倒计时,同时第一个通行状态的交通灯工作,满足第一个通行状态的车辆可以通行。
如果当前倒计时还剩下不到5秒,那么交通灯开始闪烁。
0005
第二个状态开始
T4:
0、T4:
1、T4:
2、T4:
3为四个计时器,分别对四种状态计时。
B3:
7是一个用于流量控制的文件,作为一个状态标志位,记录计时器是否被延时过。
在某一个状态被置位后,下一个状态到来时即下一个计时器计时的时候复位清零。
刚才是在T4:
0工作时被置位为1,于是当现在T4:
1工作时,被初始化为0。
之后一直到0016行就是剩下三个工作状态的依次循环,程序内容完全与第一个工作状态(即0000行到0004行)类似。
唯一不同的就是N7:
10不用再作初始化。
(注:
N7:
10是一个用于急车通行的文件,作为一个存储器,存储急车通行时的计时器的ACCUM。
在0001行做初始化为1。
)
第二个模块:
计时器数码管的倒计时显示,0017行到0025行
0017
B3:
2是一个用于急车通行的文件,作为一个状态标志位,记录当前是否是急车通行的状态。
B3:
2/0高电平表示当前是急车通行的状态。
O:
1/6,0:
1/4分别为十位计时器数码管输入端的低2位。
0:
1/60:
1/4
00十位为0
01十位为1
10十位为2
11十位为3
N7:
0是一个记录当前计时器倒计时的文件,其值为当前计时器的PRESET与ACCUM之差。
N7:
1是一个记录倒计时个位的文件
此行功能:
如果当前不是急车通行,且如果当前计时器倒计时大于29,则十位数码管输出3,将计时器倒计时的个位存储下来。
0018——0019
此两行功能:
如果当前不是急车通行,且如果当前计时器倒计时大于19,小于30,则十位数码管输出2,如果当前计时器倒计时大于9,小于20,则十位数码管输出1,将计时器倒计时的个位存储下来。
0020
此行功能:
如果当前不是急车通行,且如果当前计时器倒计时小于10,则直接将计时器倒计时的个位存储下来。
0021
此行功能:
如果当前不是急车通行,则将当前计时器倒计时的个位转为BCD码,存储到B3:
0文件中
0022——0025
B3:
0存储当前计时器倒计时的个位
O:
1/0、O:
1/1、O:
1/2、O:
1/3是个位数码管计时器的输入端口
O:
1/3O:
1/2O:
1/1O:
1/0
0000个位为0
0001个位为1
0010个位为2
0011个位为3
0100个位为4
0101个位为5
0110个位为6
0111个位为7
1000个位为8
1001个位为9
第三个模块:
一个脉宽为0.5秒的脉冲发生器,0026行到0027行
此两行行功能,在当前不是急车通行的前提下,如果T4:
7不计时,则T4:
6计时,T4:
6计时0.5秒后停止,则T4:
7计时0.5秒,然后循环往复,产生一个0.5秒为脉宽的方波。
第四个模块:
急车通行的中断处理和状态转换,0028行到0029行
B3:
2是一个用于急车通行的文件,作为一个状态标志位,记录当前是否是急车通行的状态。
B3:
2/0高电平表示当前是急车通行的状态。
I:
0/0,I:
0/1,I:
0/2,I:
0/3是用于急车通行的文件,作为一个激励信号端口,表示当前是否有急车通过。
高电平表示当前是急车通行的状态。
I:
0/0,I:
0/1,I:
0/2,I:
0/3分别表示四种方向的急车,对应系统的四种交通灯状态。
I:
0/0,A、D方向直行的急车
I:
0/1,A、D方向左拐或B、C方向右拐的急车
I:
0/2,B、C方向直行的急车
I:
0/3,B、C方向左拐或A、D方向右拐的急车
此两行功能:
任何一种方向有急车通行,则B3:
2置位为1,如果急车已经通过,则B3:
2复位清零。
第五个模块:
流量控制的中断处理和状态转换,0030行到0031行
B3:
21是一个用于流量的文件,作为一个状态标志位,记录当前是否是流量控制的状态。
高电平表示当前是流量控制的状态。
I:
0/11,I:
0/12,I:
0/13,I:
0/14是用于流量控制的文件,作为一个激励信号端口,表示当前是否流量较大需要延时。
高电平表示当前是流量控制的状态。
I:
0/11,I:
0/12,I:
0/13,I:
0/14分别表示四种方向的流量控制,对应系统的四种交通灯状态。
I:
0/11,A、D方向直行的流量较大
I:
0/12,A、D方向左拐或B、C方向右拐的流量较大
I:
0/13,B、C方向直行的流量较大
I:
0/14,B、C方向左拐或A、D方向右拐的流量较大
此两行功能:
任何一种方向有流量较大,则B3:
21置位为1,如果不再需要交通灯延时,则B3:
21复位清零。
第六个模块:
急车通行的交通灯控制,0032行到0035行
此四行功能:
当前为急车通行的状态下,判断急车将要通行的方向,然后在急车通过之前对应方向的交通灯为常亮。
I:
0/0,A、D方向直行的急车,对应O:
0/0,A、D方向直行灯亮
I:
0/1,A、D方向左拐或B、C方向右拐的急车,对应O:
0/1,A、D方向左拐和B、C方向右拐灯亮。
I:
0/2,B、C方向直行的急车,对应O:
0/8,B、C方向直行灯亮。
I:
0/3,B、C方向左拐或A、D方向右拐的急车,对应O:
0/9,B、C方向左拐和A、D方向右拐灯亮。
第七个模块:
车行路况的动态控制,0036行到0039行
以0036行为例
T4:
0、T4:
1、T4:
2、T4:
3为四个计时器,分别对四种状态计时。
T4:
7,和T4:
6共同工作,在第三个模块中组成一个方
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