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电气可编程控制原理与应用课程设计说明书2015年7月10日专业:电气工程及其自动化题目:十字路口交通灯控制（带倒计时显示）指导教师:组长姓名：学号组员姓名：学号组员姓名：学号组员姓名：学号1目录1引言·························································12系统总体方案设计··········································22.1系统硬件配置及组成原理································22.2系统变量定义及分配表···································22.3系统接线图设计··········································33控制系统设计···············································43.1控制程序流程图设计····································43.2控制程序时序图设计·····································53.3控制程序设计思路········································53.4梯形图的设计·············································74系统调试及结果分析········································84.1系统调试及解决的问题···································84.2结果分析·················································９5结束语····················································１０参考文献···················································１１附录：带功能注释的源程序·······························１２1１引言当今时代是一个自动化时代，交通灯控制等很多行业的设备都与计算机密切相关。因此，一个好的交通灯控制系统，将给道路拥挤、违章控制等方面给予技术革新。随着大规模集成电路及计算机技术的迅速发展，以及人工智能在控制技术方面的广泛运用，智能设备有了很大的发展，是现代科技发展的主流方向。在世界范围内，一个以微电子技术，计算机和通信技术为先导的，以信息技术和信息产业为中心的信息革命方兴未艾。本文主要从PLC的应用上来实现十字路口交通灯智能化的管理，用以控制过往车辆的正常运作。本文将利用PLC来设计一个带倒计时显示的十字路口交通灯。本次课设将要实现的目标是：信号灯受一个启动开关控制，当启动开关接通时，信号灯系统开始工作，且先南北红灯亮，东西绿灯亮，东西和南北的LED数码管由25秒开始倒计时，当启动开关断开时，所有信号灯都熄灭，LED管复位显示25。本次课设将控制要求：（1）南北红灯亮维持25秒，在南北红灯亮的同时东西绿灯也亮，并维持20秒；东西和南北的LED管也开始有25秒开始倒计时，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，东西和南北的LED数码管又由25秒开始倒计时（如图1.1）。图1.1交通灯的时间控制（2）东西红灯亮维持25秒。南北绿灯亮维持20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。（3）依照上述时序，周而复始。东西方向交通灯状态红灯亮25S绿灯亮20S绿灯闪3S黄灯亮2S南北方向交通灯状态绿灯亮20S绿灯闪3S黄灯亮2S红灯亮25S22系统总体方案设计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系统变量定义及分配表用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，同时数码管显示25秒开始的倒计时。25秒计时结束后，东西绿灯亮，南北红灯亮，数码管重新开始25秒倒计时。以此循环工作。图2．2I/O分配表功能符号I/O启动按钮SB1X4东西向绿灯L0Y4东西向黄灯L1Y5东西向红灯L2Y27南北向绿灯L3Y6南北向黄灯L4Y7南北向红灯L5Y17个位数码管D1、D3Y20~Y27十位数码管D2、D4Y10~Y17数码管绿色D5Y0数码管红色D6Y132.3系统接线图设计图2．3系统接线图设计43控制系统设计3.1控制程序流程图设计图3．1控制程序流程图53.2控制程序时序图设计图3．2控制程序时序图3.3控制程序设计思路随着城市和经济的发展，交通信号灯发挥的作用越来越大，正因为有了交通信号灯，才使车流、人流有了规范，同时，减少了交通事故发生的概率。然而，交通信号灯不合理使用或设置，也会影响交通的顺畅。交通信号灯由红灯、绿灯、黄灯组成。红灯表示禁止通行，绿灯表示准许通行，黄灯表示警示。交通信号灯分为机动车信号灯、非机动车信号灯、人行横道信号灯、车道信号灯、方向指示信号灯、闪光警告信号灯、道路与铁路平面交叉道口信号灯。交通信号灯用于道路平面交叉路口，通过对车辆、行人发出行进或停止的指令，使各同时到达的人、车交通流尽可能减少相互干扰，从而提高路口的通行能力，保障路口畅通和安全。十字路口交通信号灯现场示意图如图3-3所示，南北和东西每个方向各有红、绿、黄三种信号灯，为确保交通安全，要求如下。正常控制时：①当东西方向允许通行（绿灯）时，南北方向应禁止通行（红灯）；同样，当南北方向允许通行（绿灯）时，东西方向应禁止通行（红灯）。6②在绿灯信号要切换为红灯信号之前，为提醒司机提前减速并刹车，应有明显的提示信号：绿灯闪烁同时黄灯亮。③信号灯控制系统启动后应能自动循环动作。图3．3十字路口交通信号灯现场示意图73.4梯形图的设计（梯形图一：倒计时数码管显示）（梯形图二：设定定时时间25S、23S、20S）（梯形图三：控制南北红灯、东西黄灯）（梯形图四：控制东西红灯、南北黄灯）（梯形图五：控制控制南北、东西绿灯）图3．4交通灯控制梯形图84系统调试及结果分析4.1系统调试及解决的问题按照图3-４的梯形图输入程序，但是，一开始的显示并没有预期的效果。要么定时器无法执行，要么设计梯形图出错。调试图如下。图４.１将开关Ｘ４打开9图４．２红绿灯系统调试图4.2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。105结束语经历此次课设使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，惟有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。此次课程设计也提高了我们查阅资料和完成方案的能力。刚接手题目，我们很茫然，不知何从入手，而且准备工作也不足。只得耐心地查阅各种相关资料，分析题目的侧重点，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，推敲过后才有定策。仔细阅读搜集的资料，避免不利因素后。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。11参考文献1王阿根.电气可编程控制原理与应用（第三版）.北京.清华大学出版社2廖常初主编.PLC编程及应用（第3版）.机械工业出版社12附录：带功能注释的指令表0定义开关ＳＢ１为Ｘ４作为常开接点1并联中间继电器M02使用２５９－Ｔ０结果以二进制的形式存入Ｋ４Ｍ２０为首地址的单元中9将Ｋ４Ｍ２０中二进制转化为ＢＣＤ存入Ｋ４Ｍ０为首地址的单元中14将个位数Ｍ７－Ｍ４经七段译码指令到译到数码管显示19将十位数Ｍ１１－Ｍ８经七段译码指令到译到数码管显示24输出中间继电器M0作为常闭控制25定义Ｍ０的常闭接点作为复位开关２６串联常闭定时器Ｔ０作为自动循环２７功能指令－使Ｍ４０产生交替输出３０使用定时器Ｔ０定时２５Ｓ３３使用定时器Ｔ１定时２０Ｓ３６使用定时器Ｔ２定时２３Ｓ３９使用常开Ｍ４０对进行控制４０使数码管输出为绿色４１输出南北红灯为亮４２当定时器Ｔ２到２３Ｓ时４３输出东西黄灯亮４４使用常闭Ｍ４０对进行控制４５使数码管输出为红色４６输出东西红灯为亮４７当定时器Ｔ２到２３Ｓ时４８输出南北黄灯亮４９使用常闭Ｔ１对绿灯进行控制５０使用Ｍ８０１３产生闪烁脉冲５１串联Ｔ２常闭实现对绿灯控制５２回路向下的分支导线５３串联常开Ｍ４０对东西绿灯控制５４输出东西绿灯为亮５５末回路的分支导线５６串联常闭Ｍ４０对南北绿灯控制５７输出南北绿灯为亮５８结束