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1第一章任务书交通信号灯自动控制交通信号灯是日常生活中遇到的一个普通实例，它的控制也颇具典型和实用价值。由于交通路口的形状和规模不一，所采用的信号灯的数量、控制要求不一，控制的复杂程度也就不一样，这里以十字路口中等规模的交通信号灯控制为例。十字路口的各方向设有通行指示灯、右转弯指示灯、左转弯指示灯及人行道指示灯，如图所示。一控制要求分析正常控制时交通信号灯的时序如下图所示。为了使读者对控制要求有一个清晰的思路，同时也为了描述的方便，先分析一个方向上交通灯的变化情况。当启动开关接通时，信号灯开始工作。先东西方向绿灯亮(此时南北方向红灯亮，但右转弯绿灯亮)，允许通行30s，左右转向均红灯亮。30s后，东西方向绿灯灭而黄灯亮2s，同时右转弯的黄灯也亮2s，然后东西方向红灯亮，同时右转弯的绿灯亮(右转弯的红灯黄灯同时灭)，即此时东西方向仅允许右转弯。53s后，东西方向左转弯黄灯亮2s，接着也允许左转弯(左转弯红灯、黄灯灭，同时绿灯亮)。16s后，左右转弯的绿灯同时闪三下(指示信号灯将变化)后灭。左右转弯黄灯亮2s后灭而红灯亮，东西方向黄灯也亮2s，然后整体便进入下一个循环。东西向人行道仅有红灯和绿灯，人行道红灯变化情况和东西向中间红灯类似，仅先于中间灯2S：，人行道绿灯和中间绿灯变化也类似，区别仅在点亮的最后3s闪烁而已。综合上面的分析可以看出，交通灯指示的总体思路是，先允许直向通行，后允许右转弯，然后允许左右转弯，如此反复循环，南北方向的交通灯变化与东西方向次序完全一样，只不过时间上滞后55S而已，即当东西方向允许右转弯的同时，南北方向允许左右转向。当起动开关断开时，所有信号灯熄灭。二、确定I／0点数及PLC的选择1．确定I／0点数交通信号是一个连续自动运行的系统．通常依时间变换转换，很少需人工干预，因此输入没备很少，只需一起动拨钮一停止按纽，共2个输入点。输出端只有信号指示，每个路口上都有3个通行指示灯，3个右转指示灯，3个人左转指示灯及2个人行道指示灯，这样需11个输出端。4个路口则需44个输出端口，而实际上，东西方向2个路口，南北方向2个路口交通灯的变化完全一样，用一个输出端口驱动2个指示灯，就可以节约一半的资源，只需22个输出端。’综上所述可知共需I／O点数24。2．PLC的选择本控制系统的输入输出量也只是简单的开关量．所以只要有足够输出端点，一般小型机即可满足要求。另外，本例是一个明显的顺序控制，选用具有顺序控制指令的PLC有利于编程。三菱公司的Fl-60M即可满足要求。三、建立I／O地址分配表2输入端信号仅2个，可随意指定．例如：x400用作启动信号，X401作停止信号。输出端信号较多，其分配表见表。四、设计要求(1)按设计任务的要求，列出所需PLC的外部输入输出设备清单。在尽量少占用I／0点的前提下，计算所需I／O点数，选择PLC机型(CPMlA系列)，进行PLC的I／O分配。(2)画出PLCI／O接线图。(3)画出外部设备的主电路图。(4)按设计任务的要求，绘制控制流程图，设计控制程序，画出梯形图并加以说明，并给出指令助记符程序。五、课题要求设计原则：国家现行有关电气设计规范及主管部门规定等。设计范围：控制系统主电路及控制电路设计、PLC控制程序设计。3设计成果：课程设计报告含输入输出设备清单、主电路、控制流程图、I/O接线图、梯形图及程序说明、指令助记符程序、设计心得等。（所有成果均应为打印稿）六、日程安排本次课程设计时间共1周，进度安排如下：设计准备，熟悉有关电气设计规范，熟悉课题设计要求及内容，查找相关技术资料。（1天）分析控制要求确定主电路方案设计，绘制控制流程图、I/O接线图。（0.5天）梯形图设计、编制程序及程序说明，在PLC实验室进行模拟调试。（3天）整理计算书及图纸、写课程设计报告。（0.5天）4第二章设计过程一、根据工艺画出流程图本次设计要求达到如下运行结果：当启动开关接通时，信号灯开始工作。先东西方向绿灯亮(此时南北方向红灯亮，但右转弯绿灯亮)，允许通行30s，左右转向均红灯亮。30s后，东西方向绿灯灭而黄灯亮2s，同时右转弯的黄灯也亮2s，然后东西方向红灯亮，同时右转弯的绿灯亮(右转弯的红灯黄灯同时灭)，此时东西方向仅允许右转弯。53s后，东西方向左转弯黄灯亮2s，接着也允许左转弯(左转弯红灯、黄灯灭，同时绿灯亮)。16s后，左右转弯的绿灯同时闪三下(指示信号灯将变化)后灭。左右转弯黄灯亮2s后灭而红灯亮，东西方向黄灯也亮2s，然后整体进入下一个循环。东西向人行道仅有红灯和绿灯，人行道红灯变化情况和东西向中间红灯类似，仅先于中间灯2S：，人行道绿灯和中间绿灯变化也类似，区别仅在点亮的最后3s闪烁而已。综合上面可以看出，交通灯指示的总体思路是，先允许直向通行，后允许右转弯，然后允许左右转弯，反复循环，南北方向交通灯变化与东西方向次序完全一样，时间上滞后55S，即当东西方向允许右转弯的同时，南北方向允许左右转向。当起动开关断开时，所有信号灯熄灭。根据设计要求，结合时序图画出控制流程图。二、根据工艺要求选择器件（一）、要完成上述工艺要求可以用不同的方法1、可以使用传统的继电接触式器件；2、可以使用可编程器件。这次我们选择可编程器件来设计，因为相比传统的继电接触器有着很大的优点。采用定时器来实现程序的控制。对照时序图，设定20个定时器，相临的定时器有上一时间的常开触头控制下一时间的线圈，依次级联，这样可以避免时间冲突。将最后一个定时器的常闭触头串接在第一个定时器线圈回路中，以实现周期的循环。用定时器的常闭触头来控制输出回路线圈。采用plc编程。需要PLC的外部输入输出设备有：装有PLC的PC机一台，实验控制台，红灯8盏、黄灯6盏、绿灯8盏、SA开关两个，导线若干。所需输入点2个，输出点22个。PLC选用CPMIA型。I/O输入端口分布：启动开关SA00.00停止开关SA10.015三、PLC助记符如下：LD0.00ANDNOT0.01ANDNOTTIM013TIM000#300TIM001#270LDTIM000TIM002#20LDTIM001TIM016#30LDTIM002TIM003#190TIM004#160LDTIM003TIM005#20LDTIM004TIM017#30LDTIM005TIM006#20LDTIM006TIM007#300TIM008#270LDTIM007TIM009#20LDTIM008TIM018#30LDTIM009TIM010#190TIM011#160LDTIM010TIM012#20LDTIM012TIM013#20LDTIM011TIM019#30LD0.00ANDNOT0.01ANDNOTTIM001LDNOTTIM016ANDTIM014ORLDOUT11.02LD0.006ANDNOT0.01ANDNOTTIM000OUT3.00LD0.00ANDNOT0.01AND3.00OUT11.01LD0.00ANDNOT0.01AND3.00OUT12.00LD0.00ANDNOT0.01AND3.00OUT10.01LD0.00ANDNOT0.01LDNOTTIM000ORNOTTIM002ORNOTTIM003ORNOTTIM005ORNOTTIM006ORNOTTIM007ANDLDOUT10.00LD0.00ANDNOT0.01LDNOTTIM000ORNOTTIM002ORNOTTIM003ORNOTTIM005ANDLDOUT11.03LD0.00ANDNOT0.01LDNOTTIM000ORNOTTIM002ORNOTTIM003ORNOTTIM005ORNOTTIM006ANDLDOUT11.067LD0.00ANDNOT0.01LDNOTTIM000ORNOTTIM002ORNOTTIM004ANDLDLDNOTTIM017ANDTIM014ANDTIM004ORLDOUT12.05LDTIM000ANDNOTTIM002OUT10.06OUT10.05OUT12.01LDTIM016LDNOTTIM002ORNOTTIM003ORNOTTIM005ORNOTTIM006ORNOTTIM007ORNOTTIM009ORNOTTIM010ORNOTTIM012ORNOTTIM013ANDLDOUT10.03LDTIM002LDNOTTIM003ORNOTTIM005ORNOTTIM006ORNOTTIM007ORNOTTIM009ORNOTTIM010ORNOTTIM012ANDLDOUT10.02LDTIM002LDNOTTIM003ORNOTTIM005ORNOTTIM0068ORNOTTIM007ORNOTTIM009ORNOTTIM011ANDLDLDNOTTIM019ANDTIM014ANDTIM011ORLDOUT11.00LDTIM002ANDNOTTIM004LDNOTTIM017ANDTIM014ANDTIM004ORLDOUT12.02LDTIM017ANDNOTTIM005OUT12.01OUT12.04LDTIM005ANDNOTTIM006OUT11.04LDTIM005LDNOTTIM006ORNOTTIM007ANDLDOUT12.03LDTIM005LDNOTTIM006ORNOTTIM007ORNOTTIM009ORNOTTIM010ORNOTTIM012ORNOTTIM013ANDLDOUT12.00LDTIM006ANDNOTTIM008LDNOTTIM018ANDTIM014ANDTIM008ORLDOUT11.079LDTIM018LDNOTTIM009ORNOTTIM010ORNOTTIM012ORNOTTIM013ANDLDOUT11.06LDTIM006ANDNOTTIM007OUT11.05LDTIM007ANDTIM009OUT10.04OUT11.04OUT12.04LDTIM009ANDNOTTIM011LDNOTTIM019ANDTIM014ANDTIM011ORLDOUT10.07LDTIM009LDNOTTIM010ORNOTTIM012ANDLDOUT11.03LDTIM012ANDNOTTIM013OUT11.04LDTIM019ANDNOTTIM012OUT10.04OUT10.05LDTIM009LDNOTTIM010ORNOTTIM012ORNOTTIM013ANDLDOUT12.05LDTIM019ANDNOTTIM012OUT10.04OUT10.0510LDTIM012ANDNOTTIM013OUT10.00OUT10.01LDTIM012ANDNOTTIM013OUT10.06LD0.00ANDNOTTIM015TIM014#5LDTIM014TIM015#5END(01)11第三章设计图纸1、流程图2、I/O接线图3、梯形图12第四章调试首先打开编程软件，进行相应的设置，然后按照事先绘制的梯形图进行输入，待程序输入完后，进行编译，若发现错误则进行改正，直至没有错误为止。按照I/O接线图进行接线，所有的输入口接相应的按钮或位置开关作为输入控制，所有的输出通过输出口接指示灯，用来显示工作过程，检验结果是否正确。在确保程序编译无误和输入输出接线完全正确时，运行程序，并在监控状态下运行，在运行程序时，要进行相应的传送包括程序和设置。然后进行调试，并不断修改、编译、运行程序直至完全实现所要求的功能为止在CX-PROGRAMMER环境下调试程序，输入梯形图，连接好输入输出接线，将编译过的程序上传至PLC。按照功能要求逐步验证。发现问题，分析问题，解决问题。调试中遇到的问题及解决方法：（1）指示灯不亮。经分析接地端接错了。应将COM端接到电源+12V上，指示灯正常。（2）自动控制部分循环功能不能实现？将移位寄存器的移位最后一位（200.05）作为第一个计数器CNT00的输入，每个计数器的计数完信号作为自身的复位信号，能实现自复位。13第五章总结通过一个星期