十字路口交通灯控制系统

石家庄铁道大学四方学院课程设计十字路口交通灯控制系统2009届电气工程系专业电气工程及其自动化学号学生姓名指导教师石家庄铁道大学四方学院2011年12月28日摘要电气控制与PLC是本学期新开的一门必修课，也是非常重要的一门课，对于以后的工作有很大的帮助。为了能更好的认识和理解PLC方面的知识，以便能更好的掌握PLC这门技术，我们进行了PLC课程设计。我设计的题目是“十字路口交通灯控制系统”,此次设计主要内容包括:工作过程分析,时序图，梯形图,接线图,电气原理图及情况说明,由于是第一次写PLC课程设计,经验还不是很丰富,可能写的还不是很完美,还望任课老师们及同学们提出宝贵的意见和建议。关键词：十字路口，交通灯，人行道，PLC目录一、课题背景............................................................11、课题背景.............................................................12、研究目的和意义.......................................................13、本文的主要工作.......................................................1二、已知情况、控制要求、设计要求........................................21、已知情况.............................................................22、控制要求.............................................................23、设计要求.............................................................3三、总体设计思路........................................................3四、程序设计及调试......................................................31、PLC选型及I/O分配图.................................................32、程序流程图、梯形图、指令表...........................................4五、电气设计...........................................................101、PLC外部接线原理图..................................................102、时序图.............................................................11六、安装、接线、及系统联合测试........................................11七、课程设计总结.......................................................11八、致谢...............................................................11九、参考文献...........................................................12十字路口交通灯控制系统1十字路口交通灯控制系统一、课题背景1、课题背景1968年，联合国《道路交通和道路标志信号协定》对各种信号灯的含义作了规定。绿灯是通行信号，面对绿灯的车辆可以直行，左转弯和右转弯，除非另一种标志禁止某一种转向。左右转弯车辆都必须让合法地正在路口内行驶的车辆和过人行横道的行人优先通行。红灯是禁行信号，面对红灯的车辆必须在交叉路口的停车线后停车。黄灯是警告信号，面对黄灯的车辆不能越过停车线，但车辆已十分接近停车线而不能安全停车时可以进入交叉路口。2、研究目的和意义在十字路口设置交通灯可以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。但是随着社会、经济的快速发展，原先的交通灯控制系统已经不能适应现在日益繁忙的交通状况。如何改善交通灯控制系统，使其适应现在的交通状况，成为研究的课题。随着科学技术的日新月异，自动化程度要求越来越高，原有的交通灯装置远远不能满足当前高度自动化的需要。可编程控制器交通灯控制系统集成自动控制技术、计量技术、新传感器技术、计算机管理技术于一体的机电一体化产品；充分利用计算机技术对生产过程进行集中监视、控制管理和分散控制；充分吸收了分散式控制系统和集中控制系统的优点，采用标准化、模块化、系统化设计，配置灵活、组态方便。本系统采用PLC是基于以下四个原因：⑴PLC具有很高的可靠性，通常的平均无故障时间都在30万小时以上；⑵编程能力强，可以将模糊化、模糊决策和解模糊都方便地用软件来实现；⑶抗干扰能力强，目前空中各种电磁干扰日益严重，为了保证交通控制的可靠稳定，我们选择了能够在恶劣的电磁干扰环境下正常工作的PLC。3、本文的主要工作首先，结合交通灯控制系统的要求，进行硬件、程序设计，从主要部件的选择、流程的分析、程序思路的产生来完成本次设计任务。然后，通过对系统的调试和检测，再进行系统性梳理，将隐藏的不足之处加以修正和完善，确保系统能顺利运行。十字路口交通灯控制系统2二、已知情况、控制要求、设计要求图1.示意图1、已知情况交通灯的布置，其工作过程如图1所示。2、控制要求交通灯控制系统的控制要求如下：⑴交通信号灯正常控制①按下启动按钮，东西方向红灯亮保持20S，同时南北方向绿灯亮保持15S后，闪烁3S绿灯熄灭，黄灯亮2S后熄灭，南北方向红灯亮；同时东西方向红灯熄灭，黄灯亮，绿灯亮。②南北方向红灯亮保持22S，同时东西方向绿灯亮保持17S后，闪烁3S绿灯熄灭，黄灯亮2S后熄灭，东西方向红灯亮，同时南北方向红灯熄灭，黄灯亮，绿灯亮。③当南北方向绿灯亮时，人行道的绿灯亮，行人可通过马路；当南北方向红灯亮时，人行道的红灯亮，行人停止通过马路。④实现交通系统循环控制，按下停止按钮，系统停止工作。⑵交通信号灯紧急控制①按下急通启动按钮，有紧急交通信号，无论当时东西、南北交通信号灯的状态如何，均强制为红灯，让急车优先通过。②按下急通停止按钮，解除紧急交通信号，南北方向和人行道方向的绿灯亮，十字路口交通灯控制系统3转入交通灯正常控制状态。⑶程序设计提示①以东西方向红灯亮、南北方向绿灯亮为初始状态；②东西方向绿灯与南北方向绿灯不能同时点亮，否则立即关闭信号灯系统。⑷加深内容上述内容可采用功能指令及模块化程序设计，包括主程序、子程序和中断程序。3、设计要求(1)实验前，根据控制内容设计出系统的接线图、程序流程图、时序图；(2)设计出控制程序，并创新出一个以上的交通信号灯控制功能。三、总体设计思路利用定时器实现交通灯的控制。开始计时，定时时间到，则定时器的常开接点接通，而常闭接点断开。利用特殊辅助继电器实现闪烁。四、程序设计及调试1、PLC选型及I/O分配图根据设计要求、控制要求，选定PLC的型号为：三菱FX2N系列图3是十字路口交通灯的I/0分配图。输入信号输出信号信号元件及作用PLC输入口地址信号元件及作用PLC输出口地址启动按钮X000东西红灯Y000停止按钮X001东西黄灯Y001急通启动按钮X002东西绿灯Y002急通停止按钮X003南北红灯Y003南北黄灯Y004南北绿灯Y005人行道红灯Y006人行道绿灯Y007接0VDC接24VDC十字路口交通灯控制系统42、程序流程图、梯形图、指令表图4.十字路口交通灯程序流程图启动或停止东西红灯亮20s东西绿灯亮17s闪烁3s黄灯亮2s黄灯亮2s红灯亮22s南北绿灯亮15s闪烁3s十字路口交通灯控制系统5十字路口交通灯控制系统6图5.十字路口交通梯形图十字路口交通灯控制系统7十字路口交通灯控制系统8十字路口交通灯控制系统9图6.十字路口交通灯指令表十字路口交通灯控制系统10五、电气设计1、PLC外部接线原理图图10.PLC外部接线原理图2、时序图十字路口交通灯控制系统11六、安装、接线、及系统联合测试按照元件安装图安装元件；参考原理图，按照接线图完成“板内接线”；参考原理图，按照互连图，完成板间、柜间接线。最后，对程序系统与电气系统进行联合测试。如不满足要求，再回去修改程序或检查接线，直到满足要求为止。七、课程设计总结通过这一学期对PLC课程的学习，使我掌握了一定的理论知识。经过对小学期课程设计的分析，使我将平时学习的理论知识运用于实际过程，同时也出现了一系列的问题。但经过我的认真思考与分析，排除了种种困难，但还存在着一定的不足。总之，通过PLC小学期使我明白了理论与实际结合的重要性。在设计的过程中我们还得到了老师的帮助与意见。在学习的过程中，不是每一个问题都能自己解决，向老师请教或向同学讨论是一个很好的方法，不是有句话叫做思而不学者殆。做事要学思结合。八、致谢这次课程设计基本上涵盖了我们所学习的PLC程序的大部分知识点，课程设计题目要求不仅要求对课本知识有较深刻的了解，同时要求程序设计者由较强的十字路口交通灯控制系统12思维能力和操作动手能力。这次课程设计使我对PLC程序的编程、程序的录入、以及在上机操作调试有了很大的提高。大部分同学只关心程序运行的结果，而对程序的创新丝毫不在意。这是非常不可取的，因为往往在动脑思考创新中我们会有更多收获，学到更多的知识。做课程设计不仅让我修补了以前学习的漏洞，也让我明白了一个道理：学习好PLC这门技术，需要自己对它有兴趣，而且要自己肯于动手操作实验。最后该感谢帮助我的同学和老师。首先该感谢这门课程任教的王老师给我们精心的讲解和适用的资料。感谢同学们对我学习上的交流和帮助，还得感谢学校给我们这样的一个自己动手设计的好机会！九、参考文献1.电气控制与PLC应用，胡汉文丁如春主编，人民邮电出版社，20092.科威PLC资料，来自于公司网站资料，来自工控网可编程控制器教程，黄云龙主编，科学出版社，20035.可编程控制器应用技术，张万忠主编，化学工业出版社，20026.机电电气自动控制（修订版），陈远龄主编，重庆大学出版社出版，20057.十字路口交通灯的PLC控制，来自三笔网可编程控制器原理及应用教程，王晖孙玉峰王文华主编，清华大学出版社出版，2004