交通灯控制系统设计_毕业论文设计.docx

交通灯控制系统设计_毕业论文设计 毕业论文（设计） 题目交通灯控制系统设计 入学时间2022年3月专业计算机科学与技术 试点单位重庆电大开放教育学院 重庆广播电视大学 2022 年05 月17 日 材料目录 1指导任务书（1 ）2指导记录表（2 ）3写作提纲（4 ）4论文（设计）摘要（5 ）5论文（设计）正文（7 ）6参考文献（24 ）7指导教师情况及评语（26 ）8答辩记录表（27 ）9审查意见（28 ） 毕业论文(设计)指导任务书 毕业论文（设计）题目交通灯控制系统设计 学生姓名何俊江专业计算机科学与技术指导教师聂振华职称讲师 毕业论文(设计)教师指导记录表 重庆广播电视大学试点单位重庆电大开放教育学院指导教师聂振华 毕业论文(设计)写作提纲一、论文题目 拟定论文题目为交通灯控制系统设计 二、论文主要内容 一、引言 （一）自动化控制技术定义和概念 （二）自动化控制技术的优势和意义 二、系统总体设计 （一）PLC工业自动化控制的应用 （二）PLC在我国的应用 （三）本论文的研究目标与研究内容 （四）十字路口交通信号灯控制的实际情况 三、系统设计概述 （一）PLC控制系统设计的基本原则 （二）PLC控制系统设计的基本内容 （三）PLC控制系统设计的一般步骤 （四）PLC的基本指令 （五）S7-200系列PLC的定时器指令 （六）西门子S7-200系列 （七）系统西门子硬件选择 四、系统详细设计 （一）系统外部接线和I/O点分配以及程序设计 （二）调试程序 参考文献 致谢 摘要 随着计算机技术和工业控制技术的发展。在企业自动化控制领域的设计、实施、应用的方法和模式有了极大的进步。通过计算机技术和工业控制技术的应用，企业生产过程中工业自动化的控制更加的准确、高效、方便、直观。本文通过一套交通十字路口红绿灯交通控制系统，体现计算机技术工业自动化控制中的应用。 关键词：工业自动化控制，计算机技术，西门子S7，交通控制系统 目录 一、引言 (7) （一）自动化控制技术定义和概念 (7) （二）自动化控制技术的优势和意义 (7) 二、系统总体设计 (8) （一）PLC 工业自动化应用 (8) （二）PLC在我国的应用 (8) （三）本论文的研究目标与研究内容 (9) （四）十字路口交通信号灯控制的实际情况 (10) 三、系统设计概述 (12) （一）PLC控制系统设计的基本原则 (12) （二）PLC控制系统设计的基本内容 (13) （三）PLC控制系统设计的一般步骤 (13) (四) PLC的基本指令 (14) （五）S7-200系列PLC的定时器指令 (15) （六）西门子S7-200系列 (15) （七）系统西门子硬件选择 (17) 四、系统详细设计 (19) (一) 系统外部接线和I/O点分配以及程序设计 (19) （二）调试程序 (24) 致谢 (25) 交通灯控制系统设计 一、引言 （一）自动化控制技术定义和概念 工业自动化是机器设备或生产过程在不需要人工直接干预的情况下，按预期的目标实现测量、操纵等信息处理和过程控制的统称。自动化技术就是探索和研究实现自动化过程的方法和技术。它是涉及机械、微电子、计算机、机器视觉等技术领域的一门综合性技术。工业革命是自动化技术的助产士。正是由于工业革命的需要，自动化技术才冲破了卵壳，得到了蓬勃发展。同时自动化技术也促进了工业的进步，如今自动化技术已经被广泛的应用于机械制造、电力、建筑、交通运输、信息技术等领域，成为提高劳动生产率的主要手段。 随着我国制造厂商对自动化程度的提高，制造业生产线开始趋向个性化，单一检测数据的仪器组成的检测环节需要投入大量的人力物力，不适应快速检测。因此，集合多种检测功能的快速自动检测设备才是客户真正所需要的，快速自动检测仪是一种“非标测试设备”，需要对客户生产线进行深入的需求调查，量身定制检测方案，因此被称之为“定制检测”，“定制检测”在工业自动化快速检测中起到重要作用。 自动化技术作为20世纪工业领域中最重要的技术之一，主要解决的是生产效率和一致性问题，无论是追求高速，连续和大批量的大型企业，还是追求灵活，柔性的定制化的中心企业，都依赖自动化技术的应用。当今世界已经从产品经济过度到服务经济，过度到一个需要客户体验的时代，大规模定制，也就是快速大批量制造符合个性需求的产品已经成为世界级的发展趋势，这就需要生产企业的具有很高的自动化水平来解决效率和柔性的矛盾。自动化技术越现代工业企业的关系，已经远远超越了为企业提高效益的范畴而是成为企业赖以生存和发展的基础之一。 （二）自动化控制技术的优势和意义 工业控制PLC与计算机技术是自动化控制技术的基础，计算机科学技术的发展为自动化控制技术的进步带来的便利。自动控制技术在工业生产中应用广泛，如今自动化技术已经被应用于机械制造、电力、建筑、交通运输、信息技术等领域，成为提高劳动生产率的主要手段。 从未来的发展趋势来看，自动化控制技术在自动化生产线上的应用，在向微型化、网络化、PC化和开放性方向发展。在计算机信息技术得到空前繁荣的同时，自动化控制技术的设计和运行更加优化，在现实应用中更加广泛，这将有效推动高效产品在生产事务的发展，有效减少重复事务的工作量。工业生产中 因其本身通用性和灵活性的特点，自动化技术含量不断提高，能在生产过程中有效的提高生产效率，增加安全性，提高产品质量，有效减少能源和原材料的消耗。 二、系统总体设计 （一）PLC 工业自动化应用 目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为以下几类： 1开关量的逻辑控制这是PLC最基本、最广泛的应用领域，可用它取代传统的继电器控制电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，又可用于多机群控制及自动化流水线。如电梯控制、高炉上料、注塑机、印刷机、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。 2.模拟量控制在工业生产过程中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使PLC能处理模拟信号，PLC厂家生产有配套的A/D、D/A转换模块，使PLC可用于模拟量控制。 3.运动控制 PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用开关量I/O 模块连接位置传感器和执行机构，现在可使用专门的运动控制模块。广泛的运用于各种机床、机械、机器人、电器等场合。 4.过程控制这是对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。PLC能编制各种控制算法程序，完成闭环控制。PID控制时一般闭环控制系统中常用的控制方法。PID处理一般是运行专用的PID子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。 5.数据处理现代PLC具有数学运算、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较。一般用于大型系统，如无人控制的柔性制造业。 6.通信及联网 PLC通信包含PLC之间的通信以及PLC与其他智能设备间的通信。在工业自动化网络发展加快前提下，厂家都十分重视PLC的通讯功能，纷纷推出各自的网络系统，通讯十分方便。 （二）PLC在我国的应用 虽然我国在PLC生产方面非常弱，但在PLC应用方面，我国是很活跃的，近年来每年约新投入10万台套PLC产品，年销售额30亿人民币，应用的行业也很广。 在我国，一般按I/O点数将PLC分为以下级别(但不绝对，国外分类有些区别)： 微型： 32 I/O 小型： 256 I/O 中型：1024 I/O 大型：4096 I/O 巨型：8192 I/O 在我国应用的PLC系统中，I/O 64点以下PLC销售额占整个PLC的47%，64点256点的占31%，合计占整个PLC销售额的78%。 在我国应用的PLC，几乎涵盖了世界所有的品牌，呈现八国联军的态势，但从行业上分，有各自的势力范围。大中型集控系统采用欧美PLC居多，小型控制系统、机床、设备单体自动化及OEM产品采用日本的PLC居多。欧美PLC在网络和软件方面具有优势，而日本PLC在灵活性和价位方面占优势。 我国的PLC供应渠道，主要有制造商、分销商(代理商)、系统集成商、OEM用户、最终用户。其中，大部分PLC是通过分销商和系统集成商达到最终用户的。 （三）本论文的研究目标与研究内容 当今，红绿灯安装在各个道口上，已经成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段。但这一技术在19世纪就已出现了。 1858年，在英国伦敦主要街头安装了以燃煤气为光源的红，蓝两色的机械扳手式信号灯，用以指挥马车通行。这是世界上最早的交通信号灯。1868年，英国机械工程师纳伊特在伦敦威斯敏斯特区的议会大厦前的广场上，安装了世界上最早的煤气红绿灯。它由红绿两以旋转式方形玻璃提灯组成，红色表示“停止”，绿色表示“注意”。1869年1月2日，煤气灯爆炸，使警察受伤，遂被取消。 1918年，又出现了带控制的红绿灯和红外线红绿灯。带控制的红绿灯，一种是把压力探测器安在地下，车辆一接近红灯便变为绿灯；另一种是用扩音器来启动红绿灯，司机遇红灯时按一下嗽叭，就使红灯变为绿灯。红外线红绿灯当行人踏上对压力敏感的路面时，它就能察觉到有人要过马路。红外光束能把信号灯的红灯延长一段时间，推迟汽车放行，以免发生交通事故。 随着社会的发展，人们的消费水平不断的提高，私人车辆不断的增加。人多、车多道路少的道路交通状况已经很明显了。所以采用有效的方法控制交通灯是势在必行的。PLC 的智能控制原则是控制系统的核心，采用PLC把东西方向或南北方向的车辆按数量规模进行分档，相应给定的东西方向与南北方向的绿灯时长也按一定的规律分档. 这样就可以实现按车流量规模给定绿灯时长，达到最大限度的有车放行，减少十字路口的车辆滞流，缓解交通拥挤、实现最优控制，从而提高了交通控制系统的效率. 交通信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。为了实现交通道路的管理，力求交通管理先进性、科学化。用可编程控制器实现交通灯管制的控制系统，以及该系统软、硬件设计方法，实验证明该系统实现简单、经济，能够有效地疏导交通，提高交通路口的通行能力。分析了现代城市交通控制与管理问题的现状，结合交通的实际情况阐述了交通灯控制系统的工作原理，给出了一种简单实用的城市交通灯控制系统的PLC设计方案。可编程序控制器在工业自动化中的地位极为重要，广泛的应用于各个行业。随着科技的发展，可编程控制器的功能日益完善，加上小型化、价格低、可靠性高，在现代工业中的作用更加突出。