PLC课程设计-交通灯控制系统(8页).doc
-PLC课程设计-交通灯控制系统-第 - 5 - 页课 程 设 计 报 告学生姓名:学 号：学 院:自动化工程学院班 级:测控122题 目:PLC课程设计交通灯控制系统指导教师：职 称:副教授 副教授2015年7月9日目录1 题目背景与意义- 1 -2 设计题目介绍- 2 -2.1 设计要求- 2 -2.2 设计目的- 2 -3 系统设计方案- 3 -4 系统硬件设计- 4 -4.1 PLC的结构 - 4 -4.2 PLC的定义 - 4 -4.3 PLC的工作原理 - 4 -4.4 PLC连线- 5 -5 系统软件设计- 6 -5.1 I/O地址- 6 -5.2 时序图- 6 -5.3 梯形图- 6 -6 系统仿真调试- 9 -6.1 主界面- 9 -6.2 用户登录界面- 9 -6.3 用户界面- 10 -6.4 系统画面- 10 -7 结论- 13 -参考文献- 14 -1 题目背景与意义 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。城市交通信号控制是通过对交通流量的调节以达到改善人和货物的安全运输，提高运营效率。交通系统是一个具有随机性、模糊性和不确定性的复杂系统，建立数学模型非常困难，有时甚至无法用现有的数学方法加以描述。目前大多采用的是自适应信号控制，它需要数学建模，且不考虑交通延误、停车次数等。所以经典控制法很难得到满意的效果。而模糊控制是一种无须建立数学模型的控制方法，它能模仿有经验的交警指挥交通时的思路，达到很好的控制效果。近些年来我国的许多学者也都以不同的思路对单个交叉口、交通干线的模糊控制进行了研究，但因研究的局限性，实际中得到应用的寥寥无几，本文实现基于PLC的交通信号的模糊控制系统。 根据前后相流量来决定信号灯配时的模糊控制系统的理论研究成果，用PLC实现单个十字路口交通信号灯模糊控制的方法，以单个十字路口4相位交通灯为例，把PLC作为一个模糊控制器，采用梯形图编程。通过实验保证了系统运行稳定可靠，能根据不同的交通流量进行模糊控制决策，优化信号灯的配时，从而可以有效的解决交通流量不均衡、不稳定带来的问题。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 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。2 设计题目介绍2.1 设计要求利用西门子S7-300PLC ，组态软件Wincc Flexible， 触摸屏，交换机及外围的相关低压电器，组成控制系统，根据项目要求，编写相关程序，完成相应的功能，组态人机界面，能够进行模拟仿真。具体要求：（1）制作画面模板，在模板画面显示“交通灯控制模拟项目”和日期时钟。（2）先组态两个画面，一个为主画面，一个为系统画面。两画面之间能进行切换。（3）在系统画面中作出交通灯控制的系统图。（4）交通灯绿灯亮的时间模拟量数值0100进行设置。（5）按下启动键时,交通灯开始按如下的时序图运行： 东西向绿灯亮25s后，闪烁3次（1s/次），接着东西向黄灯亮，2s后东西向红灯亮，25s后东西向绿灯又亮如此不断循环，直至停止工作。 南北向红灯亮30s后，南北向绿灯亮，25s后南北向绿灯闪烁3次（1s/次），接着南北向黄灯亮，2s后南北向红灯又亮如此不断循环，直至停止工作。按下停止键时，所有灯都灭。 （6）交通灯亮灭的剩余时间可动画显示。（7）交通灯亮时间数值高于90时产生一个交通拥堵的报警。（8）组态报警画面，并能实现系统画面之间的切换。（9）组态一个用户组“班组长”和一个用户名“user1“，“user1”属于“班组长”用户组，“user1”的密码为“000”。“班组长”用户组的权限为操作和“绿灯亮的时间”。然后在系统画面中的绿灯亮设定安全权限。即一般用户不能进行绿灯亮设定值的设定，用户“user1”可以进行设定。（10）组态一个用户视图画面，要求该用户名作登录按钮与注销按钮，能显示当前用户名。能与系统画面进行切换。2.2 设计目的PLC课程设计是学习电厂开关量控制技术的重要实践环节，其目的是通过课程设计的实践，使学生巩固和深化对相关专业理论知识的理解；培养学生运用所学知识和技能，配合相关技术资料的查阅，独立分析和解决生产实际中有关工业控制实际问题的能力；进一步提高学生对PLC控制系统分析、设计的能力。要求学生了解可编程控制器的原理、硬件结构；掌握基本的编程语言；掌握系统硬件配置的方法与步骤；掌握PLC软件编程与调试的操作方法与步骤。3 系统设计方案一个十字路口的交通灯分为两个方向，每个方向具有红灯、绿灯和黄灯三种。因此每个方向具有三个灯。交通灯还应该为每一个灯的状态设计了倒计时数码管显示功能。可以为每一个灯的状态设置一个初始值，灯状态改变以后，开始按照这个初始值倒计时。倒计时归零后，等的状态将会改变至下一个状态。值得注意的是，交通灯两个方向的灯的状态是相关的。也就是说，每个方向的灯的状态影响着另外一个方向的灯的状态，这样才能够协调两个方向的车流。如果每个方向的灯是独立变化的，那么交通等就没了意义。如表3.1所示是两个方向（假设为A，B方向）灯的状态的对应情况。方向A方向B红灯亮黄灯亮或绿灯亮绿灯亮红灯亮黄灯亮红灯亮表3.1 交通灯两个方向灯状态对应表图3.1 系统设计流程图4 系统硬件设计4.1 PLC的结构 PLC实质是一种专用于工业控制的计算机其硬件结构基本上与微型计算机从结构上分，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。图4.1 PLC结构图4.2 PLC的定义 可编程控制器，简称PLC（Programmable logic Controller）,是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在1987年国际电工委员会（International Electrical Committee）颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义：PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。4.3 PLC的工作原理 1） 输入采样阶段，在此阶段，顺序读入所有输入缎子通断状态，并将读入的信 息存入内存，接着进入程序执行阶段，在程序执行时，即使输入信号发生变 化，内存中输入信息也不变化，只有在下一个扫描周期的输入采样阶段才能 读入信息。 2）程序执行阶段：plc对用户程序扫描。 3）输出刷新阶段：当所有指令执行完毕通过隔离电路，驱动功率放大器，电路 是输出端子向外界输出控制信号驱动外部负载。4.4 PLC连线图4.2 PLC连线图5 系统软件设计5.1 I/O地址输入地址输出地址启动SB1I 0.0南北绿G1Q 0.2停止SB2I 0.1东西绿G2Q 0.5南北红R1Q 0.0东西红R2Q 0.3南北黄Y1Q 0.1东西黄Y2Q 0.4表5.1 I/O地址表5.2 时序图图5.2 时序图5.3 梯形图图5.3 梯形图一图5-4 梯形图二图5-5 梯形图三图5-6 梯形图四6 系统仿真调试6.1 主界面图6-1 主界面6.2 用户登录界面图6-2 用户登陆图6.3 用户界面图6-3 用户界面图6.4 系统画面图6-4 系统画面图（一）图6-5 系统画面图（二）图6-6 系统画面图（三）图6-7 系统画面（四）7 结论 在整整两星期的日子里，经过作业我们可以学到很多很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。而且通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只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，才能真正的学到知识，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，而且遇到了各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，次课程设计之后，一定把以前所学过的知识重新温故。 这次课程设计终于顺利完成了，在设计中我们由于力控知识掌握的不牢靠遇到难题，最后在同学的帮助下，终于完成了。对给过我帮助的所有同学和各位指导老师再次表示忠心的感谢！参考文献1俞国亮.原理及应用.清华大学出版社，2005 2李伟.机床电器与PLC.西安：西安电子科技大学出版社，2006 3台方.可编程序控制器应用教程.北京：中国水利水电出版社，20014常斗南.可编程序控制器原理·应用·实验.北京：机械工业出版社，1998 5廖常初.PLC基础及应用.北京：机械工业出版社,20046刘华波，王雪，何文雪.组态软件WINCC及其应用.北京:机械工业出版社，2010
