毕业设计（论文）多时段十字路口交通信号灯PLC控制系统设计.doc

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1、目 录第1章 引言 11.1 设计内容 11.2 设计要求 1 1.3设计思路 1 第2章 系统总体方案分析与设计 22.1控制对象 2 2.2控制要求 2 2.3方案分析 4 2.4方案设计 4 2.5元器清单 4 第3章 PLC控制系统设计 5 3.1控制要求分析及设计 5 3.1.1主电路设计 5 3.1.2确定I/O点数量及PLC类型 5 1) I/O点的分配与编号 5 2) PLC端子接线图 6 3.2控制程序流程图 6 3.3 控制程序编制 8 3.3.1梯形图（见附表） 8 3.3.2指令表（见附表） 8 结论 9设计总结 10致谢 11附录 梯形图及指令表 12参考文献 33内

2、容摘要这次以“多时段十字路口交通信号灯PLC控制系统设计”为题目的课程设计方案基本满足控制要求，可以实现十字路口交通信号灯在控制。要求利用西门子公司的S7-200可编程逻辑控制器对十字路口的交通灯进行控制，同时系统具有一定的智能性，对交通灯岸高峰期、正常期及晚间几个时段进行分段控制。它们分别和各自的时序图相对应，从而控制交通灯的信号。本系统采用主程序调用子程序的设计方案，通过主程序计算当前时间，对时间段的判别而调用相关的子程序，以达到设计要求。程序中时钟的校对是不可缺少，达到时间一致性的目的。主程序大概使用了读实时时钟指令，设定实时时钟指令，递增指令，字节与整数间调整指令等等。子程序相对来说简

3、单些，它主要使用了定时器，触点和输出线圈等等。 关键词：逻辑控制；调用；时钟；定时器 第1章 引言1.1 设计内容 多时段十字路口交通信号灯PLC控制系统设计。1.2 设计要求1、系统工作受开关控制，起动开关 ON 则系统工作；起动开关 OFF 则系统停止工作；2、交通信号灯按高峰时段、 正常时段及晚上时段进行控制，这三个时段的的时序分配如图1所示；3、在高峰时段，交通信号灯按图2所示时序控制；4、在正常时段，交通信号灯按图3 所示时序控制；5、晚上时段按提示警告方式运行，规律为： 东、南、西、北四个黄灯全部闪亮，其余灯全部熄灭，黄灯闪亮按亮 0.4 秒，暗 0.6 秒的规律反复循环。1.3

4、设计思路本系统采用主程序调用子程序的设计方案，具体程序详见附录程序。第2章 系统总体方案分析与设计2.1 控制对象本系统的控制对象有八个，分别是：东西方向红灯（REW）两个；南北方向红灯 (RSN) 两个；东西方向黄灯（YEW）两个；南北方向黄灯 (YSN) 两个；东西方向绿灯（GEW）两个；南北方向绿灯 (GSN) 两个；东西方向左转弯绿灯(LEW)两个；南北方向左转弯绿灯(LSN)两个。 2.2 控制要求1、系统工作受开关控制，起动开关 ON 则系统工作；起动开关 OFF 则系统停止工作；2、交通信号灯按高峰时段、 正常时段及晚上时段进行控制，这三个时段的的时序分配如图1所示；3、在高峰时

5、段，交通信号灯按图2所示时序控制；4、在正常时段，交通信号灯按图3 所示时序控制；5、晚上时段按提示警告方式运行，规律为： 东、南、西、北四个黄灯全部闪亮，其余灯全部熄灭，黄灯闪亮按亮 0.4 秒，暗 0.6 秒的规律反复循环。图2-1 时段分配时序图8;15t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6图2-2 高峰期信号灯时序控制图t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6图2-3 正常期信号灯时序控制图2.3方案分析本系统是一个十字路口交通灯的PLC控制系统，利用西门子公司的S7-200可编程逻辑控制器对十字路口的交通灯进行控制。本系统具有一定的智能性，即它可以对交通灯按高峰期、正常期及晚间几个

6、时段进行分段控制。高峰期的控制方案为：（1） 南北方向左转弯灯和南北方向红灯同时亮10秒，同时东西方向红灯亮；（2）南北方向绿灯亮35秒，东西方向红灯继续亮；（3）南北方向黄灯闪烁5秒；东西方向红灯继续亮；（4）东西方向左转弯绿灯和南北方向红灯同时亮10秒，东西方向红灯继续亮；（5）东西方向绿灯亮25秒，南北方向红灯继续亮；（6）东西方向黄灯闪烁5秒，南北方向红灯继续亮，然后跳至第（1）步依次循环。正常期的控制方案为：（1） 南北方向左转弯灯和南北方向红灯同时亮10秒，同时东西方向红灯亮；（2） 南北方向绿灯亮30秒，东西方向红灯继续亮；（3）南北方向黄灯闪烁5秒；东西方向红灯继续亮；（4）东

7、西方向左转弯绿灯和南北方向红灯同时亮10秒，东西方向红灯继续亮；（5）东西方向绿灯亮30秒，南北方向红灯继续亮；（6）东西方向黄灯闪烁5秒，南北方向红灯继续亮，然后跳至第（1）步依次循环。晚间的控制方案为：东、南、西、北四个黄灯全部闪亮，其余灯全部熄灭，黄灯闪亮按亮 0.4 秒，暗 0.6 秒的规律反复循环。2.4 方案设计系统采用主程序调用子程序的设计方案，通过主程序计算比较当前时间，进而根据对时间段的判断和分析来调用子程序段。子程序段分别是正常时间段、高峰时间段和晚间时间段，它们分别和各自的时序图相对应，从而控制交通灯的信号。 2.5 元器清单用到的元器主要有：型号CPU224DC，交通灯

8、4个红灯、4个黄灯、4个绿灯，2个转弯灯，启停开关SB2，校正当前时钟SB1等。第3章 PLC控制系统设计3.1控制要求分析及设计3.1.1主电路设计 主电路主要采用比较指令判断时间的范围，近而调用子程序，从而实现控制要求。3.1.2确定I/O点数量及PLC类型 分析PLC的输入和输出信号,在满足控制要求的前提下,要尽量减少占用PLC的I/O点。由系统控制要求可见，由控制开关输入的启、停信号是输入信号。由PLC的输出信号控制各指示灯的亮、灭。在交通灯布置图中，南北方向的三色灯共六盏，同颜色的灯在同一时间亮、灭；可将同色灯两两并联，用一个输出信号控制。同理，东西方向的三色灯也依次设计。再加上东西

9、方向左转的灯共16盏，所以其占8个输出点。选择PLC型号：CPU224DC，内部电源供电，继电器输出形式。1) I/O点的分配与编号表3-1 系统I/O分配表输入/输出设备/器件名称I/O地址符号名输入校正当前时钟I0.0SB1程序启停按钮I0.1SB2输出东西方向绿灯Q0.0Q1东西方向黄灯Q0.1Q2东西方向红灯Q0.2Q3南北方向绿灯Q0.3Q4南北方向黄灯Q0.4Q5南北方向红灯Q0.5Q6东西方向左转弯灯Q0.6Q7南北方向左转弯灯Q0.7Q8 2) PLC端子接线图根据I/O表及PLC的配置图很容易就可以得到PLC端子接线图3-2如下所示： 图3-2 端子接线图3.2控制程序流程图

10、系统控制流程图：0Tim630630Tim700700Tim815815Tim16301630Tim19001900Tim21002100Tim2359调用SUBE子程序调用SBR_2子程序调用SBR_3子程序调用SBR_2子程序调用SBR_3子程序调用SBR_2子程序调用SUBE子程序SB1闭合？初始化时钟SB2闭合？读取时钟值并处理得Tim不做处理停止程序YY图3-3 主程序流程图3.3 控制程序编制 3.3.1梯形图（见附表） 3.3.2指令表（见附表）结论 本系统采用主程序调用子程序的设计思想，完成多时段交通灯的智能控制。这一设计是一个创新亮点，可根据时序段划分来设定相应的时钟，进而来

11、调整多时段交通灯控制。本系统适应性和应变能力都强，在应变情况下不需要大改动相关程序，只需要做微小设定和修改。系统兼有手动和自动操作功能，可根据不同的需要，选择不同的工作方式。该系统可用实际生活中，能在指挥交通中发挥重要作用。本系统同样存在很多不合理的地方，编写程序时前期工作量很大，而且需要用到各种繁琐的指令和相应的寄存器及众多定时器。画梯形图工作量比较大，编写较多指令，理解起来不太容易。程序过多，有点让人不寒而栗。治学者在学习中，追求简单而有效的解决方法是最可取的，是世人所推崇的。那么后续的工作是改进设计思路，简化设计程序。我们要研究的方向就是要用最简单，最有效的程序来控制多时段交通灯，使其在

12、现实生活中体现设计思路的价值。设计总结 PLC应用技术是一门实践性很强的专业课，可PLC编程控制器技术在当今社会发展异常迅速，各生产厂家也推出了许多强大的新型PLC、各种特殊模块和通信联网器件，使可编程控制器成为集微机技术、自动化技术、通信技术于一体的通用工业控制装置，成为实现工业自动化的一种强有力的工具。本次PLC课程设计为期时间两周，自己课题是多时段交通灯的控制。刚开始看到自己的课题及其要求时，有点不知所措。理论中的PLC程序编程，似乎还可以懂晓一点。实践中的我看着课题，却无计可施，但我相信人只要努力克服困难，没有完成不了的任务。通过本次设计，让我很好的锻炼了理论联系实际，与具体项目、课题

13、相结合开发、设计产品的能力。既让我们懂得了怎样把理论应用于实际，又让我们懂得了在实践中遇到的问题怎样用理论去解决。 在本次设计中，我们还需要大量的以前没有学到过的知识，于是图书馆和网上成了我们很好的助手。在查阅资料的过程中，我们要判断优劣、取舍相关知识，不知不觉中我们查阅资料的能力也得到了很好的锻炼。我们学习的知识是有限的，在以后的工作中我们肯定会遇到许多未知的领域，这方面的能力便会使我们受益非浅。在设计过程中，总是遇到这样或那样的问题。有时发现一个问题的时候，需要做大量的工作，花大量的时间才能解决。自然而然，我的耐心便在其中建立起来了。为以后的工作积累了经验，增强了信心。经过这次设计我学到很

14、多很多的的东西，不仅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。 致谢选作本课题课程设计进行过程中，困难出现是必不可少的。一个人的智慧是有限的，但众人的智慧是不可估量的。俗话说的好，君子善假于物。做事遇到自己解决不了或者难以及时解决的困难，能够善于借助他人的力量可以达到事半功倍的效果。 在本次课程设计中，我首先要感谢我的指导老师，她同样是机电传动与控制这门课的授课老师。老

15、师严谨求实的治学态度，踏实坚韧的工作精神，让我掌握了一定的基础知识，才能顺利完成本次课程设计的任务。再多华丽的言语也显苍白。在此，谨向老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。 再次我还要感谢那些帮助过我的同学，衷心的感谢那些曾经给与我帮助的同学们，尤其是我们宿舍的朋友们，我们一起面对困难，解决困难，并教会我一些重要的知识要点，使我能够完成这次课程设计，谢谢你们！是你们耐心给我讲解那些我难以理解的知识点。在你们帮助下，我深刻地了解到“听君一席话，胜读十年书”的含义。衷心地感谢你们，是你们让我人生轨迹丰富，生命中添加色彩。附录 梯形图及指令表图2-3 主程序图2-4 子钟初始化程序 图10 晚间时段交通灯

16、控制子程序图2-5晚间时段交通灯控制子程序晚间时段交通灯控制指令表：Network 1 / LD I0.1S S0.1, 1Network 2 LSCR S0.1Network 3 LDN T38TON T37, +4TON T38,+10Network 4 LD T57= Q0.1= Q0.4Network 5 SCRE图2-6正常时段交通灯控制子程序正常时段交通灯控制子程序指令表：Network 1 / / LD I0.1S S0.1, 1Network 2 LSCR S0.1Network 3 LDN T46TON T37, +50TON T38, +100TON T39, +350TO

17、N T40, +400TON T41, +450TON T42, +500TON T43, +550TON T44, +800TON T45, +850TON T46, +900Network 4 LDN T37= Q0.2= Q0.5= Q0.7Network 5 LD T37AN T38= Q0.2= Q0.5Network 6LD T37AN T38A SM0.5= Q0.7Network 7 LD T38AN T39= Q0.2= Q0.3Network 8LD T39AN T40= Q0.2Network 9 LD T39AN T40A SM0.5= Q0.3Network 10 L

18、D T40AN T41= Q0.2= Q0.4Network 11 LD T41AN T42= Q0.2= Q0.5= Q0.6Network 12LD T42AN T43= Q0.2= Q0.5Network 13 LD T42AN T43A SM0.5= Q0.6Network 14LD T43AN T44= Q0.0= Q0.5Network 15 LD T44AN T45= Q0.5Network 16 LD T44A SM0.5AN T45= Q0.0Network 17LD T45AN T46= Q0.5= Q0.1Network 18SCRE图2-7 高峰时段交通灯控制高峰时段交

19、通灯控制子程序指令表：TITLENetwork 1 / LD I0.1S S0.1, 1Network 2 LSCR S0.1Network 3 LDN T46TON T37, +50TON T38, +100TON T39, +400TON T40, +450TON T41, +500TON T42, +550TON T43, +600TON T44, +800TON T45, +850TON T46, +900Network 4 LDN T37= Q0.2= Q0.5= Q0.7Network 5 LD T37AN T38= Q0.2= Q0.5Network 6 LD T37A SM0.

20、5AN T38= Q0.7Network 7 LD T38AN T39= Q0.2= Q0.3Network 8 LD T39AN T40= Q0.2Network 9LD T39A SM0.5AN T40= Q0.3Network 10 LD T40AN T41= Q0.2= Q0.4Network 11 LD T41AN T42= Q0.2= Q0.5= Q0.6Network 12LD T42AN T43= Q0.2= Q0.5 Network 13LD T42AN T43A SM0.5= Q0.6Network 14 LD T43AN T44= Q0.5= Q0.0Network 15

21、LD T44AN T45= Q0.5Network 16 LD T44AN T45A SM0.5= Q0.0Network 17 LD T45AN T46= Q0.5= Q0.1Network 18 SCRE参考文献1 程子华.PLC原理与实例分析.北京:国防工业出版社，20062 廖常初.PLC编程及应用.北京: 机械工业出版社，20053 高钦和.可编程控制器应用技术及其设计实例.北京:高等教育出版社，20044 李缓.PLC原理与应用.北京：北京邮电大学出版社，20055 林明星.电气控制及可编程序控制器.北京：机械工业出版社，20046 周淑珍,高鸿斌. PLC分析与设计应用.北京：电子工业出版社，20047 王玉中. 电气控制及PLC应用技术.河南：河南科学技术出版社，20068 张新军.电气控制与PLC技术及应用.济源：济源职业技术学院出版社，2006