1、>GUIZHOUUNIVERSITY課程設(shè)計課程名稱：交通信號燈控制系統(tǒng)、八一刖曰隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，城市人口越來越多，居民出行次數(shù)和機(jī)動車擁有量不斷增加，城市道路擁擠、車流量不均衡等問題日趨嚴(yán)重。人們經(jīng)常會為道路擁擠、交通秩序混亂、出行時間過長等城市交通問題倍感苦惱，例如：綠燈方向幾乎沒有什么車輛，而紅燈方向卻排著長隊等候通過。因此提高城市路網(wǎng)的通行能力、實現(xiàn)道路交通的科學(xué)化管理迫在眉睫，如何才能保持城市交通的安全便捷、高效暢通和綠色環(huán)保，已成為政府政策規(guī)劃的一個重點問題。通過對十字路口交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計與制作，使我們進(jìn)一步鞏固和加深了對所學(xué)的基礎(chǔ)理論、基本技能和專業(yè)知識的認(rèn)識掌

2、握。同時也培養(yǎng)自身綜合運用所學(xué)過的基礎(chǔ)理論、基礎(chǔ)知識和基本技能進(jìn)行分析和解決實際問題的能力，更使我們受到了PL繇統(tǒng)開發(fā)的綜合訓(xùn)練，從而能夠使我們進(jìn)行PLCS統(tǒng)設(shè)計和實施，并且掌握典型自動控制系統(tǒng)的工作原理和設(shè)計思路。更重要的是：通過對十字路口交通燈系統(tǒng)的每個環(huán)節(jié)的實際制作，鍛煉了自身的刻苦鉆研、勇丁探索、實事求是、善丁與他人合作的工作作風(fēng)，這為我們將來的上崗實習(xí)做好了充分的準(zhǔn)備。目錄摘要5第一章電氣控制與可編程序控制器概述61.1電氣控制61.1.1電氣控制的定義61.1.2電氣控制技術(shù)的發(fā)展概況.61.2可編程控制器61.2.1可編程控制器的定義61.2.2可編程控制器的分類及特點6.1.2

3、.3可編程控制器的應(yīng)用71.3繼電器控制系統(tǒng)與可編程序控制器控制系統(tǒng)71.3.1繼電器控制系統(tǒng)7.1.3.2可編程序控制器控制系統(tǒng)8.1.3.3繼電器控制系統(tǒng)與可編程序控制器控制系統(tǒng)比較81.3.4與繼電器線路比較PLC優(yōu)勢.8第二章總體方案設(shè)計92.1課題的意義92.2S7-300及其編程軟件介紹102.2.1S7-300功能模塊102.3系統(tǒng)整體硬件電路112.3.1變量表和控制時序圖11第三章系統(tǒng)軟件設(shè)計133.1主程序流程圖13課程設(shè)計體會17參考文獻(xiàn)18摘要隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市交通問題越來越引起人們的關(guān)注。人、車、路三者關(guān)系的和諧，已成為交通治理部分須要解決的主要問題之一。城市交

4、通節(jié)制系統(tǒng)是用丁城市交通數(shù)據(jù)監(jiān)測、交通訊號燈把持與交通勸導(dǎo)的盤算機(jī)綜合治理體系，它是現(xiàn)代城市交通監(jiān)控指揮體系中最主要的組成部分。隨著城市靈活車量的不斷增添，很多大城市如北京、上海、南京等呈現(xiàn)了交通超負(fù)荷運行的情形，因此，自80年代后期，這些城市紛紜修建城市高速道路，在高速途徑建設(shè)完成的初期，它們也曾有效地改良了交通狀態(tài)。然而，隨著交通量的快速增加和缺少對高速道路的系統(tǒng)研討和掌握，高速道路沒有充足施展出預(yù)期的作用。而城市高速道路在結(jié)構(gòu)上的特色，也決議了城市高速途徑的交通狀態(tài)必定受高速道路與普通途徑耦合處交通狀態(tài)的制。所以，如何采取適合的控制方式,最大限度應(yīng)用好消耗巨資修建的城市高速道路，緩解主干

5、道與匝道、城區(qū)同周邊地域的交通擁堵狀況，越來越成為交通運輸治理和城市計劃部分正待解決的重要問題。為此，進(jìn)行了一定程度的研討，本文就城鄉(xiāng)交通燈模仿控制系統(tǒng)的電路原理、設(shè)計盤算和試驗調(diào)試等問題來進(jìn)行具體剖析討論。實現(xiàn)交通燈體系的節(jié)制方式很多，可以用尺度邏輯器件、可編程序把持器PLG單片機(jī)等計劃來實現(xiàn)。其中用尺度邏輯器件來實現(xiàn)電路在很大水平上要受到邏輯器件如門電路等的影響，調(diào)試工作極為不易，而對單片機(jī)應(yīng)用來進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)也不是很熟習(xí)。因此，選擇了用可編程的掌握器PLC來實現(xiàn)系統(tǒng)功效的設(shè)計，完本這次課設(shè)的標(biāo)題。要害字：PLC交通燈程序報告設(shè)計第一章電氣控制與PLC概述1.1電氣控制1.1.1電氣控

6、制的定義電氣控制是借助丁各種電氣元件的結(jié)構(gòu)、特性對機(jī)械設(shè)備自動或遠(yuǎn)距離控制的一種方法。電氣設(shè)備是電氣控制的控制原件或稱它為執(zhí)行原件，它包含強(qiáng)電和弱電。1.1.2電氣控制技術(shù)的發(fā)展概況電氣控制技術(shù)伴隨著電機(jī)制造技術(shù)、數(shù)控技術(shù)和計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)同步發(fā)展起來。從電力拖動的形式來看，在電動機(jī)應(yīng)用的初期，曾采用過一臺電動機(jī)驅(qū)動多臺設(shè)備的成組拖動系統(tǒng)，后乂經(jīng)歷了一臺電動機(jī)驅(qū)動一臺設(shè)備的單機(jī)拖動形式，伴隨技術(shù)的進(jìn)步，機(jī)械設(shè)備對電氣控制的要求不斷提高，現(xiàn)在在應(yīng)用的電力拖動形式除有單機(jī)拖動形式以外，還廣泛采用多臺電動機(jī)驅(qū)動一臺設(shè)備的電力拖動形式，這樣即改進(jìn)了控制性能，乂優(yōu)化了控制方法，提高生產(chǎn)效率。經(jīng)歷了單開關(guān)等

7、電器的手動控制、繼電器與接觸器的自動控制、可編程控制器的程序控制和數(shù)控制等階段。根據(jù)電力拖動形式的復(fù)雜程度和控制要求的不同，選擇不同的控制方法。1.2可編程序控制器1.2.1可編程控制器的定義可編程控制器簡稱PLC(ProgrammableController),它是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置，是以微處理器為基礎(chǔ)，結(jié)合計算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)和通信技術(shù)，用面向控制過程、面向用戶的“自然語言'編程，是一種簡單易懂、操作方便、可靠性高的新一代通用工業(yè)控制裝置。1.2.2可編程控制器的分類及特點可分為一體結(jié)構(gòu)化整體式PLCft模塊式化的PLG編譯方法簡單易學(xué)、功

8、能強(qiáng)，性能價格比高、硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強(qiáng)、可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)、系統(tǒng)的設(shè)計，安裝，調(diào)試工作量少、維修工作量少，維修方便、體積小，能耗低等特點。1.2.3可編程控制器的應(yīng)用目前PLC*國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用丁鋼鐵、采礦、水泥、石油、化工、電力、機(jī)械制造、汽車、裝卸、造紙、紡織、環(huán)保和娛樂等行業(yè)。1.3繼電器控制系統(tǒng)與可編程序控制器控制系統(tǒng)1.3.1繼電器控制系統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)，其邏輯功能由傳統(tǒng)的繼電器來完成的，比如控制時間，就有相應(yīng)的時間繼電器。繼電器的動作一般與電磁有關(guān)。1.3.2可編程序控制器控制系統(tǒng)是通過可編程序控制器來完成的，其工作是由程序來控制的，列如梯形圖(PH。、語句表

9、、功能圖等來實現(xiàn)控制的。1.3.3繼電器控制系統(tǒng)與可編程序控制器控制系統(tǒng)比較1、控制方式繼電器的控制是采用硬件接線實現(xiàn)的，是利用繼電器機(jī)械觸點的申聯(lián)或并聯(lián)極延遲繼電器的滯后動作等組合形成控制邏輯，只能完成既定的邏輯控制。PLC采用存儲邏輯，其控制邏輯是以程序方式存儲在內(nèi)存中，要改變控制邏輯，只需要改變程序即可，稱軟接線。2、控制速度繼電器控制邏輯是依靠觸點的機(jī)械動作實現(xiàn)控制，工作頻率低，毫秒級，機(jī)械觸點有抖動現(xiàn)象。PLC是由程序控制半導(dǎo)體電路來實現(xiàn)控制，速度快，微秒級，嚴(yán)格同步，無抖動。3、延遲時間繼電器控制系統(tǒng)是靠時間繼電器的滯后動作實現(xiàn)延遲控制，而時間繼電器定時精度不高，受環(huán)境影響大，調(diào)整

10、時間困難。1.3.4與繼電器線路比較PLC優(yōu)勢1、功能強(qiáng)，性能價格比高一臺小型PLC內(nèi)有成白上千個可供用戶使用的編程元件，有很強(qiáng)的功能，可以實現(xiàn)非常復(fù)雜的控制功能。與相同功能的繼電器相比，具有很高的性能價格比。可編程序控制器可以通過通信聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)分散控制，集中管理。2、硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強(qiáng)可編程序控制器產(chǎn)品已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，系列化，模塊化，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用。用戶能靈活方便的進(jìn)行系統(tǒng)配置，組成不同的功能、不規(guī)模的系統(tǒng)。可編程序控制器的安裝接線也很方便，一般用接線端子連接外部接線。PLC有很強(qiáng)的帶負(fù)載能力，可以直接驅(qū)動一般的電磁閥和交流接觸器。3、可靠性高，抗干擾能

11、力強(qiáng)傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)中使用了大量的中間繼電器、時間繼電器。由丁觸點接觸不良，容易出現(xiàn)故障，PLC用軟件代替大量的中間繼電器和時間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關(guān)的少量硬件，接線可減少互繼電器控制系統(tǒng)的1/10-1/100,因觸點接觸不良造成的故障大為減少。PLC采取了一系列硬件和軟件抗干擾措施，具有很強(qiáng)的抗干擾能力，平均無故障時間達(dá)到數(shù)萬小時以上，可以直接用丁有強(qiáng)烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場，PLC已被廣大用戶公認(rèn)為最可靠的工業(yè)控制設(shè)備之一。4、系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試工作量少PLC用軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時間繼電器、計數(shù)器等器件，使控制柜的設(shè)計、安裝、接線工作量大大減少。P

12、LC的梯形圖程序一般采用順序控制設(shè)計方法。這種編程方法很有規(guī)律，彳艮容易掌握。對丁復(fù)雜的控制系統(tǒng)，梯形圖的設(shè)計時間比設(shè)計繼電器系統(tǒng)電路圖的時間要少得多。PLC的用戶程序可以在實驗室模擬調(diào)試，輸入信號用小開關(guān)來模擬，通過PLC上的發(fā)光二極管可觀察輸出信號的狀態(tài)。完成了系統(tǒng)的安裝和接線后，在現(xiàn)場的統(tǒng)調(diào)過程中發(fā)現(xiàn)的問題一般通過修改程序就可以解決，系統(tǒng)的調(diào)試時間比繼電器系統(tǒng)少的得多。第二章總體方案設(shè)計2.1課題的意義首先，消化與鞏固電氣控制與可編程序控制器課程所學(xué)知識，理論聯(lián)系實際，學(xué)會用理論知識解決實際問題，進(jìn)一步培養(yǎng)設(shè)計能力，初步掌握設(shè)計的一般步驟與方法。其次，隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市交通問題越來

13、越引起人們的關(guān)注。人，車，路三者關(guān)系的協(xié)調(diào)，已成為交通管理部門需要解決的重要問題之一。城市交通控制系統(tǒng)是用丁城市交通數(shù)據(jù)監(jiān)測，交通信號燈控制與交通疏導(dǎo)的計算機(jī)綜合管理系統(tǒng)，它是現(xiàn)代城市交通監(jiān)控指揮中最重要的組成部分。最后，我們要把我們所學(xué)的知識用丁實踐生活中，理論聯(lián)系實踐，同時也讓我們鍛煉我們的動手能力，對丁我們來說意義深遠(yuǎn)。我們應(yīng)該要時刻關(guān)注我們身邊的事物，要學(xué)會重生活中學(xué)習(xí)，然后通過自己想、思、設(shè)計、制作，讓我們所學(xué)知識的完全融入生活中。2.2S7-300及其編程軟件介紹S7-300為節(jié)省空間的模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，它可以適配現(xiàn)有的各種機(jī)械控制任務(wù)，不需要考慮槽位規(guī)則。S7-300PLC是模擬式

14、中小型PLG電源、CPlffl其他模塊都是獨立的，可以通過U形總線把電源（P0、CPUffi其他模塊緊密固定在西門子S7-300的標(biāo)準(zhǔn)軌道上。每個模塊都有一個總線連接器，后者插在各模塊的背后。電源模塊總是安裝在機(jī)架的最左邊，CPU莫塊緊靠電源模塊。CPU勺右邊是可以選擇的IM接口模塊，如果只用主架導(dǎo)軌而沒有使用擴(kuò)展支架可以不選擇IM接口模塊。S7編程軟件組態(tài)主架導(dǎo)軌硬件時，電源，CP頃日IM分別放在導(dǎo)軌的1號槽、2號槽和3號槽上。一條導(dǎo)軌共有11個槽號：1號槽至11號槽，其中4號槽至11號槽可以隨意放置除電源、CP頃日IM以外的其他模塊。如：DI（數(shù)字量輸入）、DO（數(shù)字量輸出）、AI（模擬量

15、輸入）、A0（模擬量輸出）、FM（功能模塊）和CP（通信模塊）等。編程設(shè)備通信接口系統(tǒng)程序應(yīng)用程序用戶數(shù)據(jù)I/O擴(kuò)展接口I/O擴(kuò)展單元微處理器CPU現(xiàn)場信號輸入單元電源部件輸出單元驅(qū)動象圖2.2S7-300基本結(jié)構(gòu)2.2.1S7-300功能模塊PS307是專門用丁S7-300的24V直流電源，選擇型號為6ES7300-1BA00-0AA0電源為2A的電源模塊。S7-300有20種不同型號的CPU以適應(yīng)不同等級的控制系統(tǒng)。有的CPU上集成有輸入/輸出點，有的CPU上集成有PROFIBUS-D通信接口，有的CPU上集成有PTP接口等。為了方便這里選擇緊湊型CPU,并帶有集成功能I/O口的CPU31

16、2C型號為：6ES7312-5BE03-0AB0信號模塊使不同的過程信號電平和S7-300的內(nèi)部信號相匹配，主要有數(shù)字量輸入模塊SM321,數(shù)字量輸模塊出SM322,模擬量輸入模塊SM331,模擬量輸出模塊SM332。由丁本次設(shè)計有2個數(shù)字量輸入和12數(shù)字量個輸出，無模擬量，故選擇數(shù)字量輸入模塊SM321,數(shù)字量輸模塊出SM322。2.3系統(tǒng)整體硬件電路插,模塊.|訂黃號固件MFI地址I地址|9地址1|PS30T2ABEST3aT-LBAOO-OAAO21CPU312C6EST3125BE030AB0V2.62名|監(jiān)珀河必一一125124|EpextK768.湖花成.73334|DI8/D08

17、S24V/0.5A6ES7323-1BHOO-OAAO00圖2.3硬件組態(tài)圖2.3.2變量表和控制時序圖表2.3.2變量表狀態(tài)地k數(shù)據(jù)黨刑1cyclexcDB1DE12MSGQ124.0BOOL南北向綠燈3NSYQ124.1BOOL南北向嘲L4MSRQ124.2BOOL南北向紅燈5EWGQ124.3BOOL市西向四YQ124.4EOQL東西向黃燈7EWRQ124.5BOOL東西向紅燈8STOPI124.1BOOL停正技鈕9STJiKTI124.0EOOL1nT1TIMER定時器】E5垃)T2T2TIMER頑（46s>1T3r3TIMER定時器3(50s)114T4TIMER是時器4(30

18、s)tT5T5TIBER頂*而)1T6T6TIMER定時器6(78s)1JilliOM10.6BOOLCPU肉部時鐘存儲器(周期L血脈沖)STARTsLNSQLn_TL_nNSR，EWGi:圖2.3.3時序圖第三章系統(tǒng)軟件設(shè)計3.1主程序流程圖圖3.1功能流程圖本次設(shè)計中使用的定時器均為擴(kuò)展脈沖定時器(SE，通過T1T6建立0S80S的時間軸，分別在相應(yīng)的控制時間(45S48S50S75S、78S80S)動作達(dá)到控制要求。0B1:“MainProgranSureep(Cycle)反通控制燈系統(tǒng)設(shè)計日程序段1：交通燈時間控制1124-01124-1"START""S

19、TQP*TI/HT4*T414T1#T1*(SE_|S5TM5ST2WSE_|S5T#48ST3*T3*何_|S5T#5OST4W但_IS5T#1K2OST5wSE_|S5T#1M15ST5W印|S5TftlM18S曰程序段2:南d匕間綠;nT1"T11124.1*ETOP#1/1Q124-O#NSG*()T2*T2*KLO-6Fl。TH曰程序段3:南匕向黃燈T3T2中丁2。H/l-II24-1"STOP-1/1-Q124.1wy()曰程序段4:南北向紅燈T3*T3*H/I-1124-1"STOP-H/1Q124-2FSR()-曰程序段5:東兩向紅燈II24-1&

20、quot;STOP"T/Q124-5T】I曰程序段6:東酉問綠燈T5T3"T3H/h1124-1"STOP"I/HQ124.3TIT5*T6no-6Fib曰程序廢V:東兩向黃燈14*T4*TS*TS1124-1"STOP'T/l-Q124.4*EWY*TI曰程序段8:計時器復(fù)位K10.6510*T2*T2*T2T3T3T3T4T41/1(RT5T5T5（R）15T6課程設(shè)計體會和學(xué)別的學(xué)科一樣，在學(xué)完P(guān)LC理論課程及實驗后我們做了課程設(shè)計，此次設(shè)計以分組的方式行，每組有一個題目。我們做的是交通燈的控制。由丁平時大家都是學(xué)理論及簡單仿真一電機(jī)啟停正反轉(zhuǎn)，沒有過多實際開發(fā)設(shè)計的經(jīng)驗，首先拿到這題目時根本不知道怎么入手，感覺這個題目很復(fù)雜，不知道怎么設(shè)計，怎么制作，拿到的時候都不知道怎么做梯形圖及時序圖。但通過各方面的查資料并學(xué)習(xí)。我們基本學(xué)會了PLC設(shè)計的步聚和基本方法。分組工作的方式給了我與同學(xué)合作的機(jī)會，提高了與人合作的意識與能力。通過這次設(shè)計實踐。我學(xué)會了PLC的基本編程方法