智电气控制与 PLC 课程设计——十字路口红绿灯控制.docx

课程设计报告课程：电气控制与P1.C课程设计题目：十字路口红绿灯控制目录一、引言11、 课程研究的背景11)课题研究的目的12)课就研究的意义2二、系统方案分析21、 控制要求22、 交通灯工作示意图交通信号灯系统操作面33、 冷；统设十方案3三、系统程序设计51、 硬件的设计51) P1.C的结构52、 I/O接口分配9D列出十字路口交通灯控制系统I/O口分配表92)P1.C的接线形式10四、软件设计111、 程序流程113、 梯形图程序设计12五、总结12十字路口缸绿灯控制一、引言I、课程研究的背景当今时代是一个自动化时代，交通灯控制等很多行业的设备都与计算机密切相关。因此，个好的交通灯控制系统，将给道路拥挤、违章控制等方面给予技术革新.1.½若大规模桀成电路及计算机技术的迅速发展，以及人工智能在控制技术方面的广泛运用，智能设备有了很大的发展，是现代科技发展的主流方向。本文主要从可编程序控制版（P1.。的应用上来实现十字路口交通灯自动化的管理。随着微处理器、计算机和数字通信技术的飞速发展，计算机控制已经广泛的应用在所有的工业领域。P1.C正是顺应这一要求出现的，它是以微处理器为基础的通用工业控制装置。1）课题研究的目的在日常生活中，红绿灯一直都与我们的出行密不可分，其设立是为r能够使人们能够更方便快捷的出行，加快汽车的通行效率，防止交通事故的发生，为此就需要有可以进行检测的交通管制设备，来保障人们的出行效率以及安全。2）课题研究的意义交通信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流员、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。为r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，能筋有效地疏导交通，提高交通路口的通行能力。P1.C具有结构简单、编程方便、可靠性高等优点，己广泛用下工业过程和位置的自动控制中。由于P1.C具有对使用环境适应性强的特性，同时我内部定时器资源十分丰富，特别对多岔路口的控制可方便地实现。因此现在越来越多地将P1.c应用于交通灯系统中。何时有些还引入触摸屏模拟十字路口红绿灯闪亮及车辆通行，分形象地显示出了P1.C在交通灯系统中的实际应用.二、系统方案分析1、控制要求交通灯控制系统的控制要求如下：1）信号灯受一个启动开关控制，当启动开关接通时，信号系统开始工作，且先南北红灯亮，东西绿灯亮。当启动开关断开时，所有信号灯都熄灭。2）南北绿灯和东西绿灯不能同时亮，如果同时亮时应关闭信号灯系统。3）南北红灯亮维持25s“在南北红灯亮的同时东西绿灯也亮，并维持1%.到19s时，东西绿灯闪烁，闪烁3s后熄灭。在东西绿灯熄灭时，东西黄灯亮，并维持3s。至3s时，东西黄灯熄，东西红灯亮。同时，南北红灯熄火，南北绿灯亮.4）东西红灯亮维持25s。南北绿灯亮维持19s,然后闪烁3s,熄灭。同时南北黄灯亮，维持3s后熄灭，这时南北红灯亮，东西绿灯亮。2、交通灯工作示意图交通信号灯系统操作面信号灯受启动开关控制，当启动开关接通时，信号灯系统开始工作，且先南北红灯亮，东西绿灯亮。当启动开关断开时，所有信号灯都熄灭，其系统示意图如图1所示。图1十字路口交通信号灯系统效果图3、系统设计方案按照交通灯系统控制耍求下，结合西门子S7-1200系列可编程控制器的特性，选择适合的型号。设计思想分析如下：首先，南北方向道路处于禁止通行的状态，东西方向道路处于允许通行的状态。南北方向道路亮红灯状态过程中，南北红灯亮25s,需计时器设定延时24s,才会转入下一状态南北绿灯亮：同时，东西方向道路也一起完绿灯19s,需计时器设定延时24s,才会转下一状态东西绿灯闪烁：东西绿灯闪烁3s,需振荡器或脉冲源（秒/次）动作使东西绿灯闪烁,还要需计时器设定延时3s,才会转下一状态东西黄灯亮：东西黄灯亮3s,需计时器设定延时3s,才会转入下一状态东西红灯亮。其次，东西方向道路处于禁止通行的状态，南北方向道路处于允许通行的状态。东西方向道路亮红灯状态过程中，东西红灯亮25s,需计时器设定延时24s,才会转入下一状态东西绿灯亮：同时，南北方向绿灯亮19s需计时器设定延时18s,才会转Fi状态南北绿灯闪烁：南北绿灯闪爆3s,需振荡器或脉冲源（秒/次）动作使南北绿灯闪烁，还要需计时器设定延时3s,才会转下一状态南北黄灯亮；南北黄灯亮3s,需计时器设定延时3s,才会转入下一状态南北红灯亮，如此循环卜去。表1十字路口交通灯状态分析表南北方向交通灯状态红灯亮25s绿灯亮19s绿灯闪3s黄灯亮3s东西方向交通灯状态绿灯亮19s绿灯闪3s黄灯亮3s红灯亮25s综上所述，可编程控制器要满足四个信号输入（作系统接通、断开、保持标准位、循环脉冲作用），六个信号输出（东西、南北方向各两组指示信号灯,共6个）,十字路口有十二个交通信号灯，但南北、东西两个为一组用一个输出信号控制。通过如下的十字路口交通灯状态分析表、主潦程图、十字路口交通灯时序图展开，将十字路口交通灯控制系统设计思路逐渐脉络清晰。图2十字路口交通灯状态图V1.t0e十字路口交通灯如下图所示，符这2个交通灯进行编号。12个交通灯共有六个状态：状态1：南北红灯（3、9）亮，东西绿灯（4、10）亮。状态2:南北红灯（3'9）继续亮，东西绿灯（4、10）闪。状态3:谢北红灯（3、9）继续亮,东西黄灯（5、】1）亮.状态4：东西红灯（6、12）亮，南北绿灯（I、7）亮.状态5：东西红灯（6、12）维续亮,南北绿灯（I、7）闪。状态6：东西红灯（3、9）继续亮，南北黄灯（2、8）亮。三、系统程序设计K硬件的设计1）P1.C的结构P1.C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，P1.C分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式P1.C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P1.C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>中央处理单元（CPU）是P1.C的控制中枢，它按照P1.C系统程序赋予的功能接收并存储从编程胧键入的用户程序和数据、检查电源、存储器IQ以及警戒定时公的状态.当P1.C投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，分别存入I/O映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后,按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入UO映纵区或数据寄存器内，最后将I/O映象区的各输出状态或辘出寄存器内的数据传送到相应的输出装置,如此循环运行直到停止运行.图3P1.C的结构图编程器输入电路中央处理单元I_出（CPU）V电系统程序修存器11系统程序储存器电源2、I/O接口分配根据对交通指挥信号灯系统控制要求，输入有系统启动和停止按钮信号，东西和南北方向地感线圈各两组共6个：输出有东西、南北方向各两组指示信号灯，东西、南北方向各两组抓拍模块共K)个。列出I/O口分配表表3输入地址分配表名称地址启动M2.0殍止M2.1启动保持标准位M2.2循环脉冲信号M2.3表4输出地址分配表名称地址南北红灯QO.5南北黄灯QO.4南北绿灯00.3东西红灯Q0.2东西黄灯00.1东西绿灯Q0.02)P1.C的外部接线图6P1.C外部接线图四、软件设计1、程序流程图-按下开始按钮后，电源控制器后动，系统初始化，南.北红灯开始凫25s,同时东西球灯亮19s,南北压电线圈传感器启动25s,东西绿灯闪烁3s,之后东西黄灯亮3s：东西红灯开始亮25s,同时南北绿灯亮19s,南北绿灯闪烁3s,之后南北黄灯亮3s,周而笑始.2、梯形图程序设计及工作过程分析梯形图的程序掌握P1.C的基本编程指令之后，就可以根据控制要求编写简单的应用程序了。为了提高编程质量和编程效率，必须首先了解编写梯形图程序的基本规则和基本编程方法.<1）程序设计系统启动后南北红灯亮25杪，同时东西球灯先连续亮19秒,后绿灯以一秒次闪烁三秒，维而东西黄灯亮3秒：然后东西红灯亮25秒，同时南北绿灯光连续亮19秒,然后绿灯以一秒一次闪烁三秒，继而南北黄灯亮3秒,如此循环往豆。（2）梯形图程序设计-程序段2：5（hB25:麻冷信号生成程序段4：峥闻次初值王KMOVE¥OUTIMOVE。OUTI*W3东西你h+M帖南北倒计时程用段5:东西创计时功奏卷序用6：南北倒计时功徒T»23T5O¾-WS南北倒计时一ZOWT程再段7：VI2.1停止SB2MOVEEN-IN“OUTIIMD1.五、系统调试图7十字路口交通灯仿其模拟六、结论本系统结构简单，操作方便;可现自动控制，具有定的智能性;对优化城市交通具有一定的意义。本设计将各任务进行细分包装,使各任务保持相对独立;能有效改善程序结构，便于模块化处理，使程序的可读性、可维护性和可移植性都得到进一步的提高“在设计过程中，经常会遇到这样那样的情况，就是心里老想着这样的接法可以行得通,但实际接上电路,总是实现不了,因此耗费在这上面的时间用去很多。我们组趁若做课程设计的同时也对课本知识有了巩固和加强,由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能，而且考试内9容有限.所以在这次课程设计过程中,我们了解了很多元件的功能，并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。程序中所用到的数据均可以根据实际情况进行设置，修改灵活方便。通过此次设计，我们组对P1.C编程语言有了更深入地了解，也在原来所学的理论基础上得到了进一步地应用。但由于经验上的不足，有些地方还需要做进一步地改善。附录h程序段1：倒,停止i1.1.M2.0"421,SB1,巾止$能1M22醐保狗标志位I)*22.倒保怖志位，程序段2：5ChU25:麻冷僮号生成J1.i程序段3：正常红绿灯程序M22启5保护标志位,T1.ETIme1.T»19。IQOO东西幡灯nU19：eIr-neIT23s1IMO7CI<×k.05Hz三T1BTTW23%1.neTw25sKQO1.东西t()|nmeTtiSse11T5(H32东西红灯IneW1.4B-三8.WmRS”I_ITI1.叱U.I-IX3.U.加>trIneW1.M3B¼WB4f.IMEIIIW心1.B，UX)3011.收塌Q.rerI-I1.U.R车找g四时星华：S瞥我盘EB÷!游里.uno力M1.，_11_M3S1.II.叱城*一邛物.9W3O11JB÷tW三.wmunoCN1.一“.t-8.“EJ3OWId1.13S(3B.疑王内不帏好U1.B门想大斗“24DEC砂*中_J1IntII南北国计叼,CNHK>r“74tMT*_|IDeCIntII南，匕倒计时一,ENHK>UT程再段7:注口“2.1停止SBAMOVEEN-0-1NIMD1.*o11,Wi+j'