交通灯课程设计报告单交叉口交通灯控制系统.doc

1、 目 录绪论.3第一部分：课程设计简介.3 一.设计目的.3 二.交通灯现场图.4 三.设计要求.4 四.控制要求.4第二部分：PLC编程的具体设计.5 一.设计方案分析.5 二.PLC硬件选型及依据.7 三.建立符号表.7 四.建立变量表.10 五.控制系统核心梯形图.11 六.梯形图设计分析.15 七.东向电器接线图与PLC SM模块接线图.16第三部分：总结与参考文献.17 一.总结.17 二. 参考文献.18附录：PLC编程全套梯形图.19 单交叉口交通灯控制系统 绪 论随着时代的变迁社会的进步，经济突飞猛进的发展。如今，有钱的人越来越多，城市规模也不断的壮大，越来越多的人住进了城市买

2、起了自己的小车，这给城市的交通堵塞带来了严重的问题。在繁华车多的路段，车辆畅通无阻成为了人们心中一直梦寐以求的事情，人、车、路三者的协调成为了人们关注的焦点。要实现人、车、路三者的很好配合，这就依赖于生活中常见的交通灯。交通灯通常由红、绿、黄三种颜色组成，用于指挥交通的通行与停止。绿灯时允许车辆通行，红灯时禁止车辆通行，黄灯时超过停止线的车辆可继续通行，没超过停止线的车辆禁止通行。有了交通灯的疏导，交通拥堵的现象得到了很大的改善。随着科学技术的发展，交通实现智能化控制成为了人们期盼的交通控制，但建设成本等因素也制约着交通灯控制系统的发展。在竞争十足的社会，PLC与其他控制系统相比，以可靠性高、

3、灵活性好、抗干扰能力强、功能完善、维护方便、经济适用等特点取得了立足之地。第一部分：课程设计简介 一、设计目的 用S7-300构成单交叉口交通灯控制系统。 二、交通灯现场图 三、设计要求1、把可编程序控制器拨向RUN后，系统初始化，并自行启动运行；2、东西向为主干道控制权优于南北向通道；3、绿灯进入红灯前，需经过3秒闪烁黄灯；4、用WINCC实现界面显示。四、控制要求 交叉路口能实现，南北向同时控制，东西向轮流控制，其中东西向控制时还需加入对“直行右转”和“左转”的独立控制 ，当南北向控制过程中，东向或西向（选择一向即可，示例按东向计数线圈说明）计数线圈中，计数有6辆车辆排队，南北向绿灯马上停

4、止延时，经过黄灯闪烁3秒后换到红灯交出控制权，WINCC界面显示。即：东向直行右转+左转-东向直行右转+西向直行右转-西向直行右转+左转-南北向（若出现东向或西向排队车辆超过六辆，提前让出控制权） 循环。第二部分:PLC编程的具体设计 一、设计方案分析根据要求，设计思路为：首先，东向直行右转、左转为绿灯，西向直行右转、左转、南北向为红灯；5秒后，东向左转黄灯闪烁3秒，东向直行右转维持绿灯，西向直行右转、左转、南北向为红灯；3秒后，东向直行右转任然为绿灯，西向直行右转变为绿灯，东向左转、西向左转、南北向为红灯；同样5秒后，东向直行右转黄灯闪烁3秒，西向直行右转维持绿灯，东向左转、西向左转、南北向

5、为红灯；3秒后，西向直行右转任然为绿灯，西向左转变为绿灯，东向直行右转、东向左转、南北向为红灯；5秒后，西向直行右转、左转黄灯同时闪烁3秒，东向直行右转、东向左转、南北向为红灯；3秒后南北向变为绿灯，东向直行右转、左转、西向直行右转、左转为红灯；5秒后，南北向黄灯闪烁3秒，东向直行右转、左转、西向直行右转、左转为红灯；3秒后，东向直行右转、左转变成绿灯，西向直行右转、左转、南北向为红灯。这样接着循环运行。在南北变为绿灯，东向直行右转、东向左转、西向直行右转、西向左转为红灯时，同时对东向的车辆数进行检测，如果东向的车辆数超过六辆，南北向绿灯马上切换为黄灯闪烁3秒变为红灯交出控制权，同时东向直行右

6、转、左转变为绿灯，西向直行右转、左转为红灯。这样接着循环运行。根据设计方案，可列出如下运行的时间表及总运行时间方块图： 东 西 南北 直 右 左 直 右 左 直右左绿灯 Q4.2（5S)绿灯Q4.5 (5S)红灯Q5.0（5S）红灯Q5.3 （5S)红灯Q6.0 (5S)绿灯 Q4.2 (3S)黄灯Q4.4 (3S)红灯Q5.0 （3S)红灯Q5.3 （3S）红灯Q6.0 （3S）绿灯Q4.2（5S）红灯Q4.3 （5S）绿灯Q5.2 (5S）红灯Q5.3 （5S）红灯Q6.0 （5S）黄灯Q4.1（3S）红灯Q4.3 （3S）绿灯Q5.2（3S）红灯Q5.3 （3S）红灯Q6.0 （3S）红

7、灯Q4.0（5S）红灯Q4.3 （5S）绿灯Q5.2（5S）绿灯Q5.5 （5S）红灯Q6.0 （5S）红灯Q4.0（3S）红灯Q4.3 （3S）黄灯Q5.1（3S）黄灯Q5.4 （3S）红灯Q6.0 （3S）红灯Q4.0（5S）红灯Q4.3 （5S）红灯Q5.0（5S）红灯Q5.3 （5S）绿灯Q6.2 （5S）红灯Q4.0（3S）红灯Q4.3 （3S）红灯Q5.0（3S）红灯Q4.3 （3S）黄灯Q6.1 （3S）二、PLC硬件选型及依据 由于交通灯控制系统属于比较小型的控制系统，在硬件组态时本人选用紧凑型的312C CUP，与其他CPU相比，312C CPU价格相对便宜且实用。三、建立符

8、号表根据要求建立的符号表如下：四、建立变量表 根据要求建立的变量表如下：五、控制系统核心梯形图 六、梯形图设计分析 1、当将STOP转向RUN时，脉冲定时器T0得电输出2秒脉冲，位存储器M0.0得电2秒，同时Q4.2 、Q4.5、 Q5.0、 Q5.3、 Q6.0线圈得电，分别得电13秒、5秒、8秒、16秒、24秒，即“东向直行右转”“东向左转”为绿灯，其他方向为红灯。T1、T6、T11、T17、T23也同时得电进行定时。 2、5秒后，T6定时时间到动作，Q4.5线圈断电，东向左转绿灯灭，同时Q4.4线圈得电，东向左转黄灯亮，T7得电定时1秒；1秒后，T7定时时间到动作，Q4.5线圈失电，东向

9、左转黄灯灭，T8、T9得电定时；在过1秒，T8定时时间到动作，Q4.4线圈再次得电，东向左转黄灯亮，在过1秒，T9定时时间到动作，Q4.4线圈再次失电，东向左转黄灯灭完成3秒的黄灯闪烁。同时Q5.2线圈得电，西直右绿灯亮。此时东直右为绿灯，其它方向为红灯。 3、上电运行13秒后，T1定时时间到动作，Q4.2线圈失电，东向直行右转绿灯灭，同时Q4.1线圈得电，东向直行右转黄灯亮，T2得电定时。之后的黄灯闪烁控制同东左类似。当黄灯闪烁3秒后，T4动作，Q4.0线圈得电，东向直行右转红灯亮，同时T17动作，Q5.3线圈失电，西向左转红灯灭，Q5.5线圈得电，西左转绿灯亮。此时其它向为红灯。 4、在过

10、5秒，T12、T18动作，Q5.2、Q5.5线圈失电，西向直行右转和西左转绿灯灭，Q5.1、Q5.4线圈得电，西向直行右转和左转黄灯亮，T13、T19得电定时，进入黄灯3秒闪烁，此时其它方向为红灯。3秒后T15、T21动作，Q5.1、Q5.4线圈失电，西向直行右转和左转黄灯灭，Q5.0、5.3线圈得电，西向直行右转和左转红灯亮；同时T23定时时间到动作，Q6.0线圈失电，南北向红灯灭，Q6.2线圈得电，南北向绿灯亮，此时东向直行右转和左转为红灯。5、在过5秒，T24动作，Q6.2线圈失电，南北向绿灯灭，Q6.1线圈得电，南北向黄灯亮进入3秒闪烁。3秒后，T27动作，Q6.1线圈失电，南北向黄灯

11、灭，Q6.0线圈得电南北向红灯亮。同时T5、T10动作，Q4.0、Q4.3线圈失电，东向直行右转和左转红灯灭，Q4.2、Q4.5得电，东向直行右转和左转绿灯亮。以后循环与第一次相同。6、程序24、25为检测车辆等待个数的程序，其实现过程为：当南北向为绿灯时，在输入块点击I1.0给加计数器信号，双击一次I1.0 则MW1加1，相当于东向排队车辆数加1。同时Q6.4得电，比较器开始用MW1的值与6比较，当给加计算器信号次数为7次时，MW1值为7，比较器通过比较，MW1值大于6，比较器输出。Q6.5线圈得电动作，南北向绿灯Q6.2线圈前的Q6.5常闭触点断开，Q6.2线圈失电，南北向绿灯灭，同时进入

12、南北向黄灯闪烁，闪烁完后东向直行右转和左转绿灯亮继续循环执行。七、 东向电气接线图与PLC SM模块接线图 电气接线图PLC SM模块接线图附后第三部分：总结与参考文献一、 总结 通过设计发现，事情没自己原来想象的那么简单，在设计过程中遇到了一些难点，在解决难点的过程中花费了大量的精力和时间。难点主要体现在程序设计控制部分，现将设计难点整理如下： 1、设计控制思路的安排。刚开始设计程序时，根据要求，采取了顺序控制，想从第一条程序开始控制到最后一条程序结束，然后进入循环。开始设计采取同一线圈在不同地方出现来现实顺序控制，后来调试发现，这个设想不可取，同一线圈在不同地方出现得电时，只有最后一个线圈

13、有用，不能实现控制。为了能循环，所有器件工作完自己时间后必须进行复位，这个复位需要器件间的互锁来完成。顺序控制失败后，改变了控制策略，采用了五个模块单独控制，即：东向直行右转、东向左转、西向直行右转、西向左转、南北向，每个模块单独编写程序，上电时五个模块同时运行，通过调节每个模块的时间配合，最终实现总体控制。实验证明，五个模块单独控制的思路是最清晰、最简单、最好写程序的。 2、西向直行右转和左转模块循环的处理。根据要求和模块单独控制策略的分析得出了设计方案分析中模块运行时间表。从模块运行时间表看出：上电西向直行右转红灯Q5.0第一次亮的时间为8秒，循环时亮的时间为16秒，西向直行右转和左转上电

14、时红灯亮的时间与循环时红灯亮的时间不一样，这就需要循环时处理红灯亮的时间。处理策略为：在西直右黄灯闪烁后加一条M0.4自锁并带16秒定时器T16的程序，在8秒定时器T11前加一个M0.4的常闭触点，在西向直行右转红灯Q5.0前加T16常闭触点，在西向直行右绿灯控制程序加T16常开触点实现循环，在用T15控制循环的同时，M0.4得电动作常闭触点断开，控制8秒定时的T11线圈停止工作，16秒定时的T16线圈工作，16秒后T16常闭触点断开，Q5.0失电红灯灭，同时T16的常开触点闭合绿灯亮，这就实现了西直右上电红灯运行时间与循环时间不同的问题。实验证明这样的处理的很好的。西左转的控制策略同西右转控

15、制策略。 3、智能控制的处理 南北绿灯时，若东向车辆检测等待车辆数超过6辆，则断开南北向绿灯，转向南北黄灯闪烁。闪烁后进入南北红灯时会出现东向还是红灯，这出现了控制的不协调。处理策略为：在南北向绿灯提前切换到黄灯闪烁的同时，另外用程序控制定时器来分别让其它程序提前相应的时间，这样就实现了智能控制循环时程序也按要求协调运行。具体实现见相应程序模块。 通过这次设计，对自己所学东向起了一个很好的检测作用，学理论知识时感觉简单，但真正操作时有点困难，设计发现自己不知道的东向比想象的多，这此设计加强了自己的逻辑思考能力和实际操作能力，达到了课程设计的目的。二、参考文献1、现用电气控制及PLC教材；2、刘智勇，智能交通控制理论及应用，科学出版社，2003年3、廖常初，S7-300/400应用技术，机械工业出版社，2008年9月；4、孙平，电气控制与PLC，高等教育出版社，2004年12月；5、高雨，多相位智能交通控制器的设计，江南大学学报，2006年10月；附录：PLC编程全套梯形图27 作者：许正友