基于PLC的交通信號(hào)控制綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

1、 基于plc的交通信號(hào)控制綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)姓 名 班 級(jí) 電氣0809班 基于plc的交通信號(hào)控制綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)1、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、通過(guò)實(shí)驗(yàn)，使同學(xué)們?cè)诳删幊炭刂破鞯能洝⒂布矫娴玫骄C合的學(xué)習(xí)和鍛煉。2、充分理解與實(shí)驗(yàn)i/o點(diǎn)的分配及運(yùn)用。3、實(shí)驗(yàn)路況的模擬控制4、熟悉羅克韋爾公司的通訊設(shè)備2、 實(shí)驗(yàn)要求1、對(duì)allen-bradley公司的slc系列產(chǎn)品，特別使微型可編程控制器有深入的了解。2、學(xué)會(huì)安裝、編程或調(diào)試allen-bradley公司的小型可編程控制器micrologix1000和micrologix1500及其相應(yīng)的擴(kuò)展模塊。3、學(xué)會(huì)操作rslogix500軟件包，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)，對(duì)對(duì)象

2、進(jìn)行編程。4、學(xué)會(huì)使用rslinx軟件包，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)及通信。5、進(jìn)一步鞏固學(xué)習(xí)可編程控制器的基本指令的功能及應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)編程及調(diào)試過(guò)程。6、了解交通燈的控制規(guī)律，完成十字路口交通燈控制的編程與調(diào)試。7.、模擬路況車流，與信號(hào)燈顯示一致3、 實(shí)驗(yàn)儀器微型可編程控制器micrologix1500及1762-ow8（三塊）、可編程控制器實(shí)驗(yàn)pc機(jī) 、十字路口交通系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。4、 實(shí)驗(yàn)方案 1、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求【實(shí)現(xiàn)】 1）基本功能（紅綠燈）與路況相結(jié)合【實(shí)現(xiàn)】 2）黃燈功能（或綠燈閃亮）【實(shí)現(xiàn)】 3）區(qū)分路況車流的主干道【實(shí)現(xiàn)】 4）停車等待【實(shí)現(xiàn)】 5）急?！疚磳?shí)現(xiàn)】2、交通燈1、交通燈的控制要求

3、如下：當(dāng)交通燈系統(tǒng)啟動(dòng)開關(guān)接通時(shí)， a、d方向：b、c方向（東西）禁止通行紅燈點(diǎn)亮，數(shù)碼管計(jì)時(shí)20s開始；a、d方向（南北）直通燈點(diǎn)亮，維持10s（南北直通燈亮7s后以亮0.5s滅0.5s的占空比閃亮3s），10s到則a、d方向左拐燈點(diǎn)亮，維持10s（最后3s閃亮）后，數(shù)碼管重新計(jì)時(shí)，緊接下一步。 b、c方向：a、d方向禁止通行紅燈點(diǎn)亮，數(shù)碼管計(jì)時(shí)20s開始；b、c方向（東西）直通燈點(diǎn)亮，維持10s（東西直通燈亮7s后以亮0.5s滅0.5s的占空比閃亮3s），接著b、d方向向左拐燈點(diǎn)亮，維持10s（東西直通燈亮7s后以亮0.5s滅0.5s的占空比閃亮3s）后，數(shù)碼管重新計(jì)時(shí)完成第一個(gè)周期動(dòng)作（

4、數(shù)碼管控制規(guī)律相同），返回到開始動(dòng)作周而復(fù)始的循環(huán)。說(shuō)明：在上述控制過(guò)程中，右拐燈控制為常亮。3、路況1）車流狀態(tài)模擬：常亮表示停車等待，閃亮表示車輛通行。2）結(jié)合信號(hào)燈的車流控制：右拐方向車輛始終通行，車流燈依次閃亮；當(dāng)禁止通行時(shí)，面對(duì)紅燈有車等待，通行時(shí)該線路車流燈依次閃亮。4、 實(shí)驗(yàn)方案實(shí)現(xiàn)1、端口分配：表1-1端口分配表標(biāo)號(hào)功能說(shuō)明輸出端口號(hào)1  ad向禁止通o：0/72  ad向直通o：0/43  ad左拐o：0/84  bc向禁止通行o：0/65  bc向直通 o：0/56 

5、; bc左拐o：0/97  ad，bc右拐24v說(shuō)明：這是十字路口紅綠燈的控制地址位分配。說(shuō)明：對(duì)應(yīng)的電源電壓為24v直流9  七段數(shù)碼管顯示（a0,b0,c0,d0,a1,b1）o：1/05說(shuō)明：a0,b0,c0,d0,a1,b1為與數(shù)碼管相連的譯碼器的留個(gè)輸入端（從低位到高位）車流路況燈的地址分配標(biāo)號(hào)功能說(shuō)明輸出端口號(hào)1  輸入電源24vvdc2  電源接地點(diǎn)dccom3右拐燈o：2/034  ad直行o：3/6,3/7,0/35  ad左拐o：0/026

6、60; bc直行o：3/027  bc左拐o：3/35 這里把路況模擬做成3點(diǎn)控制的(右拐燈除外)，即中間部分是滾動(dòng)的，可以看見燈泡的閃動(dòng)，真實(shí)模擬了車流。 圖1-1路況模擬燈的編號(hào)表1-2路況模擬的控制點(diǎn)與具體燈泡的對(duì)應(yīng)關(guān)系輸出端口號(hào)路況燈泡編號(hào)out01,34,28,51out17,40,22,45out235,17,50,12out329,23,56,6out42,8,21,27out513,15,16,14out618,24,5,11out73,9,20,26out858,60,61,63out948,54,37,31out1033,39,46,52out

7、1142,44,43,41out1230,36,49,55out1332,38,47,53out1464,57,59,62out164,10,19,25說(shuō)明：上面的輸出端口號(hào)output1代表o：2/1，控制著編號(hào)為8和6的燈（此兩燈連成一個(gè)點(diǎn)），output15控制著編號(hào)為a6和d5的燈等等以此類推。2、 編程、接線與調(diào)試：程序結(jié)構(gòu)劃分：梯形圖共分56行，其功能分塊為1）0010行控制紅綠燈每周期（40秒）的開始，00行的t4:0計(jì)時(shí)器負(fù)責(zé)計(jì)時(shí)20秒，其計(jì)數(shù)時(shí)t4:0/tt有效，與輸出口o:0/6連接使ad方向紅燈亮；其與07行的t4:1計(jì)時(shí)器互鎖，而t4:1計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)對(duì)應(yīng)bc方向紅燈的20

8、秒。如此實(shí)現(xiàn)了一周期內(nèi)兩直道各紅燈20秒，在這個(gè)大環(huán)境下通過(guò)對(duì)計(jì)時(shí)器t4:0、t4:1內(nèi)部計(jì)時(shí)數(shù)的判斷分別實(shí)現(xiàn)各通行道左行和直行10秒的分配。以05行bc直通為例：當(dāng)計(jì)時(shí)器t4:0計(jì)數(shù)為06即前七秒時(shí)bc直通綠燈點(diǎn)亮（o:0/4），當(dāng)計(jì)數(shù)到79即后三秒時(shí)bc綠燈閃爍（由方波信號(hào)實(shí)現(xiàn)亮滅循環(huán)）。0103行產(chǎn)生高低電平各為0.5秒的方波信號(hào)，用于實(shí)現(xiàn)綠燈閃爍。06行實(shí)現(xiàn)bc左行綠燈常亮7秒和閃爍3秒；08行實(shí)現(xiàn)bc紅燈控制；09行實(shí)現(xiàn)ad直行綠燈常亮7秒和閃爍3秒；10行實(shí)現(xiàn)ad左行綠燈常亮7秒和閃爍3秒。2）1118行控制路況模擬中的右拐 因?yàn)橛夜辗峙淞怂膫€(gè)輸出端口，分別控制每一條右行車況模擬的

9、四盞燈，所以使用了四個(gè)計(jì)時(shí)器，它們四個(gè)進(jìn)行廣義的互鎖，實(shí)現(xiàn)四盞燈依次點(diǎn)亮。右拐一直通行，不需停車等待。3）1925行控制路況模擬中的ad直行 2632行控制路況模擬中的ad左拐 3339行控制路況模擬中的bc直行 4046行控制路況模擬中的bc左拐此四個(gè)方向每條道的車況模擬有6盞燈，結(jié)合實(shí)驗(yàn)裝置輸出口數(shù)目有限的實(shí)況，將6盞燈分成三組，分配3個(gè)輸出端口，所以使用三個(gè)計(jì)時(shí)器，它們進(jìn)行廣義的互鎖，實(shí)現(xiàn)3組燈的依次點(diǎn)亮。25、32、39、46四行分別實(shí)現(xiàn)了四個(gè)行車方向的停車等待，算法為當(dāng)沿前進(jìn)方向最前方一組燈（已通過(guò)十字路口的）熄滅的時(shí)候，使最后方一組燈（未進(jìn)入十字路口的）點(diǎn)亮。當(dāng)該方向禁行，前方燈光

10、熄滅表通過(guò)十字路口的車已駛離，中間一組燈自然熄滅，而后方燈光常亮實(shí)現(xiàn)停車等待的車況模擬。7）4755行控制七段數(shù)碼管顯示4748行中計(jì)時(shí)器t4:2進(jìn)行循環(huán)計(jì)時(shí)20秒，用基數(shù)20秒減去t4:2內(nèi)的計(jì)數(shù)，即可實(shí)現(xiàn)200的倒計(jì)時(shí)，結(jié)果存于n7:0。49行再將200的倒計(jì)時(shí)轉(zhuǎn)換為bcd碼，用6個(gè)輸出端口傳送給兩個(gè)七段數(shù)碼管。 五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析時(shí)間數(shù)碼管ad方向bc方向右拐01-07s20-0倒計(jì)時(shí)紅燈亮，停車等待直行綠燈亮，車流較快（間隔0.5秒），左拐停車等待持續(xù)通行車流最慢（間隔1秒）07-10s直行綠燈閃爍，車流較快（間隔0.5秒），左拐停車等待10-17s左拐綠燈亮，車流較慢（間隔0.8秒）

11、，直行停車等待17-20s左拐綠燈閃爍，車流較快（間隔0.5秒），左拐停車等待20-27s20-0倒計(jì)時(shí)直行綠燈亮，車流較快（間隔0.5秒），左拐停車等待紅燈亮，停車等待27-30s直行綠燈閃爍，車流較快（間隔0.5秒），左拐停車等待30-37s左拐綠燈亮，車流較慢（間隔0.8秒），直行停車等待37-40s左拐綠燈閃爍，車流較快（間隔0.5秒），左拐停車等待注：為實(shí)現(xiàn)主干道的區(qū)分，可以修改程序中的路況車燈模擬的閃亮間隔時(shí)間，如ad方向的左拐和直行都快于bc方向的車流。以上程序已實(shí)現(xiàn)的是直行車流大于左拐大于右拐。6、 實(shí)驗(yàn)感想本次實(shí)驗(yàn)是基于plc可編程控制原理，應(yīng)用于實(shí)際生活當(dāng)中的實(shí)踐性實(shí)驗(yàn)。實(shí)

12、驗(yàn)的對(duì)象是用于控制車流的交通信號(hào)燈。在plc課堂上，我們主要針對(duì)的是理論知識(shí)，而且是以日本三菱公司產(chǎn)品為模板。而在羅克韋爾實(shí)驗(yàn)室中，我們操作的是美國(guó)ab的產(chǎn)品。但正如老師上課說(shuō)的，所有的器件大同小異，只要掌握一個(gè)公司的，其他的駕輕就熟。真因?yàn)檫@些差異，使得我們必須做好充分的預(yù)習(xí)。實(shí)驗(yàn)是分三步完成。首先要完成基本的交通燈功能。也就是說(shuō)不包含路況的單一程序，將方向燈之間的轉(zhuǎn)換與數(shù)碼管相結(jié)合。這也是最簡(jiǎn)單，最基礎(chǔ)的一步。不過(guò)需要針對(duì)一些特殊原件充分理解，尤其是延時(shí)導(dǎo)通計(jì)時(shí)器。然后是最麻煩最瓶頸的一步。因?yàn)橐獙?shí)際的路況表現(xiàn)出來(lái)，行駛時(shí)燈泡順勢(shì)閃爍，停止時(shí)部分等常亮。也就是說(shuō)，不僅要實(shí)現(xiàn)燈泡之間的配合

13、，還要實(shí)現(xiàn)一個(gè)燈的狀態(tài)轉(zhuǎn)換。一點(diǎn)點(diǎn)，小插曲，我們組在實(shí)驗(yàn)室吃著盒飯還討論問(wèn)題。突然我們意識(shí)到了另一個(gè)問(wèn)題，端口的數(shù)量不夠。于是我們將原本的直行左拐的六燈閃爍，改為三燈閃爍即將相鄰兩燈共用一個(gè)端口。在我們明確了路燈的分組以及端口分配后，相應(yīng)的程序也在組員唐星昱的靈感下迎刃而解。他用三個(gè)互鎖的計(jì)時(shí)器互鎖，達(dá)到交替閃爍以及停車等待。第三部就是錯(cuò)綜復(fù)雜的連線與調(diào)試過(guò)程。雖然沒什么難度，但是連線板的空間及連線數(shù)量使得這一過(guò)程極其繁瑣。稍有差池，便很難有耐心修正。大體的程序與實(shí)驗(yàn)要求基本吻合，我們也嘗試著一些突破與創(chuàng)新。其實(shí)plc實(shí)驗(yàn)還有其他關(guān)于電梯、火車變軌等。個(gè)人覺得plc對(duì)于單片機(jī)的學(xué)習(xí)很有幫助，使

14、得端口分配和控制指令等問(wèn)題更加明確。在長(zhǎng)達(dá)8小時(shí)的艱苦作戰(zhàn)中，我們用信心和耐心保質(zhì)保量地完成了任務(wù)。本次plc課程的實(shí)驗(yàn)只有一次，用時(shí)一個(gè)下午和晚上，從中學(xué)到了很多東西。通過(guò)課程的學(xué)習(xí)，我們掌握了三菱公司fx指令系統(tǒng)的原理和用法，理解了t形圖的原理。雖然實(shí)驗(yàn)中使用的是ab公司的產(chǎn)品和相應(yīng)軟件，但是通過(guò)基本原理不難上手。正如本學(xué)期單片機(jī)課程有51和96系列之分，雖然我們部分班級(jí)學(xué)習(xí)的是傳統(tǒng)且應(yīng)用范圍較小的96系列單片機(jī)，但是只要理解了其基本原理和構(gòu)架，不難自學(xué)51系列的單片機(jī)使用。本次實(shí)驗(yàn)的成功主要一下三點(diǎn)：1、 實(shí)驗(yàn)之前認(rèn)真看了實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，結(jié)合課程所學(xué)初步理解了軟件中各圖示的含義，讀懂了指導(dǎo)書

15、上編程示例的算法。在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行一定地變化應(yīng)用即實(shí)現(xiàn)了各基本功能。2、 團(tuán)隊(duì)協(xié)作：認(rèn)真聽完指導(dǎo)老師的講課并做了相關(guān)筆記，我們組在實(shí)驗(yàn)前便進(jìn)行了分工，我負(fù)責(zé)軟件編程，其他兩位組員負(fù)責(zé)接線，共同探討了端口分配。學(xué)習(xí)新的知識(shí)并運(yùn)用需要耗費(fèi)很大的精力，進(jìn)行團(tuán)隊(duì)分工和合作使我們穩(wěn)步實(shí)現(xiàn)預(yù)定的功能版塊。3、 程序模塊化：組內(nèi)討論將程序的大致構(gòu)架進(jìn)行了分塊，先率先實(shí)現(xiàn)了交通燈信號(hào)燈的控制。接著運(yùn)行了指導(dǎo)書上的路況模擬程序，初步實(shí)現(xiàn)了右拐的路況模擬，于之前的信號(hào)等控制程序進(jìn)行耦合，同時(shí)重新進(jìn)行了端口分配（4個(gè)端口）便實(shí)現(xiàn)了右拐路況模擬。依此進(jìn)行了其他四個(gè)方向的苦況模擬。像停車等待、主干道區(qū)分等功能的實(shí)現(xiàn)都是陸

16、續(xù)增加的。程序模塊化使我們同心協(xié)力穩(wěn)扎穩(wěn)打地實(shí)現(xiàn)各個(gè)功能。本次plc實(shí)驗(yàn)與生活實(shí)際聯(lián)系得比較緊密，我們有很大的發(fā)揮空間，所以大家在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中都很投入，晚飯也是在實(shí)驗(yàn)室解決的。程序模塊化使我們能夠穩(wěn)步開展，每次裝載到pc機(jī)再圍觀信號(hào)燈平臺(tái)，發(fā)現(xiàn)功能實(shí)現(xiàn)時(shí)都很有成就感，但是實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中難免有偏差，調(diào)試的過(guò)程中我們一起商討，說(shuō)出對(duì)自己所負(fù)責(zé)部分的理解和看法，在交流的過(guò)程中我們對(duì)實(shí)驗(yàn)都有了整體的把握和理解。 我很享受本次實(shí)驗(yàn)的過(guò)程，運(yùn)用了課程所學(xué)知識(shí)，運(yùn)用了一個(gè)自動(dòng)化控制的軟件，當(dāng)自動(dòng)化程序一步一步實(shí)現(xiàn)預(yù)定功能時(shí)，我們收獲了喜悅。 本實(shí)驗(yàn)通過(guò)plc實(shí)現(xiàn)城市十字路口交通燈信號(hào)顯示與相應(yīng)的路況模擬。課堂教

17、學(xué)是基于三菱公司的plc產(chǎn)品，而此實(shí)驗(yàn)中則應(yīng)用了ab公司的plc。 在實(shí)驗(yàn)中我們體會(huì)到了，用一塊plc實(shí)現(xiàn)功能時(shí)的一個(gè)比較完整的過(guò)程，包括端口分配、編寫梯形圖程序、程序運(yùn)行與調(diào)試等等；而課堂上似乎將所有的精力用在了梯形圖上；實(shí)驗(yàn)告訴我們，編寫梯形圖程序只是用一塊plc實(shí)現(xiàn)某項(xiàng)功能時(shí)的一小部分工作，除此之外的端口分配、程序運(yùn)行與調(diào)試也是必不可少的，尤其是端口的分配將會(huì)決定工程是否能夠完成；因?yàn)閜lc的輸出端口畢竟是有限的，我們必須相方設(shè)法，充分利用好plc提供的端口。這一點(diǎn)我們?cè)趯?shí)驗(yàn)的一開始就進(jìn)行了充分的思考和準(zhǔn)備，尤其是模擬路況時(shí)，我們讓四到五個(gè)路況模擬燈共用一個(gè)端口；這樣既可以避免端口不夠而使工作無(wú)法實(shí)施，也可以讓路燈“滾動(dòng)”起來(lái)，更好的模擬車流情況。在程序的運(yùn)行調(diào)試階段，我們從屏幕上情切地感受了梯形圖程序“自左至右，自上而下”循環(huán)掃描的過(guò)程。例如，我們可以看到常開接點(diǎn)閉合，自保持，計(jì)數(shù)