可編程控制器技術設計方案報告

1、題目：交通信號燈控制設計學院：信息工程與自動化系 ：通信工程專業(yè)：通信工程年級： 061 班姓名：張興明學號： 200610404118分數(shù)：一、需求分析1 1 需求分析隨著社會的發(fā)展和進步，上路的車輛越來越多，而且道路建設往往跟不上城市發(fā)展的速度，因此城市交通問題日益突出，經常在十字路口等交通繁忙的地方發(fā)生堵塞情況，出現(xiàn)交通混亂。在這個時候道路交通燈的正常運行以及合理的功能就是交通暢通的重要保障。而以往的交通燈大都采用繼電器或者單片機來實現(xiàn)，存在著功能少，可靠性差，維護量大等缺點。而采用 PLC 編程簡單，易維護，穩(wěn)定性高，可以隨著不同場合的需要靈活改變程序實現(xiàn)不同的功能需求，而且可靠性高性

2、價比較好，最重要的是 plc 很適合來控制交通信號燈這類的時序控制系統(tǒng)，從而實現(xiàn)穩(wěn)定可靠的有條不紊的交通燈控制系統(tǒng)。1.2 設計原理根據(jù)實際交通燈原理，紅燈亮的時間等于黃燈與綠燈亮的時間之和。采用順序控制法和順序功能圖來實現(xiàn)，基本思路就是將控制系統(tǒng)的一個完整的工作周期劃分為若干個順序相連的階段，這些階段稱為步（step），采用內部編程元件（如開關，定時器等）使其狀態(tài)按照一定的時間順序變換，最終輸出相應控制。在交通燈的應用中，即下一盞燈亮來控制這一盞燈的滅，依次下去。實際中綠燈一般閃爍23 秒后才熄滅，是來自脈沖波形的控制，但軟件中沒有找到PDF 發(fā)生器，就沒有實現(xiàn)這樣功能，采用繼續(xù)亮2 3 秒

3、來代替此功能。1.3 實現(xiàn)目標本文設計了一種 PLC 控制的城市十字路口交通燈的控制系統(tǒng)，該交通燈由東西和南北四個方向的信號燈組成，每個方向有三盞燈，信號燈受到啟動開關的控制，當啟動開關按鈕時，信號燈系統(tǒng)開始工作，先南北紅燈亮，禁止通行；東西綠燈亮，允許通行。 并周而復始地循環(huán)工作，當啟動開關斷開時，系統(tǒng)所有的信號燈熄滅。實現(xiàn)的具體效果如下：1 、南北紅燈亮，維持20 秒，在南北紅燈亮的同時，東西綠燈也亮，并維持17 秒，綠燈滅。在東西綠燈熄滅的同時，東西黃燈亮，并維持3 秒，到 3 秒時，東西黃燈滅，東西紅燈亮。同時，南北紅燈熄滅，南北綠燈亮。2 、東西紅燈亮，維持20 秒。南北綠燈亮，維持

4、17 秒熄滅。同時南北方向黃燈亮，并維持 3 秒后熄滅，這時南北紅燈亮，東西綠燈亮。3、 接下去周而復始，直到停止按鈕被按為止，所有信號燈才熄滅。實現(xiàn)的功能圖如下：圖 1 設計實現(xiàn)功能圖二、系統(tǒng)設計2.1 流程圖及分析信號燈時序控制流程圖如下：圖 2 控制流程圖控制圖分析：當按下啟動開關系統(tǒng)進入工作，南北紅燈亮、東西綠燈亮，17 秒后東西綠燈熄滅，東西黃燈亮，東西黃燈亮3 秒后熄滅的同時南北紅燈滅；然后東西紅燈亮、南北綠燈亮，17 秒后南北黃燈亮，南北綠燈滅，3 秒后南北紅燈亮，同時南北黃燈滅、東西紅燈滅，東西綠燈亮。，系統(tǒng)循環(huán)執(zhí)行。2.2時序圖及分析系統(tǒng)的各信號燈的時序圖如下：圖 3 信號燈

5、 時序圖時序圖分析：根據(jù)控制流程圖畫出如下的時序圖，啟動開關開啟后，其電平保持為高電平，各信號燈的一個周期為 40 秒，用 “1表”示高電平， “0表”示低電平，各信號燈的過程為：南北紅燈： 20 秒的 “1，”20 秒的 “0”南北綠燈： 20 秒的 “0，”17 秒的 “1，”3 秒的 “0”南北黃燈： 37 秒的 “0，”3 秒的 “1”東西綠燈： 17 秒的 “1，”23 秒的 “0”東西黃燈： 17 秒的 “0，”3 秒的 “1，” 20 秒的 “0”東西紅燈： 20 秒的 “0，”20 秒的 “1”經過一個周期后各信號燈又開始循環(huán)各自的動作。2.3 接線圖及分析1輸入 /輸出分配表

6、 :表 1交通信號燈控制電路輸入/輸出分配表輸入電器輸入點輸出電器輸出點啟動按鈕1（X ）X0東西紅燈 L1WE_R停止按鈕2（X ）X1東西黃燈 L2WE_Y東西綠燈 L3WE_G南北紅燈 L4NS_R南北黃燈 L5NS_Y南北綠燈 L6NS_G2輸入 /輸出接線圖 :圖 4交通信號燈控制系統(tǒng)的輸入/輸出接線圖接線圖分析：采用ABB公司的PLC ， CPU 為07KT97的型號，由24V的直流電源供電，啟動和關閉開關都是X ，啟動輸入為X0 ，關閉輸入為X1 ，當按下X0時系統(tǒng)進入工作，信號燈亮的順序依次為:當按下 X1 時系統(tǒng)停止運行，所有信號燈熄滅2.4 梯形圖及分析根據(jù)交通信號燈控制系

7、統(tǒng)的控制要求，采用定時器實現(xiàn)步進控制功能設計出梯形圖程序如下圖 5：采用 ABB 公司的 PLC 編程軟件中的 AC1131 軟件，首先在電腦上安裝 AC1131 ，根據(jù)需求分析現(xiàn)在紙上畫出梯形圖，然后再在電腦上實現(xiàn)，并觀察效果。梯形圖分析：設計思路 :用輸出作為下一級的輸入或常開開關來控制上一級的燈滅。當有輸出時常開開關斷開信號燈熄滅。分析：當開關X 按下后，常開觸點T4 接通，定時器time1 和 time2 開始計時，同時南北紅燈NS_Y 和東西綠燈WE_G 亮，當定時器time1 的 et2 輸出時間為17s 時，輸出線圈 T2 ，T2 作為常開觸點控制東西綠燈的開關，常開T2 觸點斷

8、開，東西綠燈熄滅；T2 作為東西黃燈的輸入，WE_Y 亮，常閉觸點T2 和常開觸點T1 控制東西黃燈，東西黃燈亮的時間為time1 和 time2 的差值為 3s。當 time1 的 et1 輸出時間為20s 時，輸出線圈 T1，常開觸點T1 斷開，東西黃燈（NS_Y ）和南北紅燈（ NS_R）熄滅。東西紅燈（WE_R ）和南北綠燈（ NS_G ）亮。 T1作為T4 和 T5 的輸入來控制（ WE_R ）和（ NS_G ）的熄滅，定時器 time3 和 time4 開始計時，控制原理同T1 和 T2， et4 輸出為17s 時輸出線圈T5，常開觸點 T5 斷開，南北綠燈（NS_G ）熄滅，南北

9、黃燈（ NS_Y ）亮； T5作為南北黃燈的輸入與常閉觸點 T4之間的差值（即黃燈亮的時間）共同控制其熄滅。當et3 輸出時間為20s 時，輸出線圈T4 ，常開觸點T4 斷開，東西紅燈（WE_R ）和南北黃燈（NS_Y ）熄滅。此系統(tǒng)的循環(huán)設計為線圈T4， T4 作為常開觸點來控制線圈T4 輸出，即T4 輸出只是一瞬間就熄滅，常開觸點T4 接通，系統(tǒng)又回到開始，進行循環(huán)。結論：本系統(tǒng)的設計簡單明了，采用四個的定時器就實現(xiàn)了四個路口信號燈的循環(huán)控制，采用不同路口之間的紅綠的所亮時間的差值作為黃燈亮的時間?？紤]到系統(tǒng)的穩(wěn)定性，各信號燈作為獨立的輸出！就沒有作為控制觸點輸入，這是本系統(tǒng)的獨到之處！圖

10、 6 變量地址分配圖三、總結3 1 總結 ： 本系統(tǒng)采用 PLC 順序循環(huán)控制設計法設計，很容易接受，提高設計的效率，節(jié)省大量的設計時間，提高交通控制效率，是一種智能的交通控制系統(tǒng)，他可以依據(jù)道路與季節(jié)的變化情況修改紅綠燈的時間長度，減少十字路口的車輛滯留情況，緩解交通擁擠，實現(xiàn)交通控制的最優(yōu)系統(tǒng)的最優(yōu)控制，有了它便可以方便地對傳統(tǒng)的定時交通控制系統(tǒng)進行改造升級。由于其結構簡單，可靠性搞，且成本較低，特別適合與交通繁忙，無立交的十字路口，經濟效益十分明顯，具有較高的推廣價值。32 收獲體會：對于本次PLC 課程設計，自己學到了很多的東西，通過對實際交通燈的觀察，在紙上設計出梯形圖，在電腦上運行、調試，查看結果，再對梯形圖進行改造，設計出模擬的交通燈控制系統(tǒng)，