基于PLC的十字路口交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計
26頁 4900字數(shù)+論文說明書+5張CAD圖紙【詳情如下】
IO分配表.dwg
元器件選用表.dwg
基于S7-200_PLC十字路口交通燈的控制系統(tǒng)設(shè)計論文.doc
控制原理圖.dwg
控制電路圖.dwg
系統(tǒng)梯形圖.dwg
基于s7-200 plc的十字路口交通信號燈控制系統(tǒng)設(shè)計
1 設(shè)計主要內(nèi)容及要求
1.1 設(shè)計目的:
編程序控制器(PLC)于20世紀60年代在美國誕生,在我國的發(fā)展與應(yīng)用已有30多年的歷史,現(xiàn)在它已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟的各個工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域,成為提高工業(yè)裝備電氣自動化水平的重要設(shè)備和強大支柱。因此,PLC技術(shù)已成為電氣自動化專業(yè)技能型人才必不可少的重要技能,通過實踐,可以幫助學(xué)生加深對理論知識消化吸收,提高PLC編程技能。
1.2 基本要求
信號燈受一個啟動開關(guān)控制,當(dāng)啟動開關(guān)接通時,信號燈系統(tǒng)開始工作,且先南北紅燈亮,東西綠燈亮。當(dāng)啟動開關(guān)斷開時,所有信號燈都熄滅。
南北紅燈亮維持25秒,在南北紅燈亮的同時東西綠燈也亮,并維持20秒。到20秒時,東西綠燈閃亮,閃亮3秒后熄滅。在東西綠燈熄滅時,東西黃燈亮,并維持2秒。到2秒時,東西黃燈熄滅,東西紅燈亮,同時,南北紅燈熄滅,綠燈亮。
東西紅燈亮維持30秒。南北綠燈亮維持25秒,然后閃亮3秒后熄滅。同時南北黃燈亮,維持2秒后熄滅,這時南北紅燈亮,東西綠燈亮,周而復(fù)始。要求完成以下項目:
1、畫出交通信號燈時序狀態(tài)示意圖
2、畫出交通燈的控制流程圖
3、完成可編程控制器I/O端口分配和外部接線圖
4、完成十字路口交通信號燈PLC控制梯形圖編程
1.3 發(fā)揮部分
自由發(fā)揮
2 設(shè)計過程及論文的基本要求:
2.1 設(shè)計過程的基本要求
(1)基本部分必須完成,發(fā)揮部分可任選;
(2)符合設(shè)計要求的報告一份,其中包括總體設(shè)計框圖、電路原理圖各一份;
(3)報告的電子檔需全班統(tǒng)一存盤上交。
2.2 課程設(shè)計論文的基本要求
(1)參照畢業(yè)設(shè)計論文規(guī)范打印,包括附錄中的圖紙。項目齊全、不許涂改,不少于4000字。圖紙為A4,所有插圖不允許復(fù)印。
(2)裝訂順序:封面、任務(wù)書、成績評審意見表、中文摘要、關(guān)鍵詞、目錄、正文(設(shè)計題目、設(shè)計任務(wù)、設(shè)計思路、設(shè)計框圖、各部分電路及相應(yīng)的詳細的功能分析和重要的參數(shù)計算、工作過程分析、元器件清單、主要器件介紹)、小結(jié)、參考文獻、附錄(總體設(shè)計框圖與電路原理圖)。
3 時間進度安排
順序 階段日期 計 劃 完 成 內(nèi) 容 備注
1 2014.9.1 講解主要設(shè)計內(nèi)容,安排學(xué)生查閱資料 打分
2 2014.9.2 檢查整個設(shè)計總體設(shè)計概況 打分
3 2014.9.3 指導(dǎo)學(xué)生進行傳感器的選擇和plc應(yīng)用的注意事項 打分
4 2014.9.4 檢查學(xué)生核心內(nèi)容的設(shè)計情況 打分
5 2014.9.5 答辯、寫報告 打分
摘要
可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng),專門在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它采用可以編制程序的存儲器,用來在執(zhí)行存儲邏輯運算和順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令,并通過數(shù)字或模擬的輸入(I)和輸出(O)接口,控制各種類型的機械設(shè)備或生產(chǎn)過程??删幊绦蚩刂破?PLC)作為一種以微電腦技術(shù)為核心的自動控制裝置,它將傳統(tǒng)的繼電器-接觸器控制技術(shù)與計算機和通信技術(shù)融為一體,在工業(yè)自動化,機電一體化以及傳統(tǒng)的工業(yè)控制方面,得到了廣泛的應(yīng)用, 發(fā)揮著越來越大的作用。已被廣泛應(yīng)用于機械制造、冶金、化工、能源等各種行業(yè)。它可靠性高、功能完善、抗干擾性好,具有結(jié)構(gòu)簡單、重量輕等優(yōu)點。是一種專門用于工業(yè)環(huán)境及過程控制的數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)。城市交通信號控制是通過對交通流的調(diào)節(jié)、警告和誘導(dǎo)以達到改善人和貨物的安全運輸,提高運營效率。采用PLC控制交通信號燈,主要是考慮其具有對使用環(huán)境適應(yīng)性強的特性,同時其內(nèi)部定時器資源十分豐富。
目前,PLC已廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制中,但是在交通控制方面應(yīng)用方面還不是很廣泛。PLC應(yīng)用于交通控制還有很大的潛能,PLC以其可方便操作、可方便編程調(diào)試等特點,使得其有逐步取代以往的單片機在交通燈中的地位的趨勢。
利用德國西門子公司的S7—200 PLC來實現(xiàn)交通信號燈的自動控制。通過對交通信號燈的控制要求的分析,結(jié)合西門子S7-200的控制性能,通過系統(tǒng)時序圖的分析,對交通燈系統(tǒng)進行了軟、硬件設(shè)計,實現(xiàn)了十字路口交通燈的合理控制的功能,通過實驗證明該方法設(shè)計的系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟實用、遠行可靠,具有很高的實用價值。
關(guān)鍵字:PLC 交通燈控制 設(shè)計 調(diào)試
目錄
基于s7-200 plc的十字路口交通信號燈控制系統(tǒng)設(shè)計 I
摘要 III
目錄 4
1 設(shè)計任務(wù)描述 5
1.2 設(shè)計要求. 5
1.2.2 基本要求 5
1.2.3 發(fā)揮部分 5
2 設(shè)計思路 6
3 設(shè)計與分析 7
3.1設(shè)計框圖 7
3.2設(shè)計分析 7
4 硬件部分 9
4.1 PLC I/O分配 9
4.2系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)圖 10
4.3 PLC的接線形式 11
5軟件設(shè)計部分 12
5.1 梯形圖 13
5.2語句表 16
6 PLC概述 19
6.1PLC硬件結(jié)構(gòu) 19
6.2中央處理單元(CPU) 19
6.3存儲器 20
6.4輸入/輸出模塊 21
圖6.4.1 23
圖6.4.2 23
7元件清單 24
小結(jié) 25
致 謝 26
參考文獻 27
1 設(shè)計任務(wù)描述
1.1 設(shè)計題目:基于s7-200 plc的十字路口交通信號燈控制系統(tǒng)設(shè)計
1.2 設(shè)計要求.
1.2.1 設(shè)計目的
可編程控制器是一種數(shù)字式的電子裝置,它使用可編程序的存儲器來存儲指令,并實現(xiàn)邏輯運算、順序運算、記數(shù)和算術(shù)運算等功能。用來對各種機械或生產(chǎn)過程進行控制。
自1969年第一臺可控編程控制器問世以來,目前可編程控制器已經(jīng)成為一種最重要、最普及、應(yīng)用場合最多的工業(yè)控制器。編程序控制器(PLC)于20世紀60年代在美國誕生,在我國的發(fā)展與應(yīng)用已有30多年的歷史,現(xiàn)在它已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟的各個工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域,成為提高工業(yè)裝備電氣自動化水平的重要設(shè)備和強大支柱。因此,PLC技術(shù)已成為電氣自動化專業(yè)技能型人才必不可少的重要技能,通過實踐,可以幫助學(xué)生加深對理論知識消化吸收,提高PLC編程技能。
1.2.2 基本要求
信號燈受一個啟動開關(guān)控制,當(dāng)啟動開關(guān)接通時,信號燈系統(tǒng)開始工作,且先南北紅燈亮,東西綠燈亮。當(dāng)啟動開關(guān)斷開時,所有信號燈都熄滅。
南北紅燈亮維持25秒,在南北紅燈亮的同時東西綠燈也亮,并維持20秒。到20秒時,東西綠燈閃亮,閃亮3秒后熄滅。在東西綠燈熄滅時,東西黃燈亮,并維持2秒。到2秒時,東西黃燈熄滅,東西紅燈亮,同時,南北紅燈熄滅,綠燈亮。
東西紅燈亮維持30秒。南北綠燈亮維持25秒,然后閃亮3秒后熄滅。同時南北黃燈亮,維持2秒后熄滅,這時南北紅燈亮,東西綠燈亮,周而復(fù)始。要求完成以下項目:
1、畫出交通信號燈時序狀態(tài)示意圖
2、畫出交通燈的控制流程圖
3、完成可編程控制器I/O端口分配和外部接線圖
4、完成十字路口交通信號燈PLC控制梯形圖編程
小結(jié)
PLC課程結(jié)束了,又到了課程設(shè)計的時候,我們組分到了:基于S7-200 PLC的十字路口交通信號燈的系統(tǒng)設(shè)計
面對這個題目根據(jù)老師課堂講的內(nèi)容很快就確定了設(shè)計的方向,并與同學(xué)們的合作解決遇到的問題。通過這次設(shè)計,我意識到了PLC編程技術(shù)在現(xiàn)實中的廣泛應(yīng)用,并了解到自己學(xué)習(xí)中的不足之處,看到了理論與實踐的差距。
通過一周的PLC設(shè)計實踐。我學(xué)會了PLC的基本編程方法,對PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在對理論的運用中,提高了我們的工程素質(zhì),在沒有做實踐設(shè)計以前,我們對知道的撐握都是思想上的,對一些細節(jié)不加重視,當(dāng)我們把自己想出來的程序與到PLC中的時候,問題出現(xiàn)了,不是不能運行,就是運行的結(jié)果和要求的結(jié)果不相符合。能過解決一個個在調(diào)試中出現(xiàn)的問題,我們對PLC 的理解得到加強,看到了實踐與理論的差距。
通過合作,我們的合作意識得到加強。合作能力得到提高。上大學(xué)后,很多同學(xué)都沒有過深入的交流,在設(shè)計的過程中,我們用了分工與合作的方式,每個人互責(zé)一定的部分,同時在一定的階段共同討論,以解決分工中個人不能解決的問題,在交流中大家積極發(fā)言,和提出意見,同時我們還向別的同學(xué)請教。在此過程中,每個人都想自己的方案得到實現(xiàn),積極向同學(xué)說明自己的想法。能過比較選出最好的方案。在這過程也提高了我們的表過能力。
通過此次課設(shè),讓我了解了PLC梯形圖、指令表、順序功能圖有了更好的了解,也讓我了解了關(guān)于PLC設(shè)計原理。有很多設(shè)計理念來源于實際,從中找出最適合的設(shè)計方法。實踐不同于理論,理論上可行的設(shè)計,在考慮實際條件的種種影響下,必須有所取舍,有側(cè)重,才能事半功倍,紙上得來終覺淺,絕知此事要躬行。
致 謝
在設(shè)計的過程中我們還得到了老師的幫助與意見。在學(xué)習(xí)的過程中,不是每一個問題都能自己解決,向老師請教或向同學(xué)討論是一個很好的方法,不是有句話叫做學(xué)而不思則怠,做事要學(xué)思結(jié)合。PLC不僅需要編程能力,更是要求設(shè)計者了解控制電路的時序關(guān)系,作用原理,在接到題目之后,通過查詢資料對題目的所需要的編程器件,設(shè)計思路有了一定準備,但還是遇到了很多問題,感謝祝老師給予的及時指導(dǎo)和幫助,能夠跳出我們的思維局限性,從更高的,宏觀的層面和維度來分析問題,給出中肯和針對性的建議,通過和同學(xué)的討論,更是使我完善了自己能力的不足之處,并能使我們一起提高。感謝學(xué)校老師給我們提供實踐的機會和條件,能夠鍛煉自己的實際動手能力,不僅停留在理論層面的學(xué)習(xí),更要將所學(xué)轉(zhuǎn)化為一種能力和素質(zhì),培養(yǎng)自己的工程實踐經(jīng)驗,從最基礎(chǔ)的課程設(shè)計做起,為實際動手操作,打?qū)嵒A(chǔ),因為只有實踐,才能出真知。
參考文獻
[1] 王永華 .現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù).北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2013
[2] 趙景波等.零基礎(chǔ)學(xué)西門子S7-200 PLC.北京:機械工業(yè)出版社,2010
[3] 龔?fù)瑥垬涑?,王? 實例解讀西門子PLC.北京:中國電力出版社,2013
[4] 李國麗,朱維勇電子技術(shù)實驗指導(dǎo)書合肥:中國科技大學(xué)出版社,2000
基于 十字路口交通信號燈控制系統(tǒng)設(shè)計 1 設(shè)計主要內(nèi)容及要求 計目的: 編程序控制器( 20 世紀 60 年代在美國誕生,在我國的發(fā)展與應(yīng)用已有 30 多年的歷史,現(xiàn)在它已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟的各個工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域,成為提高工業(yè)裝備電氣自動化水平的重要設(shè)備和強大支柱。因此, 術(shù)已成為電氣自動化專業(yè)技能型人才必不可少的重要技能,通過實踐,可以幫助學(xué)生加深對理論知識消化吸收,提高 程技能。 本要求 信號燈受一個啟動開關(guān)控制,當(dāng)啟動開關(guān)接通時,信號燈系統(tǒng)開始工作,且先 南北紅燈亮,東西綠燈亮。當(dāng)啟動開關(guān)斷開時,所有信號燈都熄滅。 南北紅燈亮維持 25 秒,在南北紅燈亮的同時東西綠燈也亮,并維持 20 秒。到 20 秒時,東西綠燈閃亮,閃亮 3 秒后熄滅。在東西綠燈熄滅時,東西黃燈亮,并維持 2 秒。到2 秒時,東西黃燈熄滅,東西紅燈亮,同時,南北紅燈熄滅,綠燈亮。 東西紅燈亮維持 30 秒。南北綠燈亮維持 25 秒,然后閃亮 3 秒后熄滅。同時南北黃燈亮,維持 2 秒后熄滅,這時南北紅燈亮,東西綠燈亮,周而復(fù)始。要求完成以下項目: 1、畫出 交通信號燈時序狀態(tài)示意圖 2、畫出交通燈的控制流程圖 3、完成 可編程控制器 I/O 端口分配和外部接線圖 4、完成十字路口交通信號燈 制梯形圖編程 揮部分 自由發(fā)揮 2 設(shè)計過程及論文的基本要求: 計過程的基本要求 ( 1)基本部分必須完成,發(fā)揮部分可任選; ( 2)符合設(shè)計要求的報告一份,其中包括 總體設(shè)計框圖 、電路原理圖各一份; ( 3)報告的電子檔需全班統(tǒng)一存盤上交。 程設(shè)計論文的基本要求 ( 1)參照畢業(yè)設(shè)計論文規(guī)范打印,包括附錄中的圖紙。項目齊全、不許涂改,不少于4000 字。圖紙為 有插圖不允許復(fù)印。 ( 2)裝訂順序:封面、任 務(wù)書、成績評審意見表、中文摘要、關(guān)鍵詞、目錄、正文(設(shè)計題目、設(shè)計任務(wù)、設(shè)計思路、設(shè)計框圖、各部分電路及相應(yīng)的詳細的功能分析和重要的參數(shù)計算、工作過程分析、元器件清單、主要器件介紹)、小結(jié)、參考文獻、附錄( 總體設(shè)計框圖 與電路原理圖) 。 3 時間進度安排 順序 階段日期 計 劃 完 成 內(nèi) 容 備注 1 解主要設(shè)計內(nèi)容,安排學(xué)生查閱資料 打分 2 查整個設(shè)計總體設(shè)計概況 打分 3 導(dǎo)學(xué)生進行傳感器的選擇和 用的注意事項 打分 4 查學(xué)生核心內(nèi)容的設(shè)計情況 打分 5 辯、寫報告 打分 基于 十字路口交通信號燈控制系統(tǒng)設(shè)計 - - 014要 可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng),專門在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它采用可以編制程序的 存儲器 ,用來在執(zhí)行存儲邏輯運算和順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令,并通過數(shù)字或模擬的輸入 (I)和輸出 (O)接口,控制各種類型的機械設(shè)備或生產(chǎn)過程。 可編程序控制器 (為一種以微電腦技術(shù)為核心的自動控制裝置,它將傳統(tǒng)的繼電器 工業(yè)自動化,機電一體化以及傳統(tǒng)的工業(yè)控制方面,得到了廣泛的應(yīng)用, 發(fā)揮著越來越大的作用。已被廣泛應(yīng)用于機械制造、冶金、化工、能源等各種行業(yè)。它可靠性高、功能完善、抗干擾性好,具有結(jié)構(gòu)簡單、重量輕等優(yōu)點。是一種專門用于工業(yè)環(huán)境及過程控制的數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)。城市交通信號控制是通過對交通流的調(diào)節(jié)、警告和誘導(dǎo)以達到改善人和貨物的安全運輸,提高運營效率。采用 制交通信號燈,主要是考慮其具有對使 用環(huán)境適應(yīng)性強的特性,同時其內(nèi)部定時器資源十分豐富。 目前, 廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制中,但是在交通控制方面應(yīng)用方面還不是很廣泛。用于交通控制還有很大的潛能, 其可方便操作、可方便編程調(diào)試等特點,使得其有逐步取代以往的單片機在交通燈中的地位的趨勢。 利用德國西門子公司的 200 實現(xiàn)交通信號燈的自動控制。通過對交通信號燈的控制要求的分析,結(jié)合西門子 控制性能,通過系統(tǒng)時序圖的分析,對交通燈系統(tǒng)進行了軟、硬件設(shè)計,實現(xiàn)了十字路口交通燈的合理控制的功能,通過實驗證明該方法設(shè) 計的系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟實用、遠行可靠,具有很高的實用價值。 關(guān)鍵字: 通燈控制 設(shè)計 調(diào)試 基于 十字路口交通信號燈控制系統(tǒng)設(shè)計 - - 3 目錄 基于 十字路口交通信號燈控制系統(tǒng)設(shè)計 ............................... I 摘要 .......................................................................................................................................... 錄 ........................................................................................................................................... 3 1 設(shè)計任務(wù)描述 ....................................................................................................................... 4 計要求 . ................................................................................................................... 4 本要求 ................................................................................................................. 4 揮部分 ................................................................................................................. 4 2 設(shè)計思路 ............................................................................................................................... 5 3 設(shè)計與分析 ........................................................................................................................... 6 計框圖 ............................................................................................................................. 6 計分析 ............................................................................................................................. 6 4 硬件部分 ............................................................................................................................. 8 I/O 分 配 ................................................................................................................... 8 統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)圖 ............................................................................................................. 9 接線形式 ........................................................................................................... 10 5 軟件設(shè)計部分 ...................................................................................................................... 11 形圖 .............................................................................................................................. 12 句表 ............................................................................................................................... 15 6 述 .......................................................................................................................... 18 件結(jié)構(gòu) .................................................................................................................... 18 央處理單元 (........................................................................................................ 18 儲器 ............................................................................................................................... 19 入 /輸出模塊 .................................................................................................................. 20 圖 .......................................................................................................... 22 圖 .......................................................................................................... 22 7 元件清單 .............................................................................................................................. 23 小結(jié) ......................................................................................................................................... 24 致 謝 .............................................................................................................. 25 參考文獻 ................................................................................................................................. 26 基于 十字路口交通信號燈控制系統(tǒng)設(shè)計 - - 4 1 設(shè)計任務(wù)描述 計題目: 基于 十字路口交通信號燈控制系統(tǒng)設(shè)計 計要求 . 計目的 可編程控制器是一種數(shù)字式的電子裝置,它使用可編程序的存儲器來存儲指令,并實現(xiàn)邏輯運算、順序運算、記數(shù)和算術(shù)運算等功能。用來對各種機械或生產(chǎn)過程進行控制。 自 1969 年第一臺可控編程控制器問世以來,目前可編程控制器已經(jīng)成為一種最重要、最普及、應(yīng)用場合最多的工業(yè)控制器。 編程序控制器( 20 世紀60 年代在美國誕生,在我國的發(fā)展與應(yīng)用已有 30 多年的歷史,現(xiàn)在它已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟的各個工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域,成為提高工業(yè)裝備電氣自動化水平的重要設(shè)備和強大支柱。因此, 術(shù)已成為電氣自動化專業(yè)技 能型人才必不可少的重要技能,通過實踐,可以幫助學(xué)生加深對理論知識消化吸收,提高 程技能。 本要求 信號燈受一個啟動開關(guān)控制,當(dāng)啟動開關(guān)接通時,信號燈系統(tǒng)開始工作,且先南北紅燈亮,東西綠燈亮。當(dāng)啟動開關(guān)斷開時,所有信號燈都熄滅。 南北紅燈亮維持 25 秒,在南北紅燈亮的同時東西綠燈也亮,并維持 20 秒。到 20 秒時,東西綠燈閃亮,閃亮 3 秒后熄滅。在東西綠燈熄滅時,東西黃燈亮,并維持 2 秒。到 2 秒時,東西黃燈熄滅,東西紅燈亮,同時,南北紅燈熄滅,綠燈亮。 東西紅燈亮維持 30 秒。南北綠燈亮維 持 25 秒,然后閃亮 3 秒后熄滅。同時南北黃燈亮,維持 2 秒后熄滅,這時南北紅燈亮,東西綠燈亮,周而復(fù)始。要求完成以下項目: 1、畫出 交通信號燈時序狀態(tài)示意圖 2、畫出交通燈的控制流程圖 3、完成可編程控制器 I/O 端口分配和外部接線圖 4、完成十字路口交通信號燈 制梯形圖編程 揮部分 基于 十字路口交通信號燈控制系統(tǒng)設(shè)計 - - 5 2 設(shè)計思路 按照交通燈系統(tǒng)控制要求下,結(jié)合西門子 列可編程控制器的特性(見附錄), 選擇適合的型號。設(shè)計思想分析如下:給一個啟動的輸入信號,要配合一個 動按鈕動作 ,系統(tǒng)工作。 首先,南北方向道路處于禁止通行的狀態(tài),東西方向道路處于允許通行的狀態(tài)。 南北方向道路亮紅燈狀態(tài)過程中,南北紅燈亮 25S,需計時器設(shè)定延時 25 秒,才會轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)南北綠燈亮;同時,東西方向道路也一起亮綠燈 20S,需計時器設(shè)定延時 20 秒,才會轉(zhuǎn)下一狀態(tài)東西綠燈閃爍;東西綠燈閃爍 3S,需振蕩器或脈沖源(秒 /次)動作使東西綠燈閃爍,還需要計時器設(shè)定延時 3 秒,才會轉(zhuǎn)下一狀態(tài)東西黃燈亮;東西黃燈亮 2S,需計時器設(shè)定延時 2 秒,才會轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)東西紅燈亮。 其次,東西方向道路處于禁止通行的狀態(tài),南北方向道路處 于允許通行的狀態(tài)。 東西方向道路亮紅燈狀態(tài)過程中,東西紅燈亮 30S,需計時器設(shè)定延時 30 秒,才會轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)東西綠燈亮;同時,南北方向道路也一起亮綠燈 25S,需計時器設(shè)定延時 25 秒,才會轉(zhuǎn)下一狀態(tài)南北綠燈閃爍;南北綠燈閃爍 3S,需振蕩器或脈沖源(秒 /次)動作使南北綠燈閃爍,還要需計時器設(shè)定延時 3 秒,才會轉(zhuǎn)下一狀態(tài)南北黃燈亮;南北黃燈亮 2S,需計時器設(shè)定延時 2 秒,才會轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)南北紅燈亮。 如此循環(huán)下去。 基于 十字路口交通信號燈控制系統(tǒng)設(shè)計 - - 6 3 設(shè)計與分析 計框圖 計分析 開始 南北紅燈亮,東西綠燈亮 南北紅燈亮,東西綠燈閃 南北紅燈亮,東西綠燈亮 東西紅燈亮,南北綠燈亮 東西紅燈亮,南北綠燈閃 東西紅燈亮,南北綠燈亮 開始 基于 十字路口交通信號燈控制系統(tǒng)設(shè)計 - - 7 圖 1 十字路口交通示意圖 這 12 個交通燈共有 6 個狀態(tài): 南北紅燈( 1 7)亮 東西綠燈( 6 12)亮 南北紅燈( 1 7)繼續(xù)亮 東西綠燈( 6 12)閃 南北紅燈( 1 7)繼續(xù)亮 東西綠燈( 5 11)亮 東西紅燈( 4 10)亮 南北綠燈( 3 9)亮 東西紅燈( 4 10)繼續(xù)亮 南北綠燈( 3 9)閃 東西紅燈( 1 7) 繼續(xù)亮 南北綠燈( 2 8)亮 基于 十字路口交通信號燈控制系統(tǒng)設(shè)計 - - 8 4 硬件部分 I/O 分配 交通燈控制系統(tǒng)共有一個輸入點:啟動按鈕。輸出信號有東西方向、南北方向兩組指示燈驅(qū)動信號以及東西方向、南北方向的車輛運行指示燈驅(qū)動信號甲、乙。由于每一方向的指示燈中,同種顏色的指示燈運行情況相同,為節(jié)省輸出點數(shù),采用并聯(lián)輸出法。由此確定,系統(tǒng)所需的輸入點數(shù)為 1,輸出點數(shù)為 8,全部為開關(guān)量。 / O 點分配如表一所示。 表一 (乙) 西車燈(甲) 于 十字路口交通信號燈控制系統(tǒng)設(shè)計 - - 9 統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)圖 根據(jù)系統(tǒng)對 I/ O 口量的需求,選用 200 來完成設(shè)計,系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如圖 2 所示。 2 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) 檢測裝置 交通燈 計數(shù)器 時器 基于 十字路口交通信號燈控制系統(tǒng)設(shè)計 - - 10 接線形式 如圖 3 所示 圖 3 線圖 端口 接入系統(tǒng)開關(guān)的傳送信號,端口 起報警作用的信號燈,端口 口 東西綠燈,端口 東西黃燈,端口 東西黃燈, 南北黃燈。 基于 十字路口交通信號燈控制系統(tǒng)設(shè)計 - - 11 5 軟件設(shè)計部分 控制系統(tǒng)的程序可分為兩個模塊:開始模塊和十字路口信號燈控制模塊。其中十字路口信 號燈控制模塊是主模塊。時間設(shè)定由定時器 (T)完成,通過不同的定時器的交替觸發(fā)和定時來控制各個車道每個信號燈的亮滅時間。時間的設(shè)定可根據(jù)實際狀況分時設(shè)置。根據(jù)控制任務(wù)要求,運用 件設(shè)計交通燈系統(tǒng)的梯形圖程序, 如圖 4。 基于 十字路口交通信號燈控制系統(tǒng)設(shè)計 - - 12 形圖 基于 十字路口交通信號燈控制系統(tǒng)設(shè)計 - - 13 基于 十字路口交通信號燈控制系統(tǒng)設(shè)計 - - 14 基于 十字路口交通信號燈控制系統(tǒng)設(shè)計 - - 15 句表 基于 十字路口交通信號燈控制系統(tǒng)設(shè)計 - - 16 基于 十字路口交通信號燈控制系統(tǒng)設(shè)計 - - 17 序圖 圖 4 十字路口交通燈時序 基于 十字路口交通信號燈控制系統(tǒng)設(shè)計 - - 18 6 述 件結(jié)構(gòu) 硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計算機相同,中央處理單元(,如下圖2 4件結(jié)構(gòu) 央處理單元 (中央 處理單元(查電源、存儲器、I/能診斷用戶程序中語法錯誤。當(dāng)先它以掃描方式接收現(xiàn)場各輸入裝置狀態(tài)和數(shù)據(jù),并分別存入I/后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序,命令解釋后按指令規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運算結(jié)果送入I/所有用戶程序執(zhí)行完畢之后,最后將I/此循環(huán)運行,直到停止運行。 進一步提高可靠性,近年來對大型基于 十字路口交通信號燈控制系統(tǒng)設(shè)計 - - 19 采用三樣,某個個系統(tǒng)仍能正常運行。 儲器 存放系統(tǒng)軟件存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器。存放應(yīng)用軟件存儲器稱為用戶程序存儲器。 1、 (1)這是一種讀/寫存儲器(隨機存儲器),其存取速度最快,由鋰電池支持。 (2)是一種可擦除只讀存儲器。斷電情況下, 存儲器內(nèi)所有內(nèi)容保持不變。紫外線連續(xù)照射下可擦除存儲器內(nèi)容)。 (3)是一種電可擦除只讀存儲器。使用編程器就能很容易對其所存儲內(nèi)容進行修改。 [3] 2、 各種存儲空間一般包括以下三個區(qū)域: (1)系統(tǒng)程序存儲區(qū) (2)系統(tǒng)括I/ (3)用戶程序存儲區(qū) [4] 系統(tǒng)程序存儲區(qū):系統(tǒng)程序存儲 區(qū)中存放著相當(dāng)于計算機操作系統(tǒng)系統(tǒng)程序。包括監(jiān)控程序、管理程序、命令解釋程序、功能子程序、系統(tǒng)診斷子程序等。由制造廠商將其固化戶不能直接存取。它和硬件一起決定了該 系統(tǒng)統(tǒng)映象區(qū)以及各類軟設(shè)備,如:邏基于 十字路口交通信號燈控制系統(tǒng)設(shè)計 - - 20 輯線圈;數(shù)據(jù)寄存器;計時器;計數(shù)器;變址寄存器;累加器等存儲器。 [5] (1)I/入采樣階段才依次讀入各輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù),輸出刷新階段才將輸出狀態(tài)和數(shù)據(jù)送至相應(yīng)外設(shè)。它需要一定數(shù)量存儲單元(存放I/這些單元稱作I/個開關(guān)量I/一個模擬量I/6個整個I/關(guān)量I/擬量I/ (2)系統(tǒng)軟設(shè)備存儲區(qū) :I/統(tǒng)輯線圈、計時器、計數(shù)器、數(shù)據(jù)寄存器和累加器等)存儲區(qū)。該存儲區(qū)又分為具有失電保持存儲區(qū)域和無失電保持存儲區(qū)域,前者內(nèi)部鋰電池供電,數(shù)據(jù)不會遺失;后者當(dāng)據(jù)被清零。 用戶程序存儲區(qū) :主 要用來存放用戶的應(yīng)用程序。所謂用戶程序時指使用戶根據(jù)工程現(xiàn)場的的產(chǎn)生過程和工藝要求編寫的控制程序。次程序由使用者通過編程器輸入到便于用戶隨時修改。也可將用戶程序存放在 入 /輸出模塊 輸入/輸出模塊是可編程控制器與工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備或工業(yè)生產(chǎn)過程連接的借口?,F(xiàn)場的輸入信號,如按鈕開關(guān),行程開關(guān)、限位開關(guān)以及傳感輸出的開關(guān)量或模擬量(壓力、流量、溫度、電壓、電流)等,都要通過輸入模塊送到于這些信號電平各式各樣,而可編程控制器所以輸入模塊還需將這些信號轉(zhuǎn)換成入模塊的作用是接收中央處理器處理過的數(shù)字信號,并把它轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場執(zhí)行部件所能接收的控制信號,以驅(qū)動如電磁閥、燈光顯示、電機等執(zhí)行機構(gòu)??删幊炭刂破饔卸喾N輸入/輸出模塊其類型有數(shù)字量輸入/輸出模塊和模擬量輸入/輸出模塊。這些模塊分直流和交流、電壓和電流類型,每種類型又有不同的參數(shù)等級,主要有數(shù)字量輸入/輸出模塊和模擬量輸入輸出/模塊,部件上都設(shè)有接線端子排,為了濾除信號的噪聲和便于些模塊上都帶有基于 十字路口交通信號燈控制系統(tǒng)設(shè)計 - - 21 濾波、電平轉(zhuǎn)換、信號鎖存 電路。數(shù)字量輸入模塊帶有廣電耦合電路,其目的是把提高字兩輸出有繼電器輸出、晶體管輸出和可控硅輸出三種方式。模擬量輸入/輸出模塊主要用來實現(xiàn)模擬量與數(shù)字量之間的轉(zhuǎn)換,即A/轉(zhuǎn)換。由于工業(yè)控制系統(tǒng)中有傳感器或執(zhí)行機構(gòu)有一些信號是連續(xù)變化的模擬量,因此這些模擬量必須通過模擬量輸入/輸出模塊與擬量輸入模塊A/光電耦合器和輸出鎖存器宇總線掛接?,F(xiàn)在標準量程的模擬電壓主要是0 — 5伏和0 — 10伏兩 種。另外還有:0 — — — 5— +—10— +10V,0 — 10擬量輸入模塊接收標準量程的模擬電壓或電流猴,把它轉(zhuǎn)換成8未、10未或12位的二進制數(shù)字信號,送給中央處理器進行處理。模擬量輸出模塊將中央處理器的二進制數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成標準量程的電壓或電流輸出信號,提供給執(zhí)行機構(gòu)。 基于 十字路口交通信號燈控制系統(tǒng)設(shè)計 - - 22 圖 于 十字路口交通信號燈控制系統(tǒng)設(shè)計 - - 23 7 元件清單 名稱 型號 數(shù)量 備注 計算機 1 可編程控制器 西門子 數(shù)據(jù)線 1 基于 十字路口交通信號燈控制系統(tǒng)設(shè)計 - - 24 小結(jié) 到了課程設(shè)計的時候,我們組分到了:基于 面對這個題目根據(jù)老師課堂講的內(nèi)容很快就確定了設(shè)計的方向,并與同學(xué)們的合作解決遇到的問題。通過這次設(shè)計,我意識到了 程技術(shù)在現(xiàn)實中的廣泛應(yīng)用,并了解到自己學(xué)習(xí)中的不足之處,看到了理論與實踐的差距。 通過一周的 計實踐。我學(xué)會了 基本編程方法,對 工作原理和使用 方法也有了更深刻的理解。在對理論的運用中,提高了我們的工程素質(zhì),在沒有做實踐設(shè)計以前,我們對知道的撐握都是思想上的,對一些細節(jié)不加重視,當(dāng)我們把自己想出來的程序與到 的時候,問題出現(xiàn)了,不是不能運行,就是運行的結(jié)果和要求的結(jié)果不相符合。能過解決一個個在調(diào)試中出現(xiàn)的問題,我們對 理解得到加強,看到了實踐與理論的差距。 通過合作,我們的合作意識得到加強。合作能力得到提高。上大學(xué)后,很多同學(xué)都沒有過深入的交流,在設(shè)計的過程中,我們用了分工與合作的方式,每個人互責(zé)一定的部分,同時在一定的 階段共同討論,以解決分工中個人不能解決的問題,在交流中大家積極發(fā)言,和提出意見,同時我們還向別的同學(xué)請教。在此過程中,每個人都想自己的方案得到實現(xiàn),積極向同學(xué)說明自己的想法。能過比較選出最好的方案。在這過程也提高了我們的表過能力。 通過此次課設(shè),讓我了解了 形圖、指令表、順序功能圖有了更好的了解,也讓我了解了關(guān)于 計原理。有很多設(shè)計理念來源于實際,從中找出最適合的設(shè)計方法。實踐不同于理論,理論上可行的設(shè)計,在考慮實際條件的種種影響下,必須有所取舍,有側(cè)重,才能事半功倍,紙上得來終覺淺 ,絕知此事要躬行。 基于 十字路口交通信號燈控制系統(tǒng)設(shè)計 - - 25 致 謝 在設(shè)計的過程中我們還得到了老師的幫助與意見。在學(xué)習(xí)的過程中,不是每一個問題都能自己解決,向老師請教或向同學(xué)討論是一個很好的方法,不是有句話叫做學(xué)而不思則怠 ,做事要學(xué)思結(jié)合。 僅需要編程能力,更是要求設(shè)計者了解控制電路的時序關(guān)系,作用原理,在接到題目之后,通過查詢資料對題目的所需要的編程器件,設(shè)計思路有了一定準備,但還是遇到了很多問題,感謝祝老師給予的及時指導(dǎo)和幫助,能夠跳出我們的思維局限性,從更高的,宏觀的層面和維度來分析問題, 給出中肯和針對性的建議,通過和同學(xué)的討論,更是使我完善了自己能力的不足之處,并能使我們一起提高。感謝學(xué)校老師給我們提供實踐的機會和條件,能夠鍛煉自己的實際動手能力,不僅停留在理論層面的學(xué)習(xí),更要將所學(xué)轉(zhuǎn)化為一種能力和素質(zhì),培養(yǎng)自己的工程實踐經(jīng)驗,從最基礎(chǔ)的課程設(shè)計做起,為實際動手操作,打?qū)嵒A(chǔ),因為只有實踐,才能出真知。 基于 十字路口交通信號燈控制系統(tǒng)設(shè)計 - - 26 參考文獻 [1] 王永華 用技術(shù) 京航空航天大學(xué)出版社,2013 [2] 趙景波等 7械工業(yè)出版社, 2010 [3] 龔?fù)?,張樹臣,王?. 實例解讀西門子 國電力出版社 ,2013 [4] 李國麗,朱維勇電子技術(shù)實驗指導(dǎo)書合肥:中國科技大學(xué)出版社, 2000 基于 十字路口交通信號燈控制系統(tǒng)設(shè)計 1 設(shè)計主要內(nèi)容及要求 計目的: 編程序控制器( 20 世紀 60 年代在美國誕生,在我國的發(fā)展與應(yīng)用已有 30 多年的歷史,現(xiàn)在它已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟的各個工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域,成為提高工業(yè)裝備電氣自動化水平的重要設(shè)備和強大支柱。因此, 術(shù)已成為電氣自動化專業(yè)技能型人才必不可少的重要技能,通過實踐,可以幫助學(xué)生加深對理論知識消化吸收,提高 程技能。 本要求 信號燈受一個啟動開關(guān)控制,當(dāng)啟動開關(guān)接通時,信號燈系統(tǒng)開始工作,且先 南北紅燈亮,東西綠燈亮。當(dāng)啟動開關(guān)斷開時,所有信號燈都熄滅。 南北紅燈亮維持 25 秒,在南北紅燈亮的同時東西綠燈也亮,并維持 20 秒。到 20 秒時,東西綠燈閃亮,閃亮 3 秒后熄滅。在東西綠燈熄滅時,東西黃燈亮,并維持 2 秒。到2 秒時,東西黃燈熄滅,東西紅燈亮,同時,南北紅燈熄滅,綠燈亮。 東西紅燈亮維持 30 秒。南北綠燈亮維持 25 秒,然后閃亮 3 秒后熄滅。同時南北黃燈亮,維持 2 秒后熄滅,這時南北紅燈亮,東西綠燈亮,周而復(fù)始。要求完成以下項目: 1、畫出 交通信號燈時序狀態(tài)示意圖 2、畫出交通燈的控制流程圖 3、完成 可編程控制器 I/O 端口分配和外部接線圖 4、完成十字路口交通信號燈 制梯形圖編程 揮部分 自由發(fā)揮 2 設(shè)計過程及論文的基本要求: 計過程的基本要求 ( 1)基本部分必須完成,發(fā)揮部分可任選; ( 2)符合設(shè)計要求的報告一份,其中包括 總體設(shè)計框圖 、電路原理圖各一份; ( 3)報告的電子檔需全班統(tǒng)一存盤上交。 程設(shè)計論文的基本要求 ( 1)參照畢業(yè)設(shè)計論文規(guī)范打印,包括附錄中的圖紙。項目齊全、不許涂改,不少于4000 字。圖紙為 有插圖不允許復(fù)印。 ( 2)裝訂順序:封面、任 務(wù)書、成績評審意見表、中文摘要、關(guān)鍵詞、目錄、正文(設(shè)計題目、設(shè)計任務(wù)、設(shè)計思路、設(shè)計框圖、各部分電路及相應(yīng)的詳細的功能分析和重要的參數(shù)計算、工作過程分析、元器件清單、主要器件介紹)、小結(jié)、參考文獻、附錄( 總體設(shè)計框圖 與電路原理圖) 。 3 時間進度安排 順序 階段日期 計 劃 完 成 內(nèi) 容 備注 1 解主要設(shè)計內(nèi)容,安排學(xué)生查閱資料 打分 2 查整個設(shè)計總體設(shè)計概況 打分 3 導(dǎo)學(xué)生進行傳感器的選擇和 用的注意事項 打分 4 查學(xué)生核心內(nèi)容的設(shè)計情況 打分 5 辯、寫報告 打分 基于 十字路口交通信號燈控制系統(tǒng)設(shè)計 - - 014要 可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng),專門在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它采用可以編制程序的 存儲器 ,用來在執(zhí)行存儲邏輯運算和順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令,并通過數(shù)字或模擬的輸入 (I)和輸出 (O)接口,控制各種類型的機械設(shè)備或生產(chǎn)過程。 可編程序控制器 (為一種以微電腦技術(shù)為核心的自動控制裝置,它將傳統(tǒng)的繼電器 工業(yè)自動化,機電一體化以及傳統(tǒng)的工業(yè)控制方面,得到了廣泛的應(yīng)用, 發(fā)揮著越來越大的作用。已被廣泛應(yīng)用于機械制造、冶金、化工、能源等各種行業(yè)。它可靠性高、功能完善、抗干擾性好,具有結(jié)構(gòu)簡單、重量輕等優(yōu)點。是一種專門用于工業(yè)環(huán)境及過程控制的數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)。城市交通信號控制是通過對交通流的調(diào)節(jié)、警告和誘導(dǎo)以達到改善人和貨物的安全運輸,提高運營效率。采用 制交通信號燈,主要是考慮其具有對使 用環(huán)境適應(yīng)性強的特性,同時其內(nèi)部定時器資源十分豐富。 目前, 廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制中,但是在交通控制方面應(yīng)用方面還不是很廣泛。用于交通控制還有很大的潛能, 其可方便操作、可方便編程調(diào)試等特點,使得其有逐步取代以往的單片機在交通燈中的地位的趨勢。 利用德國西門子公司的 200 實現(xiàn)交通信號燈的自動控制。通過對交通信號燈的控制要求的分析,結(jié)合西門子 控制性能,通過系統(tǒng)時序圖的分析,對交通燈系統(tǒng)進行了軟、硬件設(shè)計,實現(xiàn)了十字路口交通燈的合理控制的功能,通過實驗證明該方法設(shè) 計的系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟實用、遠行可靠,具有很高的實用價值。 關(guān)鍵字: 通燈控制 設(shè)計 調(diào)試 基于 十字路口交通信號燈控制系統(tǒng)設(shè)計 - - 3 目錄 基于 十字路口交通信號燈控制系統(tǒng)設(shè)計 ............................... I 摘要 .......................................................................................................................................... 錄 ........................................................................................................................................... 3 1 設(shè)計任務(wù)描述 ....................................................................................................................... 4 計要求 . ................................................................................................................... 4 本要求 ................................................................................................................. 4 揮部分 ................................................................................................................. 4 2 設(shè)計思路 ............................................................................................................................... 5 3 設(shè)計與分析 ........................................................................................................................... 6 計框圖 ............................................................................................................................. 6 計分析 ............................................................................................................................. 6 4 硬件部分 ............................................................................................................................. 8 I/O 分 配 ................................................................................................................... 8 統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)圖 ............................................................................................................. 9 接線形式 ........................................................................................................... 10 5 軟件設(shè)計部分 ...................................................................................................................... 11 形圖 .............................................................................................................................. 12 句表 ............................................................................................................................... 15 6 述 .......................................................................................................................... 18 件結(jié)構(gòu) .................................................................................................................... 18 央處理單元 (........................................................................................................ 18 儲器 ............................................................................................................................... 19 入 /輸出模塊 .................................................................................................................. 20 圖 .......................................................................................................... 22 圖 .......................................................................................................... 22 7 元件清單 .............................................................................................................................. 23 小結(jié) ......................................................................................................................................... 24 致 謝 .............................................................................................................. 25 參考文獻 ................................................................................................................................. 26 基于 十字路口交通信號燈控制系統(tǒng)設(shè)計 - - 4 1 設(shè)計任務(wù)描述 計題目: 基于 十字路口交通信號燈控制系統(tǒng)設(shè)計 計要求 . 計目的 可編程控制器是一種數(shù)字式的電子裝置,它使用可編程序的存儲器來存儲指令,并實現(xiàn)邏輯運算、順序運算、記數(shù)和算術(shù)運算等功能。用來對各種機械或生產(chǎn)過程進行控制。 自 1969 年第一臺可控編程控制器問世以來,目前可編程控制器已經(jīng)成為一種最重要、最普及、應(yīng)用場合最多的工業(yè)控制器。 編程序控制器( 20 世紀60 年代在美國誕生,在我國的發(fā)展與應(yīng)用已有 30 多年的歷史,現(xiàn)在它已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟的各個工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域,成為提高工業(yè)裝備電氣自動化水平的重要設(shè)備和強大支柱。因此, 術(shù)已成為電氣自動化專業(yè)技 能型人才必不可少的重要技能,通過實踐,可以幫助學(xué)生加深對理論知識消化吸收,提高 程技能。 本要求 信號燈受一個啟動開關(guān)控制,當(dāng)啟動開關(guān)接通時,信號燈系統(tǒng)開始工作,且先南北紅燈亮,東西綠燈亮。當(dāng)啟動開關(guān)斷開時,所有信號燈都熄滅。 南北紅燈亮維持 25 秒,在南北紅燈亮的同時東西綠燈也亮,并維持 20 秒。到 20 秒時,東西綠燈閃亮,閃亮 3 秒后熄滅。在東西綠燈熄滅時,東西黃燈亮,并維持 2 秒。到 2 秒時,東西黃燈熄滅,東西紅燈亮,同時,南北紅燈熄滅,綠燈亮。 東西紅燈亮維持 30 秒。南北綠燈亮維 持 25 秒,然后閃亮 3 秒后熄滅。同時南北黃燈亮,維持 2 秒后熄滅,這時南北紅燈亮,東西綠燈亮,周而復(fù)始。要求完成以下項目: 1、畫出 交通信號燈時序狀態(tài)示意圖 2、畫出交通燈的控制流程圖 3、完成可編程控制器 I/O 端口分配和外部接線圖 4、完成十字路口交通信號燈 制梯形圖編程 揮部分 基于 十字路口交通信號燈控制系統(tǒng)設(shè)計 - - 5 2 設(shè)計思路 按照交通燈系統(tǒng)控制要求下,結(jié)合西門子 列可編程控制器的特性(見附錄), 選擇適合的型號。設(shè)計思想分析如下:給一個啟動的輸入信號,要配合一個 動按鈕動作 ,系統(tǒng)工作。 首先,南北方向道路處于禁止通行的狀態(tài),東西方向道路處于允許通行的狀態(tài)。 南北方向道路亮紅燈狀態(tài)過程中,南北紅燈亮 25S,需計時器設(shè)定延時 25 秒,才會轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)南北綠燈亮;同時,東西方向道路也一起亮綠燈 20S,需計時器設(shè)定延時 20 秒,才會轉(zhuǎn)下一狀態(tài)東西綠燈閃爍;東西綠燈閃爍 3S,需振蕩器或脈沖源(秒 /次)動作使東西綠燈閃爍,還需要計時器設(shè)定延時 3 秒,才會轉(zhuǎn)下一狀態(tài)東西黃燈亮;東西黃燈亮 2S,需計時器設(shè)定延時 2 秒,才會轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)東西紅燈亮。 其次,東西方向道路處于禁止通行的狀態(tài),南北方向道路處 于允許通行的狀態(tài)。 東西方向道路亮紅燈狀態(tài)過程中,東西紅燈亮 30S,需計時器設(shè)定延時 30 秒,才會轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)東西綠燈亮;同時,南北方向道路也一起亮綠燈 25S,需計時器設(shè)定延時 25 秒,才會轉(zhuǎn)下一狀態(tài)南北綠燈閃爍;南北綠燈閃爍 3S,需振蕩器或脈沖源(秒 /次)動作使南北綠燈閃爍,還要需計時器設(shè)定延時 3 秒,才會轉(zhuǎn)下一狀態(tài)南北黃燈亮;南北黃燈亮 2S,需計時器設(shè)定延時 2 秒,才會轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)南北紅燈亮。 如此循環(huán)下去。 基于 十字路口交通信號燈控制系統(tǒng)設(shè)計 - - 6 3 設(shè)計與分析 計框圖 計分析 開始 南北紅燈亮,東西綠燈亮 南北紅燈亮,東西綠燈閃 南北紅燈亮,東西綠燈亮 東西紅燈亮,南北綠燈亮 東西紅燈亮,南北綠燈閃 東西紅燈亮,南北綠燈亮 開始 基于 十字路口交通信號燈控制系統(tǒng)設(shè)計 - - 7 圖 1 十字路口交通示意圖 這 12 個交通燈共有 6 個狀態(tài): 南北紅燈( 1 7)亮 東西綠燈( 6 12)亮 南北紅燈( 1 7)繼續(xù)亮 東西綠燈( 6 12)閃 南北紅燈( 1 7)繼續(xù)亮 東西綠燈( 5 11)亮 東西紅燈( 4 10)亮 南北綠燈( 3 9)亮 東西紅燈( 4 10)繼續(xù)亮 南北綠燈( 3 9)閃 東西紅燈( 1 7) 繼續(xù)亮 南北綠燈( 2 8)亮 基于 十字路口交通信號燈控制系統(tǒng)設(shè)計 - - 8 4 硬件部分 I/O 分配 交通燈控制系統(tǒng)共有一個輸入點:啟動按鈕。輸出信號有東西方向、南北方向兩組指示燈驅(qū)動信號以及東西方向、南北方向的車輛運行指示燈驅(qū)動信號甲、乙。由于每一方向的指示燈中,同種顏色的指示燈運行情況相同,為節(jié)省輸出點數(shù),采用并聯(lián)輸出法。由此確定,系統(tǒng)所需的輸入點數(shù)為 1,輸出點數(shù)為 8,全部為開關(guān)量。 / O 點分配如表一所示。 表一 (乙) 西車燈(甲) 于 十字路口交通信號燈控制系統(tǒng)設(shè)計 - - 9 統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)圖 根據(jù)系統(tǒng)對 I/ O 口量的需求,選用 200 來完成設(shè)計,系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如圖 2 所示。 2 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) 檢測裝置 交通燈 計數(shù)器 時器 基于 十字路口交通信號燈控制系統(tǒng)設(shè)計 - - 10 接線形式 如圖 3 所示 圖 3 線圖 端口 接入系統(tǒng)開關(guān)的傳送信號,端口 起報警作用的信號燈,端口 口 東西綠燈,端口 東西黃燈,端口 東西黃燈, 南北黃燈。 基于 十字路口交通信號燈控制系統(tǒng)設(shè)計 - - 11 5 軟件設(shè)計部分 控制系統(tǒng)的程序可分為兩個模塊:開始模塊和十字路口信號燈控制模塊。其中十字路口信 號燈控制模塊是主模塊。時間設(shè)定由定時器 (T)完成,通過不同的定時器的交替觸發(fā)和定時來控制各個車道每個信號燈的亮滅時間。時間的設(shè)定可根據(jù)實際狀況分時設(shè)置。根據(jù)控制任務(wù)要求,運用 件設(shè)計交通燈系統(tǒng)的梯形圖程序, 如圖 4。 基于 十字路口交通信號燈控制系統(tǒng)設(shè)計 - - 12 形圖 基于 十字路口交通信號燈控制系統(tǒng)設(shè)計 - - 13 基于 十字路口交通信號燈控制系統(tǒng)設(shè)計 - - 14 基于 十字路口交通信號燈控制系統(tǒng)設(shè)計 - - 15 句表 基于 十字路口交通信號燈控制系統(tǒng)設(shè)計 - - 16 基于 十字路口交通信號燈控制系統(tǒng)設(shè)計 - - 17 序圖 圖 4 十字路口交通燈時序 基于 十字路口交通信號燈控制系統(tǒng)設(shè)計 - - 18 6 述 件結(jié)構(gòu) 硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計算機相同,中央處理單元(,如下圖2 4件結(jié)構(gòu) 央處理單元 (中央 處理單元(查電源、存儲器、I/能診斷用戶程序中語法錯誤。當(dāng)先它以掃描方式接收現(xiàn)場各輸入裝置狀態(tài)和數(shù)據(jù),并分別存入I/后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序,命令解釋后按指令規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運算結(jié)果送入I/所有用戶程序執(zhí)行完畢之后,最后將I/此循環(huán)運行,直到停止運行。 進一步提高可靠性,近年來對大型基于 十字路口交通信號燈控制系統(tǒng)設(shè)計 - - 19 采用三樣,某個個系統(tǒng)仍能正常運行。 儲器 存放系統(tǒng)軟件存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器。存放應(yīng)用軟件存儲器稱為用戶程序存儲器。 1、 (1)這是一種讀/寫存儲器(隨機存儲器),其存取速度最快,由鋰電池支持。 (2)是一種可擦除只讀存儲器。斷電情況下, 存儲器內(nèi)所有內(nèi)容保持不變。紫外線連續(xù)照射下可擦除存儲器內(nèi)容)。 (3)是一種電可擦除只讀存儲器。使用編程器就能很容易對其所存儲內(nèi)容進行修改。 [3] 2、 各種存儲空間一般包括以下三個區(qū)域: (1)系統(tǒng)程序存儲區(qū) (2)系統(tǒng)括I/ (3)用戶程序存儲區(qū) [4] 系統(tǒng)程序存儲區(qū):系統(tǒng)程序存儲 區(qū)中存放著相當(dāng)于計算機操作系統(tǒng)系統(tǒng)程序。包括監(jiān)控程序、管理程序、命令解釋程序、功能子程序、系統(tǒng)診斷子程序等。由制造廠商將其固化戶不能直接存取。它和硬件一起決定了該 系統(tǒng)統(tǒng)映象區(qū)以及各類軟設(shè)備,如:邏基于 十字路口交通信號燈控制系統(tǒng)設(shè)計 - - 20 輯線圈;數(shù)據(jù)寄存器;計時器;計數(shù)器;變址寄存器;累加器等存儲器。 [5] (1)I/入采樣階段才依次讀入各輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù),輸出刷新階段才將輸出狀態(tài)和數(shù)據(jù)送至相應(yīng)外設(shè)。它需要一定數(shù)量存儲單元(存放I/這些單元稱作I/個開關(guān)量I/一個模擬量I/6個整個I/關(guān)量I/擬量I/ (2)系統(tǒng)軟設(shè)備存儲區(qū) :I/統(tǒng)輯線圈、計時器、計數(shù)器、數(shù)據(jù)寄存器和累加器等)存儲區(qū)。該存儲區(qū)又分為具有失電保持存儲區(qū)域和無失電保持存儲區(qū)域,前者內(nèi)部鋰電池供電,數(shù)據(jù)不會遺失;后者當(dāng)據(jù)被清零。 用戶程序存儲區(qū) :主 要用來存放用戶的應(yīng)用程序。所謂用戶程序時指使用戶根據(jù)工程現(xiàn)場的的產(chǎn)生過程和工藝要求編寫的控制程序。次程序由使用者通過編程器輸入到便于用戶隨時修改。也可將用戶程序存放在 入 /輸出模塊 輸入/輸出模塊是可編程控制器與工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備或工業(yè)生產(chǎn)過程連接的借口。現(xiàn)場的輸入信號,如按鈕開關(guān),行程開關(guān)、限位開關(guān)以及傳感輸出的開關(guān)量或模擬量(壓力、流量、溫度、電壓、電流)等,都要通過輸入模塊送到于這些信號電平各式各樣,而可編程控制器所以輸入模塊還需將這些信號轉(zhuǎn)換成入模塊的作用是接收中央處理器處理過的數(shù)字信號,并把它轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場執(zhí)行部件所能接收的控制信號,以驅(qū)動如電磁閥、燈光顯示、電機等執(zhí)行機構(gòu)??删幊炭刂破饔卸喾N輸入/輸出模塊其類型有數(shù)字量輸入/輸出模塊和模擬量輸入/輸出模塊。這些模塊分直流和交流、電壓和電流類型,每種類型又有不同的參數(shù)等級,主要有數(shù)字量輸入/輸出模塊和模擬量輸入輸出/模塊,部件上都設(shè)有接線端子排,為了濾除信號的噪聲和便于些模塊上都帶有基于 十字路口交通信號燈控制系統(tǒng)設(shè)計 - - 21 濾波、電平轉(zhuǎn)換、信號鎖存 電路。數(shù)字量輸入模塊帶有廣電耦合電路,其目的是把提高字兩輸出有繼電器輸出、晶體管輸出和可控硅輸出三種方式。模擬量輸入/輸出模塊主要用來實現(xiàn)模擬量與數(shù)字量之間的轉(zhuǎn)換,即A/轉(zhuǎn)換。由于工業(yè)控制系統(tǒng)中有傳感器或執(zhí)行機構(gòu)有一些信號是連續(xù)變化的模擬量,因此這些模擬量必須通過模擬量輸入/輸出模塊與擬量輸入模塊A/光電耦合器和輸出鎖存器宇總線掛接?,F(xiàn)在標準量程的模擬電壓主要是0 — 5伏和0 — 10伏兩 種。另外還有:0 — — — 5— +—10— +10V,0 — 10擬量輸入模塊接收標準量程的模擬電壓或電流猴,把它轉(zhuǎn)換成8未、10未或12位的二進制數(shù)字信號,送給中央處理器進行處理。模擬量輸出模塊將中央處理器的二進制數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成標準量程的電壓或電流輸出信號,提供給執(zhí)行機構(gòu)。 基于 十字路口交通信號燈控制系統(tǒng)設(shè)計 - - 22 圖 于 十字路口交通信號燈控制系統(tǒng)設(shè)計 - - 23 7 元件清單 名稱 型號 數(shù)量 備注 計算機 1 可編程控制器 西門子 數(shù)據(jù)線 1 基于 十字路口交通信號燈控制系統(tǒng)設(shè)計 - - 24 小結(jié) 到了課程設(shè)計的時候,我們組分到了:基于 面對這個題目根據(jù)老師課堂講的內(nèi)容很快就確定了設(shè)計的方向,并與同學(xué)們的合作解決遇到的問題。通過這次設(shè)計,我意識到了 程技術(shù)在現(xiàn)實中的廣泛應(yīng)用,并了解到自己學(xué)習(xí)中的不足之處,看到了理論與實踐的差距。 通過一周的 計實踐。我學(xué)會了 基本編程方法,對 工作原理和使用 方法也有了更深刻的理解。在對理論的運用中,提高了我們的工程素質(zhì),在沒有做實踐設(shè)計以前,我們對知道的撐握都是思想上的,對一些細節(jié)不加重視,當(dāng)我們把自己想出來的程序與到 的時候,問題出現(xiàn)了,不是不能運行,就是運行的結(jié)果和要求的結(jié)果不相符合。能過解決一個個在調(diào)試中出現(xiàn)的問題,我們對 理解得到加強,看到了實踐與理論的差距。 通過合作,我們的合作意識得到加強。合作能力得到提高。上大學(xué)后,很多同學(xué)都沒有過深入的交流,在設(shè)計的過程中,我們用了分工與合作的方式,每個人互責(zé)一定的部分,同時在一定的 階段共同討論,以解決分工中個人不能解決的問題,在交流中大家積極發(fā)言,和提出意見,同時我們還向別的同學(xué)請教。在此過程中,每個人都想自己的方案得到實現(xiàn),積極向同學(xué)說明自己的想法。能過比較選出最好的方案。在這過程也提高了我們的表過能力。 通過此次課設(shè),讓我了解了 形圖、指令表、順序功能圖有了更好的了解,也讓我了解了關(guān)于 計原理。有很多設(shè)計理念來源于實際,從中找出最適合的設(shè)計方法。實踐不同于理論,理論上可行的設(shè)計,在考慮實際條件的種種影響下,必須有所取舍,有側(cè)重,才能事半功倍,紙上得來終覺淺 ,絕知此事要躬行。 基于 十字路口交通信號燈控制系統(tǒng)設(shè)計 - - 25 致 謝 在設(shè)計的過程中我們還得到了老師的幫助與意見。在學(xué)習(xí)的過程中,不是每一個問題都能自己解決,向老師請教或向同學(xué)討論是一個很好的方法,不是有句話叫做學(xué)而不思則怠 ,做事要學(xué)思結(jié)合。 僅需要編程能力,更是要求設(shè)計者了解控制電路的時序關(guān)系,作用原理,在接到題目之后,通過查詢資料對題目的所需要的編程器件,設(shè)計思路有了一定準備,但還是遇到了很多問題,感謝祝老師給予的及時指導(dǎo)和幫助,能夠跳出我們的思維局限性,從更高的,宏觀的層面和維度來分析問題, 給出中肯和針對性的建議,通過和同學(xué)的討論,更是使我完善了自己能力的不足之處,并能使我們一起提高。感謝學(xué)校老師給我們提供實踐的機會和條件,能夠鍛煉自己的實際動手能力,不僅停留在理論層面的學(xué)習(xí),更要將所學(xué)轉(zhuǎn)化為一種能力和素質(zhì),培養(yǎng)自己的工程實踐經(jīng)驗,從最基礎(chǔ)的課程設(shè)計做起,為實際動手操作,打?qū)嵒A(chǔ),因為只有實踐,才能出真知。 基于 十字路口交通信號燈控制系統(tǒng)設(shè)計 - - 26 參考文獻 [1] 王永華 用技術(shù) 京航空航天大學(xué)出版社,2013 [2] 趙景波等 7械工業(yè)出版社, 2010 [3] 龔?fù)?,張樹臣,王?. 實例解讀西門子 國電力出版社 ,2013 [4] 李國麗,朱維勇電子技術(shù)實驗指導(dǎo)書合肥:中國科技大學(xué)出版社, 2000