十字路口交通信号灯PLC控制系统课程设计


    十字路口交通信号灯PLC控制系统
    摘:着年科技交通工具发展民生活水断提高私家车拥量越越日益严重交通问题分析结合城乡交通实际情况阐述交通灯控制系统工作原理行设计种简单实城市交通灯控制系统硬件电路设计方案
    次设计控制系统根路况求改变信号灯工作时间工作状况前路况匹配更加充分利力物力资源继电器逻辑电路单片机控制系统相PLC控制系统具更高性灵活性济实性

    关键词:交通控制交通灯PLC控制
    Intersection Traffic Lights Control System Based On PLC
    Abstract With the development of science and technology and transportation tools in recent years and the continuous improvement of people's living standards the number of private cars has become more and more which is the increasing traffic problem So I analysis and combined with the actual situation of urban and rural traffic traffic light control system working principle design a kind of simple and practical urban traffic light control system hardware circuit design
    The design of control system can according to the requirements of the different road conditions change the working hours and working conditions of each signal to that of the current road conditions match more make the manpower resources Compared with relay logic circuit or SCM control system PLC control system has higher reliability flexibility and economic utility
    Keywords Traffic Control The Traffic Light PLC Control

    目 录
    第1章 前言 1
    11 设计目 1
    12 设计求 1
    第2章 总体方案设计 2
    21 方案证 2
    22 总体方案 2
    221 CPU选择 2
    222 系统总体方案框图 3
    第3章 系统PLC部分设计 3
    31 西门子S7200简介 4
    32 输入输出端口分配表 5
    33 PLC控制系统IO接线图 5
    34 十字路口交通灯控制时序图 6
    35 十字路口交通灯控制梯形图 9
    第4章 系统MCGS组态部分设计 22
    41 监控界面设计 22
    42 PLC组态通讯连接 22
    第5章 模拟调试 24
    51 组态软件参数设定 24
    52 控制系统模拟调试步骤 25
    53 模拟调试程遇问题解决方法 25
    第6章 总结 26
    参考文献 27


    第1章 前言
    11 设计目
    着社会济发展城市交通问题越越引起关注车路三者关系协调已成交通理部门需解决重问题城市交通控制系统城市交通数监测交通信号灯控制交通疏导计算机综合理系统现代城市交通监控指挥系统中重组成部分
    城市城市间性混合交通流问题交叉口解决混合交通流中相互影响彼相互影响解决问题关键时着国济稳步发展城市机动车量断增加民生活水日渐提高量汽车进入寻常老百姓家庭完全统计目前国城市里十字路口交通系统采定时控制(排繁忙路段高峰时段交警取代交通灯情况)样必然产生弊端某条路段车流量时等红灯时条空道车流量相少道长时间亮绿灯种等少尴尬现象未实际情况进行实时监控造成仅司机客怨声载道力物力资源种浪费
    想设计十字路口交通信号灯PLC控制系统区正常时段高峰时段晚间时段利道路素完成力物力资源充分利
    12 设计求
    (1)系统仅指示灯显示数码显示
    (2)实现高峰时段正常时段晚间时段等时段控制
    (3)实现意时间信号灯亮灭控制
    (4)完成监控界面设计实现启动停控制
    第2章 总体方案设计
    21 方案证
    达系统设计求单片机硬件软件均设计抗干扰性差通需接口电路配套价格中等制造较难等缺点决定PLC控制系统完成次设计
    然确定设计梯形图满足控制求什时候什样继电器什样输出节点采取什方法分实现时段控制里学起商量讨许久终确定总体方法逐计时采整体计时方法时间开开关量设计更加直观样显著减少设计时工作量 定时器续否突矛盾反复排查
    步步实现细节处处理
    22 总体方案
    221 CPU选择
    方案:CPU222集成8输入输出14数字量IO点连接2扩展模块6K字节程序数存储空间4独立30kHz高速计数器2路独立20kHz高速脉输出1RS485通讯编程口具PPI通讯协议MPI通讯协议方式通讯力
    方案二:CPU224集成14输入10输出24数字量IO点连接7扩展模块扩展168路数字量IO点35路模拟量IO 点13K字节程序数存储空间6独立30kHz高速计数器2路独立20kHz高速脉输出具PID控制器1RS485通讯编程口具PPI通讯协议MPI通讯协议方式通讯力
    CPU222IO端子排容易整体拆卸具强控制力控制器终选择方案二








    222 系统总体方案框图


    P
    L
    C


    南北红灯控制
    高峰启停


    东西左转灯

    南北左转灯
    东西绿灯控制

    东西黄灯控制


    东西红灯控制

    南北绿灯控制

    南北黄灯控制

    总体启停
    夜间启停
    正常启停
















    图21 系统总体方案框图
    第3章 系统PLC部分设计
    31 西门子S7200简介
    CPU224型
    (1)基输入端子
    CPU224机14输入点(I00~I07I10~I15)10输出点(Q00~Q07Q10~Q11)编写端子代码时采八进制没0809CPU224输入电路参见图22采双光电耦合器24V直流极性意选择系统设置1M输入端子(I00~I07)公端2M(I10~I15)输入端子公端
    (2)基输出端子
    CPU22410输出端1M1L公端Q05~Q112M2L公端公端需户连接适电源PLC负载服务
    CPU224输出电路晶体输出电路继电器输出两种供户选晶体输出电路中(型号6ES7 2141AD210XB0)中PLC24V直流供电负载采MOSFET功率驱动器件直流负载供电输出端数字量输出分两组组公端1L2L两公端接入电压等级负载电源继电器输出电路中(型号6ES7 2121BB210XB0)PLC220V交流电源供电负载采继电器驱动选直流负载供电采交流负载供电继电器输出电路中数字量输出分三组组公端组电源供端Q00~Q031LQ04~Q062LQ07~Q113L组间接入电压等级电压性质负载电源
    (3)高速反应性
    CPU224 PLC6高速计数脉输入端(I00~I05)快响应速度30KHz捕捉CPU扫描周期更快脉信号
    CPU224 PLC 2高速脉输出端(Q00Q01)输出频率达20KHzPTO (高速脉束)PWM(宽度变脉输出)高速脉输出
    (4)模拟电位器
    模拟电位器改变特殊寄存器(SM28SM29)中数值改变程序运行时参数定时器计数器预置值程量控制参数
    (5)存储卡
    该卡位选择安装扩展卡扩展卡EEPROM存储卡电池时钟卡等模块存储卡户程序拷贝复制PLC通电插卡通操作PLC中程序装载存储卡卡已插基单元PLC通电需操作卡户程序数会动拷贝PLC中利功数台实现样控制功CPU22X系列进行程序写入
    电池模块长时间保存数CPU224部存储电容数存储时间达190时电池模块数存储时间达200天
    32 输入输出端口分配表
    根实验求IO分配表示:
    表31 输入输出端口分配表





    输入信号
    高峰启动SB1
    I00
    高峰停止SB2
    I01
    正常启动SB3
    I02
    正常停止SB4
    I03
    夜间启动SB5
    I04
    夜间停止SB6
    I05
    启动SB7
    I06
    停止SB8
    I07







    输出信号
    南北红灯HL1HL2
    Q00
    南北黄灯HL3HL4
    Q01
    南北绿灯HL5HL6
    Q02
    东西红灯HL7HL8
    Q03
    东西黄灯HL9HL10
    Q04
    东西绿灯HL11HL12
    Q05
    南北左转灯HL13HL14
    Q06
    东西左转灯HL15HL16
    Q07
    33 PLC控制系统IO接线图
    根十字路口交通灯输入输出点分配表画出图31示PLC控制系统IO接线图

    图31 PLC控制系统IO接线图
    34 十字路口交通灯控制时序图
    根十字路口交通灯控制关系画出图33示时序图










    正常时段控制时序图

    ON


    高峰时段控制时序图

    ON


    图32 十字路口交通灯控制时序图
    系统控制象八分东西方红灯两南北方红灯两东西方黄灯两南北方黄灯两东西方绿灯两南北方绿灯两东西方左转弯绿灯两南北方左转弯绿灯两控制系统律分高峰时段正常时段进行控制晚时段提示敬告方式运行规律:东南西北四黄灯全部闪亮余灯全部熄灭黄灯闪亮亮04秒暗06秒规律反复循环
    正常时段(630~700815~16301930~2200):
    南北绿灯亮维持25秒闪烁5秒南北黄灯亮5秒然熄灭时南北红灯亮东西左转弯绿灯亮5秒闪烁5秒东西方绿灯亮时东西方红灯熄灭25秒东西方绿灯闪烁5秒熄灭东西黄灯亮5秒熄灭时东西方红灯亮南北方左转弯灯亮时南北方红灯亮南北方左转弯灯亮5秒熄灭然循环复
    高峰时段(700~8151630~1930):
    南北绿灯亮维持30秒闪烁5秒南北黄灯亮5秒然熄灭时南北红灯亮东西左转弯绿灯亮5秒闪烁5秒东西方绿灯亮时东西方红灯熄灭20秒东西方绿灯闪烁5秒熄灭东西黄灯亮5秒熄灭时东西方红灯亮南北方左转弯灯亮时南北方红灯亮南北方左转弯灯亮5秒闪烁5秒熄灭时南北绿亮然循环复
    晚间时段(2200630):东南西北四黄灯全部闪亮余灯全部熄灭黄灯闪亮亮04秒暗06秒规律反复循环

    图33 十字路口交通信号灯示意图
    35 十字路口交通灯控制梯形图


    第4章 系统MCGS组态部分设计
    41 监控界面设计

    图41监控界面
    开户窗口新建窗口设置启动窗口
    开窗口窗口中画出红绿灯监控界面控制量控量实时数库中开关量相连接然保存运行检查
    42 PLC组态通讯连接
    利RS485总线PLC电脑连接PLC输入输出信号够电脑进行数传输




















    图42 RS485通讯总线

    第5章 模拟调试
    51 组态软件参数设定
    先设定组态软件中参数设置开关量实时数库中设置参数监控界面控制量控量应
    图51 组态参数设定
    然开设备窗口界面选择设备理
    选择添加设备先添加串口父设备PLC作子设备挂串口方
    然双击串口通讯设备弹出设备属性话框中根设备通讯协议设置通讯端口通讯波特率数位数奇偶校验方式停止位位数设置完成点击确定完成PLC组态通讯连接












    图52 通讯接口设定
    52 控制系统模拟调试步骤
    (1)程序输入PLC户存储器查找程序否正确
    (3)程序进行调试修改直组态模拟满足求止
    53 模拟调试程遇问题解决方法
    (1)开始转换开关根设计求应该亮灯南北红灯东西绿灯设计中未考虑周全转换开关时仅南北红灯东西绿灯亮南北绿灯东西红灯亮断电程序进行检查发现程序转换高峰时段没定时器终止会出现灯亮混乱情况
    (2)设计中程序处早八点十五正常时段时程序运行周期循环断电程序进行检查发现程序执行完周期定时器没复位检查知定时器分段控制程序进行修改调试正常
    第6章 总结
    次设计十字路口交通信号灯PLC控制系统设计调试首先做硬件设计先画原理图硬件接线图然确定元器件型号设计元器件位置软件实现模拟接软件设计编写程序前先基电路进行分析理解考虑样进行正常时段高峰时段晚间时段跳转起初程序出现错误该亮灯没亮该灭等没灭进行跳转学次次分析程序进行修改试验终成功
    次试验中没选单片机控制系统设计单片机硬件软件均设计抗干扰性差通需接口电路配套价格中等制造较难程序设计程中分析控制交通种原理选编程控制器PLC避开单片机控制系统缺点极发挥编程控制器PLC抗干扰力强更高性灵活性济实性等特点通编程控制器PLC程序编辑实现正常时段高峰时段晚间时段跳转更完成力物力资源利
    次PLC设计许缺点操灵活性相较弱想改变红绿灯时间时需重新编写输入新程序未系统设置重保护运行期间会出现程序突导致系统出错特殊时段想进行强制手动控制设计满足应求适应显示情况果机会次设计进行优化改善会系统加层保护便程序出错时快检重新启动然添加部分手动控制功实现系统灵活性更适应现代工作求
    参考文献
    [1] 吴超戴亚文基AT89S52单片机超声波测距系统设计[J]中原工学院学报 200819(5) 6569
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    [3] 廖常初PLC梯形图序控制设计法电工技术杂志2001
    [4] 求科技编著 PLC应开发技术工程实践电子工业出版社2004
    [5] 余雷声电气原理PLC应北京:机械工业出版社1996
    [6] 钟肇新范建东编 编程控制器基础应广州:华东理工学2002
    [7] 张万忠编程控制器入门应实例北京:中国电力出版社2004
    [8] 台方编程序控制器应教程北京:中国水利水电出版社2001
    [9] 常斗南编程序控制器原理·应·实验 北京:机械工业出版社1998
    [10] 陈胜利谊晖 PLC控制交通信号灯中应2003年第五期
    [11] 邦田电子电路实抗干扰技术北京:民邮电出版社 1994
    [12] Bose B KPower Electronics and AC[M] Drives PrenticeHall1986
    [13] RollsThomas Burnand Power distribution in industrial installations London Peter Peregrinus Ltd 1979
    [14] PablaAS Electric power distribution systems PablaNew Delhi Tata McGrawHill Pub Co 1981
    [15] H Cotton H Barber The transmission and distribution of electrical energy London Hooder and Stoughton 1970


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    贡献于2022-12-21

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