PLC报告十字路口带倒计时显示的交通信号灯控制要点.pdf
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1、0 目录 一、交通信号灯控制系统的硬件设计 1 1.1 交通信号灯的控制要求 1 1.1.1、采用 PLC 构成十字路口的南北向和东西向交通信号灯 的电气控制 2 1.1.2、信号灯的控制原则 2 1.2 交通信号灯的控制时序 . 2 1.3 PLC硬件控制电路的设计 4 1.3.1、PLC 的选型 4 1.3.2、 PLC 的地址分配表 4 1.3.3、PLC 控制电路接线图 6 二、交通信号灯控制系统的程序设计 7 2.1、STEP7编程软件的概述 . 7 2.2、交通信号灯程序设计过程 . 7 2.2.1、 PLC 的状态转移 7 2.2.2、交通信号灯程序设计步骤 8 2.2.3工作过
2、程流程图 . 9 2.2.4、交通信号灯的 PLC 程序 . 10 心得体会 . 13 参考文献 . 14 1 十字路口带倒计时显示的交通信号灯控制 一、交通信号灯控制系统的硬件设计 1.1 交通信号灯的控制要求 随着城市和经济的发展, 交通信号灯发挥的作用越来越大,正因为有了交通 信号灯,才使车流、人流有了规范,同时,减少了交通事故发生的概率。然而, 交通信号灯不合理使用或设置,也会影响交通的顺畅。 因此,在实际设计时要遵 循一定的原则和要求。 交通信号灯由红灯、绿灯、黄灯组成。红灯表示禁止通行,绿灯表示准许通 行,黄灯表示警示。交通信号灯分为机动车信号灯、非机动车信号灯、人行横道 信号灯、
3、车道信号灯、方向指示信号灯、闪光警告信号灯、道路与铁路平面交叉 道口信号灯。 交通信号灯用于道路平面交叉路口,通过对车辆、 行人发出行进或 停止的指令, 使各个方向同时到达的人、 车交通流尽可能减少相互干扰,从而提 高路口的通行能力,保障路口畅通和安全。 在本设计中, 我们仅以机动车信号灯为例, 来说明它的控制要求。 一般的十 字路口交通信号灯现场示意图如图1.1 所示, 其南北和东西每个方向各有红、 绿、 黄三种信号灯,为确保交通安全,对其控制系统的要求如下。 图 1.1 交通灯现场示意图 2 1.1.1、 采用 PLC 构成十字路口的南北向和东西向交通信号 灯的电气控制 采用 PLC 构成
4、十字路口带倒计时显示的南北向和东西向交通信号灯的电气 控制。系统上电后,交通指挥信号控制系统由由一个3 位转换开关 SA1 控制。 SA1 手柄指向左 45o时,接点 SA1-1 接通,交通指挥系统开始按常规正常控制功 能工作,按照如图 1.2 所示工作时序周而复始,循环往复工作。正常运行时,南 北向及东西向均有两位数码管倒计时显示牌同时显示相应的指示灯剩余时间值。 SA1 手柄指向中间 0o时,接点 SA1-2 接通,交通指挥系统南北向绿灯常亮,东 西向红灯常亮,数码管显示99 不变。SA1 手柄指向右 45o时,接点 SA1-3 接通, 交通指挥系统东西向绿灯常亮,南北向红灯常亮,数码管显
5、示99 不变。控制信 号说明见表 1.3。 1.1.2、信号灯的控制原则 1) 当东西方向允许通行(绿灯)时,南北方向应禁止通行(红灯);同样,当南 北方向允许通行(绿灯)时,东西方向应禁止通行(红灯)。 2) 在绿灯信号要切换为红灯信号之前,为提醒司机提前减速并刹车,应有明显 的提示信号:绿灯闪烁。 3) 信号灯控制系统启动后应能自动循环动作。 1.2 交通信号灯的控制时序 交通信号灯的控制时序如图1.2 所示,它是按信号灯置 1 与置 0 两种状态绘 制的,置 1 表示信号灯点亮,置0 表示信号灯点灭。 3 图 1.2 十字路口交通灯正常工作时序 T7: 2s C1:3次 T6:0.5s
6、T5:0.5s T4: 25s T3:2s C0: 3次 T1:0.5s T2:0.5sT0:25s 南北绿灯 南北黄灯 南北红灯 东西绿灯 东西黄灯 东西红灯 表 1.3 十字路口交通灯控制信号说明 输入输出 文字符号说明文字符号说明 SA1-1 交通灯正常工作控制开关H1 南北向绿灯指示 SA1-2 南北向交通灯常绿控制开关H2 南北向黄灯指示 SA1-3 东西向交通灯常绿控制开关H3 南北向红灯指示 H4 东西向绿灯指示 H5 东西向黄灯指示 H6 东西向红灯指示 H11 南北向 2 位七段数码显示管 H12 东西向 2 位七段数码显示管 4 1.3 PLC 硬件控制电路的设计 1.3.
7、1、PLC 的选型 在对 PLC控制系统进行硬件结构设计时, 首先,要了解各个控制对象的驱动 要求,如:驱动电压的等级、负载的性质等;其次,要分析对象的控制要求,确 定输入 / 输出接口( I/O )数量;再次,要确定所控制参数的精度及类型,如:对 开关量、模拟量的控制、用户程序存储器的存储容量等。根据上述原则,我们要 选择适合的 PLC机型及外设,完成相应的PLC硬件结构配置。因此, PLC的选型 是设计中至关重要的一步。 目前,国内外 PLC生产厂家生产的 PLC品种可达数百个,其性能各有特点。 所以,在设计时首先要尽可能考虑采用便于学习、掌握、维护方便、备品配件通 用性强的 PLC 。
8、我国市场上流行的PLC产品有以下几家: 1) 德国西门子 (Siemens) 公司的产品,目前有SIMATIC S7-400/300/200 系 列产品; 2) 美国罗克韦尔 (Rockwell) 公司所属的 AB(Allen&Bradly)公司的产品,目 前有 SLC 、Micro Logix 、Control Logix等产品; 3) GE-Fanuc 公司的产品; 4) 法国施耐德 (Schneider) 公司的产品; 5) 日本三菱、欧姆龙等公司产品。 本次设计的交通信号灯控制系统的主要任务和内容集中在程序编写和梯形图的绘制, 由于在本设计中用到了大量的开关量、继电器、计数器以及计时器
9、等。而德国西门子出产 的 PLC 功能全,性价比高,有统一的地址分配,完全可以满足本设计的要求。并且,在目 前相关领域的控制设计中,西门子产品的应用比较广泛。综上所述,我们采用了西门子公 司 S7-200PLC/CPU224 ,它有24 输入 /16 输出。 1.3.2、 PLC 的地址分配表 1ms: T32,T96 10ms: T33T36, T97T100 5 100ms: T37T63, T101T25 表 1.4 交通灯 PLC的输入输出点数分配表 表 1.5 十字路口交通灯控制信号说明 地址外部设备 I0.0 启动/停止按钮 Q0.1 南北主干道绿灯 Q0.2 南北主干道黄灯 Q0
10、.3 南北主干道红灯 Q0.4 东西主干道绿灯 Q0.5 东西主干道黄灯 Q0.6 东西主红灯干道 输入输出 文字符 号 信号地 址 说明文 字 符 号 信 号 地 址 说明 SA1-1 X0 交通灯正常工作控制开 关 H1 Y4 南北向绿灯指 示 SA1-2 X1 南北向交通灯常绿控制 开关 H2 Y5 南北向黄灯指 示 SA1-3 X2 东西向交通灯常绿控制 开关 H3 Y6 南北向红灯指 示 H4 Y0 东西向绿灯指 示 H5 Y1 东西向黄灯指 示 H6 Y2 东西向红灯指 示 6 1.3.3、PLC 控制电路接线图 根据上述硬件选型及工艺要求,绘制PLC 控制电路线路图,如图1.6。
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