1、毕 业 设 计（论文）（说 明 书）题 目：PLC 在交通灯控制系统中的应用设计姓 名： xxx 编 号： xxx xxx 工业职业技术学院2017 年 5 月 30 日xxx 工业职业技术学院毕 业 设 计 （论文） 任 务 书姓名 xxx 专业 电气自动化 任 务 下 达 日 期 年 月 日设计（论文）开始日期 年 月 日设计（论文）完成日期 年 月 日设计（论文）题目： A编制设计 B设计专题（毕业论文） 指 导 教 师 沈占斌 系（部）主 任 年 月 日xxx 工业职业技术学院毕业设计（论文）答辩委员会记录系 专业，学生 于 年 月 日进行了毕业设计（论文）答辩。设计题目： 专题（论文
2、）题目： 指导老师： 答辩委员会根据学生提交的毕业设计（论文）材料，根据学生答辩情况，经答辩委员会讨论评定，给予学生 毕业设计（论文）成绩为 。答辩委员会 人，出席 人答辩委员会主任（签字）： 答辩委员会副主任（签字）： 答辩委员会委员： ， ， ， ， ， xxx 工业职业技术学院毕业设计（论文）评语第 页共 页学生姓名： 专业 年级 毕业设计（论文）题目： 评 阅 人： 指导教师： （签字） 年 月 日成 绩： 系（科）主任： （签字） 年 月 日毕业设计（论文）及答辩评语： xxx 工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 1 摘要十字路口的红绿灯指挥着行人和车辆的安全运行，实现红绿灯的自
3、动指挥能使交通管理工作得到改善，也是交通管理工作自动化的重要标志之一。解决好公路交通灯控制问题是保障交通有序、安全、快捷运行的重要环节。PLC 是一种新型的通用的自动控制装置。PLC 它将传统的继电器控制技术、计算机技术和通讯技术融为一体，是专门为工业控制而设计的，具有功能强、运用灵活、可靠性高、稳定性好、抗干扰能力强、编程简单，使用方便以及体积小、重量轻、功耗低等一系列有点。本设计介绍了应用 PLC 实现十字路口交通信号灯的自动控制。通过对交通信号灯的控制要求分析，对 PLC 控制系统进行了软、硬件设计，并通过实验证明该系统简单、经济、运行可靠，具有很高的实用价值。关键词：PLC ；交通灯；
4、控制xxx 工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 1 目 录第一章 绪论 11.1 交通灯设计的意义 .11.2 交通灯的发展情况 .21.3 交通灯的发展前景 .2第二章 PLC 简介 42.1 PLC 的发展 42.2 PLC 的构成与特点 .62.2.1 PLC 的构成 62.2.2 PLC 的特点 72.3 PLC 的应用 .82.4 PLC 的工作原理 .8第三章 十字路口交通灯的介绍 103.1 十字路口交通灯的原理 .103.1.1 十字路口交通灯的原理及示意图 103.2 电路中主要元器件的介绍 .113.2.1 熔断器 113.2.2 中间继电器 11第四章 控制系统设计
5、124.1 输入输出点分配表 .124.2 十字路口交通灯的接线图 .124.2.1 PLC 控制系统 I/O 接线图 124.2.2 十字路口交通灯的接线图 134.3 十字路口交通灯的控制时序图 .144.4 十字路口交通灯的程序设计 .16第五章 系统程序调试 185.1 编程思想 .185.2 控制系统的程序调试步骤 .185.3 调试过程遇到的问题及解决方法 .18结 论 19致谢 20参考文献 21xxx 工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 1 第一章 绪论1.1 交通灯设计的意义在人类的生活、工作环境中，交通扮演着极其重要的角色，人们无时无刻不与交通打交道。随着我国国民经济的
6、迅速发展和人口的快速增加，人们对各种交通车辆的需求更是越来越大，交通工具的迅猛发展以及道路资源的局限性，给城市交通带来巨大的压力，交通拥堵问题已成为影响现代城市可持续发展的重要因素。要保证高效安全的交通秩序，除了制定一系列的交通规则，还必须通过一定的技术手段加以实现。作为车辆通行瓶颈所在的十字路口，通过研究其车辆通行规律，找出提高其车辆通行效率，对缓解交通拥堵，提高道路畅通率具有十分现实的意义。国内的在十字路口的交通灯，一般用红、绿、黄三种颜色的指示灯和一个倒计时的显示计时器来控制行车。且绝大多数交通灯的时间都是设定好的。现在十字路口的交通灯存在着两车道的车辆轮流放行时间相同且固定，一般主干道
7、车辆较多，放行时间长些；副干道车辆较少 ，放行时间短些的问题，甚至可能出现一条车道上排着很长的车队，而另一条车道上没有车辆的情况；再者没有考虑到当有紧急车辆（如 119、120）通过时，两车道应自动转为特种车辆放行，其他车辆禁止通行的状态；还有欠缺对盲人这个特殊群体穿过道口时所遇困难的考虑。传统的交通灯控制系统存在的这些缺点，说明传统的交通灯控制系统已经不能适应当前城市交通发展的要求，不能最高效地利用城市的交通道路资源。城市交通控制系统是一个综合度高而又复杂的问题，关系到政策、机构、体制、管理、成本、基础设施建设和投资各方面问题。道路交通控制系统在近百年的发展中，经历了从手动到自动、从无感应控
8、制到有感应控制、从固定配时到灵活配时、从单点控制到干线控制、从区域控制到网络控制的长远发展历程。我国的交通是从新中国成立之后才开始发展的，起步较晚，但随着我国经济和社会高速发展对交通的需求急剧增加，对原有交通控制系统提出了严峻的挑战。城市交通发展的规划应在广泛借鉴和吸取国外先进经验的基础上，结合我国城市交通运输的现状和存在的问题，建立并健全适合我国交通的城市交通控制系统。近年来，国家虽然不断加大城市道路建设的力度，但仍赶不上城市机动车的增长速度，我国城市仍普遍存在道路面积偏低的问题，这也是制约着我国大城市发展的一个重要原因。随着交通需求越来越旺盛，车多、路多了，但运营成了瓶颈，运输效率逐步下降
9、。我国与发达国家在车辆、道路、交通管理系统、人工智能技术在交通管制中的应用、xxx 工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 2 信息采集和提取等方面存在着很大的差距。由于交通控制系统不健全等原因，我国交通道口的交通事故率居高不下，而十字路口的红绿灯则指挥着行人和车辆的安全运行,因此实现红绿灯的自动指挥能使交通管理工作得到改善,同时也是城市交通管理工作自动化的重要标志之一。1.2 交通灯的发展情况随着交通的不断发展和汽车化进程的加快，交通拥挤加剧，交通事故频发，交通环境恶化，已经成为引人注目的城市问题之一。交通问题不仅的发展中国家，就在发达国家也是一个令人困扰的严重问题。众所周知，缓解交通拥挤的
10、最直接和最有效办法是提高路网的通信能力。但无论哪个国家的大城市，不可能无限制地修建道路，不论是资金因素还是土地因素，都限制了道路的无节制增长。因此，不可能通过无限制地修建道路难满足日益增长的交通需求。与此同时，通过限制车辆增加削减交通需求也因受到客观因素的制约而无法取得满意的结果。事实上，由于交通系统是一个相当复杂的大系统，无论单独从车辆方面考虑还是从道路方面考虑，都很难从根本上解决问题。早在 19 世纪，人们就开始研究交通信号，用信号指挥车通行，控制车辆进出交叉口的次序。据文献记述，早在 1868 年，英国伦敦的威斯特明斯特(Westminster)街就安装了红、绿色两色的交通信号灯。到 1
11、917 年，美国的盐湖城开始使用由人工控制的红、黄、绿 3 色的信号灯。1925 年，这种由人工控制的 3 色信号灯也首次出现在英国伦敦的皮克的时路口。次年，英国人研制出了自己的自动控制信号机。道路交通系统是一个地区、一个城市的主要组成部份，这个系统的运行状况如何，直接反映了一个地区、一个城市的现代化管理水平。在这一系统中，道路不仅仅是易变化的部分，而其它组成部分则存在着较大的可变性和随机性。只有对这一系统的组成及其运行机理进行科学客观的分析研究，对能制定出科学有效的管理和控制对策，从而保障系统的有效运行。1.3 交通灯的发展前景随着城市机动车量的不断增加，许多大城市出现了交通超负荷运行的情况
12、，因此，自 80 年代后期，这些城市纷纷修建城市高速道路，在高速道路建设完成的初期，它们也曾有效地改善了交通状况。然而，随着交通量的快速增长和缺乏对高澎路的系统研究和控制，高速道路没有充分发挥出预期的作用。而城市高速道路在构造上的特点，也决定了城市高速道路的交通状况必然受高速道路与普通道路藕合处交通状况的制约。所以，如何采用合适的控制方法，最大限度利用好耗费巨资修建的城市高速道路，缓解主干道xxx 工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 3 车流量繁忙的交通拥堵状况，越来越成为交通运输管理和城市规划部门待解决的主要问题。目前，我国城市十字路口的交通灯控制系统基本上都是采用的定时控制方式。这种控
13、制必然产生如下的弊端：当某条路的车流量很大却必须要等待红灯，而此时另一条空道或者车流量相对少得多的道路却依然按原定的时间亮着绿灯，这种是不对道路实际情况进行监控所造成的。这样的交通控制系统效率低，容易造成交通拥挤，而且浪费人力，物力。因此，我们必须需求一种具有只能的交通灯控制系统。这种智能交通灯控制系统能够根据车流量的变化自动调节红绿灯的时间长短，最大限的的减少十字路口车辆滞留的现象，有效的缓解交通拥挤，实现交通控制系统的最优控制，大大的提高交通控制系统的效率。随着人们生活水平的提高，城市交通拥挤问题日益突出，可预见，智能交通灯控制系统具有广大的应用前景。xxx 工业职业技术学院毕业设计说明书
14、（论文） 4 第二章 PLC 简介2.1 PLC 的发展20 世纪 80 年代至 90 年代中期是 PLC 发展最快的时期。PLC 发展至今，已有 30 多年的历史。伴随着半导体技术、计算机技术、通讯技术的发展，工业控制领域已有了翻天覆地的变化，PLC 亦再不断发展变化中，PLC 正朝着新的技术发展。近年来随着科技的飞速发展，PLC 的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。在实时检测和自动控制的 PLC 应用系统中，PLC 往往是作为一个核心部件来使用，仅 PLC 方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，加以完善。交通信号灯的出现，使交通
15、得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。随着中国加入 WTO，我们不但要在经济、文化、科技等各方面与国际接轨，在交通控制方面也应与国际接轨。PLC 在世界各地得到了广泛应用，同时，PLC 的功能也不断完善。随着计算机技术、信号处理技术、控制技术网络技术的不断发展和用户需求的不断提高，PLC 在开关量处理的基础上增加了模拟量处理和运动控制等功能。今天的 PLC 不再局限于逻辑控制，在运动控制、过程控制等领域也发挥着十分重要的作用。 作为离散控的制的首选产品，PLC 在二十世纪八十年代至九十年代得到了迅速发展，世界范围内的 PLC 年增长率保持为 20%30%。随
16、着工厂自动化程度的不断提高和 PLC市场容量基数的不断扩大，近年来 PLC 在工业发达国家的增长速度放缓。但是，在中国等发展中国家 PLC 的增长十分迅速。综合相关资料，2004 年全球 PLC 的销售收入为100 亿美元左右，在自动化领域占据着十分重要的位置。 PLC 是由摸仿原继电器控制原理发展起来的，二十世纪七十年代的 PLC 只有开关量逻辑控制，首先应用的是汽车制造行业。它以存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和运算等操作的指令；并通过数字输入和输出操作，来控制各类机械或生产过程。用户编制的控制程序表达了生产过程的工艺要求，并事先存入 PLC 的用户程序存储器中。运行时按存储程序的内
17、容逐条执行，以完成工艺流程要求的操作。PLC 的 CPU 内有指示程序步存储地址的程序计数器，在程序运行过程中，每执行一步该计数器自动加 1， 程序从起始步（步序号为零）起依次执行到最终步（通常为 END 指令） ，然后再返回起始步循环运算。PLC 每完成一次循环操作所需的时间称为一个扫描周期。不同型号的PLC，循环扫描周期在 1 微秒到几十微秒之间。PLC 用梯形图编程，在解算逻辑方面，xxx 工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 5 表现出快速的优点，在微秒量级，解算 1K 逻辑程序不到 1 毫秒。它把所有的输入都当成开关量来处理，16 位（也有 32 位的）为一个模拟量。大型 PLC
18、使用另外一个 CPU来完成模拟量的运算。把计算结果送给 PLC 的控制器。 相同 I/O 点数的系统，用 PLC 比用 DCS，其成本要低一些（大约能省 40%左右） 。PLC 没有专用操作站，它用的软件和硬件都是通用的，所以维护成本比 DCS 要低很多。一个 PLC 的控制器，可以接收几千个 I/O 点（最多可达 8000 多个 I/O） 。如果被控对象主要是设备连锁、回路很少，采用 PLC 较为合适。PLC 由于采用通用监控软件，在设计企业的管理信息系统方面，要容易一些。 近 10 年来，随着 PLC 价格的不断降低和用户需求的不断扩大，越来越多的中小设备开始采用 PLC 进行控制，PLC
19、 在我国的应用增长十分迅速。随着中国经济的高速发展和基础自动化水平的不断提高，今后一段时期内 PLC 在我国仍将保持高速增长势头。 通用 PLC 应用于专用设备时可以认为它就是一个嵌入式控制器，但 PLC 相对一般嵌入式控制器而方具有更高的可靠性和更好的稳定性。实际工作中碰到的一些用户原来采用嵌入式控制器，现在正逐步用通用 PLC 或定制 PLC 取代嵌入式控制器在工业自动化领域，可编程控制器(PLC)作为自动控制的三大技术支柱（PLC、机器人、CAD/CAM ）之一，成为大多数自动化系统的设备基础。由于综合了计算机和自动化技术，使它发展日新月异，大大超过其出现时的技术水平。它不但可以很容易地
20、完成逻辑、顺序、定时、计数、数字运算、数据处理等功能，而且可以通过输入输出接口建立与各类生产机械数字量和模拟量的联系，从而实现生产过程的自动控制。特别是超大规模集成电路的迅速发展以及信息、网络时代的到来，扩展了 PLC 的功能，使它具有很强的联网通讯能力，从而更广泛地应用于众多行业。1. 向高性能、高速度、大容量发展大型 PLC 大多采用 CPU 结构，不断向高性能、高速度、大容量发展。ANA 系列PLC 使用了世界上第一个在一块芯片上实现 PLC 全部功能的 32 位微处理器、即顺序控制芯片，其扫描时间为每条基本指令 0.15us。2. 增强小型 PLC 的功能小型 PLC 一般指 I/O
21、点数小于 256 的 PLC，大多数采用整体结构，小型 PLC 价格便宜，性价比不断提高，很使用单机自动化，或组成分布式系统。近年来，PLC 厂商不断推出功能更强的小型 PLC，更新换代的周期越来越短。除了开关量逻辑控制功能以外，现代小型 PLC 还具有中断功能、脉冲捕获功能、内置的实时钟、用 EEPROM 代替 RAM和锂电池，使 PLC 成为完成完全免维护的设备，将过去许多需要特殊功能模块完成的功能软件化，如用 PID 指令实现 PID 控制，用定位控制实现位置控制。各 PLC 厂家近年xxx 工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 6 来推出一些价格便宜的专用人机接口装置，用来监视 PL
22、C 的内部变量和修改参数。与西门子 S7-200 配套的 TD200 文本显器可显示两行中文，每行 10 或 20 个字符，可用 S7-200 编程软件设置 TD200 的显示内容。3. 不断提高编程软件的功能（1）编程软件日益普及（2）编程软件功能不断完善（3）编程语言的标准化（4） 编程软件配备仿真功能，如西门子 S7-200 与 STEP7 编程软件配套使用的 S7-PLCSIM 仿真软件。（5） 通讯功能的增强和标准化（6）PLC 的软件化与 PC2.2 PLC 的构成与特点2.2.1 PLC 的构成如图所示，PLC 与通用计算机没有什么区别，只是一台增强了 I/O 功能的可与控制对象
23、方便连接的计算机。其完成控制的实质是按一定算法进行 IO 变换，并将这个变换物理实现，应用于工业现场。1. 输入寄存器输入寄存器可按位进行寻址，每一位对应一个开关量，其值反映了开关量的状态，其值的改变由输入开关量驱动，并保持一个扫描周期。CPU 可以读其值，但不可以写或进行修改。图 2-1 PLC 的组成2. 输出寄存器输出寄存器的每一位都表明了 PLC 在下一个时间段的输出值,而程序循环执行开始时的输出寄存器的值,表明的是上一时间段的真实输出值。在程序执行过程中,CPU 可以xxx 工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 7 读其值,并作为条件参加控制,还可以修改其值,而中间的变换仅仅影响寄
24、存器的值。只有程序执行到一个循环的尾部时的值才影响下一时间段的输出，即只有最后的修改才对输出接点的真实值产生影响。3. 存储器存储器分为系统存储器和用户存储器。系统存储器存储的是系统程序，它是由厂家开发固化好了的，用户不能更改，PLC 要在系统程序的管理下运行。用户存储器中存放的是用户程序和运行所需要的资源，I/O 寄存器的值作为条件决定着存储器中的程序如何被执行，从而完成复杂的控制功能。4. CPU 单元CPU 单元控制着 IO 寄存器的读、写时序，以及对存储器单元中程序的解释执行工作，是 PLC 的大脑。5. 其它接口单元其它接口单元用于提供 PLC 与其它设备和模块进行连接通信的物理条件
25、。2.2.2 PLC 的特点1.可靠性可编程控制器采用了一系列可靠性设计的方法进行设计，例如：冗余设计、掉电保护设计、故障诊断、和信息保护和恢复等，提高了 MTBF，降低了 MTTR，使可靠性得到提高。可编程序控制器是为了工业生产过程控制而专门设计的控制装置，它具有比通用的计算机控制系统更简单的编程语言和更可靠的硬件。采用了简化的编程语言，变成出错率大大降低。在可编程控制器的软件方面，也采用了一系列提高可靠性的措施。例如，采用软件过滤；软件自诊断；简化编程语言；信息保护和恢复。报警和运行信息的显示等。2 .易操作性着体现在它的操作方便、编程方便、维护方便。3.灵活性编程的灵活性。编程语言有梯形
26、图、布尔助记符、功能表图、功能模块图、和语句表。这种编程的灵活性是继电器顺序控制所不能比拟的，正是由于编程的柔性特点，再柔性制造单元 FMC、柔性制造系统 FMS、计算机集成制造系统 CIMS 和计算机集成流程工业系统 CIPS，可编程控制系统成为主要的控制设备。扩展的灵活性。它不仅可通过增加输入输出卡件增加点数，通过扩展单元来扩大容量和功能，甚至可通过与集散控制系统 DCS 扩展功能，并与外部设备进行交换等。xxx 工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 8 2.3 PLC 的应用近年来 PLC 的应用越来越广泛，广泛应用于钢铁、水泥、石油、化工、采矿、电力、机械制造、造纸、纺织、等行业。P
27、LC 的应用通常可分为五种类型。 顺序控制 这是 PLC 应用最广泛的领域，用以取代传统的继电器顺序控制。PLC 可应用于单机控制、多机群控、生产自动线控制等。如注塑机、印刷机械、订书机械、切纸机械、组合机床、磨床、装配生产线及电梯控制等。 运动控制 PLC 制造商目前已提供了拖动步进电动机或伺服电动机的单轴或多轴位置控制模版。在多数情况下，PLC 把扫描目标位置的数据送给模版块，其输出移动一轴或数轴到目标位置。 闭环过程控制 PLC 能控制大量的物理参数，如温度、速度和流量等。一个具有 PID 控制能力的 PLC 可用于过程控制。当过程控制中某一个变量出现偏差时，PID 控制算法会计算出正确
28、的输出，把变量保持在设定值上。 数据处理 在机械加工中，出现了把支持顺序控制的 PLC 和计算机数值控制（CNC）设备紧密结合的趋向。著名的日本 FANUC 公司推出的 Systen10、11、12 系列，已将 CNC 控制功能作为 PLC 的一部分。为了实现 PLC 和 CNC 设备之间内部数据自由传递，该公司采用了窗口软件。通过窗口软件，用户可以独自编程，由 PLC 送至 CNC设备使用。 通信和联网 为了适应国外近几年来兴起的工厂自动化（ FA）系统、柔性制造系统（FMS ）及集散控制系统（DCS）等发展的需要，必须发展 PLC 之间，PLC 和上级计算机之间的通信功能。作为实时控制系统
29、，不仅 PLC 数据通信速率要求高，而且要考虑出现停电故障时的对策。2.4 PLC 的工作原理PLC 的 CPU 则采用顺序逻辑扫描用户程序的运行方式，即如果一个输出线圈或逻辑线圈被接通或断开，该线圈的所有触点(包括其常开或常闭触点)不会立即动作，必须等扫描到该触点时才会动作。当 PLC 投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC 的 CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段：1 输入采样阶段xxx 工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 9 在输入采样阶段，PLC 以扫描方式依次地读入所有输入
30、状态和数据，并将它们存入I/O 映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O 映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。2 用户程序执行阶段在用户程序执行阶段，PLC 总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统 RAM 存储区中对
31、应位的状态；或者刷新该输出线圈在 I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。3 输出刷新阶段当扫描用户程序结束后，PLC 就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU 按照 I/O 映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。xxx 工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 10 第三章 十字路口交通灯的介绍3.1 十字路口交通灯的原理3.1.1 十字路口交通灯的原理及示意图如图 3.1 是十字路口交通信号灯示意图, 本系统的控制对象有六个，分别为东西方向红灯两个，南北方向红灯两个，东西方向黄灯两个，南北方向黄灯两个，东西方向绿灯两个，南
32、北方向绿灯两个。本控制系统律分为高峰时段和正常时段进行控制。 正常时段(8 时16 时、18 时6 时)：南北红灯亮维持 25 秒，在南北红灯亮的同时东西绿灯也亮，并维持 20 秒。到 20 秒时，东西绿灯闪亮，闪亮 3 秒后熄灭，在东西绿灯熄灭时，东西黄灯亮，并维持 2 秒。到 2 秒时，东西黄灯熄灭，东西红灯亮，同时，南北红灯熄灭，绿灯亮。东西红灯亮维持 30 秒，南北绿灯亮维持 25 秒，然后闪亮 3 秒后熄灭，同时南北黄灯亮，维持 2 秒后熄灭。这时南北红灯又亮，东西绿灯又同时亮，如此周而复始。高峰时段（6 时8 时、16 时18 时）：南北红灯亮维持 25 秒，在南北红灯亮的同时东西
33、绿灯也亮，并维持 20 秒。到 20 秒时，东西绿灯闪亮，闪亮 3 秒后熄灭，在东西绿灯熄灭时，东西黄灯亮，并维持 2 秒。到 2 秒时，东西黄灯熄灭，东西红灯亮，同时，南北红灯熄灭，绿灯亮。东西红灯亮维持 40 秒，南北绿灯亮维持 35 秒，然后闪亮 3 秒后熄灭，同时南北黄灯亮，维持 2 秒后熄灭。这时南北红灯又亮，东西绿灯又同时亮，如此周而复始。Y0Y1Y2Y0 Y1 Y2Y4Y3Y5Y3Y4Y5北东南西图 3.1 十字路口交通信号灯的示意图xxx 工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 11 3.2 电路中主要元器件的介绍3.2.1 熔断器 作用熔断器是一种简单的保护电器，串接于电路，
34、当电路发生短路或过负荷时，熔体熔断自动断开电路，保护其他电气设备。 型号 8A 符号 FU 工作要求熔体的额定电流要小于或等于熔断器的额定电流熔断器的电压大于或等于被保护的工作电压3.2.2 中间继电器 作用中间继电器作用是用来传递信号或同时控制多个电路，也可直接用它来控制小容量电动机或其他电气执行元件，它的结构和交流接触器基本相同，只是电磁系统小些，触点多些。 型号 DC24V 符号 线 圈 常开触点 常闭触点 工作要求中间继电器实质是一种电压继电器，触点对数多，触点容量较大(额定电流 510A) 优点体积小，动作灵敏度高，并在 10A 以下电路中可代替接触器起控制作用。xxx 工业职业技术
35、学院毕业设计说明书（论文） 12 第四章 控制系统设计4.1 输入输出点分配表为了将十字路口交通灯的控制关系用 PLC 控制器实现，PLC 需要 2 个输入点（启动开关、转换开关） ，6 个输出点。为了使用方便，所以选择了 FX2N-64MT 型的 PLC。表 3.1 输入输出点分配表 4.2 十字路口交通灯的接线图4.2.1 PLC 控制系统 I/O 接线图根据十字路口交通灯的输入输出点分配表，画出如图 3.1 所示的 PLC 控制系统 I/O接线图。输入资源 输出资源输入继电器 元件 作用 输出继电器 元件 作用X0 SB 启动开关 Y0 HL1 南北红灯X1 SB 转换开关 Y1 HL2
36、 南北绿灯Y2 HL3 南北黄灯Y3 HL4 东西红灯Y4 HL5 东西绿灯Y5 HL6 东西黄灯xxx 工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 13 SB1X1（转换）SB0KA1 KA1 1KA2 KA1 1KA3 KA1 1KA4 KA1 1KA5 KA1 1KA6 KA1 124VPLC图 4.1 PLC 控制系统 I/O 接线图4.2.2 十字路口交通灯的接线图根据十字路口交通灯的实际连线，画出如图 3.2 所示的十字路口交通灯的接线图。X0（启动） Y0Y1Y3Y2Y4Y5COM0COM1COMxxx 工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 14 接线柱FU1 FU2KA1KA2K
37、A3KA4KA5KA6220V南北红灯南北绿灯南北黄灯东西红灯东西红灯东西红灯图 4.2 十字路口交通灯的接线图4.3 十字路口交通灯的控制时序图根据十字路口交通灯的控制关系画出如图 3.3 所示的时序图。xxx 工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 15 X0Y0Y1Y2Y3Y4Y5 10 20 30 40 50 60 t/s正常时段的控制时序图X1Y0Y1Y2Y3Y4Y5 10 20 30 40 50 60 70 t/sON图 4.4 十字路口交通灯的控制时序图ON高峰时段的控制时序图xxx 工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 17 4.4 十字路口交通灯的程序设计xxx 工业职业技
38、术学院毕业设计说明书（论文） 18 图 4.5 十字路口交通灯的控制梯形图在图 4.5 中，Y0 控制南北红灯，Y1 控制南北绿灯，Y2 控制南北黄灯，Y3 控制东西红灯，Y4 控制东西绿灯，Y5 控制东西黄灯。为了控制各个时间段，选用 T0T5 为控制正常时段的定时器，T6T11 为控制高峰时段的定时器。xxx 工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 19 第五章 系统程序调试5.1 编程思想本组的毕业设计是用 PLC 控制十字路口交通灯，用 PLC 控制可以实现更多功能，同时也比较简单。由于现在越来越多的人拥有自己的汽车，从而使交通变得很繁忙，而早晚上下班时间更是交通的高峰期，同时也为了适
39、应不同路段的交通繁忙程度，所以本组设计了正常时段和高峰时段可以切换的程序，从而是本组设计的实用性更强。5.2 控制系统的程序调试步骤1） 对于比较复杂的控制系统，需要绘制系统流程图，用以清楚的表明动作的顺序和条件。由于本控制系统简单就可以省略这一步。2） 设计梯形图。这是程序设计的关键一步，也是比较困难的一步。要设计好梯形图，首先要十分熟悉控制要求，同时还要有一定的电气设计的实践经验。3） 将程序输入到 PLC 的用户存储器，并查找程序是否正确。4） 对程序进行调试和修改，直到满足要求为止。5.3 调试过程遇到的问题及解决方法1） 在起初情况，按下转换开关，根据设计的要求,应该亮的灯有“南北红
40、灯” 、 “东西绿灯” ，由于设计中未考虑周全，当按下转换开关“X1 ”时，不仅“南北红灯” 、 “东西绿灯”亮，而且“南北绿灯” 、 “东西红灯”也亮，断电后，对程序进行检查，发现把程序转换到高峰时段后，没有对 T0 终止，所以才会出现灯亮混乱的情况。2）设计中 T0T5 为一个周期，当程序处在早上八点之后的正常时段时，程序运行了一个周期后，就不再循环了。断电后对程序进行检查，发现程序执行完一个周期后，T5 没有被复位，检查得知是因为对 T0 的分段控制不当。对程序进行修改后，调试后都正常。xxx 工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 20 结 论本设计的是十字路口交通灯 PLC 控制系统
41、设计与调试，由于这个课题和我们的生活联系很紧密，所以这让我做起来相对简单一点。 经过本次课程设计，让我更加深刻的学习和巩固了电气控制及 PLC 这门课程，不仅从理论上掌握了课堂上没有学懂的知识，还从实践中拓宽了我的知识面，让我对我们专业的知识有了更加全面的认识，更加清晰的认识到我们专业知识的实用性是如此的强，可以通过平时学的知识自己设计很多有意思的电子产品，不仅能培养我们的兴趣爱好，更对我们今后的发展起到至关重要的作用。在这次课程设计中遇到了很多问题，也获得了很多意想不到的知识。在每次突破一个问题后都有种久违的满足感，甚至对每发现一个问题都有种莫名的兴奋。虽然这次的课程设计花了我很多时间，每天
42、从早到晚，头脑中就只有这个设计，忙于修改方案，调试程序，但是通过这次的锻炼，我学到了很多的东西，不仅锻炼了自己的思考能力、绘图能力和程序仿真能力，还锻炼了综合应用知识的能力，同时，我也是在这次课程设计中看到了自己的不足，我还有许多未知的知识要学，知道了今后需要更加努力，使自我能够不断完善。xxx 工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 21 致谢经过数周的资料查阅、整理和准备，今天我的毕业设计终于顺利地完成了。回顾起这个艰辛却充满挑战、让人感到充实和回味的过程，期间有太多的人需要感谢。首先，要特别感谢我的毕业设计指导讲师沈站斌。在沈老师的悉心指导下，我的毕业设计从选题、资料的收集、开题报告的准
43、备、软硬件电路的设计制作、调试以及论文的编写得以顺利进行。在这个过程中，沈老师倾注了大量的心血，他循循善诱，精心指导，给予我无尽的启迪。他在设计过程中给予我启发性的指导，在我遇到困难时提出各种假设并让我通过自己的努力解决困难。在论文的写作过程中，帮我制定框架并对初稿进行了仔细的批阅，指正谬误。这种启发式的教学方法、严谨的治学态度和一丝不苟的工作作风，是我学习和效仿的榜样。在此，对高老师做出的全部努力和给予的一切帮助，我深深地表示感谢！ 其次，我要感谢 xxx 工业职业技术学院和自动化与信息工程系的各学科的老师们以及大学 3 年里陪伴我一起走过的同学、朋友们。正是有了各位老师的倾囊相授，我才有了
44、今天的知识积累。毕业设计的制作过程中，也正是因为有了各位老师和同学的帮助，我才少走了许多弯路。在大家的帮助下，我的毕业设计才最终得以完成，达到任务书所要求的各项性能指标，论文的写作也得以不断的完善直至最终定稿。 通过这次毕业设计的制作，我学到了很多东西。其中给我影响最大的就是在完成这次毕业设计的过程中，我了解到了“知行合一”的重要性。通过收集和查阅资料，将其进行整理和理解，并与已有的知识进行重组，再通过运用这些知识去实现任务书所要求的软、硬件各部分功能。在反复的相互磨砺中，我的理论知识比以前更加扎实，动手能力也得到了相当大得提高。在整个设计制作过程中，常常会遇到一些意想不到的问题，而这些问题说
45、明了我对该方面的知识还不了解或了解有所偏差甚至是错误。这就要求我不断的研究学习以弥补不足和修正错误，进而避免再次发生类似的情况。在我看来这不单是学习的态度，也是做人做事所必须有的态度。 最后我还要再次感谢我的指导讲师沈站斌和在本次毕业设计过程中关心帮助过我的老师和同学，谢谢您们！xxx 工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 1 参考文献1郁汉琪.电气控制与可编程控制器应用技术M. 南京: 东南大学出版社,2003.P1412宋伯生.陈东旭.PLC 应用及实验教程M.北京:机械工业出版社,2006.P2123图解 PLC 与电气控制入门Z北京：人民邮电出版社.2008.94孙同景.PLC 原理及工程应用D. 北京: 机械工业出版社 ,2008.P2565钟肇新.范建东.冯太合.可编程控制器原理及应用M. 广州 :华南理工大学出版社.2008.P1886周波.胡修玉. 可编程控制器原理与应用M. 北京: 国防工业出版社.2008.P122
