PLC十字路口带倒计时交通灯课程设计.doc

PLC十字路口带倒计时交通灯课程设计

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十字路口交通灯控制(带倒计时显示)
一、设计目的
（1）通过十字路口带带倒计时显示的交通灯控制装置的设计实践, 了解一般电气控制系统的设计过程,设计要求，应完成的工作内容和具体设计方法。
（2)通过设计进一步巩固以往所学的知识,达到灵活应用的目的。在此过程中培养从事设计工作的整体观念，提高编写和调试语言程序水平.
（3)加强自己的科学研究方法训练和实践锻炼,增强分析问题和解决问题的能力，了解电气控制与可编程控制技术及应用的发展.
二、设计任务
2。1技术要求
采用PLC构成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,数码管显示99不变。如图2。1。

图2。1 转换开关示意图

2。2设计思想
当启动按钮按下后，南北主干道处于红灯状态，东西道路处于绿灯可通行状态。
期间，南北红灯持续25S，我们使用定时器T39来实现,T39定时完成以后，T40开始定时30S，用于东西红灯的定时.这样，整个控制系统一个周期55S。南北亮红灯的同时,东西亮绿灯,持续20S,利用定时器T41实现，随后，东西绿灯闪烁3S，用定时器T42实现。闪烁完成后，东西黄灯亮2S,利用定时器T43实现功能.
在南北红灯定时完成后，南北绿灯定时25S，用定时器T44完成,然后是3S的绿灯闪烁电路，用定时器T45实现,闪烁定时到了以后,南北黄灯进行2S的定时,用定时器T46实现。
至此，控制系统的定时已经完成。在设计过程中,考虑到安全因素,我们加入报警系统，即出现东西、南北同时绿灯或者同时黄灯或者同时红灯时，报警灯亮,工作人员断开启动按钮，进行维修和调试.
经过分析,十字路口交通灯在工作过程的一个周期过程中，将会出现以下6种状态：
1. 南北红灯亮，东西绿灯持续亮；
2. 南北红灯亮,东西绿灯闪烁;
3. 南北红灯亮，东西黄灯亮；
4. 南北绿灯亮，东西红灯亮；
5. 南北绿灯闪烁，东西红灯亮；
6. 南北黄灯亮，东西红灯亮.
另外,若出现同色灯同时亮的情况,报警灯亮南北、东西方向分别表示南北、东西方向有车辆通行。

三、系统总体方案设计
3.1程序设计的基本思路
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。南北和东西每个方向各有红、绿、黄三种信号灯.交通灯控制示意图如图2所示.
正常控制时：如图1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.SA1手柄指向左45º时，接点SA1—1接通，东西向红灯亮30s,南北向绿灯亮，25s后南北向绿灯闪烁3s,然后熄灭。在绿灯熄灭的同时，东西向黄灯亮2s,然后熄灭。在该灯熄灭的同时，南北向红灯亮及东西向绿灯亮，以下的变化规律与上述相同。到南北向绿灯亮，东西向红灯亮开始第二个循环，以后周而复始地循环动作。同时南北向及东西向均有两位数码管倒计时显示相应指示灯的剩余时间值。
非正常控制时：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，数码管显示99不变。

3.2整体工作流程如图3。2所示

图3.2 交通灯流程图
四、程序设计分析
4。1程序梯形图
4.1.1绿灯闪烁电路
注：利用T37、T38自锁控制灯的闪烁

4。1.2南北红灯与东西红灯的定时控制

4.1.3东西绿灯、绿灯闪烁、黄灯的定时控制

注：东西绿灯、绿灯闪烁、黄灯顺序出现，利用定时器的互锁控制，即T41定时的完成控制T42的开启，T42的完成控制T43的开启.

五、PLC控制系统设计
5。1 输入输出地址分配表

输入输出端在PLC中的I/O编址如表4.1所示。

表4。1 I/O地址分配表
输入信号
输出信号
文字符号
说明
文字符号
说明
I0.0
SA1-1接通
Q0。0
南北向红灯
I0.1
SA1—2接通
Q0.1
南北向黄灯
I0。2
SA1—3接通
Q0.2
南北向绿灯

Q0.3
东西向红灯

Q0。4
东西向绿灯

Q0。5
南北向黄灯

Q0.6
南北向车灯

Q0.7
东西向车灯

Q1.0
数码管显示
个位计数

Q1.2

Q1。4

Q1.5

Q1。6

Q2.0
数码管显示
十位计数

Q2.1

Q2.2

Q2。3

Q2.4

Q2.5

Q2。6

5.2选择PLC类型
根据上图的I/O分配表通过查阅手册选择S7—200 CPU222基本单元(8入/6出）1台+扩张模块0（8出）+扩张模块1（出）

5。3 PLC外部接线图

5.4 梯形图程序设计

5.5指令表

9

Network 1
LD I0。0
AN T38
= M0。0
Network 2
LD M0。0
TON T37, 250
TON T38, 500
TON T39， 10
TON T40, 200
TON T41， 220
TON T42， 260
TON T43， 450
TON T44, 480
Network 3
LD M0。0
AN T37
= Q0.0
Network 4
LD M0.0
A T37
AN T38
= Q0.3
Network 5
LD M0.0
A T39
AN T41
= Q0.7
Network 6
LD M0。0
AN T40
LD M0.0
A T40
A SM0.5
AN T41
OLD
= Q0.5
Network 7
LD M0。0
A T41
AN T37
= Q0。4
Network 8
LD M0。0
A T42
AN T44
= Q0。6
Network 9
LD M0。0
A T37
AN T43
LD M0.0
A T43
AN T44
A SM0.5
OLD
= Q0.2
Network 10
LD M0.0
A T44
AN T38
= Q0。1
Network 11
LD M0。1
AN T60
TON T43， 10
TON T44， 20
TON T45, 30
TON T46, 40
Network 12
LD T46
AN T56
TON T47, 10
TON T48， 20
TON T49, 30
TON T50， 40
TON T51, 50
TON T52, 60
TON T53, 70
TON T54, 80
TON T55, 90
TON T56， 100
Network 13
LD T43
AN T45
LD T46
AN T52
OLD
LD T53
AN T55
OLD
O T56
O I0.1
O I0.2
= Q1。0
Network 14
LD M0。1
AN T50
O T52
O I0。2
O I0。1
= Q1。1
Network 15
LD M0。1
AN T44
LD T46
AN T54
OLD
O T55
O I0。2
O I0。1
= Q1.2
Network 16
LD T43
AN T45
LD T46
AN T49
OLD
LD T50
AN T52
OLD
LD T53
AN T55
OLD
O T56
O I0.2
O I0.1
= Q1.3
Network 17
LD T44
AN T45
LD T46
AN T47
OLD
LD T48
AN T49
OLD
LD T50
AN T51
OLD
LD T54
AN T55
OLD
O I0.2
O I0。1
= Q1.4
Network 18
LD M0。1
AN T43
LD T46
AN T49
OLD
LD T50
AN T53
OLD
O T56
O I0。2
O I0.1
= Q1.5
Network 19
LD M0。1
AN T45
LD T47
AN T49
OLD
LD T50
AN T55
OLD
O I0。2
O I0。1
= Q1.6
Network 20
LD M0.1
AN T60
TON T58, 50
TON T59， 150
TON T60， 250
Network 21
LD M0。1
O I0.2
O I0。1
= Q2。1
Network 22
LD T58
O I0。2
O I0.1
= Q2.2
Network 23
LD M0。1
AN T58
O T59
= Q2.4
Network 24
LD M0。1
AN T58
= Q2。6
Network 25
LD T59
O I0。2
O I0.1
= Q2.5
Network 26
LD M0。1
AN T58
O T59
O I0。2
O M0。1
= Q2.0
= Q2。3

六、控制系统仿真
6.1交通灯控制系统仿真
（1）南北红灯亮维持25秒，东西绿灯亮维持20秒。

（2）到20秒时，东西绿灯闪亮,闪亮3秒后熄灭。

(3）在东西绿灯熄灭时,东西黄灯亮，并维持2秒。

（4)东西黄灯熄灭,东西红灯亮，同时，南北红灯熄灭，绿灯亮.

（5）到20秒时，南北绿灯闪亮，闪亮3秒后熄灭。

（6）在南北绿灯熄灭时，东西黄灯亮，并维持2秒.

南北红灯亮，东西绿灯亮，周而复始。
2。七段数码管倒计时显示系统控制仿真
（1)以七段数码管倒计时显示24s和17s为例。
（1)24s其对应的输出为：Q1.1，Q1.2，Q1.5，Q1。6,Q2。0,Q2.1,Q2。3，Q2。4，Q2.6。

2）17s其对应的输出为:Q1.1,Q1。2，Q2.0，Q2。1，Q2.2。