基于PLC的十字路口交通灯控制系统设计开题报告.doc
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1、基于PLC的十字路口交通灯控制系统设计开题报告(完整资料)(可以直接使用,可编辑 优秀版资料,欢迎下载)毕业设计/论文开 题 报 告课题名称基于PLC的十字路口交通灯控制系统设计类 别 毕业设计专业班电气0903姓 名熊小 鹏评分指导教师刘 晶华中科技大学武昌分校华中科技大学武昌分校学毕业设计开题报告学 生 姓 名熊小鹏学 号009282104专业班级电气93班系别机电与自动化学院指导教师刘 晶职称课题名称基于PLC控制的交通灯1 课题设计的目的和意义本课题来源于生产实践,与其研究的内容以及变电站的研究水平不仅与我们的生活息息相关,还对我们的生活和生产起着至关重要的影响。随着社会经济的发展,城
2、市交通问题引起越来越多的人的关注,交通问题成为制约我我国经济发展的一个大问题,因为我国人口较多。十字路口车辆穿梭,行人熙攘,车行车道,人行人道,有条不紊.那么靠什么来实现这井然秩序呢?考的就是交通信号灯的自动控制系统。目前交通信号灯的控制方式有很多。可以用标准逻辑器件,可编程序逻辑控制器PLC,单片机等方案来实现.其中用标准逻辑器件来实现电路在很大程度上要受到逻辑器件如门电路等影响,调试工作极为不易,而单片机编程复杂不容易掌握,因此,我们选择了用可编程的控制器L来实现系统功能的设计,设计此次的题目。根据交通灯工艺控制要求和特点,这里选择采用日本三菱公司X2n系列PC来进行设计,因为三菱PC有小
3、型化,高速度,高性能等特点,三菱PC指令较丰富,可以接各种输入,输出扩充设备,有丰富的特殊扩展设备,其中模拟输入设备是系统所必须的,能够方便地联网通信.本系统采用PLC基于下列原因:()L具有很高的可靠性,抗干扰能力强;(2)系统设计周期短,便于维护,改造难度小,功能完善,实用性强; 基于上述原因,本系统设计的交通控制灯在操作,维护,以及改造等方面都将优于单片机和标准逻辑器件设计的控制系统。2。课题内容及具体要求2.1 PLC控制的交通灯的作用交通灯作为目前生活中交通秩序控制的器件,对于控制交通秩序起到的作用已经没有任何东西可以替代。2. PC控制的交通灯实现的功能(1)南、北绿灯和东、西绿灯
4、不能同时亮,如果同时亮则应关闭信号灯系统,并立刻报警。(2)南、北直通道与左转红灯亮,维持3s。在南、北红灯亮的同时,东西左转灯也亮,并维持35s,然后变为左转绿灯亮23s,东、西绿灯闪亮,闪亮3s,之后左转黄灯亮2S.然后直通红灯亮9s.(3)东、西直通道和左转道红灯亮,维持5s,南、北左转红灯亮,维持0s,然后变成左转绿灯亮19,闪亮3之后左转黄灯亮s;南北向直通绿灯亮24s,闪亮3,之后直通黄灯亮2s,然后直通红灯亮25s.()信号灯按以上方式周而复始的工作:同时南北向,东西向数码管显示率等最后3s,黄灯2,红灯最后s,起着提醒作用。3 PLC的交通灯控制系统流程图2.4 C控制的交通灯
5、I引脚分配及接口电路输入输出点分配表 信号灯及南北向时间显示输入输出接线图B1:车辆正常时的信号输入 B2:无信号输入SB3:东西方向车辆普通拥挤的信号输入 SB4:东西方向车辆特别拥挤的信号输入SB5:南北方向车辆普通拥挤的喜好输入 SB6:南北方向车辆特别拥挤的信号输入B7:紧急情况时的信号输入 SB7:紧急情况排除时的信号输入实施计划()14周 选定毕业设计题目,查阅资料,翻译外文资料。(2)4-5周 撰写开题报告,开题报告答辩。()5-0周 进行毕业设计的理论研究、方案设计、软硬件设计、工艺设计、实验测试等。(4)1周中期检查(5)113周 撰写毕业设计论文并完成初槁(6)1-15周
6、指导教师检查、批改论文;学生修改论文,定稿.(7)15周 毕业设计答辩资格审查。(8)6周 毕业设计答辩。4主要参考文献1 马小军,束长宝,王阿根,可编程控制器及其应用。南京:东南大学出版社.2002 连建华可编程控制器实验指导书.武汉:华中科技大学武昌分校机电学院.20113 郁汉祺,盛党红,邓东华.电气控制与可编程控制器应用技术。南京:东南大学出版社.2034 陈立定,吴玉香,苏开才电气控制与可编程控制器。广州:华南理工大学出版社。01三菱公司编.Fs、F1n、FX2、FX2nC编程手册01指导教师意见指导教师签字:年 月 日答辩小组意见:组长签字: 年月 日教研室审查意见:负责人签字:
7、年 月日系审查意见:系主任签字: (系公 章) 年 月 日基于PLC和MGS的交通灯系统设计【摘要】 当今,红绿灯安装在各个道口上,已经成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段.社会的发展,人们的消费水平不断的提高,私人车辆不断的增加。人多、车多道路少的道路交通状况已经很明显了。所以采用有效的方法控制交通灯是势在必行的。PL 的智能控制原则是控制系统的核心,采用PC把东西方向或南北方向的车辆按数量规模进行分档,相应给定的东西方向与南北方向的绿灯时长也按一定的规律分档。 这样就可以实现按车流量规模给定绿灯时长,达到最大限度的有车放行,减少十字路口的车辆滞流,缓解交通拥挤、实现最优控制,从而提高了交通
8、控制系统的效率 P结构简单、编程方便、可靠性高等优点,已广泛用于工业过程和位置的自动控制中.由于PL具有对使用环境适应性强的特性,同时其内部定时器资源十分丰富,可对目前普遍使用的“渐进式”信号灯进行精确控制,特别对多岔路口的控制可方便地实现。因此现在越来越多地将PC应用于交通灯系统中。PLC还具有通讯联网功能,将同一条道路上的信号灯组成同一局域网进行统一调度管理,可缩短车辆通行等候时间,实现科学化管理。在实时检测和自动控制的PL应用系统中,LC往往是作为一个核心部件来使用。关键字:PLC、交通灯、控制系统、组态设计Abstract:day, taffc lights installed n h
9、 rssing at all,a he trfic f ehicleshasbecome thmos comn n most efetive mean。oial veop, popecsumtioelscontin o incrase, pvate veicles i increasing。 Opeol, cas and more rodshave esstrafc sta i obvious。 eror, t adoption of efective method to cotrl traffic ght isimpe. PLinteligent control picpe he cr of
10、 the contro yt usigPLCortsouth drectionteat-wt directon or scal the ehie ytheumber fsub-f,the aprate ing given hegeen light nrh-souhiectonand lengt of mei al suble acri toetai rules。 Tis cle ca be achieved gvn the greeligt t tafi uratn, to chieve aiumreesa cto rdc he stanti oehcles cros o a raficone
11、tion, t acheve opimalcoro, thusimprvng tefficicy of afic conrol sstem. PLC strucue issimpl, easy rommng, ig liability,ha ewdely seor nstrialprocess ancaion f th tatic cntol。 he usf the PCas thecarcteristis of environmenl dptabity, whieits inerna imer esuce reey rih, th cn wdesread use fthe pogreisig
12、alfr ecise contol, patcuarl cnrolo mult-for can be easily hieved。herefore,the PCs now creasingl used n raff ligh sysem LCaso h commications neworkng cpbilie,tsasigal on th oad form a nid LAN manaeent, and can shoren thewating me fo vehicle taffc, o achiee intifi maagment Irealim detetn and applicati
13、n ofuomtic onrol sytemsPLC,PLC ioften sed a orecomponen. Key wrd:trficligh, controlsystms, confiuaion deign1 可编程控制系统介绍1.1 PC简介随着微处理器,计算机的和数字通讯技术的飞速发展,计算机控制技术已经渗透到所有工业领域。当前用于工业控制的计算机可分为:可编程控制器,基于C总线的工业控制计算机,基与单片机的测控装置,用于模拟量闭环控制的可编程调节器,集散控制系统(DCS)和现场总线控制系统(FC)等。可编程控制器是应用广泛,功能强大,使用方便的通用工业控制装置,已成为当代工业自动
14、化的重要支柱近几年,在国内已得到迅速推广普及.可编程控制器是0年代末在美国首先出现的,当时叫可编程逻辑控制器,目的是用来取代继电器,以执行逻辑判断、计时、计数等顺序控制功能。其基本设计思想是把计算机功能完善、灵活、通用等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来,控制器的硬件是标准的、通用的。根据实际应用对象,将控制内容写入控制器的用户程序内,控制器和被控对象连接也很方便。可编程控制器对用户来说,是一种无触点设备,改变程序即可改变生产工艺,因此可在初步设计阶段选用可编程控制器,在实施阶段再确定工艺过程。另一方面,从制造生产可编程控制器的厂商角度看,在制造阶段不需要根据用户
15、的要求专门设计控制器,适合批量生产.由于这些特点,可编程控制器问世以后很快受到工业控制界的欢迎,并得到迅速的发展。可编程序控制器,英文称Progammbl Cntroler,简称PC。但由于PC容易和个人计算机(Personal Compute)混淆,故人们仍习惯地用PL作为可编程序控制器的缩写。它是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置,专为在工业现场应用而设计,它采用可编程序的存储器,用以在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时计数和算术运算等操作指令,并通过数字式或模拟式的输入、输出接口,控制各种类型的机械或生产过程。PL是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物,它克服了
16、继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点,充分利用了微处理器的优点,又照顾到现场电气操作维修人员的技能与习惯,特别是PL的程序编制,不需要专门的计算机编程语言知识,而是采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式,使用户程序编制形象、直观、方便易学;调试与查错也都很方便。用户在购到所需的PL后,只需按说明书的提示,做少量的接线和简易的用户程序的编制工作,就可灵活方便地将PC应用于生产实践.PLC的类型繁多,功能和指令系统也不尽相同,但结构与工作原理则大同小异,通常由主机、输入/输出接口、电源扩展器接口和外部设备接口等几个主要部分组成。PC的硬件系统结构如
17、下图所示: LC的硬件系统结构1。1。1 主机 主机部分包括中央处理器(PU)、系统程序存储器(RM)和用户程序及数据存储器。CPU是PC的核心,它用以运行用户程序、监控输入/输出接口状态、做出逻辑判断和进行数据处理,即读取输入变量、完成用户指令规定的各种操作,将结果送到输出端,并响应外部设备(如电脑、打印机等)的请求以及进行各种内部判断等。PL的内部存储器有两类,一类是系统程序存储器,主要存放系统管理和监控程序及对用户程序作编译处理的程序,系统程序已由厂家固定,用户不能更改;另一类是用户程序及数据存储器,主要存放用户编制的应用程序及各种暂存数据和中间结果。11 输入输出(/O)接口/接口是P
18、LC与输入/输出设备连接的部件。输入接口接受输入设备(如按钮、传感器、触点、行程开关等)的控制信号。输出接口是将主机经处理后的结果通过功放电路去驱动输出设备(如接触器、电磁阀、指示灯等)。/O接口一般采用光电耦合电路,以减少电磁干扰,从而提高了可靠性。I点数即输入/输出端子数是PL的一项主要技术指标,通常小型机有几十个点,中型机有几百个点,大型机将超过千点。11.3 输入/输出扩展接口I/扩展接口用于将扩充外部输入输出端子数的扩展单元与基本单元(即主机)连接在一起。1。1. 外部设备接口此接口可将打印机、条码扫描仪,变频器等外部设备与主机相联,以完成相应的操作。实验装置提供的主机型号是西门子S
19、7200系列的CPU224(AC/DC/RELAY)。输入点数为14,输出点数为10。1。1.5编程编程是PLC利用外部设备,用户可用以输入、检查、修改、调试程序或监示L的工作情况。通过专用的PCPP电缆线将PL与电脑联接,并利用专用的编程软件进行电脑编程和监控。1。1.6 电源图中电源是指为U、存储器、I/O接口等内部电子电路工作所配置的直流开关稳压电源,通常也为输入设备提供直流电源。12PL的工作原理PLC的PU采用顺序逻辑扫描用户程序的方式进行工作,即在PLC运行时,PU根据用户按控制要求编制好并存于用户存储器中的程序,按指令步序号(或地址号)作周期性循环扫描,如无跳转指令,则从第一条指
20、令开始逐条顺序执行用户程序,直至程序结束.然后重新返回第一条指令,开始下一轮新的扫描。在每次扫描过程中,还要完成对输入信号的采样和对输出状态的刷新等工作。LC的CU扫描一个周期必经输入采样、执行用户程序、处理通讯请求、CPU自诊断和输出刷新三个阶段。输入采样阶段:首先以扫描方式按顺序将所有暂存在输入锁存器中的输入端子的通断状态或输入数据读入,并将其写入各对应的输入状态寄存器中,即刷新输入。随即关闭输入端口,进入程序执行阶段.执行用户程序阶段:按用户程序指令存放的先后顺序扫描执行每条指令,经相应的运算和处理后,其结果再写入输出状态寄存器中,输出状态寄存器中所有的内容随着程序的执行而改变。处理通讯
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