十字路口带倒计时显示交通信号灯.docx
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十字路口带倒计时显示交通信号灯
江南大学
物联网工程学院
课程设计报告
课程名称：
电气控制及PLC应用
设计题目：
十字路口带倒计时显示交通信号灯
班级：
自动化
姓名：
学号：
指导教师：
评分：
2013年7月1日
一、综述
随着城市和经济的发展，交通信号灯发回的作用越来越大，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。
交通信号灯由红灯、绿灯、黄等组成。
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。
十字路口交通信号灯南北和东西每个方向各有红、绿、黄三种信号灯，为确保安全，要求如下。
正常控制时：
当东西方向允许通行时，南北方向应禁止通行;同时，当南北方向允许通行时，东西方向应禁止通行。
二、设计任务
（1）根据控制要求，进行电气控制系统硬件电路设计，包括PLC硬件配置电路。
（2）根据控制要求，编制交通信号灯PLC控制程序，有条件可以利用交通灯模型或模拟开关板调试程序，模拟运行。
（3）编写设计说明书。
三、设计要求
采用PLC构成十字路口带到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。
控制信号说明见表1。
表1十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
四、设计过程分析
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。
南北和东西方向每个方向各有红、绿、黄三种信号灯。
交通信号灯正常工作时：
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45度时，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，以后周而复始的循环动作。
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。
非正常工作时：
SA1手柄指向中间0度时，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45度时，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。
其工作流程图如下：
五、基于PLC的十字路口交通灯电气控制电路图
1、PLC外部接线图
2、外部接线与拓展模块图
3、74LS48管脚图
六、信号灯控制编程元件表
输入
输出
机内器件
交通灯工作开关
I0.0
南北向交通灯常绿控制开关
I0.4
东西向交通灯常绿控制开关
I0.3
正常状态控制开关
I0.2
南北红灯：
Q4.5
T0：
南北红灯工作30S
东西绿灯：
Q4.0
T4：
东西红灯工作30S
东西黄灯：
Q4.1
T1：
东西绿灯工作25S
东西红灯：
Q4.2
T2：
东西绿灯闪烁3S
南北绿灯：
Q4.3
T3：
东西黄灯工作2S
南北黄灯：
Q4.4
T5：
南北绿灯工作25S
T6：
南北绿灯闪烁3S
T7：
南北黄灯工作2S
七、PLC控制程序梯形图
八、其他需要说明的问题
1、程序的下载调试
在程序调试过程中，分别进行的是调试和整修。
首先，我们需要观测的是在正常控制的情况下，在打开开关I0.0的时候，在每个时刻都会出现2盏灯的显示结果，例如：
南北红灯时，则东西向的绿灯会亮，并会随着时间推移，在25秒后，东西绿灯会闪烁3s，然后变成黄灯，每次都会有2盏灯亮着。
在正常工作模式没有错误的情况下，我们还要测试非正常工作下的两种状态，分别是由I0.4和I0.3控制，例如：
在I0.4开关打开时，呈现出南北绿灯，东西红灯的状态。
而且在他们两个开关其中一个开关打开时，数码管会按照要求显示99的字样，可以由MOVE这个模块来实现99的数码管显示。
在整个过程没有错误的情况下，我们还需要完成是最后一步，测试一下各个定时器随时倒数计时的时候，数码管的显示状态，由2组MOVE模块的数码管分别代表着东西和南北两个方向的指示灯的倒计数时间，测试是不是与定时器实时同步，若同步则数码管会随着定时器实时进行倒计时，也表示没有错误，调试成功。
2、遇到的问题及解决办法
（1）非正常工作时，例如其中一组Q4.5南北向红灯常亮时，东西向无指示灯亮，即只有一个方向上灯亮；我们仔细检查了梯形图，发现由于输入错误，将Q4.5错写成Q4.0，对此加以改正。
（2）没有做到在绿灯结束时，指示灯应该闪烁3下；改正措施就是在S7-300中，需要将CPU时钟频率改为100，然后使用M100.5，此时指示灯就会闪烁3下。
（3）没有编写数码管显示的梯形图；做设计时，疏漏了这一环节，所以没有编写相应的程序，在同学的指导下知道了MOVE模块可以代表数码管显示，编制了相应的0~30s的计时显示。
3、对课程设计的认识
在做课程设计的过程中我对课本知识有了巩固和加强，课本只教会了我理论，但是通过实验我却可以把各种器件拿来应用，了解它的工作过程，实验与理论结合是最好的掌握指示的方式。
虽然在设计实验过程中，遇到了种种问题，会遇到实际运行不符合心中所想的尴尬，不过通过自己摸索，和同学讨论，请教老师，最终解决了一个又一个的问题，这个过程让我乐在其中，通过实验发现自己平时所学中没有完全掌握的地方，将自己模糊的概念暴露出来，进行巩固，总的来说，这次课程设计再次让我受益良多。
参考文献：
【1】《电气控制与PLC应用》陈建明主编，北京，电子工业出版社，2010年
【2】《电气控制与PLC课程设计指导书》江南大学
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