十字路口带倒计时显示的交通信号灯控制.docx
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十字路口带倒计时显示的交通信号灯控制
目录
一．交通信号灯控制总体设计过程-1-
1.综述-1-
2.设计过程分析-2-
3.系统流程图-3-
二．PLC硬件配置电路-4-
1.元器件选择-4-
2.PLC硬件电路图-4-
3.PLC硬件操作说明-5-
三．PLC程序设计-5-
1.红黄绿三种颜色的LED显示灯控制程序的T型图及语句表如下：
-5-
2.数码管显示控制程序的T型图及语句表如下：
-10-
四．心得体会-18-
五．参考文献-18-
一．交通信号灯控制总体设计过程
1.综述
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。
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、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现场示意图如图3-1所示，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，要求如下。
正常控制时：
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：
绿灯闪烁同时黄灯亮。
③信号灯控制系统启动后应能自动循环动作。
2.设计过程分析
控制开关如图所示，分析思路如下：
SA1-1接入后，南北绿灯，东西红灯亮。
此时T0计时25s，南北向数码管显示28，东西向红灯显示30，并开始递减。
25秒过后，绿灯开始闪烁，闪烁间隔0.5秒，闪烁三次共3s。
28s过后，南北绿灯变黄灯T3计时2秒，数码管显示2，并递减。
2s后，东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮。
T4开始计时，东西向显示28，南北向显示30。
之后过程同上不再累赘。
如此东西向和南北向交替运行。
考虑到红灯亮时绿灯黄灯不亮，且另一方向红灯不亮，应考虑互锁，保证系统正常运行。
当遇到特殊情况时，SA1-2和SA1-3接入。
当SA1-2接入时，南北向持续通行，数码管显示99。
当SA1-3接入时，东西方向持续通行。
3.系统流程图
二．PLC硬件配置电路
1.元器件选择
PLC输入3，输出40，故选用CPU224，14输入，10输出，7个扩展。
外加4个扩展模块EM222DO8，共14个输入42个输出。
在绘制硬件电路时将其画作一个整体。
器件名称
数量
型号
器件名称
数量
型号
CPU
1
CPU224
LED红
4
WDM-JD125-1
扩展模块
4
EM222DO8
LED黄
4
WDM-JD125-1
转换开关
1
LW5-16-YH3-3
LED绿
4
WDM-JD125-1
上电按钮
1
XB2-B
两位数码管
4
DX-S-X-1-800S
部分信息由淘宝网提供
元器件明细表
2.PLC硬件电路图
根据PLC所实现的功能，以及要求利用protel绘制PLC硬件电路图：
PLC硬件电路
3.PLC硬件操作说明
工作时，按下上电按钮PLC开始工作。
正常情况下，转换开关置SA1-1，红绿灯正常运行。
当遇到紧急情况时，可将转换开关置SA1-2或SA1-3，以使南北，或东西持续通行。
三．PLC程序设计
1.红黄绿三种颜色的LED显示灯控制程序的T型图及语句表如下：
正常运行（SA1-1）接入时T型图：
NETWORK1控制灯H1（南北向绿灯），其中T37是任务书时序图中的T0。
NETWORK2控制灯H6（东西向红灯）
NETWORK3，NETWORK4和NETWORK5是控制H1（南北向绿灯）闪烁的。
其中T38，T39（任务书的T1，T2）控制延时0.5秒，C0控制闪烁次数。
NETWORK6控制H2（南北向黄灯），其中T40相当于任务书的T3。
NETWORK7控制H3（东西向绿灯）。
NETWORK8控制灯H4（东西向绿灯），其中T41是任务书时序图中的T4.
NETWORK9，NETWORK10和NETWORK11是控制H4（东西向绿灯）闪烁的。
其中T42，T43（任务书的T5，T6）控制延时0.5秒，C0控制闪烁次数三次。
NETWORK12控制H5（东西向黄灯），其中T44相当于任务书的T3。
非正常运行时T型图：
NETWORK13，NETWORK14是SA1-2接入，南北向持续通行。
NETWORK15，NETWORK16是SA1-3接入，东西向持续通行。
语句表如下
Network1
LDI0.0
OQ0.0
OT38
OT44
ANM0.1
ANT39
ANC0
ANI0.1
ANI0.2
=Q0.0
TONT37,250
Network2LDI0.0
OQ0.5
OT44
ANT40
ANI0.1
ANI0.2
=Q0.5
Network3
LDT39
OT37
OM0.1
ANC0
ANM0.2
ANI0.1
ANI0.2
=M0.1
TONT38,5
Network4
LDT38
OM0.2
ANC0
ANM0.1
ANI0.1
ANI0.2
=M0.2
TONT39,5
Network5
LDT38
LDI0.0
CTUC0,3
Network6
LDC0
OQ0.1
ANQ0.2
ANI0.1
ANI0.2
=Q0.1
TONT40,20
Network7
LDQ0.2
OT40
ANT44
=Q0.2
Network8
LDQ0.3
OT3
OT42
ANM0.5
ANT43
ANC1
ANI0.1
ANI0.2
=Q0.3
TONT41,250
Network9
LDT41
OM0.5
ANC1
ANM0.6
ANI0.1
ANI0.2
=M0.5
TONT42,5
Network10
LDT42
OM0.6
ANC1
ANM0.5
ANI0.1
ANI0.2
=M0.6
TONT43,5
Network11
LDT42
LDQ0.4
CTUC1,3
Network12
LDC1
OQ0.4
ANQ0.0
ANI0.1
ANI0.2
=Q0.4
TONT44,20
Network13
LDI0.1
OM1.0
ANI0.0
ANI0.2
=M1.0
Network14
LDM1.0
=Q0.0
=Q0.5
Network15
LDI0.2
OM1.1
ANI0.0
ANI0.2
=M1.1
Network16
LDM1.1
=Q0.2
=Q0.3
2.数码管显示控制程序的T型图及语句表如下：
非正常运行时数码管的T型图
NETWORK17NETWORK18表示当I0.0或I0.1有输入时，即有紧急情况时，M1.2得电，使得QB1（南北向个位）,QB2（南北向十位），QB3（东西向个位），QB4（东西向十位）持续得电显示9。
正常运行时数码管的T型图
NETWORK19NETWORK20分别表示当南北通行或东西通行时，给各个单元分别赋初值。
其区别在于NETWORK19赋的是南北绿灯的初值，及东西红灯的初值，NETWORK20赋的是东西绿灯的初值，及南北红灯的初值。
由于其输出不变，只能改变其地址已达到目的，故分开编写。
NETWORK21表示南北向绿灯（Q0.0）及红灯（Q0.2）的数码管的读数，其中当Q0.0工作时，系统将NETWORK19所执行的程序输入给系统，系统显示绿灯时读数，并由计时器T45，T46来控制其变化的时间（1S），由DEC-B指令来执行减一，由SEG指令输出给数码管。
当Q0.2工作时，系统将NETWORK20所执行的程序输入给系统，系统显示绿灯时读数，并由计时器T45，T46来控制其变化的时间（1S），由DEC-B指令来执行减一，由SEG指令输出给数码管。
其中Q0.1表示黄灯亮时，该电路断开。
NETWORK22表示南北向黄灯时的数码管的读数，并由计时器T47来控制其变化的时间（1S），由DEC-B指令来执行减一，由SEG指令输出给数码管。
其中Q0.0，Q0.2表示红灯及绿灯亮时，该电路断开。
红灯绿灯的互锁由NETWORK19NETWORK20的赋值过程保证。
NETWORK23表示东西向绿灯（Q0.3）及红灯（Q0.5）的数码管的读数，其中当Q0.3工作时，系统将NETWORK20所执行的程序输入给系统，系统显示绿灯时读数，并由计时器T49，T50来控制其变化的时间（1S），由DEC-B指令来执行减一，由SEG指令输出给数码管。
当Q0.5工作时，系统将NETWORK19所执行的程序输入给系统，系统显示绿灯时读数，并由计时器T49，T50来控制其变化的时间（1S），由DEC-B指令来执行减一，由SEG指令输出给数码管。
其中Q0.4表示黄灯亮时，该电路断开。
NETWORK24表示南北向黄灯时的数码管的读数，并由计时器T48来控制其变化的时间（1S），由DEC-B指令来执行减一，由SEG指令输出给数码管。
其中Q0.3，Q0.5表示红灯及绿灯亮时，该电路断开。
红灯绿灯的互锁由NETWORK19NETWORK20的赋值过程保证。
语句表如下：
NETWORK17
LDM1.2
OI0.2
OI0.1
ANI0.0
=M1.2
NETWORK18
LDM1.2
SEG9,QB1
SEG9,QB2
SEG9,QB3
SEG9,QB4
NETWORK19
LDI0.0
OT44
MOVB8,VB200
MOVB2,VB101
MOVB2,VB102
MOVB3,VB200
MOVB0,VB201
NETWORK20
LDT40
MOVB8,VB200
MOVB2,VB201
MOVB2,VB102
MOVB3,VB101
MOVB0,VB100
NETWORK21
LDQ0.2
OQ0.0
ANQ0.1
LPS
ANM1.3
TONT45,10
LRD
ANM1.4
TONT46,100
LRD
AT45
=M1.3
DECBVB100
LRD
AT46
=M1.4
DECBVB101
LPP
SEGVB100,QB1
SEGVB101,QB2
NETWORK22
LDQ0.1
ANQ0.0
ANQ0.2
LPS
ANM1.5
TONT47,10
LRD
AT47
=M1.5
DECBVB102
LPP
SEGVB102,QB1
SEG0,QB2
NETWORK23
LDQ0.5
OQ0.3
ANQ0.4
LPS
ANM1.7
TONT49,10
LRD
ANM2.0
TONT50,100
LRD
AT49
=M1.7
DECBVB200
LRD
AT50
=M2.0
DECBVB201
LPP
SEGVB200,QB3
SEGVB201,QB4
NETWORK24
LDQ0.4
ANQ0.3
ANQ0.5
LPS
ANM1.6
TONT48,10
LRD
AT48
=M1.6
DECBVB102
LPP
SEGVB102,QB3
SEG0,QB4
四．心得体会
短短一周的课设很快就结束了，但在这一周中却收获颇多。
首先是对PLC有了更近一步的认识。
之前老师讲授的只是让我们在理论层面上了解PLC的功能，用途及控制方法。
而课程设计则更趋向于实际运用，课设期间通过上网查资料，以及查看课本最终完成设计任务，对PLC的实际运用有了一定的了解，对交通信号灯的控制方法也有了进一步认识。
其次，也锻炼了自己的耐心及自学能力。
因课时安排，课程设计的一些内容老师上课都没有讲到。
在课设时遇到数码管的显示，及一些数据的传输，计算时，通过看课本，上网了解到各指令相关T型图的画法即实现的功能。
最后，通过课设学会简单运用STEP7绘制T型图。
五．参考文献
[1]《现代电气控制及PLC应用技术》主编：
王永华编著北京航空航天大学出版社
[2]《PLC编程及应用》主编：
廖常除编著机械工程出版社
[3]《数字电子技术基础》主编：
阎石编著高等教育出版社
[4]《电气控制与PLC应用》主编：
陈建明电子工业出版社
[5]《电气控制与PLC课程设计指导书》江南大学
[6]《STEP7开发基础及应用指南》主编：
任双燕机械工程出版社
[7]《道路交通控制原理及应用》主编：
翟润平周彤中国人民公安大学出版社
[8]《电器控制与PLC应用》主编：
孙余凯吴鸣山电子工业出版社，
[9]《可编程序控制器教程》主编：
郭晓波北京航空航天大学出版社
[10]《电气控制与可编程序控制器》主编：
黄净机械工业出版社，
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