PLC课程设计交通灯副本.docx

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PLC课程设计交通灯副本

一、课程设计题目

交通信号灯的设计

二、课程设计内容（含技术指标）

交通信号灯的设计

用PLC实验装置设计交通信号灯系统。

要求如下：

信号灯受一个启动开关控制，当启动开关接通时，信号灯系统开始工作，数码管开始倒计时（注：

THPLC-A型无此功能），且先南北红灯亮，东西绿灯亮。

当启动开关断开时，所有信号灯都熄灭。

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20秒，然后闪亮3秒后熄灭。

同时南北黄灯亮，维持2秒后熄灭，这时南北红灯亮，东西绿灯亮。

周而复始。

且要求南北绿灯和东西绿灯不能同时亮，否则关闭系统，并立刻报警。

2总体方案论证

2.1PLC控制交通灯设计要求

图2.1-1PLC控制交通灯设计版面图

信号灯受一个启动开关控制，当启动开关接通时，信号灯系统开始工作，数码管开始倒计时（注：

THPLC-A型无此功能），且先南北红灯亮，东西绿灯亮。

当启动开关断开时，所有信号灯都熄灭。

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20秒，然后闪亮3秒后熄灭。

同时南北黄灯亮，维持2秒后熄灭，这时南北红灯亮，东西绿灯亮。

周而复始。

且要求南北绿灯和东西绿灯不能同时亮，否则关闭系统，并立刻报警。

图2.1-2交通控制状态图

2.2PLC型号选择

　　通过上面对系统设计的要求，可以看到要实现如此一个信号灯控制，首先要设置相应的系统启动按钮作为系统的输入控制。

其他的就是输出信号了，主要就是各个信号灯的控制输出了。

总的有车行灯的绿灯、黄灯、红灯和人行灯的绿灯、红灯。

通过上述的分析，可以看到，系统需要1个输入和6个输出，对于这样一个小型的系统可以选择一些小型PLC就可以满足需求，本次设计中我们选择的是三菱FX2N系列PLC。

2.3三菱FX系列PLC的概述

　　FX系列PLC是日本三菱公司继F1、F2系列PLC之后推出的小型机。

它同时具有单元式PLC的简单易用和模块、式PLC的功能强大、配置灵活的优点，其机型种类较多，主要有FX0S、FX0N、FX1、FX1N、FX2、FX2N、FX2NC等。

系统配置既固定又灵活，基本上能满足各种工业控制要求。

当控制要求较简单时，可选用容量较小的FX0S或FX0N机型；当控制要求较复杂时，可选用性能高、处理速度快、容量大的FX2N或FX0N机型。

FX2N系列是小型化、高速度、高性能等很多方面都是相当于FX系列中最高档次的超小型程序装置。

除输入输出16-256点的独立用途外，还可以适用于多个基础组件间的连接、模拟控制、定位控制等特殊用途，是一套可以满足广泛需要的PLC。

2.4FX2N系列PLC的特点

（1）系统配置既固定又灵活：

可进行16-256点的灵活输入输出组合。

可连接扩展模块，包括FX0N系列扩展模块。

（2）编程简单，指令丰富：

功能指令种类多，有高速处理指令、便利指令、数据处理、特殊用途指令等。

（3）品种丰富：

可选用16/32/48/64/80/128/点的主机，可以采用最小8点的扩展模块进行扩展。

也可根据电源及输入输出形式，自由选择。

（4）高性能：

内置程序容量8000步，最大可扩充至16K步，可输入注释，还有丰富的软主件。

（5）高速运算:

1个指令的运行时间，基本指令只需0.08us，应用指令在1.52us至几百微秒之间。

（6）多种特殊用途:

FX2N系列中，1台基本单元最多可连接8台扩展模块或特殊功能模块，连接上相当的特殊功能模块后，可应用在模拟控制、定位控制等特殊场合。

3PLC编程

3.1I/O端口分配

3PLC编程

3.1I/O端口分配

表1人行道与车行道红绿灯PLC控制的I/O端口分配图

输入

输出

名称

输入点

名称

输出点

启动按钮

SB0

X5

车道红灯

HL0

Y30

车道黄灯

HL1

Y31

车道绿灯

HL2

Y32

人行道红灯

HL3

Y33

人行道绿灯

HL4

Y34

3.2PLC硬件接线图

3.3状况转移图

3.3.1状态表

人行道与车道红绿灯PLC控制的状态表如表3.3.1-1

表2人行道与车道红绿灯PLC控制的状态表工步号

状态号

状态输出/状态功能

状态转移

原位

S0

PLC初始化

X5：

S0-S20

S0-S30

第1工步

S20

Y32得电，车行灯绿灯亮

T20：

S20-S21

S30

Y33得电，人行灯红等亮

T22：

S30-S31

第2工步

S21

Y31得电，车行灯黄灯亮

T21：

S21-S22

第3工步

S22

Y30得电，车行灯红灯亮

T26：

S22-S0

第4工步

S31

Y34得电，人行灯绿灯亮

T23：

S31-S32

第5工步

S32

Y34失电，人行灯绿灯暗

T25：

S32-S33

S33

Y34得电，人行灯绿灯亮

T24：

S33-S32

C0：

S33-S34

第6工步

S34

Y33得电，人行灯红灯亮

T26：

S34-S0

按表3.3.1-1人行道与车行道红绿灯PLC控制的状态表，可以画出等效的并行结构SFC图如下所示。

图3.3.1-1状况转移图

3.4梯形图及指令表

梯形图和指令表如下表所示

功能说明：

实现图所示的动作要求的梯形图。

用定时器T24和T25分别表示人行道绿灯闪光时的接通和断开时间，即闪光时，绿灯（Y34）接通0.5s，断开0.5s，其闪光次数（5次）用计数器C0来计数。

当一个周期执行完时，定时器T26的常闭触点断开，使M8002线圈断开，从而使各定时器（T20-T26）和计数器C0均复位，T26的常闭触点又闭合，重复执行上一周期的动作过程。

高或电源干扰特别严重的环境中，可以安装一台带屏蔽层的隔离变压器，以减少设备与地之间的干扰。

一般PLC都有直流24V输出提供给输入端，当输入端使用外接直流电源时，应选用直流稳压电源。

因为普通的整流滤波电源，由于纹波的影响，容易使PLC接收到错误信息。

5总结

本系统采用PLC顺序循环控制设计法设计，很容易接受，提高设计的效率，节省大量的设计时间，提高交通控制效率，是一种智能的交通控制系统，他可以依据道路与季节的变化情况修改红绿灯的时间长度，减少十字路口的车辆滞留情况，缓解交通拥挤，实现交通控制的最优系统的最优控制，有了它便可以方便地对传统的定时交通控制系统进行改造升级。

由于其结构简单，可靠性搞，且成本较低，特别适合与交通繁忙，无立交的十字路口，经济效益十分明显，具有较高的推广价值。

对于本次PLC课程设计，自己学到了很多的东西，通过对实际交通灯的观察，在纸上设计出梯形图，在电脑上运行、调试，查看结果，再对梯形图进行改造，设计出模拟的交通灯控制系统，整个过程培养了自己独立思考、细心严谨的能力，通过不断的学习和改进，使自己对PLC有了更多的了解，掌握了很多PLC的编程方法和技巧，对PLC的自动控制系统、应用范围了解甚多。

通过本次的系统设计不仅对课本知识的进一步加深，而且提高了自己的动手能力，对今后自己有很大的帮助。

最后十分感谢胡蔷、高海洲老师对此次课程设计的指导。

参考文献

[1]　PLC编程及应用，廖常初主编,第3版，北京，机械工业出版社

[2]　可编程序控制器应用技术,廖常初编，（1～4版）,重庆大学出版社

[3]　求是科技主编　　PLC应用开发技术　　人民邮电出版社　　2005

[4]　戴一平主编可编和控制器技术及应用机械工业出版社　　2004

[5]　PLC原理及应用　俞国亮主编，清华大学出版社，2005

[6]　可编程控制器及其系统邹金慧主编，重庆大学出版社，2002