交通灯实训.docx

1、交通灯实训摘要当今，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。PLC 的智能控制原则是控制系统的核心，采用PLC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，从而提高了交通控制系统的效率. PLC的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。

2、它具有结构简单、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PLC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PLC应用于交通灯系统中。 同时，PLC本身还具有通讯联网功能，将同一条道路上的信号灯组成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PLC应用系统中，PLC往往是作为一个核心部件来使用。关键词:PLC可编程控制器、交通型号灯、可靠性高。1、实训任务书PLC控制技术实训任务书（九） 题目：交通信号灯控制

3、系统的设计二实训学生需要完成2个基础实训项目和1个综合型自主实训项目的训练。一、基础实训项目一：变频器对电机的运行控制一）实训目的1、进一步巩固掌握PLC基本指令功能的及其运用方法；2、根据实训设备，熟练掌握PLC的外围I/O设备接线方法；3、掌握异步电动机变频调速原理，熟悉变频器的用法。二)实训设备PLC主机单元模块、电位器、MM440(或MM420)变频器、个人计算机 PC、PC/PPI 编程电缆。三)工艺控制要求 使用变频器实现异步电动机的可逆调速控制，即可以电动机可正反向运行、调速和点动功能。速度控制有两种方式：（1）由外接的电位器控制，（2）由PLC的模拟量输出通道控制。四)实训步骤

4、1、进行PLC的I/O地址分配，并画出变频器对电机控制的PLC控制系统的接线图。 2、设计由PLC 控制的梯形图程序。3、输入自编程序，上机调试、运行直至符合动作要求。二、基础实训项目二：模拟量采集与数据处理的综合应用一） 实训目的1、掌握PLC中模拟量输入、输出的基本工作原理；2、掌握数据处理指令的运用方法；3、熟悉组态王与PLC的连接使用。二）实训设备PLC主机单元模块、电位器、万用表、个人计算机 PC、PC/PPI 编程电缆。三）实训项目原理与要求 1、用扩展模块中的电位器模拟温度测量变送器，假设当温度是0时，对应电位器输出0V电压，假设当温度是100时，对应电位器输出电压10V。用FX

5、2N-2AD、2DA的模拟量输入通道采集电位器电压，进行标度变换，将转换后的温度值存储在变量存储器中，并在组态界面上显示出具体温度。2、用PLC模拟量输出通道控制电动执行器，执行器开度设置为0%时，输出电压为0V，执行器开度为100%时，输出电压10V。执行器开度控制量的多少采用组态王软件输入，观察模拟量输出的数值，并用万用表测量输出电压值。 四）实训项目的步骤1、根据项目要求拟定I/O地址分配表，画出外部接线图，并进行接线图线路连接。 2、设计梯形图程序，调试并记录数据。输 入 FX2N-2AD 输 出FX2N-2DA 电压CH2 温度值执行器开度CH1 电压V0V0 4V 40%6V60%

6、8V 80%10V100%三、综合型自主实训项目：交通信号灯控制系统的设计二一）实训项目工艺要求：本课题要求设计一个带左转弯的交通灯控制系统，具体指标是：1）南北主干道：左转绿灯10S，直行绿灯30S，绿灯闪3S，黄灯2S，红灯45S；2）东西人行道：红灯13S，绿灯27S，绿灯闪3S，红灯47S；3）东西主干道：红灯45S，左转绿灯10S，直行绿灯30S，绿灯闪3S，黄灯2S。4）南北人行道：红灯58S，绿灯27S，绿灯闪3S，红灯2S。说明：交通灯单循环时间90S。当南北主干道为红灯（45S）时，东西主干道控制的顺序为：左转绿灯10S，直行30S，绿灯闪3S，黄灯2S。直行绿灯亮3S后，南

7、北人行道控制的顺序为：绿灯27S，绿灯闪3S，其余时间为红灯。当东西主干道为红灯（45S）时，南北主干道控制的顺序为：左转绿灯10S，直行绿灯30S，绿灯闪3S，黄灯2S。直行绿灯亮3S后，东西人行道控制的顺序为：绿灯27S，绿灯闪3S其余时间为红灯。二）目的通过本次实训使学生掌握：1）GX Developer编程软件的使用方法和梯形图、SFC图编程语言的运用；2）实际程序的设计及实现方法；3）程序的调试和运行操作技术。从而提高学生对PLC控制系统的设计和调试能力。三）内容与要求1、通过基本简单实验熟悉与本设计相关的实验台模块；2、交通信号灯控制系统设计；3、硬件接线图、程序清单；4、采用状态

8、转移图SFC图进行设计或经验设计法；5、设计组态王上位机监控画面，对两路交通灯进行倒计时显示（该部分内容为选作项）。四、实训报告要求报告应采用统一的报告纸书写，应包括评分表、封面、目录、正文、收获、参考文献（并按此顺序装订）。报告中提供如下内容：1、目录2、正文（1）实训任务书；（2）实训内容，三个任务分别写a、每个实训任务的总体设计方案（应有PLC的选型及依据）b、I/O分配表，PLC外部接线图，程序中使用的元件及功能表；c、程序控制的SFC图、梯形图或指令表清单，注释说明；d、调试、运行及其结果；3、收获、体会4、参考文献（注意实训报告允许打印，但雷同者的零分处理）五、实训进度安排周次工作

9、日工作内容第一周1布置实训任务，查找相关资料，熟悉实验台。2完成两个基础实训项目。3根据综合型实训任务，完成总体设计方案（硬件选型、分配IO点等）4完成硬件接线，编写程序并调试5编写程序并调试第二周1编写程序并调试2编写程序并调试3编写程序并调试及准备实训报告4完成报告并于下午两点之前上交5答辩本实训共需两周时间六、实训考核办法本实训满分为100分，其中实训平时表现（含2个基础实训项目完成情况）30%、综合型实训项目答辩50%，实训报告20%。2.基本实训项目一：变频器对电机的运行控制2.1任务一：由变频器面板控制圆台运行2.1.1总体设计方案利用变频器面板直接控制圆台，只需要将变频器输出的U

10、、V、W三相接到圆台的U、V、W即可，然后调节变频器参数，控制圆台的启动、停止、点动、加减速、正反转切换。2.1.2操作步骤（1）变频器电源接L、N（220V）（2）变频器输出U、V、W接到圆台U、V、W（3）在变频器参数P0003=3、P0004=0时，设定P0725=0（4）设定参数P0700=1，P1000=1，用基本操作面板（BOP）进行控制2.1.3变频器运行操作（1）变频器启动：在变频器的前操作面板上按运行键，变频器将驱动电动机升速，并运行在由P1040所设定的20Hz频率对应的560rmin的转速上。（2）正反转及加减速运行：电动机的转速（运行频率）及旋转方向可直接通过按前操作面

11、板上的键减少键（/）来改变。（3）点动运行：按下变频器前操作面板上的点动键，则变频器驱动电动机升速，并运行在由P1058所设置的正向点动10Hz频率值上。当松开变频器前错做面板上的点动键，则变频器将驱动电动机降速至零。这时，如果按下一变频器前操作面板上的换向键，在重复上述的点动运行操作，电动机可在变频器的驱动下反向点动运行。（4）电动机停车：在变频器的前操作面板上按停止键，则变频器将驱动电动机降速至零。2.2任务二：由PLC对变频器进行控制2.2.1总体设计方案利用PLC控制变频器，编写PLC程序，使得外部按钮控制圆台的正转、反转、点动，圆台的速度还是由变频器面板给定。2.2.2 I/O分配表

12、表1-1 PLC I/O分配表类别电气元件PLC软元件功能输入（I）正转按钮SB1X0正转按钮反转按钮SB2X1反转按钮点动按钮SB3X2点动按钮输出（O）DIN1Y0圆台正转DIN2Y1圆台反转DIN3Y2点动2.2.3 PLC外部接线图图1-1 PLC外部接线图2.2.4 程序与调试设置变频器参数P0700=2，P0701=1，P0702=2，P0703=10，P1000=1。按下SB1，圆台正转；再按SB1，使其断开，按下SB2，圆台反转；再按下SB2，使其断开，按住SB3，圆台转动，松开SB3，圆台停止。2.3任务三：由外接电位器控制圆台速度2.3.1总体设计方案在任务二的基础上，将1

13、0K电位器接到变频器模拟式频率设定的AIN1+、AIN1-，通过设置变频器参数，使得电位器能控制圆台速度。I/O分配表、程序和任务二相同。设置变频器参数P1000=2。2.3.2 PLC外部接线图图1-2 PLC外部接线图2.3.3运行结果 按下SB1，圆台正转；再按SB1，使其断开，按下SB2，圆台反转；再按下SB2，使其断开，按住SB3，圆台转动，松开SB3，圆台停止。在圆台电机正转或者反转运行的过程中，调节10K电位器旋钮，变频器频率可在050Hz之间调节，相应的圆台速度也跟着变化。3.基础实训项目二：模拟量采集与数据处理的综合应用3.1 任务一：FX2N-2AD模块3.1.1总体设计方

14、案由电位器模拟温度传感器采集过来的电压信号，通过PLC的A/D模块，将其转换为数字量存到数据寄存器D100里面，再通过程序运算可得到所测温度值存放到D107里面。运用上位机组态王界面监视数据寄存器D100、D107的值，并将其显示在组态王界面上。3.1.2 I/O接线图图2-1 Fx2N-2AD模拟量采集接线图3.1.3 梯形图程序图3-2 A/D梯形图程序3.1.4 调试与结果表3-1 A/D转换记录表 输 入 FX2N-2AD电压CH2 温度值0V004V1597396V2402608V32098010V3971993.2 任务二：FX2N-2DA模块3.2.1总体设计方案用PLC模拟量输

15、出通道控制电动执行器，执行器开度设置为0%时，输出电压为0V，执行器开度为100%时，输出电压10V。执行器开度控制量的多少采用组态王软件输入，观察模拟量输出的数值，并用万用表测量输出电压值。3.2.2 梯形图程序图3-3 D/A梯形图程序3.2.3 调试与结果表3-2 D/A转换记录表输 出 FX2N-2DA执行开度CH1 电压V00040%1600460%2400680%32008100%4000104.综合型自主实训项目：交通信号灯控制系统的设计二4.1控制任务的分析与设计a.南北主干道：左转绿灯10s，直行绿灯30s，绿灯闪3s，黄灯2s，红灯45s；b.东西人行道：红灯13s，绿灯2

16、7s，绿灯闪3s，红灯47s。c.东西主干道：红灯45s，左转绿灯10s，直行绿灯30s，绿灯闪3s，黄灯2s。d.南北人行道：红灯58s，绿灯27s，绿灯闪3s，红灯2s。（1）我们根据上述的要求来进行本次交通信号灯控制系统的实验（2）系统工作受开关按钮控制，按下启动按钮系统开始工作，并周而复始的循环工作，按钮弹起时系统停止工作，所有信号灯都熄灭。（3）一共有12盏灯东西方向(包括人行道)2盏红灯，2盏绿灯，1盏左转向灯，1盏黄灯；南北方向(包括人行道)2盏红灯，2盏绿灯，1盏左转向灯，1盏黄灯。4.2 总体设计方案图4-1 总的设计框图4.3 I/O表及接线图根据对控制任务的分析，我们对I

17、/O定义如下表所示：表4-1 I/0分配启动按钮X0停止按钮X0南北左转向灯Y10东西左转向灯Y16南北主干道绿灯Y11东西主干道绿灯Y17南北主干道红灯Y12东西主干道红灯Y20南北主干道黄灯Y13东西主干道黄灯Y21南北人行道绿灯Y14东西人行道绿灯Y22南北人行道红灯Y15东西人行道红灯Y23点动按钮连接到继电器X0端；南北左转向灯接入输出继电器Y10端，南北主干道绿灯接入输出继电器Y11端，南北主干道红灯接入输出继电器Y12，南北主干道黄灯接入输出继电器Y13，南北人行道绿灯接入输出继电器Y14，南北人行道红灯接入输出继电器Y15；东西左转向灯接入输出继电器Y16端，东西主干道绿灯接入

18、输出继电器Y17端，东西主干道红灯接入输出继电器Y20，东西主干道黄灯接入输出继电器Y21，东西人行道绿灯接入输出继电器Y22，东西人行道红灯接入输出继电器Y23。将输出端的COM4及COM5用导线相连，输出端的电源为交流220V。 如果信号灯的功率较大，一个输出继电器不能带动两只信号灯，可以采用一个输出点驱动一只信号灯，也可以采用输出继电器先带动中间继电器，再由中间继电器驱动信号灯。根据信号灯的控制要求，本模块所用的器件有：PLC控制单元，点动按钮PB7，红黄绿信号灯供12只。输入/输出端口接线如下表所示： Y10L10Y11L11Y12L12Y13L13Y14L14Y15L15Y16L16

19、Y17L17Y20L20Y21L21Y22L22Y23L23除此对应之外，PLC的COM端与24V直流电压负极相连，另一端也就是正极连接灯的另一端即可。4.4 流程图图3-2 上半周期45s交通灯模拟控制系统流程图图3-3 下半周期45s交通灯模拟控制系统流程图4.5程序的设计4.6 调试与运行结果1）.将计算机上用GX Developer编程软件编写的程序下载到PLC上。2）.将PLC与PLC的调试单元、输入、输出和COM连接好，用实验导线插接PLC调试单元的输入输出COM和+24V直流电源端。3）.按下PLC调试单元上的启动按钮，交通信号灯应按要求工作，按下停止按钮，交通灯全部熄灭。4）.

20、如果不是按控制要求动作，应检查程序并进行修改，直到调试成功为止。下图为上位机组态王的数据词典图3-4 数据变量的构建当没有按下开始按钮时，如下图所示图3-5 交通信号灯开始按钮没按下当按下开始按钮后，如下图所示图3-6 开始按钮按下后，交通灯的情况5.收获与体会两周的PLC实训即将结束了，经过半个多月的艰苦奋斗，我通过搜集资料，做出以上设计的方法。在这短暂的两周实训时间里，经过老师和自主学习同学的指导，我获益非浅，学习了不少关于自己专业方面的知识。 我趁着做课程设计的同时也对课本知识有了巩固和加强，由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能，而且考察内容有限，所以

21、在这次课程设计过程中，我们了解了很多元件的功能，并且对于其在电路中的使用有了更多的认识花了整整十几天，终于完成了设计，不过调试的时候却发现结果和想的有所不同，通过监控和修改才得出了需要的设计。这次的设计让我们增长了实践技能，还增加了有关交通知识，这些对于我们真是受益匪浅。最后，我们觉得，不见风雨，怎么能见彩虹呢？我把体会用十个字概括：天下无难事，只怕有心人一次又一次的学习，我们慢慢地在体会，研究和感悟，终于领会到成功的那一份喜悦，从撰写开报告，查找资料，程序设计，到整理每一个次的调试，我们学会了细心和耐心，也品尝到了酸、甜、苦、辣，无数的成功与失败更加肯定了我们的研究成果。兴趣是自发形成的，而

22、默契是慢慢培养出来的。当前的社会，科技迅速发展，知识更新速度大大加快，只有我们共同去探索，用自己的双手去征服每一片天空，用我们新的力量去打造一片创新的领域。通过这次设计，我对PLC设计控制有了深刻的认识，对以前学的PLC又有了一定的新认识，温习了以前学的知识，就像人们常说的温故而知新嘛，但在设计的过程中，遇到了很多的问题，我和同学团队之间互相帮助，听听不同的看法对我们更好的理解知识，所以在这里非常感谢我的团队和同学的帮助。在此要感谢我的指导刘老师，感谢老师给我这样的机会锻炼。在整个课程设计过程中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有

23、非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中的探索的艰难和成功的喜悦。虽然这个项目还不是很完善，但是在设计过程中所学到的东西是这次课程设计的最大收获和财富，使我终身受益。参考文献1 王蕊：PLC在交通信号灯控制上的应用，2003年第五期 2 陈胜利,曾谊晖: PLC在控制交通信号灯中的应用，2003年第五期 3基于PLC技术的交通信号灯控制与设计- 商场现代化2005(24) 4 林涛：基于VHDL语言的交通信号控制器的设计与实现，交通与计算机，2006年第四期，第72-75页。 5PLC控制交通信号灯的编程方法讨论- 北京工商大学学报（自然科学版）2008,26(3) 6 陶涛：基于VHDL语言实现十字路口交通灯设计，青海交通科技，2006年第六期，第13-15页。