plc交通信号灯教案（通用8篇）
plc交通信号灯教案 篇1
基于S7-200_PLC十字路口交通灯控制系统设计 PLC概述
可编程序控制器（Programmabie Logic Controller,缩写PLC）是以微处理器为基础，综合计算机、通信、联网以及自动控制技术而开发的新一代工业控制装置。可编程序控制器是随着技术的进步与现代社会生产方式的转变，为适应多品种、小批量生产的需要，生产、发展起来的一种新型的工业控制装置，在工业自动化各领域取得了广泛的应用。
1.1 PLC的硬件结构
PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，模块式包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架。其结构如图1所示。中央处理单元(CPU)是PLC 的控制中枢，按照系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据、存储器I/O以及警戒定时器的状态；并能诊断用户程序中的语法错误。当PLC 投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O 映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后，按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O 映象区或数据寄存器内，等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O 映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行直到停止。
图1 PLC的结构图
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1.2 PLC的工作原理
PLC的CPU则采用顺序逻辑扫描用户程序的运行方式，即如果一个输出线圈或逻辑线圈被接通或断开，该线圈的所有触点(包括其常开或常闭触点)不会立即动作，必须等扫描到该触点时才会动作。
当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段：
1输入采样阶段
在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。
2用户程序执行阶段
在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。
3输出刷新阶段
当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。
1.3 PLC的应用领域
目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为以下几类：（1）开关量的逻辑控制 这是PLC最基本、最广泛的应用领域，可用它取代传统的继电器控制电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，又可用于多机群控制及自动化流水线。如电梯控制、高炉上料、注塑机、印刷机、组合机床、磨 2
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床、包装生产线、电镀流水线等。
（2）模拟量控制 在工业生产过程中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使PLC能处理模拟信号，PLC厂家生产有配套的A/D、D/A转换模块，使PLC可用于模拟量控制。
（3）运动控制 PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在可使用专门的运动控制模块。广泛的运用于各种机床、机械、机器人、电器等场合。
（4）过程控制 这是对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。PLC能编制各种控制算法程序，完成闭环控制。PID控制时一般闭环控制系统中常用的控制方法。PID处理一般是运行专用的PID子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用
（5）数据处理 现代PLC具有数学运算、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较。一般用于大型系统，如无人控制的柔性制造业。
（6）通信及联网 PLC通信包含PLC之间的通信以及PLC与其他智能设备间的通信。在工业自动化网络发展加快前提下，厂家都十分重视PLC的通讯功能，纷纷推出各自的网络系统，通讯十分方便。
1.4 PLC的发展趋势
1969年，美国数字设备公司（DEC）首先研制出第一台符合要求的控制器，即可编程逻辑控制器，并在美国GE公司的汽车自动装配上试用获得成功。此后，这项技术迅速发展，从美国、日本、欧洲普及到全世界。
总的来说发展趋势如下：
(1)向高速度、大容量方向发展为了提高PLC的处理能力，要求PLC具有更好的响应速度和更大的储存容量。
(2)向超大型、超小型两个方向发展。以适应不同类型的自动控制系统的需要。(3)PLC大力开发智能模块，加强联网通信功能。为了扩大适用范围，厂家还制定了通用的通信彼岸准，已构成更大的网络系统。
(4)增强外部故障的检测与处理能力。外部故障的几率很大，因此，PLC厂家致力 3
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于研制、发展用于检测外部故障的专用智能模块，进一步提高系统的可靠性
(5)编程语言多样化。PLC结构不断发展的同时,PLC的编程语言也越来越丰富。多种语言并存、互补与发展是PLC进步的一种趋势。
1.5 S7-200的概述
西门子S7系列可编程控制器分为S7-400、S7-300、S7-200三个系列，分别为S7系列的大、中、小型可编程控制器系统。S7-200系列可编程控制器有CPU21X系列，CPU22X系列，其中CPU22X型可编程控制器提供了4个不同的基本型号，常见的有CPU221，CPU222，CPU224和CPU226四种基本型号：
小型PLC中，CPU221价格低廉能满足多种集成功能的需要。CPU 222是S7-200家族中低成本的单元，通过可连接的扩展模块即可处理模拟量。CPU 224具有更多的输入输出点及更大的存储器。CPU 226和226XM是功能最强的单元，可完全满足一些中小型复杂控制系统的要求。四种型号的PLC具有下列特点：（1）集成的24V电源
可直接连接到传感器和变送器执行器，CPU 221和CPU222具有180mA输出。CPU224输出280mA，CPU 226、CPU 226XM输出400mA可用作负载电源。（2）高速脉冲输出
有2路高速脉冲输出端，输出脉冲频率可达20KHz，用于控制步进电机或伺服电（3）通信口CPU 221、CPU222和CPU224具有1个RS-485通信口。
CPU 226、CPU 226XM具有2个RS-485通信口。支持PPI、MPI通信协议，有自由口通信能力。
（4）模拟电位器CPU221/222有1个模拟电位器，CPU224/226/226XM有2个模拟电位器。模拟电位器用来改变特殊寄存器（SMB28，SMB29）中的数值，以改变程序运行时的参数。如定时器、计数器的预置值，过程量的控制参数。（5）中断输入允许以极快的速度对过程信号的上升沿作出响应。
（6）EEPROM存储器模块（选件）可作为修改与拷贝程序的快速工具，无需编程器并可进行辅助软件归档工作。
（7）电池模块用户数据（如标志位状态、数据块、定时器、计数器）可通过内部的超级电容存储大约5天。选用电池模块能延长存储时间到200天（10年寿命）。电池 4
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模块插在存储器模块的卡槽中。
（8）不同的设备类型CPU 221～226各有2种类型CPU，具有不同的电源电压和控制电压。
（9）数字量输入/输出点CPU 221具有6个输入点和4个输出点；CPU 222具有8个输入点和6个输出点；CPU 224具有14个输入点和10个输出点；CPU226/226XM具有24个输入点和16个输出点。CPU22X主机的输入点为24V直流双向光电耦合输入电路，输出有继电器和直流（MOS型）两种类型
（10）高速计数器CPU 221/222有4个30KHz高速计数器，CPU224/226/226XM有6个30KHz的高速计数器，用于捕捉比CPU扫描频率更快脉冲信号。
基于S7-200_PLC十字路口交通灯控制系统设计 交通信号灯的作用和意义
交通十字路口车辆穿梭，行人熙攘，车行车道，人行人道，有条不紊。靠什么来实现这井然秩序呢?靠的是交通信号灯的自动指挥系统。那么控制系统是如何实现红、绿、黄三种颜色信号灯有条不紊工作的呢?交通信号灯控制方式很多，可以用电子电路来实现，也可以用单片机编程控制来实现。本设计主要介绍如何利用PLC来实现十字路口交通灯的控制。
随着社会的发展，人们的消费水平不断提高，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根据不同时刻车流量的不同，将红绿灯时长按一定的规律分档。这样就可以达到最大限度的有车放行，减少十字路口的车辆滞留，缓解交通拥挤，实现最优控制，从而提高交通控制系统的效率。
交通信号灯的出现，使得交通得以管制，对于疏导交通流量，提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。为了实现交通道路的管制，力求交通管理先进性、科学化。用可编程控制器实现交通灯管制的控制系统，以及该系统软、硬件设计方法。实验证明该系统实现简单、经济，能够有效的疏导交通，提高交通路口的通行能力。分析了现代城市交通控制和管理问题的现状，结合交通实际情况阐述了交通控制系统的工作原理，给出了一种简单实用的城市交通灯控制系统的PLC设计方案。可编程控制器在工业自动化中的地位极其重要。广泛应用于各个行业。随着科技的发展，可编程控制器的功能日益完善，加上小型化、低价格、可靠性高，在现代工业中的作用更加突出。
基于S7-200_PLC十字路口交通灯控制系统设计 方案设计
3.1控制要求
交通灯控制系统的控制要求如下： 信号灯受一个起动开关（SB1）控制，当起动开关接通时，信号系统开始工作，且先南北红灯亮，东西红灯亮。交通灯按如下顺序循环点亮：红红（2s）-->红绿（3s）-->红黄（1s）-->红红（2s）-->绿红（3s）-->黄红（1s）-->红红(2s)。周而复始。
3.2系统设计方案分析
按照交通灯系统控制要求下，结合西门子S7-200系列可编程控制器的特性，选择适合的型号。设计思想分析如下：给一个启动的输入信号，要配合一个SB1的按钮，当SB1启动按钮动作，系统工作。
按照控制要求，将控制过程分为六步，分别是红红、红绿、红黄、红红、绿红、黄红，程序控制继电器按时序一步步的跳转。可采用多种方案实现跳转，在此，我们采用传送指令与时间继电器结合来控制程序的运转。
首先，上电后，按下启动按钮SB1，I0.0动作，启动通电延时时间继电器T37和T40，Q0.0和Q0.3接通，南北红灯和东西红灯亮，延时2s后，其常闭触点断开，Q0.3断开，东西红灯灭。启动时间继电器T38，T37常开触点闭合，Q0.5接通，东西绿灯亮，延时3s后，T38常闭触点断开，东西绿灯灭。启动时间继电器T39，T38常开触点闭合，Q0.4接通，东西黄灯亮，延时1s后，T39常闭触点断开，东西黄灯灭。T39常开触点闭合,东西红灯亮，延时2s后，南北红灯灭，同时启动时间继电器T41，Q0.1接通，南北绿灯亮，延时3s后，T41常闭触点开、常开触点闭合，南北绿灯灭。同时启动时间继电器T42，Q0.2接通，南北黄灯亮，延时1s后，T42常闭触点开、常开触点闭合,南北黄灯灭，同时南北红灯亮，开始下一轮循环。
按照控制要求，需要一个信号输入，六个信号输出，十字路口有十二个交通信号灯，南北、东西两个为一组用一个输出信号控制。通过如下的十字路口交通灯状态分析表、主流程图、十字路口交通灯时序图一一展开，十字路口交通灯控制系统设计思路逐渐脉络清晰。
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3.3 交通灯状态图
十字路口交通灯如下图1所示，将12个交通灯进行编号
图2 十字路口交通灯状态图
这12个交通灯共有六个状态：
状态1：南北红灯（1、7）亮，东西红灯（4、10）亮； 状态2：南北红灯（1、7）继续亮，东西绿灯（6、12）亮； 状态3：南北红灯（1、7）继续亮，东西黄灯（5、11）亮； 状态4：南北红灯（1、7）继续亮，东西红灯（4、10）亮； 状态5：南北绿灯（3、9）亮，东西红灯（4、10）继续亮； 状态6：南北黄灯（2、8）亮，东西红灯（4、10）继续亮。
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3.4 主程序流程图
图3 主程序流程图
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图4 十字路口交通灯时序图
基于S7-200_PLC十字路口交通灯控制系统设计 硬件设计
4.1 硬件选择
本设计采用PLC来实现对十字路口交通信号灯的控制，其控制方法是选用西门子的S7-200系列CPU222型号PLC对东西南北的红、黄、绿灯实现有规律的循环闪亮，以达到对交通信号灯的控制。控制过程中采用顺序控制法用多个定时器自动实现对六个控制对象的控制。根据交通信号灯的亮灭规律，可用PLC编程对其实行自动控制。
4.2 PLC的I/O分配表
硬件结构设计必须了解各个对象的控制要求,分析对象的控制要求,确定输入/输出(I/O)接口的数量,确定所控制参数的精度及类型。如对开关量,模拟量的控制,用户存储器的存储容量等。选择合适的PLC机型及外设,以完成PLC的硬件结构配置。
根据上述选型及控制要求,绘制PLC控制交通灯的电路接线原理图,编制I/O接口功能表, I/O分配及其接线原理图分别如表1和图5所示
表1 交通信号灯PLC的输入/输出点分配表
输入信号
名称 工作按钮
代号 SB1
输入点编号
I0.0
定时元件
T37:状态一2S T38:状态二3S T39:状态三1S T40状态四2S T41:状态五3S T42:状态六1S
名称 南北红灯 南北绿灯 南北黄灯 东西红灯 东西绿灯 东西黄灯
输出信号
代号 输出点编号 L0 L1 L2 L3 L4 L5
Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 11
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4.3 PLC的硬件接线图
图5 PLC 控制接线图
端口I0.0为接入系统开关的传送信号，端口Q0.0接南北红灯，端口Q0.1接南北绿灯，端口Q0.2接南北黄灯，端口Q0.3接东西红灯，端口Q0.4接东西绿灯，端口Q0.5接东西黄灯。
基于S7-200_PLC十字路口交通灯控制系统设计 编制程序
5.1 十字路口交通信号灯顺序功能图
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5.2 十字路口交通信号灯梯形图
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5.3 指令表
Network 1 LD I0.0 AN T42 TON T37, 20 TON T38, 50 TON T39, 60 TON T40, 80 TON T41, 110 TON T42, 120
Network 2 LD I0.0 AN T40 O T42 = Q0.0
Network 3 LD I0.0 AN T37 O T39 = Q0.3
Network 4 LD T37 AN T38 = Q0.5
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Network 5 LD T38 AN T39 = Q0.4
Network 6 LD T40 AN T41 = Q0.1
Network 7 LD T41 AN T42 = Q0.2
基于S7-200_PLC十字路口交通灯控制系统设计 PLC检查调试
6.1常规检查
在通电之前要耐心细致地作一系列的常规检查(包括接线检查、绝缘检查、接地电阻检查、保险检查等)，避免损坏PLC模块(用STEP7的诊断程序对所有模块进行检查)。
6.2系统调试
系统调试可按离线调试与在线调试两阶段进行。其中离线调试主要是对程序的编制工作进行检查和调试，采用STEP7能对用户编制程序进行自动诊断处理，用户也可通过各种逻辑关系判断编制程序的正误。而在线调试是一个综合调试过程，包括程序本身、外围线路、外围设备以及所控设备等的调试。在线调试过程中，系统在监控状态下运行，可随时发现问题、随时解决问题，从而使系统逐步完善。因此，一般系统所存在的问题基本上可在此过程中得到解决。
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总 结
经过五天的课程设计，我初步掌握了PLC程序设计的基本方法，了解到顺序控制的方法，理解了时序对交通灯设计的重要性。整个课程设计最大的难点在于确定交通灯的控制逻辑和时序分析，在程序设计的最初阶段，我们没有深刻理解交通灯状态变化的时序关系，无法找到状态转换的起始点，所以始终写不出合理的程序。后来，我们采用传送指令来控制时间继电器的启动，也解决了这个问题。总的感觉是，这次课程设计的收获很大，我学到了一些实用的PLC知识，这些知识也将为我以后的学习和工作所用。
通过本次课程设计，我们将所学的所有理论知识都很好的运用到了实际的设计当中，在具体的设计过程中，遇到了很多问题，通过查资料问老师，都一一得到解答，通过本次锻炼主要体现在以下几个方面：
(一)提高了对知识系统化能力
设计过程中运用了很多的知识，因此如何将知识实用化就成了关键。如本设计中用到了西门子PLC编程理论，因此在设计过程中侧重了知识转变成能力的培养，为今后的工作和学习打下了很好的理论基础。
(二)提高了计算和微机应用能力得到提高
使自己计算准确度有了明显的进步，没有以前那么马虎大意了。软件方面，熟练了对Photoshop、WORD、绘图等软件的掌握。
(三)自我学习的能力提高
此次设计过程中遇到了很多的困难，为了解决问题，激发了对获取 知识的追求，使自学能力得到了提高。
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致 谢
本课程设计是段老师的悉心指导下完成的。
课程设计是检验和锻炼学生实际工程设计能力的一项教学环节。在此次设计中，我综合运用所学知识，认真按照 “S7-200PLC编程手册”等相关书籍的设计要求，注重理论联系实际。在段老师的耐心指导下，完成了基于S7-200PLC的十字路口交通灯控制系统设计，培养了综合运用基础知识和技能解决实际问题的能力，初步掌握了工程设计的方法，为将来的工作奠定了基础。
在此期间段老师为我做了大量的辅导和答疑工作，帮我解决了设计过程中的一个个难题，并一次又一次的帮我修改设计说明书，使设计工作顺利完成。在此，谨向段老师致以深深的谢意!同时，在本次设计及论文的写作过程中，同学们为我提供了力所能及的帮助，并创造了浓厚的学习氛围！
再次感谢段老师悉心的指导和同学们的热心帮助。
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参考文献
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plc交通信号灯教案 篇2
随着各种各样的汽车不断增加, 许多大城市如北京、宁波、杭州等地交通超载运行。自90年代初以来, 这些城市都建造了城市公路, 开始建设的公路上, 有效地改善了交通状况确实。然而, 随着交通量的快速增长和缺乏系统的研究和控制的高速公路, 高速公路仍然显现出许多缺点。公路和城市道路建设, 也决定了城市高速公路交通条件由高速公路和普通公路交叉的交通条件。所以, 如何使用正确的控制方法, 最大限度利用好城市高速道路, 缓解主干道和匝道、城市及周边地区交通拥堵问题, 越来越成为城市规划部门和交通运输管理迫切需要解决的问题。
可编程逻辑控制器 (PLC) 是早期的继电器逻辑控制系统开发而来的。自从出现了PLC之后, 它突飞猛进地发展, 尤其是在数据处理和分配系统如DCS和网络通信融合上取得了很大的进步, 可编程控制器已经成为最强大的工业自动化工具, 已经被广泛的传播和推广应用。最初, PLC基本用于开关量逻辑控制, PLC技术的进步, 其应用领域也不断的扩大。
根据城市交通控制系统的特点和需求, 我们决定采用日本三菱公司FX2N_48MR。三菱PLC具有小巧高速高性能等, 而且三菱PLC指令丰富, 能满足各种输入和输出膨胀设备, 有多样的特别扩展设备, 其中的通信设备和模拟输入设备是系统必备的, 可以很容易地连接到互联网通信。本系统是采用可编程序控制器 (PLC) 控制对交叉口交通模糊控制等。
本系统使用该PLC是因为以下四个理由:
1) PLC具有较高的可靠性和抗干扰能力。通常是无障碍的时间平均为30万个小时以上;
2) PLC干扰能力强, 有硬件故障自检功能, 空气中各种各样的电磁干扰越来越严重, 为了确保可靠稳定的流量控制, 我们选择了抗干扰电磁的PLC;
3) 系统设计周期短, 改造容易, 维护方便, 实用性强, 功能完善;
4) 性价比高。
城市交通控制系统是一个复杂的随机性的模糊系统, 如果只建立一个数学模型来反映实际情况的道路交通是非常不正确的。用模糊控制方法设计交通信号灯控制系统, 可以建立一个准确的模型, 并减少交叉口延误时间和停车的数量, 随机交通十字路口, 大大提高交通路口的能力。
城市交叉路口信号灯一般有四种控制形式。首先是传统的交通信号灯, 绿灯变红、车辆行驶到停止, 黄灯过度, 当红灯变成绿灯, 停止到行驶, 没有黄色过度。第二种第一种上增加绿灯闪烁的功能, 即在绿灯即将结束的最后三秒开始闪烁, 促使绿灯结束, 黄灯再亮, 再红灯。第三个是数字显示交通灯红色黄色和绿色灯三次数字倒计时, 这样可以更直观的显示, 人们需要等待的时间, 更容易区分。第四是最复杂的一个, 即在此基础上, 添加一个左转弯灯, 在一些大城市交通, 有左转弯灯, 可以更好地指挥交通, 远离交通阻塞。
对于交通信号灯的时序做如下设计:
1) 东西方向主干道:直行绿27S、直行绿闪3S、左转绿10S、左转绿闪3S、黄2S、红45S;
2) 南北人行道:红45S、绿27S、绿闪3S、红60S;
3) 南北方向主干道:红45S、直行绿27S、直行绿闪3S、左转绿10S、左转绿闪3S、黄2S;
4) 东西人行道:绿27S、绿闪3S、红60S;
5) 循环控制方式;
6) 交通灯变化顺序表 (单循环周期90秒) 。
在东西方向和南北方向主干道上, 东西方向和南北方向主干道均设有直行绿灯亮27秒, 直行绿灯闪亮3秒, 左行绿灯亮10秒, 左转弯绿闪3秒, 黄灯2S和红灯亮45秒。当东西方向主路红灯点亮时, 南北主干道应依次点亮直行绿灯, 直行绿灯闪, 左转绿灯, 左转绿灯闪亮和黄灯;反之, 当南北主干道红灯点亮时, 东西主干道依次点亮直行绿灯, 直行绿灯闪, 左转绿灯, 左转绿灯闪亮和黄灯。
以前那些传统的交通信号灯, 通常在第一个十字路口进行交通流调查, 然后使用统计数据把两个方向的红绿灯时间延迟提前设置好。实际上在交通流的变化往往是相当大, 一些十字路口在不同的时间甚至可能产生很大的变化。即使经过长时间的运行, 也可能出现这样的情况:东西方向的绿灯已经亮但没有一辆车, 南北方向一长排的车在后面等待红灯。这样偶然的变化是注定无法建立精确的模型的, 现在快速发展的交通情况已经不能光靠统计学就能满足的, 我们需要一个可以根据车流变化来自控的红绿灯。经过理论和实践证明, 应用PLC可编程序控制器对模糊控制在一个十字交叉路口的交通灯, 其控制效果比传统的固定周期的方法控制效果要好上很多, 特别是在车辆信息波动很大的十字路口。使用PLC作为系统的核心控制器, 编程简单, 操作方便, 具有良好的应用价值, 非常适合我国行车安全和交通管理的现状。
摘要：早期应用广泛的继电器逻辑控制系统后来进一步发展为可编程逻辑控制器 (PLC) , 它能更好的服务于网络通信、DCS等数据处理需求, 优势主要在于集散系统融合方面。在工业自动化方面可编程控制器 (PLC) 已经成为十分强有力的工具, 现在已经普及并被广泛推广应用。本文探讨通过PLC控制来解决行车安全这一交通管理部门最需要解决的问题。
关键词：可编程逻辑控制器,交通信号灯,交通控制与管理
参考文献
[1]王军华, 张伟, 王良模.智能交通系统发展现状与分析[A].江苏省公路学会优秀论文集 (2006~2008) [C].2009.
plc交通信号灯教案 篇3
【关键词】交通信号灯；FP1-C24；PLC梯形图
前言
PLC是可编程控制器的简称，是一种以微处理器为基础，综合了计算机技术，自动控制技术和通信技术发展起来的新型工业控制装置。PLC的特点是可靠性高，抗干扰能力强，有丰富的I/O接口模块，可实现接口功能扩展。PLC的编程采用类似于继电器控制线路的梯形图语言，简单易学，可用来实现多种控制，如逻辑控制，定时控制，计数控制，步进控制，模拟量处理与PID控制，数据处理，通信和联网等，因此，用PLC控制交通信号灯，工作可靠，得到了广泛的应用。
一、PLC交通信号灯的控制要求
1.交通信号灯受两个按钮控制，当启动按钮动作时，信号灯系统开始工作。当停止按钮动作时，所有信号灯都熄灭。2.按下启动按钮后，东西向绿灯亮5秒后闪3秒灭，黄灯亮2秒灭，红灯亮10秒灭，绿灯亮5秒后闪3秒灭……循环往复；对应东西向绿灯、黄灯亮时，南北向红灯亮10秒灭，接着绿灯亮5秒后闪3秒灭，黄灯亮2秒灭，红灯亮10秒灭……循环往复。
二、PLC交通信号灯硬件系统的设计
1、交通信号灯的I/O分配表。按照交通灯的控制要求，PLC要满足两个信号输入（分别起系统启动、停止作用）；六个信号输出，即十字路口有十二个交通信号灯，但南北向、东西向两个为一组，用一个输出信号控制，也就是六个输出信号。
2、交通灯硬件接线图。随着PLC技术发展，PLC种类越来越多，不同型号的PLC其性能、容量、指令系统、编程方式各有不同。因此，合理选用PLC对于提高PLC控制系统技术指标有重要意义。PLC的选择应从PLC机型、容量、I/O点数、电源模块、通信联网能力等方面综合考虑。从以上分析可以知道，交通灯控制系统共有开关量输入点两个，开关量输出点六个，即I/O点数为八个，采用松下FP1-C24很合适，不需要扩展模块。另外，FP1-C24型PLC带有24伏直流电源，供PLC输入点使用，24伏DC极性可任意选择，每组输出COM端独立。
二、交通灯软件系统设计
1、FPWINGR软件简介。松下FP1-C24PLC编程软件是FPWINGR软件，操作系统是中文WINDOWS95/98/2000/NT，FPWINGR软件采用典型的WINDOWS界面，菜单界面、编程界面、监控界面等可同时以窗口形式重叠或平铺显示，甚至可以把两个不同程序在一个屏幕上同时显示，各种功能和指令输入可用鼠标单击图标操作，使用很方便，特别是在软件“帮助”菜单中增加了软件操作方法，指令列表，特殊内部继电器和数据寄存器一览表等。
2、梯形图设计。本设计采用SR移位指令，移位信号采用内部1秒时钟脉冲继电器R901C，每来一个脉冲，内部字继电器WR0中每一位向右移动一位，复位信号采用停止按钮X1，当X1闭合时，WR0清零，交通灯熄灭。SR指令的数据输入信号采用内部继电器R9的通断状态，10秒为一个周期，用WR0的内部位继电器R0～R9的通断来控制东西向和南北向的红灯、绿灯和黄灯Y0～Y5。
3、程序的输入与运行。程序检查无误后输入电脑，进行程序转换，并通过PLC数据线下载到PLC，通过程序下载到PLC，可以清楚形象地模拟十字路口的交通灯的运行。下载完成，如果遇到程序错误，可将PLC由RUN模式转变为PROG模式，进行调试。
四、结束语
此论文主要是针对南北方向和东西方向通道的交通灯设计，当然，对交通信号灯控制系统还应结合实际进行改进，对于PLC在交通信号灯的应用应进一步学习和研究，增加人行横道的红绿灯设计。写作这个论文，遇到了一些问题，通过查阅相关文献，才解决了这些问题，并且把所学的知识进行综合应用，对知识有一个更完整、更系统的理解和掌握，从设计的角度又学会了很多新知识，总结了一些经验，为以后的工作打下了基础。
参考文献
[1]PLC原理與应用（松下FP0系列）；李国厚主编；清华大学出版社；2005年.
[2]松下PLC入门与典型应用；王建、张宏主编；中国电力出版社；2008年5月.
plc交通信号灯教案 篇4
1.1交通信号灯的作用和意义
随着社会经济的发展,城市交通问题越来越引起人们的关注。人,车,路三者关系的协调,已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。城市交通控制系统是用于城市交通数据监测,交通信号灯控制与交通疏导的计算机综合管理系统,它是现代城市交通监控指挥中最重要的组成部分。
随着城市机动车量的不断增加,许多大城市如北京,上海,南京等出现了交通超负荷运行的情况,因此,自80年代后期,这些城市纷纷修建城市高速公路,在高速公路建设完成的初期,它们也曾有效地改善了交通状况。然而,随着交通量的快速增长和缺乏对高速道路的系统研究和控制,高速道路没有充分发挥出预期的作用。而城市高
速道路在构造上的特点,也决定了城市高速道路的交通状况必然受高速道路和普通道路耦合出交通状况的制约。所以,如何采用合适的控制方法,最大限度利用好耗费巨资修建的城市高速道路,缓解主干道与匝道,城区与周边地区的交通拥堵状况,越来越成为交通运输管理和城市规划部门亟待解决的主要问题, 根据交通等工艺控制要求和特点,我们采用了日本三菱公司FX2N_48MR。三菱PLC 有小型化,高速度,高性能等特点,三菱可编程控制器指令丰富,可以接各种输入,输出扩充设备,有丰富的特殊扩展设备,其中的模拟输入设备和通信设备是系统所必需的,能够方便地联网通信。本系统就是应用可编程控制器(PLC对十字路口交通控制等实现控制。本系统采用PLC是基于以下四个原因:(1PLC具有很高的可靠性,抗干扰能力。通常的平均无障碍时间都在30万小时以上;(2系统设计周期短,维护方便,改造容易,功能完善,实用性强;(3干扰能力强,具有硬件故障的自我检查功能,目前空中各种电磁干扰日益严重,为了保证交通控制的可靠稳定,我们选择了能够在恶劣的电磁干扰环境下正常工作的PLC;(4近年来PLC的性能价格比有较大幅度的提高,是的实际应用成为可能。【关键词】:PLC可编程控制器、交通型号灯、可靠性高。【目录】: 关键词(01 第1章交通信号控制系统(02 1.1十字路口交通灯控制实际情况(04 1.1.1南北向(列和东西向(行主干道(04
1.1.2南北向和东西向人行道(04 1.2结合十字路口交通灯的路况模拟控制实验(04 1.2.1南北向(列和东西向(行主干道(04 1.2.2南北向和东西向行人道(04 1.2.3盲人安全通道控制和手动控制车流量(04 1.3流程图(05 第2章可编程控制器程序设计(07 2.1可编程控制器选择(07 2.2十字路口交通灯模拟控制时序图(07 2.3可编程控制器IO端口分配(10 2.4程序设计(10 第3章总结(13 3.1难点分析(13 3.1.1行人道红绿灯和主干道红绿灯的对应关系(13 3.1.2盲人脉冲按键(13 3.1.3手动车流控制按键的控制方式(13 3.1.4交通灯闪亮问题(13 3.2调试错误与修改方法(13 3.3PLC智能化控制交通灯的方法(13
3.4收获与感悟(14 致谢(14 参考文献(14 第1章交通灯信号控制系统 1.1 十字路口交通灯控制实际情况
a.南北主干道:直行绿27S、直行绿闪3S、左转绿10S、左转绿闪3S、黄2S、红45S;b.东西人行道:红45S、绿27S、绿闪3S、红60S;c.东西主干道:红45S、直行绿27S、直行绿闪3S、左转绿10S、左转绿闪3S、黄2S;d.南北人行道:绿27S、绿闪3S、红60S;e.循环控制方式;f.交通灯变化顺序表(单循环周期90秒。1.1.1 南北向(列和东西向(行主干道
南北向(列和东西向(行主干道均设有直行绿灯27S,直行绿灯闪亮3S,左行绿灯10S,左转绿闪3S,黄灯2S和红灯45S。当南北主干道红灯点亮时,东西主干道应依次点亮直行绿灯,直行绿灯闪,左转绿灯,左转绿灯闪亮和黄灯;反之,当东西主干道红灯点亮时,南北主干道依次点亮直行绿灯,直行绿灯闪,左转绿灯,左转绿灯闪亮和黄灯。1.1.2南北向和东西向人行道
南北向和东西向人行道均设有通行绿灯和禁行红灯。南北人行道通行绿灯应在南北主干道直行绿灯点亮时点亮,当南北主干道直行绿灯闪亮时南北行人道绿灯也
要对应闪亮,其它时间为红灯。东西人行道通行绿灯于东西主干道直行绿灯点亮时点亮,当东西主干道直行绿灯闪亮是东西行人道绿灯也要对应闪亮,其它时间为红灯。
1.2结合十字路口交通灯的路况模拟控制实验
在PLC交通灯模拟模块中,主干道东西南北每面都有3个控制灯,分别为: ●禁止通行灯(亮时为红色 ●准备禁止通行灯(亮时为黄色 ●直通灯(亮时为绿色
另外行人道东西南北每面都有2个控制灯,分别为: ●禁止通行灯(亮时为红色 ●直通灯(亮时为绿色
结合十字路口交通灯实际情况设计交通灯模拟控制系统如下: 当交通灯系统启动开关接通时。1.2.1南北向(列和东西向(行主干道
南北向(列和东西向(行主干道均设有绿灯 10S,绿灯闪亮2S(亮0.1 灭0.1,黄灯2S和红灯14S。当南北主干道红灯点亮时,东西住干道应依次点亮绿灯,绿灯闪亮,黄灯,反之,当东西主干道红灯点亮时,南北主干道依次点亮绿灯,绿灯闪,黄灯。
1.2.2南北向和东西向行人道
南北向和东西向行人道均设为通行绿灯和禁行红灯。南北人行道通行绿灯应在南北主干道绿灯点亮时点亮,当南北主干道绿灯闪亮和黄灯点亮时南北行人道绿灯也要对应闪亮,其它时间为红灯。东西行人道通行绿灯于东西主干道绿灯点亮是点
亮,当东西主干道绿灯闪亮和黄灯点亮时东西行人道绿灯也要对应闪亮,其它时间为红灯。
1.2.3盲人安全通道控制和手动控制车流量
除此之外另设两个功能,使用10个脉冲开关。实现让盲人可以方便通过十字路口和手动控制车流量。其中8个安装在人行道的两边当东西方向行走的盲人要过马路的时候,按下脉冲开关东西向行人道绿灯亮起,南北向主干道红灯闪亮,延迟10秒恢复原来的控制系统。南北向脉冲开关对应东西向功能相同,另外两个脉冲开可以控制车流量,当东西向主干道等待车量较多的时候,按下东西向控制脉冲开关,东西向主干道延长绿灯点亮时间到15秒。东西向行人道绿灯也要对应延长。南北向脉冲开关对应东西向功能相同。
1.3 流程图 启动开关
东西绿灯亮 东西绿灯闪 东西黄灯亮 东西红灯亮 东西主干道 10S 2S 2S 14 南北红灯亮 南北绿灯亮 南北绿灯闪 南北黄灯亮 南北主干道 14S 10S 2S 2S 启动开关
南北红灯亮 南北绿灯 南北绿灯闪 14S 10S 4S 东西绿灯亮 东西绿灯闪 东西红灯亮 10S 4S 14S 东西行人道 南北行人道 结束 结束
交通灯模拟控制系统流程图 启动开关 按下脉冲开关
原来控制循环系统
行人道绿灯点亮,主干道红灯闪亮 结束 Y N 启动开关 按下脉冲开 关
对应方向绿灯点亮时间延长到15秒,另一方向红灯点亮延长到15秒 再次按下启动 开关
按此次控制方式进行循环 原来方式控制系统 结束 Y N Y
N 手动控制车流量流程图 第2章 可编程控制器程序设计 2.1 可编程控制器选择
本次交通灯设计用的是来自OMRON 的CPM1A-30CDR-A 可编程控制器。产品规格:CPM1A CPU 单元CPM1A 在编程环境等方面,它不仅具备了以往的小型PLC 所具有的功能,尽可能使安装空间最小化,并实现了具有10点-100点输入输出点数的弹性构成。而且还可 连接可编程控制终端,创造了尚无前例的灵活运用。它不仅可以替代继电器控制柜,就是作为小型控制器或在传感器应用中,亦能适应生产现场不同的需求AC 电源输入,继电器输出,能加扩展单元。
2.2 十字路口交通灯模拟控制时序图 启动 行人道绿灯 2S 10S 盲人脉冲按键控制时序图 和此行人道相交叉的主干道红灯 启动 南北红 东西绿
东西红 南北绿 4S 14S 启动
南北红东西绿 东西黄东西红 南北绿南北黄 10S 2 S 2 S 10S 2 S 2 S 14S 10S 2 S 2 S
ON OFF 十字路口主干道交通灯模拟控制时序图 南北红东西绿 东西黄东西红 南北绿南北黄 15 2 S 2 S 10S 2 S 2 S 14S 15 2 S 2 S 东西向绿灯延时时序图 启
动 OFF ON 2.3 可编程控制器I/O 端口分配 启动开关 0000 停止开关
0001 东西主干道绿灯 1000 东西主干道黄灯 1001 东西主干道红灯 1002 南北主干道绿灯 1003 南北主干道黄灯 1004 南北主干道红灯 1005 东西行人道绿灯 1100 东西行人道红灯 1101 南北行人道绿灯
1102 南北行人道红灯 1103 东西向绿灯延迟控制按钮 0004 南北向绿灯延迟控制按钮 0005 东西盲人脉冲按钮
0003 南北盲人脉冲按钮 0002 2.4 程序设计 0 LD 0000 1 OR 20300 2 AND-NOT 0001 3 AND-NOT 20000 4 OUT 20300 LD 20300 6 AND-NOT 20001 7 AND-NOT 20203 8 OUT 20301 PLC 0000 0001 1000 1001 1002 1003 1004 1005 1100 1101 1102 1103 交通灯控制PLC I/O 端口 0002 0003 0004 0005 9 LD 20301 10 OR TIM 005 11 OR TIM 027 12 OR 20000 13 AND-NOT TIM 002 14 AND-NOT 20103 15 AND-NOT 0001 16 OUT 20000 17 TIM 000 #100 18 TIM 001 #120 19 TIM 002 #140 20 LD TIM 002 21 OR 20001 22 OR TIM 018 23 AND-NOT TIM 005 24 AND-NOT 0001 25 AND-NOT 20203 26 OUT 2001 TIM 003 #100 28 TIM 004 #120 29 TIM 005 #140 30 LD 0004 31 OR 20100 32 AND-NOT 0000 33 AND-NOT 0005 34 AND-NOT 0001 35 OUT 20100 36 LD 20100 37 AND 20105 38 OUT 20102 39 LD TIM 005 40 OR TIM 027 41 OUT 20105 42 LD 20102 43 OR 20103 44 AND-NOT 0001 45 AND-NOT TIM 018 46 OUT 20103 47 TIM 016 #150 48 TIM 017 #170 49 TIM 018 #190 50 LD 0005 51 OR 20200 52 AND-NOT 0001 53 AND-NOT 0000 54 AND-NOT 0004 55 OUT 20200 56 LD TIM 002 57 LD TIM 018 58 OUT 20205 59 LD TIM 20200 60 AND 20205 61 OUT 20202 62 LD 20202 63 OR 20203 64 AND-NOT 0001 65 AND-NOT 027 66 OUT 20203 67 TIM 025 #150 68 TIM 026 #170 69 TIM 027 #190 70 LD 20000 71 AND-NOT TIM 000 72 LD 20103 73 AND-NOT TIM 016 74 OR LD 75 AND-NOT 0001 76 OUT 20002 77 LD TIM 000 78 AND-NOT TIM 001 79 LD TIM 016 80 AND-NOT TIM 017 81 OR LD 82 AND-NOT 20004 83 AND-NOT 0001
OUT 20003 85 TIM 006 #002 86 LD TIM 006 87 OR TIM 008 88 OR TIM 010 89 OR TIM 009 90 OR 20004 91 AND-NOT TIM 007 92 AND-NOT 0001 93 OUT 20004 94 TIM 007 #002 95 LD 20002 96 OR 20003 97 AND-NOT 0001 98 AND-NOT 20009 99 OUT 1000 100 LD TIM 001 101 AND-NOT TIM 002 102 LD TIM 017 103 AND-NOT TIM 018 104 OR LD 105 AND-NOT 20009 106 AND-NOT 0001 107 OUT 1001 108 LD 20000 109 AND-NOT TIM 002 110 LD 20103 111 AND-NOT TIM 018 112 OR LD 113 AND-NOT 20009 114 AND-NOT 0001 115 OUT 1103 116 LD20000 117 AND-NOT TIM 002 118 LD 20103 119 AND-NOT TIM 018 120 OR LD 121 AND-NOT 20103 122 AND-NOT 0001 123 OUT 20015 124 LD 20015 125 OR 20014 126 AND-NOT 0001 127 OUT 1005 128 LD 20001 129 AND-NOT TIM 003 130 LD 20203 131 AND-NOT TIM 025 132 OR LD 133 AND-NOT 0001 134 OUT 20005 135 LD TIM 003 136 AND-NOT TIM 004 137 LD TIM025 138 AND-NOT TIM 026 139 OR LD 140 AND-NOT 20004 141 AND-NOT 0001 142 OUT 20006 143 TIM 008 #002 144 LD 20005 145 OR 20006 146 AND-NOT 20013 147 AND-NOT 0001 148 OUT 1003 149 LD TIM 004
AND-NOT TIM 005 151 LD TIM 026 152 AND-NOT TIM 027 153 OR LD 154 AND-NOT 0001 155 AND-NOT 20013 156 OUT 1101 157 LD 20001 158 AND-NOT TIM 005 159 LD 20203 160 AND-NOT TIM 027 161 OR LD 162 AND-NOT 20013 163 AND-NOT 0001 164 OUT 1101 165 LD 20001 166 AND-NOT TIM 005 167 LD 20203 168 AND-NOT TIM 027 169 OR LD 170 AND-NOT 0001 171 AND-NOT 20009 172 OUT21000 173 LD 21000 174 OR 20011 175 AND-NOT 0001 176 OUT 1002 177 LD TIM 001 178 AND-NOT TIM 002 179 LD TIM 017 180 AND-NOT TIM 018 181 OR LD 182 AND-NOT 20004 183 AND-NOT 0001 184 OUT 20007 185 TIM 009 #002 186 LD TIM 004 187 AND-NOT TIM 005 188 LD TIM 026 189 AND-NOT TIM 027 190 OR LD 191 AND-NOT 20004 192 AND-NOT 0001 193 OUT 20008 194 TIM 010 #2 195 LD 20007 196 OR 20003 197 OR 20002 198 OR 20013 199 AND-NOT 0001 200 OUT 1100 201 LD 20008 202 OR 20005 203 OR 20006 204 OR 20009 205 AND-NOT 0001 206 OUT 1102 207 LD 0002 208 OR 20009 209 AND-NOT TIM 011 210 OUT 20009 211 TIM 011 #100 212 LD 20009 213 AND-NOT 20010 214 OUT 20011 215 TIM 012 #010
216 LD TIM 012 217 OR TIM 015 218 OR 20010 219 AND-NOT TIM 013 220 OUT 20010 221 TIM 013 #010 222 LD 0003 223 OR 20013 224 AND-NOT TIM 014 225 OUT 20013 226 TIM 014 #100 227 LD 20013 228 AND-NOT 20010 229 OUT 20014 230 TIM 015 #010 231 END 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 第3章总结 3.1 难点分析
本程序在设计过程遇到了一些难点我把它整理了一下发现有以下几个问题。3.1.1行人道红绿灯和主干道红绿灯的对应关系
因为实际的红绿灯控制中行人道的红绿灯和主干道的红绿灯是有这一定的对应关系的,所以在编程前一定要理清它们,这样有利于在编程时简化程序、减少PLC不必要的运算。
3.1.2盲人脉冲按键
盲人在东西南北的行人道同时通过十字路口的情况不会经常出现,可以说是非少的,如果我们要把盲人脉冲分开东西控制和南北控制使他不影响和它没关系的主干道就可以使车辆行走更加通顺减少车辆堵塞的情况。要实现这样的功能就要在脉
冲按键按下时不影响他们的计时程序只在对应的主干道红绿灯输出程序上进行插入常闭继电器以此把输出程序断开。
3.1.3手动车流控制按键的控制方式
手动车流控制按键是对相应的主干道绿灯延长的进行控制,但不能使它在按下时使改变当时的红绿灯显示情况,如现在是南北红灯东西绿灯时按下南北绿灯延长按键就不能使它变成南北绿灯东西红灯。这就涉及到了一个请求和响应的关系。
3.1.4交通灯的闪亮
交通灯绿灯在实际运行中是要经过闪烁的,所以在设计程序中也要加入这个功能,参考了一些PLC的交通灯程序介绍时发现PLC中有一些继电器可以实现闪烁这些继电器也就是PLC内部的功能继电器,这是一种硬件实现功能的方法,虽然程序可以减少但比较死板闪烁频率不能控制。由于对PLC内部的功能继电器不太熟悉(不同型号的PLC内部功能继电器编号也不一样我想了一个用程序实现的方法(程序段在第86条~第94条指令之间,此方法可以说是软件实现功能的方法,虽然程序加长了但闪烁频率可以控制比较灵活。
3.2调试错误与修改方法
经过设计,想一次性把程序完成是非常难的,在调试中就出现了不少的错误。刚开始的时候把程序写进去然后运行却发现有些灯亮不起来而且在完成了一个周期后就循环不起来了。那时真的不知道从哪里入手,只好一条一条地检查才发现了一条指令把常闭写成了输出真正的输出口就没有收到信号了。灯虽然是亮了但仍然循环不起来。从梯形图又仔细的看了一次却看不出什么问题出来。突然想起来编程器还可以进行监控于是再在运行的同时进行监控,于是发现了在程序的第一周期一切都运行正常但再运行下去的时候第二周期就再没有反应了,包括里面的辅助继电器,最后发现原来是程序前面没有并上完成这个循环的继电器号。后来就这样把加上其他功能出现的错误也找出来了。虽然找错误是一个枯燥无味的工作,但只要你耐心的去做的话,你肯定能学到有用的动西。
3.3PLC智能化控制交通灯的方法
传统的十字路口交通控制灯,通常是事先经过交通流量的调查,运用统计的方法将两个方向红绿灯的延时预先设置好。然而实际上交通流量的变化往往是不确定的,有的路口在不同的时段甚至可能产生很大的差异。即使是经过长期运行、适用的方案,仍然会发生这样的现象:绿灯方向几乎没有什么车辆,而红灯方向却排着长队等候通过。这种流量变化的偶然性是无法建立准确模型的,统计的方法已不能适应迅猛发展的交通现状,需要有一种能够根据流量变化情况自适应控制的交通灯。而模糊控制恰恰具有这方面的优势。此系统就是应
用可编程序控制器(PLC对十字路口交通控制灯实现模糊控制传统的十字路口交通控制灯,通常是事先经过交通流量的调查,运用统计的方法将两个方向红绿灯的延时预先设置好。然而实际上交通流量的变化往往是不确定的,有的路口在不同的时段甚至可能产生很大的差异。即使是经过长期运行、适用的方案,仍然会发生这样的现象:绿灯方向几乎没有什么车辆,而红灯方向却排着长队等候通过。这种流量变化的偶然性是无法建立准确模型的,统计的方法已不能适应迅猛发展的交通现状,需要有一种能够根据流量变化情况自适应控制的交通灯。而模糊控制恰恰具有这方面的优势。
此系统就是应用可编程序控制器(PLC对十字路口交通控制灯实现模糊控制此控制系统的输入量是指十字路口各方向上车辆数的动态变化量。具体由传感器采集后送入可编程序控制器。在十字路口的四个方向(E、S、W、N的近端J(斑马线附近和远端Y(距斑马线约100米处各设置一个传感器,分别统计通过该处的车辆数。为了实现模糊控制,需要将绿灯时间分为两部分:其一是固定的10秒作为路口车辆状态参数的采集时间t1;其二是根据两个方向车辆流量变化进行模糊决策的延时t2。然后通过传感器采集后的排队等候的车辆数送往PLC进行模糊推理运算得出延迟时t2,最后由t1和t2来实现对十字路口车流量的灵活控制。
3.4收获与感悟
经过半个多月的艰苦奋斗,设计成果终于出来了,我才松了一口气,我通过采集资料、进行实际考察后,做出以上设计的方法。
查找资料也是一件繁琐的事情,虽说网上有资料但要找到一些真正有用的资料也不是一件容易的事,需要耐心查找。
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。结束语
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,我和同学之间互相帮助,有什么不懂的大家在一起商量,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帮助我的同学。
在此要感谢我的指导老师徐彬,以及李颂洲老师和甘小梅老师,感谢老师给我这样的机会锻炼。在整个毕业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毕业设计的最大收获和财富,使我终身受益。
PLC常见故障处理教案 篇5
一般查找故障步骤
模块的各种指示灯是否正常，通道是否正常。不能想当然认为PLC无事。要通过检测后方能确认。
软件故障;通讯故障；
调试好后，程序不会有逻辑及语法错误，程序量较大时，需注意内存的占用量。在线修改程序时要慎重
硬件故障
模块故障：判断，指示灯，故障现象，硬件组态中的诊断
通道故障：个别数据或状态不正常，替换法或打点，开关量和模拟量
外部故障（仪表电气）：排除模块故障和通道故障，配合电气仪表处理外部故障，若需强制，最好从外部强制，禁止强制输出点 多学一些电气仪表方面的基础知识
I/O模块的更换
接触及更换模块时，带防静电手环或触摸金属导体，放身体所带静电，尤其是在冬季。
４ 西门子ＰＬＣ应用中需要注意的问题 ４．１ 工作环境
（１）温度。ＰＬＣ要求环境温度在０ ℃～５５ ℃，安装时不能放在发热量大的元件下面，四周通风散热的空间应足够大。
（２）湿度。为了保证ＰＬＣ的绝缘性能，空气的相对湿度应小于８５％（无露珠）。（３）震动。应使ＰＬＣ远离强烈的震动源，防止振动频率为１０ Ｈｚ～５５ Ｈｚ的频繁或连续振动。当使用环境不可避免震动时，必须采取减震措施，如采用减震胶等。（４）空气。避免有腐蚀和易燃的气体，如氯化氢、硫化氢等。对于空气中有较多粉尘或腐蚀性气体的环境，可将ＰＬＣ安装在封闭性较好的控制室或控制柜中。
（５）电源。ＰＬＣ对于电源线带来的干扰具有一定的抵制能力。在可靠性要求很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２４ Ｖ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。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。４．２ 控制系统中干扰及其来源
影响ＰＬＣ控制系统的干扰源，大都产生在电流或电压剧烈变化的部位，其原因是电流改变产生磁场，对设备产生电磁辐射；磁场改变产生电流，电磁高速产生电磁波，电磁波对其具有强烈的干扰。
（１）强电干扰。由于电网覆盖范围广，电网受到空间电磁干扰而在线路上感应电压。尤其是电网内部的变化，刀开关操作浪涌、大型电力设备启停、交直流传动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等，都通过输电线路传到电源原边。
（２）柜内干扰。控制柜内的高压电器，大的电感性负载，混乱的布线都容易对ＰＬＣ造成一定程度的干扰。
（３）来自接地系统混乱时的干扰。正确的接地，既能抑制电磁干扰的影响，又能抑制设备向外发出干扰；而错误的接地，反而会引入严重的干扰信号，使ＰＬＣ系统将无法正常工作。
（４）来自ＰＬＣ系统内部的干扰。主要由系统内部元器件及电路间的相互电磁辐射产生，如逻辑电路相互辐射及其对模拟电路的影响，模拟地与逻辑地的相互影响及元器件间的相互不匹配使用等。
（５）变频器干扰。一是变频器启动及运行过程中产生谐波对电网产生传导干扰，引起电网电压畸变，影响电网的供电质量；二是变频器的输出会产生较强的电磁辐射干扰，影响周边设备的正常工作。４．３ 主要抗干扰措施
４．３.１ 合理处理电源以抑制电网引入的干扰
对于电源引入的电网干扰可以安装一台带屏蔽层的变比为１∶１的隔离变压器，以减少设备与地之间的干扰，还可以在电源输入端串接ＬＣ滤波电路。４．３．２ 安装与布线
动力线、控制线以及ＰＬＣ的电源线和ＲＳ４８５网线应分别配线，各走各的桥架或线槽。（１）ＰＬＣ应远离强干扰源，柜内ＰＬＣ应远离动力线（二者之间距离应大于２００ ｍｍ），与ＰＬＣ装在同一个柜子内的电感性负载，如功率较大的继电器、接触器的线圈，应并联ＲＣ消弧电路。
（２）ＰＬＣ的输入与输出最好分开走线，开关量与模拟量也要分开敷设。模拟量信号的传送应采用屏蔽线，屏蔽层应一端或两端接地，接地电阻应小于屏蔽层电阻的１/１０。（３）交流输出线和直流输出线不要用同一根电缆，输出线应尽量远离高压线和动力线，避免并行。
４．３．３ Ｉ/Ｏ端的接线（１）输入接线。一是输入接线一般不要太长。但如果环境干扰较小，电压降不大时，输入接线可适当长些。二是输入/输出线不能用同一根电缆，输入/输出线要分开。三是尽可能采用常开触点形式连接到输入端，使编制的梯形图与继电器原理图一致。
（２）输出接线。一是输出端接线分为独立输出和公共输出。在不同组中，可采用不同类型和电压等级的输出电压，但在同一组中的输出只能用同一类型、同一电压等级的电源。二是由于ＰＬＣ的输出元件被封装在印制电路板上，并且连接至端子板，若将连接输出元件的负载短路，将烧毁印制电路板。三是采用继电器输出时，所承受的电感性负载的大小，会影响到继电器的使用寿命，因此，使用电感性负载时应合理选择，或加隔离继电器。４．３．４ 正确选择接地点以完善接地系统
ＰＬＣ控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等。接地系统混乱对ＰＬＣ系统的干扰主要是各个接地点电位分布不均，不同接地点间存在地电位差，引起地环路电流，影响系统正常工作。
（１）安全地或电源接地。将电源线接地端和柜体连线接地为安全接地。
（２）系统接地。ＰＬＣ控制器为了与所控的各个设备同电位而接地，叫系统接地。接地电阻值不得大于４ Ω，一般需将ＰＬＣ设备系统地和控制柜内开关电源负端接在一起，作为控制系统地。
（３）信号与屏蔽接地。一般要求信号线必须要有唯一的参考地。４．３．５ 对变频器干扰的抑制
（１）加隔离变压器，主要是针对来自电源的传导干扰，可以将绝大部分的传导干扰阻隔在隔离变压器之前。
（２）使用滤波器，滤波器具有较强的抗干扰能力，还具有防止将设备本身的干扰传导给电源，有些还兼有尖峰电压吸收功能。
（３）使用输出电抗器，在变频器到电动机之间增加交流电抗器主要是减少变频器输出在能量传输过程中线路产生电磁辐射，影响其他设备正常工作。５ 结语
交通主题班会教案 篇6
一、教学目的：
1、通过读新闻、演小品等形式引起同学们对交通安全的重视。
2、通过本次班会活动，使同学们了解一些基本的交通规则及交通标志，并逐步形成自觉遵守交通规则的良好的行为习惯。
二、课前准备：
1、让学生们收集有关交通事故的新闻。了解一些基本的交通规则和常见的标志。
2、组织学生排演小品。
3、教师准备交通安全有关的课件
三、活动过程：
（一）主持读有关交通事故的新闻以引入主题。
1、读新闻，看图片。问：大家有什么感想呢？
2、同学们议论，各抒己见。
3、老师小结：
生命在你手中，交通安全不容忽视。所以今天我们就一起来学习交通规则，并要养成自觉遵守交通规则的好习惯。
（二）交通知识竞赛（抢答形式）
1、交通讯号灯有哪些颜色？都有些什么作用？
2、红灯亮时行人该怎样？
3、黄灯亮时还可以过马路吗？
4、什么灯亮时才可以走？
5、行车、行人应靠哪边走？
6、出示各种交通标志，让同学们说出交通标志的名称及其意义。
（三）看小品，议一议：
1、小品内容：一名小学生放学回家由于不遵守交通规则，结果出了车祸。
2、议一议：
（1）这个小朋友违反了哪些交通规则？
（2）我们应如何遵守交通规则？
3、把小朋友的错误纠正过来。
4、由小品、谈心得体会。
（四）小结：
1、同学们小结：通过这次活动，你懂得了什么？
2、班主任小结：生命只有一次，幸福快乐掌握在你的手里，希望同学们通过这次班会活动，学会珍惜生命，养成自觉遵守交通规则的好习惯。
（五）课外延伸
plc交通信号灯教案 篇7
随着人民生活水平的极大提高, 汽车已经走进了千家万户, 汽车带给人们极大方便的同时, 也使城市交通问题日益严重, 怎样在有限的道路条件下, 提高车辆的通行能力, 特别是路口的通行效率, 已经成为全社会必须面临的重大课题, 现在使用的交通信号灯通常还只是传统的定时器模式, 通行效率低下, 设计研究新型、高效、依据车流量自动调节红绿灯时间长度的智能交通信号灯已经成为社会的需求。
动态控制的智能交通信号灯关键技术之一是车辆检测, 很多学者、专家曾做过大量的探索, 其中最典型的就是感应线圈式车辆检测技术[1], 这种技术的核心是在路口道路下面放置感应线圈, 通过的车辆起铁芯作用, 当有车辆通过时, 线圈磁场变化, 进而引起感应电流的变化, 利用电流的变化控制红绿灯的响应时间, 从而达到智能控制的目的。这种控制虽然灵敏, 但是感应线圈极易损坏, 损坏后必须破开路面修复, 高代价的同时更影响交通。近年来, 随着视频技术的高速发展, 视频设备成本的不断下降, 图像处理技术的成熟运用, 视频技术逐渐成为智能交通的新视角, 本文在图像动态目标捕捉的基础上设计了一种高效、智能的交通信号灯控制系统。
1 应用图像检测处理技术获取控制信号
传统的运动目标检测方法有光流法、帧间差分法和背景差分法[2]。背景差分法是目前最常用的一种前景检测方法, 对于本系统, 由于只检测有无车辆, 不考虑车辆的具体信息, 而且是近距离成像, 所以背景差分法能够满足系统要求。设定通车计时开始后出现2 s无车则认为待行区无车, 绿灯进入闪烁倒计时。控制信号由当前帧减去背景参考帧得到的差分图像经阈值二值化后转换得到。
视频采集模块[3]如图1所示, 图像处理模块如图2所示。
2 新型交通信号灯控制系统设计
传统的交通信号灯主要有4种相位[4], 而新型交通信号灯控制系统设计12种相位, 如图3所示。
十字路口交通信号灯分布和车辆待行区规划如图4所示, 在 (1) 、 (2) 、 (3) 、 (4) 、 (5) 、 (6) 、 (7) 、 (8) 待行区上方分别安装摄像设备, 进行图像采集, 图像采集分别在东西左转、东西直行、南北左转、南北直行定时器启动后开始, 定时器复位后结束。
图像处理后的控制信号传送到PLC, 进而控制信号灯, PLC接线示意图如图5所示。设定东西绿灯30 s, 东西左转绿灯20 s, 南北绿灯25 s, 南北左转绿灯15 s, 所有绿灯闪烁5 s, 所有黄灯2 s, 控制系统SFC设计图如图6所示。
流程步动作说明见表1。
3 结语
城市汽车拥堵问题已经成为一个社会性问题, 基于图像处理和PLC的交通信号灯控制系统, 能够充分利用传统信号灯控制系统中的空等待时间, 提高路口车辆的通行效率, 在一定程度上能够缓解城市交通压力。
参考文献
[1]吴爱华.基于视频的运动车辆检测技术研究[J].电脑与信息技术, 2008, 16(5) :14-16.
[2]张小建, 徐慧.基于视频处理的运动车辆检测算法的研究[J].液晶与显示, 2012, 27(1) :108-111.
[3]张立成, 蒋楠, 杭亦文, 等.基于视频控制的智能交通灯[J].电子检测技术, 2011, 34(6) :30-32.
[4]曲尔光, 弓锵.机床电气控制与PLC[M].北京:电子工业出版社, 2010.
[5]凌利, 左宸, 崔嘉齐, 等.公交车辆检测技术研究进展[J].现代电子技术, 2012, 35(21) :127-131.
plc交通信号灯教案 篇8
【关键词】 继电控制;PLC;隧道指示灯;控制电路
一、前言
在湖南邵怀(邵阳至怀化)高速公路JD3机电工程中,雪峰山隧道的交通控制系统采用本地控制器控制。本地控制器系统的设计采用PLC加工业以太网交换机组成光纤自愈环网,隧道监控管理所内设计一台三层工业以太网交换机与隧道内的24台工业以太网交换机组成双自愈环,保证了隧道监控的数据通信。
本地控制器的核心是PLC,又称可编程逻辑控制器,简称可编程控制器,是直接执行对车道标灯、交通信号灯、人行/车行指示灯的现场控制。当PLC发出点灯指令,通过PLC输出模块使继电器上电,触点吸合,从而点亮对应指示灯;当PLC发出熄灯指令,通过PLC输出模块使继电器掉电,触点打开,对应指示灯熄灭。
二、设计缺陷
行驶在高速公路上的车辆是靠交通指示灯来引导行驶的,尤其在隧道等关键路段显行特别重要,这关系到行
车的交通安全。设计上采用PLC控制指示灯从操作上基本上是能够控制的,但这种控制存在着可靠性隐患。当PLC失电或故障不能输出时,控制指示灯的继电器触点打开,对应的指示点显示为熄灯状态。行驶在隧道洞口或洞内的车辆就会不知所措,极易发生交通拥挤和更为严重的交通事故,这种情况是非常危险的,应坚决杜绝。
三、实现方法
雪峰山隧道监控系统中,由PLC控制的指示灯为车道指示标志灯、交通信号指示灯、人行/车行横洞指示标志灯,其中车道指示标志灯为五显示灯、交通信号指示灯四显示灯、人行/车行横洞指示标志灯为一显示。为实现控制断电时指示灯的保持,采用在每一显示灯回路中加一自保持回路。
1.结构图
任一显示灯自保持电路结构图如下:
2.电路原理
采用在输出二次回路中加入两个继电器来形成自保持电路(原理图如下)。
PLC通过输出模块发出点命令,首先K1继电器带电,K1触点闭合,接着K继电器带电,K触点闭合,这时指示灯形成闭合回路,指示灯点亮,同时K1触点与K触点形成回路,即在PLC断电或故障没有指令K1触点再打开时,K触点仍然处于闭合状态,指标灯仍然保持点亮状态。当输出熄灯指令时,K2继电器带电,K2常闭触点打开,使K继电器失电,从而指示灯回路断开,关闭指示灯。
四、方案应用
1.交通信号灯的实现电路
交通信号灯由红、黄、绿(通行)、绿(转向)灯组成,它们的自保持功能分别由继电器KA1、KA2、KA3、KA4和它们的常开触点KA1、KA2、KA3、KA4来实现(电路图如图3所示)。
2.人行/车行标志灯的实现电路
人行/车行标志灯的自保持功能分别由继电器KA1、KA2和它们的常开触点KA1、KA2来实现(电路图如图4所示)。
3.车道标志灯的实现电路
车道标志灯由正面停、正面通行、反面停、反面通行、转向灯组成,自保持功能分别由继电器KA1、KA2、KA3、KA4、KA5和它们的常开触点KA1、KA2、KA3、KA4、KA5来实现(电路图如图5所示)。
五、结束语
该系统设计简单,可靠性高,操作维护方便,是PLC在高速公路机电控制上的补充,实现高速公路隧道控制的可靠性与安全性。目前已经在邵怀高速公路雪峰山隧道内得到应用,事实也证明了增加保持电路是对隧道监控系统的完善设计。
参考文献
[1]湖南省邵阳至怀化高速公路机电工程JD3标雪峰山特长隧道机电 竣工文件
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