PLC交通灯课设报告附程序

上海XXXX

电气学院

课程设计报告

课程：电气控制及PLC课程设计

题目：十字路口交通灯智能控制系统年级：2010级

专业：电气工程及其自动化

学生：XXX

学号：XXXXXXXXXXX

指导教师：XXX

201X年X月X日

目录

1 简介 (1)

1.1 课题概况 (1)

1.2 设计要求 (1)

1.3 设计内容 (1)

2 系统总体方案设计 (3)

2.1 总体方案选择说明 (3)

2.2 I/O分配表 (4)

2.3 电气元件型号规格的选定依据 (5)

2.4 电气元件明细表 (6)

3 控制系统设计 (7)

3.1 控制程序流程图设计 (7)

3.2 控制程序设计思路 (8)

4 系统调试及结果分析 (10)

4.1 系统调试及解决的问题 (10)

4.2 结果分析 (11)

5 系统的使用说明书 (12)

6 课程设计体会 (14)

7 参考文献 (15)

附录 (16)

附录A (16)

附录B (35)

附录C (35)

附录D (35)

1 简介

1.1 课题概况

1、某一双向六车道路口，南北方向和东西方向车流量随机变化，为使经过该路口的车辆能高效地通过，在距离该路口50米的四个方向安装了汽车感测器，采集由南向北、由北向南、由东向西、由西向东四个方向汽车经过情况，确定该十字路口交通灯转换时间；

2、每个方向的三个车道，外车道为左转弯专用道，中间车道为直行专用车道，里车道为直行和右转弯共用车道；

3、信号灯均为LED，功率为15W左右，请予以适当选择。

1.2 设计要求

1、结合实际生活中交通信号灯工作情况，开展本次课程设计有关工作；

2、该路口交通灯基本的工作情况，各方向红、绿灯翻转的周期为120秒，每个方向平均通行60秒；

3、综合汽车感测器采集的信息，在各方向红、绿灯翻转的周期为120秒不变情况下，增加某个方向通行时间，减少其停留时间。至少考虑4种以上的变化方案；

4、整个控制系统可以在自动工作状态和手动工作状态之间切换。

（1）自动工作状态：工作周期120秒，各方向的红绿灯切换时间，根据汽车感测器采集信息加以变换；

（2）手动工作状态：可手工控制交通信号灯；

（3）各路口之间的信号灯应该有必要的联锁，以免错误信号引起路口的混乱。

1.3 设计内容

1、根据课题概况，绘制系统的控制流程图；

2、设计电气控制原理图；

3、设计电气元器件布置图和电气接线图；

4、进行用户程序设计；

5、完成用户程序的模拟调试，以实现控制要求；

6、十字路口交通灯智能控制系统说明书。

2 系统总体方案设计

2.1 总体方案选择说明

图2-1 十字路口交通灯示意图

如图2-1所示，在东西南北四个路口各设置三个交通灯，分别代表着直行、大转弯、以及禁行的功能，为了避免出现交通混乱的情况，东西方向与南北方向上交通灯的控制有着互锁的结构，当东西方向可以通行时，南北方向禁行，相反地，南北方向通行时，东西方向禁行。

图2-2 十字路口交通灯智能控制系统操作界面

由于题目中要求设置四种特殊情况，所以我们用模块化编程的方式来实现。操作界面如图2-2所示，具体的实施情况如下：正常情况下，每个方向的直行以及大转弯各60秒，禁行时间为120秒；紧急情况下，每个方向都是红灯，禁止通行；手动情况下，每个方向的通行时间由工作人员决定；交通高峰时期，根据传感器检测到的车流量来确定通行的时间，当一个方向上的车流量超过40时，通行时间加倍，超过80时，通行时间再加倍。

2.2 I/O 分配表

本次十字路口交通灯智能控制课程设计用到12个输入以及8个输出具体的I/O 分配表如表2-1所示。

十字路口交通灯智能控制系统操作面板

启动开关

正常情况

紧急情况

手动操控

高峰情况

东西直行南北禁行 东西大弯南北禁行 南北直行东西禁行 南北大弯东西禁行 紧急操作按钮禁行

手动控制

模

式

选

择

表2-1 I/O分配表

2.3 电气元件型号规格的选定依据

2.3.1 PLC型号选择

PLC实质上是一种专用与工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相近，在结构上分为固定式和组合式（模块式）两种，固定式PLC包括CPU 板，I/O板，显示面板，内存块，电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块，I/O模块，内存模块，电源模块，底板或机架。这些模块可以按照一定的规则组合配置。

本次采用的是西门子S7-300型号的PLC，S7-300采用模块化结构设计。含有多种模块，可进行单独组合。各种CPU 可用于不同的性能范围，包括具有集成I/O 和对应功能的CPU 以及具有集成PROFIBUS DP、PROFINET 和点对点接口的CPU。S7-300通过分布式中央控制器(CC)和3个扩展单元(EU) 可以操

作多达32个模块。所有模块都是密封的，运行时无需风扇。

SIPLUS 模块扩展的环境条件下使用：适用于-25至+60°C的温度范围高湿度、结露以及有雾的环境条件。防直接日晒、雨淋或水溅，在防护等级为IP20机柜内使用时，可直接用于车载或室外使用。不需要全天候防护的机柜和IP 65机柜保护。

简单的结构使得S7-300使用灵活且易于维护，只需将模块安装到DIN 导轨上，将其旋入并用螺钉紧固。背板总线集成到模块里。模块通过总线连接器相连，总线连接器插在机壳的背面。更换时只需松开模板上的紧固螺钉。按下锁紧机构，拔下前连接器。前连接器上的编码装置防止将已接线的连接器错插到其他的模块上。对于信号模块可以使用螺钉型接线端子或弹簧型接线端子。

2.3.2 电器元件主要参数计算与选择

由于在设计题目中要求本次智能控制系统所选用的交通灯为15W的LED指示灯，所以我们所需要选择的只剩下、开关电源空气开关以及负载保护。

根据以下的公式

P

I

U

已知PLC的供电电源为24V，可以得出每个信号灯所需要的额定电流为0.625安培，一共所需12个信号灯，即总电流为7.5安培。因此，我们选择了S-200W 的24V的开关电源，空气开关型号选择为DZ47-63。

2.4 电气元件明细表

表2-2 电气元件明细表