分布式课程设计报告实验报告

《分布式控制系统课程设计》

实验报告

题目：十字路口交通灯控制

院系：机械工程系

姓名：胡伟、俞琛、福启、郁鑫裕

授课教师：

完成时间：2014/6/19

目录

绪论 (1)

第一部分: 交通灯的设计准备

一．设计的目的 (2)

二．交通灯的现场图 (3)

三．交通灯系统设计要求 (3)

第二部分：用PLC编程控制程序

一．编程前的准备 (4)

二．硬件选型 (5)

三．建立符号表 (6)

四．建立变量表 (7)

五．交通灯控制梯形图 (8)

第三部分：东向的电气连接图与PLC SM模块图

一．交通灯东向电气连接图 (12)

二．电气连接图分析 (12)

三．画图时所遇到的问题 (12)

第四部分：设计心得

设计心得 (12)

绪论

随着社会的不断进步，社会的不断发展，城市规模的不断扩大，交通也变得日渐复杂。城市交通问题成越来越引起人们的关注，人、车、路三者的协调，已成为社会关注的焦点，于是交通灯成为了疏导交通最常见和最有效的手段，也成为了城市经济活动及生活活动的重要命脉。在技术快速发展的当今，交通的自动化不断更新，交通技术迅速的发展，其交通的一些指挥系统光靠人来完成是远远不够的，这就需要设计各种交通指挥自动化系统来完成这些复杂的工作。从而使交通指挥系统更加有秩序，更加安全。

交通灯通常由红、黄、绿三者颜色的灯组成，用于指挥交通的通行与停止。当绿灯亮时，允许车辆通行；当黄灯亮时，已超过停止线的车辆可以继续通行，没超过停止线的车辆停止通行；当红灯亮时，禁止车辆通行。

在实际应用中，采用PLC来控制的仍然在有一定的比例。因为采用PLC控制，能够根据不同的路况要求，随时修改控制程序，以改变各信号灯的工作时间和工作状况。与继电器或逻辑电路控制系统相比，PLC控制系统具有更高的可靠性、灵活性和抗干扰能力，其还具有硬件故障的自我检查能力，同时还具有维护方便、改造容易、功能完善，实用性强等特点。因此具有很大的经济实用性。

第一部分：交通灯的设计准备

一、设计的目的

课程设计是完成教学计划达到本科生培养目标的重要环节，是教学计划中进行综合训练的重要实践环节，是有助于培养应用性人才的一种教学形式，它将使得我们同学在综合运用所学知识，解决本专业方向的实际问题方面得到系统性的训练。

该课程设计的主要目的是：通过对交叉路口交通灯的控制，首先让我们了解交通灯的具体工作和实现原理，然后通过所给的要求对红绿灯进行PLC编程控

制。同时让我们更进一步的去熟悉Step7软件的编程环境、功能及相关的应用再通过画电气连接图，使我们对电气控制的知识又得以复习和巩固，同时让我们深刻的体会到课程之间的联系强度，为今后从事自动化控制领域的工作打下一定的基础。

二．交通灯的现场图

三．交通灯系统设计要求

1.当把可编程控制器拨向RUN后，程序自行启动运行；

2.东西向的控制权优先于南北向的控制权，并且实现南北同时控制，东西轮流控制，其中东西向分别实现先直行右转再左转的控制。具体的控制为：首先南北向红灯亮25S，同时东西向亮绿灯20S，然后闪3S，跳黄灯2S，随后南北向跳绿灯，东西向跳红灯，南北向跳绿灯25S，闪3S，跳黄灯2S，东西向跳红灯30S。最后南北向跳红灯，东西向跳绿灯，如此循环。

第二部分：用PLC编程控制程序

一.编程前的准备

1）根据要求列出如下的表：

其中黄灯闪烁2秒并闪烁2次，每一方格中的绿灯为5秒。

2）表格分析：

根据要求：

a 当“东直右为绿灯”时，东左、西直右、西左和南北向都为“红灯”；

b 当东左由“红灯变为绿灯”时，东直右仍然亮“绿灯”，而西向及南北向都为“红灯”；

c 之后东直右和东左一同“闪烁黄灯3s”然后共同变为“红灯”，在东向由黄灯闪烁变为红灯的同时，西直右也由“红灯”转为“绿灯”，而西左和南北向仍然亮“红灯”；

d 接着西左由“红灯转为绿灯”，而西直右仍然保持亮绿灯，东向及南北向仍保存红灯；

e 之后西直右和西左一起进入黄灯闪烁3s，然后共同变为红灯，而在西向变为红灯的同时，南北向由红灯转为绿灯，此时东向仍然保持亮红灯。

f 在接着南北向由绿灯转为黄灯闪烁，同样闪烁3s后变为红灯，这时东直右

由红灯转变为绿灯，之后的亮灯情况同开始一样，进入了不断的循环过程。

3)在“e”步，即南北向由红灯转变为绿灯时，同时进行车辆检测，当东直右的等待车辆超过6辆时，南北向让出控制权，即南北向马上由绿灯进入黄灯闪烁，之后变为红灯，而在其变为红灯的同时，东直右由之前的红灯转变为绿灯。

二、硬件选型

硬件组态的任务就是在STEP 7中生成一个与实际的硬件系统完全相同的系统。由于交通灯属于小规模的控制系统，故选择CPU 312C的紧凑型的CPU，比

较实用与具有较高要求的小型应用，且价格也相对便宜，若选用CPU 313C、CPU 314C等的型号，其价格较昂贵，用来实现红绿灯控制不划算。由于红绿灯的输出地址分别分配与Q4、Q5、Q6上，故给4、5、6槽中分配如图所示的地址。三．建立符号表

建立的符号表下图所示：

其中T56、T57、T58、T59、T510、T511、和T63、T64、T65分别同T4##对应，控制西向和南北向的黄灯闪烁。

四．建立变量表

建立的变量表如下图：

五．交通灯控制梯形：

1)完整的梯形图为附录所示：

2) 核心梯形图为：

其控制过程分析：

1) 当将STOP转向RUN-P（仿真中）时，寄存器线圈得电，于是其常开的触点得电。这时T42、T43、T50、T53、T60同时得电(即Q4.2、Q4.3、Q5.0、Q5.3、Q6.0线圈得电，即“东直右红灯”，其它向都为红灯)，并且分别得电10s、5s、13s、18s、26s。

2) 当5s后，T43输出为0（即Q4.3为0，即“东左红灯”熄灭），同时T45线圈得电（则Q4.5也立即得电，即“东左绿灯”亮），这时实现“东左方向绿灯变红灯”，“东直右”及“西向”和“南北向”都是“红灯”。

3）当再过5秒，即10s后，T42减为0，输出端Q4.2线圈断电（即“东直右绿灯"熄灭），接着常闭的Q4.2线圈闭合，T41脉冲定时器得电（开始计时3s），同时T410脉冲定时器也得电（将得电0.5s），则Q4.1（“东直右黄灯亮”）。0.5s 后，T410输出为0（即Q4.1失电，“东直右黄灯灭”），同时T49接通延时定时器得电并开始计时，0.25s后T49输出为1，即T411脉冲定时器得电开始计时，此时T411常闭触点断开，T410断电，当T411计时0.25s后，T411又得电，即T410