按钮式人行横道交通灯设计

目录

1.课程设计的目的 (1)

2.课程设计的题目和要求 (1)

2.1课程设计的题目 (1)

2.2课程设计的要求 (1)

3.课程设计内容 (2)

3.1按钮人行道系统的CPU选择及I/O端口的分配 (2)

3.1.1 CPU的选择 (2)

3.1.2 I/O端口分配 (2)

3.2按钮人行道系统的闪烁电路 (3)

3.3按钮人行道系统的顺序功能图 (4)

3.4按钮人行道系统的梯形图 (6)

3.5调试 (9)

4.设计总结 (9)

1.课程设计的目的

课程设计是对学生综合运用本门课程及相关知识解决问题能力的培养和训练，加深对知识的理解。通过此次课程设计,主要训练和培养学生查询资料、方案的比较选择,以及运用简洁的文字,清晰的图表来表达自己设计思想等能力。从而锻炼分析、解决实际问题的本领,真正实现由知识向智能的转化。并且通过此综合训练,为以后毕业设计打下一定的基础。

2.课程设计的题目和要求

2.1 课程设计的题目:按钮人行道系统设计

2.2 课程设计的要求

（1）熟悉题目，收集资料，明确课题要求，为设计工作做准备。

（2）总体设计，正确设计方案，完成硬件和软件的设计。

（3）画出PLC外部接线图，顺序功能图，时序图和梯形图，并作简要说明。（4）写出系统调试结果，整理设计方案。

设计按钮式人行横道指示灯其工作示意图如图2.2.1所示

图2.2.1

3.课程设计内容

由于设计要求中信号灯亮有时间限制及闪烁，故采用定时器进行时间控制，闪烁电路完成闪烁，在程序中使用顺序控制继电器来控制灯的亮灭，利用自锁、互锁实现顺序控制。在正常情况下公路上只允许车辆通行，车道保持绿灯，人行道也一直保持红灯，当有人需要过马路时，按下车道两侧设有的开关X0或X1，人行道收到信号送入端子任选SL-200 PLC中，SL-200 PLC在接受信号后开始执行相应程序。

3.1 按钮人行道系统的CPU选择及I/O端口的分配

3.1.1 CPU的选择

由于公路两侧各有一按钮，固有两个输入。CPU要控制公路红黄绿灯，及人行道红绿灯，故有五个输出。参考工具书，CPU 222有8输入/6输出，并且既有扩展功能。

CPU 222介绍

CPU 222本机数字量I/O为8路输入/6路输出，可扩展2个模块，最大扩展78路数字量或10路模拟量，是广泛全功能的控制器。

3.1.2 I/O端口分配

输入信号端：2个人行道手动按钮（X0、X1），作为有人要过马路时的输入指令。输出信号端：5个信号灯，分别控制车道和人行道的信号灯。如表3.1.1所示

表3.1.1 I/O端口分配

根据控制要求,设计分析及I/ O端口分配表，外部硬件电路接线如图3.1.2所示

图3.1.2

3.2 按钮人行道系统的闪烁电路

闪烁电路也称振荡电路，实际是一个时钟电路，闪烁时间可以是等间隔，也可是不等间断的。本设计采用的是等间隔的通断，按下启动按钮I0.0，定时器T41开始计时，0.5s后T41常开触点闭合，绿灯亮，此时定时器T42开始计时，计时0.5s后T42常闭触点断开，绿灯灭，完成一次0.5s亮0.5s灭的循环，如此再加入一个计数器循环5次，完成5次闪烁。

闪烁电路时序图如图3.2.1所示和顺序功能图如图3.2.2所示

图3.2.1

图3.2.2

3.3 按钮人行道系统的顺序功能图

利用S7-200 PLC设计人行道按钮控制信号灯，控制过程如下：

（1）设计一路口交通灯控制电路，要求无人横穿马路时，车道绿灯与人行道红灯始终都是亮的。

（2）当有人要过马路时按下按钮X0或X1，30s后车道绿灯灭，黄灯亮15s后灭，红灯亮。

（3）过5s人行道红灯灭绿灯亮，绿灯亮15s后闪烁5次，每次0.5s.。（4）绿灯闪烁4s后灭人行道红灯再亮5s后，车道红灯灭绿灯亮。

在这个过程中再按路边按钮式不起作用的，只有当整个过程结束后也就是车道绿灯与人行道红灯同时亮时按钮才起作用。

根据控制过程绘制时序图如图3.3.1所示

图3.3.1

根据控制过程及时序图绘制顺序功能图如图3.3.2所示

图3.3.2

3.4按钮人行道系统的梯形图

根据设计的顺序功能图绘制梯形图如图3.4.1所示

3.5 调试

（1）硬件调试：检查外接线头是否良好，检查完毕把PLC连上电源线并用PC/PPI 电缆线和电脑相连。接通电源，检查可编程逻辑控制器是否正常工作，观察PLC 是否有报警现象。

（2）软件调试：在PLC基本功能正常的情况下，将编好的程序输入编程软件STEP7后,检查无误后，下载到PLC中以便下不步调试。

（3）运行调试：在硬件调试和软件调试基础上，将可编程控制器主机上的STOP/RUN开关拨到RUN位置，运行指示灯点亮，运行程序，观察运行情况。（4）结果：经过调试修改使运行结果符合设计要求。

电路接通后，红灯一直亮，当按下I0.0或I0.1按钮，15s后Q0.2车道绿灯灭，黄灯亮再过10s黄灯灭红灯亮，然后5s人行道红灯灭绿灯亮，绿灯亮15s 后闪烁5次,红灯亮5s后车道红灯灭绿灯亮。通过调试，得实验现象完全与要求一样，故按钮式人行道信号灯的PLC控制系统经过不断调试和修改符合设计要求。

4.设计总结

在整个设计过程中，经常遇到各种问题，在编写梯形图时认为正确的，但经过上机实验，发现总是有连线，编程等个方面的问题，无法实现。回顾本次课程设计，在这两个星期的时间里，我收获很多，不仅巩固了所学知识，将相应知识运用于实践，而且学到很多课本以外的内容。通过这次课程设计使我懂得了理论与实践结合的重要性，只有将所学运用到实践中才是真正学懂了，才能提高自己的动手能力和独立思考能力。在查找和整理资料过程中，我获得了更广泛的PLC 的相关知识，对此有了更深层次的认识。对一些辅助画图的工具（AutoCAD）的简单使用，能达到基本掌握，熟练使用。在此还要感谢高老师给予的帮助，并在设计时提出了宝贵的意见，令我能顺利的完成本次课程设计。