交通信号灯的自动控制

中国矿业大学成人教育学院

课程设计

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2014年12月20日

目录

交通信号灯自动控制

一、设计目的与任务 (2)

二、设计内容 (2)

1、方案描述，需求分析 (2)

2、要求提供方案结构图、PLC选型分析 (4)

3、电气原理图、I/O地址分配表和电气元器件清单 (5)

4、程序流程图、PLC程序 (6)

三、安装、调试说明 (8)

四、设计中的问题分析 (9)

五、设计总结与心得 (9)

六、主要参考资料 (10)

交通信号灯的自动控制

一、设计目的与任务

1、熟悉PLC及常用低压电气元件的结构特点，掌握其选型原则；了解常见电气控制电路设计的标准和原则，学习使用常用电气类工具。

2、学习PLC常用指令、输入输出信号与PLC的连接等，掌握PLC程序的编写与调试方法。

3、掌握使用PLC控制十字路口交通灯的程序设计方法。

4、进一步熟悉PLC指令的应用。

二、设计内容

1、方案描述，需求分析；

PLC是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置，用以在其内部储存执行逻辑运算、顺序控制、定时计数和算术运算等操作指令，并通过数字式或模拟式的输入、输出接口，控制各种类型的机械或生产过程。PLC是微机技术与传统的继电器触控技术相结合的产物，它克服了继电器接触控制系统中的机械触电的接线复杂、可靠性低、功率高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用了微处理器的优点，有照顾到现场电气操作维修人员的技能与习惯，特别是PLC的程序编制，不需要专门的计算机编程语言知识，而是采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式，使用户程序编制形象、直观、方便易学；调试与差错也都很方便。

十字路口交通灯在我们的日常生活中经常遇到，其控制通常采用数字电路控制或单片机控制即可达到目的。这里采用了PLC可编程序控制器对其进行控制。图示为十字路口两个方向交通灯自动控制时序工作波形图如下：

信号灯受启动开关控制，当启动开关接同时，信号灯系统开始工作，先南北红灯亮，在东西绿灯亮。当启动开关断开时，所有信号灯都熄灭。

（1）南北红灯亮维持25s，在南北红灯亮的同时东西绿灯也亮，并维持20s，到20s时，东西绿灯闪亮，闪亮3s 后熄灭。在东西绿灯熄灭时，东西黄灯亮，并维持2s，到2s时，东西黄灯熄灭，东西红灯亮。同时，南北红灯熄灭，绿灯亮。

（2）东西红灯亮维持25s，南北绿灯亮维持20s，然后闪亮3s后熄灭，同时南北黄灯亮，维持2s后熄灭，这时南北红灯亮，东西绿灯亮。

（3）上述动作循环进行。

控制要求如下所示：

南北信号绿灯亮绿灯闪黄灯亮红灯亮

时间20s 3s 2s 25s

东西信号红灯亮绿灯亮绿灯闪黄灯亮时间25s 20s 3s 2s

2、要求提供方案结构图、PLC选型分析；

通过上述的分析，可以看到，系统需要2个输入和6个输出，对于这样一个小型的系统可以选择一些小型PLC就可以满足需求，可以选择DVP28SV型PC机。

3、电气原理图、I/O地址分配表和电气元器件清单；

(1) 电气接线图

(2) I/O地址分配表

(3)

4、程序流程图、PLC程序等（1）程序流程图

（2）梯形图

三、安装、调试说明

1、硬件调试：硬件调试是利用开发系统、基本测试仪器（万用表、示波器等），检查用户系统硬件中存在的故障。硬件调试可分为

静态调试与动态调试两步进行。

静态调试是在用户系统未工作时的一种硬件检测。

第一步：目测。检查外部的各种元件或者是电路是否有断点。

第二步：用万用表测试。先用万用表复核目测中有疑问的连接点，再检测各种电源线与地线之间是否有短路现象。

第三步：加电检测。给板加电，检测所有的插座或是器件的电源端是否符合要求的值

第四步：是联机检查。因为只有用可编程控制器开发系统才能完成对用户系统的调试。

动态调试是在用户系统工作的情况下发现和排除用户系统硬件中存在的器件内部故障、器件连接逻辑错误等的一种硬件检查。动态调试的一般方法是由近及远、由分到合。

由分到合是指首先按逻辑功能将用户系统硬件电路分为若干块，当调试电路时，与该元件无关的器件全部从用户系统中去掉，这样可以将故障范围限定在某个局部的电路上。当各块电路无故障后，将各电路逐块加入系统中，在对各块电路功能及各电路间可能存在的相互联系进行调试，由分到合的调试完成。

由近及远是将信号流经的各器件按照距离可编程控制器的逻辑距离进行由近及远的分层，然后分层调试。调试时，仍采用去掉无关元件的方法，逐层调试下去，就会定位故障元件了。

2、软件调试：软件调试是通过对拥护程序的汇编、连接、执行来发现程序中存在的语法错误与逻辑错误并加以排除纠正的过程。如果出现故障，应返回编程环境，检查梯形图的错误并修改程序再进行调试，如此反复直到调试成功。

具体实现的过程如下：

1.按下启动键X0，继电器M500闭合并进行置位，常开接点M500闭合，定时器T0 T1 开始计时，首先南北方向红灯Y5亮，东西方向绿灯Y0亮，东西方向通行。

2.定时器T0计满20秒时，东西方向绿灯Y0开始闪亮，定时器T1计满3秒时，东西方向黄灯Y1亮时间为2秒

3.定时器T10形成一个分频电路，周期为1秒，用这样一个矩形波去控制绿灯的闪亮。

4.定时器T2计满25秒时，南北方向绿灯Y3亮，东西方向红灯Y2亮，其他灯灭，南北方向通行。

5.定时器T3计满3秒时，南北方向绿灯Y3开始闪亮，闪亮时间为3秒，闪亮原理同上，然后循环重复上述过程。

6.当停止按钮X1时，继电器M500失电，此时所有的输出灯都将熄灭，程序停止运行。

四、设计中的问题分析

在起初情况，按下启动开关，根据设计的要求,应该亮的灯有“南北红灯”、“东西绿灯”，由于设计中未考虑周全，当按下转换开关时，不仅“南北红灯”、“东西绿灯”亮，而且“南北绿灯”、“东西红灯”也亮，断电后，对程序进行检查，发现把程序中没有对定时器终止，所以才会出现灯亮混乱的情况。

五、设计总结与心得

这学期学习了《可编程控制器技术与系统》这门课程，这门课程通俗的说就是通过PLC的编程来控制像彩灯，交通灯等一系列的电子系统。我们在实验室做课程设计，总共为期两周的时间，从与非逻辑与定时器，到十字路口交通灯控制，两星期下来，感觉学到了很多。