十字路口交通灯PLC程序设计

PLC综合应用课程设计报告
题目十字路口交通灯plc控制程序设计
学院 _计算机与信息科学学院
专业 ____自动化 _____
年级 ____2012级___ ____ ___
设计小组成员：
姓名学号
郑继伟222012321042094
吴云飞222012321042093
指导教师 ___李涛祝培军 ___
成绩____________________
2014年7月9 日
1.控制系统构成
1.1硬件系统构成
计算机一台，控制器一台，试验箱一个
1.1.1 控制器
PLC型号选用Rockwell Software 公司AB-PLC 1764系列的MicroLogix1500LSP Series C
1.1.2控制对象
十字路口交通灯控制对东西方向，南北方向车行道以及人行横道的交通灯在不同异常以及不同情况下的变化，用PLC机箱上的十字路口模拟块来实现模拟。

1.1.3 I/O
（1）输入信号：
INPUT00：接PS1（系统控制开关Start。

Start=1：系统运行；Start=0：系统停止，灯全熄灭）；
INPUT01：接PS2（东西方向强通信号F）；
INPUT02：接PS3（南北方向强通信号f）；
INPUT03：接PS4（东西方向异常信号V）；
INPUT04：接PS5（南北方向异常信号v）；
（2）输出信号：
OUTPUT00：接TL1（东西路车行道绿灯G）；
OUTPUT01：接TL2（东西路车行道黄灯Y）；
OUTPUT02：接TL3（东西路车行道红灯R）；
OUTPUT03：接FL1（东西路人行横道绿灯CRSG）；
OUTPUT04：接FL2（东西路人行横道红灯CRSR）；
OUTPUT05：接TL4（南北路车行道绿灯g）；
OUTPUT06：接TL5（南北路车行道黄灯y）；
OUTPUT07：接TL6（南北路车行道红灯r）；
OUTPUT08：接FL3（南北路人行横道绿灯crsg）；
OUTPUT09：接FL4（南北路人行横道红灯crsr）；
1.2软件构成
Rockwell Software公司SLC500系列软件：
（1）通信软件RsLinx；
（2）编程软件RsLogix500；
（3）PLC仿真软件RSLogix Emulate 500
2、控制要求
十字路口交通灯控制系统共有3种控制模式，分别是正常时序控制模式、交通异常状况控制模式和急车强通控制模式。

正常时序控制模式是指无异常信号（即V=0且v=0）或都出现异常信号（即V=1且v=1），而且无急车强通信号（即F=0且f=0）的情况下交通灯控制系统的运行规则。

交通异常状况控制模式是指在无急车强通信号（即F=0且f=0）的情况下出现了异常信号（即V=1或者v=1）时交通灯控制系统的运行规则。

急车强通控制模式是指出现了急车强通信号（即F=1或f=1）的情况下交通灯控制系统的运行规则。

这3种控制模式的优先级不同，其中急车强通控制模式优先级最高，交通异常状况控制模式次之，正常时序控制模式优先级最低。

高优先级的控制模式可以中断低优先级的控制模式。

表2 控制模式
序号控制模式优先级
1 正常时序控制模式低
2 交通异常状况控制模式中
3 急车强通控制模式高
2.1正常控制模式
系统受一个启动开关Start的控制。

当开关启动(Start=1)时，系统开始工作；当启动开关断开(Start=0)时，所有信号灯全部熄灭，系统停止运行。

在两个方向的车行道都无异常信号（即V=0且v=0）或都出现异常信号（即V=1且v=1），而且无急车强通信号（即F=0且f=0）的情况下，交通灯控制系统按照如图2所示的流程运行，即正常时序控制模式。

其中对异常信号（V=1或v=1）这种情况的处理见交通异常状况控制模式的描述部分。

绿灯“闪亮”1次是指1秒周期内，先熄0.5s，后亮0.5s。

正常时序控制模式的单周期为70s。

从图2中可以看出系统启动后，东西方向的车行道优先通行
2.2交通异常状况控制模式
在无急车强通信号（即F=0且f=0）的情况下，若有且仅有一个方向的车行道出现了异常信号（即V=1或v=1），则交通灯控制系统按照异常状况控制模式运行。

交通异常状况是指与正常状况相违背的情况。

比如，在现实生活中的交通可能会出现东西方向的车辆过多(V=1)发生堵塞，而南北方向车辆却很稀少(v=0)。

这时正常的信号灯时序将会使交通状况更加恶化。

这部分的处理是根据传感器实际监视识别到的外界实际情况来对信号灯进行控制。

当任一方向路段传感器检测到东西(或南北)方向有车辆在50m没有移动，而南北(或东西)方向交通状况正常，这时PLC将自动启动交通状况异常处理方式，强制东西方向(或南北方向)绿灯的点亮时间由30s延长至50s，直至在这一方向上的传感器不再返回对应信号(表明此路段的车辆排列长度小于50m)。

时序流程图如图3所示。

交通异常状况控制模式运行的单周期为90s。

（1）该异常模式仅适用于两个方向的车行道中仅有一个方向的车辆堵塞而另一方向正常的情况。

若两个方向的车行道都出现堵塞，即两个方向的路段传感器都检测到车辆堵塞（V=1且v=1），则不执行交通异常状况控制模式，而执行正常时序控制模式。

（2）针对异常信号出现的时间，有以下4种情况。

●在正常时序控制模式下，若某一方向的车行道的绿灯在亮的过程中
（即绿灯常亮30s内，绿灯闪亮3s不计入内），该方向的车行道出
现异常信号，则该车行道的绿灯亮的时间自动延长至50s，另一方向
的车行道的红灯也自动延长至55s，其它交通灯也要自动调整时间。

●在正常时序控制模式下，若某一方向的车行道的绿灯在熄灭的40s
过程中（即该方向车行道绿灯闪亮3次、黄灯亮2s和红灯亮35s，
总计40s的这一时段），该方向的车行道出现异常信号，则该方向
车行道的绿灯的常亮时间自动由30秒延长至50s，另一方向的车行
道的红灯也自动延长至55s，其它交通灯也要自动调整时间。

●若在执行交通异常状况控制模式过程中，该方向的车行道恢复正常，
即异常信号变为0（即V=0或v=0），则先执行完本周期，从下一周
期开始执行正常时序控制模式。

●若先出现异常信号的车行道方向的异常信号没有消失的情况下，而
另一个方向的车行道异常信号也出现了，即此时V=1且v=1，则分2
种情况考虑。

第1种情况：当先出现异常信号的车行道方向在绿灯
常亮50s的过程中，另一方向车行道也出现了异常信号，则先执行
完本周期的交通异常状况控制模式，从下一周期开始执行正常时序
控制模式。

第2种情况：当先出现异常信号的车行道方向在绿灯熄
灭的40s过程中，另一方向车行道也出现了异常信号，则先执行完
本周期的交通异常状况控制模式，从下一周期开始执行正常时序控
制模式。

2.3急车强通控制模式
急车强通信号受急车强通开关(F、f)控制。

无急车时，信号灯按正常时序控制模式或交通异常状况控制模式运行。

有急车来时，将急车强通开关接通，不管原来信号灯的状态如何，一律强制让急车来车方向的绿灯亮，使急车放行，直至急车通过为止。

急车一过，将急车强通开关断开，信号灯的状态立即转为急车来车方向的绿灯闪亮3次，接着黄灯亮2s，随后按正常时序运行（正常时序控制模式，或交通异常状况控制模式）
（1）急车强通信号同一时间只能响应一路方向的急车，若两个方向先后来急车，则按先来后到的次序依次响应；若两个方向同时来急车，则按先东西向，后南北向的次序依次响应。

（2）若在执行正常时序控制模式的过程中，出现了急车强通控制模式的请求，则立即执行急车强通控制模式。

待急车强通控制模式执行完毕，再切换回正常时序控制模式，并从头开始执行，不需从断点处执行。

注意：正常时序控制模式东西路车行道优先通行。

（3）若在执行交通异常状况控制模式的过程中，出现了急车强通控制模式的请求，则立即执行急车强通控制模式。

待急车强通控制模式执行完毕，再切换
回交通异常状况控制模式，并从头开始执行，不需从断点处执行。

注意：此时哪路车行道出现了异常信号则哪路车行道优先通行。

3程序设计思路
1.交通灯正常情况的控制
2.添加异常情况
3最后添加急通情况
3.1正常控制模式设计
在一开始我们小组首先使用了一个70s的计时器，使用LIM指令截取时间段来实现东西，南北方向的红，黄，绿灯的循环过程。

再编程结束后，连线并且成功运行。

但是在准备添加异常情况的时候却发现此方法不易继续进行。

在询问了李涛老师之后，在李涛老师的建议下决定采用多个定时器的方法来是实现正常时序逻辑控制，以便在后续设计中更容易实现异常和强通模式的控制。

于是这一次我们使用了四个计时器，分别以T4.0:30s，T4.1:5s，T4.2:30s，T4.3:5s，辅以LIM指令，并用四个定时器的DN位进行循环触发，用TT位控制交通信号灯开通与熄灭。

实现了70s的正常循环过程。

3.2异常控制模式设计
添加两个计时器T4.4 20s，T4.5 20s。

分别用于异常情况下东西和南北方向上绿灯的加时。

在有异常信号时分别用T4.0，T4.2 的DN位加以触发从而使得绿灯和红灯在本周期内，或下个周期自动添加20s。

再用T4.4，T4.5两个定时器的DN位分别触发T4.2， T4.3，实现程序的循环。

3.3 急通控制模式设计
本段程序利用锁存解锁指令来实现。

并通过开关信号的取反放在所有定时器前，实现急通模式的最高优先级控制。

4. 调试运行过程
1．在正常时序逻辑控制中，开始使用一个定时器。

在老师的指导下，换为多个定时器。

在调试过程中没有遇到什么问题。

2．在异常控制中，按照上面叙述的思路编程之后，发现控制混乱。

很多时候会出现比预定的灯亮的要多的情况，一些循环也不能实现。

经过
观察程序，翻阅课本发现定时器的DN位在定时器完成之后一直保持高
位，直到定时器被重置。

而程序中把DN位当成了瞬时脉冲来使用，导
致按下异常开关时程序控制混乱。

发现这一问题之后，使用了OSR指令
来抓取定时器完成位上升沿用于其他定时器的触发，成功解决了这一问
题。

接下来的调试过程中，没有发现其他的问题。

3．在强通模式的控制中，由于逻辑较为简单，并没有遇到比较大的问题。

但是，有一个点：东西南北强通信号同时到来时，如何来实现。

开
始看到时没有太好的思路，经过询问老师，通过中间变量来互锁，成功
实现了这一功能。

4.1 通信配置
可以一个RS232-RS485转换器将一台或多台模块与计算机连接到一起。

当用一条485总线连接多台PLC时，每台PLC的地址必须是唯一的.
4.2 仿真调试
这次课程设计的过程中，由于两个人一个小组，都配有一个试验箱，而且所有的设计都是在实验室完成的，所以，我们并没有用虚拟仿真。

所有调试，都是在试验箱上通过联机调试完成的。

4.3 联机调试
连接PLC和实验箱，通信驱动选择计算机RS232到PLC的通信驱动
AB_DF1-1，将程序下载到PLC，联机运行调试。

6. 课程设计总结
通过这次设计实践。

强化了对PLC的基本指令的理解，对PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。

在对理论的运用中，提高了我们的工程素质，在没有做实践设计以前，我们对知道的撑握都是思想上的，对一些细节不加重视，当我们把自己想出来的程序与到PLC中的时候，问题出现了，不是不能运行，就是运行的结果和要求的结果不相符合。

尤其是，再做这个程序的异常和强通模式的
控制时，出现了很多的问题。

统过解决一个个在调试中出现的问题，我们对PLC的理解得到加强，看到了实践与理论的差距。

这次课程设计师小组合作的形势实现的。

两人一个小组，通过合作，我们的合作意识得到加强。

合作能力得到提高。

上大学后，很多同学都没有过深入的交流，在设计的过程中，我们用了分工与合作的方式，每个人互责一定的部分，同时在一定的阶段共同讨论，以解决分工中个人不能解决的问题，在交流中大家积极发言，和提出意见，同时我们还向别的同学请教。

在此过程中，每个人都想自己的方案得到实现，积极向同学说明自己的想法。

能过比较选出最好的方案。

在这过程也提高了我们的表过能力。

在设计的过程中，有什么不懂的，可以实时得到了老师的帮助与意见。

在这样的学习过程中，提高是很快很明显的，因为不是每一个问题都能自己解决，向老师请教或向同学讨论是一个很好的方法，不是有句话叫做思而不学者殆。

做事要学思结合。

总之，通过这次PLC课程设计我学到的很多，的收获也很大。

附:程序文档11:48
打印输出 2014年7月13日
11:53。