基于PLC控制的十字路口交通灯设计.docx
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1、可编程逻辑控制器课程设计任务书供09级电气工程及其自动化、电气工程与自动化、自动化专业学生用引言:可编程逻辑控制器课程设计是该课程的一个重要教学环节,既有别于毕业设计,又不同于课堂教学。它需要学生统筹运用所学基本理论、基本方法对现实生活中的实际系统进行设计和调试。一、 设计题目四:十字路口交通灯的控制本设计要求熟练使用西门子公司的S7-200系列产品各基本指令和部分应用指令,根据控制要求进行PLC梯形图编程,解决十字路口交通灯控制的问题。二、 系统工作过程说明图1是一个十字路口的交通灯模拟示意图,R、Y、G分别代表红灯、黄灯、绿灯。红灯亮表示相应方向的车停止行进,绿灯亮表示相应方向的车可以通行
2、,绿灯闪烁、黄灯亮表示短暂的时间后相应方向的车将改变行进状态,提醒司机朋友做好准备。图1 十字路口的交通灯模拟示意图如图1所示,本设计具体要求完成以下工作过程:(1)按一下“启动”按钮,信号灯控制系统开始工作,设此时南北向红灯亮,东西绿灯亮,按一下“停止”按钮,所有信号灯都熄灭。(2) 南北红灯亮维持30秒,在南北红灯亮的同时东西绿灯也亮,东西绿灯并维持24秒。到24秒时,东西绿灯以2Hz的频率闪烁,闪烁3秒后熄灭。在东西绿灯熄灭时,东西黄灯亮,并维持3秒。东西黄灯亮3秒后熄灭,东西红灯亮,同时,南北红灯熄灭,绿灯亮。(3)东西红灯亮维持40秒。南北绿灯亮维持34秒后以以2Hz的频率闪烁,闪烁
3、3秒后熄灭。在南北绿灯熄灭时,南北黄灯亮,维持3秒后熄灭,这时南北红灯亮,东西绿灯亮。(4)完成(2)、(3)的整个过程为一个周期,当“启动”按钮按下时,可以周而复始的工作,直至按下“停止”按钮,整个系统才停止工作。(5)东西绿灯和南北绿灯不能同时亮,东西红灯和南北红灯不能同时亮,否则则自动关闭系统并发出报警信号。三、 设计步骤:(1)对系统进行需求分析,确定I/O点数,分配I/O地址;(2)画出PLC硬件接线图;(3)绘制PLC梯形图;(4)绘制时序图;(5)简述工作过程。四、 课程设计报告:1、报告内容: 本报告内容包括7个部分,具体如下:(1) 封面;(2) 摘要、关键词(摘要要综述性概
4、括设计的任务、过程、结论,200-300字,关键词3-8个);(3) 课程设计任务书; (4) 正文(设计过程,包括需求分析、硬件接线图、梯形图、工作过程描述等);(5) 总结(6) 参考文献(包括在设计过程中查询过的文献资料);(7) 附录(包括附图、程序等)。2、报告格式:(1) 摘 要 标题加粗,宋体二号字,居中;内容宋体小四号字,1.5倍行距关键词 标题加粗,宋体小四号字,居左;内容宋体小四号字,关键词之间以分号隔开分页(2) 正文正 文 标题居中,加粗宋体三号字 内容宋体小四号字,1.5倍行距分页(3) 总 结 标题居中,加粗宋体二号字内容宋体小四号字,1.5倍行距分页(4) 参考文
5、献 标题居中,加粗宋体二号字内容宋体小四号字,1.5倍行距 格式:序号作者姓名.书名(不用书名号).出版社.出版日期如:分页(5) 附 录 标题居中,加粗宋体二号字内容宋体小四号字,1.5倍行距3、其他要求:(1)论文中涉及到的贴图,一律需要在贴图正下方居中位置用宋体五号字体注明序号及名称,如:图1 贴图名称;涉及到的表格,一律需要在表格正上方居中位置用宋体五号字体注明序号及名称,如:表2 数据结构表;(2)正文部分要求在10页以上;(3)论文中所有正文中文部分采用小四号宋体字,全角中文标点。英文和数字一律采用半角,英文采用小四Times New Roman字体, 半角标点符号。(5)论文一律
6、用A4纸打印,页边距采用A4默认的页边距,即:上、下为:2.54厘米;左、右为:3.17厘米。4、报告模版 (见另外一个文档)总体设计2.1总体概述城市交通信号控制是通过对交通流的调节、警告和诱导以达到改善人和货物的安全运输,提高运营效率。其目标在于改善交通流的质量,更好地利用现有运输能力,提高交通流的安全性、快速性和舒适性。目前,就我国大多数城市而言,已经建立了多种交通信号控制系统,与此同时,其中利用定时控制的比例较大。20世纪20年代,人们把各种继电器、定时器、接触器以及触点按一定的逻辑关系连接起来组成控制系统,控制各种机械设备,这是传统的继电器控制系统。随着工业的发展,设备和生产过程越来
7、越复杂。对于复杂的系统继电器控制系统存在两个缺点:一个是可靠性差,另一个是灵活性差。因此在实现十字路口交通灯控制的时候我们将目光转向了更为有效的控制装置PLC。可编程控制器简称PLC,是以微处理器为基础,综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术发展而来的一种新型工业控制装置。专家认为,可编程控制器将成为今后工业控制的主要手段和重要的基础设备之一。将PLC用于对交通信号灯的控制,主要是考虑其具有对使用环境适应性强的特性,同时其内部定时器资源十分丰富,可对目前普遍使用的信号灯进行精确控制。目前大多品牌PLC内部均配有实时时钟,通过编程控制可对信号灯实施全天候无人化管理。由于PLC本身具有通讯联网功
8、能,将同一条道路上的信号灯组成一局域网进行统一调度管理,可缩短车辆通行等候时间,实现科学化管理。鉴于设备的限制,我们选择PLC中的S7-200来实现这一功能。2.2总体设计思想当启动按钮按下后,南北主干道处于红灯状态,东西道路处于绿灯可通行状态。期间,南北红灯持续25S,我们使用定时器T39来实现,T39定时完成以后,T40开始定时30S,用于东西红灯的定时。这样,整个控制系统一个周期55S。南北亮红灯的同时,东西亮绿灯,持续20S,利用定时器T41实现,随后,东西绿灯闪烁3S,用定时器T42实现。闪烁完成后,东西黄灯亮2S,利用定时器T43实现功能。在南北红灯定时完成后,南北绿灯定时25S,
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