plc红绿灯课程设计报告.docx
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plc红绿灯课程设计报告
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
2．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PLCSM模块图
1．交通灯东向电气连接图....................................................................12
2．电气连接图分析..............................................................................12
3．画图时所遇到的问题.......................................................................12
第四部分：
设计心得
设计心得...................................................................................12
单交叉口红绿灯控制系统
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
1、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：
首先东向直行右转为绿灯时，东向左、西向直右、西向左、南北向都为红灯。
5秒后，东向左为绿灯，东向直右仍为绿灯，西向直右、西向左、南北向为红灯。
再5秒后，东直右、东左黄灯同时闪烁3秒。
然后，西直右变为绿灯，东向、西左和南北向都为红灯。
同样5秒后，西左变绿灯，西直右仍为绿灯，东向和南北向都为红灯。
5秒后，西直右和西左同时闪烁黄灯3秒。
之后，南北变绿灯，东西向都为红灯，同时开始检查东向的车辆数，如果东向的车辆超于6辆，则南北向马上让出控制权，即马上由绿灯变为黄灯，并闪烁3秒，之后变为红灯，同时东直右为绿灯。
这样接着循环运行。
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3秒并闪烁3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。
2．硬件选型
硬件组态的任务就是在STEP7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CPU312C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CPU313C、CPU314C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又得电开始计时,同时Q4.1黄灯又再次亮。
这样再循环一次，则黄灯完成在3s的时间内闪烁3次。
（10s后，“东左向”也由“绿灯”进入“黄灯”闪烁阶段，其运行过程同“东直右方向”的类似。
）此时实现“东直右”和“东左”黄灯同时闪烁，西向和南北向仍为红灯。
4）东向黄灯闪烁完后（即过13s后），“西直右”由红灯变绿灯，其他向为红灯。
之后的运行过程同东向类似。
5）程序段7与程序段8为检测东向等待车辆个数的程序。
其实现的过程为：
当南北向绿灯亮时，同时在输入块点击“I1.0”（相当于检测等待的车辆个数），点击两下（相当于给加计数器一个信号），则MW2加1。
同时Q6.4得电，比较器开始将MW1的值与6比较（为了方便调试编程，在编程过程中设定比较器的比较值为2）。
当给加计数器7个信号时，MW1的值为7，通过比较器比较，MW1的值大于6，于是比较器有输出，即Q6.5得电。
这时Q6.5线圈的常闭触点（在Q6.2“南北绿灯”前）断开，即“南北绿灯”熄灭，进入黄灯闪烁，闪烁完后又回到“东直右”方向继续循环执行。
其具体的灯显示过程于上面的表格分析中。
第三部分：
东向的电气连接图与PLCSM模块图
1.交通灯东向电气连接图：
见附录
二.电气连接图分析：
给电气图接上三相交流电，由于控制电路的所用到的电器所能承受的电压都相对较小，故需要一个降压的过程，将交流的高电压降为控制电器能够承受的电压。
同样，交通灯也不能够直接承受220V的电压，需要降压或者给交通灯串联一个适宜的电阻，从而使交通灯可以在允许的电压内正常工作。
电路中串有熔断器，是用来保护电路的，防止电路发生短路时造成的一系列损失。
三.画图时所遇到的问题
在画图的过程中发现图像无法垂直的旋转过90度，于是上网搜到了其应用方法，再一个就是右下角的标题快，其内容不太符合本次设计所需要的要求，但是想把它修改，却改不了，想删掉了再重画发现也删不掉，于是又去求助了网络，最后得到了帮助，把默认的标题块去掉，自己画了一个适合要求的标题快。
第四部分:
设计心得
本次课程设计设计的是红绿灯，是我们实验做过的升级版。
由于实验有了一定的基础，于是对本次红绿灯的设计也有了清晰的思路。
在课程设计布置下来几天后我就开始动手研究了，一开始就列了一张东直右、东左、西直右、西左和南北向的红绿灯亮灭的情况。
然后开始对各个灯分配时间，然后开始了编写梯形图，本来是想用之前做实验时写好的那个程序来进行修改的，但是后来发现被改得面目全非，而且还把自己完全给弄混了，于是决定抛开之前的那个基础程序，根据现在的思路自己重新编程，这样反反复复的写了好多张草稿纸，最后当我把程序都写出来并已进入调试的时候，得到了一个不好的消息，说是老师更改了高级的要求，我当时有点崩溃了，差不多调出来的程序又得重新修改了。
可是我还是很快摆正心态，又重新列了上面的那张各方向的红绿灯亮灭情况表，开始对程序进行修改，在修改的过程中我同时也对纸上的程序进行修改，以防再遇到同在实验室时丢程序的情况，那次丢程序把我郁闷得不行，给了我一个非常深刻的教训。
再通过不断的修改调试后，终于运行正确了，但我对车辆检测的程序并没有很好的思路，于是第二天同同学一起研究了车辆检测的程序，最后终于完整的整个设计。
设计时遇到的最难的地方就是对红灯的控制，即当其他方向绿灯或黄灯闪烁时都要必须亮红灯，最后用并联的思路完成了亮灯控制。
由于程序中用到的定时器T比较多，为了不发生混乱，我把定时器T的标号设置成同其所控制的输出线圈类似，这样给设计及修改带来了极大的方便性和清晰性。
程序完成后，开始进入了电气连接图的研究中。
根据自己的思路。
用一晚上的时间终于在草稿纸上把完整的电气连接图给画了出来。
在画控制电路的过程中，最纠结的就是定时器了，当画到东左黄灯闪烁的时候，才很清晰的弄明白梯形图中的脉冲定时器在电气电路中既要画上一个通电延时断开的触点，同时还要接上一个定时线圈。
但是当要用软件CAD去画时，才发现CAD怎么都画得不利落啊，而且在软件上面找遍了都没有找到那些基本的电子器件，后来问了学姐们，才知道原来器件都是要自己画上去的，在再三的画图失败后，决定还是先用ALTIUM软件画图，在之后的空余中再去学习CAD软件。
在同学的指导下，终于完成了电气连接图及PLCSM模块图，但去验程序的时候老师又说我们画的复杂了，没有必要那样画，通过老师的纠正后，又开始研究电气图的画法。
最后得出了附录所示的连接图。
虽然在绘图的过程中遇到了很多困难，但我觉得比别人拿去让学过软件的人帮忙画强得多，虽然有时候心里面会有些不太舒服，但毕竟最终需要学东西的是自己，自己不学，老让别人帮着画，最后自己还是什么也不会，即使得了很高分那又怎样呢，还不是啥也没学到，最后吃亏的只能是你自己。
不管结果如何，自己动手画了、动脑学了，会觉得问心无愧，有这个画图的过程就已经觉得很珍贵了。
每个人都是要从不会到会过度的，不能总是依赖别人。
通过这次红绿灯的课程设计。
使我对PLC、对STEP7软件都有了更近一步的了解，用再通过绘画电气连接图，让我对电气控制的知识又得以复习和巩固，同时还让我深刻的体会到课程与课程之间的联系强度，为接下来的学习、今后从事自动化控制领域的工作打下一定的基础。
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