【正文】 交通信號(hào)燈PLC控制設(shè)計(jì)畢業(yè)論文目 錄第一章 緒論 1 1 1第二章 控制系統(tǒng)分析 4 4 4 5第三章 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 7 7 9 PLC的地址分配 12 PLC的接線形式 12第四章 控制系統(tǒng)下位機(jī)程序設(shè)計(jì) 13 STEP7Micro/WIN編程軟件簡介 13(SFC) 14 16 20 21第五章 控制系統(tǒng)上位機(jī)程序設(shè)計(jì) 23 MCGS組態(tài)軟件介紹 23 交通燈組態(tài)監(jiān)控界面設(shè)計(jì) 23第六章 控制系統(tǒng)聯(lián)機(jī)調(diào)試 25 準(zhǔn)備工作 25 聯(lián)機(jī)調(diào)試 25 調(diào)試中出現(xiàn)的問題 26第七章 總結(jié) 27參考文獻(xiàn) 29致謝 30附錄１ S7200PLC的CPU的I/O規(guī)范 31附錄２ S7200PLC的CPU的輸入規(guī)范 32附錄３ S7200PLC的CPU的輸出規(guī)范 33第一章 緒論1858年，在英國倫敦主要街頭安裝了以燃煤氣為光源的紅、藍(lán)兩色的機(jī)械扳手式信號(hào)燈，用以指揮馬車通行，這是世界上最早的交通信號(hào)燈。1868年，英國機(jī)械師德哈特在倫敦威斯敏斯特區(qū)的議會(huì)大廈前的廣場上，安裝了世界上最早的煤氣紅綠燈，它由以旋轉(zhuǎn)式方形的紅綠兩種顏色玻璃提燈組成，紅色表示“停止”，綠色表示“注意”。1869年1月2日，煤氣燈爆炸，使警察受傷，煤氣紅綠燈遂被取消。1914年，電氣啟動(dòng)的紅綠燈出現(xiàn)在美國，這種紅綠燈由紅綠黃三色圓形的投光器組成，安裝在紐約市5號(hào)大街的一座高塔上。紅燈亮表示“停止”，綠燈亮表示“通行”。 1918年，又出現(xiàn)了帶控制的紅綠燈和紅外線紅綠燈。帶控制的紅綠燈，一種是把壓力探測器安在地下，車輛一接近紅燈便變?yōu)榫G燈；另一種是用擴(kuò)音器來啟動(dòng)紅綠燈，司機(jī)遇紅燈時(shí)按一下嗽叭，就使紅燈變?yōu)榫G燈。紅外線紅綠燈當(dāng)行人踏上對壓力敏感的路面時(shí)，它就能察覺到有人要過馬路。紅外光束能把信號(hào)燈的紅燈延長一段時(shí)間，推遲汽車放行，以免發(fā)生交通事故。信號(hào)燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對于疏導(dǎo)交通流量、提高道路通行能力、減少交通事故有明顯效果。1968年，聯(lián)合國《道路交通和道路標(biāo)志信號(hào)協(xié)定》對各種信號(hào)燈的含義作了規(guī)定：綠燈是通行信號(hào)，面對綠燈的車輛可以直行、左轉(zhuǎn)彎和右轉(zhuǎn)彎，除非另一種標(biāo)志禁止某一種轉(zhuǎn)向，左右轉(zhuǎn)彎車輛都必須讓合法地正在路口內(nèi)行駛的車輛和過人行橫道的行人優(yōu)先通行；紅燈是禁行信號(hào)，面對紅燈的車輛必須在交叉路口的停車線后停車；黃燈是警告信號(hào)，面對黃燈的車輛不能越過停車線，但車輛已十分接近停車線而不能安全停車時(shí)可以進(jìn)入交叉路口。在十字路口設(shè)置交通燈可以對交通進(jìn)行有效的疏通，并為交通參與者的安全提供強(qiáng)有力的保障。但是隨著社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，原先的交通燈控制系統(tǒng)已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)在日益繁忙的交通狀況。如何改善交通燈控制系統(tǒng)，使其適應(yīng)現(xiàn)在的交通狀況，成為研究的課題。 隨著汽車進(jìn)入家庭步伐的加快和城市汽車數(shù)量的增多，城市道路交通問題顯得越來越重要。馬路上經(jīng)常會(huì)看到這種現(xiàn)象：一旦整個(gè)路口的交通信號(hào)燈出現(xiàn)故障，若沒有交警的及時(shí)疏導(dǎo)，該路口就會(huì)塞得一塌糊涂，甚至造成嚴(yán)重的交通事故。原交通信號(hào)燈控制大多采用繼電器或單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，存在著功能少、可靠性差、維護(hù)量大等缺點(diǎn),越來越不能適應(yīng)城市道路交通路口高速發(fā)展的要求。另外，根據(jù)人車流量的多少，可能隨時(shí)增加路口的交通信號(hào)，比如增加轉(zhuǎn)彎或人行道交通信號(hào)，原有系統(tǒng)的制約性就更加明顯了。為了彌補(bǔ)原交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)存在的缺點(diǎn)，我們引入了基于PLC控制的交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)。本文針對十字路口交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)，運(yùn)用可編程邏輯器件PLC做了軟件與硬件的設(shè)計(jì)，基本能達(dá)到控制要求。系統(tǒng)僅實(shí)現(xiàn)了小型PLC系統(tǒng)的一個(gè)雛形，在完善各項(xiàng)功能方面都還需要進(jìn)一步的分析、研究和調(diào)試工作。如果進(jìn)一步結(jié)合工業(yè)控制的要求，形成一個(gè)較為成型的產(chǎn)品，則需要作更多、更深入的研究。隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，自動(dòng)化程度要求越來越高，原有的交通燈裝置遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)前高度自動(dòng)化的需要?？删幊炭刂破鹘煌艨刂葡到y(tǒng)是集成自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)量技術(shù)、新傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)管理技術(shù)于一體的機(jī)電一體化產(chǎn)品；充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對生產(chǎn)過程進(jìn)行集中監(jiān)視、控制管理和分散控制；充分吸收了分散式控制系統(tǒng)和集中式控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、系統(tǒng)化設(shè)計(jì)，配置靈活、組態(tài)方便?？删幊炭刂破鹘煌艨刂葡到y(tǒng)的特點(diǎn)：① 脫機(jī)手動(dòng)工作；② 聯(lián)機(jī)自動(dòng)工作；③ 上位機(jī)控制的單周期運(yùn)行方式；④ 由上位機(jī)通過串口向下位機(jī)送入設(shè)定配方參數(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制；⑤ 自動(dòng)啟動(dòng)、自動(dòng)停止的控制方式。近年來PLC的性能價(jià)格比有較大幅度的提高，使得實(shí)際應(yīng)用成為可能。本系統(tǒng)采用PLC是基于以下四個(gè)原因[1]：① PLC具有很高的可靠性，通常的平均無故障時(shí)間都在30萬小時(shí)以上；② 編程能力強(qiáng)，可編程控制器指令豐富；③ 抗干擾能力強(qiáng)，目前空中各種電磁干擾日益嚴(yán)重，為了保證交通控制的可靠穩(wěn)定，我們選擇了能夠在惡劣的電磁干擾環(huán)境下正常工作的PLC。根據(jù)交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)的要求與特點(diǎn)，我們采用了德國西門子公司S7200型PLC。西門子PLC有小型化、高速度、高性能等特點(diǎn)，是S7200系列中最高檔次的超小型程序裝置。西門子可編程控制器指令豐富，可以連接各種輸出、輸入擴(kuò)充設(shè)備，有豐富的特殊擴(kuò)展設(shè)備，其中的模擬輸入設(shè)備和通信設(shè)備是系統(tǒng)所必需的，能夠方便地聯(lián)網(wǎng)通信。本系統(tǒng)就是應(yīng)用可編程序控制器（PLC）對十字路口交通信號(hào)燈實(shí)現(xiàn)控制。 第二章 控制系統(tǒng)分析交通燈控制系統(tǒng)的控制要求如下：① 信號(hào)燈受兩個(gè)按鈕控制，當(dāng)啟動(dòng)按鈕動(dòng)作時(shí)，信號(hào)燈系統(tǒng)開始工作，且先南北紅燈亮，東西綠燈亮。當(dāng)停止按鈕動(dòng)作時(shí)，所有信號(hào)燈都熄滅。② 南北綠燈和東西綠燈不能同時(shí)亮，如果同時(shí)亮?xí)r應(yīng)關(guān)閉信號(hào)燈系統(tǒng)，并報(bào)警。③ 南北紅燈亮維持25S。在南北紅燈亮的同時(shí)東西綠燈也亮，并維持20S。到20S時(shí)，東西綠燈閃爍，閃爍3S后熄滅。在東西綠燈熄滅時(shí)，東西黃燈亮，并維持2S。到2S時(shí)，東西黃燈熄，東西紅燈亮。同時(shí)，南北紅燈熄滅，南北綠燈亮。④ 東西紅燈亮維持30S。南北綠燈亮維持25S。然后閃爍3S，熄滅。同時(shí)南北黃燈亮，維持2S后熄滅，這時(shí)南北紅燈亮，東西綠燈亮。⑤ 回到①，循環(huán)執(zhí)行。 交通信號(hào)燈工作界面見圖21。圖21 交通信號(hào)燈工作界面按照交通燈系統(tǒng)控制的要求，結(jié)合西門子S7200系列可編程控制器的特性（見附錄），設(shè)計(jì)思想分析如下：給一個(gè)啟動(dòng)的輸入信號(hào)，要配合一個(gè)SB1的按鈕，當(dāng)SB1啟動(dòng)按鈕動(dòng)作時(shí)，系統(tǒng)工作；同樣，給一個(gè)停止的輸入型號(hào)，要配合一個(gè)SB2的按鈕，當(dāng)SB2停止按鈕動(dòng)作時(shí)，系統(tǒng)停止工作。首先，南北方向道路處于禁止通行的狀態(tài)，東西方向道路處于允許通行的狀態(tài)。南北方向道路亮紅燈狀態(tài)過程中，南北紅燈亮25S,需計(jì)時(shí)器設(shè)定延時(shí)25S秒，才會(huì)轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)南北綠燈亮；同時(shí)，東西方向道路的綠燈也一起亮20S,需計(jì)時(shí)器設(shè)定延時(shí)20S，才會(huì)轉(zhuǎn)下一狀態(tài)東西綠燈閃爍；東西綠燈閃爍3S，需脈沖源（秒/次）動(dòng)作使東西綠燈閃爍，還要需計(jì)時(shí)器設(shè)定延時(shí)3S，才會(huì)轉(zhuǎn)下一狀態(tài)東西黃燈亮；東西黃燈亮2S,需計(jì)時(shí)器設(shè)定延時(shí)2S，才會(huì)轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)東西紅燈亮。其次，東西方向道路處于禁止通行的狀態(tài)，南北方向道路處于允許通行的狀態(tài)。東西方向道路亮紅燈狀態(tài)過程中，東西紅燈亮30S,需計(jì)時(shí)器設(shè)定延時(shí)30S，才會(huì)轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)東西綠燈亮；同時(shí)，南北方向道路綠燈也一起亮25S,需計(jì)時(shí)器設(shè)定延時(shí)25S，才會(huì)轉(zhuǎn)下一狀態(tài)南北綠燈閃爍；南北綠燈閃爍3S，需脈沖源（秒/次）動(dòng)作使南北綠燈閃爍，還要需計(jì)時(shí)器設(shè)定延時(shí)3S，才會(huì)轉(zhuǎn)下一狀態(tài)南北黃燈亮；南北黃燈亮2S,需計(jì)時(shí)器設(shè)定延時(shí)2S，才會(huì)轉(zhuǎn)入下