【正文】 交通信號燈PLC控制設計畢業(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)硬件設計 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)下位機程序設計 13 STEP7Micro/WIN編程軟件簡介 13(SFC) 14 16 20 21第五章 控制系統(tǒng)上位機程序設計 23 MCGS組態(tài)軟件介紹 23 交通燈組態(tài)監(jiān)控界面設計 23第六章 控制系統(tǒng)聯(lián)機調試 25 準備工作 25 聯(lián)機調試 25 調試中出現的問題 26第七章 總結 27參考文獻 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、藍兩色的機械扳手式信號燈，用以指揮馬車通行，這是世界上最早的交通信號燈。1868年，英國機械師德哈特在倫敦威斯敏斯特區(qū)的議會大廈前的廣場上，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，電氣啟動的紅綠燈出現在美國，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；另一種是用擴音器來啟動紅綠燈，司機遇紅燈時按一下嗽叭，就使紅燈變?yōu)榫G燈。紅外線紅綠燈當行人踏上對壓力敏感的路面時，它就能察覺到有人要過馬路。紅外光束能把信號燈的紅燈延長一段時間，推遲汽車放行，以免發(fā)生交通事故。信號燈的出現，使交通得以有效管制，對于疏導交通流量、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《道路交通和道路標志信號協(xié)定》對各種信號燈的含義作了規(guī)定：綠燈是通行信號，面對綠燈的車輛可以直行、左轉彎和右轉彎，除非另一種標志禁止某一種轉向，左右轉彎車輛都必須讓合法地正在路口內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，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，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可以進入交叉路口。在十字路口設置交通燈可以對交通進行有效的疏通，并為交通參與者的安全提供強有力的保障。但是隨著社會、經濟的快速發(fā)展，原先的交通燈控制系統(tǒng)已經不能適應現在日益繁忙的交通狀況。如何改善交通燈控制系統(tǒng)，使其適應現在的交通狀況，成為研究的課題。 隨著汽車進入家庭步伐的加快和城市汽車數量的增多，城市道路交通問題顯得越來越重要。馬路上經常會看到這種現象：一旦整個路口的交通信號燈出現故障，若沒有交警的及時疏導，該路口就會塞得一塌糊涂，甚至造成嚴重的交通事故。原交通信號燈控制大多采用繼電器或單片機實現，存在著功能少、可靠性差、維護量大等缺點,越來越不能適應城市道路交通路口高速發(fā)展的要求。另外，根據人車流量的多少，可能隨時增加路口的交通信號，比如增加轉彎或人行道交通信號，原有系統(tǒng)的制約性就更加明顯了。為了彌補原交通信號燈控制系統(tǒng)存在的缺點，我們引入了基于PLC控制的交通信號燈控制系統(tǒng)。本文針對十字路口交通信號燈控制系統(tǒng)，運用可編程邏輯器件PLC做了軟件與硬件的設計，基本能達到控制要求。系統(tǒng)僅實現了小型PLC系統(tǒng)的一個雛形，在完善各項功能方面都還需要進一步的分析、研究和調試工作。如果進一步結合工業(yè)控制的要求，形成一個較為成型的產品，則需要作更多、更深入的研究。隨著科學技術的日新月異，自動化程度要求越來越高，原有的交通燈裝置遠遠不能滿足當前高度自動化的需要。可編程控制器交通燈控制系統(tǒng)是集成自動控制技術、計量技術、新傳感器技術、計算機管理技術于一體的機電一體化產品；充分利用計算機技術對生產過程進行集中監(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，采用標準化、模塊化、系統(tǒng)化設計，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：① 脫機手動工作；② 聯(lián)機自動工作；③ 上位機控制的單周期運行方式；④ 由上位機通過串口向下位機送入設定配方參數實現自動控制；⑤ 自動啟動、自動停止的控制方式。近年來PLC的性能價格比有較大幅度的提高，使得實際應用成為可能。本系統(tǒng)采用PLC是基于以下四個原因[1]：① PLC具有很高的可靠性，通常的平均無故障時間都在30萬小時以上；② 編程能力強，可編程控制器指令豐富；③ 抗干擾能力強，目前空中各種電磁干擾日益嚴重，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。根據交通信號燈控制系統(tǒng)的要求與特點，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，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、輸入擴充設備，有豐富的特殊擴展設備，其中的模擬輸入設備和通信設備是系統(tǒng)所必需的，能夠方便地聯(lián)網通信。本系統(tǒng)就是應用可編程序控制器（PLC）對十字路口交通信號燈實現控制。 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 信號燈受兩個按鈕控制，當啟動按鈕動作時，信號燈系統(tǒng)開始工作，且先南北紅燈亮，東西綠燈亮。當停止按鈕動作時，所有信號燈都熄滅。② 南北綠燈和東西綠燈不能同時亮，如果同時亮時應關閉信號燈系統(tǒng)，并報警。③ 南北紅燈亮維持25S。在南北紅燈亮的同時東西綠燈也亮，并維持20S。到20S時，東西綠燈閃爍，閃爍3S后熄滅。在東西綠燈熄滅時，東西黃燈亮，并維持2S。到2S時，東西黃燈熄，東西紅燈亮。同時，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。同時南北黃燈亮，維持2S后熄滅，這時南北紅燈亮，東西綠燈亮。⑤ 回到①，循環(huán)執(zhí)行。 交通信號燈工作界面見圖21。圖21 交通信號燈工作界面按照交通燈系統(tǒng)控制的要求，結合西門子S7200系列可編程控制器的特性（見附錄），設計思想分析如下：給一個啟動的輸入信號，要配合一個SB1的按鈕，當SB1啟動按鈕動作時，系統(tǒng)工作；同樣，給一個停止的輸入型號，要配合一個SB2的按鈕，當SB2停止按鈕動作時，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,需計時器設定延時25S秒，才會轉入下一狀態(tài)南北綠燈亮；同時，東西方向道路的綠燈也一起亮20S,需計時器設定延時20S，才會轉下一狀態(tài)東西綠燈閃爍；東西綠燈閃爍3S，需脈沖源（秒/次）動作使東西綠燈閃爍，還要需計時器設定延時3S，才會轉下一狀態(tài)東西黃燈亮；東西黃燈亮2S,需計時器設定延時2S，才會轉入下一狀態(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,需計時器設定延時30S，才會轉入下一狀態(tài)東西綠燈亮；同時，南北方向道路綠燈也一起亮25S,需計時器設定延時25S，才會轉下一狀態(tài)南北綠燈閃爍；南北綠燈閃爍3S，需脈沖源（秒/次）動作使南北綠燈閃爍，還要需計時器設定延時3S，才會轉下一狀態(tài)南北黃燈亮；南北黃燈亮2S,需計時器設定延時2S，才會轉入下