【文章內(nèi)容簡介】 Software for Traffic Lights System 12 4 Design and Implementation of Hardware and Software Based on PLC 14 Basic Rules and Steps for the Design of PLC Control System 14 Design Requirements of Traffic Lights Control System 14 Input / Output Interface of PLC 15 Electrical Diagram of PLC Control System 17 Basic Rules and Steps for the Design of the Software 19 Design and Implementation of Software 19 Design of Control program 19 5 Design and Implementation of Configuration Software 21 Construction of KingView software 21 Design of Monitoring System for Traffic Lights Control System 21 6 System Debugging 27 Hardware Debugging 27 Overall Debugging 27 Debug Results 29 Problems and Solutions during Debugging 29 Screenshot of Monitoring System Based on Kingview software 29 7 Conclusions and Suggestions34 Acknowledgement35 References 36 Appendix 37 CONTENTS VI Achievements 48 Declaration 西安交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院論文 1 1 緒論 概論 隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，城市交通問題越來越引起人們的關(guān)注。人、車、路三者關(guān)系的協(xié)調(diào)，已成為交通管理部門需要解決的重要問題之一。城市交通控制系統(tǒng)是用于城市交通數(shù)據(jù)監(jiān)測、交通信號燈控制與交通疏導(dǎo)的計算機綜合管理系統(tǒng)，它是現(xiàn)代城市交通監(jiān)控指揮系統(tǒng)中最重要的組成部分。 本文以優(yōu)化、節(jié)能、自控、穩(wěn)定為主要目的，解決城市交通燈控制系統(tǒng)中存在的控制混亂、資源浪費、效率低等問題。改善交通燈控制系統(tǒng)的運行狀況，提高交通燈控 制系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性，可靠性。 問題的提出及其解決方案 隨著我國交通事業(yè)的發(fā)展，公共交通車、運輸汽車的發(fā)展壯大以及小型汽車進入家庭步伐的加快，使得城市汽車數(shù)量逐年增加，城市交通阻塞、擁擠問題顯得越來越突出，交通在許多地方已成為城市發(fā)展的一個“瓶頸”問題。 交通發(fā)展的狀況是衡量一個國家現(xiàn)代化程度的重要標(biāo)志之一，從經(jīng)濟發(fā)展形勢來看，我國的經(jīng)濟增長速度比主要工業(yè)發(fā)達國家年平均增長速度都要高。隨著我國現(xiàn)代化發(fā)展的進程，經(jīng)濟必將持續(xù)增長，高速度的持續(xù)經(jīng)濟發(fā)展，必然帶來嚴(yán)重的運輸和交通問題。 道路的拓寬、新建，車 輛的管制固然重要；而現(xiàn)代化交通控制系統(tǒng)的建設(shè)，卻可以大幅度提高現(xiàn)有交通的利用率并減少交通事故。其重大的經(jīng)濟利益和社會效益是不言而喻的。 原有的交通信號控制大都采用繼電器或單片機實現(xiàn)，存在著功能少、可靠性差、維護量大等缺點，越來越不能適應(yīng)城市道路交通高速發(fā)展的要求。 利用 PLC 實現(xiàn)交通燈控制系統(tǒng)，有效地克服了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)出現(xiàn)的資源浪費、效率低等缺點。 PLC 的功能強大、容易使用、可靠性高，在交通管理的應(yīng)用上有著很大的優(yōu)勢。 論文的主要內(nèi)容 本文研究了基于 PLC 的交通燈控制在現(xiàn)實中的應(yīng)用，提出了一 個系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)，并且采用此體系結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了對交通燈的控制。 論文首先介紹了可編程序控制器（以下簡稱 PLC）的基本組成、主要特點以西安交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院論文 2 及西門子公司的小型 PLC： S7－ 200。 論文接著介紹了組態(tài)軟件的一些情況，介紹了亞控公司的組態(tài)王軟件。 然后是相關(guān)技術(shù)在交通燈的 PLC 控制系統(tǒng)的應(yīng)用。討論了系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)、控制策略以及硬件配置和軟件實現(xiàn)。 其次 是上位監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計，完成了交通燈組態(tài)王監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計實現(xiàn)。 最后是整個系統(tǒng)的調(diào)試情況，以及調(diào)試中出現(xiàn)的一些問題及其解決。 西安交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院論文 3 2 交通燈控制系統(tǒng) PLC 的選型 PLC 概述 國際電工委員會在 1987 年頒布的 PLC 標(biāo)準(zhǔn)草案中對 PLC 做出了如下定義：“ PLC 是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、定時、技術(shù)和算數(shù)運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。 PLC 及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設(shè)計?！? PLC 的出現(xiàn)使自動化控制進入了一個新時代。它可以取代常規(guī)的繼電器邏輯等這樣硬接線的邏輯 控制電路，實現(xiàn)了生產(chǎn)的自動控制。由于可編程序控制器的靈活性和可擴展性，它很快被其他行業(yè)采用。隨著微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展，微處理器被應(yīng)用到 PLC 中，使它更多地具有計算機的功能。現(xiàn)在， PLC已作為通用的自動控制設(shè)備，可以應(yīng)用于單一機電設(shè)備的控制，也可以用于工藝過程的控制，而且控制的精度和可靠性都相當(dāng)高，使用方便。在工業(yè)發(fā)達國家，可編程序控制器的應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)廣泛。傳統(tǒng)的順序控制器如繼電器控制邏輯、二級管矩陣邏輯以及硬件接線的數(shù)字邏輯等，正在被可編程序控制器所代替。 PLC 的基本組成 PLC 是 一種通用的工業(yè)控制裝置，其組成與一般的微機系統(tǒng)基本相同。按結(jié)構(gòu)形式的不同， PLC 可分為整體式、模塊式和疊裝式三類。 整體式 PLC 是將中央處理單元（ CPU）、存儲器、輸入單元、輸出單元、電源、通信接口等組裝成一體，構(gòu)成主機。其結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、價格低。一般小型 PLC 采用這種結(jié)構(gòu)。另外還有獨立的 I/O 擴展單元與主機配合使用。主機中，CPU 是 PLC 的核心， I/O 單元是連接 CPU 與現(xiàn)場設(shè)備之間的接口電路，通信接口用于 PLC 與編程器和上位機等外部設(shè)備的連接。 西安交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院論文 4 圖 21 整體式 PLC 組成框圖 模塊式結(jié)構(gòu)是將 PLC 各 部分分成若干個單獨的模塊，如電源模塊、 CPU 模塊、 I/O 模塊和各種功能模塊組成。模塊插在機架內(nèi)的插座上。模塊式 PLC 配置靈活，裝配方便，便于擴展和維修。一般大中型 PLC 采用模塊結(jié)構(gòu)。 輸入模塊輸出模塊通信模塊CP U模塊智能I/O 模 塊上位機或其他通信設(shè)備編程器工業(yè)場所總線 圖 22 模塊式 PLC 組成框圖 疊裝式 PLC 是將整體式和模塊式結(jié)合起來，它除了基本單元外還有擴展模塊和特殊功能模塊，配置比較方便。疊裝式 PLC 集整體式 PLC 與模塊式 PLC 優(yōu)點于一身，結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、配置靈活、安裝方便。 PLC 的主要特點 可靠性高、抗干擾 能力強，平均故障時間為幾十萬小時。而且 PLC 采用了許多硬件和軟件抗干擾措施。 硬件 西安交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院論文 5 1）隔離 在微處理與 I/O 電路之間采用光電隔離減少外部干擾源對 PLC 的影響。 2）濾波 對供電系統(tǒng)及輸入線路采用多種形式的濾波，減少高頻干擾。且有些模塊還設(shè)置了聯(lián)鎖保護、自診斷電路等。 軟件 1