PLC在十字路口交通灯控制系统中应用大学设计.docVIP

基于PLC在交通中应用的设计 题目：PLC功能图编程在交通信号灯控制中的应用 姓名：史献冰 学校：南昌大学共青学院 指导老师：李任青 2012年 11月 15日 目 录 1 1 PLC的基础 2 1.1 PLC的特点 2 1.2 PLC的结构和工作原理 3 1.2.1 PLC的基本结构 3 1.2.2 PLC的工作原理 4 2 西门子S7-200系列PLC的硬件单元 6 2.1 主机 6 2.1.1 CPU的主要特点 7 2.1.2 存储系统 7 2.2 扩展单元 7 2.3 特殊功能模块 8 2.4 内部软元件 9 2.5 基本指令 10 3 系统的设计与仿真 12 3.1 控制要求 12 3.2 硬件设计 13 3.2.1 交通信号灯PLC的输入/输出点的分配表 13 3.2.2 交通信号灯PLC控制硬件接线图 13 3.3 软件设计 14 3.3.1 交通信号灯PLC控制梯形图 14 3.3.2 交通信号灯PLC控制的指令表 15 3.3.3 程序说明 16 3.3.4 交通信号灯的状态波形图 17 结论 18 参考文献 19 致 谢 20 插图索引 图1 交通灯的放置 12 图2 交通信号灯PLC控制硬件接线图 13 图3 交通信号灯的状态波形图 17 附表索引 表1 S7-200 I/O编址 8 表2 交通灯亮闪表 12 表3 交通信号灯PLC的输入/输出点的分配表 13 一、课题研究背景 21世纪微机技术已经并继续在改变世界。以微机技术为基础的可编程控制器也正在改变着工厂 自动控制的面貌。近20年来，随着科学技术的迅猛发展，可编程控制器以其可靠性极高、能经受恶 劣环境的考验、使用极方便的巨大优越性，迅速占领工业自控领域，成为工业自动控制的首选产品与机器人、CAD/CAM并成为工业生产自动化的三大支柱[1]。 1.1 PLC简史 可编程控制器（Programmable Controller）缩写为 PC，为了与个人计算机的 PC（Personal Computer）相区别，有时在 PC 中认为的增加了 L（Logical）而写成 PLC。 20 世纪 20 年代，人们把各种继电器、定时器、接触器及其触电按一定的逻辑关系连接起来著 称控制系统，控制各种设备，这是传统的继电气控制系统。由于结构简单、容易掌握，在一定范围 内能满足控制要求，因而使用面积很广，在工业控制领域一直占有主导地位。 随着工业的发展，设备和生产过程越来越复杂。复杂的系统可能使用成百上千个式样的继电器， 并用成千上万根导线以复杂的方式连接起来，执行相应的复杂的控制任务。作为单台装置，继电器 本身是比较可靠的。但是，对于复杂的控制系统，继电器控制存在以下两个缺点：一是可靠性差， 排除故障困难。而是灵活性差，总体成本较高。 现代社会要求制造业对市场作出迅速的反应，生产出小批量、多品种、多规格、低成本和高质 量的产品，传统继电器控制系统已经成为实现这一目标的障碍。 美国通用汽车公司（GM）为了改变 这一状况，在 1986 年公开招标，要求用新的控制装置取代继电器控制装置，并提出著名的“GM 十 条”招标指标。这十条指标提出了将继电器控制系统的简单易懂、使用方便的优点与计算机的功能 完善、灵活性和通用性好的优点结合起来，将继电器硬连线逻辑控制转变为是算计软逻辑控制的设 想。1969 年，美国数字设备公司（DEC）研制出第一台 PLC,在美国通用汽车自动装配线上试用，并 获得成功。这一新型工业控制装置的出现，受到了世界各国的高度重视[2] 。 2.1 PLC 交通灯的来源及现状 交通信号灯的出现，使得交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交 通事故有明显效果。但是随着交通量的增长和缺乏对高速道路的系统研究控制，高速道路并没有充 分发挥预期的作用。而城市高速道路在构造上的特点，也决定了城市高速道路的交通状况必然会受 高速道路与普通道路耦合处交通状况的制约。如何采用合适的控制方法，缓解主干道与匝道，城市 周边地区交通拥堵状况，越来越成为交通运输管理和城市规划部门亟待解决的问题。为了实现交通 道路的有效管理，力求交通管理先进性、科学化政府花了很大精力对交通灯进行研究和改善，利用 PLC 技术对交通灯进行逻辑控制，此控制系统实现简单、经济，能够