基于三菱PLC的交通灯设计

基于三菱PLC的交通灯设计作者：日期：基于三菱PLC的交通灯设计一、设计目的(1)通过十字路口带带倒计时显示的交通灯控制装置的设计实践，了解一般电气控制系统的设计过程，设计要求，应完成的工作内容和具体设计方法。 (2)通过设计进一步巩固以往所学的知识，达到灵活应用的目的。在此过程 中培养从事设计工作的整体观念，提高编写和调试语言程序水平。(3 )加强自己的科学研究方法训练和实践锻炼，增强分析问题和解决问题的 能力，了解电气控制与可编程控制技术及应用的发展。二、设计任务2. 1技术要求如左下图所示，采用PLC构成十字路口带倒计时显示的南北向和东 西向交通信号灯的电气控制。系统上电后，交通指挥信号控制系统由四 个按钮开关控制。按钮 SB1接通，交通指挥系统开始按常规正常控制功 能工作，按照如图1所示工作时序周而复始，循 环往复工作。假设东西方向的车流量较小、南北 方向的车流量较大，所以在这里设置正常的南北 方向的绿灯时间是30s,东西方向的绿灯时间为 20s,另外设置,当在东西(或南北)方向绿灯灭 时，该方向的黄灯与南北(或东西)方向的红灯 一起以5 HZ的频率闪烁5s,之后，立即开始另一字黔口交通包控制 R .匕I然GYR西甲通东个方向的的放行。由于南北方向的车流量有的时候会很大或很小 ，所以设置了两个按钮开关来控制南北方向放行的时间,SB2按下时，南北方 向绿灯放行时间减少一秒，SB3按下时，南北方向绿灯的通行时间增加 一秒，期间东西方向的通行时间依然为2 0s0另外，按钮S B4控制系统 的停止运行，当其按下时，交通灯系统停止工作。正常运行时，南北向及东西向均有两位数码管倒计时显示牌同时显 示相应的指示灯剩余时间值。2.2设计思想如图1交通信号灯工作时序图，当启动按钮SB1按下后，南北主干道处于绿 灯通行状态，东西道路处于红灯状态。期间，T 0,T1, T2,T3同时开始定时，开 始南绿灯持续30S,我们使用定时器TO来实现；定时器TO ,T1和辅助继电器M 8 0 1 3来控制南北黄灯和东西红灯同时闪烁 5S;定时器T1和T2来完成东西绿 灯和南北红灯持续亮2 0S;定时器T2, T3和辅助继电器 M8 0 13控制东西黄 灯闪烁5 S,定时器T0, T1和辅助28电器M8 0 13来完成南北红灯闪烁5S。 这样，整个控制系统一个周期6 0 So南北亮绿灯的同时，东西亮红灯，持续3 0 S , 随后，东西红灯和南北黄灯同时闪烁5S。闪烁完成后，东西绿灯和南北红灯同时 亮2 0秒，随后东西黄灯和南北红灯同时闪烁5So当按钮S B2按下后，南北方向的绿灯时间减一秒，每按一下，南北绿灯时间 减一秒；当按下S B3按钮后，南北方向的流程等时间加一秒，每按一下，南北绿灯 时间加一秒。所以该系统可以调整南北方向的放行时间 ，东西方向的放行时间不 变。当按下SB4按钮后，交通灯停止运行，数码管置零。至此，控制系统的定时已经完成。在设计过程中，经过分析，十字路口交通灯 在工作过程的一个周期过程中，将会出现以下4种状态：1 .南北绿灯亮，东西红灯持续亮；2 .南北黄灯闪烁，东西红灯闪烁；3 .东西绿灯亮，南北黄灯持续亮；4 .东西黄灯闪烁，南北红灯闪烁；5S1东西红灯LH东西绿灯SS1120S务西黄灯111南北黄灯1 2USto111t2图1交通信号灯工作时序图三、系统总体方案设计3 .1程序设计的基本思路交通信号灯由红灯、绿灯、黄灯组成。红灯表示禁止通行 ，绿灯表示准许通 行，黄灯表示警示。南北和东西每个方向各有红、绿、黄三种信号灯。交通灯控 制外部接线示意图如图2所示。正常启动控制时：如图2所示，它是按信号灯置1与置0两种状态绘制的，置1表示信号灯点亮。SB1接通，南北方向绿灯亮30s,东西红灯亮，3 0s后南 北绿灯熄灭，南北向黄灯和东西红灯闪烁5 s ,然后熄灭。然后东西绿灯和南北红 灯亮20s, 20 s后东西绿灯熄灭，东西黄灯和南北红灯同时闪烁5s,闪烁5 s后开始第二个循环，以后周而复始地循环动作。同时南北向及东西向均有两位数码 管倒计时显示相应指示灯的剩余时间值。时间可调控制时：SB 2接通时，交通指挥系统南北向绿灯放行时间和东西 红灯亮的时间增加1s,并重新开始第一个周期，且数码管显示相应的时间倒计 时。SB3按下时，交通指挥系统南北向绿灯放行时间和东西红灯亮的时间减少1s,并重新开始第一个周期，且数码管显示相应的时间倒计时。关闭控制时：S B4按下时，交通指挥系统停止工作，所有灯不亮，且数码管全图2 PL C外部交通灯基本接线图另外，由输出口 Y10-Y16连接数码管的七个端口，分别对应连接a,b,c,d,e, f,g七个端口，该数码管显示倒计时的个位数；由输出口 Y 20Y26连接另 一个数码管的七个端口，分别对应连接a ,b , c,d,e,f,g七个端口，该数码管显示倒计时的十位数。四、程序设计分析程序梯形图白设计如下：4.1 交通灯系统启动停止程序其中辅助继电器M为启动信号,利用自锁使得MM直彳#电,输入继电器（即S B4）控制系统的停止工作。4 .2对各寄存器进行相应赋值程序XJUI T3DC roF6D riE55O 12口OUFg IKH D0>XVIK14(ADCiP DO MO DI俨口 UP口 0K1002pDDF DZ K50(M" E枇号如上程序所示，一旦获得启动信号,对寄存器D 0, DI ,D2,D 3赋初值;一旦获得减1或加1信号，对4个寄存器重新赋值。4 .3对定时器器赋值90| k 启款僖号M10M2。 T3新古£ 加】露同苴/庄DO<T0 再北绿灯 时回D1G 南北标黄 灯时回MIC M20 MD用1信方 in 1信不启动信石D2£12D3-13周期如上程序所示，获得启动信号,便对定时器T0, T 1 ,T 2 ,T3进行赋值并开始计时，多的减1获加1信号便对定时器重新赋值并重新计时4 .4红绿灯控制程序对图1交通信号灯工作时序图进行分析，得出个信号灯对应的逻辑表达式Y000 X000 T0Y001 T0 T1Y002 T1 T2 T2 T3Y003 T1 T2Y004 T2 T3Y5 X000 TO T0Tl有上述逻辑表达式得出如下程序图，程序中的1s时钟脉冲继电器可以使得相应的灯以5Hz的频率闪烁。>七操后能制秘博 肌TO112115口目II119呈时间T1T2U02)12 T3K3013秒同神K1CD5南北通行的计时1SD13pJL£i；F P5一秒e1铀市北湎行肺却刷计时D5 K1C南北港行倒计时D1C C2TD20时值十位十1位鼓物 11的间中他个闻蚊 独如上程序所示，一旦南北绿灯由灭到亮的信号到来时,便把南北绿灯持续亮和南北黄灯闪烁的时间之和赋给寄存器D5,并对D5寄存器以1 HZ的频率进行减1倒计时，将D 5中的数据除以10所得的商赋给D 10,所得余数赋给D11,D10便 是倒及时时间的十位数，D11便是倒计时时间的个位数，然后用七段译码指令将 十位数和个位数显示在两个数码管上。当得到减一或加1信号时，便重新开始计时。4.6东西通行倒计时数码管显示程序该段程序设计思路方法同4. 5所以得出如下程序*墓百通行削记时曲料管显示期序Y0P3工西沟灯inn也SUB02ni口 EpivEl 口D7布西通行 倒计时-ADDPC7 布由j包行 一计时£5P7东西直行 倒计时YCC322 L72K5<15TOOG M8013灯T-II4 . 7东西通行倒计时数码管显示程序东西通行 削讳甘东酉通行 倒计时K10D2O 时阚+位醺-T3EGDD20K3YO2O 十位翱时回十位 数D21HllREM-i 物K2TO1D 个炭敷DIV按下按钮SB 4 , X 3常开触点闭合，将两位数数码管显示零K2YO2OE2YO20十位教五、PLC控制系统设计5.1输入输出地址分配表输入输出端在PLC中的I/O编址如表5 .1所示表5.1 X/O地址分配表输入信号输出信号文字符说明文字符说明X0SB1接通Y0南北向绿灯X1SB 2接通Y1南北向黄灯X2S B3B1Y2南北向红灯X3SB啦通Y3东西向绿灯Y4东西向黄灯Y5南北向红灯Y10数码管显示 个位计数Y11Y1 2Y13Y14Y15Y16Y20数码管显示 十位计数Y2 1Y22Y23Y24Y25Y2 65.2 PLC外部接线图基本PL0卜部解析那图如上文中的图1所以，在此图的基础上，加上两个数码管，两个数码管的七段分别连接PLCfr的Y10Y 16和Y20- Y2&六、控制系统仿真(1 )交通灯Y 0-Y 5的仿真时序图如下图图3 所示:(2)数码管显示倒计时仿真图如下图图四所示：此图显示的刚好是南北绿灯倒计时到 22 s的数码管显示仿真伊 EG0 IDWK2V0£«£tf时十m n物 裁.£E5b DU K0i4¥由心*1壁国最a三局岸DZ DI口f弱值 55010D* KI* 口 T隼_0西通行 的仆(1DT Kf D7» 巾盘西通行笈西电行西计时由十忖¥*3Tbq算西即M上T211M 卜T3T5伊EG产PT鬓西.益 iw-irD7K1W0诙西潞而山叶注戏=S EODDt«CHS9qjsr-nsjsr卡能。Kzvom七、心得体会通过这次实验，了解了 PLC在自动控制中的运用，可编程序控制器（简称P LC）是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术发展起 来的一种新型工业自动化控制装置，它专门为工业控制而设计 ，具有功能强，编 程简单，使用方便等优点，在现代工业自动控制中使用越来越广泛。此实验后,基本掌握了三菱公司F X 2N型PLC的使用方法,并用其来设计简 单的自动控制过程，受益匪浅。通过这次设计实践。我学会了 P LC的基本编程方法，对P LC的工作原理