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1、十字路口交通灯控制（带倒计时显示）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一个 3 位转换开关 SA1控制。SA1
2、 手柄指向左 45 时，接点 SA1-1 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。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。SA1 手柄指向中间 0 时，接点 SA1-2 接通，交通指挥系统南北向绿灯常亮，东西向红灯常亮，数码管显示 99 不变。SA1 手柄指向右 45 时，接点 SA1-3 接通，交通指挥系统东西向绿灯常亮，南北向红灯常亮，数码管显示 99 不变。如图 2.1。 1S A 1 - 1 正常工作S A 1 转换开关S A 1 - 3 东西向绿灯常亮S A 1 - 2 南北向绿灯常亮
3、图 2.1 转换开关示意图2.2设计思想当启动按钮按下后，南北主干道处于红灯状态，东西道路处于绿灯可通行状态。期间，南北红灯持续 25S，我们使用定时器 T39 来实现，T39 定时完成以后，T40 开始定时 30S，用于东西红灯的定时。这样，整个控制系统一个周期 55S。南北亮红灯的同时，东西亮绿灯，持续 20S，利用定时器 T41 实现，随后，东西绿灯闪烁 3S，用定时器 T42 实现。闪烁完成后，东西黄灯亮 2S，利用定时器T43 实现功能。在南北红灯定时完成后，南北绿灯定时 25S，用定时器 T44 完成，然后是3S 的绿灯闪烁电路，用定时器 T45 实现，闪烁定时到了以后，南北黄灯进
4、行 2S的定时，用定时器 T46 实现。至此，控制系统的定时已经完成。在设计过程中，考虑到安全因素，我们加入报警系统，即出现东西、南北同时绿灯或者同时黄灯或者同时红灯时，报警灯亮，工作人员断开启动按钮，进行维修和调试。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6 种状态：1. 南北红灯亮，东西绿灯持续亮；2. 南北红灯亮，东西绿灯闪烁；3. 南北红灯亮，东西黄灯亮；4. 南北绿灯亮，东西红灯亮；5. 南北绿灯闪烁，东西红灯亮；6. 南北黄灯亮，东西红灯亮。另外，若出现同色灯同时亮的情况，报警灯亮南北、东西方向分别表示南2北、东西方向有车辆通行。三、系统总体方案设计3.1程
5、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。交通灯控制示意图如图 2 所示。正常控制时：如图 1 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。SA1 手柄指向左 45 时，接点 SA1-1 接通，东西向红灯亮30s，南北向绿灯亮，25s 后南北向绿灯闪烁 3s，然后熄灭。在绿灯熄灭的同时，东西向黄灯亮 2s，然后熄灭。在该灯熄灭的同时，南北向红灯亮及东西向绿灯亮，以下的变化规律与上述相同。到南北向绿灯亮，东西向红灯亮开始第二个循环，以后周而复始地循环动作。同时南北向
6、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。非正常控制时：SA1 手柄指向中间 0 时，接点 SA1-2 接通，交通指挥系统南北向绿灯常亮，东西向红灯常亮，数码管显示 99 不变。SA1 手柄指向右 45 时，接点 SA1-3 接通，交通指挥系统东西向绿灯常亮，南北向红灯常亮，数码管显示 99 不变。33.2整体工作流程如图3.2所示图 3.2 交通灯流程图四、程序设计分析4.1程序梯形图44.1.1绿灯闪烁电路注：利用 T37、T38 自锁控制灯的闪烁4.1.2南北红灯与东西红灯的定时控制4.1.3东西绿灯、绿灯闪烁、黄灯的定时控制5注：东西绿灯、绿灯闪烁、黄灯顺序出现，利用定时
7、器的互锁控制，即 T41 定时的完成控制 T42 的开启，T42 的完成控制 T43 的开启。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 4.1 所示。表 4.1 I/O 地址分配表输入信号 输出信号文字符号说明 文字符号说明I0.0 SA1-1接通 Q0.0 南北向红灯I0.1 SA1-2接通 Q0.1 南北向黄灯I0.2 SA1-3接通 Q0.2 南北向绿灯Q0.3 东西向红灯Q0.4 东西向绿灯Q0.5 南北向黄灯Q0.6 南北向车灯Q0.7 东西向车灯Q1.0Q1.2Q1.4Q1.5Q1.6数码管显示个位计数Q2.0数码管显示十位计数
8、65.2选择PLC类型根据上图的 I/O 分配表通过查阅手册选择 S7-200 CPU222 基本单元（8 入/6 出）1 台+扩张模块 0（8 出）+扩张模块 1（出）5.3 PLC外部接线图Q2.1Q2.2Q2.3Q2.4Q2.5Q2.67I 0 . 0I 0 . 1I 0 . 2南北红灯南北黄灯东西红灯东西黄灯东西绿灯报警灯南北绿灯Q 0 . 0Q 0 . 6Q 0 . 5Q 0 . 4Q 0 . 3Q 0 . 2Q 0 . 1Q 1 . 0Q 2 . 6Q 2 . 5Q 2 . 4Q 2 . 3Q 2 . 2Q 2 . 1Q 2 . 0Q 1 . 6Q 1 . 5Q 1 . 4Q 1
9、. 3Q 1 . 2Q 1 . 1S A 1S A 1 - 1S A 1 - 2S A 1 - 3S 7 - 2 0 0P L C5.4 梯形图程序设计91011121314151615.5指令表Network 1 LD I0.0AN T38= M0.0Network 2 LD M0.0TON T37, 250TON T38, 500TON T39, 10TON T40, 200TON T41, 220TON T42, 260TON T43, 450TON T44, 480Network 3 LD M0.0AN T37= Q0.0Network 4 LD M0.0A T37AN T38= Q0
10、.3Network 5 LD M0.0A T39AN T41= Q0.7Network 6 LD M0.0AN T40LD M0.0A T40A SM0.5AN T41OLD= Q0.5Network 7 LD M0.0A T41AN T37= Q0.4Network 8 LD M0.0A T42AN T44= Q0.6Network 9 LD M0.0A T37AN T43LD M0.0A T43AN T44A SM0.5OLD= Q0.2Network 10 LD M0.0A T44AN T38= Q0.1Network 11 LD M0.1AN T60TON T43, 10TON T44
11、, 20TON T45, 30TON T46, 40Network 12 LD T46AN T56TON T47, 10TON T48, 20TON T49, 30TON T50, 40TON T51, 50TON T52, 60TON T53, 70TON T54, 80TON T55, 90TON T56, 100Network 13 LD T43AN T45LD T46AN T52OLDLD T53AN T55OLDO T56O I0.1O I0.2= Q1.0Network 14 LD M0.1AN T50O T52O I0.2O I0.1= Q1.1Network 15 LD M0.
12、1AN T44LD T46AN T54OLDO T55O I0.2O I0.1= Q1.2Network 16 LD T43AN T45LD T46AN T49OLDLD T50AN T52OLDLD T53AN T55OLDO T56O I0.2O I0.1= Q1.3Network 17 1LD T44AN T45LD T46AN T47OLDLD T48AN T49OLDLD T50AN T51OLDLD T54AN T55OLDO I0.2O I0.1= Q1.4Network 18 LD M0.1AN T43LD T46AN T49OLDLD T50AN T53OLDO T56O I
13、0.2O I0.1= Q1.5Network 19 LD M0.1AN T45LD T47AN T49OLDLD T50AN T55OLDO I0.2O I0.1= Q1.6Network 20 LD M0.1AN T60TON T58, 50TON T59, 150TON T60, 250Network 21 LD M0.1O I0.2O I0.1= Q2.1Network 22 LD T58O I0.2O I0.1= Q2.2Network 23 LD M0.1AN T58O T59= Q2.4Network 24 LD M0.1AN T58= Q2.6Network 25 LD T59O I0.2O I0.1= Q2.5Network 26 LD M0.1AN T58O T59O I0.2O M0.1= Q2.0= Q2.31六、控制系统仿真6.1交通灯控制系统仿真（1 ） 南北红灯亮维持 25 秒，东西绿灯亮维持 20 秒。2（2）到 20 秒时，东西绿灯闪亮，闪亮 3 秒后熄灭。3（3）在东西绿灯熄灭时，东西黄灯亮，并维持 2 秒。（4）东西黄灯熄灭，东西红灯亮，同时，南北红灯熄灭，绿灯亮。4（5）到 20 秒时，南北绿灯闪亮，闪亮 3 秒后熄灭。（6）在南北绿灯熄灭时，东西黄灯亮，并维持 2 秒。南北红灯亮，东西绿灯
