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1、2022年-2023年建筑工程管理行业文档 齐鲁斌创作毕 业 设 计题目：基于PLC的交通灯控制系统组态模型设计与实现 姓 名： 樊会闯 所在院系： 电气工程系 所学专业： 电气自动化 班 级： 陆德1101 学 号： 0401110121 指导教师： 焦欣欣 基于PLC的交通灯控制系统组态模型设计与实现摘 要1第一章 绪 论31.1 PLC及MCGS介绍31.1.1 PLC简单概述31.1.2 MCGS系统介绍51.2 十字路口交通灯控制任务61.3 研究目的和意义71.4 方案比较81.4.1 采用数字逻辑电路设计81.4.2 PLC设计9第二章 交通信号控制系统实况102.1十字路口交通
2、灯控制实际情况描述102.1.1十字路口交通灯控制实验面板图：102.1.2 控制任务要求112.2 结合十字路口交通灯的路况画出模拟图112.3 十字路口交通灯模拟控制时序图122.4交通灯控制流程图12第三章 可编程控制器程序设计143.1可编程控制器I/O端口分配143.2 PLC的外部接线图153.2.1输入/输出接线列表153.2.2 PLC外部接线原理图163.3程序梯形图及指令语句表163.3.1梯形图程序173.3.2梯形图所对应的语句表19第四章 十字路口交通灯的组态控制过程224.1工程的建立和变量定义224.1.1 工程的建立224.1.2 变量的定义224.1.3 设备
3、与变量连接244.2画面建立254.2.1工程画面建立254.2.2动画组态图制作254.2.3调试系统组态制作284.3 动画连接294.3.1交通灯的动画连接294.3.2调试系统的动画连接304.4 脚本编辑314.5 组态运行34第五章 实验结果345.1 实验结果实物图34第六章 总 结38参考文献39致谢40摘 要当今，红绿灯安装在各个道口上，已经成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段。社会的发展，人们的消费水平不断的提高，私人车辆不断的增加。人多、车多道路少的道路交通状况已经很明显了。所以采用有效的方法控制交通灯是势在必行的。PLC 的智能控制原则是控制系统的核心，采用PLC把东西
4、方向或南北方向的车辆按数量规模进行分档，相应给定的东西方向与南北方向的绿灯时长也按一定的规律分档. 这样就可以实现按车流量规模给定绿灯时长，达到最大限度的有车放行，减少十字路口的车辆滞流，缓解交通拥挤、实现最优控制，从而提高了交通控制系统的效率.PLC结构简单、编程方便、可靠性高等优点，已广泛用于工业过程和位置的自动控制中。由于PLC具有对使用环境适应性强的特性，同时其内部定时器资源十分丰富，可对目前普遍使用的“渐进式”信号灯进行精确控制，特别对多岔路口的控制可方便地实现。因此现在越来越多地将PLC应用于交通灯系统中。PLC还具有通讯联网功能，将同一条道路上的信号灯组成一局域网进行统一调度管理
5、，可缩短车辆通行等候时间，实现科学化管理。在实时检测和自动控制的PLC应用系统中，PLC往往是作为一个核心部件来使用。关键字：PLC、交通灯、控制系统、组态设计AbstractToday, traffic lights installed on the crossing at all, to ease the traffic of vehicles has become the most common and most effective means. Social development, peoples consumption levels continue to increase, pr
6、ivate vehicles is increasing. Of people, cars and more roads have less traffic status is obvious. Therefore, the adoption of effective methods to control traffic lights is imperative. PLC intelligent control principle is the core of the control system using PLC north-south direction to east-west dir
7、ection or scale of the vehicle by the number of sub-file, the appropriate thing given the green light north-south direction and length of time is also sub-file according to certain rules. This scale can be achieved given the green light at traffic duration, to achieve maximum release a car to reduce
8、 the stagnation of vehicles crossing to ease traffic congestion, to achieve optimal control, thus improving the efficiency of traffic control system. PLC structure is simple, easy programming, high reliability, has been widely used for industrial process and location of the automatic control. The us
9、e of the PLC has the characteristics of environmental adaptability, while its internal timer resources are very rich, the current widespread use of the progressive signal for precise control, particularly control of multi-fork can be easily achieved. Therefore, the PLC is now increasingly used in tr
10、affic lights system. PLC also has a communications networking capabilities, the same signal on the road to form a unified LAN management, and can shorten the waiting time for vehicle traffic, to achieve scientific management. In real-time detection and application of automatic control systems PLC, P
11、LC is often used as a core component. Keywords: PLC, traffic lights, control systems, configuration design 第一章 绪 论1.1 PLC及MCGS介绍1.1.1 PLC简单概述（一）什么是PLC可编程序控制器，英文称Programmable Controller，简称PC。但由于PC容易和个人计算机（Personal Computer）混淆，故人们仍习惯地用PLC作为可编程序控制器的缩写。它是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置，专为在工业现场应用而设计，它采用可编程序的存储器
12、，用以在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时/计数和算术运算等操作指令，并通过数字式或模拟式的输入、输出接口，控制各种类型的机械或生产过程。PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用了微处理器的优点，又照顾到现场电气操作维修人员的技能与习惯，特别是PLC的程序编制，不需要专门的计算机编程语言知识，而是采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式，使用户程序编制形象、直观、方便易学；调试与查错也都很方便。用户在购到所需的PLC后，只需按说明书的提示，做少量的接线和简易的用户程序的编制工
13、作，就可灵活方便地将PLC应用于生产实践。（二）PLC的结构及各部分PLC的类型繁多，功能和指令系统也不尽相同，但结构与工作原理则大同小异，通常由主机、输入/输出接口、电源、编程器扩展器接口和外部设备接口等几个主要部分组成。PLC的硬件系统结构如下图所示：（三）PLC的工作原理PLC是采用“顺序扫描，不断循环”的方式进行工作的。即在PLC运行时，CPU根据用户按控制要求编制好并存于用户存储器中的程序，按指令步序号（或地址号）作周期性循环扫描，如无跳转指令，则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序，直至程序结束。然后重新返回第一条指令，开始下一轮新的扫描。在每次扫描过程中，还要完成对输入信号的采样
14、和对输出状态的刷新等工作。PLC的扫描一个周期必经输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。PLC在输入采样阶段：首先以扫描方式按顺序将所有暂存在输入锁存器中的输入端子的通断状态或输入数据读入，并将其写入各对应的输入状态寄存器中，即刷新输入。随即关闭输入端口，进入程序执行阶段。PLC在程序执行阶段：按用户程序指令存放的先后顺序扫描执行每条指令，执行的结果再写入输出状态寄存器中，输出状态寄存器中所有的内容随着程序的执行而改变。输出刷新阶段：当所有指令执行完毕，输出状态寄存器的通断状态在输出刷新阶段送至输出锁存器中，并通过一定的方式（继电器、晶体管或晶闸管）输出，驱动相应输出设备工作。1.1.2 MC
15、GS系统介绍（一）什么是MCGSMCGS (Monitor and Control Generated System，通用监控系统)是一套用于快速构造和生成计算机监控系统的组态软件，它能够在基于Microsoft的各种32位Windows平台上运行，通过对现场数据的采集处理，以动画显示、报警处理、流程控制和报表输出等多种方式向用户提供解决实际工程问题的方案，在工业控制领域有着广泛的应用。MCGS组态软件功能强大，操作简单，易学易用，普通工程人员经过短时间的培训就能迅速掌握多数工程项目的设计和运行操作。同时使用MCGS组态软件能够避开复杂的计算机软、硬件问题，集中精力去解决工程问题本身，根据工程作业的需要和特点，组态配置出高性能、高可靠性和高度专业化的工业控制监控系统。（二）MCGS的构成MCGS系统包括组态环境和运行环境两个部分。用户的所有组态配置过程都在组态环境中进行，它相当于一套完整的工具软件，帮助
