智能交通灯系统的设计毕业设计(编辑修改稿)

智能交通灯系统的设计毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

说，其内容会随程序执行的过程而变化。 （ 3） 输出刷新阶段 程序执行完毕后，进入输出处理阶段。 在这一阶段里， PLC 将输出映象寄存器中与输出有关的状态（输出继电器状态）转存到输出锁存器中，并通过一定方式输出，驱动外部负载。 因此， PLC 在一个扫描周期内，对输入状态的采样只在输入采样阶段进行。 当 PLC 进入程序执行阶段后输入端将被封锁，直到下一个扫描周期的输入采样阶段才对输入状 态进行重新采样。 这方式称为集中采样，即在一个扫描周期内，集中一段时间对输入状态进行采样。 在用户程序中如果对输出结果多次赋值，则最后一次有效。 在一个扫描周期内，只在输出刷新阶段才将输出状态从输出映象寄存器中输出，对输出接口进行刷新。 在其它阶段里输出状态一直保存在输出映象寄存器中。 这种方式称为集中输出。 对于小型 PLC，其 I/O 点数较少，用户程序较短，一般采用集中采样、集中输出的工作方式，虽然在一定程度上降低了系统的响应速度，但使 PLC工作时大多数时间与外部输入 /输出设备隔离，从根本上提高了系统的抗 干扰能力，增强了系统的可靠性。 而对于大中型 PLC，其 I/O 点数较多，控制功能强，用户程序较长，为提高系统响应速度，可以采用定期采样、定期输出方式，或中断输入、输出方式以及采用智能 I/O 接口等多种方式。 从上述分析可知，当 PLC 的输入端输入信号发生变化到 PLC 输出端对该输入变化作出反应，需要一段时间，这种现象称为 PLC 输入 /输出响应滞后。 对一般的工业控制，这种滞后是完全允许的。 应该注意的是，这种响应滞后不仅是由于 PLC 扫描工作方式造成，更主要是 PLC 输入接口的滤波环节带来的输入延迟，以及输出接口中驱动器件 的动 作时间带来输出延迟，同时还与程序设计有关。 滞后时间是设计 PLC应用系统时应注意把握的一个参数。 河北能源职业技术学院 10 第 3 章 交通信号灯控制系统 交通信号灯的控制要求 随着城市和经济的发展，交通信号灯发挥的作用越来越大，正因为有了交通信号灯，才使车流、人流有了规范，同时，减少了交通事故发生的概率。 然而，交通信号灯不合理使用或设置，也会影响交通的顺畅。 因此，在实际设计时要遵循一定的原则和要求。 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。 交通信号灯分为机动车信号灯、非机动车信号灯、人行横道信号灯、车道信号灯、方向指示信号灯、闪光警告信号灯、道路与铁路平面交叉道口信号灯。 交通信号灯用于道路平面交叉路口，通过对车辆、行人发出行进或停止的指令，使各个方向同时到达的人、车交通流尽可能减少相互干扰，从而提高路口的通行能力，保障路口畅通和安全。 信号灯的控制原则 (1) 当东西方向允许通行（绿灯）时，南 北方向应禁止通行（红灯）；同样，当南北方向允许通行（绿灯）时，东西方向应禁止通行（红灯） (2) 在绿灯信号要切换为红灯信号之前，为提醒司机提前减速并刹车，应有明显的提示信号：绿灯闪烁同时黄灯亮。 (3) 信号灯控制系统启动后应能自动循环动作。 PLC 硬件控制电路的设计 PLC 的选型 在对 PLC 控制系统进行硬件结构设计时，首先，要了解各个控制对象河北能源职业技术学院 11 的驱动要求，如：驱动电压的等级、负载的性质等；其次，要分析对象的控制要求，确定输入 /输出接口（ I/O）数量；再次，要确定所控制参数的精度及类型，如：对开关量、模拟量的控制、用户程序存储器的存储容量等。 根据上述原则，我们要选择适合的 PLC 机型及外设，完成相应的 PLC硬件结构配置。 因此， PLC 的选型是设计中至关重要的一步。 目前，国内外 PLC 生产厂家生产的 PLC 品种可达数百个，其性能各有特点。 所以，在设计时首先要尽可能考虑采用便于学习、掌握、维护方便、备品配件通用性强的 PLC。 我国市场上流行的 PLC 产品有 以下几家： (1) 德国西门子 (Siemens) 公 司 的 产 品 ， 目 前 有 SIMATIC S7400/300/200 系列产品； (2) 美国罗克韦尔 (Rockwell)公司所属的 AB(Allenamp。 Bradly)公司的产品，目前有 SLC、 Micro Logix、 Control Logix 等产品； (3) GEFanuc 公司的产品； (4) 法国施耐德 (Schneider)公司的产品； (5) 日本三菱、欧姆龙等公司产品。 本次设计的北新西道站前路交通信号灯控制系统的主要任务和内容集中在程序编写和梯 形图的绘制，由于在本设计中用到了大量的开关量、继电器、计数器以及计时器等。 而德国西门子出产的 PLC 功能全，性价比高，有统一的地址分配，完全可以满足本设计的要求。 并且，在目前相关领域的控制设计中，西门子产品的应用比较广泛。 综上所述，我们采用了西门子公司 S7300。 S7300 系列 PLC 简介 S7300 属于模块式 PLC，主要由机架、 CPU 模块、信号模块、功能模块、接口模块、通信处理器、电源模块和编程模块组成。 它的 CPU 上带有一个河北能源职业技术学院 12 编程接口，使用西门子的 MPI（ Multipoint Interface）通信协议。 有的CPU 还带有集现场总线 PROFIBUSDP 接口或 PtoP（ Point to Point）串行通信接口。 因此 S7300 不需要任何通信处理器就可以建立一个 MPI 网络或一个 PROFIBUSDP网络。 功能最强的 CPU的 RAM为 512KB 8192个存储器位，512 个定时器和 512 个计 数 器 ，数 字 量 最 多 65536，模 拟 量 通 道 最 多 为 4096。 计数器的计数范围为 1～ 999，定 时 器 的 定 时 范 围 为 10ms～ 9990s。 S7300 有 350 多 条 指 令，其 编 程 软 件 STEP7 功 能 强大，可 以 使 用多 种 编 程 语 言。 所有模块和网络的参数都可以用STEP7 的软件工具来设置。 S7300 的 CPU 具有智能化的诊断系统，监视系统是否正常，记录故障和系统事件。 S7300 有看门狗中断、过程报警、定时中断等功能，它的模块都安装在导轨上，有不同长度的导轨供用户选择。 电源模块总是安装在机架的最左边，紧靠电源的是 CPU 模块。 如果系统有本地扩展接口模块安装在 CPU 右侧。 S7300 的所有模块（除了电源模块）都集成了背板总线，用 U 型总线连接器将各个模块的 用户输入设备输入端图 31 S7300PLC 河北能源职业技术学院 13 子输出锁存器 输入映像区寄存器用输出设输入锁存器 背板总线连接 在一起。 外部信号线接在模块的前连接器上，前连接器是单独定货的，其接线端子的数量与具体的模块相匹配。 除了电源模块、 CPU 模块和本地扩展模块，其他任何模块都可以插在任何一个槽上，系统根据其位置自动的分配地址。 每个机架最多能安装 8 个信号模块、功能模块或通信模块，如果数量超过，则可以用扩展机架，用本地扩展模块 IM 来实现。 除了 CPU 中央机架（ CR），最多可以扩展 3 个机架（ ER），每个机架可以插 8 个模块（不包括电源、 CPU 和接口模块 IM）， 4个机架最多可以插 32 个模块。 机架的槽号从左到右，最左边是 1 号槽，最右边是 11 号槽，电源模块固定在 1 号槽的位置。 中央机架的 2 号槽只能是CPU 模块， 3 号槽只能用于本地扩展的接口模块。 信号模块、功能模块和通信模块处理器使用 4 到 11 号槽。 I/O 模块地址的确定 S7300 的数字量地址由地址标识符、地址的字节部分和位部分组成。 一个字节由 0～ 7 这 8 位组成，地址标识符 I 表示输入， Q 表示输出， M 表示储存器。 例 如 表示一个数字输入地址，小数点前的 2 是地址的字节部分，小数点后的 1 表示这个数字输入点是 2 号字节中的第一位。 除了可以按位寻址外，还可以按字节、字和双字寻址。 例如输出量 .～ 组成输出字 QB4， B 表示字节；字节 QB4 和 QB5 组成一个输出字 QW4， W 表示字，其中 QB4 为最高位字节； QB4～ QB7 组成一个输出双字QD4， D 表示 Double Word 的缩写，其中 QB4 为最高位的字节。 以组成字和双字的第一个字节。